基于matlab的快跳频通信系统仿真毕业论文

基于matlab的快跳频通信系统仿真毕业论文内容摘要：

接近于 C 的传输信息的速率来传送信息。 其中 W 为频带宽度， C 为传输速率。 这个公式暗示在保持信息传输速路 C 不变的条件下， 可以用不同的频带宽度 W和信噪比 P/W来传输信息。 也就是说，频带 W 和信噪比 P/W是可以互换的。 如果增加频带宽度，就可以在要完整版加我 625880526 较低的信噪比的情况下用相同的信息率以任意小的差错概率传输信息，甚至是在信号被噪声淹没的情况下，只要相应的增加信号的带宽，也能保持可靠的通信。 这一公式指明了采用扩展频谱信号通信的优越性，即用扩展频谱的方法换取信噪比的改善。 扩频通信可行性的另一理论基础，为柯捷尔尼可夫关于信息传输差错概 公式： Pow － f(E/N。 ) （ 2）公式指出：差错概率 Pow 是信号能量 E 与噪声功率密度 N。 之比的 函数。 设信号频带宽度为 W，信息时间为 T。 信号功率为 P＝ E/T,噪声功率为 N＝ Wno,信息带宽为  F＝ 1/T，则上式可以表示为： Powj  f() = f(P/ F )（ 3）。 这个式子说明：对于一定带宽 F的信息而言，用 Gp 值较大的宽带信号来传输，可以提高通信抗干扰能力，保证强干扰条件下，通信的安全可靠。 即式 (4)与式 (2)一样，说明信噪比和带宽是可以互换的。 1． 3 扩频通信的主要特点 由于扩频通信大大扩展了信号的频谱，发送端用扩频码序列调制，在接收端利用相关解调技术恢复出信 息数据，所以它具有很多特点和其他通信方式所不能有的一系列优良的性能，具体的说它有以下的特点 1 抗干扰性强 频通信系统的频谱越宽，处理增益越高，抗干扰性能越强，从理论上讲，扩频通信能把信号从噪声淹没中提取出来。 当然，在接收端一般采用相关检测或匹配滤波的方法提取信号。 此外，对于单频及多频载波信号的干扰、其他伪随机调制信号的干扰以及脉冲正弦信号的干扰等，扩频系统都有抑制干扰提高输出信噪比的作用。 特别是对抗敌人人为干扰方面，效果更是突出，这也是在军事通信领域率先广泛应用的主要原因。 简单的说，如果信号带宽展宽 10 倍 ，干扰方面需要在更宽的频带进行干扰，分散了干扰功率。 在总功率率不变的条件下，其干扰强度只有原来的 1/10。 要保持原有的干扰强度，必须加大 10 倍总功率，这在实际的战场条件下有时是很难实现的。 另外，由于在接收端采用扩频码序列进行相关检测，即使采用同类型信号进行干扰，如果不能检测出有用信号的码序列，由于不同码序列之间的相关性，干扰也起不了太大的作用。 可以说。 抗干扰性是扩频通信最突出的优点。 要完整版加我 625880526 2 隐蔽性好 由于扩频信号在很宽的频带上被扩频，单位频带内的功率很小，即信号的功率谱密度很低，所以应用扩频码序列扩展频谱的序 列扩频系统，可在信道噪声和热噪声的背景下在很低的信号功率谱密度上通信。 信号既然被淹没在噪声里，敌方就很不容易发现有信号的存在，想进一步检测信号的参数就更困难了。 因此，扩频信号具有很低的被截获概率，这在军事通信上是十分有用的，可以进行隐蔽通信。 再者，由于扩频信号具有很低的功率谱密度，对目前使用的各种窄带通信系统的干扰很小。 近年来在民用通信上，各国都在研究和在原有窄带通信的频带内同时进行扩频通信，大大提高了频带利用率。 特别是对于一些信的通信服务，如个人通信服务，采用扩频码分多址方式时，理论和实践证明，不需要分配 另外的频段即可实现，因而引起了广泛的重视。 3 实现码分多址 我们知道，扩频通信提高了抗干扰性，但是却付出了占用频带宽的代价。 