【正文】 作為擴頻碼的偽隨機信號，應(yīng)具有下列特點：（1） 偽隨機碼信號必須具有尖銳的自相關(guān)函數(shù)，而互相關(guān)函數(shù)值應(yīng)接近0值。 m序列m序列是最長線性移位寄存器序列的簡稱。級線性移位寄存器的反饋邏輯可用二元域上的次多項式來表示 （） 級線性移位寄存器式（）稱為線性以為寄存器的特征多項式，式（）給出的表示反饋網(wǎng)絡(luò)的邏輯關(guān)系式是線性的，因此稱為線性移位寄存器，否則，稱為非線性移位寄存器。對于動態(tài)線性移位寄存器，其反饋邏輯也可以用線性移位寄存器的遞歸關(guān)系式來表示 （）特征多項式（）與遞歸關(guān)系式（）是級線性移位寄存器反饋邏輯的兩種不同表示法，因其應(yīng)用場合不同而采用的表示方法。在一個周期內(nèi)，元素0出現(xiàn)次，元素1出現(xiàn)次，元素1比元素0多出現(xiàn)一次。m序列與其位移序列的模2加序列仍是該m序列的另一位移序列，即 （）（2）m碼序列的自相關(guān)函數(shù)根據(jù)自相關(guān)函數(shù)的定義以及m序列的性質(zhì)，很容易求出m序列的自相關(guān)函數(shù) （）式給出的是m序列的自相關(guān)函數(shù)，并不是m碼的自相關(guān)函數(shù)。下面來計算m碼的自相關(guān)函數(shù)。分別對擴頻通信系統(tǒng)的基本概念，擴頻通信系統(tǒng)的組成部分，擴頻通信的優(yōu)點以及擴頻通信的性能指標(biāo)進行了詳細(xì)的分析。跳頻序列發(fā)生器產(chǎn)生隨機或者偽隨機的多值序列，控制頻率合成器生成所需要的頻率；頻率合成器將一個或若干個高穩(wěn)定度和高精度的大量的參考頻率，經(jīng)過相應(yīng)的處理技術(shù)，生成具有同樣穩(wěn)定度和同樣精度的大量離散頻率，在跳頻通信系統(tǒng)中，要求頻率合成器具有很高的頻率切換速度；頻率同步器用于保證接收機的本振頻率與發(fā)射機的載波頻率同步跳變。跳頻信號帶寬W與調(diào)制信號帶寬R的比值就是跳頻通信系統(tǒng)的處理增益。解跳后的調(diào)制信號，在木地載波作用下，經(jīng)解調(diào)后，恢復(fù)出信息。 高速跳頻通信原理示意圖高速跳頻通信系統(tǒng)框圖，可分為發(fā)射端，信道，接收端三部分。頻率合成器在高精度的參考頻率下產(chǎn)生一系列離散頻率，要求頻率合成器的頻率范圍寬、分辨率高、頻率切換速度快、穩(wěn)定性強。（2） 具有低截獲概率。（3） 具有多址組網(wǎng)能力。載波頻率的高速跳變，具有頻率分集的作用，只要跳變的頻率間隔大于衰落信道的相關(guān)帶寬，并且跳頻時隙寬度又很短的話，高速跳頻通信系統(tǒng)就具有抗衰落的能力。普通電臺加裝抗干擾的跳頻模塊，也可以變成跳頻電臺。在跳頻序列控制下，載波頻率跳變的規(guī)律稱為跳變圖樣或跳變圖案。對收發(fā)雙方而言，在同步后可實現(xiàn)完善的接收；對非法接收機而言，由于跳頻序列是未知的，無法竊聽到有效的信息，很難實現(xiàn)有效的干擾。在設(shè)計跳頻序列時，通常應(yīng)考慮以下幾個要求。（4） 為了有更多的跳頻序列以提供用戶使用，實現(xiàn)多址通信，要求跳頻序列集合中的序列數(shù)目盡可能多。（8） 跳頻序列應(yīng)具有較好的隨機性和較大的線性復(fù)雜度，以使敵人不能利用以前傳輸?shù)念l率信息來預(yù)測當(dāng)前和以后的頻率。定理二 對于頻率集合A上長度為L的任意兩個序列和，設(shè)分別表示頻率在序列和序列的一個周期中出現(xiàn)的次數(shù)，且設(shè)所有如此排列使得形成一個遞減數(shù)列，即，那么，序列和序列之間的最大漢明相關(guān)為 （）而且，當(dāng)滿足下述條件時，式右邊達(dá)到最小。定理三 同步組網(wǎng)時，最多能構(gòu)造出個跳頻序列，使得任意兩個序列間的重合次數(shù)不大于。素數(shù)跳頻序列族的具體構(gòu)造過程如下：① 設(shè)頻率數(shù)目為素數(shù)；② 將有限域GF（p）上的元素以升階或降階列出，如；③ 將中各個元素同乘某一非零域元，得到一個非重復(fù)跳頻序列，；④ 通過乘以不同的非零域元，共可得到個長度為的非重復(fù)跳頻序列。