【正文】 Matlab。最后祝所有的老師們 工作順利，生活愉快！ 26 MATLABbased simulation of frequency hopping munication system Abstract The munication system is a typical frequency hopping spread spectrum munication system, which in military munications, mobile munications, puter wireless data transmission and wireless LAN and other fields has a very wide range of applications, and it has bee an important direction of shortwave secure munication. This article describes the basic working process of FH systems, and describes the basic principles of frequency hopping munication from the position of the frequency hopping system, mathematical model, the main technical indicators, frequency hopping munication, the main features of frequency hopping munication and so on . It focuses on the interference frequency hopping munication system and the performance of the theoretical analysis and simulation. Paper theoretically analyzes the typical munication interference effects on the frequency hopping munication systems, including the signal generation part, sending part , the receiving part , the ruling part and hopping submodule part, and 2FSK system as an example, given interfere with the munication style of BER theoretical analysis and simulation using Matlab Simulink system implementation in the frequency hopping system simulation and analysis, to achieve the desired effect. Key words: frequencyhopping system。 參考文獻(xiàn) [1]曾興雯，劉乃安，孫獻(xiàn)璞 .擴(kuò)展頻譜通信及其多址技術(shù) [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，. [2]梅文華，楊先義 .跳頻通信地址編 碼理論 [M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社， . [3]李承恕，趙榮黎 .擴(kuò)展頻譜通信 [M].北京：人民郵電出版社， . [4]沈允春 .擴(kuò)譜技術(shù) [M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社， . [5]蔣錦星，應(yīng)星喻 .軍事通信系統(tǒng)原理 [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社， . 24 [6]何世彪，譚曉衡 . 擴(kuò)頻技術(shù)及其實(shí)現(xiàn) [M].北京：電子工業(yè)出版社， . [7]沈振元，聶志泉 .通信系統(tǒng)原理 [M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社 ,. [8]姚 俊，馬松輝 . Simulink 建模與仿真 [M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社， . 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Bell Syst. . 25 致 謝 大學(xué)四年時(shí)光已經(jīng)接近尾聲，在此，我感謝母校這四年對(duì)我的培養(yǎng)，感謝所有老師和同學(xué)這四年對(duì)我的關(guān)心和幫助，感謝學(xué)院為我的學(xué)習(xí)成長(zhǎng)和順利畢業(yè)提供的支持和幫助！ 畢業(yè)設(shè)計(jì)從開題到現(xiàn)在的答辯終于落幕了，在此有很多感慨 和想法，因?yàn)橛辛艘恍┝钊俗鹁吹睦蠋煹膸椭攀沟眠@次本人的論文能順利進(jìn)行結(jié)束。但是 由于系統(tǒng)中疊加有噪聲，各種濾波器的設(shè)計(jì)存在一定的缺陷使得濾波特性不理想，以及仿真圖中有些部件的參數(shù)設(shè)置存在誤差等原因，在最終的判決恢復(fù)時(shí)，使得恢復(fù)序列存在一些誤碼。最后，給出了快跳頻系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)中用到系統(tǒng)仿真的結(jié)構(gòu)圖，并且對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的初衷。 其次，對(duì)與本次畢業(yè)設(shè)計(jì)密切相關(guān)的快跳頻系統(tǒng)進(jìn)行了比較詳細(xì)的闡述。 本文 首先介紹了擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)和基本技術(shù)，簡(jiǎn)單介紹了擴(kuò)頻通信的發(fā)展和擴(kuò)頻通信的基本理論 和基本概念、擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)和應(yīng)用以及在實(shí)際中幾種常見的擴(kuò)頻頻通信的實(shí)現(xiàn)方式。 在該 simulink仿真模型中 ， 系統(tǒng)的跳頻載頻 由隨機(jī)整數(shù)信號(hào)控制 ， 同時(shí) 設(shè)置了 調(diào)頻點(diǎn)數(shù)、數(shù)據(jù)調(diào)制方式及跳頻頻率間隔 等仿真參數(shù)， 仿真 結(jié)果表明 ，若要良好地跟蹤 發(fā)送載波頻率變化， 需要接收機(jī)中解跳的本地恢復(fù)載波，同時(shí)可以較好地實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)的跳頻檢測(cè)。 文中， 跳頻系統(tǒng) 仿真 的實(shí)現(xiàn) ， 是利用 Matlab 中的 Simulink 仿真 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。目前流行的藍(lán)牙技術(shù)和無線局域網(wǎng)技術(shù)都有跳頻技術(shù)的身影。