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用MATLAB实现快跳频通信系统的仿真

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前言

当今信息时代,如何有效的利用宝贵的频带资源,如何进行准确可靠的信息通信是通信领域中至关重要的问题。扩频通信正是在这种背景下迅速发展起来的。快调频通信是扩频通信的一种实现方式,在抗干扰和保密性方面,它是扩频通信中很好的通信方式。在具体的实现上,跳频通信是一个用户的载波按某种跳频图案(伪随机跳频序列)在很宽的频带范围内随机的跳变。由于频率跳变的不确定性,所以很好的实现了保密通信。

在本次毕业设计中,是用MATLAB实现快跳频通信系统的仿真。MATLAB 是一种功能强大的软件,在统计、信号处理、人工智能以及通信领域得到了广泛的应用。在快跳频系统的设计中,主要用到SIMULINK和COMMUNICATION BLOCKS两个工具箱。在具体实现过程中,还要结合用 MATLAB语言编写的程序实现整个过程的设计。

这篇论文共分五章:第一章是绪论部分,主要介绍一些扩频通信的发展、概念、理论和应用。第二章重点介绍快跳频通信系统的性能分析,包括快跳频通信系统的模型、主要特点,快跳频图案设计和伪随机码的选择。第三章着重介绍快跳频通信系统的仿真实现,主要包括在MATLAB环境下仿真框图的实现以及功能。快跳频系统仿真模型各个部分的设计原理和设计思路。第四章给出在快跳频系统实现中用到的源程序以及仿真的结果。本篇论文的总结将放在第五章。

第一章绪论

1.1 概述

扩频通信,即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication),它与光纤通信、卫星通信,一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。具有巨大的发展前景。

扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)的原理发表的很早,它是将待传送的信息数据被伪随机编码也就是扩频序列调制,实现频谱扩展以后再在信道中传输,接收端则采用与发送端完全相同的编码进行解调和相关处理,从而恢复出原始的信息数据。从这里我们可以看出,扩展频谱通信(以下简称扩频通信)作为一种新的通信方式与一般的常见的窄带通信方式是不同的,它们刚好相反,它是在发送端经过扩展频谱以后,在信道中进行宽带传输,然后在接收端进行相关处理以及解扩后恢复成窄带后解调数据。恢复出原始信息数据。因此,扩频通信具有伪随机编码调制和相关处理两个特点。也正是这两个特点,使得扩频通信方式有许多优点:如抗干扰、抗噪音、抗多径衰落、具有保密性、功率谱密度低,具有隐蔽性和低的截获概率、可多址复用和任意选址、可以用于高精度测量等。

正是由于扩频通信方式具有上述的优点,所以扩频通信虽然是一种新型的通信方式,但是引起了人们的广泛注意,得到了迅速的发展和广泛的应用。

从扩频通信的应用发展来看,真正开始研究它的应用的是在上个世纪50年代中期美国开始的。刚开始一直用于军事通信领域,因为在军事通信中,一般通信方式在强干扰存在的情况下,很难准确的检测出发送来的信号,由于扩频通信具有很好的保密信和抗干扰性,所以首先开始了在军事通信领域的应用。成为扩频通信研究发展的开端,从此,军事通信机关对军事通信、空间探测、卫星侦察等方面广泛应用扩频通信技术。

60年代以来,随着民用通信事业的发展,频带拥挤问题日益突出,成为通信技术发展上的一个突出的问题。随着信号处理技术、大规模集成电路和计算机技术的发展,编码和相关处理能够方便的进行,通信技术的发展,推动了扩频通信理论、方法、技术等各方面的研究发展和应用普及。

军事产品开始向民用转化。在80年代开始在民用领域得到应用。为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源,各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术,扩频技术已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等系统中。

扩频通信理论方法、技术和应用的发展,经历了几个阶段,第一阶段是在1977年前后,在早期建立的扩频通信理论的基础上,卓有成效的丰富和发展了扩频通信的理论、方法和实用技术,1977年8月的IEEE通信汇刊的扩频通信专集和1978年在日本东京都举行的国际无线通信咨询委员会全会对扩频通信的专门研究集中反映了扩频通信的研究成果,开始了世界性的对扩频通信的全面研究。第二个阶段的显著标志是扩频通信开始民用。1982年美国第一次军事通信会议,公开展示了扩频通信在军事通信中的主导作用,报告了扩频通信在军事通信各个领域的应用,并开始了扩频通信的民用调查。这是扩频通信发展的第二个阶段。扩频通信发展的第三个阶段开始于1985年5月美国联邦通信委员会制定了民用公共安全、工业、科学与医疗和业余无限电采用扩频通信的标准和规范。以后世界各国相继行动,组织扩频通信专门研究机构和学术团体,开始了扩频通信的深入研究和广泛应用,这就是扩频通信发展的第三个阶段。近年来,第三代移动通信的飞速发展,把扩频通信的研究、应用和发展都推向了新的阶段。1.2 扩频通信的基本概念和理论基础

1.2.1 扩频通信的定义

所谓扩频通信,简单的可以这样表述:扩频通信技术是一种信息传输方式,其信号所占有的频带宽度远大与所传输的信息所必需的最小带宽,频带的展宽通过编码和调制的方法来实现,与所传输的信息数据无关,在接收端用相同的扩频码进行相关解扩及恢复所传的信息数据。从这个定义中我们可以看到它包含了以下三个方面的含义:

首先,信号的频谱被扩展宽了。在信息传输中,我们知道任何信息都需要一定的带宽,称为信息带宽。为了充分利用频率资源,通常尽量采用大体相当的带宽的信号来传送信息,在无线电通信中,射频信号的带宽与所传信息的带宽是相比拟的,如我们熟悉的调幅信号传送的语声信号,其带宽为语声信息带宽的两倍,

这被成为窄带通信,而扩频通信信号带宽与信息带宽之比( 我们称之为处理增益)可以达到100~1000倍,这就是我们常说的宽带通信。至于为什么要用这样宽的频带的信号传输信息,

在下面的理论分析中可以得到答案。

其次,采用扩频码序列调制方式展宽信号频谱。我们知道,在时间上有限的信号,其频谱是无限的。例如很窄的脉冲信号,其频谱则很宽。信号的频带宽度与其持续时间近似成反比。1微秒的脉冲的带宽约为1MHz。因此,如果用限窄的脉冲序列被所传信息调制,则可产生很宽频带的信号。如直接序列扩频系统就是采用这种方法获得扩频信号。这种很窄的脉冲码序列,其码速率是很高的,称为扩频码序列。这里需要说明的一点是所采用的扩频码序列与所传信息数据是无关的,也就是说它与一般的正弦载波信号一样,丝毫不影响信息传输的透明性。扩频码序列仅仅起扩展信号频谱的作用。

第三,在接收端用相关解调来解扩。正如在一般的窄带通信中,已调信号在接收端都要进行解调来恢复所传的信息。在扩频通信中接收端则用与发送端相同的扩频码序列与收到的扩频信号进行相关解调,恢复所传的信息。换句话说,这种相关解调起到解扩的作用。即把扩展以后的信号又恢复成原来所传的信息。这种在发端把窄带信息扩展成宽带信号,而在收端又将其解扩成窄带信息的处理过程,会带来一系列好处。弄清楚扩频和解扩处理过程的机制,是理解扩频通信本质的关键所在。

c

长期以来,人们总是想法使信号所占领谱尽量的窄,以充分利用十分宝贵的频谱资源。为什么要用这样宽频带的信号来传送信息呢? 简单的回答就是主要为了通信的安全可靠。这可以用信息论和抗干扰理论的基本观点来说明。在信息论中关于信道容量的仙农定理用数学表达式可以表示为:

C =WLog2(1十P/N) (1)

从这个公式中我们可以得到:在给定信号功率P和白噪声功率N的情况下,只要采用某种编码系统,就能以任意小的差错概率,以接近于C的传输信息的速率来传送信息。其中W为频带宽度,C为传输速率。这个公式暗示在保持信息传输速路C不变的条件下,可以用不同的频带宽度W和信噪比P/W来传输信息。

也就是说,频带W和信噪比P/W是可以互换的。如果增加频带宽度,就可以在较低的信噪比的情况下用相同的信息率以任意小的差错概率传输信息,甚至是在信号被噪声淹没的情况下,只要相应的增加信号的带宽,也能保持可靠的通信。这一公式指明了采用扩展频谱信号通信的优越性,即用扩展频谱的方法换取信噪比的改善。

扩频通信可行性的另一理论基础,为柯捷尔尼可夫关于信息传输差错概

公式:Pow≈-f(E/N。) (2)公式指出:差错概率Pow是信号能量E与噪声功率密度N。之比的函数。设信号频带宽度为W,信息时间为T。信号功率为P=E/T,噪声功率为N=Wno,信息带宽为? F=1/T,则上式可以表示为:Pow j≈ f(TW.P/N) = f(P/N.W/? F )(3)。这个式子说明:对于一定带宽?F 的信息而言,用Gp值较大的宽带信号来传输,可以提高通信抗干扰能力,保证强干扰条件下,通信的安全可靠。即式(4)与式(2)一样,说明信噪比和带宽是可以互换的。

1.3扩频通信的主要特点

由于扩频通信大大扩展了信号的频谱,发送端用扩频码序列调制,在接收端利用相关解调技术恢复出信息数据,所以它具有很多特点和其他通信方式所不能有的一系列优良的性能,具体的说它有以下的特点

