摘要
随着通信领域的电波斗争愈演愈烈,生活环境里的电磁波越来越多，电磁波之间的干扰越来越大，惯用的定频通信受到了严重威胁。为了保证己方正常可靠的通信,一种抗干扰通信体制-跳频通信系统应运而生，它具有优良的抗干扰性能和多址组网性能,不但在军事通信中得到了广泛应用，而且与我们的日常生活密切相关，在民用移动通信中得到了广泛的应用，如GSM、HomeRF(家庭射频）、Bluetooth(蓝牙）中都应用了跳频技术。为了分析跳频通信系统的抗干扰能力，而硬件实现跳频通信比较困难，所以本课题基于Simulink仿真实现了跳频通信系统。
本文主要介绍跳频技术的基本原理、组成、特点、涉及的主要技术以及一些关键技术。通过Simulink搭建了跳频通信系统的仿真模型，并主要对跳频通信系统的抗干扰性能进行分析。仿真结果表明，跳频通信的抗干扰能力非常突出。
关键字：跳频；Simulink；抗干扰；
Abstract
As the waves in the field of communication conflict intensified, the electromagnetic wave in the living environment more and more, the interaction of electromagnetic wave is more and more big, the conventional fixed frequency communication has received the serious threat. In order to guarantee their normal reliable communication, a kind of anti-jamming communication system - frequency hopping communication system arises at the historic moment, it has good anti-interference performance and multiple access network performance, not only has been widely applied in military communication, and is closely related to our daily life, has been widely used in civil mobile communication, such as GSM, HomeRF (RF) family, Bluetooth (Bluetooth) in the application of the frequency hopping technique. To analyze the anti-jamming capability of FH communication system, the hardware realization of frequency hopping communication is difficult, so this topic is based on Simulink to realize the frequency hopping communication system.
This paper mainly introduces the basic principle of frequency hopping technique, composition, characteristics, and some key technologies involved. Using Simulink to build the simulation model of frequency hopping communication system, and mainly analyzes the anti-jamming performance of frequency hopping communication system. The simulation results show that the anti-interference ability of frequency hopping communication is very prominent.
Key words:frequency hopping; Simulink; Anti-interference;
桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸
目录
引言 (1)
1跳频技术的现状以及发展 (1)
2跳频通信的基本原理 (3)
2.1跳频系统的原理及组成 (3)
2.2跳频通信特点 (5)
2.3跳频通信的主要技术指标 (5)
2.3.1调制方式 (5)
2.3.2调频带宽 (5)
2.3.3跳频频率数目 (5)
2.3.4跳频的处理增益 (6)
2.3.5跳频周期 (6)
2.3.6跳频速率 (6)
2.3.7跳频序列周期 (7)
3跳频信号的关键技术 (7)
3.1跳频频率合成技术 (7)
3.1.1跳频频率合成方法 (8)
3.1.2DDS工作原理及特点 (9)
3.2跳频同步 (10)
3.2.1跳频同步要求 (10)
3.2.2跳频同步的方法及优缺点 (12)
3.3跳频序列 (13)
3.3.1伪随机序列介绍 (13)
3.3.2跳频序列设计要求 (15)
3.3.3跳频序列的选择 (16)
4跳频通信系统的仿真实现 (16)
4.1仿真说明 (16)
4.2跳频通信系统仿真模型的建立 (17)
4.2.1跳频发送模块 (18)
4.2.2跳频信号接收 (23)
4.3抗干扰分析 (24)
5结论 (26)
谢辞 (27)
参考文献 (28)
引言
在现代通信中常常会遇见的一个重要问题就是抗干扰问题。随着通信事业的迅速发展，各类通信网的建立，使得有限的频谱资源更加拥挤，相互之间的干扰更为严重，如何防止和降低这种相互之间的干扰成为一大难题。
现代战争首先是电子战，在战争中，哪一方掌握了电子战的主动权，在电子战中取得了优势，就加重了在战争中取得胜利的筹码，而失去电子战优势的一方，要想取得战争的胜利是很困难的。这是因为在电子战中，如果一方处于劣势，那么将导致通信中断、指挥失灵、所属的部队失控以及泄密等事件的发生，这在战争史上的例子是很多的，因而电子战也越来越受到世界各军事大国的重视，都在不惜投入大量的人力物力，对电子对抗技术进行研究，以便在电子战中取得优势，进而取得战争的胜利。
通信中的干扰可分成两类：人为干扰和非人为干扰。跳频技术是扩频技术的一种，跳频通信具有良好的抗干扰性，低截获概率及组网能力，因此跳频技术一出现，便在军事领域得到了极大的发展。采用跳频技术的短波超短波电台在军事通信中得到了广泛应用，极大地提高了军事装备的抗截获和抗干扰能力，保证了军事指挥系统的安全性和有效性。目前，军事通信传递的信息，已从发送简单的指挥命令发展到诸如雷达探测的数据、高速图像传真信息和数字话音加密信息等一些要求较高的数字数据信息。传统调制方式由于频谱利用率不高而不适合跳频系统的高速数据传输。因而研究适合于跳频通信特点的具有高效频谱利用率的调制方式具有重要的意义。
在通信对抗中，一方要破坏对方的有效通信，而另一方则要尽力摆脱对方的干扰，保障自己的通信畅通，因而干扰与抗干扰技术在这种对抗中发展。由此可见通信对抗的双方在对抗中得到发展，抗干扰技术也随之得到迅速提高。目前采用的抗干扰技术有扩频技术、加密技术、猝发通信技术、天线零相技术、分集技术等。其中扩展频谱技术具有很强的抗干扰性能，其多址能力、保密、抗多径等功能也备受人们的关注，被广泛地应用于军事通信和民用通信中。本文所研究的跳频通信正是扩展频谱技术的一种。
