跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及simulink仿真

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1、通信仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告通信仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及simulink仿真二、有關(guān)擴(kuò)頻系統(tǒng)的背景介紹擴(kuò)展頻譜（SpreadSpectrum，SS）通信系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于軍事通信、移動(dòng)通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、測(cè)距、定位等領(lǐng)域。它利用頻譜擴(kuò)展技術(shù)將需要發(fā)送的信息信號(hào)擴(kuò)展到一個(gè)很寬的頻帶上，使射頻帶寬比信息帶寬寬得多，然后再發(fā)送出去。在接收端則通常通過(guò)相干解擴(kuò)將信號(hào)重構(gòu)出來(lái)。這種通信系統(tǒng)以占用比原始信號(hào)帶寬寬得多的射頻帶寬為代價(jià)，來(lái)獲得更強(qiáng)的抗干擾能力和更高的頻譜利用率。在通信系統(tǒng)中采用擴(kuò)頻技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)：比如具有較強(qiáng)的抗干擾能力；具有較強(qiáng)的隱蔽性和抗測(cè)

2、向、抗偵察能力；具有優(yōu)良的多址接入能力，是碼分多址的關(guān)鍵技術(shù)；具有很強(qiáng)的抗頻率選擇性衰落的能力；抗多徑干擾；可進(jìn)行高分辨率的測(cè)向、定位等等?！　“凑諗U(kuò)頻方式的不同，擴(kuò)頻通信系統(tǒng)主要可分為：直接序列擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)（DirectSequenceSpreadSpectrum，DSSS）跳頻系統(tǒng)（FrequencyHopping，F(xiàn)H）跳時(shí)系統(tǒng)（TimeHopping，TH）。跳頻是擴(kuò)頻的另外一種方式。在跳頻系統(tǒng)中，調(diào)制載波頻率受偽隨機(jī)碼的控制，不斷地以偽隨機(jī)規(guī)律跳變，以躲避點(diǎn)干擾和窄頻干擾。跳頻系統(tǒng)可以看成是載波頻率按照指定的偽隨機(jī)規(guī)則跳變的多元頻移鍵控（M-FSK）系統(tǒng)。

3、根據(jù)跳頻速率（跳/s）與傳輸信息速率（bps）之間的關(guān)系，可以將跳頻系統(tǒng)分為慢跳頻系統(tǒng)和快跳頻系統(tǒng)：若（），則為快跳頻，反之為慢跳頻。三、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕緦?shí)驗(yàn)的目的是通過(guò)搭建跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)的模型，了解跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的原理，并掌握simulink的操作使用方法。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容第6頁(yè)共7頁(yè)通信仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告跳頻系統(tǒng)是一種瞬時(shí)窄帶系統(tǒng)。在接收機(jī)端，本地恢復(fù)載波也受偽隨機(jī)碼的控制，并保持與發(fā)送的跳頻變化規(guī)律一致，這樣，以頻率跳變的本地恢復(fù)載波對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行變頻（相乘）后，就能得到解擴(kuò)（解跳頻）信號(hào)，然后對(duì)解擴(kuò)后的信號(hào)再進(jìn)行相應(yīng)的解調(diào)即可恢復(fù)數(shù)據(jù)。由于跳頻系統(tǒng)中載頻不斷改變，在接

4、收機(jī)中跟蹤載波相位較為困難，所以跳頻系統(tǒng)中一般不采用需要相干方式解調(diào)的調(diào)制方式，如PSK等，而是采用一些可非相干解調(diào)的調(diào)制方式，最常用的是FSK調(diào)制。設(shè)數(shù)據(jù)流波形為a(t),數(shù)據(jù)速率為，其取值為雙極性的（1），進(jìn)行FSK調(diào)制（頻偏設(shè)為）后輸出信號(hào)的等效低通信號(hào)為b(t),有設(shè)偽隨機(jī)序列控制下的瞬時(shí)頻率取值為f(t),隨著時(shí)間改變，f(t)取值在頻率點(diǎn)，i=1,.......N上改變。跳頻載波信號(hào)的等效低通信號(hào)為c(t)設(shè)為：跳頻就是以跳頻載波對(duì)數(shù)據(jù)調(diào)制信號(hào)的頻率搬移過(guò)程，跳頻輸出的等效低通信號(hào)d(t)是：在接收端，以同步PN碼控制的頻率偽隨機(jī)變化的載波（其等效低通信

