跳頻通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究報(bào)告與仿真

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1、-*******************實(shí)踐教學(xué)*******************蘭州理工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院2014年秋季學(xué)期通信綜合訓(xùn)練課程設(shè)計(jì)題目：跳頻通信系統(tǒng)的研究與仿真專業(yè)班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：成績(jī)：摘要.---跳頻通信系統(tǒng)是一種典型擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)，它在軍事通信、移動(dòng)通信、計(jì)算機(jī)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸和無(wú)線局域網(wǎng)等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用，已成為當(dāng)前短波保密通信的一個(gè)重要發(fā)展方向。本文介紹了跳頻通信系統(tǒng)的基本工作過(guò)程，從跳頻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、主要技術(shù)指標(biāo)、跳頻通信系統(tǒng)的解跳和解調(diào)等方面闡述了跳頻通信基本原理,并對(duì)跳頻通信系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)及其性能進(jìn)行

2、了仿真研究和理論分析。本文從理論上分析了跳頻通信系統(tǒng)的抗干擾性能,其組成部分包括信號(hào)生成部分、發(fā)送部分、接收部分、判決部分、跳頻子系統(tǒng)模塊五個(gè)部分,并以2FSK系統(tǒng)為例,給出了上述通信干擾樣式下的誤碼率理論分析結(jié)果，并利用Matlab中的Simulink仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)跳頻系統(tǒng)的仿真和分析，達(dá)到了預(yù)期的效果。關(guān)鍵詞：擴(kuò)頻通信、跳頻通信、MATLAB　Simulink仿真.---一、Simulink簡(jiǎn)介Simulink是MATLAB軟件的應(yīng)用，是一個(gè)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析的一個(gè)軟件包，是在MATLAB中建立系統(tǒng)方框圖和基于方框圖的系統(tǒng)仿真環(huán)境。Sim

3、ulink將工程中通用的方框圖設(shè)計(jì)方法與仿真系統(tǒng)建模統(tǒng)一起來(lái)，其采用的是基于時(shí)間流的鏈路級(jí)仿真方法。這種系統(tǒng)中，仿真結(jié)果可以實(shí)時(shí)的通過(guò)可視化模塊，將輸入輸出數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，可以更加方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可視化建模，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模型檢驗(yàn)和仿真調(diào)試工作更為方便。經(jīng)過(guò)多年的應(yīng)用，Mathwork公司開(kāi)發(fā)出了很多工具箱，其中包括Simulink通信系統(tǒng)。此系統(tǒng)目前已成為科學(xué)研究和工程應(yīng)用的軟件工具包。Simulink能夠完成大部分系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真，提供了大量的內(nèi)置模塊，用戶只需要知道模塊的參數(shù)配置、輸入輸出等少數(shù)外部接口即可，而不必去關(guān)心其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式。這些模塊都是圖形化的。整個(gè)Si

4、mulink的建模過(guò)程都是在圖形用戶界面上完成的，這樣可以使得用戶把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，而非語(yǔ)言的編程上。Simulink本身可以實(shí)現(xiàn)微分方程和差分方程的求解等復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算問(wèn)題，用戶只需要根據(jù)問(wèn)題類型及精度要求對(duì)求解器類型進(jìn)行配置即可。通過(guò)對(duì)這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來(lái)，就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型，從而進(jìn)行系統(tǒng)仿真與分析。.---二、跳頻通信簡(jiǎn)介2.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)概述擴(kuò)頻通信系統(tǒng)是一種信息處理傳輸系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是利用偽隨機(jī)碼對(duì)被傳輸信號(hào)進(jìn)行頻譜擴(kuò)展，使之占有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)被傳輸信息所必需的最小帶寬。在接收機(jī)中利用同一碼對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行同步相關(guān)處理以解擴(kuò)

5、和恢復(fù)數(shù)據(jù)。由于擴(kuò)頻技術(shù)尤其是調(diào)頻具有很多優(yōu)點(diǎn)：很強(qiáng)的抗干擾能力；低截獲概率性；可用于具有選址能力的隨機(jī)選址多用戶通信系統(tǒng)中；較高的距離分辨力等等，因此，它的理論和實(shí)踐發(fā)展非常迅速。擴(kuò)頻信號(hào)具有以下三個(gè)特性：1、擴(kuò)頻信號(hào)是不可預(yù)測(cè)的偽隨機(jī)的寬帶信號(hào)；2、擴(kuò)頻信號(hào)帶寬遠(yuǎn)大于欲傳輸數(shù)據(jù)(信息)帶寬；3、接收機(jī)中必須有與寬帶載波同步的副本。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)是最具有代表性的擴(kuò)頻通信技術(shù)的應(yīng)用，它的基本工作方式有以下幾種：(1)直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)(DSSS)直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)簡(jiǎn)稱直接擴(kuò)頻(DSS)系統(tǒng)或直接序列(DS)系統(tǒng)。準(zhǔn)確地說(shuō)，這種系統(tǒng)應(yīng)稱為直接用編碼序列對(duì)載波調(diào)制的系統(tǒng)。直接

6、序列系統(tǒng)中用的編碼序列通常是偽隨機(jī)序列或偽噪聲序列(PN碼)。要傳送的信息經(jīng)數(shù)字化后變成二元數(shù)字序列，它和偽隨機(jī)序列模二加(波形相乘)，合成復(fù)合碼去調(diào)制載波。在直接序列系統(tǒng)中通常對(duì)載波進(jìn)行相移鍵控調(diào)制，為了節(jié)省發(fā)射功率和提高發(fā)射機(jī)的工作效率，擴(kuò)頻系統(tǒng)中采用平衡調(diào)制器，抑制載波的平衡調(diào)制對(duì)提高擴(kuò)頻信號(hào)的抗偵破能力也有利。當(dāng)擴(kuò)頻信號(hào)采用相移鍵控調(diào)制后由天線發(fā)射出去，在接收機(jī)中要有一個(gè)和發(fā)射機(jī)中的偽隨機(jī)碼同步的本地碼，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)(也叫做縮譜)，解擴(kuò)后的信號(hào)送到解調(diào)器取出傳送的信息。(2)頻率跳變擴(kuò)頻系統(tǒng)(FHSS)頻率跳變擴(kuò)頻系統(tǒng)更確切地說(shuō)應(yīng)叫做“多頻、碼選、頻移

7、鍵控”系統(tǒng)。簡(jiǎn)單的頻移鍵控通常只利用兩個(gè)頻率，例如用f1表示傳號(hào)，f2表示空號(hào)。而頻率跳變系統(tǒng)常常有成百上千甚至數(shù)萬(wàn)個(gè)頻率可供選用，選用哪個(gè)頻率由碼決定。頻率跳變系統(tǒng)主要由碼發(fā)生器和頻率合成器兩部分組成，快速響應(yīng)的頻率合成器是頻率跳變系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。(3)時(shí)間跳變系統(tǒng)(THSS).---在時(shí)間跳變擴(kuò)頻系統(tǒng)中，擴(kuò)頻碼是用來(lái)控制發(fā)射機(jī)的通斷的。對(duì)于m序列來(lái)說(shuō)，由于0與1各占了約一半，時(shí)間跳變系統(tǒng)的發(fā)射占空比接近一半。(4)混合擴(kuò)頻系統(tǒng)上面的三種基本擴(kuò)頻系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn)，單獨(dú)使用一種系統(tǒng)有時(shí)難以滿足要求，將幾種擴(kuò)頻方法結(jié)合起來(lái)就構(gòu)成了混合擴(kuò)頻系統(tǒng)。常見(jiàn)的有頻率跳變一直接