1跳频技术的现状以及发展
跳频通信是扩频通信的一个分支，它的突出优点是抗干扰性强，因而很适合用于军事领域。70年代末第一部跳频电台问世以后，就预示着其发展势头锐不可挡。到了80年代，世界各国军队普遍装备跳频电台。这十年是跳频电台发展速度最快的十年。广泛使用跳频电台曾被誉为80年代VHF（甚高频）频段无线电通信发展的主要特征。90年代，跳频通信如虎添翼，在军用跳频通信领域已相当成熟的同时，跳频通信的应用又拓展到民用领域。业内人士指出，跳频通信是对抗无线电干扰的有效手段，称其为无线电通信的“杀手锏”。跳频通信是如此的神奇，以至于自其问世至今，倍受世界各国，特别是几
大军事强国的青睐。
跳频通信的发展历程可概括为：40年代末理论先导，60年代研制攻关，70年代末产品问世，80年代逐步推广，90年代广泛应用，21世纪飞速发展。诚然，跳频通信是由电子对抗而首先应用于军事领域的。但是，它在民用通信的应用也越来越受到人们得密切关注。目前，跳频通信的理论和技术已经很成熟。
跳频通信自问世以来得到迅速的发展，这主要得益于跳频通信本身所具备的优点。世界上第一个使用的跳频通信系统是Sylvania的BLADES系统，全称为Baffalo Laboratories Application of Digitally Exact Spectra，1955年开始研制，1963年安装在美国海军Mt.McKinley指挥舰上进行试验，采用跳频技术对抗敌意干扰。
1982 年，英国在马尔维纳斯群岛战争中使用了跳频电台。1989年，美军入侵巴拿马，装备了200多部SINCGARS电台。1991年海湾战争中，美国海军陆战对紧急装备了2700部、陆军装备了2179部SINCGARS 超短波跳频电台。海湾战争中，法军装备的是TRC-950超短波跳频电台，英军装备的是Jaguar-V超短波跳频电台，有效的抗干扰措施保障了己方的正常通信。美中不足的是，不同国家研制的跳频电台不完全兼容，在联合行动中，为了实现参战部队之间的通信联络，只能向低水平电台看齐，甚至不得不使用常规通信方式实现互通。之后，美国和北约加强了跳频电台的互联互通工作。1999年的科索沃战争和2003年的伊拉克战争中，多国部队的通信装备普遍采用了跳频技术。
1995年2月美国Signal杂志报道了LockheedSanders公司用3年时间独立研制和开发的相关跳频增强型扩展（CHESS）通信系统。CHESS系统是以先进的数字信号处理技术及高速DSP 芯片为基础设计的，它代表了新一代短波扩频技术。它用于增强频谱共享，同时提供一个可靠的高数据率（4800-19200b/s）的短波数据通信。其跳频带宽为2.56MHz （包含512个5KHz 信道），跳速高达5000Hops/s。信道探测用200跳，其余4800跳用于数据传输。若每个频率（跳）发送4比特数据，则可传输19.2kb/s数据；在采用编码效率为1/2的纠错码，则可实际传输9.6kb/s 信息数据。若每个频率（跳）发送2比特数据，则纠错编码后可实际传输4.8kb/s 信息数据此中条件下误码率可达。美国国防新系统系局（DISA）鉴定，通过利用相关快速跳频技术，CHESS获得了理想的性能，具有无干扩频、频谱复用、减少多径衰落影响以及降低干扰等特性，是目前最先进的宽带快速跳频通信系统。
目前，跳频通信在民用通信中的应用，在GSM 数字蜂窝系统中，跳频技术可以提高抗衰落、抗干扰能力。跳频技术对于静态或慢速移动的移动台具有很好的抗衰落效果，而对于快速移动的移动台由于同一信道的两个连接的突发脉冲序列其位置差已足以使
他们与瑞利变化不相关，因此跳频增益很小，这就是跳频所具有的频率分集。由于跳频是频率在不断的变化，频率的干扰是瞬时的，因此跳频具有干扰分集。蓝牙（Bluetooth）也采用跳频技术来抗工业干扰。GSM系统基地台工作在935MHz-960MHz，移动台工作在890MHz-915MHz，信道分配采用TDMA方式，每载波分为8个时隙，采用跳频技术实
现分集接收，跳频速率为271Hops/s。蓝牙工作在ISM频段（工业、科学、医疗频段，在2.4GHz到2.48GHz之间），跳频速率为1600Hops/s，频带宽度为1MHz，使用79个频率或者23个频率。
2跳频通信的基本原理
2.1跳频系统的原理及组成
跳频通信的基本工作原理示意如图2-1，在发射机中,输人的信息对频率f s的载波进行调制，得到带宽为B m的调制信号。独立产生的跳频序列从跳频频率表中取出频率控制码，控制频率合成器在不同的时隙内输出频率跳变的本振信号。用它来对调制信号进行变频,使变频后的射频信号频率按照跳频序列跳变，即为跳频信号。跳频信号带宽W和调制信号带宽R的比值(W/R)就是跳频通信系统的处理增益Gp。跳频信号以频率跳变方式躲避某些频率点上的人为干扰或自然干扰。在接收机中，与发射机跳频序列一样的本地跳频序列从跳频频率表中取出频率控制码控制频率合成器，使输出的本振信号频率按照跳频序列相应地跳变。跳变本振信号，对接收下来的跳频信号进行变频处理，将频率搬移到f s,实现解跳。解跳后的调制信号，在本地载波作用下，经解调后,恢复出信息。将信息数据通过调制后变为带宽为B m的调制信号。由伪随机序列控制可变频率合成器产生载波，频率随跳频序列改变而改变，因此，载波调制同时被称为扩频调制。
跳频是射频占用带宽的周期性的改变。一个跳频信号可看做一系列调制数据突然变化，它具有时变性、伪随机性的载频。所有可能的载波频率集合被称为跳频序列集。每一个跳频点所占用的信道带宽被称为瞬时带宽；所有调频点可用的频谱带宽称为总跳频带宽。
图2-1 跳频通信系统原理框图
频率合成器被跳频序列控制，跳频序列值每改变一次，载波频率就改变一次。跳频序列的码元宽T1，则每间隔时间T1，载波频率就跳变一次。跳频信号经射频滤波器发射以后，被接收机接收到。在接收端，接收到的信号与干扰经高放滤波器后送达混频器，接收机的本振信号也是一个频率跳变的信号，跳变规律受接收端伪随机码的控制，而接收端产生的伪随机码和发送端是一样的，控制频率变化的规律是一样的，两个频率合成
器产生的频率相对应。只要收发双方伪随机码同步，就可使收发双方频率合成器产生的跳变频率同步，经混频器以后，就能够得到解跳后的信号，然后对这个解跳后的信号再进行解调，就可以恢复发送的信息，对于干扰的信号而言，由于不知道跳频频率变化规律，同本地的频率合成器产生的频率不相关，因此，不能进入混频器后面的中频信道，就也不能对于跳频系统造成干扰，这样就实现了抗干扰的目的。
跳频系统数学模型如下图所示。在发送端，输入信息码进行基带调制从而得到频带宽度为B m的调制信号m(t)。独立产生的伪随机码序列（PN）作为跳频序列来控制频率合成器，使得输出频率按不同跳频图案或者指令随机的跳跃而变化。调制信号m(t)对随机载频进行调制，得到了跳频信号s i(t)，可表示为：
t)+φn] (2-1)
s i(t) = m(t)cos[(w0+nw
?
t为在nT c≤t≤(n +1)T c时间间隔发射信式（2-1）中w0是跳频频率的间隔，φn和w0+nw
?
号的初相和频率。
图2-2 跳频系统数学模型
跳频系统接收的信号，即接收的信号S(t)：
S(t)= S i(t)+J(t)+n(t) (2-2)
在接收端，为了对输入信号进行解跳，需要有与发送端相同的本地伪码发生器产生的跳频指令来控制频率合成器，使它输出的本振信号频率随发生频率相应的跳变，跳变的本振信号对接收到的频率信号进行变频，再通过低通滤波器，实现解跳，得到调制信号m(t)。图2-2中S P(t)即为：
)t +φn] (2-3)
S P(t)= [S i(t) +J(t)+n(t)]cos[(w0+nw
?