1 抗干扰性强

频通信系统的频谱越宽,处理增益越高,抗干扰性能越强,从理论上讲,扩频通信能把信号从噪声淹没中提取出来。当然,在接收端一般采用相关检测或匹配滤波的方法提取信号。此外,对于单频及多频载波信号的干扰、其他伪随机调制信号的干扰以及脉冲正弦信号的干扰等,扩频系统都有抑制干扰提高输出信噪比的作用。特别是对抗敌人人为干扰方面,效果更是突出,这也是在军事通信领域率先广泛应用的主要原因。简单的说,如果信号带宽展宽10倍,干扰方面需要在更宽的频带进行干扰,分散了干扰功率。在总功率率不变的条件下,其干扰强度只有原来的1/10。要保持原有的干扰强度,必须加大10倍总功率,这在实际的战场条件下有时是很难实现的。另外,由于在接收端采用扩频码序列进行相关检测,即使采用同类型信号进行干扰,如果不能检测出有用信号的码序列,由于不同码序列之间的相关性,干扰也起不了太大的作用。可以说。抗干扰性是扩

频通信最突出的优点。

2 隐蔽性好

由于扩频信号在很宽的频带上被扩频,单位频带内的功率很小,即信号的功率谱密度很低,所以应用扩频码序列扩展频谱的序列扩频系统,可在信道噪声和热噪声的背景下在很低的信号功率谱密度上通信。信号既然被淹没在噪声里,敌方就很不容易发现有信号的存在,想进一步检测信号的参数就更困难了。因此,扩频信号具有很低的被截获概率,这在军事通信上是十分有用的,可以进行隐蔽通信。再者,由于扩频信号具有很低的功率谱密度,对目前使用的各种窄带通信系统的干扰很小。近年来在民用通信上,各国都在研究和在原有窄带通信的频带内同时进行扩频通信,大大提高了频带利用率。特别是对于一些信的通信服务,如个人通信服务,采用扩频码分多址方式时,理论和实践证明,不需要分配另外的频段即可实现,因而引起了广泛的重视。

3 实现码分多址

我们知道,扩频通信提高了抗干扰性,但是却付出了占用频带宽的代价。如果让许多用户共同使用这一宽频带,可大为提高频带利用率。由于在扩频通信中存在扩频码序列之间优良的自相关特性和互相关特性,在接收端利用相关检测技术进行解扩,则在分配给不同用户不同码型的情况下可以区分不同用户的信号,提取信号。这样,在一个宽频带上,许多对用户可以同时通话而不相互干扰,这与利用频带分割或时间分割方法实现多址通信的概念相类似,即用不同的码型进行分割,所以成为码分多址(CDMA)。码分多址方式虽然要占用较宽的频带,但是平均到每个用户占用的频带来计算,其频带利用率是很高的。最近的研究表明,在数字蜂窝移动通信中,采用扩频码分多址技术可以提高容量20倍,除此之外,采用码分多址,还有利于组网、选呼、增加保密性、解决新用户随时入网等问题。

4抗多径干扰

在无线电通信的各个频段,即短波、超短波、微波和光纤通信的光波中大量存在各种类型的多径干扰。长期以来,抗多径干扰问题始终是一个难以解决的问题之一。一般的方法是排除干扰或变害为利。前者是设法把最强的有用信号分离出来,排除其他路径的干扰信号,这就是采用分集技术的基本思路。后者是设法

把不同路径来的延时的信号在接收端从时间上对齐相加,合并成较强的有用信号,这就是采用梳状滤波器的基本思路。这两种基本方法在扩频通信中都是很容易实现的。简单的说。就是可以利用扩频码序列之间的相关性,在接收端用相关技术从多径信号中提取和分离出最强的有用信号,或把多个路径来的同一码序列的波形相加合成。另外,在跳频通信系统中,由于用多个频率的信号传送同一信息,实际上起到了频率分集的作用。因此,在目前民用数字蜂窝移动通信及有的军事通信设备中经常采用简单的跳频技术作为抗多径干扰的一种手段。

5 能精确地定时和测距

电磁波在空间地传播速度是固定不变地光速,我们可以很自然地想到如果能够精确测量电磁波在两个物体之间传播地时间,也就等于测量出了两个物体之间的距。在扩频通信中如果扩展频谱很宽,意味着所采用的扩频码速率很高,每个码片占用的时间很短。当发射出去的扩频信号在被测物体反射回来后在接收端调出扩频序列,比较收发两端两个码序列的相位之差,就可以精确测出扩频信号往返的时间差,算出两者之间的距离。测量的精确度决定于码片的宽度,也就是扩展频谱的宽度。码片越窄,精度越高。目前广泛应用的全球定位系统也就是利用扩频信号的这一特点来精确定位和定时的。

1.4扩频通信的几种方式

扩频通信的框图结构可以用如下的方框图表示:

从上面的框图结构中我们可以看到与一般的通信方式不同,扩频通信增加

了扩频调制和解扩部分两个环节。按工作方式我们可以把扩频通信划分为如下几种工作方式:

1 直接序列扩展频谱系统(DS-SS)

这种扩频系统简称为直接序列(DS)系统,准确的说,这种系统应该称为直接用编码序列对载波调制的系统。直接序列系统中用的编码序列通常是伪随机序列或叫伪噪声(PN)码,要传送的信息经数字化后变成二元数字序列,它和伪随机序列模2加后合成复合码去调制载波。在接收端要有一个和发送端中的伪随机码同步的本地码,对接收的信号进行解扩,解括后的信号送到解调器取出传送的信息。

2)跳频扩频系统(FH_SS)

所谓跳频,比较确切的意思是:用一定码序列进行选择的多频率频移键控。也就是说,用扩频码序列去进行频移键控调制,使载波频率不断地跳变,所以称为跳频。更确切的说因该叫做“多频、码选、频移键控”系统。

3)跳时扩频系统(FH_SS)

与跳频相似,跳时(TH-Time Hopping)是使发射信号在时间轴上跳变。首先把时间轴分成许多时片。在一帧内哪个时片发射信号由扩频码序列去进行控制。可以把跳时理解为:用一定码序列进行选择的多时片的时移键控。跳时也可以看成是一种时分系统,所不的地方在于它不是在一帧中固定分配一定位置的时片,而是由扩频码序列控制的按一定规律跳变位置的时片。跳时系统的处理增益等于一帧中所分的时片数。跳时一般和跳频结合起来使用,两者一起构成“跳频跳时”系统

4)混合式扩频系统

以上3中基本扩频方式中的两种或多种结合起来,便构成了一些混合扩频体制,如FH/DS、FH/TH、DS/FH等,它们比单一的扩频、跳频、跳时体制有更优良的性能。

第二章快跳频通信系统的性能分析

2.1 跳频系统概述

2.1.1 系统结构及信号传输过程

调频通信系统(FH-SS)是一个用户的载波频率按某种跳频图案(伪随机调频序列)在很宽的频带范围内跳变的通信系统。如图2.1所示。信息信号经过波形调制(信息调制)后,送入载波调制。载波由跳变序列(伪随机序列)控制跳变频率合成器来产生,其频率随跳频序列的值的改变而改变,因此,载波首先被跳变序列调制,称作调频调制。跳变频率合成器受跳频序列控制,当跳频序列值改变一次时,则载波频率跳变一次。跳频序列习惯上被称作跳频指令,跳变频率合成器被称作跳频合成器。信息信号经过载波调制后形成跳频信号,经过信道传输被接收机接收。接收机首先从发送来的调频信号中提取跳频同步信号,使接收机频率本地伪随机序列控制的频率跳变与接收到的跳频信号的频率跳变同步。产生与发射机频率完全同步一致的本地载波。这个过程称为解跳。再用本地载波与接收信号作解调(载波解调),可获得携带有信息得信号,从而得到发射机发送来的信息,实现跳频通信。

图2。1 调频通信系统的结构框图

2.1.2 跳频系统的几个概念

1 为什么要跳频

通常我们所接触到的无线通信系统都是载波频率固定的通信系统,如无线对讲机,汽车移动电话等,都是在指定的频率上进行通信,所以也称作定频通信。这种定频通信系统,一旦受到干扰就将使通信质量下降,严重时甚至使通信中断。例如:电台的广播节目,一般是一个发射频率发送一套节目,不同的节目占用不同的发射频率。有时为了让听众能很好地收听一套节目,电台同时用几个发射频率发送同一套节目。这样,如果在某个频率上受到了严重干扰,听众还可以选择最清晰的频道来收听节目,从而起到了抗干扰的效果。但是这样做的代价是需要很多额谱资源才能传送一套节目。如果在不断变换的几个载波频率上传送一套广播节目,而听众的收音机也跟随着不断地在这几个频率上调谐接收,这样,即使某个频率上受到了干扰,也能很好地收听到这套节目。这就变成了一个跳频系统。另外在敌我双方的通信对抗中,敌方企图发现我方的通信频率,以便于截获所传送的信息内容,或者发现我方通信机所在的方位,以便于引导炮火摧毁。定频通信系统容易暴露目标且易于被截获,这时,采用跳频通信就比较隐蔽也难以被截获。因为跳频通信是“打一枪换一个地方”的游击通信策略、使敌方不易发现通信使用的频率,一旦被敌方发现,通信的频率也已经“转移”到另外一个频率上了。当敌方摸不清“转移规律”时,就很难截获我方的通信内容。因此,跳频得到了广泛的研究和应用。

