高速数据跳频通信系统的实现方案
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摘要跳频通信以其抗干扰、抗衰落、抗截获能力强,兼有多址组网应用等诸多优点,不但在军事通信中得到广泛应用,用以保障部队在恶劣的战场电磁环境下建立可靠的通信,而且在民用移动通信中得到了广泛应用。
跳频同步是跳频通信的关键技术之一,迅速、可靠地建立同步是跳频通信系统的重要环节。
跳频同步分为跳频捕获和跳频跟踪两个阶段。
其中同步捕获是跳频同步的难点,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,它的性能关系到整个系统能否正常工作。
研究跳频通信同步捕获技术可以为接收端提供更健壮、更快速的载波同步和更准确的帧同步。
因此本文对高速跳频通信系统的捕获进行了理论研究和仿真研究。
本文首先在概述跳频通信的原理、研究现状及发展趋势地基础上,研究了跳频通信系统和高速跳频系统的原理。
其次,研究了跳频通信序列的设计和及其理论限制,并对跳频频率合成器和跳频同步控制器进行了简单的理论分析。
重点研究了高速跳频通信系统的同步技术,特别是高速跳频通信的捕获问题。
对高速跳频的各种捕获方法进行了深入地探讨。
论文对跳频通信系统的滑动相关捕获法、匹配滤波器捕获法、等待搜索式捕获法、快速出局式捕获法等捕获方法进行了详细的理论研究。
同时在仿真软件MATLAB 的环境下对滑动相关捕获法和等待搜索自同步法进行了仿真设计,并对捕获结果进行了详细地对比分析。
关键词:高速跳频;捕获;滑动相关;等待搜索自同步AbstractPossessing the strong ability of anti-jamming,anti-fading, anti-interception as well as the application of multiple access, Frequency Hopping (FH) communication not only has been widely applied in the military communication, with the purpose of ensuring the army to build reliable communication under adverse electromagnetic surroundings, but also has been widely applied in civilian mobile communication. Synchronization is one of the key technologies of FH communication, and by which the FH system can transmit information accurately at high-speed. Synchronization is ordinarily accomplished in two stages: FH acquisition phase and FH tracking phase. FH acquisition has been studied in this thesis. Wherein the synchronization acquisition is the frequency hopping synchronization difficulties, especially when working at high speed jump requires careful design of the synchronization acquisition can be achieved, its performance to the entire system can work properly. This article was high-speed frequency hopping communication system for capturing the theoretical studies and simulation.In the first part of this paper, based on the overview of the research status, development trend and the principle of FH communication, this thesis described the FH communication system and the principle of high-speed frequency hopping system. Secondly, we research the design of the FH communication sequence and its theoretical limits. After that, we give a simple analysis of the hopping frequency synthesizer and frequency hopping synchronization controller. The focus of this paper is the research of the synchronization technology for FH communication system, especially the problem of how to capture the signal and the kinds of capture methods for high-speed FH communication. We make a detailed theoretical study of sliding correlation acquisition method, the matched filter capture method, and wait for the search, capture quick outs formula captures method. At the