5、號(hào)為發(fā)送載波c(t)的共軛信號(hào)）和接收信號(hào)混頻（相乘）進(jìn)行解跳頻，得到解擴(kuò)輸出信號(hào)為其中，n（t）和J（t）分別表示噪聲和干擾信號(hào)，并且第6頁(yè)共7頁(yè)通信仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以同步跳變的本地恢復(fù)載波對(duì)接收信號(hào)混頻后，就得到了解調(diào)后的窄帶信號(hào)b（t）和寬帶的噪聲以及干擾信號(hào)。同樣，以窄帶濾波器即可濾除大部分噪聲和干擾，達(dá)到抗干擾的目的。五、實(shí)驗(yàn)記錄以及結(jié)果分析設(shè)數(shù)據(jù)速率為100bps，數(shù)據(jù)調(diào)制采用2FSK方式，頻率間隔為100Hz。跳頻頻點(diǎn)為32個(gè)，調(diào)頻頻率間隔為50Hz，調(diào)頻速率為50跳/S。設(shè)以偽隨機(jī)整數(shù)控制跳頻的載頻，接收機(jī)中解跳所用的本地恢復(fù)載波理想地跟蹤了發(fā)送載

6、波頻率變化。新到設(shè)為AWGN信道。該系統(tǒng)屬于一個(gè)慢跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)。跳頻輸出信號(hào)帶寬約為Hz，其等效低通信號(hào)頻率變化范圍為-800——800Hz。為了使仿真觀測(cè)范圍達(dá)到-2000——2000Hz，信號(hào)采樣率應(yīng)設(shè)置為4000次/s，所以每一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)碼元的仿真采樣點(diǎn)數(shù)為40點(diǎn)。跳頻速率為50跳/s，故每跳持續(xù)時(shí)間為0.02s，對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)數(shù)為80點(diǎn)。偽隨機(jī)碼采用m序列，也可采用Gold序列。將偽隨機(jī)碼中每5bit轉(zhuǎn)換為一個(gè)0——31的隨機(jī)整數(shù)，以控制跳頻載波的輸出頻率。由于假設(shè)接收機(jī)偽隨機(jī)碼是理想同步的，且信道沒有時(shí)延，因此在模型中可直接用發(fā)送方的偽隨機(jī)碼作為接收機(jī)恢復(fù)的

7、偽隨機(jī)序列。圖1跳頻擴(kuò)頻傳輸系統(tǒng)的仿真模型第6頁(yè)共7頁(yè)通信仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告圖2PN序列發(fā)生子系統(tǒng)根據(jù)以上分析建立傳輸測(cè)試模型。二進(jìn)制信源數(shù)據(jù)采用BernoulliBinaryGenerator產(chǎn)生，模塊中采樣時(shí)間設(shè)為0.01s。然后用M-FSKModulatorBaseband模塊完成2FSK調(diào)制，其參數(shù)設(shè)置為：調(diào)制元數(shù)為2，頻率間隔為100Hz，每個(gè)符號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)為40，這樣調(diào)制輸出的將是采樣率為4000次/s的信號(hào)。由PN序列轉(zhuǎn)換得到的0-31隨機(jī)整數(shù)由子系統(tǒng)SubsystemPNSequence產(chǎn)生，子系統(tǒng)中，PN序列模塊的采樣時(shí)間間隔設(shè)置為1/250s，