经低通滤波器以后
S0(t)= m(t)+n′(t)+J′(t) (2-4)
n′(t)分量是噪声n(t)对m(t)接收造成的影响，n(t)为高斯白噪声，经混频后，噪声的分量与一般的非跳频系统一样，基本没有什么变化，即白噪声对跳频系统没有处理增益；对于干扰分量J′(t),以为干扰J(t)不知道跳频频率的变化规律，不能获得跳频系统的频率信息，所以经过混频后，不能进入解调器，也不能形成干扰，从而达到了抗干扰的目的。
2.2跳频通信特点
(1)具有抗干扰能力。在电子战坏境中，跳频通信系统是一种抗干扰能力较强的无线电通信系统，能有效地对抗频率瞄准式干扰；只要跳频的频率数目足够多，跳频的带宽足够宽,也能比较好地对抗宽频带阻塞式干扰；
(2)具有低截获的概率。跳频信号是一种具有低截获概率的信号。载波频率快速跳变，使敌方难以截获游泳信息；即使敌方截获了部分载波的频率，由于跳频序列伪随机性，敌方也无法预测到跳频电台将要跳变到哪一频率。因此,敌方很难有效地截获到通信信息。
(3)具有多址组网的能力。利用跳频序列正交性，可构成跳频码分多址的系统，共享频谱的资源。在通信网中，采用不同跳频序列作为地址码,发射机可根据接收机地址码选择通信对象。
(4)具有抗衰落的能力。载波频率的快速跳变，具有频率分集作用，只要跳变频率间隔大于衰落信道相关带宽，并R跳频时隙宽度很短的话,跳频通信系统就能够具有抗衰落的能力。
(5)易于与窄带通信系统相互兼容。从宏观的角度看，跳频通信系统是一种宽带的系统；从微观角度看，它同时也是一种瞬时窄带系统。跳频通信系统可以使用固定的频率工作，所以，能与普通电台互通信息。普通电台加装抗干扰的跳频模块，也可以变成跳频电台。
(6)通信灵敏度降低。在没有干扰的情况下，因为受到了跳频信道切换时间开销、勤务信息的开销、跳频同步误差的损失、跳频引起的内部干扰的噪声、接收滤波器失谐等众多因素的影响，跳频通信灵敏度比定频通信灵敏度要低很多。
2.3跳频通信的主要技术指标
2.3.1调制方式
由于载波频率的跳变,在发射机和接收机的频率合成器之间能够保持相位相干是非常困难，除非跳频速率低于发送符号的速率，跳频电台通常采用非相干或者差分相干的解调器，因此FH/MFSK、FH/ DPSK是跳频通信比较普遍采用的调制方式。
2.3.2调频带宽
跳频工作时的最高频率与最低频率之间所占的频带宽度，称为跳频带宽。
跳频带宽大小与抗宽带或部分频带噪声干扰能力有关。跳频带宽越宽，抗噪声干扰能力也就越强大。因此，最好可以在整个工作频率范围内实现跳频。
2.3.3跳频频率数目
跳频工作时跳变的载波频率点数目T称为跳频频率数目。
跳频工作时跳变的载波频率点集合,称为跳频频率集。在一次通信中，用于跳频频率是预先设置好的。通信管理部门根据电波传播的条件、电磁环境的条件以及敌方干扰条件等因素,制定多张跳频频率表，使用注人式枪注入式或从面板上输人到跳频的电台。
跳频频率的数目与抗单频和多顿连续波干扰能力有关。跳频频率越多，抗单频、多频以及橄状干扰的能力也就越强。虽然在工作频率范围内，可能有好几千个可用的信道,但是,在一次通信中，只使用其中的一部分，通常为2的幂次，从几十个至几百个。所以调频频率数目越多，抗干扰性越好。
2.3.4跳频的处理增益
在跳频通信的过程中，某一时刻只能出现一个瞬时频谱，该瞬时的频谱即为原始信息经过跳频处理和中频调制处理后的频谱，其带宽稍微大于原信息的速率在定频通信的带宽，并且该瞬时频谱射频是跳变的。跳频处理增益定义为
GP = W/R
GP = 10lg(W/R)
式中W——跳频扩谱覆盖的总带宽；
R——跳频瞬时的带宽；
在跳频系统中,频谱扩展基本上与跳频的速率无关，而是取决于最小频率间隔A/^和实际使用的频率数目qa在计算处理增益时，应考虑相邻瞬时频谱是否交叠的影响。
2.3.5跳频周期
跳频周期是指每一跳所占据的时间，用T h表示。T h就等于跳频驻留时间和信道切换时间之和,与跳频速率成倒数关系。跳频驻留时间是指跳频电台在各个信道频率上发送或者接收信息的时间，用T dw来表示。信道切换时间是指跳频电台由一个信道频率转换到另一个信道频率并达到稳态时所需的时间，用T sw来表示。信道切换的时间T sw包块了功率下降的时间T t、功率无输出时间T de以及功率上升时间T t。跳频周期时间关系如图2-3所示
图2-3 跳频周期时间关系
2.3.6跳频速率
跳频的速率是指跳频电台载波频率跳变的速率，通常用每秒钟载波频率跳变的次数来表示。
跳频速率与抗干扰的能力有关。跳频速率越髙，抗干扰能力也就越强。然而，跳频速率同时受到通信信道和元器件水平限制。在短波的波段,跳频速率基本在50Hops/s以下，CJB 2929-97 规定，跳频速率为5Hops/s、10HOPS/S、20HOPS/S。20世纪90年代前后，出现了短波高速的跳频技术，跳频速率高达5000HopS/So在超短波的波段，跳频速率大多在100Hops/s - 2000Hops/s，GJB2928-97规定，跳频速率为低速小于100Hops/s、中速100HopsA ~1000Hops/s、高速则大于1000Hops/s。工作在更髙频段的跳频系统，更容易实现高的跳频速率，如JTIDS工作在L波段，跳频速率高达76923Hops/s。
2.3.7跳频序列周期
跳频序列是不出现重复的最大长度，称为跳频序列周期，可以用位数表示，也可用时间表示。用时间表示的跳频序列周期等于用位数表示的跳频序列周期乘以每跳占据时间多少。GJB 2929-97规定，短波跳频电台的跳频序列周期大于等于1年。GJB 2928-97规定，超短波跳频电台的跳频序列周期不少于10年。
跳频序列周期，与抗截获能力有关。跳频序列的周期越长，敌方破译越困难,抗截获能力越强。对于跳频速率较髙的通信系统，由于敌方无法侦察到跳频信号，跳频序列周期可以短一些。对于眺频速率较低的通信系统，敌方有可能侦察到跳频信号，如果跳频序列不长,敌方就非常有可能成功地破译出跳频序列的构造,从而实现干扰，甚至窃听到通信方的信息。因此，跳频序列周期，通常需要长达数年甚至更长的时间。
3跳频信号的关键技术
3.1跳频频率合成技术
频率合成技术是将一个或若十个高稳定度和高准确度的参考频率经过各种处理技术生成具有同样稳定度相准确度的大量离散频率的技术。参考频率可用高稳定的晶体振荡器产生，处理技术包括各种数字处理技术及锁相技术，从时使合成的离散频率与参考频率存严格的比例关系，并且具有同样的稳定度和准确度。应用这种技术合成频率的仪器或设备称为频率合成器或频率综合器。
频率合成器是跳频通信系统的重要组成部分，对跳频通信系统的性能具有重要影响。频率合成器的性能需要一系列指标表征。跳频频率合成器与普通的频率合成器原理上是相同的，一般以下述基本技术指标衡量其优劣。
(1)频率范围。频率范围是指频率合成器最低输出频率f min和最高输出频率f max 之间的范围。f max与f min之比称为覆盖系数，当覆盖系数大于2 ～3时，整个频段可以划分为几个分频段。通常要求在规定的频率范闱内，在任何指定的频率上，频率合成器都能工作，电性能满足技术要求。
(2)频率分辨力。频率分辨力是指两个相邻频率之间的最小间隔。不同用途的频率合成器对频率分辨力有不同的要求。有的只需千赫级的分辨力，有的则需达到赫兹甚至毫赫兹的分辨力。
(3)频率转换时间。频率转换时间娃指频率合成器从一个频率转换到另一个频率并且达到稳定所需要的时间。常规通信中，通常要求频率转换时间低了几十毫秒。跳频通信系统中,频率转换时间越短越好，最好达到微秒数量级。直接合成法与直接数字合成法的频率转换时间极短,在快速跳频系统中得到广泛应用；锁相合成法的频率转换时间相对较长，大约为参考时钟周期的25 倍，多用干慢速跳频系统。
(4)频率准确度和稳定。频率淮确度是指频率合成器的实际输出频率偏离标称工作频率的大小。频率稳定度是指在一定时间间隔内，频率合成器输出频率变化的范围。
频率准确度与稳定度既有区别又有联系，只有稳定才能准确，通常将工作频率相对于标称工作频率的偏差记入不稳定偏差之内，只考虑频率稳定度。
频率稳定度可分为长期（年、月）稳定度、短期(日、小时）稳定度和瞬时(秒、毫秒）稳定度，但其时间没有严格的界限。长期稳定度主要由晶体和元件老化所决定。短期稳定度主要取决于内部电路参数的变化,外部电源波动及其他环境因素。瞬时稳定度主要由噪声和干扰引起，时域上可用“真方差、“阿伦方差”等来描述，频域上可用功率谱密度来表示。
(5)频谱纯度。频谱纯度是指频率合成器输出信号中包含谐波分量和其他杂散分量大小的一种度量。影响频谱纯度高低的主要因素是滤波器的质量、相位噪声、杂散噪声和其他寄生干扰。
