一种基于FPGA的自适应OFDM跳频系统及方法

一种基于fpga的自适应ofdm跳频系统及方法
技术领域
1.本发明属于通信技术领域，特别涉及一种基于fpga的自适应ofdm跳频系统及方法。


背景技术：

2.自适应ofdm跳频系统是一种利用正交频分复用(ofdm)和跳频扩频(fhss)技术相结合的无线通信系统，能够在复杂的电磁环境中提高通信的抗干扰能力和频谱利用率。
3.正交频分复用技术(ofdm)是一种将高速数据流分成多个低速子载波并在正交的窄带信道上并行传输的多载波调制技术，具有抗多径衰落、高速传输、高效调制等优点。ofdm技术已经被广泛应用于lte、wlan等无线标准中。
4.跳频扩频(fhss)技术是一种将数据在指定的宽信道内的可用窄带频率之间跳转传输的扩频技术，具有抗窄带干扰、抗截获、低辐射等优点。fhss技术已经被应用于蓝牙、zigbee等无线标准中。
5.现场可编程门阵列，即fpga，是继pal、gal、cpld之后，发展比较成熟的可编程器件发展的产物，其低延时，高连接性，并行传输的特点，使得fpga成为实现数据高速传输的最佳平台之一。
6.在常规跳频通信系统中，跳频信号在配置好的预设跳频频率之间进行跳变，一旦跳频子信道受到干扰或频率选择性衰落，将对系统性能造成极大程度上的影响。并且当多个跳频子信道受到大范围干扰时，若通信系统依旧采用高阶调制解调方式，数据传输的可靠性将无法得到保证。特别是对于ofdm系统这种子载波数量多，占用带宽相对较大的通信方式，遇到上述干扰情况，其对系统传输性能影响将会更大。


技术实现要素：

7.鉴于以上问题，本发明在对ofdm技术的抗干扰传输进行了研究和探索的基础上，提出了一种基于fpga的自适应ofdm跳频系统及方法，将ofdm技术同跳频技术相结合，并加入自适应优化方法，以满足现有ofdm系统遇到不同程度干扰情况下的传输可靠性。
8.为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：
9.一种基于fpga的自适应ofdm跳频系统，所述的所述自适应跳频系统包括发射机部分和接收机部分：
10.所述发射机部分包含有信源模块、ofdm调制模块、dac、上变频模块、发射机自适应控制模块；
11.信源数据经过ofdm调制模块，发给dac模块进行数模转换，再发给上变频模块将收到的模拟信号加载到指定的载波频率上，并通过天线发射到信道中；其中ofdm调制模块和上变频模块又受发射机自适应控制模块的控制，该模块使该通信系统组成跳频系统，并结合反馈信道中实时信道信噪比数据，控制当前符号调制解调方式和载波频率。
12.所述发射机部分包含有下变频模块、adc、ofdm解调模块、接收机自适应控制模块；
13.下变频模块将天线收到的信号去除载波频率，得到模拟信号，发给adc模块和信道检测模块，adc进行数模转换后的数字信号发送给ofdm解调模块，最后还原出原始信源数据。
14.其中ofdm解调模块和下变频模块又受接收机自适应控制模块的控制，该模块使该通信系统组成跳频系统，并结合信道检测模块中的实时信道信噪比数据，控制当前符号调制解调方式和载波频率。
15.针对上述接收机自适应控制模块和发射机子使用控制模块，这两个模块能根据当前信道状态，对跳频系统的载波频点及符号调制方式做出自适应选择，当遇到窄带信道干扰时，且干扰信道范围小于等于4时，自适应控制模块会在跳频图谱中自动跳过当前频点，避开受干扰的信道。当遇到信道干扰范围较大，干扰信道已达4个时，自适应控制模块会降低调制方式阶数，提升通信可靠性。相反的，若当前信道质量良好，则自适应控制模块会尝试提升调制方式阶数来增大传输速率。
16.优选的，所述ofdm调制模块中有扰码、卷积编码、交织、符号调制、导频插入、ifft、循环前缀与加窗等模块；
