毕业设计（论文）基于matlab的跳频扩频通信系统的研究

1、摘要在科技的日益发展中，扩展频谱通信则是一种新型的通信方式。跳频通信是扩展频谱通信中的一种，跳频通信和自适应通信、扩展频谱通信以及高速数字数据通信系统被称为“90年代的通信技术”。由于扩展频谱通信、跳频通信极强的抗干扰能力和多址通信性能，使其在军事和民用上都得到越来越广泛的应用。本文讲述了扩频通信的基本概念和跳频系统的主要特点。 跳频通信技术具有很强的抗干扰能力，所以跳频通信一直也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。 【关键词】：扩展频谱通信 跳频通信 抗干扰 误码率 信噪比ABSTRACTIn the development of science and technology, the spread spectrum communication is

2、a kind of new way to communicate. Frequency hopping communication is spread spectrum communication of frequency hopping communication and adaptive communication, spread spectrum communication and high speed digital data communication system known as 90s communications technology. Due to the spread spectrum communication, frequency hopping communication strong anti-interference ability and multi-access communication performance, so that in the military and civilian up to get more and more widely.

3、 This paper introduced the spread spectrum communication of the basic concepts and frequency hopping system main characteristics.Frequency hopping communication technology has the very strong anti-jamming ability, so the frequency hopping communication has also spread spectrum communication technology in the study of a key. In this paper the frequency hopping communication basic principle and method, and on the basis of the use of Matlab provide visual tools Simulink established the frequency ho

4、pping communication system simulation model, the detailed design of each module in tells the story. In a given simulation conditions, the frequency hopping communication system in broadband noise under the working mechanism is simulated, and get the broadband noise ber under Signal to noise rate curve. The results show that the frequency hopping communication system of anti-interference ability is better than that of traditional fixed frequency communication in communications have higher tactics

5、 reliability.【Keywords】: spread spectrum communication; Frequency hopping communication; Anti-interference; The bit error rate; Signal to noise rate 目 录第一章 绪论51.1 选题目的及意义51.2 跳频通信的应用和发展7第二章 跳频通信理论基础92.1 跳频系统的组成及数学模型92.2 跳频的主要技术指标112.3 跳频系统的关键技术122.4 跳频图案132.5 跳频信号的发送与接收182.6 跳频信号的同步18第三章 基于Matlab/Simulink的跳频系统仿真223.1 Simulink 仿真介绍223.2 跳频系统仿真模型243.3 跳频系统抗干扰性能分析34第四章 总结36致谢37参考文献38第一章 绪 论第一节 选题目的及意义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

6、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 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

7、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。第二节 跳频通信的应用和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

8、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

9、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（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，则可传输数据；在采用编码效率为1/2的纠错码，则可实际传输信息数据。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890M

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