same time, we design a simulation of sliding correlation method and wait for the search to capture self-synchronization method based on MATLAB, and finally analyze the result of simulation comparatively in details.Key words: High-speed frequency hopping; Capture; Sliding correlation; Wait for the search self-synchronization目录1 绪论 (1)1.1 课题研究的意义和背景 (1)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 论文结构安排 (5)2 扩频通信的理论基础 (6)2.1 扩频通信系统的简介 (6)2.1.1 扩频通信的基本概念 (6)2.1.2 扩频通信系统的主要特点 (8)2.1.3 扩频通信的性能指标 (9)2.2 伪随机编码的基本概念 (10)2.3 m序列 (11)2.3.1 m序列的定义 (11)2.3.2 m序列的性质 (12)2.4 本章小结 (14)3 高速跳频通信系统的原理 (14)3.1 跳频通信系统的原理 (14)3.2 高速跳频系统的原理 (16)3.3 跳频序列设计 (18)3.3.1 跳频序列的概述 (18)3.3.2 跳频序列设计的理论限制 (19)3.3.3 常见的跳频序列族 (20)3.4 跳频频率合成器 (22)3.5 频率同步控制器 (23)3.6 本章小结 (24)4 高速跳频信号捕获方法 (25)4.1 跳频捕获的概述 (25)4.2 滑动相关捕获法 (25)4.3 匹配滤波器捕获法 (27)4.4 并—串捕获技术 (28)4.5 等待搜索式自同步法 (29)4.6 快速出局式捕获法 (31)4.7 本章小结 (31)5 高速跳频信号捕获方法的仿真分析 (32)5.1 MATLAB的简介 (32)5.2 跳频序列的建立 (34)5.3 滑动相关法的仿真设计 (36)5.4 等待搜索自同步法的仿真设计 (42)5.5 本章小结 (47)结论 (47)致谢 (49)参考文献 (50)附录A 英文原文 (51)附录B 中文翻译 (61)1 绪论1.1 课题研究的意义和背景随着通信领域的电子对抗愈演愈烈,战场上常用的定频通信受到了严重威胁。
的超高速跳频接收机设计与实现HUANG W,ZHAO W C,WU Z,et al.Design and Implementation of Ultra-High Speed Hopping Receiver Based on):61 - 64,68.DOI:10. 16311/j. audioe. 2021. 01. 015的超高速跳频接收机设计与实现伟,赵文超,吴 政,黄忠凡武汉中原电子集团有限公司研发中心一所,湖北跳频通信设备面临的电磁环境极为复杂,Gate Array,FPGA)的超高速跳频通信系统。
相比于其他频率合成器,(Direct Digital Synthesizer,DDS)的切换速度较快,波形实际跳速超过可以增强系统容错性,采用其满足波形设计要求,可达到良好的跳频通信性能。
码;MSK解调Design and Implementation of Ultra-High Speed Hopping Receiver Based on FPGAHUANG Wei, ZHAO Wenchao, WU Zhen, HUANG Zhongfan(Wuhan Zhongyuan Electronics Group Co.,Ltd.,Wuhan 430205,China)In the era of information and intelligence, the electromagnetic environment faced by frequency hopping communication equipment is extremely complex, and increasing the hopping speed can enhance its anti-interference performance. Based on this, this paper studies the ultra high speed frequency hopping communication system based on FPGA. Compared with other frequency synthesizers, Direct Digital Frequency Synthesizer(DDS) has faster switching speed and is very suitable for implementing ultra high speed frequency hopping. The actual hopping speed of this waveform exceeds 70 000 hops per second. The RS code is used as its encoding and decoding method to enhance the fault tolerance of the system, and the MSK modulation and demodulation method makes the waveform envelope constant and easy to transmit. From the experimental simulation and FPGA project resource consumption analysis, both meet the waveform design requirements and can achieve good frequency hopping communication performance.ultra high speed hopping; DDS frequency synthesizer; RS code ; MSK demodulation本适应当时的作战环境需求。