2 什么是跳频图案

为了不让敌方知道我们通信使用的频率,需要经常改变载波频率,即“打一枪换一个地方”似地对载波频率进行跳变,跳频通信中载波频率改变的规律,叫作跳频图案。通常我们希望频率跳变的规律不被敌方所识破,所以需要随机地改变以至无规律可循才好。但是若真的无规律可循的话,通信的双方(或友军)也将失去联系而不能建立通信。因此,常采用伪随机改变的跳频图案。只有通信的双方才知道此跳频图案,而对敌方则是绝对的机密。所谓“伪随机”,就是“假”的随机,其实是有规律性可循的,但当敌方不知跳频图案时,就很难猜出其跳频的规律来。

2.2 跳频信号的发送和接收

2.2.1 跳频信号的发送

在传统的定频通信系统中,发射机中的主振荡器的振荡频率是固定设置的,因

而它的载波频率是固定的。为了得到载波频率是跳变的跳频信号,要求主振荡器的频率应能遵照控制指令而改变。这种产生跳频信号的装置叫跳频器。通常,跳频器是由频率合成器和跳频指令发生器构成的,跳频系统的频率合成器输出什么频率的载波信号是受跳频指令控制的。在时钟的作用下,跳频指令发生器不断地发出控制指令,频率合成器不断地改变其输出载波的频率。因此,混频器输出的已调波的载波频率也将随着指令不断地跳变,从而经高通滤波器和天线发送出去的就是跳频信号。跳频器输出的跳变的频率序列,就是跳频图案。因此,有什么样的跳频指令就会产生什么样的跳频图案?通常,是利用伪随机发生器来产生跳频指令的,或者由软件编程来产生跳频指令。所以,跳频系统的关键部件是跳频器,更具

体地,是能产生频谱纯度好的快速切换的频率合成器和伪随机性好的跳频指令发生器。由跳频信号产生的过程可以看出,不论是数字的或模拟的定频发送系统,在原理上,只要加装上一个跳频器就可变成一个跳频的发送系统。但是在实际系统中尚需考虑信道机的通带宽度。

2.2.2跳频信号的接收

定频信号的接收设备中,一般都采用超外差式的接收方法,即接收机本地振荡器的频率比所接收的外来信号的载波频率相差一个中频,经过混频后产生一个固定的中频信号和混频产生的组合波频率成分。经过中频带通滤波器的滤波作用,滤除组合波频率成分,而使中频信号进入解调器。解调器的输出就是所要传送给收端的信息。跳频信号的接收,其过程与定频的相似。为了保证混频后获得中频信号,要求频率合成器的输出频率要比外来信号高出一个中频。因为外来的信号载波频率是跳变的,则要求本地频率合成器输出的频率也随着外来信号的跳变规律而跳变,这样才能通过混频获得一个固定的中颇信号。跳频器产生的跳频图案应当与所要要高出一个中频,并且要求收、发跳频完全同步。所以,接收机中的跳频器还需受同步指令的控制,以确定其跳频的起、止时刻。可以看出,跳频器是跳频系统的关键部件,而跳频同步则是跳频系统的该心技术。2.2.3 正确接收跳频信号的条件

跳频系统要实现跳频通信,正确接收跳频信号的条件是跳频系统的同步。跳频系统的同步是关系到跳频通信能否建立的关键。

那么,怎样才能实现通信双方的跳频同步呢?

同步的含义是:跳频图案相同, 跳变的频率序列(也称频率表)相同,跳变的起止时刻(也称相位)相同。因此,为了实现收、发双方的跳频同步,收端首先必须获得有关发端的跳频同步的信息,它包括采用什么样的跳频图案,使用何种频率序列,在什么时刻从那一个频率上开始起跳,并且还需要不断地校正收端本地时钟,使其与发端时钟一致。(在本次快跳频系统仿真中,发送端和接收端的扩频信号的同步是通过使用同一脉冲序列实现的)

系统的同步包括以下几项内容:

收端和发端产生的跳频图案相同,即有相同的跳频规律。

收、发端的跳变频率应保证在接收端产生固定的中频信号,即跳变的载波频率与收端产生的本地跳变频率相差一个中频。

频率跳变的起止时刻在时间上同步,即同步跳变,或相位一致。

在传送数字信息时,还应做到帧同步和位同步。

图2-2 示出了跳频同步的几种情况:

其中,图(a)只是跳频图案相同;图(b)是跳频图案及跳频频率一致的情况;图(c)为跳频图案、跳频频率以及跳频起止时刻完全一致的同步情况。图中黑色矩形块代表接收端的跳频图案,带有斜线的矩形块代表发送端的跳频图案,即所要接收的外来信号的跳频图案。图(b)和图(c)中,接收端跳频图案的瞬时频率比外来信号高出一个中频。

2.2.4 跳频信号的波形

与定频连续信号波形不同,跳频信号的波形是不连续的,这是因为跳频器产生的跳变载波信号之间是不连续的。频率合成器从接受跳频指令开始到完成频率的跳变需要一定的切换时间。为了保证其输出的频率纯正而稳定,防止杂散辐射,在频率切换的瞬间是抑止发射机末级工作的。

频率合成器从接受指令开始建立振荡到达稳定状态的时间叫作建立时间;稳定状态持续的时间叫驻留时间;从稳定状态到达振荡消失的时间叫消退时间。从建立到消退的整个时间叫作一个跳周期,记作Th。建立时间加上消退时间叫作换频时间。只有在驻留时间(记作T D)内才能有效地传送信息。图2-3给出频率合成器的换频过程和载波信号的波形。

图2-3

跳频通信系统为了能更有效地传送信息,要求频率切换占用的时间越短越好。通常,换频时间约为跳周期Th的1/8 ~ 1/10。比如跳频速率每秒500跳的系统,跳周期Th=2ms,其换频时间为0.2ms左右。跳频速率每秒20跳的系统,跳周期是50ms,其换频时间约为5ms。

2.3 快跳频系统的扩频码序列和跳频图案的设计2.3.1 引言

具有良好的伪随机特性和相关特性的编码对于扩频通信和它的应用是非常重要的。在跳频通信中,抗干扰、抗截获、信息数据隐蔽和保密、抗多径干扰和抗衰落多址通信、实现同步和捕捉都是与编码设计密切相关的。这些编码被称为扩

频编码。能满足上述要求的扩频编码应具有如下的理想特性:

1 有尖锐的自相关特性。

2 具有处处为零的互相关值。

3 不同的码元数平衡相等。

4 有足够多的编码。

5 有尽可能大的复杂度。

然而,上述理想特性和目前任何编码所不能达到的。所以在实际中,我们将把具有尖锐自相关和几乎为零的互相关特性的码称作序列,扩频编码被称作扩频序列。基本符合扩频序列理想特性的是伪随机序列,最简单、最常用的是m序列。它有尖锐的自相关特性,有较小的互相关值,码元平衡。但是m序列的序列数不多,序列复杂度不大。1976年R.Gold提出了一类序列:Gold序列,它的自相关旁瓣值和互相关值与m序列的互相关值一样,但是序列数目大大增加了。序列的复杂度也略有改善,因此,它是一种重要的扩频序列。在本次的快跳频系统仿真设计中,扩频码就是采用Gold序列。在本节中重点介绍Gold序列的实现。2.3.2 Gold序列的实现

Gold在提出Gold序列时指出:给定移位寄存器级数r时,总可以找到一对互相关函数值是最小的码序列,采用移位相加的方法构成新码组,其互相旁瓣都很小,而且在相关函数和互相关函数均是有界的。

由上述可见,r级移位寄存器产生的两个m序列可以相对移位2r-1位,模2相加就可得到2r-1个Gold序列,再加上原来的两个m序列共有2r+1个Gold 码。这样,用Gold码作为地址码,地址数可以大大超过用m序列作地址码的数量。

产生Gold码可以用两种方法,一种是对应于优选对的两个移位寄存器串连成2r级的线性移位寄存器;另外一种方法是将两个移位寄存器并联然后模2加。在本次的设计中,Gold码的实现就是采用第二种方法的。在Gold码序列中,有平衡Gold码和非平衡Gold码之分,所谓平和Gold码是指码序列中1比0的个数仅多一个的码,而非平衡Gold码就是0和1个数之差不再是1的码。在扩频通信中尤其是在直接扩频通信中,扩频码的0、1平衡性直接影响载波抑制度,在跳频通信中,码的不平衡性将严重影响系统的系能。因此在实际的调频通信中,

我们一般采用平衡的Gold码序列。

为了产生平衡Gold码需要选择两个原始的m序列的特定的相对状态,即所谓的特征相位。当序列处于特征相位时,对该序列每隔一位进行抽样所得的抽样序列仍为原序列。(这方面的更详细的论述请参考国防工业出版社的扩谱通信)。在求得序列的特征相位以后,还要研究两个处于特征相位的m序列优选对的相位关系,这样才能寻找平衡Gold码。

2.3.3 跳频图案的设计

1)跳频图案和跳频频率表

跳频图案是由跳频指令控制频率合成器所产生的频率序列。跳频系统中,跳频带宽和可供跳变的频率(频道)数目都是预先定好的。

比如说,跳频带宽为5MHz,跳频频率的数目是64个,频道间隔是25kHz。这样,在5MHz带宽内可供选用的频道数远大于64个,那么你怎样选择出64个频率来呢? 这就是所谓的跳频频率表。

根据电波传播条件、电磁环境条件以及敌方干扰的条件等因素来制定一张或几张具有64个频率的频率表,即f1,f2,…f64,另一张可以是f1’,f2’,…f64’。如果采用f1,f2,…f64这张频率表,那么跳频指令发生器则是根据这张频率表向频率合成器发出指令进行跳频的。那么又怎样在这64个频率中做到伪随机地跳频呢?