通常总是希望频谱的纯度越高越好。
(6)系列化、标准化及模块化的可实现性。
(7)成本、体积及质量
。
跳频系统对频率合成器的要求是:频率转换速度快；频率稳定度及频谱纯度髙；频率数目多；能在编码控制下进行频率跳变。
3.1.1跳频频率合成方法
频率合成方法很多，按照合成频率所使用的方法分类,可分为直接合成法与间接合成法；按照使用参考频率源数目，可分为相干合成法与非相干合成法;从理论基础及实现方法相对独立的角度，可分为直接频率合成法（Direct Frequency Synthesis,简称DS 法）、间接频率合成法（Indirect Frequency Synthesis，简称IS法）和直接数字合成法（Direct Digital Synthesis，简称DDS法）。本章采用最后一种分类方法进行阐述。
直接频率合成法主要用混频、倍频、分频等方法产生所需要的频率。优点是：频率转换速度快；带宽较宽；相位噪声性能好,适合于快速跳频。缺点是：需要复杂的滤波、屏蔽、消除射频干扰等措施；功耗大、体积大、成本高,难以保证高的频谱纯度。随着
微波器件及集成电路工艺水平的提高，直接频率合成法的实现难度、成本、质量和体积正在逐步减小,近几年来在需要快速跳频和频率稳定度要求高的场合又重新引起了重视。
间接频率合成法也称锁相频率合成法。优点是：可以实现任意频率和带宽的频率合成；具有极低的相位噪声和杂散；除鉴相器频率泄漏外，一般混频器、分频器无其他的杂波输出（小数分频器除外）；电路简单可靠、功耗低、体积小、质量缺点是：频率转换速度慢，一般在毫秒级，最好的为几十微秒;频率稳定度较低；锁相环路有惰性，频率分辨力与频率转换时间之间相互矛盾，难以兼顾，采用变模分频和小数分频也不能从根本上解决这一问题,有些场合必须辅以其他频率合成技术才能满足要求。
直接数字合成法从相位概念出发进行频率合成。优点是：具有精确的相位、频率分辨力；频率转换速度快;相对带宽很宽；相位连续、控制方便；具有输出任意波形的能力。缺点是：工作频带窄、杂散抑制差。
3.1.2DDS工作原理及特点
DDS的原理图如图3-1所示，它包含相位累加器、数/模转换器、波形存储器和低通滤波器4个部分。在参考时钟驱动下，相位累加器对频率控制字累加，得到相位码对波形存储器进行寻址，波形存储器输出相应幅度码，经数/模转换器从而生成阶梯波形，最后经过低通滤波器滤波得到所需频率的连续波形。
图3-1 DDS的原理图
DDS采用了全数字结构,具有其他频率合成技术所不具备的一些特点。DDS频率合成技术的优点如下：
频率分辨力高。这是DDS各个有点中最主要的优点之一，DDS频率分辨力是由参考时钟频率义和相位累加器的位数而决定。
输出频率的相对带宽很宽。根据Nyquist定律，理论上来说，只要输出的信号的最高频率不大于f c/2，DDS就可以实现所要的带宽。由于受低通滤波器过渡特性及高端信号频谱恶化的限制，实际工程中可实现的最髙频率一般为0.4f c。
频率转换吋间短。DDS的频率转換时间是频率控制宇的传输时间和低通滤波器为主的器件频率响应时间的和。高速DDS系统中采用流水线结构，其频率控制字的传输时间等于流水线级数与时钟周期的乘积，低通滤波器的频率晌应时间随截止频率的提高而缩短，因此高速DDS系统的频率转换时间极短，可以达到纳秒数量级。DDS的这个优点对实现高速跳频非常的有利。
频率捷变时候相位连续。从DDS的工作原理可知，改变DDS的输出频率是通过改
变频率控制字实现的，实际来说改变的是相位函数增长速率。当频率控制字从K1变到K2之后，它是在已有的累积相位nK tδ(δ为最小相位增量)上，再每次累加δ，相位点数的曲线是连续的，只是改变频率的瞬间，斜率发生突变，所以保持了输出相位的连续性。
可产生宽带正交的信号。根据工作原理，只要相位累加器同时进行寻址两个幅值正交的ROM，分别用各自的数/模转换器和低通滤波器.就可在很宽的范围内获得比较精确的正交信号。
具有任意波形输出的能力。DDS中相位累加器输出所寻址的波形数据并非一定是正弦波形数据，根据Nyquist定理，只要该波形所包含的高频分量小于采样频率的一半，这个波形就可以由DDS产生。目前已有应用DDS技术的任意波形发生器…
易于实现数字阏制。DDS采用全数字结构,频率控制字可以直接调整输出信号的频率和相位，因此可以在DDS设计中方便地加上数字调制、跳相和调幅等功能，产生ASK、FSK、PSK等多种信号。
DDS频率合成技术的缺点如下。
工作频带受限。这是在应用方面受到限制的主要因素。根据DDS结构和工作的原理，DDS的工作频率受到器件速度的限制，主要是指ROM和DAC的速度限制，随着高速ECL和GaAs器件的发展以及髙速可编程滤波器的实现,频带受限问题将逐步得到缓解。
相位噪声性能。DDS的相位噪声主要由参考时钟相位的性质、参考时钟的频率与输出频率之间的关系以及器件本身噪声决定。理论上，输出频率的相位噪声会对参考时钟频率的相位噪声有20lg(f c/f o）dB的改进。实际工程中,必须要考虑包括相位累加器、ROM、DAC等的各种器件噪声性能的影响。
3.2跳频同步
3.2.1跳频同步要求
正确接收跳频信号的前提条件是,收发双方必须实现跳频同步，即跳频接收机与跳频发射机在相同时刻使用相同频率。跳频同步内容包括:跳频频率表一样；跳频序列相同;跳变的起止时刻相同。也就是说，为了实现收发双方跳频的同步，接收机必须能够获得发射机有关跳频同步的信息，这些信息包括釆用哪一张跳频频率表，采用哪样的跳频序列，在哪个时刻哪一个频率上开始起跳，并且还需要不断地校正接收机本地时钟,使其与发射机时钟一致。在实际的应用中，跳频的频率表和跳频的序列是由通信双方预先约定好的，需要解决的主要问题是使频率跳变的起止时刻相同。
跳频同步性能的好坏对于跳频通信系统性能有极大的影响。跳频同步的要求是：自动、迅速、可靠、能抗干扰，失步后能迅速同步。衡量同步性能的优劣，主要应考虑4个方面：同步的可靠性；同步的抗侦察性；同步的抗干扰性；同步的抗假冒性。
⑴同步的可靠性
同步的可靠性包括同步建立时间、同步保持时间等多项指标。一般地说,同步建立时间越短越好，同步保持时间越长越好。
同步建立时间包括初始同步时间和迟人网时间。对某些按键通话的跳频系统来说，在按键之后和可以讲话之前，不希望出现明显的延迟。可以采取以下措施缩短同步建立时间：采取信道质量较好的频率作为同步頻率;同步频率的个数不能过多;选择合理的同步信息格式设计等。
同步保持时间是指收发双方的同步以跳对跳方式保持的持续时间，由于跳频系统时钟的漂移,在数据接收及无线电静默期间，跳频系统可能发生失步，因此,必须在数据流中插人同步校准信息，以便进行同步保持及无线电静默后的快速再同步。同步保持时间与时钟稳定度有密切关系，时钟稳定度越低，时钟漂移越快，因此，应选择稳定度较高的晶振作为跳频系统的时钟。
⑵同歩的抗侦察性
对付敌方侦察我方同步频率的策略是进行同步频率的掩盖保护。同步频率应尽可能在整个跳频频率表上伪随机变化。可以采取以下措施来提髙同步的抗侦察性。
同步信号在空中存在的时间要尽量短，使敌方难以在相应的时间内发现同步信号。
在多个同步频率上传送同步信息，增大同步频率的随机性，使敌方难以侦察。
釆用大量非同步频率的无用传输来混杂掩盖同步频率的有用传输。
将同步信息加密置乱，使同步信息失去特定的结构特征。
⑶同步的抗干扰性
同步的抗干扰性包括抗人为干扰和抗噪声干扰的性能。釆用跳频技术的重要目的就是提高系统的抗干扰性，特别是在电子战环境中抗敌方有意干扰的能力。为了在恶劣干扰环境下能保证通信的正常进行7要求同步概率尽可能高,假同步概率（也称虚检概率)尽可能小。可以采取以下措施来提髙同步的抗干扰性。
采取同步信息本身的差错控制技术，如纠错编码、多次重发.相关编码、交织等。
采取同步认定的算法控制策略,即经过多次同步检测后才认定跳频同步的策略，并选择最佳的同步检测次数。
采取同步状态下的失步算法控制策略，即经过多次失步检测后才确定跳频系统已失去同步的策略,并选择最佳的失步检测次数。
⑷同步的抗假冒性
假冒同步信息干扰是指干扰方使用通信方的同步频率，向空间发射出速率、格式及信息结构等都合法的假冒同步信息,对通信方实施干扰。这种干扰有可能造成频繁的虚检，破杯跳频同步系统的芷常工作。对付假冒同步信息千扰的策略是：结合捕获方案的搜索策略，做好同步频率的抗侦察工作；
尽量使同步信息的信号特征与通信信息的信号特征一致，以致敌方难以分同步信息与通信信息；
人为地发射伪同步信息以迷惑敌人，从而提高对同步信息的保护能力。
3.2.2跳频同步的方法及优缺点
比较常用的同步方法是独立信道方法、参考时钟方法、自同步方法和同步字头方法等。