一种高速跳频信号接收架构设计夏明赟【摘要】跳频是战场通信中广泛应用的一种抗截获、抗干扰技术,目前朝着宽频段、高跳速等方向发展.它的信号在时域上持续时间短,频域上则呈现瞬时窄带、长时宽带的特点.因此,在非合作条件下,对于普通的扫频式接收、模拟信道化接收等类型接收机,它已难以高效实现对其的全概率接收捕获.针对这一情况,根据实际项目需要,针对108~512 MHz范围内2000跳的高速跳频信号,设计了一种模拟信道化结合多级数字信道化的架构,降低了硬件资源规模,同时保证了对信号的全概率接收.%Frequency hopping as an anti-interception and anti-jamming technique, is widely used in battlefield communications, and now, develops towards broadband, high speed and so on. In time domain, its signal duration is short, while in frequency domain, it exhibits the characteristics of instantaneous narrow band and long-time broadband. For this reason, and under non-cooperative conditions, frequency hopping can hardly achieve full-probability receiver acquisition for conventional sweeping, receiving and analog channelized receivers. In view of this situation, based on the actual needs of the project, and aiming at high-speed channelized frequency-opping signal with 2000 hops in the range of 108~512 MHz, the architecture in combination of analog channelization with multi-level digital channelization is designed and implemented, thus reducing the size of hardware resource , while ensuring the full probability receiving of the signal.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2017(050)007【总页数】6页(P1375-1380)【关键词】跳频;数字信道化;多相滤波;带通采样【作者】夏明赟【作者单位】中国电子科技集团第三十研究所,四川成都 610041【正文语种】中文【中图分类】TN858战场通信中,跳频技术的出现极大降低了以往定频通信信号易被截获、被干扰的概率,提升了通信的保密性及可靠性。
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 Hoppingmunication System Based onMATLABAbstract:With the rapid development of the wireless munications, people pay more and more attention to frequency hopping modulation techniques. Frequency hopping munication is a strong anti-interference munication system. The working principle is a munication 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 munication 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 munication areas, but also in civilian areas due to its technique advantages.This paper is to make up posed modules for the Bluetooth frequency hopping munication 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 ofthe Bluetooth frequency hopping munication systems,run and analysis results by the simulation of each of the modules connection and encapsulation.Keywords:Bluetooth, frequency hopping, MATLAB, wireless munication目录第一章绪论11.1跳频通信形成背景11.2跳频通信的发展11.3论文组织结构安排2第二章跳频通信系统32.1跳频技术概述32.2跳频的基本概念32.3产生跳频信号32.4跳频信号的发送与接收42.4.1 跳频信号的发送42.4.2跳频信号的接收42.4.3 正确接收跳频信号的条件52.4.4 跳频信号的波形62.5跳频通信的优势6第三章蓝牙技术83.1蓝牙技术概述83.2形成背景83.3蓝牙技术特点93.4、蓝牙技术的运用及其前景10第四章蓝牙跳频通信系统仿真设计124.1蓝牙跳频系统各部分介绍124.1.1 信号传输部分124.1.2信号接收部分164.1.3 频谱分析194.1.4误码分析部分204.2蓝牙通信系统仿真模型21 4.3系统运行分析22第五章结论26致谢错误!未定义书签。