这是由跳频指令发生器和频率合成器来实现的。跳频指令发生器主要是一个伪码发生器。伪码发生器在时钟脉冲的推动下,不断地改变码发生器的状态。不同的状态对应于一张跳频频率表中的一个频率。64种状态则对应64个频率。再根据此频率,按照频率合成器可变分频器、置位端的要求,转换成控制频率合成器的跳频指令。由于伪码发生器的状态是伪随机地变化,所以频率合成器输出的频率也在64个频率点上伪随机的跳变,便生成了伪随机地跳频图案。当频率表不同时,虽然用同一个伪码发生器,实际所产生的跳频图案也是不同的。

2) 跳频图案的选择

一个好的跳频图案应考虑以下几点:

图案本身的随机性要好,要求参加跳频的每个频率出现的概率相同。随机性好,抗干扰能力也强。

图案的密钥量要大,要求跳频图案的数目要足够多。这样抗破译的能力强。

各图案之间出现频率重叠的机会要尽量的小,要求图案的正交性要好。这样将有利于组网通信和多用户的码分多址。

上面谈过,跳频图案的性质,主要是依赖于伪码的性质。所以选择伪码序列成为获得好的跳频图案的关键。常见的伪随机码序列除了上面介绍的Gold码以外,常用到的还有m序列,M序列,R-S序列。下面简单介绍一下这三种常用伪随机序列的特点:

m序列的优点是容易产生,自相关特性好,且是伪随机的。但是可供使用的跳频图案少,互相关特性不理想,又因它采用的是线性反馈逻辑,就容易被敌人破译码的序列,即保密性、抗截获性差。由于这些原因,在跳频系统中不采用m 序列作为跳频指令码。

M序列是非线性序列,可用的跳频图案很多,跳频图案的密钥量也大,并有较好的自相关和互相关特性,所以它是较理想的跳频指令码。其缺点是硬件产生时设备较复杂。

R-S序列的硬件产生比较简单,可以产生大量的可用跳频图案,很适于用作跳频指令码序列。

第三章快跳频通信系统的仿真实现

3.1 MATLAB语言与仿真环境介绍

3.1.1 MATLAB仿真环境

MATLAB是美国Math Works公司推出的用于数值计算和信号处理的数学计算软件包,与其他高级语言(BASIC、FORTRAN、C 等)相比,不仅语法规则更为简单,而且在解决工程问题和科研教学的辅助方面更加直观、简洁和高效。正因为如此,受到了专业研究人员的广泛重视。

随着版本的不断升级,MATLAB的功能越来越强大,应用范围也越来越广泛。在MATLAB中,不同应用领域的专用库函数和模板汇集起来作为工具箱添加到MATLAB的软件包中。借助这些工具箱,各个领域和各个层次的科研人员可以直观、方便地进行分析、计算和设计仿真,大大的提高了工作的效率。目前在MATLAB中推出的工具箱主要有信号处理、控制系统、神经网络、图象处理、小波分析、通信系统等。而且还在不断增加新的功能。

在这篇论文中,要用到的是MATLAB在通信系统中的应用,学习SIMULINK 模块的应用和COMMUNICATIONS BLOCKET的应用。这两个模块的工作界面如下所示:

图3。1 SIMULINK工作窗口

可以看到,在SUMULINK中,包含有七个模块库,分别为信源库(Sources Library)、信宿库(Sink Library)离散库(Discrete Library)、线性库(Linear Library)非线性库(Nonlinear Library)、连接库(Continuous)、数学库(Math Library)、信号与系统库(Signals&Systems Library)、专用模块和工具箱集合(Blocksets&Toolboxes)共10个模块库。另外,在SIMULINK工作窗口的右下还有一个Demos图标,它提供仿真的各种例子。双击某个库的图标,可以进入下一级的窗口,窗口中排列这该模块库包含的图标以及名称。

如下页所示是通信模块的工作窗口,我们可以看到,这个工作窗口包含有信源(Comm Source)、信宿(Comm Sink)、信源编码(Source Code)、信道编码(Channel Code)、调制与解调(Munication)、信道(Channel)、同步(Synchronication)等9个模块库,与SIMULINK一样,也包含有一个Demos 模块。可以方便的对各种实例进行演示。

图3。2 COMMUNICATIONS BLOCKET 工作窗口

3.1.2 MATLAB语言介绍

MABLAB语言是一种高效率的用于科学工程计算的高级语言,与C、C++、RORTRAN等高级程序设计语言相比,MATLAB不但在数学语言的表达与解释方面表现出人机交互的高度一致,而且具有作为优秀高技术计算环境所不可缺少的很多特征:1高质量、高可靠的数值计算能力。

2基于向量、数组和矩阵的高级程序设计语言。

3高级图形和可视化数据处理能力。

4广泛解决各学科专业领域内复杂问题的能力。

5支持科学和工程计算标准的开放式、可扩充结构。

6跨平台兼容,可以和C语言、C++语言相互调用。

同C语言一样,在MATLAB语言中提供了4种决策或者说控制流结构,它们是:FOR循环,WHITE循环,IF-ELSE-END结构和SWITCH—CASE结构,它们的用法和C语言中这几种结构的用法相似但是由于这些结构经常包含大量的MATLAB命令,所以经常出现在M-文件中,一般结构如下:

1 FOR循环的一般形式:while expression

2 WHILE循环的一般形for x = array

{ commands } {commands}

end end

3 IF-ELSE-END结构:if expression

4 SWITCH-CASE结构switch express

{commands} case test1 {commands}

end case {test2,test3}

{commands}

end

3.1.3 SIMULINK的核心—S-函数

MATLAB最受人们欢迎的特点之一是其具有开放性,也就是说用户可以通过对工具包源文件的修改或加入自己编写的文件去构成新的用户专用工具包,为了

修改和编写源文件,就必须熟悉和掌握SIMULINK 中的S -函数(s-function ).

S-函数是SIMULINK 的核心,它具有的表现形式有三种:

(1) 框图形式

(2) M 文件形式

(3) MEX 文件形式(C 语言或FORTRAN 语言子程序)

一旦SIMULINK 窗口中的仿真框图建立好,SIMULINK 即利用该框图的信息生 成一个S -函数,用来代表SIMULINK 模型。有时标准模块库中现有的模块不能满足用户的需要,为了完成某个特定的功能或进行一种特定的数学运算,我们可以用标准的MATLAB 语言编写M 文件,也可以用C 语言,但是如果用C 语言必须用matlab/bin 目录下的批处理comex.bat 将其编译成MS-Windows 下的动态链接文件,才可以在MATLAB 下直接调用。

1 S -函数的仿真工作原理

S -函数与SIMULINK 非线性库中的S -函数模块配合使用。将S -函数模块从非线性库中拷贝到用户自己的模块框图中,然后在模块的对话框中定义调用的S -函数的名称,则该模块完成的功能由调用的S -函数决定。

在每个SIMULINK 模块中都有三个基本参数,输入矢量u ,输出矢量y 和状态矢量x 。三者的连接关系如图3-3所示

输入矢量 状态矢量 输出矢量

图 3-3 SIMULINK 模块基本参数

输入矢量、输出矢量和状态矢量的数学关系如下 y=f 0(t,x,u)

x c =f d (t,x,u)

x 1 k d =f u (t,x,u)

2. S -函数的仿真流程

在仿真的特定阶段,SIMULINK 反复调用模型文件中的每个模块,控制它们完成特定的功能,如计算输出、更新离散状态值和计算状态导数等,为了执行初始化或中止仿真任务,在仿真的开始部分和结束部分还要调用一些附加过程。下

Matlab通信系统仿真实验报告

Matlab通信原理仿真 学号: 2142402 姓名:圣斌

实验一Matlab 基本语法与信号系统分析 一、实验目的: 1、掌握MATLAB的基本绘图方法; 2、实现绘制复指数信号的时域波形。 二、实验设备与软件环境: 1、实验设备:计算机 2、软件环境:MATLAB R2009a 三、实验内容: 1、MATLAB为用户提供了结果可视化功能,只要在命令行窗口输入相应的命令,结果就会用图形直接表示出来。 MATLAB程序如下: x = -pi::pi; y1 = sin(x); y2 = cos(x); %准备绘图数据 figure(1); %打开图形窗口 subplot(2,1,1); %确定第一幅图绘图窗口 plot(x,y1); %以x,y1绘图 title('plot(x,y1)'); %为第一幅图取名为’plot(x,y1)’ grid on; %为第一幅图绘制网格线 subplot(2,1,2) %确定第二幅图绘图窗口 plot(x,y2); %以x,y2绘图 xlabel('time'),ylabel('y') %第二幅图横坐标为’time’,纵坐标为’y’运行结果如下图: 2、上例中的图形使用的是默认的颜色和线型,MATLAB中提供了多种颜色和线型,并且可以绘制出脉冲图、误差条形图等多种形式图: MATLAB程序如下: x=-pi:.1:pi; y1=sin (x); y2=cos (x); figure (1); %subplot (2,1,1); plot (x,y1); title ('plot (x,y1)'); grid on %subplot (2,1,2); plot (x,y2);