如果让许多用户共同使用这一宽频带，可大为提高频带利用率。 由于在扩频通信中存在扩频码序列之间优良的自相关特性和互相关特性，在接收端利用相关检测技术进行解扩，则在分配给不同用户不同码型的情况下可以区分不同用户的信号，提取信号。 这样，在一个宽频带上，许多对用户可以同时通话而不相互干扰，这与利用频带分割或时间分割方法实现多址通信的概念相类似，即用不同的码型进行分割，所以成为码分多址（ CDMA）。 码分多址方式虽然要占用较宽的频带，但是平均到每个用户占用的频带来计算，其频带利用率是很高的。 最近的研究表明，在数字蜂窝移动通信中，采用扩频码分多址技术可以提高容量 20 倍，除此之外，采用码分多址，还有利于组网、选呼、增加保密性、解决新用户随时入网等问题。 4 抗多径干扰 在无线电通信的各个频段，即短波、超短波、微波和光纤通信的光波中大量存在各种类型的多径干扰。 长期以来，抗多径干扰问题始终是一个难以解决的问题之一。 一般的方法是排除干扰或变害为利。 前者是设法把最强的有用信号分离出来，排除其他路径的干扰信号，这就 是采用分集技术的基本思路。 后者是设法把不同路径来的延时的信号在接收端从时间上对齐相加，合并成较强的有用信要完整版加我 625880526 号，这就是采用梳状滤波器的基本思路。 这两种基本方法在扩频通信中都是很容易实现的。 简单的说。 就是可以利用扩频码序列之间的相关性，在接收端用相关技术从多径信号中提取和分离出最强的有用信号，或把多个路径来的同一码序列的波形相加合成。 另外，在跳频通信系统中，由于用多个频率的信号传送同一信息，实际上起到了频率分集的作用。 因此，在目前民用数字蜂窝移动通信及有的军事通信设备中经常采用简单的跳频技术作为抗多径干扰的一种手 段。 5 能精确地定时和测距 电磁波在空间地传播速度是固定不变地光速，我们可以很自然地想到如果能够精确测量电磁波在两个物体之间传播地时间，也就等于测量出了两个物体之间的距。 在扩频通信中如果扩展频谱很宽，意味着所采用的扩频码速率很高，每个码片占用的时间很短。 当发射出去的扩频信号在被测物体反射回来后在接收端调出扩频序列，比较收发两端两个码序列的相位之差，就可以精确测出扩频信号往返的时间差，算出两者之间的距离。 测量的精确度决定于码片的宽度，也就是扩展频谱的宽度。 码片越窄，精度越高。 目前广泛应用的全球定位系统也就是 利用扩频信号的这一特点来精确定位和定时的。 1． 4 扩频通信的几种方式 扩频通信的框图结构可以用如下的方框图表示： （ 发送部分的结构框图） （接收部分的结构框图） 信 源 数据调制 扩频调制 扩频编码发生器 信 道 扩频解调 数据解调 信息接收 扩频编码发生器 同步时钟 要完整版加我 625880526 从上面的框图结构中我们可以看到与一般的通信方式不同，扩频通信增加 了扩频调制和解扩部分两个环节。 按工作方式我们可以把扩频通信划分为如下几种工作方式： 1 直接序列扩展频谱系统（ DSSS） 这种 扩频系统简称为直接序列（ DS）系统，准确的说，这种系统应该称为直接用编码序列对载波调制的系统。 直接序列系统中用的编码序列通常是伪随机序列或叫伪噪声（ PN）码，要传送的信息经数字化后变成二元数字序列，它和伪随机序列模 2 加后合成复合码去调制载波。 在接收端要有一个和发送端中的伪随机码同步的本地码，对接收的信号进行解扩，解括后的信号送到解调器取出传送的信息。 2）跳频扩频系统（ FH_SS） 所谓跳频，比较确切的意思是：用一定码序列进行选择的多频率频移键控。 也就是说，用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波 频率不断地跳变，所以称为跳频。 