17.优选地，所述ofdm解调模块中有信道估计、同步、去循环前缀、fft、符号解调、解交织、viterbi解码、解扰等模块；
18.优选地，所述符号调制模块中有bpsk、qpsk、16qam、64qam四种符号调制方式。
19.优选地，所述符号解调模块中有bpsk、qpsk、16qam、64qam四种符号解调方式。
20.优选地，所述fpga与dac、adc、上变频模块、下变频模块采用fmc连接通信。
21.优选地，所述发射机自适应控制模块和接收机自适应控制模块又包含控制模块、跳频图案生成器模块、符号调制配置模块、跳频载波中心频点配置模块。
22.优选地，所述fpga与dac、adc、上变频模块、下变频模块采用fmc连接通信。
23.优选地，所述跳频载波中心频点配置模块对上变频模块和下变频模块采用spi协议配置。
24.优选地，所述跳频所述跳频载波中心频点配置模块内置8个预设载波中心频点配置信息。
25.本发明还公开了一种基于fpga的自适应ofdm跳频方法，至少包括以下步骤：
26.步骤s1：信源模块将初始用户侧数据信息发送给ofdm调制模块；
27.步骤s2：ofdm调制模块按照初始符号调制模式进行调制，调制后的初始ofdm基带信号发给dac；
28.步骤s3：dac将收到的初始ofdm基带信号转化成模拟信号并送给上变频模块；
29.步骤s4：发射机侧跳频图案生成器根据初始跳频图案选择初始跳频载波信息，并将该跳频载波信息发送给跳频载波中心频点配置模块，跳频载波中心频点配置模块据收到的跳频载波信息，将对应的跳频载波中心频点配置信息传送给上变频模块，将上变频模块的载波频率设定为初始频率；
30.步骤s5：上变频模块将来自dac的模拟信息采用初始频率发射出去；
31.步骤s6：接收机侧跳频图案生成器根据初始跳频图案同样选择初始跳频载波信息，同发射侧流程相同，最终在接收机侧跳频载波中心频点配置模块生成对应的跳频载波中心频点配置信息，传送给下变频模块，将下变频模块的载波频率设定为初始频率；
32.步骤s7：接收机下变频模块根据初始频率接收并去除载波，将得到的模拟信号发送给adc；
33.步骤s8：adc将收到的模拟信号进行转换为数字信号，将收到的数字信号发给ofdm解调模块和信道检测模块；
34.步骤s9：信道检测模块计算出当前信道的实时信道信噪比数据，并发给接收机自适应控制模块中的控制模块；
35.步骤s10：ofdm解调模块按照初始符号调制模式进行解调并还原出信源侧数据；
36.步骤s11：接收机自适应控制模块中的控制模块根据接收信号，将接收侧时序与发射端同步，并结合实时信道信噪比数据，根据预设阈值判定是否需要在跳频图案中跳过该载波频率，输出跳频图案控制信令给跳频图案生成器模块，若已跳过预设数量载波频率，则输出符号调制升降阶信令给符号调制配置模块；
37.步骤s12：跳频图案生成器模块根据收到的跳频图案控制信令，输出下一次接收的跳频载波信息，若信令要求跳过哪些载波频率，当跳频图案切换至该频率时，则自动跳过，切换至后续载波频率并输出跳频载波信息；跳频载波中心频点配置模块根据收到的跳频载波信息，根据预设载波频点配置，发送跳频载波中心频点配置信息至下变频模块，完成载波频率设定；
38.步骤s13：符号调制配置模块根据收到的符号调制升降阶信令，选择适合下一次接收时的符号调制模式，并发送符号调制配置信令给ofdm解调模块中的符号解调模块，完成下一次接收时的符号解调模式配置；
39.步骤s14：发射机自适应控制模块通过反馈信道收到实时信道信噪比数据后，执行步骤s11、s12、s13类似操作，完成下一次发射时，上变频模块的载波频率设定，和下一次发射时符号调制模式的设定；
40.步骤s15：进行后续数据发射，循环执行s1～s14流程。