基于MATLAB的MIMO通信系统仿真(DOC)

目录 (一)基于MATLAB的MIMO通信系统仿真………………………… 一、基本原理……………………………………………………… 二、仿真…………………………………………………………… 三、仿真结果……………………………………………………… 四、仿真结果分析…………………………………………………(二)自选习题部分…………………………………………………(三)总结与体会……………………………………………………(四)参考文献…………………………………………………… 实训报告 (一)基于MATLAB的MIMO通信系统仿真 一、基本原理 二、仿真 三、仿真结果 四、仿真结果分析 OFDM技术通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道,减小了多径衰落的影响。OFDM技术如果要提高传输速率,则要增加带宽、发送功率、子载波数目,这对于频谱资源紧张的无线通信时不现实的。 MIMO能够在空间中产生独立并行信道同时传输多路数据流,即传输速率很高。这些增加的信道容量可以用来提高信息传输速率,也可以通过增加信息冗余来提高通信系统的传输可靠性。但是MIMO却不能够克服频率选择性深衰落。 所以OFDM和MIMO这一对互补的技术自然走到了一起,现在是3G,未来也是4G,以及新一代WLAN技术的核心。总之,是核心物理层技术之一。 1、MIMO系统理论:

核心思想:时间上空时信号处理同空间上分集结合。 时间上空时通过在发送端采用空时码实现: 空时分组、空时格码,分层空时码。 空间上分集通过增加空间上天线分布实现。此举可以把原来对用户来说是有害的无线电波多径传播转变为对用户有利。 2、MIMO 系统模型: 11h 12 h 21 h 22 h r n h 1r n h 21 R n h 2 R n h 1 n n R h 可以看到,MIMO 模型中有一个空时编码器,有多根天线,其系统模型和上述MIMO 系统理论一致。为什么说nt>nr ,因为一般来说,移动终端所支持的天线数目总是比基站端要少。 接收矢量为:y Hx n =+,即接收信号为信道衰落系数X 发射信号+接收端噪声 3、MIMO 系统容量分析: (附MIMO 系统容量分析程序) 香农公式的信道容量(即信息传送速率)为: 2log (1/)C B S N =+ 4、在MIMO 中计算信道容量分两种情况: 未知CSI 和已知CSI (CSI 即为信道状态信息),其公式推导较为复杂,推导结果为信道容量是信噪比与接收、发射天线的函数。 在推导已知CSI 中,常用的有waterfilling ,即著名的注水原理。但是,根据相关文献资料,通常情况下CSI 可以当做已知,因为发送,接收端会根据具体信道情况估算CSI 的相关参数。 在这里对注水原理做一个简单介绍:之所以成为注水原理是因为理想的注水原理是在噪声大的时候少分配功率,噪声小时多分配功率,最后噪声+功率=定值,这如果用图形来表示,则类似于给水池注水的时候,水池低的地方就多注水,也就是噪声小分配的功率就多,故称这种达到容量的功率分配方式叫做注水原理。通过给各个天线分配不同的发射功率,增加系统容量。核心思想就是上面所阐述的,信道条件好,则分配更多功率;信道条件差,则分配较少的功率。 在MIMO 的信道容量当中要注意几个问题:(下面说已知CSI 都是加入了估计CSI 的算法,并且采用了注水原理。) 1. 已知CSI 的情况下的信道容量要比发送端未知CSI 的情况下的信道容量高,这是 由于当发送端已知CSI 的时候,发送端可以优化发送信号的协方差矩阵。也就是

跳时通信系统仿真完整版

******水*********** 实践教学 兰州理工大学 计算机与通信学院 2014年秋季学期 通信系统综合训练 题目:跳频通信系统的研究与仿真 专业班级:_______________ 姓名:______________________________ 学号:___________________________ 指导教师:__________________________

成绩:___________________________________ 摘要 本次课程设计介绍了跳频通信系统的基本匸作过程,从跳频系统的结构组成、匸作原理、主要技术指标、跳频通信系统的解跳和解调等方面阐述了跳频通信基本原理。并利用Matlab 中的Simuliiik 仿真系统对跳频通信系统进行了仿真研究和理论分析。着重研究了其组成部分包括信号生成部分、发送部分、接收部分、判决部分、跳频子系统模块五个部分的工作方式及仿真设计并达到了预期结果。 关键词:跳频系统;扩频通{a; Matlab; Simuliiik仿真

前言 (1) 1.跳频 (2) 1.1跳频通信系统简介及发展状况 (2) 1.2跳频通信系统的组成 (3) 1.2. 1跳频发送端 (3) 1.2. 2跳频接收端 (4) 13跳频通信系统关键技术 (5) 2.跳频通信理论基础 (6) 2.1跳频信号及频率合成器的设计 (6) 2.1.1伪随机码-m序列的产生 (6) 2.1.2频率合成器设计 (7) 2.2桃频调制 (7) 2.3跳频信号的解跳与解调 (8) 2.3.1跳频信号的解跳 (8) 2.3. 2跳频信号的解调 (9) 3.跳频通信系统仿真 (11) 3.1 Simuliiik 仿真介绍 (11) 3.2跳频通信系统仿真设计 (13) 3.3仿真流程图设计 (14) 3.4跳频系统模块设计仿真 (15) 3.5仿真各示波器的仿真结果 (19) 3.6系统抗干扰性能分析 (22) 总结 (23) 参考文献 (24)

跳频通信系统抗干扰性能分析

题目:跳频通信系统抗干扰性能分析 姓名: 学院:信息科学与技术学院 系:通信工程系 专业: 年级: 学号: 教师: 2012年7月10日

跳频通信系统抗干扰性能分析 摘要 扩频技术是一种信息传送技术,它利用伪随机码对被传输信号进行频谱扩展,使之占有远远超过被传送信息所需的最小带宽。而跳频技术以其良好的抗干扰性能和衰落性及较低的信号被截获概率,成为战术通信领域应用最广的一种抗干扰手段。本文在介绍跳频通信基础原理的基础上,并借助计算机仿真工具Matlab /Simulink 搭建仿真模型,得到了在多径信道下的误码率-信噪比曲线,从而分析跳频通信系统的抗干扰性能。 关键字:跳频、Simulink 仿真、多径、抗干扰 一.引言 跳频通信时现代通信中采用的最常用的扩频方式之一,其基本原理是指收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化。与定频通信相比,由于发送的信号调制在多个伪随机跳变的频率上,敌方不容易捕获到所发送的信息,有利于信号的隐藏,可以有效躲避干扰。因此,跳频技术在通信对抗尤其是卫星通信中处于特别有利的位置。扩频技术正在取代常规通信技术成为军事通信的一种主要抗干扰通信技术。因此,对扩频通信的研究,成为通信对抗中的重要部分。本文通过Matlab 软件仿真跳频通信系统的基本过程,在多径信道下分析其抗干扰能力。 二.跳频通信的基本原理 扩频通信系统是一种信息处理传输系统,这种系统是利用伪随机码对被传输信号进行频谱扩展,使之占有远远超过被传输信息所必需的最小带宽。在接收机中利用同一码对接收信号进行同步相关处理以解扩和恢复数据。现有的扩频系统可分为:直接序列扩频、跳频、跳时,以及上述几种方式的组合。其中跳频系统是如今使用最多的扩频技术。 跳频扩频的调制方式可以为二进制或M 进制的FSK(MFSK)。如果采用二进制FSK ,调制器选择两个频率中的一个,设为0f 或1f ,对应于待传输的信号0或1.得到的二进制FSK 信号是由PN 码生成器输出序列输出觉得的频率平移量,选择

MATLAB通信系统仿真心得体会

MATLAB通信系统仿真心得体会 课程名称(中文) MATLAB通信系统仿真成绩姓名班级学号日期 学习MATLAB通信系统仿真心得体会 经过一学期的MATLAB通信系统仿真的学习,使我对通信原 理及仿真实践有了更深层次的理解。在学习过程当中,了解到了MATLAB的语言基础以及应用的界面环境,基本操作和语法,通信仿真工具箱的应用,simulink 仿真基础,信号系统分析等一系列的内容。我明白学好这门课程是非常的重要。 在学习当中,我首先明白了通信系统仿真的现实意义,系统模型是对实际系统的一种抽象,是对系统本质(或是系统的某种特性)的一种描述。模型可视为对真实世界中物体或过程的信息进行形式化的结果。模型具有与系统相似的特性,可以以各种形式给出我们所感兴趣的信息。知道了通信系统仿真的必要性,利用系统建模和软件仿真技术,我们几乎可以对所有的设计细节进行分层次的建模和评估。通过仿真技术和方法,我们可以有效地将数学分析模型和经验模型结合起来。利用系统仿真方法,可以迅速构建一个通信系统模型,提供一个便捷,高效和精确的评估平台。明白了MATLAB通信系统仿真课程重点就是系统仿真软件 Matlab / Simulink 在通信系统建模仿真和性能评估方面的应用原理,通信系统仿真的一般原理和方法。 MATLAB集成度高,使用方便,输入简捷,运算高效,内容丰富,并且很容易由用户自行扩展,与其它计算机语言相比, MATLAB有以下显著特点:1.MATLAB是一种解释性语言;2(变量的“多功能性”;3.运算符号的“多功能性”;4(人机界面适合科技人员;5(强大而简易的作图功能;6(智能化程度高;7(功能丰富,可扩展性强。在MATLAB的Communication Toolbox(通 信工具箱)中提供了许多仿真函数和模块,用于对通信系统进行仿真和分析。