⑴独立信道法
独立信道法是指利用一个专门的信道用来传送同步信息，同步信息实现同步方法。接收机从该专门信道中接收发射机送来的同步信息后，依照同步信息指令，设置接收机跳频序列、跳频的频率表和跳变起止时刻，并且要校准接收机时钟,在规定起跳时刻开始进行跳频通信。这种方式就需要专门信道来传送同步信息，有的通信系统很难能够提供专门的信道：所以独立信道法的应用受到了限制。
独立倍道法的优缺点：
独立信道法需要专门的信道来传送同步信息，因此它占用频率资源和信号功率。另外,其同步信息传送方式不隐蔽，易于被敌方发现和干扰。其优点是传送的同步信息量大，同步建立的时间短，并能不断地传送同步信息，保持系统的长时间同步。
⑵参考时钟法
参考时钟法是通过某种算法来向网络分配一个公共时钟基准，按照此时基实现同步的方法。时基在网内快速传递，而且对用户透明，用户的人网可快速同步。但参考时钟法对于时基的精度、稳定度要求极高。
参考肘钟法的优缺点：
参考时钟法可使同步的设计大为简化，但对基准时钟的依赖性非常大,使得在不能获得基准时钟的情况下，跳频系统不能使用该方法。此外，高精度时钟的设计制作难度大,成本高，在目前的实际系统中难以应用。
⑶自同步法
自同步法是指通过发射机发送的信息序列中隐含了同步信息，在接收机把同步信息提取出来后,从而实现同步的一种方法。自同步法并不需要专门信道和发送专门的同步信息，因此它具有节省信道、节省信号的功率和同步信息隐蔽等众多优点。依据提取同步信息的手段不同，又可分为几种具体的实施方法，即等待自同步方法、扫描式自同步方法、匹配滤波自同步方法、频率估值自同步方法。
自同步法的优缺点：
自同步法在节省频率资源和信号功率方面具有优点，但由于发射机发送的信息序列中所能隐含的同步信息是非常有限的，所以在接收机所能提取的同步信息就更少了。此法只适用于简单跳频序列的跳频系统，并且系统同歩建立的时间较长。
⑷同步字头法
同步字头法就是指建立通信之前，先来发送一个同步字头，利用该同步字头来实现同步的方法。同步字头中要含有生成跳频序列所需的全部信息，接收机依照同步的信息实现跳频同步，同步字头法具有快速同步优点，但同步字头很容易遭受干扰，须加同歩保护措施。
同步字头法优缺点：
同步字头法虽然不需要专门的同步信息信道,而是利用通信信道来传送同步信息，它还是挤占了通信信道频率资源和信号功率，所以它的缺点与独立信道法相似。为了使同步信息隐蔽,应采用尽量短的同步宇头，但是同步字头太短又影响传送的同步信息量，需折衷考虑，采用同步字头法的跳频系统为了能保持系统的长时间同步，还需在通信过程中插人一定的同步信息码字。
3.3跳频序列
3.3.1伪随机序列介绍
伪随机序列也称作伪码。它是具有近似伪随机序列（噪声）的性质，而又能按一定规律（周期）产生和复制的序列。因为伪随机序列是只能产生而不能复制的，所以称其是“伪”的随机序列。
常用的伪随机序列有m 序列、M 序列和R-S 序列。
m 序列又叫做最大长度线性反馈移位寄存器序列。m序列产生器的一般结构如图
2-5 所示，其中1,2,3…，n 是移位寄存器的编号，a k-i（i=1,2,3,…,n）是各移位寄存器的状态，c i对应各移位寄存器的反馈系数，c i=1 表示该级移位寄存器参加反馈，c i=0 表示该级移位寄存器不参加反馈。图中c0和c n不能等于0，因为c0=1 意味着移位寄存器无反馈，而c n=0 意味着反馈移位寄存器要蜕化为n-1 或更少级的反馈移位寄存器。
图3-2 反馈移位寄存器结构
由图3-2可见，第一级移位寄存器在下一时刻的状态是由相关移位寄存器在当前时刻的状态经反馈后共同决定的，即反馈系数为：
a k=c1a k-1⊕c2a k-2⊕…⊕c n a k-n（3-1）
这是一个线性递归函数。只有当输出序列的长度等于K=2n-1 才属于m 序列反馈移位寄存器。下面介绍m 序列的一些特点。
任一m序列的循环移位仍是一m序列，m序列与其本身循环移位而得到的序列模二相加仍是一m序列。
m 序列的优点是周期偶函数，周期为KT p，其中T p为m 序列的每位（比特）宽度，K 为m 序列的长度。自相关函数的主峰远大于其他部分，当K 很大和T P 很小的时候，自相关函数趋向于冲击函数，即近似于白噪声的自相关特性。
m 序列的有点是产生容易和自相关性特性优良，不足之处是当移位寄存器级数n 一定时，改变反馈连接方式能得到的不同m 序列数目N 比较少。N 可用以下公式计算：
N = Φ(2n-1)/n （3-2）
这里Φ(*)为欧拉函数。
如果反馈逻辑中的运算含有乘法运算或其他逻辑运算，则称作非线性反馈逻辑。由非线性反馈逻辑和移位寄存器构成的序列发生器所能产生最大长度序列，就叫做最大长度非线性移位寄存器序列，或叫做M 序列，M 序列的最大长度是2n。图3-3给出一个七级的M序列发生器的框图。可以看出，与线性反馈逻辑不同之处在于增加了“与门”运算，与门具有乘法性质。
图3-3 七级M序列发生器框图
利用固定寄存器和m 序列发生器可以构成R-S 序列发生器。它所产生的R-S 序列是一种多进制的具有最大的最小距离的线性序列。图3-4给出R-S 序列发生器的框图。图中，A为三级固定寄存器，B为三级移位寄存器，产生周期为7 位得m 序列。A、B寄存器的输出经过摸2 加运算后，产生一个7 位得八进制R-S序列。
图3-4 七位R-S序列发生器框图
上述的三种序列除用硬件发生外，均可由软件编程产生。实用的跳频序列长度约在237（即1011）左右。
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。
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，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，很适用作跳频指令码序列。
用来控制载波频率跳变的序列称为跳频序列。在跳频序列的控制下，载波频率跳变的规律称为跳频图样或跳频图案。因此.控制频率跳变的规律有两种方法：一种就是时频矩阵表示法，如图所示,横坐标表示时隙，纵坐标表示频率，这种方法形象，一般在表述跳频通信原理或着阐述概念时使用；另一种就是序列表示法，用符号或数宇表示，通常在研究中使用。
图3-5 跳频图案
3.3.2跳频序列设计要求
在设计跳频序列的时候，通常应该考虑下述几个要求
(1)每一个跳频序列都能够使用频率集合中所有频率，以实现最大处理增益。
(2)跳频序列集合中任意两个跳频序列，在所有时延下发生频率重合的次数要尽可能少。
(3)跳频序列集合中的任意跳频序列,与它平移序列的频率重合的次数要尽可能少。
(4)为了有更多跳频序列以提供给用户使用,从而实现多址通信，就要求跳频序列集合中序列数目尽可能的多。
(5)跳频序列族数量尽可能多，在实际中能够更换使用，这样可以提高跳频系统的保密性能。
(6)在某些应用中，要求跳频序列能够控制实现宽间隔跳频，就是要求在相邻时隙里发射两个载波的频率间隔大大于规定的值。
(7)为了使跳频系统具有良好的抗干扰的性能,应让各频率在一个序列的周期中出现的次数差不多相同,这称为均匀性。
(8)跳频序列应该具有较好的随机性和较大的线性复杂度、以确保敌人不能利用以前传输频率信息来预测当前的和以后的频率。
(9)跳频序列的产生电路应该比较简单。
3.3.3跳频序列的选择
跳频序列的种类是指用来作为跳频图案控制码的伪随机码和控制方法，目前用得较多的伪随机码主要是m序列、R-S码序列和M序列。M序列就是跳频图案常用的控制码，他比较容易产生，但是从保密观点看，这种跳频图案用在通信系统中有不足之处，因为当采用计算机模拟时，很快能够找到其规律性，而且M序列的密钥量不是足够大。m序列条数比M序列多得多，是非线性移位寄存器序列，可以产生很多的跳频序列，而且保密性强。R-S码的话是一种最佳的近似正交码，用户数多，容易实现，是一种理想的跳频控制码。
在实际的应用中，跳频图案并不是由伪随机码直接产生的，它具有复杂变换的关系，在许多跳频电台中，跳频图案的产生是由时间信息的参量TOD（Time of Day）、伪随机码和原始密钥PK（Prime key）一起（模拟算后）经非线性变换后，才能确定跳频序列，这种序列因为考虑了时间信息，所以是一种时变的跳频图案，经过多重加密措施，因此，对于跳频图案的破译是很难的。
根据以上分析，所以本文采用m序列产生跳频序列
4跳频通信系统的仿真实现
4.1仿真说明
在对系统进行设计、分析、综合、研究的过程中，人们一般采用两种方法，一种是
