宽带短波通信中快跳频OFDM系统的设计与实现VIP免费

-1-宽带短波通信中快跳频OFDM系统的设计与实现甘君心，唐碧华，毕卫松**作者简介：甘君心(1988-)，男，硕士研究生，主要研究方向：无线通信等通信联系人：唐碧华（1964-），女，教授，主要研究方向：无限传感器网络等.E-mail:bhtang@bupt.edu.cn（北京邮电大学电子工程学院，北京100876）5摘要：本文设计了一种能在宽带短波环境下表现良好的FFH-OFDM（快跳频OFDM）系统。针对采用块状导频结构的OFDM系统设计了相应的FFH和OFDM结合方式，使得在一个符号间隔内，并非所有子载波都参与跳频，而只有数据符号间发生跳频，为FFH-OFDM系统的实际应用提供了理论基础。同时，通过引入跳频粒度（G）的概念来实现不同跳频间10隔（分集程度）的选择。在宽带短波信道条件下将快跳频OFDM系统与普通OFDM系统性能进行了仿真对比，结果表明本文设计的FFH-OFDM系统较之普通OFDM系统有着较大的性能增益。关键词：OFDM；快跳频；宽带短波信道中图分类号：TN911.7215DesignandImplementationofFFH-OFDMSystemforWidebandShort-waveCommunicationGanJunxin,TangBihua,BiWeisong(SchoolofElectronicEngineering,BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing20100876,BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100876)Abstract:Inthispaper,aFFH-OFDM(FastFrequencyHoppingOFDM)systemwhichisfittothewidebandshort-wavecommunicationsisproposed.TodesignanappropriateFFH-OFDMmodeforOFDMsystemswithblockpilotstructures,itcanprovideatheoreticalbaseforitspracticalapplication.Atthesametime,thispaperproposedthetheoryofGbywhichwecanchangethe25frequencyhoppinginterval.ThenthispapermakesacomparisonoftheproposedFFH-OFDMsystemandtheordinaryOFDMsysteminthebroadbandshortwavechannelconditions,andtheresultshaveprovedthattheproposedsystemhasbetterperformance.Keywords:OFDM;FFH;widebandshort-wavechannel300引言随着无线通信技术的发展，人们对通信速率的要求越来越高，短波通信也不例外，再加上频谱资源日渐紧张，宽带短波通信系统的研究与应用势在必行。正交频分复用技术（OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）是对抗多径衰落的一种有效的调制技术[1][2]，非常适用于短波通信。国内外诸多机构从未停止过OFDM技术在短波通信领域的35应用研究。但是OFDM技术应用于宽带短波通信领域时，由于短波信道环境的影响，性能依然难以满足要求，FFH-OFDM技术正是在这个背景下应运而生的。FFH-OFDM技术通过在OFDM符号内进行频率分集，从而使系统性能大大提高，同时避免了信道编码，故可以大大提高有效信息传输速率。另一方面，短波通信在军事领域内应用广泛，因而对保密性有着很高的要求，而FFH-OFDM解调时，需要知道调制的跳频图案，可以增强信号保密性。40FFH-OFDM是在一个OFDM符号时间内，不同的采样时刻将一个发送数据调制到不同-2-的子载波上。OFDM调制技术要用到IFFT变换，并且该变换是通过变换矩阵来完成的，实际系统中，为了避免相邻频带的干扰，在频域两侧要设置保护间隔，同时，直流载波也要设置为空载波。这样，在设计FFH-OFDM系统时，就要在用到IFFT变换的基础上，避免保45护间隔和直流载波发生跳频，同时又要避免发送数据跳频到保护间隔和直流载波的位置。针对上述的问题，本文将设计一种结合方式，使OFDM和FFH两种技术能够完美的结合在一起。1FFH-OFDM原理T.Scholand和T.Faber等人在2005年提出了FFH的概念[3]。在OFDM的调制方式中，50IFFT变换后得到的是不同时刻发送数据调制到各个子载波上的采样数据的叠加，而每个时刻每个发送数据调制到的子载波频率都是固定的，所以每个发送数据经历的都是相同频率的衰落。一旦某个子载波衰落严重，就会造成发送数据的错误解调。FFH技术正是改变了这一点，在不同时刻，得到的是发送数据调制到不同子载波上的采样数据的叠加。这样，在发送过程中，每个发送数据所经历的是多个子载波调制，即使有某个子载波频率衰落严重，经55过频率分集后，仍然可以有较高的性能。OFDM调制技术之所以得到广泛应用，是因为...