MATLAB 2psk通信系统仿真报告

实验一 2PSK调制数字通信系统 一实验题目 设计一个采用2PSK调制的数字通信系统 设计系统整体框图及数学模型; 产生离散二进制信源,进行信道编码(汉明码),产生BPSK信号; 加入信道噪声(高斯白噪声); BPSK信号相干解调,信道解码; 系统性能分析(信号波形、频谱,白噪声的波形、频谱,信道编解 二实验基本原理 数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输,在实际应用中,大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输,必须使用数字基带信号对载波进行调制,以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波,把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。 数字调制技术的两种方法:①利用模拟调制的方法去实现数字式调制,即把数字调制看成是模拟调制的一个特例,把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理;②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波,从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法,比如对载波的相位进行键控,便可获得相移键控(PSK)基本的调制方式。 图1 相应的信号波形的示例 1 0 1 调制原理 数字调相:如果两个频率相同的载波同时开始振荡,这两个频率同时达到正最大值,同时达到零值,同时达到负最大值,它们应处于"同相"状态;如果其中一个开始得迟了一点,就可能不相同了。如果一个达到正最大值时,另一个达到负最大值,则称为"反相"。一般把信号振荡一次(一周)作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期,我们说两个波的

相位差180度,也就是反相。当传输数字信号时,"1"码控制发0度相位,"0"码控制发180度相位。载波的初始相位就有了移动,也就带上了信息。 相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息,而振幅和频率保持不变。在2PSK中,通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。因此,2PSK信号的时域表达式为(t)=Acos t+) 其中,表示第n个符号的绝对相位: = 因此,上式可以改写为 图2 2PSK信号波形 解调原理 2PSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的,所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。下图2-3中给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理框图。图中经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘,然后用低通滤波器滤除高频分量,在进行抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1,负抽样值判为0. 2PSK信号相干解调各点时间波形如图 3 所示. 当恢复的相干载波产生180°倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错.

基于matlab的跳频通信系统的仿真

摘要 跳频通信系统是一种典型扩展频谱通信系统,它在军事通信、移动通信、计算机无线数据传输和无线局域网等领域有着十分广泛的应用,已成为当前短波保密通信的一个重要发展方向。本文介绍了跳频通信系统的基本工作过程,从跳频系统的结构组成、工作原理、主要技术指标、跳频通信系统的解跳和解调等方面阐述了跳频通信基本原理,并对跳频通信系统的抗干扰技术及其性能进行了仿真研究和理论分析。本文从理论上分析了跳频通信系统的抗干扰性能,其组成部分包括信号生成部分、发送部分、接收部分、判决部分、跳频子系统模块五个部分,并以2FSK系统为例,给出了上述通信干扰样式下的误码率理论分析结果,并利用Matlab中的Simulink仿真系统实现跳频系统的仿真和分析,达到了预期的效果。 关键词:跳频系统; 扩频通信; Matlab; Simulink仿真

目录 第1章绪论 (1) 1.1 概述 (2) 1.2 跳频通信简介 (1) 1.2.1 跳频通信系统概述 (1) 1.2.2 跳频技术的应用背景和发展趋势 (2) 1.3 MATLAB简介 (3) 1.4 本文研究内容及章节安排 (3) 第2章跳频通信系统的基本原理 (4) 2.1 跳频通信系统的结构组成 (4) 2.1.1 跳频系统的发送部分 (4) 2.1.2 跳频系统的接收部分 (5) 2.2 跳频通信系统的性能指标 (6) 2.3 跳频通信系统的调制方式 (7) 2.4 频率合成器 (8) 2.5 跳频信号的解跳与解调 (8) 2.5.1 跳频信号的解跳 (8) 2.5.2 跳频信号的解调 (9) 第3章跳频通信系统仿真及性能分析 (10)

MATLAB实现通信系统仿真实例

补充内容:模拟调制系统的MATLAB 仿真 1.抽样定理 为了用实验的手段对连续信号分析,需要先对信号进行抽样(时间上的离散化),把连续数据转变为离散数据分析。抽样(时间离散化)是模拟信号数字化的第一步。 Nyquist 抽样定律:要无失真地恢复出抽样前的信号,要求抽样频率要大于等于两倍基带信号带宽。 抽样定理建立了模拟信号和离散信号之间的关系,在Matlab 中对模拟信号的实验仿真都是通过先抽样,转变成离散信号,然后用该离散信号近似替代原来的模拟信号进行分析的。 【例1】用图形表示DSB 调制波形)4cos()2cos(t t y ππ= 及其包络线。 clf %%计算抽样时间间隔 fh=1;%%调制信号带宽(Hz) fs=100*fh;%%一般选取的抽样频率要远大于基带信号频率,即抽样时间间隔要尽可能短。 ts=1/fs; %%根据抽样时间间隔进行抽样,并计算出信号和包络 t=(0:ts:pi/2)';%抽样时间间隔要足够小,要满足抽样定理。 envelop=cos(2*pi*t);%%DSB 信号包络 y=cos(2*pi*t).*cos(4*pi*t);%已调信号 %画出已调信号包络线 plot(t,envelop,'r:','LineWidth',3); hold on plot(t,-envelop,'r:','LineWidth',3); %画出已调信号波形 plot(t,y,'b','LineWidth',3); axis([0,pi/2,-1,1])% hold off% xlabel('t'); %写出图例 【例2】用图形表示DSB 调制波形)6cos()2cos(t t y ππ= 及其包络线。 clf %%计算抽样时间间隔 fh=1;%%调制信号带宽(Hz) fs=100*fh;%抽样时间间隔要足够小,要满足抽样定理。 ts=1/fs; %%根据抽样时间间隔进行抽样

基于MATLAB的跳频通信系统仿真研究

基于MATLAB的跳频通信系统仿真研究 1.1 研究背景与意义 随着军事的现代化进程的加快,未来战争将是以电子战、信息战的对抗为主,运用于军事设备中的跳频技术的性能研究也成为了各国关注的焦点,抗干扰、抗截获、抗衰落等性能的提高也成为跳频研究的发展方向。同时,随着个人通信业务和蜂窝移动通信的发展,跳频技术在民用领域的运用也日趋成熟,在现有的DS/CDMA 系统中,远近效应是一个很大的问题。由于大功率信号只在某个频率上产生远近效应,当载波频率跳变到另一个频率时则不受影响,因此跳频系统没有明显的远近效应,这使得它在移动通信中易于得到应用和发展。在数字蜂窝移动通信系统中,如果链路间采用相互正交的跳频图案同步跳频,或者采用低互相关的跳频图案异步跳频,可以使得链路间的干扰完全消除或基本消除,对提高系统的容量具有重要意义。此外,跳频是瞬时窄带系统,其频率分配具有很大的灵活性,在现有频率资源十分拥挤的条件下,研究跳频通信技术具有重要意义。 1.2 跳频通信技术的发展及研究现状 从 20 世纪 50 年代开始,西方国家就已经展开了对跳频技术的理论研究。美国的Laboratories of Sylvania 率先研制出了世界上第一个实用的跳频通信系统Baffalo Laboratories Application of Digitally Exact Spectra,简称BLADES 系统,并在海军的 Mt. Mc Kinley 指挥舰上试验成功。到了 70 年代,跳频通信技术快速发展,美、英、法等国的超短波跳频电台相继研制成功且应用于军事当中,其中以美国的INCGARS-V 和英国的 Jaguar 为典型代表。到了80年代,跳频技术应用于实战当中,在英国的马尔维纳斯岛(福克兰群岛)战争与美国入侵巴拿马的战争中,参战部队都装备了跳频电台用于相互联络,取得良好效果。到了1991年的海湾战争时,美、英、法等国部队大量装备了跳频电台用于军事指挥,如美国的SINCGARS、法国TRC-950、英国的Jaguar-V,成效斐然。但是,由于不同参战国研制的跳频电台,标准各不相同,因此无法用于不同国家参战部队之间的相互联络。到90年代末的科索沃战争时,北约各国参战部队普遍采用跳频技术用于通信,且实现各国通信互联。 自20世纪80年代开始,跳频技术开始应用于民用通信领域。GSM系统率先采用跳频

(完整版)基于matlab的通信系统仿真毕业论文

创新实践报告
报 告 题 目: 学 院 名 称: 姓 名:
基于 matlab 的通信系统仿真 信息工程学院 余盛泽
班 级 学 号: 指 导 老 师: 温 靖

二 O 一四年十月十五日
目录
一、引言........................................................................................................................ 3 二、仿真分析与测试 ................................................................................................... 4
2.1 随机信号的生成 ............................................................................................................... 4 2.2 信道编译码 ........................................................................................................................ 4 2.2.1 卷积码的原理 ........................................................................................................ 4 2.2.2 译码原理 ................................................................................................................ 5 2.3 调制与解调 ....................................................................................................................... 5 2.3.1 BPSK 的调制原理 .................................................................................................. 5 2.3.2 BPSK 解调原理 ...................................................................................................... 6 2.3.3 QPSK 调制与解调 ................................................................................................. 7 2.4 信道 .................................................................................................................................... 8