通過仿真，可以驗(yàn)證，誤碼率隨著信噪比的遞增而遞減，從而可以綜合考慮帶寬與信噪比，尋求最佳參數(shù)，最大發(fā)揮跳頻通信系統(tǒng)的抗干擾性能， 實(shí)現(xiàn)保密與無失真通信。 對(duì)于跳頻 通信系統(tǒng) 而言，寬帶噪聲干擾雖然功耗大，干擾效率較低，但只要頻段覆蓋準(zhǔn)確， 信噪比保持一定比值，跳頻通信系統(tǒng)的抗干擾性能和保密性能將最終得到實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過仿真，并將不同信 噪 比下的誤碼率曲線繪制在同一幅圖像上，得到的結(jié)果如圖 ： 22 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10106105104103102101e b / n 0 ( d B )Pbt h e o r i t i c a l c a s es i m u l a t i o n 圖 信噪比誤碼率關(guān)系曲線 由圖可知， 跳頻通信系的抗干擾性能與被干擾的頻段有關(guān)， 即誤碼率與信噪比有關(guān)。 FFT 檢測(cè)設(shè)計(jì)方案可有效實(shí)現(xiàn)跳頻信號(hào)的檢測(cè) , 從而驗(yàn)證了該通信系統(tǒng)仿真可有效實(shí)現(xiàn)跳頻通信系統(tǒng)的信號(hào)生成、檢測(cè)及接收仿真功能 , 也驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的正確性及有效性。這也是這次快跳頻通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)中需要進(jìn)一步完善的地方 。信息序列經(jīng)過跳頻傳輸，解跳判決后恢復(fù)的信號(hào)，和原信息序列基本相同，但存在一定的誤碼，系統(tǒng)精確性有待改善。接收端接收到的信號(hào)經(jīng)高通濾波后送至混頻器，在混頻器與本振信號(hào)相乘并經(jīng)中頻帶通濾波后，得到一個(gè)不變的中頻信號(hào)，經(jīng)中頻放大器放大后，送到信息解調(diào)器恢復(fù)出原信 息信號(hào)。 此跳頻通信系統(tǒng)的 信號(hào)在跳頻調(diào)制前后的波形，利用 matlab 仿真后如圖 ： 0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 O r i gi na l B i t S e qu e nc e0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 2 FS K S i gn a l0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 S pre a d S i gn a l w i t h 6 f r e qu e nc i e s0 500 1000 1500 2021 2500 3000101 Fre qu e nc y H op pe d S pre a d S pe c t r um S i gn a l 圖 跳頻擴(kuò)頻調(diào)制前后各仿真波形 19 如圖所示，隨機(jī)產(chǎn)生的二進(jìn)制序列 Original bit sequence， 作為待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)，經(jīng)過 2FSK調(diào)制后，得到 2FSK modulated signal， 其中隨機(jī)產(chǎn)生的調(diào)頻信號(hào) 為 spread signal with 6 frequencies ，信號(hào) 共有六種頻率，跳頻調(diào)制后的輸出信號(hào) 是 frequency hopped spread spectrumsignal，由圖可見， 對(duì)于此 數(shù)據(jù)信號(hào)，頻率成分增加， 帶寬被展寬， 并且表現(xiàn)出隨機(jī)性，因此對(duì)于接收方而言，如果不知道頻率跳變的規(guī)律是無法解調(diào)出原數(shù)據(jù)信號(hào)的。 然后， 通過 stitch 函數(shù) ，將 產(chǎn)生一個(gè)頻率隨機(jī)變化的跳頻載波 spread frequency signal，我們 在這里 僅選用了 6種 （我們認(rèn)為 ， 簡(jiǎn)單演示跳頻的工作過程及效果 ， 6種跳變的頻率就可以滿足需要 ）變化的頻率，跳頻載波在這 6個(gè)頻率中隨機(jī)變化。 基于源代碼的跳頻通信系統(tǒng)仿真 跳頻通信系統(tǒng)，可以利用源代碼 進(jìn)行簡(jiǎn)單仿真，程序主要由以下幾步構(gòu)成：通過 rand 函數(shù) ，首先 生成 一個(gè)固定頻率載波信號(hào) carrier和 數(shù)據(jù)信號(hào) signal，然后將兩者進(jìn)行調(diào)制， 此調(diào)制過程為 2FSK調(diào)制。由上圖中 (b)圖可知， VCO的輸入電壓值在一秒內(nèi)（也就是一個(gè)碼元周期內(nèi)）發(fā)生兩次變化，對(duì)應(yīng)的它所控制的 VCO的輸出頻率在一秒內(nèi)也發(fā)生兩次變化（即頻率的跳變速度為 2h/s）。這也是這次快跳頻通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)中需要進(jìn)一步完善的地方。 (a) 示波器 Scope1 的仿真結(jié)果 (b) 示波器 Scope2的仿真結(jié)果 圖 示波器 Scope1 和 Scope2 的仿真結(jié)果 18 圖 (a)圖，將發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)的示波器顯示進(jìn)行了對(duì)比，可以看出，發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)的波形相同，恢復(fù)的信號(hào)基本正確，誤碼率為 。通 17 過初值設(shè)為 2 的 Unbuffer 及 ZeroOrder Hold（采樣時(shí)間設(shè)為 ）后，偽隨機(jī)序列發(fā)生器產(chǎn)生的二進(jìn)制序列變成了與之相應(yīng)的整數(shù)，饋送到 VCO 的控制輸入端。在跳頻子系統(tǒng)中， 跳頻信號(hào)的產(chǎn)生過程： PN Sepuence Generator產(chǎn)生采樣周期為 ，周期為 15個(gè)碼元的 m序列。快跳頻通信是指頻率的跳變速度大于信息傳輸速率的通信系統(tǒng)。 對(duì)于不同的系統(tǒng)，門限值的設(shè)定是不同的， 在本設(shè)計(jì)中，門限值的 取值為 2。從誤碼率計(jì)算的顯示模塊可以看到該快跳頻通信系統(tǒng)的誤碼率為 。它將發(fā)送端的信息碼元經(jīng)過一定延遲后 與接收端恢復(fù)出的碼元進(jìn)行比較，若兩者不同則認(rèn)為碼元傳輸錯(cuò)誤，最后將誤碼個(gè)數(shù)除以總的傳輸碼元個(gè)數(shù)，即得到誤碼率。當(dāng) X1（ t）大于 X2（ t）時(shí)，判為“ 1”；當(dāng) X1（ t）小于 X2（ t）時(shí)，則判為“ 0”。比較器將 門限值與碼元的相關(guān)峰值進(jìn)行 比較，若相關(guān)峰大于門限則該碼元判為“ 1”，其余的均判為“ 0”。