41.作为进一步的改进方案，步骤s11中，接收机自适应控制模块能根据当前信道状态，对跳频系统的载波频点及符号调制方式做出自适应选择，当遇到窄带信道干扰时，且干扰信道范围小于等于4时，自适应控制模块会在跳频图谱中自动跳过当前频点，避开受干扰的信道；当遇到信道干扰范围较大，干扰信道已达4个时，自适应控制模块会降低调制方式阶数，提升通信可靠性；相反的，若当前信道质量良好，则自适应控制模块会尝试提升调制方式阶数来增大传输速率。
42.作为进一步的改进方案，接收机自适应控制模块和发射机自适应控制模块的具体控制方式包括以下步骤：
43.步骤d1：控制模块根据收到的信道信噪比数据，判断当前信道质量好坏，如信道质量好则进行步骤d2，信道质量差则进行步骤d3；
44.步骤d2：控制模块判断当前调制方式是否为64qam，若是，则下一阶段载波频率不变，调制方式不变；若不是，则下一阶段载波频率不变，调制方式升阶；
45.步骤d3：判断当前已跳过频点数是否达到3个，若是进行步骤d4，若不是，进行步骤d5；
46.步骤d4：判断当前调制方式是否为bpsk，若是，则下一阶段载波频率不变，调制方式降阶；若不是，则下一阶段载波频率不变，调制方式不变；
47.步骤d5：下一阶段时，如跳频图谱遇到当前载波频率，则跳过，调制方式保持不变；
48.步骤d6：控制模块根据d1-d5所选下一阶段载波频率和调制方式情况，输出对应控制信令。
49.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
50.本发明的接收机部分能够对信道的质量进行实时检测，对小范围信道干扰，可自适应更换跳频载波频率来避开干扰信道，增加传输稳定性；对大范围信道干扰，可自适应改变ofdm中符号调制解调方式来增大传输可靠性。通过两种方式相结合，可有效解决信道干扰情况下传输信息的能力下降的问题，从而提高跳频系统的抗干扰能力。
附图说明
51.图1为本发明基于fpga的自适应ofdm跳频系统中常规ofdm通信系统的结构框图；
52.图2为本发明基于fpga的自适应ofdm跳频系统的整体结构框图
53.图3为本发明基于fpga的自适应ofdm跳频系统中发射机结构框图；
54.图4为本发明基于fpga的自适应ofdm跳频系统中接收机结构框图；
55.图5为本发明基于fpga的自适应ofdm跳频系统的发射机与接收机中自适应控制模块的工作流程图。
具体实施方式
56.下面结合附图，对本发明作进一步地详细描述，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
57.首先介绍本发明基于fpga的自适应ofdm跳频系统中的常规ofdm系统的组成结构，发射机信源数据经过扰码，卷积编码，交织，符号调制后，插入导频，然后进行ifft，之后对数据加入循环前缀以及进行加窗处理，调制后的基带信号通过dac进行数模转换，发给上变频模块并通过天线发射到信道中；接收机则相反，下变频模块从信道中接收到的模拟信号传递给adc经过模数转换后，经ofdm解调模块中的信道估计和同步模块修正信号幅度和相位信息，然后经过去循环前缀，fft，符号解调，解交织，viterbi解码，解扰后还原出原始数据。
58.本发明一种基于fpga的自适应ofdm跳频系统，自适应跳频系统包括发射机部分和接收机部分：
59.发射机部分包含有信源模块、ofdm调制模块、dac、上变频模块、发射机自适应控制模块，其中发射机自适应控制模块又包含控制模块、跳频图案生成器模块、符号调制配置模块、跳频载波中心频点配置模块；
60.信源模块用于产生数据信息，并将数据信息发送给ofdm调制模块；
61.ofdm调制模块用于对接收到的数据信息进行ofdm基带信号调制，ofdm调制模块内含符号调制模块，该符号调制模块内置bpsk、qpsk、16qam、64qam四种符号调制方式，可根据符号调制配置信令选择不同符号调制方式。经ofdm调制模块调制后的数据信发送给dac；
