基于matlab跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、1、跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的基本原理跳頻（FH，F(xiàn)requencyHopping)用一定碼序列進(jìn)行選擇的多頻率頻移鍵控。也就是說，用擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行頻移鍵控調(diào)制，使載波頻率不斷跳變，所以稱為跳頻。簡單的頻移鍵控如2FSK，只有兩個(gè)頻率，分別代表傳號(hào)和空號(hào)。而跳頻系統(tǒng)則有幾個(gè)、幾十個(gè)甚至上千個(gè)頻率，由所傳信息與擴(kuò)頻碼的組合去進(jìn)行選擇控制，不斷跳變。跳頻擴(kuò)頻（FrequencyHoppingSpreadSpectrum,FHSS）利用整個(gè)帶寬（頻譜）并將其分割為更小的子通道。發(fā)送方和接收方在每個(gè)通道上工作一段時(shí)間，然后轉(zhuǎn)移到另一個(gè)通道。發(fā)送方將第一組數(shù)據(jù)放置在一個(gè)頻率上，將第二組數(shù)據(jù)

2、放置在另一個(gè)頻率上，以此類推。跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)就是用偽隨機(jī)碼序列構(gòu)成跳頻指令來控制頻率合成器，在多個(gè)頻率中進(jìn)行有選擇的頻移鍵控。與直擴(kuò)系統(tǒng)相比，跳頻系統(tǒng)中的偽隨機(jī)序列并不直接傳輸，而是用來選擇信道。跳頻系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示。信息解調(diào)信道擴(kuò)頻解調(diào)PN碼發(fā)生器A頻率合成器BPN碼發(fā)生器B信息調(diào)制擴(kuò)頻調(diào)制頻率合成器A噪聲............圖1跳頻通信系統(tǒng)框圖2、跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn)(1)抗干擾性強(qiáng)、誤碼率低由于利用了擴(kuò)展頻譜技術(shù)，將信號(hào)擴(kuò)展到很寬的頻帶上，在接收端對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理即帶寬壓縮，使其恢復(fù)成窄帶信號(hào)。對(duì)干擾信號(hào)而言，由于與擴(kuò)頻信號(hào)不相關(guān)，則被擴(kuò)展到一個(gè)很寬

3、的頻帶上，使之進(jìn)入信號(hào)通頻帶內(nèi)的干擾功率大大降低，因而具有較強(qiáng)的抗干擾能力。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)擴(kuò)展的頻譜越寬，即擴(kuò)頻增益越高，其抗干擾能力也就越強(qiáng)。對(duì)大多數(shù)人為干擾而言，擴(kuò)頻系統(tǒng)都具有很強(qiáng)的對(duì)抗能力。由于擴(kuò)頻系統(tǒng)優(yōu)良的抗干擾性能，誤碼率很低，正常條件下可低到10-10,最差條件下約10-6，完全能滿足國內(nèi)相關(guān)系統(tǒng)對(duì)通道傳輸質(zhì)量的要求.(2)安全保密、隱蔽性好擴(kuò)頻通信也是一種保密通信。由于擴(kuò)頻信號(hào)在在相對(duì)較寬的頻帶上被擴(kuò)展了，單位頻帶內(nèi)的功率很小，信號(hào)湮沒在噪聲里，一般不容易被發(fā)現(xiàn)，隱蔽性好。有的系統(tǒng)可在-20～-15dB信噪比條件下工作，對(duì)方很難測出信號(hào)的參數(shù)，從而達(dá)到安全保密通

4、信的目的。擴(kuò)頻信號(hào)還可以進(jìn)行信息加密，如要截獲和竊聽擴(kuò)頻信號(hào)，則必須知道擴(kuò)頻系統(tǒng)用的偽隨機(jī)碼、密鑰等參數(shù)，并與系統(tǒng)完全同步，這樣就給對(duì)方設(shè)置了更多的障礙，從而起到了保護(hù)信息的作用。(3)可進(jìn)行多址通信在發(fā)送端，充分利用各種不同碼型的擴(kuò)頻碼序列之間優(yōu)良的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，在接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)提取出有用信號(hào)，就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶共享給定頻帶的碼分多址技術(shù)。雖然擴(kuò)頻系統(tǒng)占據(jù)了很寬的頻帶來完成信息的傳輸，但其很強(qiáng)的多址能力保證了它的高的頻譜利用率，其頻譜利用率比單路單載波系統(tǒng)還要高得多。這種多址方式組網(wǎng)靈活，入網(wǎng)迅速，適合于機(jī)動(dòng)靈活的戰(zhàn)術(shù)通信和移動(dòng)通

5、信。(4)抗多徑干擾無線通信中抗多徑(發(fā)射的信號(hào)經(jīng)多條不同路徑傳播)干擾一直是難以解決的問題，利用擴(kuò)頻編碼之間的相關(guān)特性，在接收端可以用相關(guān)技術(shù)從多徑信號(hào)中提取分離出最強(qiáng)的有用信號(hào)，也可把多個(gè)路徑來的同一碼序列的波形相加使之得到加強(qiáng)，從而達(dá)到有效的抗多徑干擾。（5）精確測距在擴(kuò)頻通信中如果擴(kuò)展頻譜很寬，則意味著所采用的擴(kuò)頻碼速率很高，每個(gè)碼片占用的時(shí)間就很短。當(dāng)發(fā)射出去的擴(kuò)頻信號(hào)在被測物體反射回來后，在接收端解調(diào)出擴(kuò)頻碼序列，然后比較收發(fā)兩個(gè)碼序列相位之差，就可以精確測出擴(kuò)頻信號(hào)往返的時(shí)間差，從而算出二者之間的距離。測量的精度決定于碼片的寬度，也就是擴(kuò)展頻譜的寬度。碼片越窄

6、，擴(kuò)展的頻譜越寬，精度越高。2、基于Matlab的跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的建模與仿真對(duì)于跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，主要包括信源發(fā)出的基帶信號(hào)、發(fā)送端產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼（PN碼）、頻率合成器產(chǎn)生待調(diào)制的載頻信號(hào)、FSK或ASK調(diào)制（本系統(tǒng)采用FSK調(diào)制）、接收端產(chǎn)生相同的擴(kuò)頻碼、頻率合成器產(chǎn)生和發(fā)送端相同的載波信號(hào)、FSK解調(diào)。其中頻率合成器產(chǎn)生的載頻信號(hào)頻率受到擴(kuò)頻碼的控制，本此設(shè)計(jì)中由頻率合成器產(chǎn)生1000Hz、1050Hz和1120Hz三種頻率的載頻。跳頻通信仿真程序流程圖如圖2。信號(hào)傳輸產(chǎn)生相同載頻信號(hào)FSk解調(diào)低通濾波數(shù)據(jù)輸出結(jié)束開始輸入基帶信號(hào)產(chǎn)生載頻信號(hào)FSK調(diào)制帶通濾波源程序如下

7、：clcclearall%跳頻通信過程%給出3個(gè)頻點(diǎn)，濾波后僅對(duì)第一個(gè)頻點(diǎn)進(jìn)行解擴(kuò)%初始化Ts=0.00001;fs=1/Ts;ENDTime=2-Ts;%2s%產(chǎn)生信源輸出的信息序列（雙極性不歸零）Tm=0.25;fm=1/Tm;%碼率[u,time]=gensig('square',2*Tm,ENDTime,Ts);y=2*(u-0.5);figure(1)plot(time,y);title('信源輸出的信息序列')xlabel('time(sceonds)')axis([02-22])%FSK調(diào)制T0=0.