跳时通信系统仿真完整版

*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2014年秋季学期通信综合训练课程设计题目：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：扩频通信、跳频通信、MATLAB Simulink仿真一、Simulink简介Simulink 是MATLAB软件的应用，是一个对动态系统进行建模、仿真和对仿真结果进行分析的一个软件包，是在MATLAB中建立系统方框图和基于方框图的系统仿真环境。

Simulink将工程中通用的方框图设计方法与仿真系统建模统一起来，其采用的是基于时间流的链路级仿真方法。

这种系统中，仿真结果可以实时的通过可视化模块，将输入输出数据显示出来，可以更加方便地对系统进行可视化建模，使系统设计、模型检验和仿真调试工作更为方便。

经过多年的应用，Mathwork 公司开发出了很多工具箱，其中包括Simulink通信系统。

此系统目前已成为科学研究和工程应用的软件工具包。

Simulink能够完成大部分系统的动态仿真，提供了大量的内置模块，用户只需要知道模块的参数配置、输入输出等少数外部接口即可，而不必去关心其内部实现方式。

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。

跳频通信系统仿真作者：高宝华张涛赵远方安文来源：《现代电子技术》2012年第05期摘要：主要介绍了快跳频通信系统的工作原理，采用m序列作为伪随机序列，并用它来控制频率合成器产生跳频频率，在此基础上完成了一个完整的快跳频通信系统的设计方案，并采用Matlab中的Simulink软件对这个快跳频通信系统进行了仿真和分析。

关键词：快跳频通信； m序列；扩频通信；同步中图分类号：TN914.434； TP391文献标识码：A文章编号：1004373X(2012)05002203Simulation of frequency hopping communication systemGAO Baohua， ZHANG Tao， ZHAO Yuang fang， AN Wen(PLA Unit of 61618, Beijing 102102, China)Abstract：The principle of frequency hopping communication system is introduced. In the thesis, m sequence was adopted to control frequency synthesis to produce frequency, on this basis, an integrated scheme of fast frequency hopping system was designed, and Simulink in Matlab was adopted to simulate and analyze the progress of the FFH system.Keywords：fast frequency hopping communication； m sequence； spread spectrum communication；synchronization收稿日期：201110210 引言跳频扩频的原理是使伪随机序列控制被数据调制的载波中心频率以一定的速率和顺序在一组频率中随机地跳动，接收端则以相应的速度和顺序接收并解调。

******************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：跳时通信系统的研究与仿真专业班级：姓名：学号：指导教师：成绩：摘要跳时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。

本次综合训练介绍了跳时通信系统的基本工作过程，从跳时系统的结构组成、工作原理、主要技术指标、跳时通信系统的调制和解调等方面阐述了跳时通信基本原理，并对跳时通信系统的抗干扰技术及其性能进行了仿真研究，并且从理论上分析了跳时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、跳时子系统模块五个部分，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仿真系统实现跳时系统的仿真和分析，达到了预期的效果。

关键词：扩频通信；跳时系统；Simulink仿真目录前言 (1)第1章跳时扩频通信系统的基本原理 (2)1.1扩频通信系统 (2)1.1.1扩频通信的概念 (2)1.1.2扩频通信的特点 (3)1.1.3扩频通信的分类 (3)1.2跳时通信系统的结构组成 (4)1.2.1 跳时系统的构成 (4)1.2.2 跳时系统的优点 (6)第2章跳时通信系统的设计与仿真 (7)2.1 Simulink 基础知识简介 (7)2.1.1 Simulink简介 (7)2.1.2 Simulink模块 (8)2.2 跳时通信系统的总体仿真图 (8)2.3 跳时通信系统模块的设计 (9)2.3.1 信源的Simulink仿真图 (10)2.3.2 调制解调的Simulink仿真图 (11)2.3.3 编码信道的Simulink仿真图 (14)2.3.4 跳时开关的Simulink仿真图 (15)第3章仿真结果及测试分析 (17)3.1 仿真结果 (17)3.2 误码率分析 (17)总结 (19)参考文献 (20)前言扩频通信是现代通信技术的热点技术之一。

目录1绪论 (1)1.1 研究的背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状和发展趋势 (3)1.3论文的主要研究内容 (6)2 通信系统基本原理 (7)2.1 2FSK调制解调的基本原理 (7)2.1.1 二进制频移键控调制器与解调器的原理 (7)2.1.2 2FSK信号的表达式和波形图 (7)2.1.3 2FSK信号的产生 (8)2.1.4 功率谱密度 (11)2.1.5 2FSK信号的带宽 (12)2.2扩频通信 (12)2.2.1 扩频通信的基本原理 (12)2.1.2 扩频通信的主要特点 (14)2.1.3 扩频通信的几种方式 (16)2.3 跳频通信 (17)2.3.1 基本原理 (17)2.3.2 关键技术 (18)2.3.3 跳频通信的特点 (20)2.3.4 跳频通信系统中的信号模型 (21)2.4 时分复用 (24)2.4.1 时分复用原理 (24)2.4.2 时分复用中的同步技术 (25)2.5 时分复用在跳频通信中的应用 (26)3 频率跳变时分复用通信系统的基本设计 (27)3.1 MATLAB语言与仿真环境介绍 (27)3.1.1 MATLAB简介 (27)3.1.2 MATLAB特点及应用领域 (28)3.2 频率跳变时分复用通信系统模型各部分介绍 (30)3.2.1 信号生成部分 (30)3.2.2 信号混频部分 (33)3.2.3 信号解跳部分 (37)4 仿真与实现 (41)结论 (44)致谢 (45)参考文献 (46)附录A：英文原文 (47)附录B：中文翻译 (51)附录C：程序代码 (54)摘要当今信息时代，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。