用相关实物做出实际的系统来进行分析研究，另一种就是通过计算机和软件进行仿真。第一种方法比较直观，但是在安全性、经济性、材料的采购等方面有所限制，在前期研究阶段容易造成资源的浪费，所以一般不采用。而第二种方法具有简单易行，研究成本低等优点，所以广泛的被采用。计算机仿真就是通过搭建一个近似实际系统的数学模型进行模型变换，然后在计算机研运行的过程。所研究的对象既可以是构想的系统，也可以是现实存在的系统。
计算机仿真大概分为三个方面：系统模型的建立、仿真模型的建立、进行仿真实验。所以计算机仿真的三要素就是：计算机、系统和模型。
在通信领域，新的技术发展日新月异，在分析和研究阶段所付出的精力就会越来越大，如果采用计算机仿真来研究通信技术，不仅节约了成本、省时省力，让研究的时间进一步缩短，而且能够实现在没有硬件的情况下得到想要的结果。在通信系统的研究过程中，很多硬件并不能直观的变现出系统的原理，而计算机仿真可以直观的把整个系统的原理呈现在你面前。所以，随着计算机技术的快速发展，通信系统仿真已经成为分析和研究通信系统的一个不可缺少的工具了。
Simulink是MathWorks公司开发的，主要是用于嵌入式系统和动态系统等多领域的仿真和设计的工具，它是集成在Matlab中的。
Simulink是一种可视化的仿真工具，它可以通过框图直接设计系统环境，被广泛应用于很多领域，在线性/非线性系统、信号处理中应用较广。Simulink有3中采样时间的设置选项，分别是连续、离散和混合的采样。他可以多速率进行采样。Simulink可以通过简单地设置来完成原理方框图的整合，为了以后的方便使用，Simulink还可以通过在元件库中直接创建子模块，方便以后调用。
Simulink具有以下几个特点：
定义的模块库比较丰富；
模块库可以自行设计扩充；
直接的图形编辑，让研究更加直观；
可以随意修改模块参数，简单方便；
可以通过API与其他程序集成；
可以自行诊断设计的性能和其他异常情况；
4.2跳频通信系统仿真模型的建立
跳频通信的基本原理前面已经介绍了，原理图如图4-1。现在进行跳频通信的Simulink仿真。假设发、收同步，跳频通信的实现过程如下进行。
通信系统建模与仿真课程设计2011 级通信工程专业1113071 班级 题目基于SIMULINK的基带传输系统的仿真姓名学号 指导教师胡娟 2014年6月27日
1任务书 试建立一个基带传输模型，采用曼彻斯特码作为基带信号，发送滤波器为平方根升余弦滤波器，滚降系数为0.5，信道为加性高斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配。发送数据率为1000bps，要求观察接收信号眼图，并设计接收机采样判决部分，对比发送数据与恢复数据波形，并统计误码率。另外，对发送信号和接收信号的功率谱进行估计。假设接收定时恢复是理想的。 2基带系统的理论分析 1.基带系统传输模型和工作原理 数字基带传输系统的基本组成框图如图1 所示，它通常由脉冲形成器、发送滤波器、信道、接收滤波器、抽样判决器与码元再生器组成。系统工作过程及各部分作用如下。 g T(t) n 定时信号 图 1 ：数字基带传输系统方框图 发送滤波器进一步将输入的矩形脉冲序列变换成适合信道传输的波形g T(t)。这是因为矩形波含有丰富的高频成分，若直接送入信道传输，容易产生失真。 基带传输系统的信道通常采用电缆、架空明线等。信道既传送信号，同时又因存在噪声n(t)和频率特性不理想而对数字信号造成损害，使得接收端得到的波形g R(t)与发送的波形g T(t)具有较大差异。 接收滤波器是收端为了减小信道特性不理想和噪声对信号传输的影响而设置的。其主要作用是滤除带外噪声并对已接收的波形均衡，以便抽样判决器正确判决。 抽样判决器首先对接收滤波器输出的信号y(t)在规定的时刻（由定时脉冲cp控制）进行抽样，获得抽样信号{r n}，然后对抽样值进行判决，以确定各码元是“1”码还是“0”码。 2.基带系统设计中的码间干扰和噪声干扰以及解决方案
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);
《电子信息系统仿真》课程设计 级电子信息工程专业班级 题目FM调制解调系统设计与仿真 姓名学号 指导教师胡娟 二О一年月日
内容摘要 频率调制(FM)通常应用通信系统中。FM广泛应用于高保真音乐广播、电视伴音信号的传输、卫星通信和蜂窝电话系统等。 FM调制解调系统设计是对模拟通信系统主要原理和技术进行研究，理解FM系统调制解调的基本过程和相关知识，利用MATLAB集成环境下的M文件，编写程序来实现FM调制与解调过程，并分别绘制出基带信号，载波信号，已调信号的时域波形；再进一步分别绘制出对已调信号叠加噪声后信号，非相干解调后信号和解调基带信号的时域波形；最后绘出FM基带信号通过上述信道和调制和解调系统后的误码率与信噪比的关系，并通过与理论结果波形对比来分析该仿真调制与解调系统的正确性及噪声对信号解调的影响。在课程设计中，系统开发平台为Windows XP，使用工具软件为 7.0。在该平台运行程序完成了对FM调制和解调以及对叠加噪声后解调结果的观察。通过该课程设计，达到了实现FM信号通过噪声信道，调制和解调系统的仿真目的。了解FM调制解调系统的优点和缺点，对以后实际需要有很好的理论基础。 关键词 FM；解调；调制；M ATL AB仿真；抗噪性
一、M ATLAB软件简介 MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。其特点是： (1) 可扩展性：Matlab最重要的特点是易于扩展，它允许用户自行建立指定功能的M文件。对于一个从事特定领域的工程师来说，不仅可利用Matlab所提供的函数及基本工具箱函数，还可方便地构造出专用的函数。从而大大扩展了其应用范围。当前支持Matlab的商用Toolbox(工具箱)有数百种之多。而由个人开发的Toolbox则不可计数。 (2) 易学易用性：Matlab不需要用户有高深的数学知识和程序设计能力，不需要用户深刻了解算法及编程技巧。 (3) 高效性：Matlab语句功能十分强大，一条语句可完成十分复杂的任务。如fft语句可完成对指定数据的快速傅里叶变换，这相当于上百条C语言语句的功能。它大大加快了工程技术人员从事软件开发的效率。据MathWorks公司声称，Matlab软件中所包含的Matlab 源代码相当于70万行C代码。
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
******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)
广西科技大学 课程设计说明书 课题名称：模拟通信系统与数字通信系统的设计与仿真 院（系）：计算机科学与通信工程学院 专业：通信工程 班级：121班 学生姓名：王永源 学号： 201200402016 指导教师：陈艳 2015年1月20日
目录 第一章课程设计的任务说明 (1) 1.1课程设计目的 (1) 1.2课程设计要求 (1) 第二章 MATLAB/SIMULINK简介 (3) 第三章设计原理 (5) 3.1通信系统设计一般模型 (5) 3.2模拟通信系统 (5) 3.3数字通信系统 (5) 第四章 DSB的基本原理与实现 (6) 4.1 DSB信号的模型 (6) 4.2 DSB信号调制过程分析 (7) 第五章 PCM的基本原理与实现 (8) 5.1 PCM原理 (8) 5.2 PCM编码介绍 (8) 5.3 PCM编码电路设计 (12) 第六章 2ASK的基本原理及实现 (16) 6.2 ASK调制基本原理 (16) 6.2 2ASK的产生 (16) 6.3 2ASK解调 (17) 6.4 2ASK功率谱及带宽 (18) 第七章 Smulink的模型建立和仿真 (19) 7.1 模拟通信系统仿真图 (19) 7.2 数字通信系统仿真图 (22) 7.3 模拟通信系统仿真效果图 (23) 7.4 数字通信系统仿真效果图 (26) 第八章结束语 (27) 参考文献 (28)
