【正文】 )。 title(39。 subplot(4,1,4) 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 plot([1:3000],freq_hopped_sig)。)。 title(39。 end end subplot(4,1,3) plot([1:3000],spread_signal)。 case(5) spread_signal=[spread_signal c5]。 case(3) spread_signal=[spread_signal c3]。 switch(c) case(1) spread_signal=[spread_signal c1]。 spread_signal=[]。 c5=[c5 c5]。 c4=[c4 c4 c4]。 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]。 c2=[c2 c2 c2 c2 c2 c2]。 c1=[c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1]。 t6=[0:2*pi/119:2*pi]。 t4=[0:2*pi/39:2*pi]。 t2=[0:2*pi/19:2*pi]。)。 title(39。 subplot(4,1,2)。)。 title(39。 plot(signal)。 signal=[signal sig]。 end c=cos(t)。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 for k=1:25 if s(1,k)==0 sig=ones(1,120)。 carrier=[]。 FHSS 接收端仿真程序 clc clear % 接收信號 s=round(rand(1,25))。 subplot(2,1,2)。\bf\it 跳頻擴(kuò)頻信號及其 FFT 算法 39。 axis([100 3100 ])。)。 title(39。 subplot(4,1,4) plot([1:3000],freq_hopped_sig)。)。 title(39。 end end subplot(4,1,3) plot([1:3000],spread_signal)。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 case(5) spread_signal=[spread_signal c5]。 case(3) spread_signal=[spread_signal c3]。 switch(c) case(1) spread_signal=[spread_signal c1]。 spread_signal=[]。 c5=[c5 c5]。 c4=[c4 c4 c4]。 c3=[c3 c3 c3 c3]。 c2=[c2 c2 c2 c2 c2 c2]。 c1=[c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1]。 t6=[0:2*pi/119:2*pi]。 t4=[0:2*pi/39:2*pi]。 t2=[0:2*pi/19:2*pi]。)。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 title(39。 % 調(diào)制信號 subplot(4,1,2)。)。 title(39。 plot(signal)。 signal=[signal sig]。 % 120 ones for bit 1 end c=cos(t)。 % Creating 60 samples for one cosine for k=1:25 if s(1,k)==0 sig=ones(1,120)。 carrier=[]。 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))。如果沒有大家的幫助，我的畢業(yè)設(shè)計也不會進(jìn)行的那么順利。 我還要感謝和我一起做畢業(yè) 設(shè)計的同學(xué)們。劉 老師那淵博精深的知識，務(wù)實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)、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。 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。做論文 設(shè)計時， 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，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。在程序的運(yùn)行和結(jié)果分 析中可以看出系統(tǒng)很好的實(shí)現(xiàn)了設(shè)計的要求，充分體現(xiàn)了 FHSS 通信系統(tǒng)一些良好的特性。 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(shí)際的考驗(yàn)。 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(shí)現(xiàn)了FHSS 通信系統(tǒng)的仿真。第二，比較系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了擴(kuò)頻通信，重點(diǎn)掌握了 FHSS 通信系統(tǒng)的原理以及設(shè)計要求。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 設(shè)計總結(jié) 通過本次 FHSS 通信系統(tǒng) 仿真設(shè)計 我又學(xué)到了不少的知識和技能：第一，學(xué)會了使用MATLAB 軟件編寫程序來實(shí)現(xiàn)一些簡單的通信系統(tǒng)。 在 解擴(kuò)當(dāng)中同樣可以吧各種噪聲的頻譜擴(kuò)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。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(kuò)的信號分量。可以看到 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(diǎn)。 從圖中可以顯著的看到 FHSS 信號在隨機(jī)的改變其載頻的頻率，無法去預(yù)測下一跳的具體載頻頻率，從而保證了通信的保密性和抗干擾性等性能 。第三個圖形是將要混頻 BPSK 信號的不同頻率的跳頻頻率。分別是原始信息序列，是一個幅度2V 的方波信號。 仿真參數(shù)：工作頻段： 1~40MHz；跳頻間隔： ；跳頻范圍： 5MHz~6MHz； 跳頻速度： 200h/s。 