62.dac将数字信号转换为模拟信号，并发给上变频模块；
63.上变频模块将收到的模拟信号加载到指定的载波频率上，并通过天线发射出去；
64.发射机自适应控制模块中的控制模块对反馈信道收到的数据进行解析，得出下一次数据发送需要设定的符号调制配置和跳频图案配置，并将符号调制升降阶控制信令发给符号调制配置模块，跳频图案控制信令发给跳频图案生成器模块。
65.符号调制配置模块根据收到的符号调制升降阶控制信令，输出相应的符号调制配置信令，发送给ofdm编码模块中的符号调制模块。
66.跳频图案生成器模块内置预设的伪随机跳频图案，该伪随机跳频图案也会受收到的跳频图案控制信令的控制。该模块能根据跳频图案按照一定时序规则在每次发送数据时将需要的的跳频载波信息发送给跳频载波中心频点配置模块。
67.跳频载波中心频点配置模块根据收到的跳频载波信息，将对应的跳频载波中心频点配置信息传送给上变频模块，完成对上变频模块的配置。
68.接收机部分包含有下变频模块、adc、信道检测模块、ofdm解调模块、接收机自适应控制模块，其中接收机自适应控制模块包含跳频图案生成器模块、控制模块、符号调制配置模块、跳频载波中心频点配置模块；
69.下变频模块将天线收到的信号去除载波频率，得到模拟信号；
70.adc将接收到的模拟信号转化为数字信号。并发给ofdm解调模块和信道检测模块。
71.信道检测模块可计算出当前收到数据所反映的实时信道信噪比数据，将实时信噪比数据发送给接收机自适应控制模块，同时也通过反馈信道发送给发射机自适应控制模块；
72.ofdm解调模块用于对接收到的ofdm基带信号进行解调，还原出原始发送数据信息。ofdm解调模块内含符号解调模块，该符号解调模块内置bpsk、qpsk、16qam、64qam四种符号解调方式，可根据符号解调配置信令选择不同符号解调方式。ofdm解调模块解调出的的数据同时也发给接收机自适应控制模块，进行接收机与发射机的跳频时序同步。
73.接收机自适应控制模块中的控制模块内预设有同发射机自适应控制模块中的控制模块相对应的时序信息，该模块根据收到的数据进行同发射机自适应控制模块进行时序同步，并根据实时信道信噪比数据，得出下一次数据发送需要设定的符号调制配置和跳频图案配置，并将符号调制升降阶控制信令发给符号调制配置模块，跳频图案控制信令发给跳频图案生成器模块。
74.接收机侧的符号调制配置模块跟发射机侧的该模块完全相同，根据收到的符号调制升降阶控制信令，输出相应的符号调制配置信令，发送给ofdm解码模块中的符号调制模块。
75.接收机侧的跳频图案生成器模块同发送机端的该模块完全相同，内置预设的伪随机跳频图案，该伪随机跳频图案也会受收到的跳频图案控制信令的控制。该模块能根据跳频图案按照一定时序规则在每次接收数据前将需要的的跳频载波信息发送给跳频载波中心频点配置模块。
76.接收机侧的跳频载波中心频点配置模块跟发射机侧的该模块完全相同，根据收到的跳频载波信息，将对应的跳频载波中心频点配置信息传送给下变频模块，完成对下变频模块的配置。
77.根据上述一种基于fpga的自适应ofdm跳频方法，该其具体工作步骤为：
78.步骤s1：信源模块将初始用户侧数据信息发送给ofdm调制模块；
79.步骤s2：ofdm调制模块按照初始符号调制模式进行调制，调制后的初始ofdm基带信号发给dac；
80.步骤s3：dac将收到的初始ofdm基带信号转化成模拟信号并送给上变频模块；
81.步骤s4：发射机侧跳频图案生成器根据初始跳频图案选择初始跳频载波信息，并将该跳频载波信息发送给跳频载波中心频点配置模块，跳频载波中心频点配置模块据收到的跳频载波信息，将对应的跳频载波中心频点配置信息传送给上变频模块，将上变频模块的载波频率设定为初始频率；