跳频通信系统综合训练及MATLAB中simulink仿真

通信仿真技术实验报告 扩频通信,即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication),它与光纤通信、卫星通信,一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。具有巨大的发展前景。 扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)的原理发表的很早,它是将待传送的信息数据被伪随机编码也就是扩频序列调制,实现频谱扩展以后再在信道中传输,接收端则采用与发送端完全相同的编码进行解调和相关处理,从而恢复出原始的信息数据。从这里我们可以看出,扩展频谱通信(以下简称扩频通信)作为一种新的通信方式与一般的常见的窄带通信方式是不同的,它们刚好相反,它是在发送端经过扩展频谱以后,在信道中进行宽带传输,然后在接收端进行相关处理以及解扩后恢复成窄带后解调数据。恢复出原始信息数据。因此,扩频通信具有伪随机编码调制和相关处理两个特点。也正是这两个特点,使得扩频通信方式有许多优点:如抗干扰、抗噪音、抗多径衰落、具有保密性、功率谱密度低,具有隐蔽性和低的截获概率、可多址复用和任意选址、可以用于高精度测量等。 正是由于扩频通信方式具有上述的优点,所以扩频通信虽然是一种新型的通信方式,但是引起了人们的广泛注意,得到了迅速的发展和广泛的应用。 从扩频通信的应用发展来看,真正开始研究它的应用的是在上个世纪50年代中期美国开始的。刚开始一直用于军事通信领域,因为在军事通信中,一般通信方式在强干扰存在的情况下,很难准确的检测出发送来的信号,由于扩频通信具有很好的保密信和抗干扰性,所以首先开始了在军事通信领域的应用。成为扩频通信研究发展的开端,从此,军事通信机关对军事通信、空间探测、卫星侦察等方面广泛应用扩频通信技术。 60年代以来,随着民用通信事业的发展,频带拥挤问题日益突出,成为通信技术发展上的一个突出的问题。随着信号处理技术、大规模集成电路和计算机技术的发展,编码和相关处理能够方便的进行,通信技术的发展,推动了扩频通信理论、方法、技术等各方面的研究发展和应用普及。军事产品开始向民用转化。在80年代开始在民用领域得到应用。为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源,各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术,扩频技术已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等系统中。

基于matlab的通信系统仿真

创新实践报告 报告题目: 基于matlab的通信系统仿真学院名称: 信息工程学院 姓名: 班级学号: 指导老师: 二O一四年十月十五日

一、引言 现代社会发展要求通信系统功能越来越强,性能越来越高,构成越来越复杂;另一方面,要求通信系统技术研究与产品开发缩短周期,降低成本,提高水平。这样尖锐对立的两个方面的要求,只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术与工具才能实现。在这种迫切的需求之下,MA TLAB应运而生。它使得通信系统仿真的设计与分析过程变得相对直观与便捷,由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。通信系统仿真贯穿着通信系统工程设计的全过程,对通信系统的发展起着举足轻重的作用。通信系统仿真具有广泛的适应性与极好的灵活性,有助于我们更好地研究通信系统性能。通信系统仿真的基本步骤如下图所示: 二、仿真分析与测试 (1)随机信号的生成 利用Matlab中自带的函数randsrc来产生0、1等概分布的随机信号。源代码如下所示: global N N=300; global p

p=0、5; source=randsrc(1,N,[1,0;p,1-p]); (2)信道编译码 1、卷积码的原理 卷积码(convolutional code)就是由伊利亚斯(p 、Elias)发明的一种非分组码。在前向纠错系统中,卷积码在实际应用中的性能优于分组码,并且运算较简单。 卷积码在编码时将k 比特的信息段编成n 个比特的码组,监督码元不仅与当前的k 比特信息段有关,而且还同前面m=(N-1)个信息段有关。 通常将N 称为编码约束长度,将nN 称为编码约束长度。一般来说,卷积码中k 与n 的值就是比较小的整数。将卷积码记作(n,k,N)。卷积码的编码流程如下所示。 可以瞧出:输出的数据位V1,V2与寄存器D0,D1,D2,D3之间的关系。根据模2加运算特点可以得知奇数个1模2运算后结果仍就是1,偶数个1模2运算后结果就是0。 2、译码原理 卷积码译码方法主要有两类:代数译码与概率译码。代数译码主要根据码本身的代数特性进行译码,而信道的统计特性并没有考虑在内。目前,代数译码的主要代表就是大数逻辑解码。该译码方法对于约束长度较短的卷积码有较好的效果,并且设备较简单。概率译码,又称最大似然译码,就是基于信道的统计特性与卷积 码的特点进行计算。在现代通信系统中,维特比译码就是目前使用最广泛的概率 译码方法。 02 1V D D =⊕01232V D D D D =⊕⊕⊕

基于MATLAB的跳频通信系统仿真

万方数据

基于MATLAB的跳频通信系统仿真 作者:赵守彬 作者单位:莱芜职业技术学院;山东大学 刊名: 科技信息 英文刊名:SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年,卷(期):2010,(24) 被引用次数:0次 参考文献(4条) 1.曹雪虹;张宗橙信息论与编码 2001 2.曹雪虹.张宗橙信息论与编码 2001 3.徐平平;宋铁成数字通信 2008 4.徐平平.宋铁成数字通信 2008 相似文献(10条) 1.学位论文张晓川扩频通信系统中跳频技术的研究2008 扩频技术是一种信息传送技术,它利用伪随机码对被传输信号进行频谱扩展,使之占有远远超过被传送信息所需的最小带宽。而跳频技术以其良好的抗干扰性和抗衰落性,成为战术通信领域应用最广的一种抗干扰手段。本论文对扩频系统中的跳频技术进行了研究,主要内容包括: 1.简要介绍了扩频系统的基本理论和扩频系统的工作方式,分析了跳频通信的优点,并以FH/MFSK系统为例,给出了典型干扰下的误码率公式。 2.论述了跳频通信的两个关键技术:跳频图案的设计和跳频系统的同步,并根据工程实际,给出了适当的同步方案。 3.重点研究了跳频系统中伪随机码的搜索和实现。对伪随机码选择的关键和难点,如m序列优选对的查询、m序列特征相位的求取,以及平衡Gold码的搜索,进行了Matlab仿真和分析。 4.在2FSK调制下,对跳频通信系统的抗干扰性能进行了理论分析和Matlab仿真,包括宽带噪声干扰和部分频带噪声干扰。 5.通过Matlab/Simulink仿真软件搭建跳频通信系统仿真模型,并对跳频系统中的部分电路进行仿真设计。 2.学位论文项加林跳频通信同步技术的研究与实现2008 跳频同步是跳频通信的关键技术,只有实现了快速精确的同步,才能正确接收跳频信号。跳频同步的好坏,直接影响到跳频系统的性能。同时跳频同步也是跳频通信系统开发的难点,特别是在高跳速工作时需要精心设计方案才能实现同步捕获和跟踪。 本文首先分析了跳频通信对数字传输的要求。着重介绍了基于DDS和DSP的GMSK信号调制算法和带判决反馈的2比特差分解调算法,并提出了一种基于DDC(数字下变频器)的GMSK信号解调方案。该方案只需要在最佳抽判时刻进行运算,大大降低了运算量,而且仿真结果表明在保证DDC晶振稳定度的前提下解调性能良好。同时,对跳频同步技术及其实现进行了全面和深入的研究,设计了TOD信息和同步头相结合的同步方案,并对同步性能进行了分析。随后利用Matlab/Simulink搭建了跳频通信系统的仿真模型,对GMSK调制解调算法以及同步方案进行了仿真。最后,本文给出在TMS320C6X软件无线电平台上实现了的接收端软件流程和测试结果。 3.学位论文任德云混沌宽间隔跳频序列性能研究及混沌仿真2009 跳频通信由于其较高的保密性和抗干扰性最早在军事通信中得到应用。它是通过一组伪随机序列来控制频率随机跳变的通信方式,具有抗干扰、抗截获、码分多址和频带共享的特点。近年来,跳频通信在现代军事通信及民用移动通信系统中都有广泛的应用。
跳频序列的设计是跳频通信的关键技术之一,它的性能主要包括跳频序列的频率数目、跳频序列族的多少、汉明自相关、汉明互相关、跳频间隔及跳频序列的平衡性。这些性质直接影响到系统的抗截获,抗干扰,同步等以及系统的组网能力。
基于跳频序列对跳频通信的主要影响,本文围绕跳频序列的理论、性能指标、混沌理论、混沌映射及宽间隔处理方法等方面进行了深入的研究分析,对七种混沌映射产生的跳频性能,以及对同一序列五种量化处理方法都进行了Matlab仿真对比,在此基础上提出了一种新的基于组合混沌映射构造跳频序列的方法(见论文3.3.2节,3.4节及3.5节)。接着通过对一种混沌序列采取五种不同量化进行了性能比较,选取了较优的量化方法对本文提出的新组合映射混沌序列进行处理,最后对量化得到的序列做宽间隔处理。Matlab仿真实现对比本文提出的混沌跳频序列与其他六种混沌序列的性能,大量数据表明(见论文4.3节及4.4节):该序列经量化和宽间隔处理之后,具有较其它混沌系统具有更多的跳频序列数,即多址能力强,且该序列确实具有更加优良的平衡特性、自相关特性、互相关特性,能更好地增强系统的抗干扰、抗截获和多径衰落的能力。最后简要介绍了其它跳频序列的设计、本论文的工作总结以及后续研究工作的展开。 4.期刊论文尹建方.屈巍.潘成胜.YIN Jian-fang.QU Wei.PAN Cheng-sheng高速跳频通信同步捕获方法的研究与仿真-电脑与信息技术2006,14(6) 同步技术是跳频通信系统的关键技术之一.针对高速跳频通信系统中同步的要求,采用同步头与时间信息相结合的方法实现跳频同步.文章研究了同步序列格式、跳频图案同步、位同步等问题,分析了同步性能,使用Matlab6.5完成了仿真验证.同步性能分析结果表明该跳频通信系统的同步时间短、捕获概率高、虚警概率低. 5.学位论文冯艳蓉超短波高速跳频系统数字相位调制解调研究2006 随着通信技术的发展,军事通信对无线电台的高速数据传输能力和综合抗干扰能力提出了越来越高的要求。近年来,跳频通信技术作为一种抗干扰、抗截获、抗检测的安全传输方式已广泛应用在各种军事无线通信领域。同时各军种之间相互通信和联合作战要求有一个开放式、可扩展、标准化的软、硬件平台结构,软件无线电的思想被广泛应用。 本文将软件无线电的思想和跳频通信技术相结合,提出了基于软件无线电平台的跳频超短波电台调制解调物理层实现方案。结合跳频通信特点,选用8PSK和π/4-DQPSK两种相位调制方式进行分析,特别讨论了其中信号到达检测、位定时和载波同步和信道均衡三部分关键技术。最后基于MATLAB理论仿真的基础,在TI公司的TMS320C6416芯片上实现了整个系统。 本文的章节内容安排如下:第一章,主要介绍了军事无线通信的背景,软件无线电技术以及跳频抗干扰通信,特别介绍了超短波跳频通信在军事系统中的发展。 第二章,论述了跳频传输模式下数字相位调制系统的设计。首先介绍了跳频系统的体系结构,分析了跳频传输对相位调制系统设计的影响。接着针对跳频通信的特点设计出跳频传输模式下的两种线性相位调制方式8PSK和π/4-DQPSK的系统结构。 第三章,对跳频突发通信中的信号到达检测技术进行了讨论,分析了基于特殊导频的功率检测和相关检测两种检测方法,对其性能进行仿真,分析比较后提出了优化的方法。

