跳频通信系统的matlab仿真

课程设计报告 1/ 15 跳频通信系统仿真 课程设计报告

指导老师 王秀红 班 级 1002403 学 号 100240330 姓 名 张 敏 课程设计报告

2/ 15 目录 摘要 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。 关键词：......................................................................................................... 错误！未定义书签。 跳频扩频原理 ........................................................................................................................... 3 跳频扩频仿真系统框图 ........................................................................................................... 3 仿真要求 ................................................................................................................................... 4 理想信道系统各处波形 ........................................................................................................... 4 高斯白噪声下的系统的信噪比-误码率性能.......................................................................... 8 多径+高斯白噪声下的系统的信噪比-误码率性能 ............................................................... 9 多径+高斯白噪声+单频干扰系统信噪比-误码率性能 ......................................................... 8 结论........................................................................................................................................... 9 部分程序 ................................................................................................................................... 9 课程设计报告

3/ 15 跳频扩频原理 跳频（FH-Frequency Hopping），是用一定码序列进行选择的多频率频移键控。也就是说，用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变，所以称为跳频。从时域上来看，跳频信号是一个多频率的频移键控信号；从频域上来看，跳频信号的频谱是一个在很宽频带上不等间隔随机跳变的。信息数据通过波形变换（信息调制）后，进入载波调制。载波由伪随机序列（跳频序列）控制可变频率合成器产生，频率则随着跳频序列的序列值改变而改变。跳频信号经射频滤波器发射后，被接收机接收。接收机首先从发送来的跳频信号中提取跳频同步信号，使本机伪随机序列控制的频率跳变与接收到的跳频信号同步，输出同步的本地载波，使载波解调即扩频解调获得携带有信息的中频信号，从而得到发射机送来的信息。与定频通信相比，跳频通信比较隐蔽也比较难以被截获。只要对方不清楚载频跳变的规律，就很难截获我方的通信内容。同时，跳频通信也有良好的抗干扰能力，分析和实践表明，即使有多达 30%的通信频点被干扰，系统仍然能够在其他未被干扰的频点上进行正常通信。此外，由于跳频通信系统是瞬时窄带系统，它易于与其他的窄带通信系统兼容，也就是说，跳频电台可以与常规的窄带电台互通，有利于设备的更新。 跳频通信是扩频通信的一个分支，它的突出优点是抗干扰性强，很适合军事通信环境。自70年代第一部跳频电台问世以来，其应用发展势头锐不可挡。80年代是跳频电台发展速度最快的十年，世界各国军队普遍装备跳频电台，广泛使用跳频技术是80年代VHF频段军用无线通信发展的主要特征。进入90年代后，跳频技术在军用抗干扰通信领域已相当成熟的同时，跳频通信的应用进一步拓展到民用领域[3]。其主要原理如图所示： 课程设计报告

4/ 15 跳频扩频仿真系统框图

Figure 1跳频系统框图 仿真要求  画出系统中各点处的信号波形；  仿真理想信道下（无噪声、无多径）的系统性能；  仿真高斯白噪声下的系统的信噪比-误码率性能；  仿真多径+高斯白噪声下的系统的信噪比-误码率性能(为简单可设2径)；  信道中出现单频干扰、或窄带干扰、或宽带干扰的情况下，对系统性能的影响。

理想信道系统各处波形  原始基带信号

 2FSK调制后信号波形及其频谱

FSK 信源

解调 信宿 n(t) 频率合成器 指令译码器 扩频码发生器 频率合成器 指令译码器 扩频码发生器 cos(2f0t) cos(2f0t) 滤波 课程设计报告

5/ 15  跳频图案  跳频后的波形及其频谱  发射信号加高斯白噪声后的信号及其频谱 课程设计报告

6/ 15  接收机混频后的波形及其频谱  原始信号，判决前，以及判决后信号 课程设计报告

7/ 15 原始信号与解调信号的对比： 误码率 Num =

0 Ratio = 课程设计报告 8/ 15 高斯白噪声下的系统的信噪比-误码率性能 信噪比范围设置：r=-30:5; %信噪比dB

系统仿真时间：Elapsed time is 126.527909 seconds. 课程设计报告

9/ 15 多径+高斯白噪声下的系统的信噪比-误码率性能

结论 由理想的跳频系统中各处波形以及最后的误码率可以看出系统实现了跳频的功能； 当接收信号中加入高斯噪声后，随着信噪比的降低，系统开始出现误码，而且误码率随着系统信噪比的降低而增大，但是系统在信噪比为-5dB以下才会出现误码，说明跳频系统的抗噪声性能很好； 当在多径衰落和高斯噪声的系统中仿真时，发现系统的抗噪声性能进一步下降，在信噪比相同的情况下，有多径衰落的系统误码率更高一些； 在以上前提下，在系统中加入单频干扰信号后，系统的抗噪声性能进一步下降，在信噪比相同的情况下，误码率进一步升高。

部分程序 M序列的产生： function seq = Mcreate( prim_poly ); prim_poly; connections=de2bi(prim_poly);% ÒÆλ¼Ä´æÆ÷ϵÊý 课程设计报告 10/ 15 N=length(connections); tmp1=fliplr(connections);% con=tmp1(2:N); m=length(connections)-1;% L=2^m-1; % length of the shift register sequence requested registers=[zeros(1,m-1) 1]; % initial register contents % seq(1)=registers(m); % first element of the sequence for ii=1:L seq(ii)=registers(m); tmp2=registers*con'; tmp2=mod(tmp2,2); registers(2:m)=registers(1:m-1); registers(1)=tmp2; end; end

频谱图像的输出： function Plot_f( SignalFSK ,fs);

nfft=fs+1; Y = fft(SignalFSK,nfft); PSignalFSK = Y.* conj(Y)/nfft; f = fs*(0:nfft/2)/nfft;

plot(f,PSignalFSK(1:nfft/2+1)); xlabel('frequency (Hz)'); axis([0 10000 -inf inf]); end

主体程序： clc clear g=40 ;fs=100000; r=-10;delay=0; sig1=round(rand(1,g)); %产生随机信号源 signal1=[]; for k=1:g %离散点化 if sig1(1,k)==0 sig=-ones(1,1000); % bit 0设置1000个样点 else sig=ones(1,1000); % bit 1设置1000个样点 end signal1=[signal1 sig];