【正文】 0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 原始的比特序列0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 原始信號(hào)的 B P S K 調(diào)制0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 跳頻信號(hào)的幾個(gè)頻率0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 跳頻擴(kuò)頻信號(hào) 圖 上圖 是 FHSS 通信系統(tǒng)的發(fā)射端仿真結(jié)果。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 第 4 章 FHSS 通信系統(tǒng)仿真 FHSS 通信系統(tǒng) MATLAB 仿真 一般來說，通信電路與系統(tǒng)仿真 [13]過程可以分為五個(gè)步驟： 系統(tǒng)建模：根據(jù)要分析的通信電路與系統(tǒng)，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。 自同步法，也稱同步信息提取法。圖 FHSS 信號(hào)影響的示意圖。因?yàn)橥竭^程 一旦被另一方破環(huán)，不能實(shí)現(xiàn)收、發(fā)跳頻圖案的完全同步，則將使通信系統(tǒng)癱瘓。 FHSS 系統(tǒng)更換載頻的跳頻間隔時(shí)間，就是跳頻信號(hào)在空間駐留的時(shí)間。這個(gè)跳頻圖案是另一方所不知道的。 只有通信的雙方才知道此跳頻圖案，而對(duì)另一方則是絕對(duì)的機(jī)密。此外系統(tǒng)還有編碼、調(diào)制、解 調(diào)等組成部分。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 系統(tǒng)組成框圖 頻率合成器 [10]輸出的最低頻率 min 和最高頻率 max 之間的變化范圍指頻率范圍。 PN 碼不同時(shí) 頻率合成器輸出的頻率是不會(huì)有相同的周期性的。 1，式中 p 為序列的長度或周期。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 擴(kuò)頻通信方式 直接序列擴(kuò)頻（ DS） 直接序列擴(kuò)頻 (Direct Sequence,DS)直接用具有高碼率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)端去擴(kuò)展信號(hào)的頻譜，而在收端用相同的擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行解擴(kuò)，把展寬的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原始的信息?？陆轄柲峥煞蚶碚摴綖?: )/( 0nEFPe ? （ 22） 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 eP 是誤碼率， E 是每比特信號(hào)能量， 0n 是噪聲功率譜密度。 第 4章 FHSS 通信系統(tǒng)仿真，通過源程序?qū)μl通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真，得出結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。 快速跳頻器的限制。利用載波頻率的快速跳變，具有頻率分集的作用，從而使系統(tǒng)具有抗多徑衰落的能力。 FHSS 就是用擴(kuò)頻的碼序列去進(jìn)行移頻鍵控 (FSK)調(diào)制，使載波的頻率不斷地跳變。對(duì) FHSS 系統(tǒng)的分析，現(xiàn)在仍集中在其對(duì)抗各種干擾的性能方面，如對(duì)抗部分邊帶干擾以及多頻干擾等。因此研究擴(kuò)頻通信具有很深遠(yuǎn)的意義，本人通過畢業(yè)論文設(shè)計(jì)，進(jìn)行深入地研究擴(kuò)頻通信技術(shù)及對(duì)它進(jìn)行仿真應(yīng)用，將所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行歸納與總結(jié)，從而鞏固通信專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，為以后的個(gè)人學(xué)習(xí)和工 作打下基礎(chǔ)。 UWB 作為一種短距離通信技術(shù)在未來無 線通信系統(tǒng) [4]的實(shí) 現(xiàn)中扮演著重要的角色。 由于載波頻率是跳變的，具有抗單頻及部分帶寬干擾的能力。 FHSS 系統(tǒng)抗多頻干擾及跟蹤式干擾能力有限。 第 2章 對(duì)擴(kuò)頻通信進(jìn)行介紹，其中主要介紹了擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)， 擴(kuò)頻通信方式以及隨機(jī)序列碼。同時(shí)也表明，在信道容量 C 一定時(shí)，頻帶寬度 W 和信噪比 S/N 之間可以彼此互換。直接序列擴(kuò)頻的頻譜擴(kuò) 展和解擴(kuò)過程 在圖上我們可以看出： 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 擴(kuò)頻信號(hào)的解擴(kuò)過程 在發(fā)端，信息碼經(jīng)碼率較高的 PN 碼調(diào)制以后，頻譜被擴(kuò)展了。 