跳频通信是一种扩频通信技术，跳频通信方式是指载波受一伪随机码的控制不断随机跳变的通信方式，它也可看成载波按照一定规律变化的多频频移键控。

慢跳频通信系统仿真班级：通信111502 姓名：史峻奇学号：22 班级：通信111502 姓名：唐友田学号：24 班级：通信111502 姓名：王春颖学号：25 班级：通信111502 姓名：吴亚凤学号：26 班级：通信111502 姓名：徐红军学号：27一、实验目的了解跳频扩频方式是使伪随机序列控制被数据调制的载波中心频率以一定的速率和顺序在一组频率中随机地跳动，接收端以相应的速度和顺序接收并解调。

在跳频系统中，跳频频率的选择是用伪随机码来实现的，且跳频通信的几十个甚至上千个频率由所传信息与伪随机码的组合进行控制。

由于系统的工作频率在不停的跳变，在每个频点上停留的时间仅为毫秒或微秒级。

二、慢跳频通信系统的实验原理慢跳频通信系统（FFH ）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，称作跳频调制。

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。

信号经过载波调制后形成跳频信号。

在发送端，跳频调制采用伪随机码序列和多进制频移键控相结合的方式，即在发端采用一个伪随机发生器产生一个伪随机序列，用它去控制频率合成器的输出频率，使之按伪随机方式从2n -1个频率的集合中选取发送频率，这样得到的信号就是跳频信号。

在接收端，为了解调出跳频信号，需要一组与发送端相同的本地伪随机序列发生器，去控制本地频率合成器，产生一列与发射信号差一个中频频率的跳频信号，其速率相同、起止一致。

这样，跳频信号在混频器中与接收信号差频出一个不跳变的中频解跳信号，在经中频窄带滤波器后，把不需要的干扰抑制掉，再由信息解调器恢复出有用的原始数据，从而实现了慢跳频通信。

图1 慢跳频通信系统工作原理图三、慢跳频通信系统的仿真Simulink 是MATLAB 中的一个建立系统方框图和基于方框图级的系统仿真环境，使用Simulink 可以更加方便地对系统进行可视化建模，并进行基于时间流的系统级仿真，并且仿真结果可以近乎“实时”地通过可视化模块，如示波器模块等显示出来，使得系统仿真工作大为方便。

《超宽带通信系统中跳时序列的研究》篇一一、引言超宽带（UWB）通信系统因其高传输速率和低功耗的特点，在现代无线通信领域中受到了广泛的关注。

跳时序列作为UWB 系统中的关键技术之一，其性能直接影响着系统的通信质量和可靠性。

本文旨在深入研究超宽带通信系统中跳时序列的特性和优化方法，以期提升系统的整体性能。

二、跳时序列的基本原理跳时序列是一种在UWB通信系统中实现多址接入和扩频的重要技术。

其基本原理是通过在时域上对信号进行编码，使得不同的信号在时间上产生跳跃，从而实现信号的区分和传输。

跳时序列的优劣直接影响到UWB系统的抗干扰能力、传输速率和误码率等性能指标。

三、跳时序列的设计与优化（一）设计方法跳时序列的设计主要考虑序列的周期性、自相关性和互相关性等特性。

常用的设计方法包括基于混沌理论的跳时序列设计、基于扩频码的跳时序列设计等。

这些方法可以在保证序列具有良好的自相关性的同时，降低互相关性，从而提高系统的抗干扰能力和传输效率。

（二）优化策略针对跳时序列的优化，可以从以下几个方面进行：1. 降低误码率：通过优化序列的周期性和自相关性，降低信号在传输过程中的误码率。

2. 提高传输速率：通过增加序列的跳频速度和带宽，提高系统的传输速率。

3. 降低功耗：通过优化序列的编码方式，降低系统的功耗，延长电池使用寿命。

四、常见跳时序列的比较与分析本文对几种常见的跳时序列进行了比较与分析，包括基于混沌理论的跳时序列、基于扩频码的跳时序列以及混合型跳时序列等。

通过对比分析，我们发现混合型跳时序列在自相关性和互相关性方面表现出较好的性能，同时具有较高的传输速率和较低的功耗。

因此，在实际应用中，可以根据具体需求选择合适的跳时序列。

五、实验与仿真为了验证本文提出的跳时序列优化策略的有效性，我们进行了实验与仿真。

通过在UWB通信系统中应用优化后的跳时序列，我们发现系统的抗干扰能力、传输速率和误码率等性能指标均得到了显著提升。

这表明我们的优化策略是有效的，可以为UWB 通信系统的实际应用提供有力支持。