82.步骤s5：上变频模块将来自dac的模拟信息采用初始频率发射出去；
83.步骤s6：接收机侧跳频图案生成器根据初始跳频图案同样选择初始跳频载波信息，同发射侧流程相同，最终在接收机侧跳频载波中心频点配置模块生成对应的跳频载波中心频点配置信息，传送给下变频模块，将下变频模块的载波频率设定为初始频率；
84.步骤s7：接收机下变频模块根据初始频率接收并去除载波，将得到的模拟信号发送给adc；
85.步骤s8：adc将收到的模拟信号进行转换为数字信号，将收到的数字信号发给ofdm解调模块和信道检测模块；
86.步骤s9：信道检测模块计算出当前信道的实时信道信噪比数据，并发给接收机自适应控制模块中的控制模块；
87.步骤s10：ofdm解调模块按照初始符号调制模式进行解调并还原出信源侧数据；
88.步骤s11：接收机自适应控制模块中的控制模块根据接收信号，将接收侧时序与发射端同步。并结合实时信道信噪比数据，根据预设阈值判定是否需要在跳频图案中跳过该载波频率，输出跳频图案控制信令给跳频图案生成器模块，若已跳过预设数量载波频率，则输出符号调制升降阶信令给符号调制配置模块；
89.步骤s12：跳频图案生成器模块根据收到的跳频图案控制信令，输出下一次接收的跳频载波信息，若信令要求跳过哪些载波频率，当跳频图案切换至该频率时，则自动跳过，切换至后续载波频率并输出跳频载波信息；跳频载波中心频点配置模块根据收到的跳频载波信息，根据预设载波频点配置，发送跳频载波中心频点配置信息至下变频模块，完成载波频率设定；
90.步骤s13：符号调制配置模块根据收到的符号调制升降阶信令，选择适合下一次接收时的符号调制模式，并发送符号调制配置信令给ofdm解调模块中的符号解调模块，完成下一次接收时的符号解调模式配置；
91.步骤s14：发射机自适应控制模块通过反馈信道收到实时信道信噪比数据后，执行步骤s11、s12、s13类似操作，完成下一次发射时，上变频模块的载波频率设定，和下一次发射时符号调制模式的设定；
92.步骤s15：进行第二次及后续数据发射，循环s1～s14流程；
93.针对上述步骤s11中的接收机自适应控制模块，该模块能根据当前信道状态，对跳频系统的载波频点及符号调制方式做出自适应选择，当遇到窄带信道干扰时，且干扰信道范围小于等于4时，自适应控制模块会在跳频图谱中自动跳过当前频点，避开受干扰的信道。当遇到信道干扰范围较大，干扰信道已达4个时，自适应控制模块会降低调制方式阶数，提升通信可靠性。相反的，若当前信道质量良好，则自适应控制模块会尝试提升调制方式阶
数来增大传输速率。具体控制方式如图3所述步骤：
94.步骤d1：控制模块根据收到的信道信噪比数据，判断当前信道质量好坏，如信道质量好则进行步骤d2，信道质量差则进行步骤d3；
95.步骤d2：控制模块判断当前调制方式是否为64qam，若是，则下一阶段载波频率不变，调制方式不变；若不是，则下一阶段载波频率不变，调制方式升阶；
96.步骤d3：判断当前已跳过频点数是否达到3个，若是进行步骤d4，若不是，进行步骤d5；
97.步骤d4：判断当前调制方式是否为bpsk，若是，则下一阶段载波频率不变，调制方式降阶；若不是，则下一阶段载波频率不变，调制方式不变；
98.步骤d5：下一阶段时，如跳频图谱遇到当前载波频率，则跳过，调制方式保持不变；
99.步骤d6：控制模块根据d1-d5所选下一阶段载波频率和调制方式情况，输出对应控制信令；
100.针对上述步骤s14中发射机自适应控制模块的具体控制方式与上述步骤d1-d6相同。
101.本发明的有益效果是：本发明的一种基于fpga的自适应ofdm跳频系统，本发明的接收机部分能够对信道的质量进行实时检测，对小范围信道干扰，可自适应更换跳频载波频率来避开干扰信道，增加传输稳定性；对大范围信道干扰，可自适应改变ofdm中符号调制解调方式来增大传输可靠性。通过两种方式相结合，可有效解决信道干扰情况下传输信息的能力下降的问题，从而提高跳频系统的抗干扰能力。
