【正文】 11 第 3 章 跳頻通信系統(tǒng)仿真及性能分析 Simulink 基礎(chǔ)知識和設(shè)計開發(fā)原理簡介 Simulink 基礎(chǔ)知識簡介 Simulink 是 MATLAB軟件的應(yīng)用 ， 是一個對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和對仿真結(jié)果進行 分析的一個軟件包 ， 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 [12]。 Simulink本身可以實現(xiàn) 微分方程和差分方程的求解等復(fù)雜的數(shù)值計算問題，用戶只需要根據(jù)問題類型及精度要求對求解器類型進行配置即可。 2） 封裝功能 Simulink通過封裝可以為子系統(tǒng)建立用戶自定義的 圖標(biāo)和對話框 ， 具有封裝功能是 Simulink模塊一個十分實用的特點， 可以 用簡單的圖標(biāo)來代替子系統(tǒng)，從而在當(dāng)前窗口中隱藏子系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容 。 跳頻通信系統(tǒng)仿真模型的建立 基于 Simulink 建立的跳頻 通信系統(tǒng) 的 仿真模型， 可以實時地觀測到系統(tǒng)跳 頻前后信號的頻譜 變化 ，并且能夠反映跳頻通信系統(tǒng)的動態(tài)工作過程， 還可以根據(jù)需要 設(shè)計和研究相應(yīng)的跳頻 仿真模型，實現(xiàn)現(xiàn)代通信的模擬仿真，為系統(tǒng)的 設(shè)計和研究 提供 了 強有力的研究平臺， 此系統(tǒng)以跳頻通信為基礎(chǔ)， 仿真模型如圖 ： 2 0 0 H z信 源2 F S K調(diào) 制Z 1跳 頻白 噪 聲信 道解 跳2 F S K調(diào) 制誤 碼調(diào) 制數(shù) 值顯 示P N發(fā) 生 器序 列 格式 轉(zhuǎn) 換D / A轉(zhuǎn) 換2 F S K調(diào) 制3 0 0 H z噪 聲共 軛變 換2 F S K調(diào) 制波 形顯 示B F F T 測試 圖 系統(tǒng)仿真模型 在跳頻通信系統(tǒng)仿真模型中 ,信號的處理過程為： （ 1） 由信源端生成 準(zhǔn)備傳送的有用信號。 Simulink進行一次仿真的完整流程圖，如圖 ： 計 算 下 次 抽 樣 時 間 用 于 抽 樣 時 間可 變 模 塊最 大 步 長 計 算 輸 出最 大 步 長 計 算 離 散 狀 態(tài)計 算 導(dǎo) 數(shù)計 算 輸 出計 算 導(dǎo) 數(shù)定 位 零 交 點初 始 化 模 塊在 結(jié) 束 時 執(zhí) 行 所 需 的 任 務(wù)仿 真 環(huán)積 分最 小 時 間步 長 圖 仿真的工作流程圖 對于此 仿真流程，先將模塊初始化，再進入仿真環(huán)。 在進行跳頻調(diào)制時，把跳頻子系統(tǒng)模塊產(chǎn)生的信號與產(chǎn)生的 2FSK信號進行相乘（即跳頻調(diào)制），產(chǎn)生的信號即為跳頻調(diào)制信號，然后把跳頻調(diào)制信號經(jīng)過信道發(fā)送過去。當(dāng) X1（ t）大于 X2（ t）時，判為“ 1”；當(dāng) X1（ t）小于 X2（ t）時，則判為“ 0”?？焯l通信是指頻率的跳變速度大于信息傳輸速率的通信系統(tǒng)。這也是這次快跳頻通信系統(tǒng)仿真設(shè)計中需要進一步完善的地方。 此跳頻通信系統(tǒng)的 信號在跳頻調(diào)制前后的波形，利用 matlab 仿真后如圖 ： 0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 O r i gi na l B i t S e qu e nc e0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 2 FS K S i gn a l0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 S pre a d S i gn a l w i t h 6 f r e qu e nc i e s0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 Fre qu e nc y H op pe d S pre a d S pe c t r um S i gn a l 圖 跳頻擴頻調(diào)制前后各仿真波形 19 如圖所示，隨機產(chǎn)生的二進制序列 Original bit sequence， 作為待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號，經(jīng)過 2FSK調(diào)制后，得到 2FSK modulated signal， 其中隨機產(chǎn)生的調(diào)頻信號 為 spread signal with 6 frequencies ，信號 共有六種頻率，跳頻調(diào)制后的輸出信號 是 frequency hopped spread spectrumsignal，由圖可見， 對于此 數(shù)據(jù)信號，頻率成分增加， 帶寬被展寬， 并且表現(xiàn)出隨機性，因此對于接收方而言，如果不知道頻率跳變的規(guī)律是無法解調(diào)出原數(shù)據(jù)信號的。 FFT 檢測設(shè)計方案可有效實現(xiàn)跳頻信號的檢測 , 從而驗證了該通信系統(tǒng)仿真可有效實現(xiàn)跳頻通信系統(tǒng)的信號生成、檢測及接收仿真功能 , 也驗證了設(shè)計方案的正確性及有效性。目前流行的藍(lán)牙技術(shù)和無線局域網(wǎng)技術(shù)都有跳頻技術(shù)的身影。 其次，對與本次畢業(yè)設(shè)計密切相關(guān)的快跳頻系統(tǒng)進行了比較詳細(xì)的闡述。最后祝所有的老師們 工作順利，生活愉快！ 26 MATLABbased simulation of frequency hopping munication system Abstract The munication system is a typical frequency hopping spread spectrum munication system, which in military munications, mobile munications, puter wireless data transmission and wireless LAN and other fields has a very wide range of applications, and it has bee an important direction of shortwave secure munication. This article describes the basic working process of FH systems, and describes the basic principles of frequency hopping munication from the position of the frequency hopping system, mathematical model, the main technical indicators, frequency hopping munication, the main features of frequency hopping munication and so on . It focuses on the interference frequency hopping munication system and the performance of the theoretical analysis and simulation. Paper theoretically analyzes the typical munication interference effects on the frequency hopping munication systems, including the signal generation part, sending part , the receiving part , the ruling part and hopping submodule part, and 2FSK system as an example, given interfere with the munication style of BER theoretical analysis and simulation using Matlab Simulink system implementation in the frequency hopping system simulation and analysis, to achieve the desired effect. Key words: frequencyhopping system。 參考文獻(xiàn) [1]曾興雯，劉乃安，孫獻(xiàn)璞 .擴展頻譜通信及其多址技術(shù) [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，. [2]梅文華，楊先義 .跳頻通信地址編 碼理論 [M].北京：國防工業(yè)出版社， . [3]李承恕，趙榮黎 .擴展頻譜通信 [M].北京：人民郵電出版社， . [4]沈允春 .擴譜技術(shù) [M].北京：國防工業(yè)出版社， . [5]蔣錦星，應(yīng)星喻 .軍事通信系統(tǒng)原理 [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社， . 24 [6]何世彪，譚曉衡 . 擴頻技術(shù)及其實現(xiàn) [M].北京：電子工業(yè)出版社， . [7]沈振元，聶志泉 .通信系統(tǒng)原理 [M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社 ,. [8]姚 俊，馬松輝 . Simulink 建模與仿真 [M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社， . [9]鄧華 .MATLAB 通信仿真及應(yīng)用實例詳解 [M].北京：人民郵電出版社， . [10]陳懷琛 .MATLAB及其在理工課程中的應(yīng)用指南 [M].西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 ,. [11]Fhkkema, Paul . SpreadSpectrum Techniques for Wireless Communication. IEEE Signal Processing Magazine7n03,pp 2636, . [12]Raymond Cole of a FrequencyHopped Spread Spectrum Signal. AD91 . [13]. A Novel FrequencyHopped Spread Spectrum Receiver Synchronization Scheme. IEEE 1984. CH20644/. [14]D. J. Goodman, P. S. Henry and V. K. Prabhu. Frequencyhopped multilevel FSK for mobile radio. Bell Syst. . 25 致 謝 大學(xué)四年時光已經(jīng)接近尾聲，在此，我感謝母校這四年對我的培養(yǎng)，感謝所有老師和同學(xué)這四年對我的關(guān)心和幫助，感謝學(xué)院為我的學(xué)習(xí)成長和順利畢業(yè)提供的支持和幫助！ 畢業(yè)設(shè)計從開題到現(xiàn)在的答辯終于落幕了，在此有很多感慨 和想法，因為有了一些令人尊敬的老師的幫助才使得這次本人的論文能順利進行結(jié)束。 本文 首先介紹了擴頻通信的理論基礎(chǔ)和基本技術(shù)，簡單介紹了擴頻通信的發(fā)展和擴頻通信的基本理論 和基本概念、擴頻通信的主要特點和應(yīng)用以及在實際中幾種常見的擴頻頻通信的實現(xiàn)方式。通過仿真，可以驗證，誤碼率隨著信噪比的遞增而遞減，從而可以綜合考慮帶寬與信噪比，尋求最佳參數(shù)，最大發(fā)揮跳頻通信系統(tǒng)的抗干擾性能， 實現(xiàn)保密與無失真通信。這也是這次快跳頻通信系統(tǒng)仿真設(shè)計中需要進一步完善的地方 。 然后， 通過 stitch 函數(shù) ，將 產(chǎn)生一個頻率隨機變化的跳頻載波 spread frequency signal，我們 在這里 僅選用了 6種 （我們認(rèn)為 ， 簡單演示跳頻的工作過程及效果 ， 6種跳變的頻率就可以滿足需要 ）變化的頻率，跳頻載波在這 6個頻率中隨機變化。 (a) 示波器 Scope1 的仿真結(jié)果 (b) 示波器 Scope2的仿真結(jié)果 圖 示波器 Scope1 和 Scope2 的仿真結(jié)果 18 圖 (a)圖，將發(fā)送信號和接收信號的示波器顯示進行了對比，可以看出，發(fā)送信號和接收信號的波形相同，恢復(fù)的信號基本正確，誤碼率為 。 對于不同的系統(tǒng)，門限值的設(shè)定是不同的， 在本設(shè)計中，門限值的 取值為 2。比較器將 門限值與碼元的相關(guān)峰值進行 比較，若相關(guān)峰大于門限則該碼元判為“ 1”，其余的均判為“ 0”。它產(chǎn)生的是頻率為 1HZ的二進制隨機信號。 （ 6） 將恢復(fù)出的有用信號與 其 發(fā)送端的原始信號同時送入誤碼儀進行比較，計算出誤碼率。 （ 4）利用 Simulink中的封裝功能 ， 將子系統(tǒng)封裝起來， 其