【正文】 了。圖 FHSS 通信的示意圖。這個時間與頻率的平面叫作時頻域。 跳頻圖案 為了不讓另一方知道我們通信使用的頻率，需要經(jīng)常改變載波頻率，即“打一槍換一個地方”似地對載波頻率進行跳變， FHSS 通信中載波頻率改變的規(guī)律，叫作跳頻圖案。發(fā)射機在一個預(yù)定的頻率集中由偽碼序列控制頻率合成器使發(fā)射頻率隨機地由一個跳到另一個。它與采用的頻率合成方法有密切的關(guān)系。頻率間隔（頻率分辨率）頻率合成器的輸出是不連續(xù)的。因此，混頻器輸出的已調(diào)波的載波頻率也將隨著指令不斷地跳變，從而經(jīng)高通濾波器和天線發(fā)送出去的就是跳頻信號。 因此， FHSS 通信具有抗干擾、抗截獲的能力，并能作到頻譜資源共享。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 的序列稱 M 序列 。 n 級移位 寄存器只能有 n2 （一般為 nq ）種狀態(tài) , 故經(jīng)一定時間后會回到原來的某一狀態(tài) , 產(chǎn)生周期性輸出 , 若反饋函數(shù)的輸出 ina? 與各輸入 iin aa ,1 ??? 間有線性關(guān)系存在 ,則為線性移位寄存器，否則為非線性移位寄存器。后者主要著重的是周期序列，即存在最小正整數(shù) ，使對一切 i 有 iaa pp ?? ，p 為周期。 跳變時間 (TH) 跳時 (TH－ Time Hopping)是使發(fā)射信號在時間軸上跳變。 圖 信息的頻譜擴展過程 所謂直接序列擴頻（ DSDirect Scquency），就是用高碼率的擴頻碼序列在發(fā)端直接去擴展信號的頻譜，在收端直接使用相同的擴頻碼序列對擴展的信號頻譜進行解調(diào)，還原出原始的信息。在擴頻通信中， FW?/ 是處理增益，處理增益越大， )/()/( FWNS ?? 越大，誤碼率越低，通信安全可靠性越好。根據(jù)香農(nóng)信息理論，有擾連續(xù)信道的信道容量滿足以下香農(nóng)公式 : )/1(lo g 2 NSWC ?? （ 21） 公式（ 21） 表明，在給定的信號功率 S 和白噪聲功率 N 的情況下，只要采用某種編碼系統(tǒng)，就可以以任意小的差錯概率、以接近 C 的信息傳輸速率來傳送信息。再把擴頻信號與載波相乘，得到數(shù)字微波信號，此信號的相位載有原 始信 息和地址碼信息 [6]。 全文共分五章，結(jié)構(gòu)安排如下： 第 1章 緒論 介紹了課題研究的目的，擴頻通信的應(yīng)用發(fā)展及跳頻通信的簡介。同 DSSS 一樣， FHSS 使用一個 PN 碼。特別是在慢速跳頻時，跳頻信號容易被另一方偵察、識別與截獲。即當(dāng) FHSS 系統(tǒng)處于某一固定載頻時，可與現(xiàn)有的定頻窄帶系統(tǒng)建立通信。當(dāng)跳頻圖案的密鑰足夠大時，具有抗截獲的能力。 所謂 FHSS，比較確切的意思是：用一定碼序列進行選擇的多頻率頻移鍵控。超寬帶 (UWB)技術(shù)可以看作是一種將傳輸帶寬極大擴展以獲得高數(shù)據(jù)傳輸速率的擴頻技術(shù)。因此 CDMA 技術(shù)成為目前擴頻技術(shù)中研究最多的對象。近年來，隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)、微 處理器技術(shù)的飛速發(fā)展，以及一些新型元器件的應(yīng)用，擴頻通信在技術(shù)上已邁上了一個新的臺階，不僅在軍事通信中占有重要地位，而且正迅速地滲透到了個人通信和計算機通信等民用領(lǐng)域，成為新世紀最有潛力的通信技術(shù)之一。還介紹了系統(tǒng)設(shè)計方法與運行結(jié)果 ,通過仿真結(jié)果能直觀地觀察到FHSS 通信系統(tǒng)的性能 ,有利于研究 FHSS 通信系統(tǒng)。而直擴系統(tǒng)，即 DSCDMA[3]系統(tǒng)，在移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用則成為擴頻技術(shù)的主流。而對于 3G 以后的發(fā)展，不同的研究者有不同的觀點。FHSS 系統(tǒng)的跳變頻率有多個，多達幾十各甚至上千個。發(fā)端信息碼序列與擴頻碼序列組合以后按照不同的碼字去控制頻率合成器。條件是跳變的頻率間隔具要大于相關(guān)帶寬。 FHSS 系統(tǒng)也有其缺點和局限： 信號的隱蔽性差。產(chǎn)生寬的跳頻帶寬、快的跳頻 速率、偽隨機性 [5]好的跳頻圖案的跳頻器在制作上遇到很多困難，且有些指標(biāo)是相互制約的。對 FHSS 系統(tǒng)來說，抗干擾技術(shù)是 FHSS 通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第 2 章 擴頻通信 擴頻通信 擴頻通信的定義 擴頻通信，即擴展頻譜通信技術(shù) （ Spread Spectrum Communication） ，它的基本特點是其傳輸信息所用信號的帶寬遠大于信息本身的帶寬。通常的調(diào)制技術(shù)都是在加性高斯白噪聲信道中爭取達到更好的功率效率或帶寬效率。把此式適當(dāng)改變一下就可以很容易看出其含義。一次調(diào)制為信息調(diào)制，二次調(diào)制為擴頻調(diào)制，三次調(diào)制為射頻調(diào)制。 頻率跳變（ FH） 頻率跳變調(diào)制 (Frequency Hopping, FH)用較低比特率的偽隨機序列的指令去控制載波的中心頻率，離散的在一個給定的頻帶內(nèi)跳變，形成一個寬帶的離散頻率譜 。前者叫二元序列，后者叫 q 元序列。實際上有時將大體滿足以上條件的序列也稱為偽隨機序列。 M 序列完全滿足偽隨機序列的三點要求，特別是它的相關(guān)函數(shù)為 ?????????? ??220)]12( m od0[)]12( m od0[12 1{)(n nnni iiaaR???? (25) 因而是典型的偽隨機序列。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 第 3 章 FHSS 通信系統(tǒng)原理 FHSS 通信的概述 定頻通信 [9]系統(tǒng)容易暴露目標(biāo)且易于被截獲，這時，采用 FHSS 通信就比較隱蔽也難以被截獲。 在發(fā)送端，被傳送的信號經(jīng)過調(diào)制器的相應(yīng)調(diào)制，便獲得載波頻率固定的已調(diào)波信號，再與頻率合成器輸出的主載波頻率信號進行混頻，其輸出的已調(diào)波信號的載波頻率達到射頻通帶的要求，經(jīng)過高通濾波器后反饋至天線發(fā)射出去。用覆蓋系數(shù) k=max/min 表示（ k 又稱之為波段系數(shù)）。對超短波通信來說 ,頻率間隔多取 50kHz、 25kHz 等。 FHSS 通信系統(tǒng)工作原理 FHSS 通信系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 FHSS 通信是擴展頻譜通信的一個分支，是一個“多頻、選碼、頻移鍵控”系統(tǒng)，即用偽碼序列構(gòu)成跳頻指令來控制頻率合成器，并在多個頻率中進行選擇的頻移鍵控。 式（ 34）中 TntnT )1( ??? 的每次跳變使混頻器輸出一個固定中頻，經(jīng)中頻濾波器后得到有用信號分量為 : )c o s ()(21)( 1112 ?? ?? ttmts （ 35） 將式 (35)中的 信號 送入解調(diào)器中 ，即可解調(diào)出信 息 )(t? 。所謂“偽隨機”，就是“假”的隨機，其實是有 規(guī)律性可循的，但當(dāng)另一方不知跳頻圖案時，就很難猜出其跳頻的規(guī)律來。 圖 (b)所 示則是一慢跳頻圖案，它是在一個跳頻駐留時間內(nèi)傳送多個 (此處 3個 )碼位 (比特 )的信息。另一方若想于擾 FHSS 通信，有幾種策略可供選擇，舉其二為例說明： 干擾方式 1，在某一個頻率上施放長時間的大功率的干擾，即單頻干擾。 跳頻圖案的不同，其干擾的效果也不盡相同。根據(jù)收、發(fā)信機的距離 d1，干擾機與發(fā)、收信機的距離 d2 和 d3，以及跳頻駐留時間和干擾機施放干擾的處理時間，可以得到以發(fā)射機和接收機為兩個焦點的橢圓。在一般的跳頻電臺中，跳頻的頻率數(shù)目不超過 100個 。因此，希望同步建立的過程越短越好，越隱蔽越好。 圖 頻率跳變 圖中箭頭所標(biāo)示的，是載波頻率跳變的過程。 圖 多種干擾 利用跳頻圖案的不同，可以在一個寬的頻帶內(nèi)容納多個跳頻通信相同同時工作，達到頻譜資源共享目的，從而可以提高頻譜的有效利用率。跳頻同步主要有以下幾種方法 : 精確時鐘定時法 由于產(chǎn)生跳變頻率的方法是一樣的，所用的偽隨機碼是一樣的。 這種方法是利用發(fā)端發(fā)送的數(shù)字信息序列中隱含的同步信息，在接收端將其提取出來從而獲得同步信息實現(xiàn)跳頻。 