【正文】 nal c1]。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 case(5) spread_signal=[spread_signal c5]。 title(39。 subplot(4,1,4) plot([1:3000],freq_hopped_sig)。)。\bf\it 跳頻擴頻信號及其 FFT 算法 39。 FHSS 接收端仿真程序 clc clear % 接收信號 s=round(rand(1,25))。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 for k=1:25 if s(1,k)==0 sig=ones(1,120)。 signal=[signal sig]。 title(39。 subplot(4,1,2)。)。 t4=[0:2*pi/39:2*pi]。 c1=[c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1]。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 c3=[c3 c3 c3 c3]。 c5=[c5 c5]。 switch(c) case(1) spread_signal=[spread_signal c1]。 case(5) spread_signal=[spread_signal c5]。 title(39。 subplot(4,1,4) 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 plot([1:3000],freq_hopped_sig)。)。 title(39。)。 end end subplot(4,1,3) plot([1:3000],spread_signal)。 case(3) spread_signal=[spread_signal c3]。 spread_signal=[]。 c4=[c4 c4 c4]。 c2=[c2 c2 c2 c2 c2 c2]。 t6=[0:2*pi/119:2*pi]。 t2=[0:2*pi/19:2*pi]。 title(39。)。 plot(signal)。 end c=cos(t)。 carrier=[]。 subplot(2,1,2)。 axis([100 3100 ])。 title(39。)。 end end subplot(4,1,3) plot([1:3000],spread_signal)。 case(3) spread_signal=[spread_signal c3]。 spread_signal=[]。 c4=[c4 c4 c4]。 c2=[c2 c2 c2 c2 c2 c2]。 t6=[0:2*pi/119:2*pi]。 t2=[0:2*pi/19:2*pi]。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 title(39。)。 plot(signal)。 % 120 ones for bit 1 end c=cos(t)。 carrier=[]。如果沒有大家的幫助，我的畢業(yè)設(shè)計也不會進行的那么順利。劉 老師那淵博精深的知識，務(wù)實嚴謹、精益求精的治學(xué)態(tài)度和一絲不茍的工作作風(fēng)，深深的感染了我，也讓我改變了粗心大意，做事馬馬乎乎的壞毛病。做論文設(shè)計時， 由于自己經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 設(shè)計要反復(fù)推敲每一步的可行性和合理性，只有這樣出來的結(jié)果才經(jīng)得起實際的考驗。第二，比較系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了擴頻通信，重點掌握了 FHSS 通信系統(tǒng)的原理以及設(shè)計要求。 在 解擴當(dāng)中同樣可以吧各種噪聲的頻譜擴展的很寬，誤碼率越低，安全性越好，而在提取有用信號時，信息是在一個很窄帶寬上，其中的噪聲功率密度就已經(jīng)很小了?？梢钥吹?FHSS 信號的幅度和相位特性兩個 ,幅度代表能量 ,觀察幅度的分布就知道 FHSS 信號能量的分布 .共有 3000個采樣點。第三個圖形是將要混頻 BPSK 信號的不同頻率的跳頻頻率。 仿真參數(shù)：工作頻段： 1~40MHz；跳頻間隔： ；跳頻范圍： 5MHz~6MHz； 跳頻速度： 200h/s。在時鐘的作用下，跳頻指令發(fā)生器不斷地發(fā)出控制指令，頻率合成器不斷地改變其輸出載波的頻率。 仿真算法、仿真語言和仿真程序構(gòu)成了數(shù)字仿真軟件。 仿真語言：應(yīng)用仿真語言編寫計 算程序。接著，就依照同步信息的指令開始同步跳頻，即由等待階段轉(zhuǎn)入同步跳頻的階段，從而建立了FHSS 系統(tǒng)的同步。因此可將這兩種方法進行組合，得到一個綜合最佳的同步系統(tǒng)。為了保證 TOD 信息的正確接收，在如圖 。因此，它傳送跳頻同 步信息是以數(shù)據(jù)幀的格式進行的。用匹配濾波器同步，一般是對同步字頭進行匹配濾波，一旦輸入的 FHSS 信號與匹配濾波器相匹配，就表示收到了同步字頭，即完成了時間的同步，接收端就可以從此刻啟動本地頻率合成器，從而完成了跳頻同步口為提高同步性能，多采用匹配濾波器組，如采用聲表面波匹配濾波組。若收發(fā)雙方都保持時間一致，且通信距離己知，則可保證跳頻圖案的同步。 FHSS 系統(tǒng)的同步一般包括跳頻圖案的同步、幀同步、信息碼元同步等。因此，為了實現(xiàn)收、發(fā)雙方的跳頻同步，收端首先必須獲得有關(guān)發(fā)端的跳頻同步的信 息，它包括采用什么樣的跳頻圖案，使用何種頻率序列，在什么時刻從那一個頻率上開始起跳，并且還需要不斷地校正收端本地時鐘，使其與發(fā)端時鐘一致。 FHSS 擴展頻譜具有抗單頻干擾、多頻干擾的能力，還具有抗部分頻帶和太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 寬帶干擾的能力。因此， FHSS 系統(tǒng)有如下特點： 由于它是瞬時窄帶系統(tǒng)，它易于與目前的窄帶通信系統(tǒng)兼容。由于跳頻速率很快，從而在宏觀上實現(xiàn)了頻譜的擴展。當(dāng)然，一個 FHSS 系統(tǒng)的各項技術(shù)指標應(yīng)依照使用的目的、要求以及性能價格比等方面綜合考慮才能作出最佳的選擇。系統(tǒng)同步時間的長短將影響該系統(tǒng)的頑存程度。 跳速越快，抗跟蹤式干擾的能力就越強。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 跳頻頻率的數(shù)目，與抗單頻干擾及多頻干擾的能力有關(guān)。顯然，為了對付跟蹤式干擾，希望跳頻信號 的駐留時間越短越好，讓干擾機來不及施放干擾。為了有效地干擾跳頻系統(tǒng)，在通信頻率跳到新的頻率之前，干擾機必須完成從偵聽到施放干擾的全過程。所謂抗于擾能力強，實際上是指碰到干擾的概率小。跳頻圖案中受到這兩種干擾時就用全黑色方塊來表示。 這些干擾方式和 FHSS 通信的關(guān)系正像二人對奕時相互“出子”一樣，當(dāng)雙方的“布子”落在時一頻域棋盤內(nèi)的同一小格時，則干擾有效。 FHSS 通信抗干擾方式 通信收 、發(fā)雙方的跳頻圖案是事先約定好的，或者是由發(fā)方通知收方的。當(dāng)通信收發(fā)雙方的跳頻圖案完全一致時，就可以建立 FHSS 通信了。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 圖 跳頻圖案 圖 (a)中所示為一快跳頻圖案，它是在一個時間段內(nèi)傳送一個碼位 (比特 )的信息。圖中橫軸為時間，縱軸為頻率。因此，常采用偽隨機改變的跳頻圖案。 這 樣，相乘后就落在中頻帶通濾波器的通帶之外，自然就不會對有用信號的解調(diào)發(fā)生影響。 )(1ts 在信道中與其它地址信號 )(tsj , 噪聲 )(tn 以及千擾 )(tj 組合后進入接收機的信號 )(tsr 為： ?? ???? kj jr tjtntststs 21 )()()()()( （ 32） 其中 : )(1ts 為發(fā)射端的有用信號 : )(tsj 是其它地址信號 ( kj ,2?? )， )(tsr 進 入 接收機與本地信號 ])co s[( rr tn ??? ?? ? 相乘后得 : ])c os [()]()()()([)( 21 rrkj jp tntjtntststs ??? ?????? ??? （ 33） 式中 : r? 為本地頻率合成器的中心頻率，與 0? 差一個中頻 1? 。 頻率跳變系統(tǒng)主要由偽碼發(fā)生器和頻率合成器兩部分組成。 跳頻碼發(fā)生器 是產(chǎn)生偽隨機序列的部分，用它產(chǎn)生的偽隨機序列去控制頻率合成器來產(chǎn)生我們 所需要的頻率。頻率轉(zhuǎn)換時間是指頻率合成器從某一個頻率轉(zhuǎn)換到另一個頻率 ,并達到穩(wěn)定所需要的時間。不同用途的頻率合成器 ,對頻率間隔的要求是不相同的。在頻率合成器中 ,分波段的覆蓋系數(shù)一般取決于振蕩器的特性。 FHSS 系統(tǒng)組成框圖如圖 所示。在時鐘的作用下，跳頻指令發(fā)生器不斷地發(fā)出控制指令，頻率合成器不斷地改變其輸出載波的頻率。