序列的各元素為相互獨(dú)立且具有相同分布的隨機(jī)變量時(shí)，稱為隨機(jī)序列。 利用以上原理，我們要產(chǎn)生一個(gè)偽隨機(jī)序列 [8]直 接去控制頻率合成器合成載頻頻率。 收信機(jī)通常采用超外差式接收機(jī)，使接收到的信號(hào)比接收端頻率合成器的輸出信號(hào)低一個(gè)中頻，然后該接收信號(hào)與頻率合成器的輸出信號(hào)進(jìn)行混頻從而實(shí)現(xiàn)解擴(kuò)，輸出一個(gè)固定中頻信號(hào)。頻率準(zhǔn)確度是指頻率合成器工作頻率偏離規(guī)定頻率的數(shù)值 ,即頻率誤差。 通常我們希望頻率跳變的規(guī)律不被另一方所識(shí)破，所以需要隨機(jī)地改變以至無規(guī)律可循才好。 圖 發(fā)射接收跳頻圖 其中 t 表示時(shí)間， s 表示空間， f 表示頻率。跟蹤式干擾的有效干擾是有條件的，這個(gè)條件除功率因素外，還應(yīng)當(dāng)滿足干擾橢圓的要求，如圖 所示。在甚高頻電臺(tái)中，一般跳速在 500 跳／秒。如果給現(xiàn)有的窄帶通信系統(tǒng)加裝上能使其載波頻率按照某種跳頻圖案跳變并能實(shí)現(xiàn)同步接收的裝置，則可改造成為 FHSS 通信系統(tǒng)。收端根據(jù)同步字頭的特點(diǎn)，可以從接收到的 FHSS 信號(hào)中將它識(shí)別出來，作為調(diào)整本地時(shí)鐘或偽隨機(jī)碼發(fā)生器的依據(jù)，從而使收發(fā)雙方同步。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 圖中，接收端在頻率 f6 上等待接收跳頻信號(hào)；發(fā)送端發(fā)送的跳頻信號(hào)的載波頻率依次在f f f f f f6 … 上跳變。 在接收信號(hào)時(shí)收信機(jī)通常采用超外差式接收機(jī)，使接收到的信號(hào)比接收端頻 率合成器的輸出信號(hào)低一個(gè)中頻，然后該接收信號(hào)與頻率合成器的輸出信號(hào)進(jìn)行混頻從而實(shí)現(xiàn)解擴(kuò)，輸出一個(gè)固定中頻信號(hào)。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 設(shè)計(jì)總結(jié) 通過本次 FHSS 通信系統(tǒng) 仿真設(shè)計(jì) 我又學(xué)到了不少的知識(shí)和技能：第一，學(xué)會(huì)了使用MATLAB 軟件編寫程序來實(shí)現(xiàn)一些簡單的通信系統(tǒng)。 我還要感謝和我一起做畢業(yè) 設(shè)計(jì)的同學(xué)們。 title(39。 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(jì)（論文） 35 case(5) spread_signal=[spread_signal c5]。\bf\it 跳頻擴(kuò)頻信號(hào)及其 FFT 算法 39。 title(39。 c1=[c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1]。 case(5) spread_signal=[spread_signal c5]。 title(39。 spread_signal=[]。 t2=[0:2*pi/19:2*pi]。 end c=cos(t)。 title(39。 spread_signal=[]。 t2=[0:2*pi/19:2*pi]。 % 120 ones for bit 1 end c=cos(t)。做論文 設(shè)計(jì)時(shí)， 由于自己經(jīng)驗(yàn)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(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。可以看到 FHSS 信號(hào)的幅度和相位 特性兩個(gè) ,幅度代表能量 ,觀察幅度的分布就知道 FHSS 信號(hào)能量的分布 .共有 3000個(gè)采樣點(diǎn)。 仿真算法、仿真語言和仿真程序構(gòu)成了數(shù)字仿真軟件。為了保證 TOD 信息的正確接收，在如圖 。 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。由于跳頻速率很快，從而在宏觀上實(shí)現(xiàn)了頻譜的擴(kuò)展。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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)。跳頻圖案中受到這兩種干擾時(shí)就用全黑色方塊來表示。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(gè)時(shí)間段內(nèi)傳送一個(gè)碼位 (比特 )的信息。 )(1ts 在信道中與其它地址信號(hào) )(tsj , 噪聲 )(tn 以及千擾 )(tj 組合后進(jìn)入接收機(jī)的信號(hào) )(tsr 為： ?? ???? kj jr tjtntststs 21 )()()()()( （ 32） 其中 : )(1ts 為發(fā)射端的有用信號(hào) : )(tsj 是其它地址信號(hào) ( kj ,2?? )， )(tsr 進(jìn) 入 接收機(jī)與本地信號(hào) ])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(gè)中頻 1? 。不同用途的頻率合成器 ,對(duì)頻率間隔的要求是不相同的。另一端就是信號(hào)的接收、放大、解調(diào)得到有用的信息。一般情況下周期是 12?n 的因子?？梢园烟鴷r(shí)理解為：用一定碼序列進(jìn)行選擇的多時(shí)片的時(shí)移鍵控。 依據(jù)這個(gè)理論我們就得到了擴(kuò)頻與解擴(kuò)頻基本過程如下。這些 PN 序列是具有多個(gè)碼位的 0, 1 序列 (至少幾十個(gè) bit)，它們是經(jīng)過嚴(yán)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。本質(zhì)上，F(xiàn)HSS 是一個(gè) RF 系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中， RF 載 波不斷跳變（這也是它名字的由來），從一個(gè)頻點(diǎn)跳到另一人頻點(diǎn)（在給定的頻率范圍內(nèi)）。這是因?yàn)楫?dāng)大功率信號(hào)只在某個(gè)頻率上產(chǎn)生遠(yuǎn)近效應(yīng)，當(dāng)載波頻率跳變至另一個(gè)頻率時(shí)則 不再受其影響。而 FHSS 系統(tǒng)則有幾個(gè)、幾十個(gè)、甚至上千個(gè)頻率、由所傳信息與擴(kuò)頻碼的組合去進(jìn)行選擇控制，不斷跳變。展望未來，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)（ 4G）的驅(qū)動(dòng)無疑會(huì)使擴(kuò)頻技術(shù)傳輸高速數(shù)據(jù)的能力得到更大的 拓展。太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 目 錄 摘要 ...................................................................... III ABSTRACT .................................................................... V 第 1章 緒論 ............................................................. 1 研究擴(kuò)頻通信的目的和意義 ........................................... 1 擴(kuò)頻通信的應(yīng)用發(fā)展 ................................................. 1 FHSS 通信 ........................................................... 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及結(jié)構(gòu) ..................................................... 4 第 2章 擴(kuò)頻通信 ......................................................... 5 擴(kuò)頻通信 ........................................................... 5 擴(kuò)頻通信的定義 ................................................ 5 擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ) ............................................ 5 擴(kuò)頻通信方式 ....................................................... 8 隨機(jī)序列碼 ......................................................... 8 第 3章 FHSS 通信系統(tǒng)原理 ............................................... 11 FHSS 通信的概述 .................................................... 11 FHSS 系統(tǒng)的組成部分 ........................................... 11 FHSS 通信系統(tǒng)工作原理 .............................................. 12 FHSS 通信系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 ......................................... 12 跳頻圖案 ..................................................... 14 FH