用于认知无线电的自适应双模跳频OFDM系统

史其存,杨知行,彭克武

(清华大学,北京100084)

0 引言

认知无线电用户一般可在很宽的频带范围内感知频谱(如数百兆赫),其空闲频谱可能是非连续、非均匀的,而在某一确定时刻只能在相对较窄的空闲信道上进行通信(如数十兆赫)[1]。这与跳频系统的工作模式有些类似,即较宽的跳频工作带宽和较窄的瞬时传输带宽[2]。跳频与正交频分复用(OFDM)结合可兼备二者优势,如较强的抗多径能力和频率分集作用[2-4]。射频跳频OFDM(RF-FH-OFDM)难以实现全数字化和重新配置参数[5]。文献[6]提出全数字基带跳频OFDM(BB-FH-OFDM)可在基带完成跳频,其参数可重配置,但工作频带范围有限。这里提出一种自适应双模跳频OFDM系统,把RF-FHOFDM与BB-FH-OFDM相结合,根据频谱感知信息和基带处理能力自适应地在2种模式间切换,可提高空闲频谱的利用率,是一种可实现的认知无线电物理层机制。

1 系统模型

这里首先给出射频跳频OFDM的系统模型。在发射端,假定一个OFDM的符号周期为Ts,子载波数目为N,则OFDM调制器(IFFT)输出一个符号周期内的信号x(t)可表示为:

式中,Xk为调制到第k个子载波上的发送数据。

设跳频持续时间为Th,为分析方便,假定在一个跳频持续时间内只传输一个OFDM符号,即Th=Ts,经过合理设计,可以用跳频的切换时间Tsw充当OFDM的保护间隔,即Tsw=TGI(TGI为保护间隔长度),从而最大限度提高系统的传输效率。则经过发射机前端输出的一个跳频信号可表示为:

式中,fh,k为跳频频率集中第k个频率,由收发信机的跳频图案决定。

在理想传输的情况下,假设接收机与发射机实现准确的跳频同步,则接收机下变频输出信号为: