【正文】 移位寄存器參加反饋， ci=0 表示該級移位寄存器不參加反饋。 m 序列的有點(diǎn)是產(chǎn)生容易和自相關(guān)性特性優(yōu)良，不足之處是當(dāng)移位寄存器級數(shù) n 一定時，改變反饋連接方式能得到的不同 m 序列數(shù)目 N 比較少。圖 27給出 RS 序列發(fā)生器的框圖。其缺點(diǎn)是硬件產(chǎn)生時設(shè)備較復(fù)雜。 跳頻器輸出的跳變的頻率序列，就是前面提到的跳頻圖案。所以，接收機(jī)中的跳頻器還需要受同步指令的控制，以確定其跳頻的起、止時刻。本文主要研究的是跳頻圖案的同步。實(shí)時時鐘信息包括年月日時分秒，毫秒、微秒、毫微秒等；狀態(tài)信息是指偽碼發(fā)生器實(shí)時的碼序列狀態(tài)。 例如，時鐘穩(wěn)定度為 104，第一跳的駐留時間 Th 為 10ms，即跳頻頻率速率Rh=1/Th=100h/s，定時后保持久跳所用的時間 th=Th/2*106=5*105s= 小時。 因此可將這兩種方法進(jìn)行組 合，得到一個綜合最佳的同步系統(tǒng)。為此，需要考慮如下幾點(diǎn)： 盡量使同步信號在空中存在的時間要短，使敵方難以在很短的時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)同步信號。 同步狀態(tài)下的失步算法控制，即經(jīng)過多次失頻檢測后才確定系統(tǒng)已失去同步的策略，并選擇最佳的檢測次數(shù)。省時省力，成本低，能夠縮短研制開發(fā)周期，僅僅通過觀察仿真所得結(jié)果無需硬件實(shí)現(xiàn)即可達(dá)到目的。Simulink 是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，它支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持具有多種采樣速率的多速率系統(tǒng)。另外，若在仿真系統(tǒng)中采用一些畫圖模塊如 Scope 模塊、 GraphScope 模塊等，那么直接點(diǎn)擊模塊就 可觀看仿真結(jié)果了。 信息 BFSK 調(diào)制仿真模型 用 MATLAB 集成環(huán)境中的 Simulink 仿真平臺，根據(jù)數(shù)字調(diào)制信號中，在二進(jìn)制時有振幅鍵控（ ASK）、頻移鍵控（ FSK）和相移鍵控（ PSK）三種基本信號形式。 圖 36 基本信號經(jīng)過 BFSK調(diào)制后的信號功率譜 從 scope 中可以觀察到 BFSK 調(diào)制前后的時域圖： 圖 37 BFSK調(diào)制前后時域圖 從上圖不難看出 0 和 1 的調(diào)制頻率是不一樣的。 m 序列生成器的各寄存器如圖 39 所示與對應(yīng)的權(quán)值做加權(quán)求和，由該和值控制 VCO 來產(chǎn)生跳頻頻率。 上圖為解跳后，濾波前的波形圖，下圖為濾波后的波形圖，只剩下 600Hz 和 400Hz 的頻率信號。在 Simulink 仿真中，信號經(jīng)過濾波器以及調(diào)制解調(diào)模塊時都會產(chǎn)生延時。若在統(tǒng)計(jì)時間內(nèi)，接收的總碼元數(shù)為 N，其中誤碼個數(shù)累計(jì)為 n，則誤碼統(tǒng)計(jì)模塊測量結(jié)果為： p180。 跳頻系統(tǒng)是通過載頻跳變來抗干擾的，對于分布于整個跳頻帶寬內(nèi)的干擾，跳頻通信無論跳到哪里，干擾都存在的，所以跳頻系統(tǒng)無法抗拒干擾。跳頻同步關(guān)系到跳頻通信的整體性能，在同一個網(wǎng)內(nèi)，跳頻電臺要實(shí)現(xiàn)通信， 必須在同一時間同步地跳到相同的頻率上，在惡劣的電磁波環(huán)境下，同步系統(tǒng)要求快速、準(zhǔn)確、可靠地完成跳頻同步，具有良好的保密性和抗干擾性，能夠在容限電平情況下正常工作，而且不能影響信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。在此特別感謝。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中， ****始終為我把握前進(jìn)的方向，使我在理論上得到了很大的提高。 跳頻圖案和跳頻同步是跳頻系統(tǒng)的難點(diǎn)，也是跳頻通信的關(guān)鍵。一般地，若誤碼率為 10n，則至少需要仿真 10n+1 個點(diǎn)，才能保證誤碼率統(tǒng)計(jì)結(jié)果可信。 Delay=indexL 求得延時 delay 后將 Error Rate Calculation 模塊的 Receive delay 參數(shù)設(shè)為此值 ，這樣，發(fā)送與接收比特才能進(jìn)行誤碼統(tǒng)計(jì)。 圖 316 BFSK非相干解調(diào)子系統(tǒng) 誤碼率統(tǒng)計(jì)模型 Simulink 帶有誤碼率統(tǒng)計(jì)模塊，這里直接使用誤碼率統(tǒng)計(jì)模塊及 Display 模塊，如圖 317 所示。通過scope 觀察跳頻調(diào)制后的信號波形如下： 信道模型 本文討論了跳頻通信系統(tǒng)的抗干擾性能，在模擬實(shí)際通信環(huán)境中，因?yàn)閭鬏數(shù)倪^程一定存在噪聲干擾，有很多種復(fù)雜的信道，故在搭建信道模型時選取 了最簡單和典型的噪聲，建立了在高斯白噪聲下的抗干擾模型，仿真模塊直接采用simulink 中的 AWGN 模塊來模擬，在建模過程中選取每比特的信息和噪聲的比為15dB,改變信噪比的大小，可以得到不同信噪比下跳頻通信系統(tǒng)的誤碼率，具體參數(shù)設(shè)置如圖 313： 圖 313 高斯信道參數(shù)設(shè)置 調(diào)制后的信號經(jīng)過信道的傳送，下圖的波形為通過干擾前后的對比： FH解調(diào)仿真模型 接收端的解調(diào)模塊，默認(rèn)為與發(fā)端已經(jīng)同步（前面已經(jīng)詳細(xì)講述收發(fā)端同步的偽隨機(jī)碼），信號 1 是經(jīng)過高斯白噪聲信道的信號， 2 是 跳頻信號。此部分的作用是產(chǎn)生頻率跟隨偽隨機(jī)碼變化的載波，在本文仿真系統(tǒng)中，才用間接頻率合成的方法來構(gòu)造頻率合成器，原理框圖如圖 39 所示。 在本文中采用的是二進(jìn) 制頻移鍵控（ 2FSK）， 2FSK 信號是由頻率分別為 f1 和f2 的兩個載波對信號源進(jìn)行頻率上的控制而成的，其中 f1 和 f2 是兩個頻率有明顯差別的且都遠(yuǎn)大于信號源頻率的載波信號， 2FSK 信號產(chǎn)生的 simulink 仿真模型如圖所示： 圖 35 2FSK調(diào)制信號的 simulink模型圖 參數(shù)設(shè)置如下：符號 1 用頻率 600Hz 來表示，符號 0 用頻率 400Hz 來表示。圖 32 中各仿真模型將在下文詳細(xì)介紹。 仿真方便 用兩種仿真方式，第一種是通過 Simulation的菜單方式，直接點(diǎn) Simulation，然后在點(diǎn) Start 即可，非常方便、快捷。既通過模擬得到的公式所需要的變量，然后用公 式計(jì)算有關(guān)系統(tǒng)性能的參數(shù)。聯(lián)系這個三個活動的系統(tǒng)仿真的三要素：模型、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)（軟硬件）。對此，需考慮下列各點(diǎn)： 同步信息本身的差錯控制，如糾錯編碼、多次重發(fā)、相關(guān)編碼、交織等。采用跳頻技術(shù)的一個目的就是提高系統(tǒng)的抗干擾性，特別 是在電子戰(zhàn)的環(huán)境中，主要是抗敵方有意的干擾。 數(shù)字跳頻系統(tǒng)中，根據(jù)需要也可以采用不同方法的組合。若收發(fā)雙方都保持時間一致，且 通信距離已知，則可保證跳頻圖案的同步。發(fā)端需要發(fā)送含有同步信息的碼字，接收端解碼后，依據(jù)同步信息使收端本地跳頻器與發(fā)端同步。 在傳送數(shù)字信息時，還應(yīng)做到幀同步和位同步。因?yàn)橥鈦淼男盘栞d波頻率是跳變的，則要求本地頻率合成器輸出的頻率也隨著外來信號的跳變規(guī)律而跳變，這樣才能通過混頻獲得一個固定的中頻信號。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。但是可供使用的跳頻圖案少，互相關(guān)特性不理想，又因它采用的是線性反饋邏輯，就容易被敵人破譯碼的序列，即保密性、抗截獲性差。 圖 26 七級 M序列發(fā)生器框圖 利用固 定寄存器和 m 序列發(fā)生器可以構(gòu)成 RS 序列發(fā)生器。 m 序列的優(yōu)點(diǎn)是周期偶函數(shù)，周期為 KTp，其中 Tp 為 m 序列的每位（比特）寬度， K 為 m 序列的長度。因?yàn)閭坞S機(jī)序列是只能產(chǎn)生而不能復(fù)制的，所以稱其是“偽”的隨機(jī)序列。為了得到好的跳頻圖案，對偽隨機(jī)碼有如下要求： 不同平移下，各碼之間的重合數(shù)要小，跳頻周期內(nèi)平均重合數(shù)要小，這就要求碼的互相關(guān)性要好； 每個碼序列與自己平移的重合數(shù)要小，這就要求碼的自相關(guān)特性要好； 可供使用 的碼序列數(shù)量要多，這個數(shù)量首先要滿足使用同一頻段的跳頻通信用戶數(shù)目的要求，而且希望其數(shù)量愈多愈好，以滿足保密性的要求。 圖 23 跳頻系統(tǒng)頻譜 （ a） 頻率合成器頻譜；（ b）跳頻信號頻譜圖 在跳頻系統(tǒng)中，利用偽隨機(jī)碼序列構(gòu)成跳頻指令來控制頻率合成器，并在多個頻率中進(jìn)行選擇的移頻鍵控。 本系統(tǒng)采用的是直接數(shù)字合成法（ DDS），直接數(shù)字合成是最近幾年迅速發(fā)展起來的一種新的頻率合成方法，與其他頻率合成方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是：簡單可靠、控制方便、相位連續(xù)、頻率分辨率高、頻率轉(zhuǎn)換速度快。根據(jù)使用的環(huán)境不同，目前同步時間可在秒或幾百毫秒的量級。跳變的頻率數(shù)目越多，抗單頻、多頻以及梳狀干擾的能力越強(qiáng)。頻率跳變的范圍為 BC。 圖 22 跳頻系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 跳頻系統(tǒng)接收到的信號，即接收信號 s(t)： s(t)= si(t)+J(t)+n(t) (22) 在接收端，為了對輸入信號解跳，需要有與發(fā)端相同的本地偽碼發(fā)生器生成的跳頻指令失去控制本地頻率合成器，使其輸出的本振信號頻率隨發(fā)方頻率相應(yīng)的跳變，跳變的本振信號對接收到的頻率信號進(jìn)行變頻，再通過低通濾波器，實(shí) 現(xiàn)解跳，得到調(diào)制信號 m(t)。跳頻序列的碼元寬 T0 ，則每間隔時間 T0 ，載波頻率跳變一次。將信息數(shù)據(jù)經(jīng)通常的信息調(diào)制后變?yōu)閹挒?Bm 的調(diào)制信號。由于跳頻是頻率在不斷的變化，頻率的干擾是瞬時的，因此跳頻具有干擾分集。它用于增強(qiáng)頻譜共享，同時提供一個可靠的高數(shù)據(jù)率（ 480019200b/s）的短波數(shù)據(jù)通信。 1989年，美軍入侵巴拿馬，裝備了 200多部 SINCGARS電臺。跳頻通信是如此的神奇，以至于自其問世至今，倍受世界各國，特別是幾大軍事強(qiáng)國的青睞。本文所研究的跳頻通信正是擴(kuò)展頻譜技術(shù)的一種。采用跳頻技術(shù)的短波超短波電臺在軍事通信中得到了廣泛應(yīng)用，極大地提高了軍事裝備的抗截獲和抗干擾能力，保證了軍事指揮系統(tǒng)的安全性和有效性。 Antiinterference。由于擴(kuò)展頻譜通信、跳頻通信極強(qiáng)的抗干擾能力和多址通信 性能 ，使其在軍事和民用上 都 得到越來越廣泛的應(yīng)用。在闡述跳頻通信基本原理和實(shí)現(xiàn)方法的基礎(chǔ)上，利用 Matlab 提供的可視化工具 Simulink 建立了跳頻通信系統(tǒng)仿真模型，詳細(xì)講述了各模塊的設(shè)計(jì)。隨著通信事業(yè)的迅速發(fā)展，各類通信網(wǎng)的建立，使得有限的頻譜資源更加擁擠，相互之間的干擾更為嚴(yán)重，如何防止和降低這種相互之間的干擾成為一大難題。因而研究適合于跳頻通信特點(diǎn)的具有高效頻譜利用率的調(diào)制方式具有重要的意義。到了 80年代，世界各國軍隊(duì)普遍裝備跳頻電臺。但是，它在民用通信的應(yīng)用也越來越受到人們得密切關(guān)注。美中不足的 是，不同國家研制的跳頻電臺不完全兼容，在聯(lián)合行動中，為了實(shí)現(xiàn)參戰(zhàn)部隊(duì)之間的通信聯(lián)絡(luò)，只能向低水平電臺看齊，甚至不得不使用常規(guī)通信方式實(shí)現(xiàn)互通。若每個頻率（跳）發(fā)送 4比特 數(shù)據(jù) ，則可傳輸 ；在采用編碼效率為 1/2的糾錯碼，則可實(shí)際傳輸 信息數(shù)據(jù)。藍(lán)牙工作在 ISM頻段（工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療頻段，在 ），跳頻速率為 1600Hops/s，頻帶寬度為 1MHz，使用 79個頻率或者 23個頻率。 跳頻 (FH)是射頻占用帶寬的周期性改變。只要收發(fā)雙方的偽隨機(jī)碼同步，就可使收發(fā)雙方的頻率合成器產(chǎn)生的跳變頻率同步，經(jīng)混頻器后，就可得到一固定不變的中頻信號，然后對此中頻信號進(jìn)行解調(diào)，就可以恢復(fù)發(fā)送的信息，而對于干擾信號而言，由于不知道跳頻頻率的變化規(guī)律，與本地的頻率合成器產(chǎn)生的頻率不相關(guān)，因此，不能進(jìn)入混頻器后面的中頻通道，不能對于跳頻系統(tǒng)形成干擾，這樣就達(dá)到了抗干擾的目的。(t)