第一章课程设计任务说明 1.1课程设计的目的 （1）通过利用matlab simulink，熟悉matlab simulink仿真工具。 （2）通过课程设计来更好的掌握课本相关知识，熟悉模拟DSB、SSB、VSB和数字2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK的调制与解调方法。 （3）通过实验掌握模拟信号转换为数字信号的方法和步骤。 （4）更好的了解通信原理的相关知识，磨练自己分析问题、查阅资料、巩固知识、创新等各方面能力。 1.2 课程设计的要求 1.2.1模拟信号通信系统 （1）输入：输入模拟信号（例如正弦型单音频信号等），给出其时域波形和功率谱密度。 （2）调制：对输入的模拟信号进行DSB、SSB、PM（三选一）调制；给出调制后信号的时域波形和功率谱密度。 （3）信道：假定信道属于加性高斯信道，或自行设计。 （4）解调： DSB、SSB、PM（与所选调制方式相对应）解调，仿真获得该系统的输出波形，并得到该模拟传输系统的性能指标，即该系统的输出信噪比随输入信噪比的变化曲线。 图1-1 模拟信号调制解调模型图 1.2.2数字信号通信系统 （1）输入：首先输入模拟信号，给出此模拟信号的时域波形。 （2）数字化：将模拟信号进行数字化，得到数字信号，可以选择PCM编码。
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
基于MATLAB的通信系统的设计与仿真 摘要通信是通过某种媒体进行的信息传递，目的是传输信息，通信系统是用以完成信息传输过程的技术系统的总称，作用是将信息从信源发送到一个或多个目的地。调制与解调在信息的传输过程中占据着重要的地位，是不可或缺的，因此研究系统的调制和解调过程就极为重要。MATLAB是集数值计算、图形绘制、图像处理及系统仿真等强大功能于一体的科学计算语言，它强大的矩阵运算和图形可视化的功能以及丰富的工具箱，为通信系统的调制和解调过程的分析提供了极大的方便。 本论文首先介绍了通信系统的概念，进而引出调制和解调，然后介绍了我们常用的几种调制和解调的方法。由于MATLAB具有的强大功能所以详细介绍了MATLAB通信系统工具箱，并给出了基于MATLAB的通信系统的调制与解调的实现，运用MATLAB仿真软件进行仿真。 关键词通信系统；调制与解调；MA TLAB
Simulation And Design Of Communication Systems Based On MATLAB Abstract Communication is through a media for transportation. Communication system which is used to complete the process of information transmission systems ,in general, is to send the information from the source to one or more destinations. Modulation and demodulation occupied an important position in the transmission of information which is essential, so the research about the modulation and demodulation process in the communication system is extremely important. MATLAB is a numerical computation, graphics rendering, image processing and system simulation and other powerful features in one of the scientific computing language, it is a powerful matrix calculation and graphical visualization features and a rich toolbox provides a great convenience for the communication system of modulation and demodulation process. This paper introduces the concept of the communication system, and then leads to modulation and demodulation, and then introduced several of our commonly used method of modulation and demodulation. As the power of MATLAB so we introduced the communication system toolbox in the MATLAB. We gives several examples about the communication system based on MATLAB modulation and demodulation and use the software of MATLAB to simulate them. Keywords Communication Systems;Modulation and demodulation; MATLAB
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。
目录 前言 (1) 1 数字频带通信系统原理 (2) 1.1 二进制振幅键控(2ASK) (2) 1.2 二进制频移键控(2FSK) (4) 1.3二进制相移键控(2PSK) (7) 1.4 正交相移键控(QPSK) (8) 2 Matlab/Simulink介绍 (11) 2.1 Matlab简介 (11) 2.2 Simulink简介 (11) 2.1.1 Simulink基本模块库 (11) 2.1.2 Simulink建模仿真的一般过程.................... 错误！未定义书签。 2.3 Simulink在通信仿真中的应用............................... 错误！未定义书签。3利用Simulink进行模型建立和系统仿真 (12) 3.1 2ASK的调制与解调仿真 (12) 3.1.1 建立模型方框图 (12) 3.1.2 参数设置 (12) 3.1.3系统仿真及各点波形图 (13) 3.1.4 误码率分析 (14) 3.2 2FSK的调制与解调仿真 (14) 3.2.1 建立模型方框图 (14) 3.2.2 参数设置 (15) 3.2.3系统仿真及各点波形图 (18) 3.3 2PSK的调制与解调仿真 (20) 3.3.1 建立模型方框图 (20) 3.3.2 参数设置 (20) 3.3.3系统仿真及各点波形图 (23) 3.4 QPSK的调制与解调仿真 (24) 3.4.1 建立模型方框图 (24) 3.4.2 参数设置 (25) 3.4.3系统仿真及各点波形图 (27) 总结 (29) 参考文献 (30)
前言 随着现代通信系统的飞速发展，计算机仿真已经成为分析和设计通信系统的主要工具，在通信系统的研发和教学中具有越来越重要的意义。在当代社会中，信息的交换日益频繁，随着通信技术和计算机技术的发展及它们的密切结合，通信能克服对空间和时间的限制，大量的、远距离的信息传递和存取已成为可能。展望未来，通信技术正在向数字化、智能化、综合化、宽带化、个人化方向迅速发展，各种新的电信业务也应运而生，正沿着信息服务多种领域广泛延伸。 Simulink是The MathWorks公司开发的用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具，常集成于MathWorks公司的另一产品MATLAB中与之配合使用。 Simulink提供了一个交互式的图形化环境及可定制模块库（Library），可对各种时变系统，例如通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统等进行设计、仿真、执行和测试。 本次课设在深刻理解通信系统理论的基础上，利用MATLAB提供的Simulink 建模和仿真原理，做出数字通信系统的基本模型，分别是ASK、FSK、PSK、QPSK，并且用Simulink来实现通信系统中各个部分的仿真，调制部分，解调部分等等，并且整合到一起，设置不同的参数，观察示波器的波形图并记录。通过对仿真结果进行分析，更深入地掌握数字调制系统的相关知识。
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.
