【正文】 0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 原始的比特序列0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 原始信號的 B P S K 調制0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 跳頻信號的幾個頻率0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 跳頻擴頻信號 圖 上圖 是 FHSS 通信系統(tǒng)的發(fā)射端仿真結果。 太原科技大學華科學院畢業(yè)設計（論文） 22 太原科技大學華科學院畢業(yè)設計（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]過程可以分為五個步驟： 系統(tǒng)建模：根據要分析的通信電路與系統(tǒng)，建立相應的數學模型。 自同步法，也稱同步信息提取法。圖 FHSS 信號影響的示意圖。因為同步過程 一旦被另一方破環(huán)，不能實現收、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間，就是跳頻信號在空間駐留的時間。這個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，而對另一方則是絕對的機密。此外系統(tǒng)還有編碼、調制、解 調等組成部分。 太原科技大學華科學院畢業(yè)設計（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 頻率合成器輸出的頻率是不會有相同的周期性的。 1，式中 p 為序列的長度或周期。 太原科技大學華科學院畢業(yè)設計（論文） 8 擴頻通信方式 直接序列擴頻（ DS） 直接序列擴頻 (Direct Sequence,DS)直接用具有高碼率的擴頻碼序列在發(fā)端去擴展信號的頻譜，而在收端用相同的擴頻碼序列去進行解擴，把展寬的擴頻信號還原成原始的信息。柯捷爾尼可夫理論公式為 : )/( 0nEFPe ? （ 22） 太原科技大學華科學院畢業(yè)設計（論文） 6 eP 是誤碼率， E 是每比特信號能量， 0n 是噪聲功率譜密度。 第 4章 FHSS 通信系統(tǒng)仿真，通過源程序對跳頻通信系統(tǒng)進行仿真，得出結果，并對結果進行分析。 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 就是用擴頻的碼序列去進行移頻鍵控 (FSK)調制，使載波的頻率不斷地跳變。對 FHSS 系統(tǒng)的分析，現在仍集中在其對抗各種干擾的性能方面，如對抗部分邊帶干擾以及多頻干擾等。因此研究擴頻通信具有很深遠的意義，本人通過畢業(yè)論文設計，進行深入地研究擴頻通信技術及對它進行仿真應用，將所學的知識進行歸納與總結，從而鞏固通信專業(yè)基礎知識，為以后的個人學習和工 作打下基礎。 UWB 作為一種短距離通信技術在未來無 線通信系統(tǒng) [4]的實 現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 對擴頻通信進行介紹，其中主要介紹了擴頻通信的理論基礎， 擴頻通信方式以及隨機序列碼。同時也表明，在信道容量 C 一定時，頻帶寬度 W 和信噪比 S/N 之間可以彼此互換。直接序列擴頻的頻譜擴 展和解擴過程 在圖上我們可以看出： 太原科技大學華科學院畢業(yè)設計（論文） 7 圖 擴頻信號的解擴過程 在發(fā)端，信息碼經碼率較高的 PN 碼調制以后，頻譜被擴展了。 序列的各元素為相互獨立且具有相同分布的隨機變量時，稱為隨機序列。 利用以上原理，我們要產生一個偽隨機序列 [8]直 接去控制頻率合成器合成載頻頻率。 收信機通常采用超外差式接收機，使接收到的信號比接收端頻率合成器的輸出信號低一個中頻，然后該接收信號與頻率合成器的輸出信號進行混頻從而實現解擴，輸出一個固定中頻信號。頻率準確度是指頻率合成器工作頻率偏離規(guī)定頻率的數值 ,即頻率誤差。 通常我們希望頻率跳變的規(guī)律不被另一方所識破，所以需要隨機地改變以至無規(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，這個條件除功率因素外，還應當滿足干擾橢圓的要求，如圖 所示。在甚高頻電臺中，一般跳速在 500 跳／秒。如果給現有的窄帶通信系統(tǒng)加裝上能使其載波頻率按照某種跳頻圖案跳變并能實現同步接收的裝置，則可改造成為 FHSS 通信系統(tǒng)。收端根據同步字頭的特點，可以從接收到的 FHSS 信號中將它識別出來，作為調整本地時鐘或偽隨機碼發(fā)生器的依據，從而使收發(fā)雙方同步。 太原科技大學華科學院畢業(yè)設計（論文） 21 圖 圖中，接收端在頻率 f6 上等待接收跳頻信號；發(fā)送端發(fā)送的跳頻信號的載波頻率依次在f f f f f f6 … 上跳變。 在接收信號時收信機通常采用超外差式接收機，使接收到的信號比接收端頻 率合成器的輸出信號低一個中頻，然后該接收信號與頻率合成器的輸出信號進行混頻從而實現解擴，輸出一個固定中頻信號。 太原科技大學華科學院畢業(yè)設計（論文） 27 設計總結 通過本次 FHSS 通信系統(tǒng) 仿真設計 我又學到了不少的知識和技能：第一，學會了使用MATLAB 軟件編寫程序來實現一些簡單的通信系統(tǒng)。 我還要感謝和我一起做畢業(yè) 設計的同學們。 title(39。 c1=[c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1]。 太原科技大學華科學院畢業(yè)設計（論文） 35 case(5) spread_signal=[spread_signal c5]。\bf\it 跳頻擴頻信號及其 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 設計時， 由于自己經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導和同學們的幫助，想要完成這個設計是難以想象的?？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。 仿真算法、仿真語言和仿真程序構成了數字仿真軟件。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，從而在宏觀上實現了頻譜的擴展。 太原科技大學華科學院畢業(yè)設計（論文） 18 跳頻頻率的數目，與抗單頻干擾及多頻干擾的能力有關。跳頻圖案中受到這兩種干擾時就用全黑色方塊來表示。 太原科技大學華科學院畢業(yè)設計（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傳送一個碼位 (比特 )的信息。 )(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? 。不同用途的頻率合成器 ,對頻率間隔的要求是不相同的。另一端就是信號的接收、放大、解調得到有用的信息。一般情況下周期是 12?n 的因子。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。 依據這個理論我們就得到了擴頻與解擴頻基本過程如下。這些 PN 序列是具有多個碼位的 0, 1 序列 (至少幾十個 bit)，它們是經過嚴格挑選的、具有良好的自相關性、但彼此間卻近似相互正交、線性無關的。本質上，FHSS 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）。這是因為當大功率信號只在某個頻率上產生遠近效應，當載波頻率跳變至另一個頻率時則 不再受其影響。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。展望未來，第四代移動通信系統(tǒng)（ 4G）的驅動無疑會使擴頻技術傳輸高速數據的能力得到更大的 拓展。太原科技大學華科學院畢業(yè)設計（論文） I 目 錄 摘要 ...................................................................... III ABSTRACT .................................................................... V 第 1章 緒論 ............................................................. 1 研究擴頻通信的目的和意義 ........................................... 1 擴頻通信的應用發(fā)展 ................................................. 1 FHSS 通信 ........................................................... 2 設計內容及結構 ..................................................... 4 第 2章 擴頻通信 ......................................................... 5 擴頻通信 ........................................................... 5 擴頻通信的定義 ................................................ 5 擴頻通信的理論基礎 ............................................ 5 擴頻通信方式 ....................................................... 8 隨機序列碼 ......................................................... 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)數學模型 ......................................... 12 跳頻圖案 ..................................................... 14 FH