OFDM對提高短波跳頻性能的作用

摘 要:在短波跳頻通信的環境下，基于OFDM能有效抗符號間干擾的原理，研究了OFDM對短波跳頻性能的影響。研究采用Matlab/Simulink仿真工具，考慮了有無編碼情況下的誤碼性能。結果顯示，結合OFDM技術后的跳頻系統性能要高于結合之前的，考慮編碼后的性能要高于無編碼的。

關鍵詞:OFDM; 短波跳頻; 編碼; 符號間干擾

中圖分類號:TN911 文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)07-0021-02

Role of OFDM in Performance Improvement of Short-wave FH

BI Qiong

(School of Telecommunication， Yangtze University， Jingzhou 434023， China)

Abstract: In the environment of short-wave FH communication， the influence of OFDM on short-wave FH performance was researched based on the principle that OFDM can counteract the inter-symbol interference effectively. The simulation tool Matlab/Simulink was used and the error code performance was considered in the investigation. The result shows that the performance of FH system combined with OFDM and taking the coding into account is better than before.

Keywords: OFDM; short-wave FH; coding; inter-symbol interference

跳頻通信具有較強的抗干擾、抗衰落、抗截獲能力，多址組網能力也較強，在軍用和民用通信中得到了廣泛的應用。選擇的調制度越高頻譜效率越高，在相同系統帶寬下，頻點數越多、跳速越快、抗干擾性能越好，系統容量越大[1]，同時還要求所選的調制方式的抗頻率選擇性衰落和抗多徑的能力較強。OFDM是一種有效的抗頻率選擇性衰落的并行調制方式，其基本原理是將串行高速數據信號先轉換成并行的低速子數據流，提高了頻譜利用率[2]。

但是短波信道頻帶窄，多徑現象嚴重，延遲大，而OFDM對于大的多徑延遲帶來的符號間干擾十分敏感，因此研究該FH-OFDM系統的抗ISI性能十分重要[3，4]。

1 基本原理

OFDM技術是對多載波調制的一種改進，其特點是個子載波相互正交，擴頻調制后的頻譜相互重疊。考慮經基帶調制后信號星座的復數xk的傳輸。數據xk在N個并行子載波上通過離散傅里葉反變換IDFT進行調制，并復制最后的L個抽樣作為循環前綴來形成OFDM發送符號sk。數據xk在離散信道上串行傳輸，信道的脈沖響應一般小于L個抽樣。在接收機處去掉循環前綴，并利用傅里葉變化DFT對接收信號rk進行解調即可得到發射部分星座映射后的數據[5]。

跳頻通信的系統容量與所選的調制方式有關[6]，調制度越高系統容量越高，而短波信道環境惡劣，多徑延遲大，所以短波跳頻中所選的調制度還必須具有較強的抗多徑能力，OFDM技術就是一種能有效抗多徑的并行調制方式，并且具有高的頻譜效率。跳頻與OFDM相結合的FH-OFDM[7]原理框圖如圖1所示。

圖1 FH-OFDM原理框圖

2 性能仿真

FH-OFDM通信系統的仿真[8，9]框圖如圖2所示。

仿真參數如下:

OFDM參數:通信速率為19.2 Kb/s，帶寬為28.5 MHz，保護間隔為10 ms，符號周期為50 ms，基帶映射取QPSK映射，無編碼時采用480個子載波。

跳頻參數:每秒100跳，每跳持續10 ms，選用256個跳頻頻點，相鄰頻點間隔取100 kHz，采用上述框圖和所給數據，用Matlab/Simulink[10]進行仿真，不考慮同步和信道估計，結果如圖3所示。

圖2 FH-OFDM仿真圖

圖3 FH與FH-OFDM的性能

對于結合了OFDM技術的跳頻通信系統，分別考慮有無信道編碼情況下的性能。發射端采用卷積編碼，碼率為1/3，接收端采用維特比譯碼，得到的仿真結果如圖4所示。

圖4 有無編碼時的性能

3 結 語

通過上述仿真可以看到，在FH-OFDM系統中，不考慮頻偏情況，FH-OFDM性能要優于OFDM系統性能2~3 dB，有編碼時的誤碼性能要好于無編碼時的誤碼性能6 dB左右。可見在短波跳頻中結合OFDM技術可有效提高系統性能。

參考文獻

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