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)
目录 1 技术要求 (1) 2 基本原理 (1) 2.1 2PSK调制的基本原理 (1) 2.2 SystemView原理介绍 (2) 2.3 SIMULINK原理简介 (3) 3 建立模型描述 (3) 3.1 方案一 (3) 3.2 方案二 (5) 4 模块功能分析或源程序代码 (6) 4.1 SIMULINK实现2PSK的调制与解调 (6) 4.2 SysteamView实现2PSK的调制与解调 (11) 5 调试过程及结论 (13) 5.1 使用SIMULINK实现的调制解调结果 (13) 5.2 使用SystemView实现的调制解调结果 (17) 5.3 结论 (22) 6 心得体会 (22) 7 参考文献 (23)
2PSK通信系统设计 1 技术要求 设计一个2PSK通信系统，要求： （1）设计出2PSK通信系统的结构； （2）根据通信原理，设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）； （3）用Matlab或SystemView 实现该数字通信系统； （4）观察仿真并进行波形分析； （5）系统的性能评价 2 基本原理 2.1 2PSK调制的基本原理 2PSK,二进制移相键控方式，是键控的载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式。就是根据数字基带信号的两个电平(或符号)使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。两个载波相位通常相差180度，此时称为反向键控(PSK),也称为绝对相移方式。2PSK信号的解调,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调。调制框图如图1、图2所示，解调框图如图3所示。 图1 模拟相乘法
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
题目基于SIMULINK的通信系统仿真 摘要 在模拟通信系统中，由模拟信源产生的携带信息的消息经过传感器转换成电信号，模拟基带信号在经过调制将低通频谱搬移到载波频率上适应信道，最终解调还原成电信号；在数字传输系统中，数字信号对高频载波进行调制，变为频带信号，通过信道传输，在接收端解调后恢复成数字信号。本文应用了幅度调制以及键控法产生调制与解调信号。 本论文中主要通过对SIMULINK工具箱的学习和使用，利用其丰富的模板以及本科对通信原理知识的掌握，完成了AM、DSB、SSB、2ASK、2FSK、2PSK三种模拟信号和三种数字信号的调制与解调，以及用SIMULINK进行设计和仿真。首先我进行了两种通信系统的建模以及不同信号系统的原理研究，然后将学习总结出的相应理论与SIMULINK中丰富的模块相结合实现仿真系统的建模,并且调整参数直到仿真波形输出，观察效果，最终对设计结论进行总结。 关键词通信系统调制 SIMULINK I
目录 1. 前言 (1) 1.1选题的意义和目的 (1) 1.2通信系统及其仿真技术 (2) 3. 现代通信系统的介绍 (3) 3.1通信系统的一般模型 (3) 3.2模拟通信系统模型和数字通信系统模型 (3) 3.2.1 模拟通信系统模型 (3) 3.2.2 数字通信系统模型 (4) 3.3模拟通信和数字通信的区别和优缺点 (5) 4. 通信系统的仿真原理及框图 (8) 4.1模拟通信系统的仿真原理 (8) 4.1.1 DSB信号的调制解调原理 ...................... 错误！未定义书签。 4.2数字通信系统的仿真原理 (9) 4.2.1 ASK信号的调制解调原理 (9) 5. 通信系统仿真结果及分析 (11) 5.1模拟通信系统结果分析 (11) 5.1.1 DSB模拟通信系统 (11) 5.2仿真结果框图 (11) 5.2.1 DSB模拟系统仿真结果 ........................ 错误！未定义书签。 5.3数字通信系统结果分析 (12) 5.3.1 ASK数字通信系统 (13) 5.4仿真结果框图 (13) 5.4.1 ASK数字系统仿真结果 (13) III
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
《matlab通信仿真设计》课程设计指导书 2009年11月
课程设计题目1：调幅广播系统的仿真设计 模拟幅度调制是无线电最早期的远距离传输技术。在幅度调制中，以声音信号控制高频率正弦信号的幅度，并将幅度变化的高频率正弦信号放大后通过天线发射出去，成为电磁波辐射。 波动的电信号要能够有效地从天线发送出去，或者有效地从天线将信号接收回来，需要天线的等效长度至少达到波长的1/4。声音转换为电信号后其波长约在15~1500km 之间，实际中不可能制造出这样长度和范围的天线进行有效信号收发。因此需要将声音这样的低频信号从低频率段搬移到较高频率段上去，以便通过较短的天线发射出去。 人耳可闻的声音信号通过话筒转化为波动的电信号，其频率范围为20~20KHz 。大量实验发现，人耳对语音的频率敏感区域约为300~3400Hz ，为了节约频率带宽资源，国际标准中将电话通信的传输频带规定为300~3400Hz 。调幅广播除了传输声音以外，还要播送音乐节目，这就需要更宽的频带。一般而言，调幅广播的传输频率范围约为100~6000Hz 。 任务一：调幅广播系统的仿真。 采用接收滤波器Analog Filter Design 模块，在同一示波器上观察调幅信号在未加入噪声和加入噪声后经过滤波器后的波形。采用另外两个相同的接收滤波器模块，分别对纯信号和纯噪声滤波，利用统计模块计算输出信号功率和噪声功率，继而计算输出信噪比，用Disply 显示结果。 实例1：对中波调幅广播传输系统进行仿真，模型参数指标如下。 1.基带信号：音频，最大幅度为1。基带测试信号频率在100~6000Hz 内可调。 2.载波：给定幅度的正弦波，为简单起见，初相位设为0，频率为550~1605Hz 内可调。 3.接收机选频放大滤波器带宽为12KHz ，中心频率为1000kHz 。 4.在信道中加入噪声。当调制度为时，设计接收机选频滤波器输出信噪比为20dB ，要求计算信道中应该加入噪声的方差，并能够测量接收机选频滤波器实际输出信噪比。 仿真参数设计： 系统工作最高频率为调幅载波频率1605KHz ，设计仿真采样率为最高工作频率的10倍，因此取仿真步长为 8max 1 6.2310(1-1)10step t s f -==? 相应的仿真带宽为仿真采样率的一半，即 18025.7(1-2)2step W KHz t == 设基带测试正弦信号为m(t)=Acos2πFt ，载波为c(t)=cos2πf c t ，则调制度为m a 的调制输出 信号s(t)为 ()(1cos 2)cos 2(1-3)a c s t m Ft f t ππ=+ 容易求出，s(t)的平均功率为 21(1-4)24a m P =+
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