畢業(yè)設(shè)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(shè)計課題：用MATLAB實現(xiàn)一種快跳頻通信系統(tǒng)學(xué)生： 馬云柱指導(dǎo)老師：王霞2022-3-32課題的主要任務(wù)與要求一一 主要任務(wù)主要任務(wù)： 1 熟悉并學(xué)習(xí)MATLAB編程環(huán)境與快跳頻通信技術(shù)。 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(wù)完成的主要任務(wù) 1 學(xué)習(xí)了MATLAB語言的編程，重點學(xué)習(xí)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(jìn)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(shù)。 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(shù)是由偽隨機碼控制的頻率合成器的實現(xiàn)。關(guān)鍵技術(shù)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(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。另外，可以實現(xiàn)碼分多址，因此在CDMA通信技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)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(guān)和幾乎為零的互相關(guān)特性 與m序列相比，Gold序列的序列數(shù)更多，序列的復(fù)雜度更大，因此在設(shè)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(yīng)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(shù)。在整個系統(tǒng)中，核心技術(shù)是偽隨機序列的產(chǎn)生和頻率合成器的設(shè)計，而關(guān)鍵技術(shù)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(shè)計中

5、，Gold碼的設(shè)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(shè)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(jìn)行運算在程序中是用一個poly向量來表示的對于本設(shè)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(shè)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(shè)為0，頻率間隔為32/.1/5,載波頻率f1設(shè)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(yīng)，也就是說如果輸出的隨機整數(shù)是5，則對應(yīng)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(shù)的實現(xiàn) 在跳頻系統(tǒng)的設(shè)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(shù)，在設(shè)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(shè)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(dá)接收端，接收端采用與發(fā)送端完全同步的偽隨機碼來進(jìn)行相關(guān)解跳?；謴?fù)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(fù)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(shè)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(shù)和原理的基礎(chǔ)上，利用Matlab軟件實現(xiàn)一種快跳頻通信系統(tǒng)，在本次設(shè)計中，成功的實現(xiàn)了跳頻系統(tǒng)的