[发明专利]一种基于正交频分复用的跳频通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体地说，涉及一种基于正交频分复用(OFDM)的跳频通信方法。

背景技术

跳频通信是通过使发射机的工作频率按照一定的跳频图案跳变来发送信息，接收机通过对发送频率捕获、同步以相应的跳频图案接收来自发射机的数据。跳频通信具有保密性好，抗干扰能力强，具有频率分集作用，能方便地兼容窄带通信系统，无远近效应，非常适于军事通信应用。跳频图案的伪随机性和跳频图案的密钥量使跳频系统具有保密性。当跳频速率加快，跳频图案的密钥足够大时，跳频系统的抗截获、侦听能力也随之提高。载波频率的跳变，还使跳频系统具有频率分集的作用，从而使系统具有抗多径衰落、抗单频及部分带宽干扰的能力。跳频通信在民用系统也得到广泛应用，不同的用户使用不同的跳频图案可以实现多址接入，是频分多址(FDMA)的一个特例。

然而跳频速率受到诸多因素的限制，其中主要的原因是快速的跳频频率对频率的捕获和同步的要求非常高。因此，使得跳频系统的各项优点也受到了局限。

OFDM是另一种通信技术，其完善的概念是Weinstein和Ebert在1971年提出的，其核心思想是，利用IFFT将数据流调制在多个子载波上，对信道的频率响应进行分割，使之变成并行、独立近似无记忆的多个子信道。与单载波系统相比，OFDM系统最重要的优越性是能够很好地克服频率选择性信道衰落，另外，由于各子信道之间的频谱相互交叠，OFDM系统有着较高的频谱效率，因此，OFDM传输技术非常适用于宽带高速无线移动通信。

然而，频率选择性信道衰落会使得OFDM的子载波信道呈现出不同的统计特性，当这些质量比较差的子信道数目增多时，通信的质量和可靠性将下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于正交频分复用的跳频通信方法，以克服跳频系统在快跳频方式下频率捕获、同步和频率跳变速率之间的矛盾。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于正交频分复用的跳频通信方法，包括如下步骤：

(1)确定跳频图案，并在正交频分复用系统的N个子载波中确定用于承载传输数据的M个子载波，其中M大于等于1小于等于N；

(2)发送端按照跳频图案为每个正交频分复用符号配置子载波或子载波组，将跳频图案中每M个元素对应一个子载波组，每个子载波组对应一个正交频分复用符号，子载波组内的每个元素对应N个子载波中的一个，将待发送数据承载到相应的子载波或子载波组上发送；

(3)接收端根据跳频图案所指示的子载波组排列顺序、子载波组内元素所对应的子载波，将每个正交频分复用符号的N个元素中的M个元素取出，完成数据接收。

其中，所述M个子载波是根据跳频图案而选择确定的，并且所述M个子载波的位置根据跳频图案随机确定。

其中，所述步骤(1)中，所述确定跳频图案，包括跳频图案重复周期T、频率跳变速率F，并据此确定重复周期T内跳频图案长度L，并要求跳频图案的每个元素为1～N中的一个。所述跳频图案通过发送端以通知的方式通知接收端，包括：将跳频图案的初值、跳频图案的编号以及跳频图案的生成方法信息添加到发送数据中发送到接收端。

其中，所述步骤(2)包括：

以某个初值作为跳频图案的起点，跳频图案中每M个元素对应一个子载波组，每个子载波组对应一个正交频分复用符号，组数为G，子载波组内的每个元素对应N个子载波中的一个，设正交频分复用系统发送的数据长度为L_data，则G通过对L_data除以M的商向上取整得到；

对待发送数据，每M个划分为一个数据组，按照子载波组的顺序、子载波组内的顺序以及子载波组每个元素对应的子载波依次将数据组的数据放置到正交频分复用的N个子载波的对应子载波上，其他子载波为0，生成N个元素的正交频分复用符号，再对每个正交频分复用符号进行反傅立叶变换。

其中，所述步骤(3)包括：

对接收数据进行傅立叶变换；

根据跳频图案所指示的子载波组排列顺序、子载波组内元素所对应的子载波，将每个正交频分复用符号的N个元素中的M个元素取出，恢复发送端发送的数据。

本发明采用了基于OFDM的跳频通信方法，该方法可以通过事先约定或通知跳频方案信息的方式，跳变地采用部分OFDM子载波进行数据传输，克服了跳频系统在快跳频方式下频率捕获、同步和频率跳变速率之间的矛盾，因此可以使数据传输的安全性和可靠性得到提高，同时也为OFDM系统提供了一种多址接入手段。

附图说明

图1是本发明实施例所述的基于正交频分复用的跳频通信方法的流程方框图；