因此，不宜將m狀態(tài)序列分配給不同用戶作為跳頻序列使用。（3）基于GWM序列構(gòu)造最佳跳頻序列族GMW序列的構(gòu)造基于跡函數(shù)。具體構(gòu)造方法為：在頻帶上有一跳頻序列，設(shè)在頻帶上有一序列與之對應(yīng)：，先按照的變化規(guī)律在頻帶上跳變，當(dāng)遇到不滿足寬間隔要求的頻率時，就改跳到頻帶上，在上按照的變化規(guī)律繼續(xù)跳變，當(dāng)遇到不滿足寬間隔要求的頻率時，又跳回到頻帶上…… 跳頻頻率合成器頻率合成技術(shù)是將一個或若干個高穩(wěn)定度和高精度的參考頻率經(jīng)過相應(yīng)處理技術(shù)生成具有同樣高穩(wěn)定度和高精度的大量離散頻率技術(shù)。（1） 頻率分辨力高。（3） 頻率準(zhǔn)確度高?，F(xiàn)階段跳頻頻率的合成方法很多，主要有DS法(Direct Frequency Synthesis，直接頻率合成法)、IS法(Indirect Frequency Synthesis，間接頻率合成法)和DDS法(Direct Digital Synthesis，直接數(shù)字合成法)。近年來，由于集成電路工藝水平的提高，直接頻率合成法的缺點正在逐步減小，在高速跳頻和要求頻率穩(wěn)定度高的場合，它的重要性越來越得到體現(xiàn)。 頻率同步控制器跳頻通信系統(tǒng)正常工作的前提是收發(fā)雙方必須實現(xiàn)同步，包括時間同步和頻率同步，即要求跳頻接收機與發(fā)射機必須在相同的時刻使用相同的頻率(或相差一個固定中頻)，這樣就要求有頻率同步控制器來保證接收機的本振頻率與發(fā)射機的載波頻率同步跳變。跳頻同步的要求是：自動、迅速、可靠和抗干擾。捕獲是指跳頻系統(tǒng)自動搜索跳頻序列的時間不定區(qū)，以獲取接受機跳頻序列時間，使之與發(fā)射機跳頻序列的時間誤差小于允許的值（至少小于1/2跳頻周期）。同步捕獲過程通常分兩步完成：首先通過兩個跳頻同步序列的相關(guān)測量，確定二者的對準(zhǔn)程度；然后用一個合適的檢測和同步捕獲判決算法處理相關(guān)測量值，判斷同步捕獲是否完成。采用滑動相關(guān)捕獲的技術(shù)優(yōu)點是：（1） 同步引導(dǎo)碼可以較長，在惡劣干擾環(huán)境下具有良好的檢測能力和抗干擾能力；（2） 同步引導(dǎo)碼可以方便地進行改變，具有較強的抗偵察能力和抗假冒能力；（3） 實現(xiàn)比較簡單。，通過帶通濾波器的信號經(jīng)平方電路后送入由跳頻圖案（擴頻碼序列）控制的開關(guān)K，開關(guān)閉合時將某路平方后的信號送入積分器，積分器的積分時間為，經(jīng)積分后的信號輸出到延遲期，每級延遲器的延遲時間為（共有N1級延遲器）。 匹配濾波器捕獲原理圖以匹配濾波器為基礎(chǔ)構(gòu)成的跳頻信號并行捕獲電路，是一種能提高捕獲速率并能提供抗干擾能力的有效方法。當(dāng)接收信號的跳頻圖案中的最后一個頻率進入接收機時，經(jīng)過加法器后的輸出最大，超過接收門限，則同步指示信號指示接收信號跳頻圖案最后一個頻率出現(xiàn)的時刻，根據(jù)該信號調(diào)整本地跳頻頻率合成器的工作狀態(tài),即可完成跳頻同步。采用匹配濾波器捕獲技術(shù)的優(yōu)點是：具有較強的實時監(jiān)測能力，同步速度快；簡單的序列匹配濾波器就可提供所需的性能。高速跳頻系統(tǒng)并—。在抗干擾性能上，因為都是對一個跳頻周期內(nèi)的相關(guān)檢波累加結(jié)果進行捕獲判決，多以對同樣的跳頻序列周期長度，匹配濾波器和滑動相關(guān)如果采用同樣的判決門限，則抗干擾性完全相同，都具有最高級別的抗干擾性。