另一端就是信號的接收、放大、解調(diào)得到有用的信息。當(dāng)對方摸不清“轉(zhuǎn)移規(guī)律”時，就很難截獲我方的通信內(nèi)容。這樣只有相同的 PN 碼才會輸出相同跳變次序的頻率。 n 級非線性移位寄存器序列的周期不大于 n2 ，達到 n2 ),. ..,( 21 iinin aaaf ???? 1??ina 2??ina ia 。一般情況下周期是 12?n 的因子。圖中 ),( 21 iinin aaaf ????? 表示反饋函數(shù)。它指序列元素間有確定關(guān)系存在，但具有與隨機序列類似的下列性質(zhì)： 在有限長度或一周期內(nèi)各元素的個數(shù)相差不超過 1，即接 近等概率； 出現(xiàn) l個相同值或稱 l 長游程的概率接近 q1 ； 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 相關(guān)函數(shù) ??? ??10)(pi ciiaaR ? 在 0?? 時為 p,? =0 時不超過177。序列長度可以為 有限，也可以為無窮。可以把跳時理解為：用一定碼序列進行選擇的多時片的時移鍵控。下面將對系統(tǒng)中用到的跳頻技術(shù)做一更為詳細的介紹。在以下的圖 示概 圖 信號與噪聲的功率密度 念看出：待傳信息的頻譜被擴展了以后，能量被均勻地分布在較寬的頻帶上，功率譜密度下降；擴頻信號解擴以后，寬帶信號恢復(fù)成窄帶信息 ，功率譜密度上升；相對與信息信號，脈沖干擾只經(jīng)過了一次被模二相加的調(diào)制過程，頻譜被擴展，功率譜密度下降，從而使有用信息在噪聲干擾中被提取出來。根據(jù)擴展頻譜的方式不同，擴頻通信系統(tǒng)可分為：直接序列擴頻（ DS）、跳頻（ FH）、跳時（ TH）、線性調(diào)頻以及以上幾種方法的組合。 依據(jù)這個理論我們就 得到了擴頻與解擴頻基本過程如下。就是說傳輸一定帶寬 F? 的信息，信噪比NS 可以和帶寬 W 互換，此結(jié)果與香農(nóng)定理完全一致。擴頻通信正是利用了這一點，即用擴展頻譜的方法來換取較好的信噪比。對于單個用戶其帶寬效率很低，擴展頻譜的優(yōu)點是很多用戶可以共享帶寬。這些 PN 序列是具有多個碼位的 0, 1 序列 (至少幾十個 bit)，它們是經(jīng)過嚴格挑選的、具有良好的自相關(guān)性、但彼 此間卻近似相互正交、線性無關(guān)的。 擴頻通信的理論基礎(chǔ) 擴頻通信的工作原理是先用周期性地址碼或偽隨機噪聲序列碼 (PN)與信息信號相乘(即進行調(diào)制 )得到擴頻信號，它包含原始信息和地址碼信息。本章主要 介紹了跳頻通信及系統(tǒng)組成部分， 詳細闡述了跳頻通信的原理及跳頻通信的抗干擾方式和跳 頻通信同步。主要介紹了 FHSS 通信的理論基礎(chǔ)和 FHSS 系統(tǒng)的原理 及組成，進而對 FHSS 系統(tǒng)進行了深入精心的設(shè)計，設(shè)計了 FHSS 通信系統(tǒng)的 MATLAB 仿真， BPSK調(diào)制解調(diào)等仿真系統(tǒng)。本質(zhì)上，F(xiàn)HSS 是一個 RF 系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中， RF 載波不斷跳變（這也是它名字的由來），從一個頻點跳到另一人頻點（在給定的頻率范圍內(nèi)）。 一種用 RF 載波在大量 RF 信道上跳頻實現(xiàn)擴頻的技術(shù)，它用隨機或偽隨機代碼確定使用通道的序列。抗跟蹤式干擾要求快速跳頻，使干信息調(diào)制 器 頻率合成器 射頻調(diào)制器 變 頻 器 中 頻帶通 信息解調(diào)器 擴頻碼發(fā)生器器 射頻發(fā)生器 頻率合成器 擴頻碼發(fā)生器器 信息 信息輸 出 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 擾機跟蹤不上而失效。所以在頻譜儀上是能夠明顯地看到跳頻信號的頻譜。這是因為當(dāng)大功率信號只在某個頻率上產(chǎn)生 遠近效應(yīng)，當(dāng)載波頻率跳變至另一個頻率時則不再受其影響。 FHSS 系統(tǒng)為瞬時窄帶系統(tǒng)，能與現(xiàn)有的窄帶系統(tǒng)兼容通信。這也是它能在 WLAN 系統(tǒng)中得到廣泛使用的原因。即使是模擬話音的 FHSS 通信，只要另一方不知道所使用的跳頻圖案就具有一定的保密的能力。而 FHSS 系統(tǒng)則有幾個、幾十個、甚至上千個頻率、由所傳信息與擴頻碼的組合去進行選擇控制 ，不斷跳變。在接收端，由于有與發(fā)送端完全相同的本地發(fā)生器發(fā)生完全相同的擴頻碼進