102.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种基于fpga的自适应ofdm跳频系统，其特征在于，该系统包括发射机部分和接收机部分：所述发射机部分包含有信源模块、ofdm调制模块、dac、上变频模块、发射机自适应控制模块；信源数据经过ofdm调制模块，发给dac模块进行数模转换，再发给上变频模块将收到的模拟信号加载到指定的载波频率上，并通过天线发射到信道中；其中，ofdm调制模块和上变频模块受控于发射机自适应控制模块，使通信系统组成跳频系统，并结合反馈信道中实时信道信噪比数据，控制当前符号调制解调方式和载波频率；所述发射机部分包含有下变频模块、adc、ofdm解调模块、接收机自适应控制模块；下变频模块将天线收到的信号去除载波频率，得到模拟信号，发给adc模块和信道检测模块，adc进行数模转换后的数字信号发送给ofdm解调模块，最后还原出原始信源数据；其中，ofdm解调模块和下变频模块受控于接收机自适应控制模块，使该通信系统组成跳频系统，并结合信道检测模块中的实时信道信噪比数据，控制当前符号调制解调方式和载波频率。2.根据权利要求1所述的基于fpga的自适应ofdm跳频系统，其特征在于，所述ofdm调制模块至少包括扰码、卷积编码、交织、符号调制、导频插入、ifft、循环前缀与加窗模块；所述ofdm解调模块至少包括信道估计、同步、去循环前缀、fft、符号解调、解交织、viterbi解码、解扰模块。3.根据权利要求2所述的基于fpga的自适应ofdm跳频系统，其特征在于，所述符号调制模块中有bpsk、qpsk、16qam、64qam四种符号调制方式；所述符号解调模块中有bpsk、qpsk、16qam、64qam四种符号解调方式。4.根据权利要求2所述的基于fpga的自适应ofdm跳频系统，其特征在于，fpga与dac、adc、上变频模块、下变频模块采用fmc连接通信。5.根据权利要求1所述的基于fpga的自适应ofdm跳频系统，其特征在于，所述发射机自适应控制模块和接收机自适应控制模块包含控制模块、跳频图案生成器模块、符号调制配置模块、跳频载波中心频点配置模块。6.根据权利要求1所述的基于fpga的自适应ofdm跳频系统，其特征在于，跳频载波中心频点配置模块对上变频模块和下变频模块采用spi协议配置。7.根据权利要求6所述的基于fpga的自适应ofdm跳频系统，其特征在于，跳频载波中心频点配置模块内置8个预设载波中心频点配置信息。8.一种基于fpga的自适应ofdm跳频方法，其特征在于，至少包括以下步骤：步骤s1：信源模块将初始用户侧数据信息发送给ofdm调制模块；步骤s2：ofdm调制模块按照初始符号调制模式进行调制，调制后的初始ofdm基带信号发给dac；步骤s3：dac将收到的初始ofdm基带信号转化成模拟信号并送给上变频模块；步骤s4：发射机侧跳频图案生成器根据初始跳频图案选择初始跳频载波信息，并将该跳频载波信息发送给跳频载波中心频点配置模块，跳频载波中心频点配置模块据收到的跳频载波信息，将对应的跳频载波中心频点配置信息传送给上变频模块，将上变频模块的载波频率设定为初始频率；
