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基于Simulink的跳频通信系统的抗干扰性能分析
摘要：
本文通过Simulink仿真，针对跳频通信系统的抗干扰性能进行了分析。首先介绍了跳频通信系统的基本原理和特点，然后对跳频序列的生成方式进行了分析，并通过仿真对不同生成方式的跳频序列进行了比较。接着，对跳频通信系统的抗干扰性能进行了研究，仿真分析了射频干扰和多径干扰对跳频通信系统的影响。最后，给出了一些提高跳频通信系统抗干扰性能的建议。
关键词：跳频通信系统；Simulink仿真；抗干扰性能
一、引言
跳频通信系统是一种应用广泛的传输技术，其能够提高系统的抗干扰性能，保障数据传输的可靠性。跳频通信系统将数据按照一定的规律分配到不同的频率上进行传输，使得干扰只能影响到部分数据，降低了系统受到干扰的概率。在实际应用中，射频干扰和多径干扰是跳频通信系统面临的主要干扰源。因此，研究跳频通信系统的抗干扰性能具有重要的意义。
Simulink是一种基于模块化编程思想的仿真工具，能够帮助工程师们进行系统级建模和仿真，提高研究效率。本文基于Simulink，对跳频通信系统的抗干扰性能进行了分析，重点研究了射频干扰和多径干扰对跳频通信系统的影响，并给出了一些提高系统抗干扰性能的建议。
二、跳频通信系统的基本原理
跳频通信系统采用了频率分集技术，将数据按照一定的规律分配到不同的频率上进行传输，从而提高了系统的抗干扰性能。跳频通信系统中，发送端通过一定的变化模式改变载波频率，接收端通过相同的变化模式来选取对应的载波频率进行解调，从而提高传输系统的安全性和可靠性。
跳频序列是跳频通信系统中的关键部件，用于产生时间、频率变化规律以及实现频率分配，保障系统数据传输的可靠性。跳频序列分为伪随机序列和扩频码序列，伪随机序列是由一组确定的初态输入到一个状态机中生成的序列，扩频码序列则是将一个窄带的信号通过直接序列扩频法使其宽带化。
三、跳频序列的生成方式
跳频序列生成方式的选择对跳频通信系统的性能影响较大，这里将进行分析。
1.伪随机序列的生成方式
伪随机序列的生成方式主要有线性反馈移位寄存器（LFSR）和Gold序列两种方式。LFSR是最常见的一种序列生成方式，其原理是利用寄存器以异或的方式连续产生伪随机序列，实现简单，周期性好，但由于该生成方式的算术运算是基于GF（2）有限域上的，造成了序列相关性较高的问题。Gold序列可以通过两个LFSR相加的方式得到，Gold序列具有多周期性较好、随机性较高等优点，但其生成方式较为复杂。
2.扩频码序列的生成方式
扩频码序列的生成方式常用的有多项式取模、循环卷积等方式。多项式取模方式是基于伪随机数生成器实现的，但该方式存在码间干扰的问题，且序列周期必须是其他参数的整数倍。循环卷积方式是通过对两个不同的码序列进行卷积操作得到新的码序列，该方式对于多码序列时抗码间干扰能力较强，是一种优秀的扩频码序列生成方式。
四、跳频通信系统的抗干扰性能
1.射频干扰对跳频通信系统的影响
射频干扰是跳频通信系统面临的主要干扰来源之一，其会导致跳频信号能量的分散，使得接收端无法正确识别信号。为了研究射频干扰对跳频通信系统的影响，本文将通过模拟射频干扰信号加入跳频信号中，分析接收端的误码率。
如图1所示，跳频信号经过加性高斯白噪声（AWGN）信道传输后，经过带有噪声、多径干扰的射频信道传输，最终到达接收端。接收端通过跳频序列选取对应的频率解调信号，解调后的信号需要经过相关器解调，经过匹配滤波器后得到数字信号。
图1跳频通信系统模型图
对于单载波的信号，其幅度为常数值，而对于跳频信号，其幅度是瞬时变化的，因此跳频信号能更好的抵抗射频干扰的影响。如图2所示，跳频信号的误码率（BER）随信噪比（SNR）的增大而减小，证明了跳频通信系统的抗干扰能力较强。
图2跳频信号的误码率曲线
2.多径干扰对跳频通信系统的影响
多径干扰是由于信号在传输过程中受到反射、折射等影响产生的，使得接收信号中存在多条路径，产生多径干扰。多径干扰会导致接收信号振幅和相位的变化，进而影响跳频信号的性能。为了研究多径干扰对跳频通信系统的影响，本文将通过模拟多径折射效应，分析系统的误码率。
如图3所示，将跳频信号经过装置后输入多径信道中进行传输，在接收端进行解调，并记录误码率，模拟系统性能。
图3多径干扰流程图
仿真结果表明，跳频通信系统在多径干扰情况下误码率下降迅速，表现出很强的抗多径干扰能力，如图4所示。
图4多径干扰时误码率变化曲线
五、结论
通过本文对跳频通信系统的抗干扰性能进行研究，得出了以下几个结论：
-跳频序列的生成方式对跳频通信系统性能影响较大，增加设备的复杂性和安全性。
-射频干扰和多径干扰是跳频通信系统面临的主要干扰来源，但跳频通信系统具有较强的抗干扰性能。
-跳频通信系统在多径干扰和射频干扰下的误码率曲