基于Simulink的高速跳频通信系统仿真

作者简介：丁凯（１９８３－），男，江苏省淮安市人，学士，工程师，主研方向：通信仿真。 收稿日期：２０１５－０７－０２
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微 处 理 机
２０１６年
难截获通信内容。同时，跳频通信具有良好的抗干 扰能力，即使有部分频点被干扰，仍能在其他频点上 进行通信［４］。由于跳频通信系统是瞬时窄带系统， 因而易于与其他的窄带通信系统兼容。图 １，图 ２ 是跳频通信系统的原理图。
关键词：跳频通信；ｍ序列；２ＦＳＫ调制；仿真；模块；误码率 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－２２７９．２０１６．０２．００９ 中图分类号：ＴＮ９４１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－２２７９（２０１６）０２－００２７－０４
ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎＨｉｇｈＳｐｅｅｄＦｒｅｑｕｅｎｃｙＨｏｐｐｉｎｇＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄｏｎＳｉｍｕｌｉｎｋ
第 ２期
２０１６年 ４月
·微机网络与通信·
微 处 理 机
ＭＩＣＲＯＰＲＯＣＥＳＳＯＲＳ
Ｎｏ．２ Ａｐｒ．，２０１６
基于 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的高速跳频通信系统仿真
丁 凯
（海军 ９２７８５部队，绥中 １２５２０８））
摘 要：跳频技术具有较强的抗干扰、抗噪声，抗频率选择性衰减的能力和较低的误码率。在 阐述跳频通信基本原理和实现方法的基础上，利用 Ｍａｔｌａｂ提供的可视化工具 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ建立了跳频 通信系统仿真模型，详细阐述了各模块设计。仿真平台可以通过提供的可视化界面设置参数，同时 可以直观地显示收发双发频率的跳变、误码率等重要指标。仿真结果表明，该跳频通信系统工作正 常，达到了预期效果。
ＤｉｎｇＫａｉ
（Ｎｏ．９２７８５ＴｒｏｏｐｓｏｆＮａｖｙ，Ｓｕｉｚｈｏｎｇ１２５２０８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｈｏｐｐｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｎｔｉ－ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ，ａｎｔｉ－ｎｏｉｓｅ， ａｎｔｉ－ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎａｎｄｌｏｗｅｒｂｉｔｅｒｒｏｒｒａｔｅ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｈｏｐｐｉｎｇｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓｂｕｉｌｔｂｙｍｅａｎｓｏｆＳｉｍｕｌｉｎｋ，ｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙＭａｔｌａｂ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｈｏｐｐｉｎｇｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｅａｃｈｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ， ａｎｄｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｃａｎｂｅｓｅｔｂｙＧＵＩｐｌａｔｆｏｒｍｐａｒａｍｅｔｅｒｓｓｅｔｔｉｎｇ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍｃａｎｓｈｏｗｔｈｅ ｉｎｄｅｘｅｓｓｕｃｈａｓｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒａｎｄｒｅｃｅｉｖｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｈｏｐｐｅｄｉｎｔｕｉｔｉｖｅｌｙａｎｄｔｈｅｂｉｔｅｒｒｏｒｒａｔｅ，ｅｔｃ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈｅｓｙｓｔｅｍ ｃａｎｎｏｒｍａｌｌｙｗｏｒｋａｎｄａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｅｘｐｅｃｔｅｄｅｆｆｅｃｔ．
２ 跳频通信技术
２．１ 跳频系统的组成及原理 跳频通信的工作原理是收发双方传输信号的载
波频率按照预定规律进行离散变化的通信方式，也 就是说通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控 制而随机跳变［２］。从时域上来看，跳频信号是一个 多频频移键控信号；从频域上来看，跳频信号的频谱 在宽频带上随机跳变［３］。与定频通信相比，跳频通 信比较隐蔽，只要对方不清楚载频跳变的规律，就很
基于 Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ所建立的跳频扩频通信 系统的仿真模型，能够反映跳频扩频通信系统的动 态工作过程，可进行波形观察、频谱分析和性能分析 等，同时能真 模 型。
在完成跳频通信干扰系统模型仿真的基础上，对试 验中各类干扰信号的干扰效能进行分析，选择适合 于干扰跳频通信的最佳干扰模式［１］。
在接收端，系统首先根据接收信号进行跳频通 信系统的同步，同步完成之后，本地频率合成器输出 信号的载频与接收信号的载频同步跳变，从而可利 用该信号对接收到的跳频信号进行解跳，最后再对 其进行解调，便可得到发送端发送的原始信息。 ２．２ 跳频通信 ２ＦＳＫ调制方式
跳频系统一般采用 ＦＳＫ、ＡＳＫ等非相干解调的 调制方式，尤其以 ２ＦＳＫ方式最为常用。图 ３所示 是用数字键控法产生二进制频移键控的原理图，图 中两个振荡器的输出载波受输入的二进制基带信号 控制，在一个码元期间输出 ｆ１或 ｆ２ 两个载波。该方 法由于使用两个独立振荡器，使得信号波形的相位 存在不连续现象，但它具有转换速度快、波形好、稳 定度高且易于实现等优点。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦＨｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；Ｍ ｓｅｑｕｅｎｃｅ；２ＦＳＫｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｍｏｄｅｌ；Ｂｉｔｅｒｒｏｒｒａｔｅ
１ 引 言
无线电通信由于它的灵活性，常常被用作军用 通信。但传统的无线电通信都是在某一固定频率下 工作的，很容易被敌方截获或施加电子干扰，从而使 这种通信 方 式 失 去 “灵 验 ”。 跳 频 通 信 就 是 针 对 上 述传统无线电通信的弊端，使原先固定不变的无线 电发信频率按一定的规律和速度来回跳变，而让约 定对方也按此规律同步跟踪接收。
图 ３ 二进制频移键控原理图
如对二元序列 １０１１００１０，载波频率 ω１ ＝ω２ ＝ ２Ｒｂ的波形如图 ４所示。
图 １ 跳频通信系统原理图（发送端）
图 ２ 跳频通信系统原理图（接收端）
发送端首先对输入信息进行调制，在跳频通信 系统中，每一次频率跳变都会引入一个不确定的附 加相移，因此选择的调制方式必须支持非相干解调， 选用 ２ＦＳＫ调制方式。跳频序列控制跳频频率表进 而控制频率合成器产生频率跳变的本振信号，已调 信号对该跳频信号进行跳频调制，其频率不断跳变， 因此其抗干扰性与抗截获性获得极大提高。