跳频扩频通信系统的设计及simulink仿真.doc

跳频扩频通信系统的设计及simulink仿真跳频扩频通信系统的设计及simulink仿真第PAGE\*MERGEFORMAT7页跳频扩频通信系统的设计及simulink仿真通信仿真技术实验报告实验项目名称：跳频扩频通信系统的设计及simulink仿真二、有关扩频系统的背景介绍扩展频谱（SpreadSpectrum，SS）通信系统广泛应用于军事通信、移动通信、雷达、导航、测距、定位等领域.它利用频谱扩展技术将需要发送的信息信号扩展到一个很宽的频带上，使射频带宽比信息带宽宽得多，然后再发送出去。在接收端则通常通过相干解扩将信号重构出来。这种通信系统以占用比原始信号带宽宽得多的射频带宽为代价，来获得更强的抗干扰能力和更高的频谱利用率.在通信系统中采用扩频技术有许多优点：比如具有较强的抗干扰能力;具有较强的隐蔽性和抗测向、抗侦察能力；具有优良的多址接入能力，是码分多址的关键技术；具有很强的抗频率选择性衰落的能力；抗多径干扰;可进行高分辨率的测向、定位等等。按照扩频方式的不同,扩频通信系统主要可分为：直接序列扩展频谱系统（DirectSequenceSpreadSpectrum，DSSS）跳频系统（FrequencyHopping，FH）跳时系统(TimeHopping,TH）.跳频是扩频的另外一种方式。在跳频系统中，调制载波频率受伪随机码的控制，不断地以伪随机规律跳变,以躲避点干扰和窄频干扰。跳频系统可以看成是载波频率按照指定的伪随机规则跳变的多元频移键控（M—FSK)系统.根据跳频速率(跳/s）与传输信息速率（bps)之间的关系，可以将跳频系统分为慢跳频系统和快跳频系统：若（），则为快跳频，反之为慢跳频。三、实验目的：本实验的目的是通过搭建跳频扩频系统的模型，了解跳频扩频通信系统的原理，并掌握simulink的操作使用方法。四、实验内容跳频系统是一种瞬时窄带系统。在接收机端,本地恢复载波也受伪随机码的控制,并保持与发送的跳频变化规律一致，这样，以频率跳变的本地恢复载波对接收信号进行变频（相乘）后，就能得到解扩（解跳频）信号，然后对解扩后的信号再进行相应的解调即可恢复数据。由于跳频系统中载频不断改变,在接收机中跟踪载波相位较为困难，所以跳频系统中一般不采用需要相干方式解调的调制方式，如PSK等，而是采用一些可非相干解调的调制方式，最常用的是FSK调制。设数据流波形为a（t),数据速率为，其取值为双极性的（1），进行FSK调制（频偏设为）后输出信号的等效低通信号为b（t）,有设伪随机序列控制下的瞬时频率取值为f(t),随着时间改变，f（t）取值在频率点,i=1,.。。...。N上改变。跳频载波信号的等效低通信号为c（t)设为：跳频就是以跳频载波对数据调制信号的频率搬移过程,跳频输出的等效低通信号d（t）是:在接收端，以同步PN码控制的频率伪随机变化的载波（其等效低通信号为发送载波c(t）的共轭信号）和接收信号混频（相乘）进行解跳频,得到解扩输出信号为其中，n（t）和J(t）分别表示噪声和干扰信号，并且,以同步跳变的本地恢复载波对接收信号混频后，就得到了解调后的窄带信号b（t)和宽带的噪声以及干扰信号.同样，以窄带滤波器即可滤除大部分噪声和干扰,达到抗干扰的目的。五、实验记录以及结果分析设数据速率为100bps，数据调制采用2FSK方式，频率间隔为100Hz。跳频频点为32个,调频频率间隔为50Hz，调频速率为50跳/S。设以伪随机整数控制跳频的载频，接收机中解跳所用的本地恢复载波理想地跟踪了发送载波频率变化。新到设为AWGN信道.该系统属于一个慢跳频扩频系统。跳频输出信号带宽约为Hz，其等效低通信号频率变化范围为-800——800Hz。为了使仿真观测范围达到-2000-—2000Hz，信号采样率应设置为4000次/s,所以每一个传输数据码元的仿真采样点数为40点.跳频速率为50跳/s，故每跳持续时间为0.02s，对应的采样点数为80点。伪随机码采用m序列，也可采用Gold序列.将伪随机码中每5bit转换为一个0——31的随机整数，以控制跳频载波的输出频率。由于假设接收机伪随机码是理想同步的,且信道没有时延，因此在模型中可直接用发送方的伪随机码作为接收机恢复的伪随机序列。图1跳频扩频传输系统的仿真模型图2PN序列发生子系统根据以上分析建立传输测试模型。二进制信源数据采用BernoulliBinaryGenerator产生，模块中采样时间设为0.01s。然后用M-FSKModulatorBaseband模块完成2FSK调制，其参数设置为：调制元数为2，频率间隔为100Hz，每个符号的采样点数为40,这样调制输出的将是采样率为4000次/s的信号。由PN序列转换得到的0-31随机整数由子系统SubsystemPNSequence产生，子