跳频通信中同步技术研究及实现
首先介绍了超短波通信的主要特点和扩频通信的原理、工作机制及发展趋势,着重讨论了直接序列扩频系统的组成和信号分析特性,并结合实际项目介绍了本跳频通信系统的话音信号处理流程及调制方式。
继而分析了跳频系统中同步问题存在的原因及同步捕获常用的方法,通过对项目需求和既定方案的分析,提出了一种使跳频同步快速建立的有效方式:首先进行中频数字化信息处理,然后利用同步字头和时间信息TOD相结合的方法实现跳频同步,并制定了初始同步方案,迟入网同步方案和同步保持方案。
接着介绍了系统实现所需的硬件平台和软件处理流程,对其中使用的关键器件进行了介绍,对话音的发送和接收、迟后入网等关键功能的软件实现过程进行了分析。
最后对于系统的同步性能进行了理论上的分析,并提出了一些改进的方向和建议。
通过对样机进行的性能分析和实际测试均表明该高速跳频电台满足实际要求。
跳频通信系统的原理及应用引言跳频通信是一种广泛应用于军事和民用通信系统中的通信技术。
它以其安全性和抗干扰性在现代通信领域扮演着重要角色。
本文将介绍跳频通信系统的原理及其在不同领域的应用。
一、跳频通信系统的原理跳频通信系统通过在时间或频域上频繁切换通信频率来减小被敌对干扰的可能性。
其主要原理如下:1.频率跳变:跳频通信系统通过定期改变通信信号传输的频率,使其在一段时间内在多个频率上进行传输。
这种频率跳变的方式大大增加了系统的隐蔽性,使被敌对干扰的可能性降低。
2.序列码技术:跳频通信系统使用序列码技术对传输的数据进行编码。
发送方和接收方都事先约定好相同的序列码,然后将编码后的信号发送出去。
接收方使用相同的序列码进行解码,以得到原始的数据。
3.调频技术:跳频通信系统使用调频技术将数字信号转化为模拟信号进行传输。
调频技术通过改变载波信号的频率来携带数字信号。
二、跳频通信系统的应用跳频通信系统在各个领域中都有不同的应用,以下是几个重要领域的应用示例:1. 军事通信跳频通信系统广泛应用于军事通信领域,主要用于提高通信的安全性和抗干扰性。
通过使用跳频技术,军队可以避免被敌对势力的监听和干扰,提供安全可靠的通信手段。
•保密通信:跳频通信系统的频率跳变和序列码技术使得军事通信更加难以被窃听,保护机密信息的安全。
•抗干扰:跳频通信系统的频率跳变和抗干扰技术使其能够在敌对环境中保持通信质量,在电子战等干扰环境中仍能有效传输。
2. 无线电频率分配跳频通信系统也适用于无线电频率分配问题,特别是在多用户场景下。
通过频率跳变和序列码技术,跳频通信系统可以将不同用户的通信信号进行分离,避免频率冲突和干扰。
•频率复用:跳频通信系统可以实现频率复用,通过在不同时间或空间上切换通信频率,将多个用户的信号分别传输,避免频谱资源的浪费。
•抗干扰:跳频通信系统通过频率跳变和序列码技术,可以抵御环境中的干扰,提高通信的质量和可靠性。
3. 蓝牙通信蓝牙技术是一种基于跳频通信的无线通信技术,广泛应用于近距离通信和数据传输领域。
用DSP控制AD9854实现跳频通信
张玉梅;陈健;傅丰林
【期刊名称】《世界电子元器件》
【年(卷),期】2003(000)009
【摘要】本文介绍了一种基于DSP和DDS芯片AD9854的跳频通信系统的软硬件实现方案.文中讨论了方案的技术关键、跳频系统的硬件结构和软件设计.
【总页数】2页(P64-65)
【作者】张玉梅;陈健;傅丰林
【作者单位】西安电子科技大学通信工程学院;西安电子科技大学通信工程学院;西安电子科技大学通信工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN91
【相关文献】
1.基于DSP芯片控制AD9833实现雷达跳频系统 [J], 尹明;解锋;叶晓慧
2.DSP控制AD9959实现快速跳频的接口设计 [J], 岳超峰;范以训
3.一种基于AD9854的高速跳频源设计 [J], 张华磊
4.一种先进的短波实时选频和跳频通信控制器的设计和实现 [J], 杜栓义;金力军
5.跳频通信系统信道编码的DSP实现 [J], 张光辉;李建东
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基于MATLAB的跳频通信系统的实现摘要跳频通信系统的安全性、稳定性和抗干扰能力是现代通信系统所必需的,跳频通信信息传输系统,有利于提高系统的抗干扰性能,改善信噪比,是扩频通信中的重点技术,研究实现跳频通信系统具有重要意义。
本文从跳频系统的组成,数学模型等方面概述跳频通信基本原理。
整个设计包括了信源产生部分、发送部分、跳频调制部分、信道部分、接收部分和结果分析部分共六个模块,利用该MATLAB软件SIMULINK库建立了跳频通信系统的仿真模型,分析了跳频通信系统中的多径干扰,噪声等因素影响,并进行了测试性能和评估,根据仿真结果,对跳频通信系统的性能进行了分析和总结。
关键词:跳频通信,扩频通信,MATLAB Simulink第一章绪论1.1研究背景及意义近年来,随着无线通信技术的快速发展,跳频通信系统在军事、航空、卫星通信等领域中得到了广泛应用。
在跳频通信系统中,频率是在发射端和接收端之间频繁地跳变,以防止信号被敌方干扰和窃听。
跳频通信系统的安全性、稳定性和抗干扰能力是现代通信系统所必需的,因此研究跳频通信系统的相关技术具有重要的理论和应用价值。
MATLAB是一种广泛应用于科学计算、数据分析、算法开发和可视化的强大工具。
它为工程师和科学家提供了一种高效的方式来处理数据和进行算法设计。
在跳频通信系统中,MATLAB可以用来建立系统模型、仿真、分析和优化跳频通信系统。
因此,研究基于MATLAB的跳频通信系统具有实际意义和研究价值。
本文旨在探究基于MATLAB的跳频通信系统,研究其信号处理、频谱分析和抗干扰等相关技术,为跳频通信系统的进一步发展提供理论和实践基础。
现代军事化进程快速发展,未来战争会是以电子战,信息战的对抗为主,跳频通信技术的研究也成为了世界各国关注的焦点。
此外,跳频通信还具有很强的抗干扰性,当某一频率点受到干扰时,其它频率点仍然可以正常传输。
随着现代信息对抗的加剧,跳频通信技术得到了快速的发展。