基于matlab的通信系统仿真要点

创新实践报告 报告题目:基于matlab的通信系统仿真学院名称:信息工程学院 姓名: 班级学号: 指导老师: 二O一四年十月十五日

一、引言 现代社会发展要求通信系统功能越来越强,性能越来越高,构成越来越复杂;另一方面,要求通信系统技术研究和产品开发缩短周期,降低成本,提高水平。这样尖锐对立的两个方面的要求,只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。在这种迫切的需求之下,MATLAB应运而生。它使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷,由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。通信系统仿真贯穿着通信系统工程设计的全过程,对通信系统的发展起着举足轻重的作用。通信系统仿真具有广泛的适应性和极好的灵活性,有助于我们更好地研究通信系统性能。通信系统仿真的基本步骤如下图所示:

二、仿真分析与测试 (1)随机信号的生成 利用Matlab 中自带的函数randsrc 来产生0、1等概分布的随机信号。源代码如下所示: global N N=300; global p p=0.5; source=randsrc(1,N,[1,0;p,1-p]); (2)信道编译码 1、卷积码的原理 卷积码(convolutional code)是由伊利亚斯(p.Elias)发明的一种非分组码。在前向纠错系统中,卷积码在实际应用中的性能优于分组码,并且运算较简单。 卷积码在编码时将k 比特的信息段编成n 个比特的码组,监督码元不仅和当前的k 比特信息段有关,而且还同前面m=(N-1)个信息段有关。 通常将N 称为编码约束长度,将nN 称为编码约束长度。一般来说,卷积码中k 和n 的值是比较小的整数。将卷积码记作(n,k,N)。卷积码的编码流程如下所示。 可以看出:输出的数据位V1,V2和寄存器D0,D1,D2,D3之间的关系。根据模2 D0D2D1D3 + + M V1 V2 OUT 02 1V D D =⊕0123 2V D D D D =⊕⊕⊕

跳频通信系统仿真

课程设计(II)通信系统仿真 题目跳频通信系统仿真 专业 学号 姓名 日期

通信系统仿真课程设计任务书 1、课程设计目的 通过对跳频系统的设计,深入了解跳频系统的工作原理,通信系统各部分的

原理与关联,掌握利用Matlab/Simulink软件进行完整通信系统的建模和分析。 2、课程设计内容 ●主要课程设计内容 跳频通信系统是一种典型扩展频谱通信系统,它在军事通信、移动通信、计算机无线数据传输和无线局域网等领域有着十分广泛的应用,已成为当前短波保密通信的一个重要发展方向。此次跳频通信仿真系统从跳频系统的结构组成、工作原理、主要技术指标、跳频通信系统的解跳和解调等方面详细了解了跳频通信基本原理,并对跳频通信系统的抗干扰技术及其性能进行了仿真研究和理论分析。其组成部分包括信号生成部分、发送部分、接收部分、判决部分、跳频子系统模块五个部分,并以2FSK系统为例,给出了上述通信干扰样式下的误码率理论分析结果,并利用Matlab仿真系统实现跳频系统的仿真和分析,达到了预期的效果。调频系统原理示意图如图所示。 个人任务分工如下图所示: ●原理(跳频扩频调制和解跳) 1 跳频扩频调制 跳频扩频调制通过伪随机地改变发送载波频率,用跳变的频率来调制基带 信号,得到载波频率不断变化的射频信号。 通常,跳频系统的频率合成器输出什么频率的载波信号是受跳频指令控制 的,跳频器是由频率合成器和跳频指令发生器构成的。在时钟的作用下, 频率合成器不断地改变其输出载波的频率,跳频指令发生器不断地发出控

制指令。因此混频器输出的已调波的载波频率,也将随着指令不断地跳变。 通常,跳频指令是利用伪随机发生器来产生的,或者由软件编程来产生此跳频指令。 2解跳 首先,为了完成解跳功能,用同相干解调类似的方法将发送信号已知的伪随机的载波与接收信号进行混频,再经过低通滤波器进行滤波,即可得到到解跳后的信号,以便以后基带调制的进行。 3加性高斯白噪声信道 发送信号在信道中传输会受到加性高斯白噪声的影响。在matlab中有特定的函数进行加性高斯白噪声信道的模拟。 3、设计与实现过程 主要设计思想和设计流程。 依据前面对跳频系统的原理介绍可得到跳频系统的数学模型如下图所示。 在发送端,输入信息码序列进行基带调制得到频带宽度为B m的调制信号m(t),独立产生的伪随机码序列作为跳频序列去控制频率合成器,使其输出频率按不同的跳频图案或指令随机跳跃的变化。调制信号m(t)对随机载频进行调制,得到跳频信号S i(t),可表示为 其中,ω?为调频频率间隔,φn为初项。 跳频系统数学模型如下。

利用MATLAB实现跳频通信系统

利用MATLAB实现跳频通信系统 摘要:随着无线通信不断快速的发展,跳频调制技术越来越受到人们的重视。跳频通信是一种具有较强抗干扰能力的通信体制。其工作原理是指收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化的通信方式,即通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变。跳频技术是一种具有高抗干扰性、高抗截获得能力的扩频技术。由于它的技术优势,跳频技术不仅在军事通信领域得到广泛的运用,在民用领域也有很好的表现。 本课题要求构建蓝牙跳频通信系统的各组成模块,包括信号传输,信号接收,谱分析和误码分析部分,了解和熟悉蓝牙跳频系统的特点,分析系统的运行及性能。主要研究方法是MATLAB软件进行蓝牙跳频通信系统的仿真,通过各组成模块的连接与封装,运行并分析结果。 关键词:蓝牙,跳频,MATLAB,无线通信

Realize Frequency Hopping Communication System Based on MATLAB Abstract:With the rapid development of the wireless communications, people pay more and more attention to frequency hopping modulation techniques. Frequency hopping communication is a strong anti-interference communication system. The working principle is a communication mode which refers to the carrier frequency that sends and receives the signal according to rule to do dispersant change, that is applying the carrier frequency used in communication by pseudo-random code control and random changes hopping. Frequency hopping technology is a spread spectrum with high anti-interference and resistance ability. Frequency hopping technology not only being widely used in military communication areas, but also in civilian areas due to its technique advantages. This paper is to make up composed modules for the Bluetooth frequency hopping communication system, which including signal transmission, signal reception, spectral analysis and error analysis, as well as to know and have a deep understanding of the characteristics of this system, and also including analyzing the performance and its performance. The main research method is using matlab to make the simulation of the Bluetooth frequency hopping communication systems, run and analysis results by the simulation of each of the modules connection and encapsulation. Keywords: Bluetooth, frequency hopping, MATLAB, wireless communication

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