更确切的说因该叫做“多频、码选、频移键控”系统。 3） 跳时扩频系统（ FH_SS） 与跳频相似，跳时 (TH－ Time Hopping)是使发射信号在时间轴上跳变。 首先把时间轴分成许多时片。 在一帧内哪个时片发射信号由扩频码序列去进行控制。 可以把跳时理解为：用一定码序列进行选择的多时片的时移键控。 跳时也可以看成是一种时分系统，所不的地方在于它不是在一帧中固定分配一定位置的时片，而是由扩频码序列控制的按一定规律跳变位置的时片。 跳时系统的处理增益等于一帧中所分的时片数。 跳时一般和跳频结 合起来使用，两者一起构成“跳频跳时”系统 4）混合式扩频系统 以上 3 中基本扩频方式中的两种或多种结合起来，便构成了一些混合扩频体制，如 FH/DS、 FH/TH、 DS/FH 等，它们比单一的扩频、跳频、跳时体制有更优良的性能。 要完整版加我 625880526 第二章 快跳频通信系统的性能分析 2． 1 跳频系统概述 2． 1． 1 系统结构及信号传输过程 调频通信系统（ FHSS）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 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，称作调频调制。 跳变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。 跳频序列习惯上被称作跳频指令，跳变频率合成器被称作跳频合成器。 信息信号经过载波调制后形成跳频信号，经过信道传输被接收机接收。 接收机首先从发送来的调频信号中提取跳频同步信号，使接收机频率本地伪随机序列控制的频率跳变与接收到的跳频信号的频率跳变同步。 产生与发射机频率完全同步一致的本地载波。 这个过程称为解跳。 再用本地 载波与接收信号作解调（载波解调），可获得携带有信息得信号，从而得到发射机发送来的信息，实现跳频通信。 图 2。 1 调频通信系统的结构框图 2． 1． 2 跳频系统的几个概念 1 为什么要跳频 信号信息 信息调制 扩频调制 PN码发生器 跳变频率合成器 信 道 解 扩 信息解调 跳变频率合成器 PN 码发生器 同步电路 要完整版加我 625880526 通常我们所接触到的无线通信系统都是载波频率固定的通信系统，如无线对讲机，汽车移动电话等，都是在指定的频率上进行通信 ，所以也称作定频通信。 这种定频通信系统，一旦受到干扰就将使通信质量下降，严重时甚至使通信中断。 例如：电台的广播节目，一般是一个发射频率发送一套节目，不同的节目占用不同的发射频率。 有时为了让听众能很好地收听一套节目，电台同时用几个发射频率发送同一套节目。 这样，如果在某个频率上受到了严重干扰，听众还可以选择最清晰的频道来收听节目，从而起到了抗干扰的效果。 但是这样做的代价是需要很多额谱资源才能传送一套节目。 如果在不断变换的几个载波频率上传送一套广播节目，而听众的收音机也跟随着不断地在这几个频率上调谐接收，这样，即 使某个频率上受到了干扰，也能很好地收听到这套节目。 这就变成了一个跳频系统。 另外在敌我双方的通信对抗中，敌方企图发现我方的通信频率，以便于截获所传送的信息内容，或者发现我方通信机所在的方位，以便于引导炮火摧毁。 定频通信系统容易暴露目标且易于被截获，这时，采用跳频通信就比较隐蔽也难以被截获。 因为跳频通信是“打一枪换一个地方”的游击通信策略、使敌方不易发现通信使用的频率，一旦被敌方发现，通信的频率也已经“转移”到另外一个频率上了。 当敌方摸不清“转移规律”时，就。