在接收信號時收信機(jī)通常采用超外差式接收機(jī)，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(jìn)行混頻從而實(shí)現(xiàn)解擴(kuò)，輸出一個固定中頻信號。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。 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(jìn)行混頻，其輸出的 FHSS 信號的載波頻率達(dá)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。 仿真算法、仿真語言和仿真程序構(gòu)成了數(shù)字仿真軟件。 仿真計算：根據(jù)初步的仿真結(jié)果對該數(shù)學(xué)模型進(jìn)行驗(yàn)證。 仿真語言：應(yīng)用仿真語言編寫計 算程序。 仿真算法：找到合適的仿真 算法。接著，就依照同步信息的指令開始同步跳頻，即由等待階段轉(zhuǎn)入同步跳頻的階段，從而建立了FHSS 系統(tǒng)的同步。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)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。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)。 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。為了保證 TOD 信息的正確接收，在如圖 。 同步字頭法，發(fā)端需發(fā)送含有同步信息的碼字，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。因此，它傳送跳頻同步信息是以數(shù)據(jù)幀的格式進(jìn)行的。 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(shí)現(xiàn)跳頻。用 匹配濾波器同步，一般是對同步字頭進(jìn)行匹配濾波，一旦輸入的 FHSS 信號與匹配濾波器相匹配，就表示收到了同步字頭，即完成了時間的同步，接收端就可以從此刻啟動本地頻率合成器，從而完成了跳頻同步口為提高同步性能，多采用匹配濾波器組，如采用聲表面波匹配濾波組。收端根據(jù)同步字頭的特點(diǎn)，可以從接收到的 FHSS 信號中將它識別出來，作為調(diào)整本地時鐘或偽隨機(jī)碼發(fā)生器的依據(jù)，從而使收發(fā)雙方同步。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。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(jī)碼是一樣的。 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。由于時鐘漂移、收發(fā)信機(jī)之間的距離變化，在時間上有差異 。因此，為了實(shí)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。 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(dá)到頻譜資源共享目的，從而可以提高頻譜的有效利用率。 FHSS 擴(kuò)展頻譜具有抗單頻干擾、多頻干擾的能力 ，還具有抗部分頻帶和太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 寬帶干擾的能力。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)。因此， FHSS 系統(tǒng)有如下特點(diǎn)： 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。 圖 頻率跳變 圖中箭頭所標(biāo)示的，是載波頻率跳變的過程。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。 FHSS 擴(kuò)展頻譜在機(jī)理上與直接序列擴(kuò)展頻譜大不相同。當(dāng)然，一個 FHSS 系統(tǒng)的各項(xiàng)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。因此，希望同步建立的過程越短越好，越隱蔽越好。系統(tǒng)同步時間的長短將影響該系統(tǒng)的頑存程度。在甚高頻電臺中，一般跳速在 500 跳／秒。 跳速越快，抗跟蹤式干擾的能力就越強(qiáng)。在一般的跳頻電臺中，跳頻的頻率數(shù)目不超過 100個 。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（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)。跳頻帶寬的大小，與抗部分頻帶的干擾能力有關(guān)。顯然，為了對付跟蹤式干擾，希望跳頻信號的駐留時間越短越好，讓干擾機(jī)來不及施放干擾。根據(jù)收、發(fā)信機(jī)的距離 d1，干擾機(jī)與發(fā)、收信機(jī)的距離 d2 和 d3，以及跳頻駐留時間和干擾機(jī)施放干擾的處理時間，可以得到以發(fā)射機(jī)和接收機(jī)為兩個焦點(diǎn)的橢圓。為了有效地干擾跳頻系統(tǒng)，在通信頻率跳到新的頻率之前，干擾機(jī)必須完成從偵聽到施放干擾的全過程。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(yīng)當(dāng)滿足干擾橢圓的要求，如圖 所示。所謂抗于擾能力強(qiáng)，實(shí)際上是指碰到干擾的概率小。 跳頻圖案的不同，其干擾的效果也不盡相同。跳頻圖案中受到這兩種干擾時就用全黑色方塊來表示。 圖 給出了方式 1 和方式 2 的干擾策略與跳頻圖案的關(guān)系。 這些干擾方式和 FHSS 通信的關(guān)系正像二人對奕時相互“出子”一樣，當(dāng)雙方的“布子”落在時一頻域棋盤內(nèi)的同一小格時，則干擾有效。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。 FHSS 通信抗干擾方式 通信收、發(fā)雙方的跳頻圖案是事先約定好的，或者是 由發(fā)方通知收方的。 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。當(dāng)通信收發(fā)雙方的跳頻圖案完全一致時，就可以建立 FHSS 通信了。 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。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15