【正文】 \bf\it 接收到的 FHSS 信號 39。 freq_hopped_sig=bpsk_sig.*spread_signal。 axis([100 3100 ])。 case(4) spread_signal=[spread_signal c4]。 for n=1:25 c=randint(1,1,[1 6])。 c5=cos(t5)。 c3=cos(t3)。 c1=cos(t1)。 t3=[0:2*pi/29:2*pi]。\bf\it 解擴(kuò)后的 BPSK 信號 39。 bpsk_sig=signal.*carrier。 axis([100 3100 ])。 carrier=[carrier c]。 t=[0:2*pi/119:2*pi]。 plot([1:3000],abs(fft(freq_hopped_sig)))。 title(39。\bf\it 跳頻擴(kuò)頻信號 39。 freq_hopped_sig=bpsk_sig.*spread_signal。 axis([100 3100 ])。 case(4) spread_signal=[spread_signal c4]。 for n=1:25 c=randint(1,1,[1 6])。 c5=cos(t5)。 c3=cos(t3)。 c1=cos(t1)。 t3=[0:2*pi/29:2*pi]。\bf\it 原始信號的 BPSK 調(diào)制 39。 bpsk_sig=signal.*carrier。 axis([100 3100 ])。 carrier=[carrier c]。 t=[0:2*pi/119:2*pi]。這也讓我感受到了集體的溫暖！ 我也要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下牢固的專業(yè)知識基礎(chǔ)，才讓我們有能力完成這次畢業(yè)設(shè)計 。我相信這對我以后的工作和學(xué)習(xí)都有很大的幫助。 首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師劉 老師。 本設(shè)計實現(xiàn)的是 FHSS 通信系統(tǒng)。第三，深刻的了解了跳頻通信的優(yōu)點并將這些特點在設(shè)計中做了充分的考慮和體現(xiàn)，使設(shè)計的 FHSS 系統(tǒng)具有較高的通信能力和抗干擾能力。 FHSS 信號經(jīng)過同步解擴(kuò)就是 BPSK 信號了，信號再進(jìn)行 BPSK 解調(diào)，就恢復(fù)出了接收到的有用信息序列。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 解調(diào)出的信息序列0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 解擴(kuò)后的 B P S K 信號0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 同步的 F H S S 頻率0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 接收到的 F H S S 信號圖 上圖是接收端從仿真的信道中得到的 FHSS 信號。最后就是混頻以后的FHSS 信號，這個信號經(jīng)過發(fā)送，就可以在信道中傳播。碼長： 271=127 位 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 仿真結(jié)果及分析 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(diào)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(kuò)頻信號 圖 上圖 是 FHSS 通信系統(tǒng)的發(fā)射端仿真結(jié)果。 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如圖 。數(shù)學(xué)模型的正確性、仿真算法的可行性、仿真程序的準(zhǔn)確性和可靠性，最后編制成一個成熟的仿真軟件。 MTLAB[14]語言有非常突出的優(yōu)點，是通信電路與系統(tǒng)仿真首選的仿真語言。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)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(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。圖 所示的是等待自同步法的跳頻同步過程。此外，對 TOD信息位可采用差錯控制技術(shù)，如糾錯編碼，相關(guān)編碼或采用大數(shù)判決，以提高傳輸?shù)目煽啃?。?shù)字系統(tǒng)跳 頻同步方法也不外乎同步字頭法，自同步法和參考時鐘法。 自同步法，也稱同步信息提取法。 同步字頭法 將同步信息作為同步字頭置于 FHSS 信號的最前面，或在信息的傳輸過程中離散地插入這種同步字。在這些同步中，關(guān)鍵是跳頻圖案的同步。 在 FHSS 系統(tǒng)中，接收機(jī)本地頻率合成器產(chǎn)生的跳變頻率必須與發(fā)端的頻率合成器產(chǎn)生的跳變頻率嚴(yán)格同步。圖 FHSS 信號影響的示意圖。 目前的通信系統(tǒng)不論是模擬調(diào)制的還是數(shù)字調(diào)制的，通常都是窄帶的通信系統(tǒng)。圖 。 FHSS 系統(tǒng)的特點，在很大程度上取決于它的擴(kuò)展頻譜機(jī)理。因為同步過程 一旦被另一方破環(huán)，不能實現(xiàn)收、發(fā)跳頻圖案的完全同步，則將使通信系統(tǒng)癱瘓。一般在短波跳頻電臺中，其跳速目前不超過 100 跳／秒。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)。考察一個系統(tǒng)的跳頻技術(shù)性能，應(yīng)注意下列各項指標(biāo)： 跳頻帶寬 跳頻頻率的數(shù)目 跳頻的速率 跳頻碼的長度 (周期 ) FHSS 系統(tǒng)的同步時間 一般說來，希望跳頻帶寬要寬，跳頻的頻率數(shù)目要多，跳頻的速率要快，跳頻碼的周期要長， FHSS 系統(tǒng)的同步時間要短。 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。 現(xiàn)代電子戰(zhàn)中，通信方采用跳頻技術(shù)來分散干擾的影響，干擾方則想截獲通信方的信號以減少于擾的盲目性，并盡量作到有的放矢，這就是跟蹤式干擾策略。由圖中可以看出，干擾方式 1只干擾了一個跳頻駐留時間的通信，而干擾方式 2 則干擾了三個跳頻駐留時間的通信。