畢業(yè)設計課題：用MATLAB實現(xiàn)一種快跳頻通信系統(tǒng)

1、2022-3-31畢業(yè)設計課題：用MATLAB實現(xiàn)一種快跳頻通信系統(tǒng)學生： 馬云柱指導老師：王霞2022-3-32課題的主要任務與要求一一 主要任務主要任務： 1 熟悉并學習MATLAB編程環(huán)境與快跳頻通信技術。 2 利用MATLAB建立一個仿真系統(tǒng)。二二 課題要求：課題要求： 1 實現(xiàn)每個符號兩跳的通信系統(tǒng)。 2 跳頻點數(shù)為N32。 3 PN碼采用Gold序列。 4 仿真信道采用高斯信道與瑞利衰落信道。2022-3-33完成的主要任務完成的主要任務 1 學習了MATLAB語言的編程，重點學習了利用M文件編寫S函數(shù)來創(chuàng)建自己的SIMULINK仿真模塊。 2 掌握了SIMULINK仿真環(huán)境和通信

2、工具箱COMMUNICATION BLOCKETS的使用，這兩個模塊是在進行快跳頻仿真最常使用的模塊。 3 用S函數(shù)創(chuàng)建了Gold序列發(fā)生器模塊。 4 利用Communication blockets 模塊構(gòu)造頻率合成器（32） 5 采用同一個擴頻脈沖脈沖實現(xiàn)收發(fā)端的同步技術。 6 完成了跳頻信號的解跳。統(tǒng)計出系統(tǒng)的誤碼率。2022-3-34快跳頻通信系統(tǒng)快跳頻通信系統(tǒng)跳頻通信系統(tǒng)分為快跳頻通信系統(tǒng)和慢跳頻通信系統(tǒng)。在快跳頻通信系統(tǒng)中，核心技術是由偽隨機碼控制的頻率合成器的實現(xiàn)。關鍵技術是收發(fā)兩端的同步，由于控制頻率器的碼元的偽隨機性，因此快跳頻系統(tǒng)具有很強的抗干擾性，可以實現(xiàn)保密通信。因此在

3、軍事領域有著廣泛的應用。另外，可以實現(xiàn)碼分多址，因此在CDMA通信技術中得到了廣泛的應用。2022-3-35快跳頻通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖快跳頻通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖2022-3-36Gold碼的實現(xiàn)碼的實現(xiàn)在跳頻通信中選擇的偽隨機碼要具有尖銳的自相關和幾乎為零的互相關特性 與m序列相比，Gold序列的序列數(shù)更多，序列的復雜度更大，因此在設計中采用Gold序列將使系統(tǒng)具有更好的性能。Gold碼有兩種實現(xiàn)方法。一種是對應于優(yōu)選對的兩個移位寄存器串連成2r級的線性移位寄存器；另外一種方法是將兩個移位寄存器并聯(lián)然后模2加 。本例中采用的是第二種方法來實現(xiàn)的。它的實現(xiàn)原理圖見下頁示。2022-3-37GoldG

4、old碼實現(xiàn)原理圖碼實現(xiàn)原理圖2022-3-38快跳頻通信系統(tǒng)的仿真快跳頻通信系統(tǒng)的仿真2022-3-39仿真框圖介紹仿真框圖介紹如上頁所示，在整個快跳頻系統(tǒng)中，包括了信源產(chǎn)生部分、發(fā)送部分、跳頻調(diào)制部分、信道部分、接收部分和結(jié)果分析部分共六個模塊。每個模塊都采用了子系統(tǒng)封裝技術。在整個系統(tǒng)中，核心技術是偽隨機序列的產(chǎn)生和頻率合成器的設計，而關鍵技術是收發(fā)兩端的偽隨機碼元的同步。偽隨機碼的產(chǎn)生用S函數(shù)編程來開發(fā)自己的SIMULINK模塊。同步的實現(xiàn)是收發(fā)兩端采用相同的擴頻脈沖觸發(fā)。 2022-3-310信源產(chǎn)生部分信源產(chǎn)生部分2022-3-311GoldGold碼的實現(xiàn)碼的實現(xiàn)在這部分的設計中

5、，Gold碼的設計利用S函數(shù)，采用MATLAB語言編寫程序，采用的算法就是根據(jù)上面的原理圖，用MATLAB語言參照S函數(shù)的模板程編寫一個m序列的生成程序，參照matlabtoolboxsimulinkblocks下的模板程序設計 然后構(gòu)建自己的動態(tài)仿真模塊。兩個模塊的輸出經(jīng)過模2加以后產(chǎn)生Gold序列。在編寫m序列的程序時每個模塊是否連接到異或模塊進行運算在程序中是用一個poly向量來表示的對于本設計 ，如果取1表示連接到異或模塊，為0則表示不連接。2022-3-312S函數(shù)的仿真流程2022-3-313Gold序列真圖2022-3-314偽隨機碼仿真圖2022-3-315跳頻調(diào)制部分（一）1

6、 頻率合成器的實現(xiàn) 在設計中，頻率合成器輸出的頻點數(shù)為32。即f0、f1 f31。載波頻率的初相設為0，頻率間隔為32/.1/5,載波頻率f1設為100Hz。載波頻率的輸出由偽隨機碼生成器輸出的隨機數(shù)控制偽隨機碼的輸出由擴頻脈沖的上升沿觸發(fā)。每次輸出一個031之間的偽隨機數(shù)，輸出的偽隨機數(shù)與載波頻率相對應，也就是說如果輸出的隨機整數(shù)是5，則對應的載波頻率為f5。以此類推，實現(xiàn)了傳輸信號的跳頻傳輸。2022-3-316跳頻調(diào)制部分（二）1 同步技術的實現(xiàn) 在跳頻系統(tǒng)的設計中，收發(fā)兩端的偽隨機碼元的完全同步是跳頻通信系統(tǒng)的核心技術，在設計中，為了實現(xiàn)收發(fā)端的同步，對于偽隨機碼元的產(chǎn)生，采用了同一個

7、擴頻脈沖觸發(fā)，從而實現(xiàn)了兩端的完全同步。2 每個碼元內(nèi)頻率跳變次數(shù)的確定 因為頻率的跳變是由偽隨機碼控制的，而偽隨機碼又是由擴頻脈沖來觸發(fā)的，所以設定擴頻脈沖和傳輸信號不同的頻率比就可以實現(xiàn)每個碼元內(nèi)不同的頻率跳變數(shù)。2022-3-317跳頻信號的解跳跳頻信號的解跳經(jīng)過跳頻調(diào)制的擴頻信號到達接收端，接收端采用與發(fā)送端完全同步的偽隨機碼來進行相關解跳。恢復出原始信號。同步的；實現(xiàn)是采用與發(fā)送端相同的擴頻脈沖來實現(xiàn)的。然后將恢復出的有用信號與信源端的原始信號同時送入誤碼儀，統(tǒng)計出該跳頻系統(tǒng)的誤碼率。完成系統(tǒng)的設計2022-3-318 跳頻調(diào)制仿真圖 （每個碼元實現(xiàn)一次跳頻）2022-3-319 跳頻調(diào)制仿真圖（每個碼元實現(xiàn)兩次跳頻）2022-3-320總結(jié)本文是在比較相信介紹了快跳頻通信的技術和原理的基礎上，利用Matlab軟件實現(xiàn)一種快跳頻通信系統(tǒng)，在本次設計中，成功的實現(xiàn)了跳頻系統(tǒng)的