圖 同步幀的結(jié)構(gòu) 自同 步法，數(shù)字 FHSS 系統(tǒng)中，根據(jù)需要也可采用不同方法的組合。 仿真算法：找到合適的仿真 算法。 FHSS 通信系統(tǒng)仿真模型 信息序列經(jīng)過調(diào)制器的 BPSK 調(diào)制，便獲得載波頻率固定的已調(diào) BPSK 信號，再與頻率合成器輸出的跳變頻率的信號進行混頻，其輸出的 FHSS 信號的載波頻率達到射頻通帶的要求，經(jīng)過高通濾波器后反饋至天線發(fā)射出去。分別是原始信息序列，是一個幅度2V 的方波信號。信號在信道中傳播之后就帶有了很多雜波和干擾信號，但在 FHSS 的同步系統(tǒng)中只有一個可以同步解擴的信號分量。 設(shè)計是在 我充分利用了 FHSS 通信的理論的基礎(chǔ)上，又發(fā)了揮通信課程知識的潛力，通過設(shè)計構(gòu)想、理論論證、理論設(shè)計、仿真設(shè)計、仿真程序構(gòu)架和設(shè)計等過程從而實現(xiàn)了FHSS 通信系統(tǒng)的仿真。 半年來，劉 老師對我的學(xué)業(yè)傾注了大量的心血，使我在獲取知識的同時， 綜合能力得到較大的提高。 最后謝謝母校四年來對我的培養(yǎng)！ 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 附錄 FHSS 發(fā)送端仿真程序 % By 程金石 % Frequency Hopping Spread Spectrum clc clear s=round(rand(1,25))。 signal=[signal sig]。 % 調(diào)制信號 subplot(4,1,2)。 t4=[0:2*pi/39:2*pi]。 c3=[c3 c3 c3 c3]。 switch(c) case(1) spread_signal=[spread_signal c1]。 title(39。)。 FHSS 接收端仿真程序 clc clear % 接收信號 s=round(rand(1,25))。 signal=[signal sig]。 subplot(4,1,2)。 t4=[0:2*pi/39:2*pi]。 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]。 switch(c) case(1) spread_signal=[spread_signal c1]。 title(39。)。)。 case(3) spread_signal=[spread_signal c3]。 c4=[c4 c4 c4]。 t6=[0:2*pi/119:2*pi]。 title(39。 plot(signal)。 carrier=[]。 axis([100 3100 ])。)。 case(3) spread_signal=[spread_signal c3]。 c4=[c4 c4 c4]。 t6=[0:2*pi/119:2*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)。 carrier=[]。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。 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。 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。第三個圖形是將要混頻 BPSK 信號的不同頻率的跳頻頻率。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。 仿真語言：應(yīng)用仿真語言編寫計 算程序。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)。因此，它傳送跳頻同步信息是以數(shù)據(jù)幀的格式進行的。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。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。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。當(dāng)然，一個 FHSS 系統(tǒng)的各項技術(shù)指標(biāo)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。 跳速越快，抗跟蹤式干擾的能力就越強。顯然，為了對付跟蹤式干