因此，跟蹤跳頻圖案施放的干擾策略就是最佳的干擾 FHSS 通信的策略了。這個跳頻圖案是另一方所不知道的。圖 FHSS 通信的示意圖。通常稱此時間段叫跳頻的駐留時間，稱頻率段為信道帶寬。這個時間與頻率的平面叫作時頻域。 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(jī)密。 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(jìn)行跳變， FHSS 通信中載波頻率改變的規(guī)律，叫作跳頻圖案。假設(shè)收發(fā)兩端跳頻序帶通濾波 解調(diào) )(tm ])c o s[( 0 ntn ??? ?? ? ])c o s[( rr tn ??? ?? ? 干 擾 )(tj 噪 聲 n(t) )(tsp )(1ts )(tsj )(tsr 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 列同步，將式（ 31）代入（ 33）得 : ])c o s [ (])()()([]})2c o s [ ()) { c o s ((2/1)(201rrkjjrnrrptntjtntstnttmts?????????????????????????? （ 34） 式中中頻是： r? 是本地跳頻信號的初相 0??? ?? rt 。發(fā)射機(jī)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(jī)地由一個跳到另一個。此外系統(tǒng)還有編碼、調(diào)制、解 調(diào)等組成部分。它與采用的頻率合成方法有密切的關(guān)系。對短波單邊帶通信來說 ,現(xiàn)在多取頻率間隔為 100Hz,有的甚至取 10Hz、 1Hz 乃至 。頻率間隔（頻率分辨率）頻率合成器的輸出是不連續(xù)的。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)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。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。完成一 次 FHSS 通信就要分以上兩步進(jìn)行。 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。 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。 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 。 周期達(dá)到 12?n 的序列稱為最長線性移位寄存器序列，簡稱 M序列，圖中 b就是三級M 序列，它的輸 出為 … ， 0， 0， 1， 0， 1， 1， 1,… 。 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。 1，式中 p 為序列的長度或周期。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。 隨機(jī)序列碼 序列元素間有確定關(guān)系存在， 但具有與隨 機(jī)序列 [7]類 似性質(zhì) 的一種特殊的離散信號形式，可表示為 ? 2101 aaaa ， ?其中 ia 可取值 0， 1或 1， 1也可以取符號域中的元素。 跳變時間 (TH) 跳時 (TH－ Time Hopping)是使發(fā)射信號在時間軸上跳變。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（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)頻信號還原成原始的信息。 圖 信息的頻譜擴(kuò)展過程 所謂直接序列擴(kuò)頻（ DSDirect Scquency），就是用高碼率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)端直接去擴(kuò)展信號的頻譜，在收端直接使用相同的擴(kuò)頻碼序列對擴(kuò)展的信號頻譜進(jìn)行解調(diào)，還原出原始的信息。 一般的無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)都要進(jìn)行三次調(diào)制。在擴(kuò)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?？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（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。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。在眾多的 碼型中，它們很容易識別出與自己相同的碼型，而不容易與其他碼型混淆。再把擴(kuò)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]。 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，并對結(jié)果進(jìn)行分析。 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(kuò)頻通信的應(yīng)用發(fā)展及跳頻通信的簡介。 設(shè)計內(nèi)容及結(jié)構(gòu) 本設(shè)計主要研究設(shè)計 FHSS 通信系統(tǒng)，設(shè)計要求 FHSS 通信系統(tǒng)要具有抗干擾、 FHSS同步等特性。同 DSSS 一樣， FHSS 使用一個 PN 碼。 快速跳頻器的限制。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。這一點，使 FHSS 系統(tǒng)在移動通信中易于得到應(yīng)用與發(fā)展。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。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。當(dāng)跳頻圖案的密鑰足夠大時，具有抗截獲的能力。 下圖 FHSS 的 原理示意圖。 所謂 FHSS，比較確切的意思是：用一定碼序列進(jìn)行選擇的多頻率頻移鍵控。 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。超寬帶 (UWB)技術(shù)可以看作是一種將傳輸帶寬極大擴(kuò)展以獲得高數(shù)據(jù)傳輸速率的擴(kuò)頻技術(shù)。