bishe跳频通信系统的仿真

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跳频通信系统的研究与Matlab仿真

作者：聂 伟,郭梅花,张永杰

来源：《现代电子技术》2010年第13期

摘 要:跳频通信技术具有较强的抗干扰能力,因此一直是扩频通信技术研究中的一个重点。在阐述跳频通信基本原理和实现方法的基础上,利用Matlab提供的可视化工具Simulink建立了跳频通信系统仿真模型,详细讲述了各模块的设计。在给定仿真条件下,对该跳频通信系统在宽带噪声干扰工作机制下进行了仿真,得到了在宽带噪声干扰下的误码率-信噪比曲线。结果表明,跳频通信系统的抗干扰能力优于传统的定频通信,在战术通信中有更高的可靠性。此外还提出了提高跳频通信对抗宽带噪声干扰能力的改进方法,它对研究跳频通信系统抗干扰的性能具有借鉴作用。

关键词:跳频通信; 抗干扰; 误码率; 信噪比

中图分类号:TN911 文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2010)13-0011-03

Research on Frequency Hopping Communication System Based on Matlab Simulation

NIE Wei, GUO Mei-hua, ZHANG Yong-jie

(Computer System and Communication Laboratory, Beijing University of Chemical Technology,

Beijing 100029, China)

Abstract:Frequency-hopping communication technology is an emphasis in the research of the

spread spectrum communication technology, which has good anti-jamming performance. The

２０１０年第８期　福建　电脑　１２５　

基于蓝牙跳频原理的通信系统仿真　

张文娜．黎宁　（南京航空航天大学江苏南京市２１００１６）　【摘要】：随着无线通信的发展，频谱容量变得越来越拥挤，跳频调制作为优秀的数字通信调制技术　受到人们的重视，本文介绍了扩频通信中的跳频技术，说明了蓝牙采用跳频技术的原理，并对其组成的通　信系统进行分析．最后通过Ｓｉｍｕｌｉｎｋ进行了仿真验证。　【关键词】：跳频蓝牙ｓｉｒｎｕｌｉｎｋ仿真　１、扩频跳频通信技术　扩频通信是指用来传输信息的射频带宽远大于信　息本身带宽的一种通信方式。它是最近发展起来的充　分利用有限频谱资源．提高无线信息传输效率的一种　新技术　扩频通信因其具有频带利用率高、抗干扰能力　强、频率分配和组网灵活方便等特点，目前得到了广泛　的重视．并被确认为第三代移动通信系统首选的多址　方式。扩频通信主要包括直扩（ＤＳ）、跳频（ＦＨ）和跳时　（ＴＨ）－－种频谱扩展的方式　跳频通信是扩频通信的一种．是指传输信号的载　波频率按预定规律进行离散变化的通信方式．跳频通　信中载波频率变化的规律称为跳频图案。跳频图案的　选取是由跳频指令发生器即跳频码序列来决定的　通　信使用的载波频率受一组高速变化的跳频码序列控制　而快速变化。在每一个具体的跳频频点上，其瞬时占用　的信道带宽相对较窄．但由于是按照跳频图案在一个　很宽的频带内跳变．从宏观上实现了频谱扩展。跳频通　信发送端和接收端如图１所示。　

艟翁芎Ｌ　敢格饥　图１跳频通信系统框图　２、蓝牙跳频技术　蓝牙是１９９８年推出的一种无线传输方式　该技术　优势在于短距离无线数据传输．能非常方便的实现快　速、灵活、低功耗、低成本的数据和语音通信。蓝牙使用　的频段是２．４　ＧＨｚ的ＩＳＭ（即工业、科学、医学）频段。是　全球通用的免费频段．该频段中的各个部分都有可能　遇到不可预测的干扰源．其它使用该频段的无线电系　统也会引入比较严重的干扰．导致蓝牙的无线传输环　境的恶化。避开干扰的一个方法是采用扩频技术。蓝牙　采用的是跳频扩频技术。　蓝牙中．将ＩＳＭ频段被划分为７９个带宽１　ＭＨｚ　的频道．载频间距１　ＭＨｚ，彼此之问正交。跳频系统载　频受伪随机码控制．不断随机跳变。可以看成载波按一　定规律变化的多频频移键控（ＭＦＳＫ）。蓝牙设备的最大　跳变速率为１６００次／ｓ。跳变信道分成若于时隙，每个时　隙的宽度为６２５７ｓ。总体上看，信号被扩展到一个很宽　的频带．但在任一时刻只有一小段频段被使用，这样　ＩＳＭ频段的大部分干扰都可以用这种方法躲避干扰　如果在一个频道传送的信号因受到干扰而出现了差　错．就可以跳到另一个频道上重发，从而加强了信号的　可靠性和安全性　３、蓝牙跳频通信系统的ｓｉｍｉｌｉｎｋ实现及分析　

1 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

2 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

bishe跳频通信系统的仿真

1. 引言

跳频通信系统是一种能够提高抗干扰性能的无线通信技术。它通过在发送端和接收端之间频繁切换信道来分散干扰信号，从而实现可靠的通信。本文将介绍一种基于跳频技术的通信系统，并通过仿真实验来评估其性能。

2. 跳频通信系统的原理

2.1 发送端

在跳频通信系统中，发送端首先需要生成一组频率序列，这组序列用于指导信道的切换。常用的生成方法有伪随机序列生成算法和扩频码生成算法。发送端根据频率序列来选择信道，然后发送数据。 2.2 接收端

接收端接收到信号之后，需要根据接收到的信号进行频率解析，得到发送端发送的数据。频率解析的方法包括相关解析和最大似然解析。解析得到的数据可以用于判断是否存在干扰。

3. 仿真软件的选择

本文使用Python语言中的SimPy模块进行跳频通信系统的仿真。SimPy是一个用于离散事件模拟的Python模块，它提供了实现跳频通信系统的根本工具。

4. 仿真实验设计

本文设计了一系列实验来评估跳频通信系统的性能。具体实验包括：

- 信噪比对通信性能的影响 - 跳频序列长度对通信性能的影响 - 干扰信号对通信性能的影响 5. 仿真实验结果与分析

5.1 信噪比对通信性能的影响

实验结果显示，随着信噪比的增加，通信性能减弱。在较低的信噪比下，通信系统的误码率明显增加，说明跳频通信系统对于噪声的抗干扰能力较差。

5.2 跳频序列长度对通信性能的影响

实验结果显示，跳频序列的长度对通信性能有很大的影响。较短的跳频序列长度会导致频率的重复使用，从而增加干扰的可能性。在实验中，当跳频序列长度增加到一定程度，通信性能开始显著提高。

5.3 干扰信号对通信性能的影响

实验结果显示，干扰信号对跳频通信系统的性能影响很大。较强的干扰信号会使误码率显著增加，从而降低通信质量。 6. 结论

通过本文的仿真实验，我们对跳频通信系统的性能进行了评估。实验结果显示，跳频通信系统在一定程度上具有抗干扰能力，但是在低信噪比和强干扰信号的情况下，通信性能会显著下降。因此，在实际应用中，需要对跳频通信系统进行优化，以提高其性能。