步骤s5：上变频模块将来自dac的模拟信息采用初始频率发射出去；步骤s6：接收机侧跳频图案生成器根据初始跳频图案同样选择初始跳频载波信息，同发射侧流程相同，最终在接收机侧跳频载波中心频点配置模块生成对应的跳频载波中心频点配置信息，传送给下变频模块，将下变频模块的载波频率设定为初始频率；步骤s7：接收机下变频模块根据初始频率接收并去除载波，将得到的模拟信号发送给adc；步骤s8：adc将收到的模拟信号进行转换为数字信号，将收到的数字信号发给ofdm解调模块和信道检测模块；步骤s9：信道检测模块计算出当前信道的实时信道信噪比数据，并发给接收机自适应控制模块中的控制模块；步骤s10：ofdm解调模块按照初始符号调制模式进行解调并还原出信源侧数据；步骤s11：接收机自适应控制模块中的控制模块根据接收信号，将接收侧时序与发射端同步，并结合实时信道信噪比数据，根据预设阈值判定是否需要在跳频图案中跳过该载波频率，输出跳频图案控制信令给跳频图案生成器模块，若已跳过预设数量载波频率，则输出符号调制升降阶信令给符号调制配置模块；步骤s12：跳频图案生成器模块根据收到的跳频图案控制信令，输出下一次接收的跳频载波信息，若信令要求跳过哪些载波频率，当跳频图案切换至该频率时，则自动跳过，切换至后续载波频率并输出跳频载波信息；跳频载波中心频点配置模块根据收到的跳频载波信息，根据预设载波频点配置，发送跳频载波中心频点配置信息至下变频模块，完成载波频率设定；步骤s13：符号调制配置模块根据收到的符号调制升降阶信令，选择适合下一次接收时的符号调制模式，并发送符号调制配置信令给ofdm解调模块中的符号解调模块，完成下一次接收时的符号解调模式配置；步骤s14：发射机自适应控制模块通过反馈信道收到实时信道信噪比数据后，执行步骤s11、s12、s13类似操作，完成下一次发射时，上变频模块的载波频率设定，和下一次发射时符号调制模式的设定；步骤s15：进行后续数据发射，循环执行s1～s14流程。9.根据权利要求8所述的基于fpga的自适应ofdm跳频方法，其特征在于，步骤s11中，接收机自适应控制模块能根据当前信道状态，对跳频系统的载波频点及符号调制方式做出自适应选择，当遇到窄带信道干扰时，且干扰信道范围小于等于4时，自适应控制模块会在跳频图谱中自动跳过当前频点，避开受干扰的信道；当遇到信道干扰范围较大，干扰信道已达4个时，自适应控制模块会降低调制方式阶数，提升通信可靠性；相反的，若当前信道质量良好，则自适应控制模块会尝试提升调制方式阶数来增大传输速率。10.根据权利要求9所述的基于fpga的自适应ofdm跳频方法，其特征在于，接收机自适应控制模块和发射机自适应控制模块的具体控制方式包括以下步骤：步骤d1：控制模块根据收到的信道信噪比数据，判断当前信道质量好坏，如信道质量好则进行步骤d2，信道质量差则进行步骤d3；步骤d2：控制模块判断当前调制方式是否为64qam，若是，则下一阶段载波频率不变，调制方式不变；若不是，则下一阶段载波频率不变，调制方式升阶；
步骤d3：判断当前已跳过频点数是否达到3个，若是进行步骤d4，若不是，进行步骤d5；步骤d4：判断当前调制方式是否为bpsk，若是，则下一阶段载波频率不变，调制方式降阶；若不是，则下一阶段载波频率不变，调制方式不变；步骤d5：下一阶段时，如跳频图谱遇到当前载波频率，则跳过，调制方式保持不变；步骤d6：控制模块根据d1-d5所选下一阶段载波频率和调制方式情况，输出对应控制信令。

技术总结
一种基于FPGA的自适应OFDM跳频系统及方法，解决了目前的OFDM通信系统抗干扰能力差，导致系统传输信息能力下降的问题。本发明将OFDM系统与跳频系统相结合，并加入自适应控制模块，该系统接收机部分能够对信道的质量进行实时检测，并根据干扰程度，实时改变发射机和接收机的跳频频点和符号调制解调方式，有效解决传输信息的能力下降的问题，从而提高OFDM通信系统的抗干扰能力，提升传输可靠性。本发明可以应用于通信技术领域用。可以应用于通信技术领域用。可以应用于通信技术领域用。


技术研发人员：程知群 张嘉楠 何子安 蔡荥祺 祁柏锦
受保护的技术使用者：杭州电子科技大学
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/7/12