等待搜索式自同步的工作原理是：將一組PN碼，控制頻率合成器輸出某一個固定 頻率，以等待搜索發(fā)送端跳頻信號中的對應(yīng)頻率，當(dāng)搜索到時，兩者在相關(guān)器中相關(guān)，產(chǎn)生固定中頻，經(jīng)包絡(luò)檢波和限幅等處理后，得到一同步捕獲檢測信號當(dāng)它大于同步捕獲門限電平時，則釋放時鐘脈沖，觸發(fā)PN碼產(chǎn)生器，使本地頻率合成器從開始，按跳頻圖案輸出跳頻信號，這一過程，稱初始同步，如果接受到的跳頻信號與不對應(yīng)，則，PN碼產(chǎn)生器保持原輸出狀態(tài)不變，頻率合成器輸出頻率停留在上繼續(xù)等待。完成了初始捕獲同步識別和同步跟蹤，才算建立和實現(xiàn)了調(diào)頻同步，系統(tǒng)進入鎖定跟蹤狀態(tài)。 快速出局式捕獲法原理圖 本章小結(jié)本章主要對高速跳頻信號的五種捕獲方法即滑動相關(guān)捕獲法，匹配濾波器捕獲法，并—串捕獲方法，等待搜索自同步法，快速出局式捕獲法的捕獲過程和具體的捕獲原理進行了深入的探討，并繪制了各種捕獲方法的原理示意圖。MATLAB主要用于方便矩陣的存取，其基本元素是無需定義維數(shù)的矩陣。由于它不需要定義數(shù)組的維數(shù)，并且它提供了矩陣函數(shù)、特殊矩陣專門的庫函數(shù)，使之在求解諸如信號處理、建模、系統(tǒng)識別、控制、優(yōu)化等領(lǐng)域的問題時，顯得大為快捷、高效、方便，這是其他高級語言所不能比擬的。（1） MATLAB編程程序語言。（3） MATLAB繪圖系統(tǒng)。數(shù)學(xué)和分析的功能在MATLAB工具箱中被組織成8個文件夾。數(shù)學(xué)運算是MATLAB產(chǎn)品家族的基礎(chǔ)，它包括矩陣運算和數(shù)值分析法等。利用M語言可以通過編寫腳本或者函數(shù)文件實現(xiàn)用戶自己的算法。目前MATLAB產(chǎn)品的工具箱有四十多個，分別涵蓋了數(shù)據(jù)獲取、科學(xué)計算、控制系統(tǒng)設(shè)計與分析、數(shù)字信號處理、數(shù)學(xué)圖像處理、金融財務(wù)分析及生物遺產(chǎn)工程等專業(yè)領(lǐng)域。（6） Simulink仿真功能。它基于有限狀態(tài)機的理論，可以用來對復(fù)雜的時間驅(qū)動系統(tǒng)進行建模和仿真。利用RTW生成的代碼簡捷、可靠、易讀。 跳頻序列的建立在進行捕獲方法的仿真前首先要建立一個跳頻序列。本文中所采用的串行搜索捕獲法，等待搜索式自同步法都是由接收端從接收跳頻信號中直接提取同步信息，都屬于自同步法。 第一跳本地的時域圖對八跳信號中的前三條信號進行放大。判決電路取樣后就立即將積分器清零，以便進行下一個切普的積分。有兩個功能，第一是完成對每一跳的積分清零器輸出值與預(yù)先設(shè)定能量門限電平的比較，判定這一跳是否捕獲上。然后掃描加有噪聲的接收跳頻信號，并與本地信號進行混頻處理。當(dāng)達(dá)到跳頻序列一個周期的檢測長度，進行同步判定，若成功捕獲的跳頻點數(shù)超過預(yù)先設(shè)定的同步判定門限值，則可以判定跳頻捕獲已經(jīng)完成，停止搜索。對接收信號進行降頻處理能夠有效的減少接收端的應(yīng)用負(fù)荷，降低硬件資源消耗。在進行滑動相關(guān)階段，本地信號每次只滑動一個碼元。在捕獲過程中要與規(guī)定的閾值作比較，若捕獲成功則會出現(xiàn)一個明顯的相關(guān)峰值，設(shè)接收信號與本地信號初始偏移為37500采樣點（跳時間）。 捕獲失敗圖結(jié)果表明，當(dāng)加入不同程度的高斯白噪聲干擾時，捕獲會出現(xiàn)不一樣的效果，滑動箱管捕獲方法的抗干擾能力雖然很強，但是當(dāng)干擾程度慢慢變強時，就會出現(xiàn)捕獲失敗的現(xiàn)象。然后掃描加有噪聲的接收跳頻信號，對本地信號和接收的跳頻信號進行混頻處理，完成兩信號的混頻運算，利用中頻濾波器濾波后，利用檢波器進行能量判決。 中頻信號時域圖利用等待搜索自同步法進行捕獲時混頻濾波后，產(chǎn)生固定中頻則會在能量檢測時會產(chǎn)生一個峰值，并且這個峰值會大于門限閾值，在無噪聲的條件下對中頻信號采用循環(huán)相關(guān)進行能量檢波。 捕獲失敗圖，在初始捕獲階段，當(dāng)本地信號與接收到的信號并未相差固定中頻時，它們進行混頻濾波能量檢波并與門限電平比較后，就不會出現(xiàn)一個峰值即捕獲失敗。