基于GUI的跳頻OFDM系統仿真設計
0 引言
跳頻技術具有良好的抗干擾、抗截獲、抗衰落性能,特別是在軍事無線戰術通信領域有著廣泛的應用。傳統的跳頻系統一般采用非相干解調的MFSK作為數字基帶調制方式,優點就是能夠通過降低對硬件速度的要求來降低硬件復雜度,但是這種調制方式的致命缺點就是頻譜利用率低,難以實現高速的數據傳輸速率,這一缺點使得跳頻技術很難適應未來的信息化、數字化高速數據傳輸的要求。
OFDM調制是一種高效的數據傳輸方式,通過串/并變換將高速數據流分散到多個正交的子載波上傳輸,一方面使各個子載波的符號率大幅降低,相應的符號持續時間變大,減少符號間干擾的影響,有較強的抗時延擴展能力;另一方面信號的并行傳輸分散了信道衰落引起的突發性錯誤,提高了系統的抗干擾錯誤的能力。由于各子載波的相互正交,因此允許子載波頻譜混疊,充分利用有限的資源,使得其頻帶利用率高于傳統的FDM(頻分復用)調制方式。
圖形用戶界面(Graphical User Interface,GUI)是由窗口、光標、按鍵、菜單、文字等對象(Objects)構成的一個用戶界面,可以簡單、便捷地設計出美觀、方便的菜單化和控件式的人機交互界面。
本文基于Matlab中的GUI設計了跳頻OFDM系統,界面設計友好,能夠動態地改變系統參數進行仿真,結果顯示該設計系統能夠很好地進行實時仿真,實用性較強。
1 跳頻OFDM系統原理
跳頻OFDM系統原理框圖如圖1所示。
在發射端,輸入數據首先經過信源編碼,將輸入s(t)變換成二進制數據s(k),將得到的二進制數據進行MASK調制,得到sMASK(k),然后進行OFDM調制。
在進行OFDM調制時,先對sMASK(k)進行數字映射,變換成,然后進行串/并變換,進行IFFT變換得到:
式中:N是子載波數。然后進行跳頻調制,主要由跳頻序列產生器、頻率合成器和混頻器組成,假設在一個跳頻點發送一個OFDM調制符號,則經過混頻后的輸出為:
式中,ωi為跳變頻率,T為OFDM符號周期。
最后經發射端發射。
在接收端,經過與發射端相反的過程恢復原始信號,同時要考慮系統的同步,首先是進行跳頻解調,然后是OFDM解調,最后是信源解碼,輸出接收信號。文獻中指出,在跳頻系統中應用OFDM技術,如果在一個跳頻點上發送一個OFDM符號時,只存在ICI和高斯噪聲,不存在ISI,所以不需要加入保護間隔就可以保證信號功率不受損失,信息傳輸速率不受影響。
2 跳頻OFDM系統的仿真設計
用Matlab中的GUI來設計跳頻OFDM通信系統,最基本的一點就是要明白Matlab系統中圖形對象的樹形結構。Matlab系統內部使用對象語言描述各種圖形單元,并將這些圖形單元按照樹形結構組織起來進行管理和實施各種操作。計算機屏幕作為該結構的根,它的一級樹節點是圖形窗口對象;二級節點同樣是圖形窗口對象;三級節點即圖形窗口的子對象用戶界面控制元和用戶界面菜單等。本系統主要包括兩個界面:開始界面和仿真界面,由開始界面進入仿真界面,仿真界面可以根據不同的需求通過動態地設置參數來進行仿真,操作簡單、方便,為操作者提供了一個良好的人機交互方式,單擊幫助可以查看相關的內容和操作說明,并且已經編譯成.exe的可執行文件,在沒有Matlab的情
況下,也可運行。仿真界面如圖2所示。
評論