首先產(chǎn)生了一個含有八個頻點的跳頻序列，分別對滑動相關(guān)捕獲法和等待搜索自同步法進行仿真，這兩種捕獲方法的成功都受到能量門限電平的影響，但滑動相關(guān)法只有當(dāng)收發(fā)兩端的擴頻碼同步而且噪聲干擾沒有足夠大時后才能產(chǎn)生一個大于門限電平的值這樣才能捕獲成功。如今跳頻正朝著更高跳速的方向發(fā)展。完成如下工作:1研究了滑動相關(guān)捕獲法、匹配濾波器捕獲法及等待搜索式自同步法的原理。因此研究跳頻同步具有極大的現(xiàn)實意義。結(jié) 論本文主要對高速跳頻通信系統(tǒng)的捕獲技術(shù)及其相關(guān)理論進行了研究，其中包括高速跳頻通信系統(tǒng)的原理以及其研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢、高速跳頻通信系統(tǒng)的模型、高速跳頻信號的捕獲方法等。同步識別在本質(zhì)上與初始捕獲并無太大區(qū)別，依舊進行混頻濾波，利用檢波器進行能量檢波且與門限電平進行比較，只有幾個連續(xù)的chip（切普，跳頻信號中每個頻率占用的時間，也稱頻隙）中，都是實現(xiàn)，才算捕獲成功。當(dāng)接收信號與本地信號并未相差一個中頻，假設(shè)接收信號為載頻為HZ的第六跳信號。在無噪聲的條件下，首先將接收信號和本地信號進行混頻。若檢波器的輸出未超過能量門限電平，則本地信號頻率保持在原來狀態(tài)。其各個模塊的功能與串行搜索捕獲法相同。仿真結(jié)果表明，滑動相關(guān)捕獲法的抗噪聲性能優(yōu)越。如果相關(guān)后的值大于閾值，則捕獲成功；反之，則捕獲失敗。 降頻之后的時域圖用滑動相關(guān)法進行同步捕獲時，接受端需要一個由與發(fā)送端相同擴頻碼來產(chǎn)生一個本地滑動數(shù)據(jù)，同樣每跳信號對應(yīng)300個擴頻碼，并對其進行BPSK調(diào)制。在進行滑動相關(guān)捕獲時，接信號含有5dB高斯白噪聲。中頻濾波器的輸出送入檢波器進行能量檢測。頻率合成器：受PN序列發(fā)生器控制產(chǎn)生本地跳頻信號。檢波器：在任意時刻，對本地信號與接收到的跳頻信號某一頻率相關(guān)的結(jié)果進行檢波處理。設(shè)置跳頻參數(shù)：A=40； %發(fā)射信號振幅Vt=16000Hops/S； %實際調(diào)速tt=； %每跳持續(xù)時間vm=48000000Hops/S； %擴頻碼的碼速fs=*4； %采樣頻率tm=1/vm； %傳輸一個碼元所需時間產(chǎn)生跳頻信號后要對其進行離散化，經(jīng)過采樣后，形成含有八個跳頻點的本地信號。在使用自同步法實現(xiàn)同步時，通常要求跳頻序列是非重復(fù)的。在世界各國的大學(xué)里，諸如應(yīng)用代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計、自動控制、數(shù)字信號處理、模擬與數(shù)字通信、時間序列分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真等課程的教科書都把MATLAB作為其內(nèi)容。（8） 自動代碼生成功能。Simulink提供了利用鼠標(biāo)拖拽的方法建立系統(tǒng)框圖模型的圖形界面，而Simulink還提供了豐富的功能塊及不同的專業(yè)模塊集合，利用Simulink幾乎可以做到不用書寫一行代碼來完成整個動態(tài)系統(tǒng)的建模工作。MATLAB可以通過編譯器（Compiler），講MATLAB M語言編寫的函數(shù)文件編譯生成函數(shù)庫、可執(zhí)行文件COM組件等。利用M語言開發(fā)的MATLAB專業(yè)工具箱函數(shù)，可提供用戶直接使用。它可以實現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)值可視化的工作。MATLAB允許用戶通過應(yīng)用程序接口，編寫C、Fortran語言與MATLAB交互程序。另外，MATLAB允許用戶自己建造完整的圖形用戶界面（GUI)