跳频通信技术的研究

潍坊学院本科毕业论文摘要1跳频通信技术的研究摘要:跳频通信是一种具有较强抗干扰能力的通信体制。其工作原理是指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。通过对跳频通信对多种干扰信号的抑制能力与跳频处理增益相关性的分析，研究了跳频通信系统抗干扰能力的方法。介绍了一种基于FPGA和DDS（DirectDigitalSynthesizer）技术的跳频信号源实现方案。DDS采用AD公司的最新频率合成器件AD9852，其中频率控制字存储在FPGA内部RAM单元中，FPGA通过40针总线接口向AD9852写入频率控制字。该信号源具有可编程、可升级的优点。详细分析了GSM跳频原理，图文并茂地说明了GSM跳频的目的、原因、过程以及方法和计算等，并且介绍了跳频电台的组网的分类和方法等。跳频技术是一种具有高抗干扰性、高抗截获得能力的扩频技术。随着微电子与数字信号处理技术的飞速发展,原先存在的频率合成器和跳频同步等难题已经解决。现在它不仅已经在军事通信中大展身手,较好地满足了现代战争提出的电子对抗与反对抗要求,而且在民用通信中也展示出良好的应用前景。可以相信,跳频技术仍将继续向高跳频速率、高数据传输速率发展。各种新颖的跳频实现方法也不断地推出,软件无线电概念的提出为跳频技术的发展开辟了一个新领域。关键词:跳频通信跳频技术跳频系统射频跳频潍坊学院本科毕业论文摘要2Frequency-hoppingcommunicationstechnologyresearchAbstract:Frequency-hoppingcommunicationisastronganti-interferenceabilityofthecommunicationssystem.Itsprincipleofworkisreferstoreceivesanddispatchesbothsidestransmissionsignalthecarrierfrequencytocarryontheseparatechangeaccordingtothepredeterminedrulethemailingaddress,thatis,inthecorrespondenceusescarrierfrequencypseudo-randomchangecodecontrol,butjumpsstochasticallyFrequency-hoppingcommunicationthroughavarietyofinterferencesuppressionandsignalprocessinggainoffrequencyhoppingcorrelationanalysistostudythebroadbafrequency-hoppingcommunicationsysteminterference,multi-frequencyinterference,tracking,anti-interferenceabilityiscalculated.Introducedonekind(DirectDigitalSynthesizer)thetechnicalfrequency-hoppingsupplyoscillatorrealizestheplanbasedonFPGAandDDS.DDSusesADCorporation'snewestfrequencysynthesiscomponentAD9852,thefrequencycontrolwordsavesinFPGAintheinternalRAMunit，FPGAreadsinthefrequencycontrolwordthrough40needlebusinterfacetoAD9852.Thissupplyoscillatorhasthemeritwhichprogrammable,maypromote.MultianalysisGSMfrequency-hoppingprinciple,explainedtheGSMfrequency-hopping'sgoal,thereason,theprocessaswellasthemethodandthecomputationabundantlyandelegantlyandsoon，andintroducedHoppingradio'snetwork'sclassificationandthemethodandsoon.Alongwithmicroelectronanddigitalsignalprocessingtechnologyswiftdevelopment，originaldifficultproblemsandsoonexistence'sfrequencysynthesizerandfrequency-hoppingsynchronizationalreadysolved.Nowitnotonlyalreadyinmilitarycorrespondencebigexhibitionskill，hassatisfiedtheelectroniccountermeasurewhichandthecounter-resistancerequestwellthemodernwarfareproposed,moreoveralsodemonstratesthegoodapplicationprospectinthecivilcorrespondence.Maybelievethatthefrequency-hoppingspreadspectrumwillstillcontinuetothehighfrequency-hoppingspeed,thehighdatatransferratedevelopment.Plantsthenovelfrequency-hoppingtorealizethemethodalsounceasinglytopromote，Softwareradioconcept'sstatementopenedanewdomainforfrequency-hoppingspreadspectrum'sdevelopment.Keywords:Frequency-hoppingcommunicationsFrequency-hoppingspreadspectrumFrequency-hoppingsystemRadiofrequencyfrequency-hopping潍坊学院本科毕业设计1目录1引言……………………………………………………………………………………12跳频通信概述…………………………………………………………………………22.1跳频通信的基本概念………………………………………………………………22.2跳频通信系统的组成………………………………………………………………22.3跳频通信的原理……………………………………………………………………42.4跳频通信技术的发展历程和特点…………………………………………………42.5跳频系统的分类以及应用…………………………………………………………82.6跳频通信技术的搜索和截获………………………………………………………123跳频通信信号源的研制………………………………………………………………143.1基于FPGA和DDS技术的跳频信号源设计………………………………………143.2FPGA与DDS接口设计………………………………………………………………164基带跳频和射频跳频…………………………………………………………………194.1基带跳频和射频跳频原理…………………………………………………………194.2基带跳频和射频跳频优缺点………………………………………………………215GSM跳频原理…………………………………………………………………………225.1概述………………………………………………………………………………225.2跳频实现流程……………………………………………………………………245.3跳频算法…………………………………………………………………………265.4ZXG10中以BBX方式实现跳频的过程…………………………………………296跳频电台的组网………………………………………………………………………376.1组网过程……………………………………………………………………………376.2组网方法……………………………………………………………………………37结束语……………………………………………………………………………………40参考文献………………………………………………………………………………42致谢……………………………………………………………………………………43潍坊学院本科毕业设计11引言跳频是最常用的扩频方式之一，其工作原理是指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。从通信技术的实现方式来说，“跳频”是一种用码序列进行多频频移键控的通信方式，也是一种码控载频跳变的通信系统。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以不等间隔随机跳变的。其中：跳频控制器为核心部件，包括跳频图案产生、同步、自适应控制等功能；频合器在跳频控制器的控制下合成所需频率；数据终端包含对数据进行差错控制。在广阔地域使用短波通信，都希望通信话路畅通和保密。然而他们常遇到窃听、电子对抗、信道拥塞等问题。常规短波电台用固定频率发射和接收，因而无法避开窃听、人为干扰、信道阻塞。这些问题必须利用跳频技术才能彻底克服。本论文主要研究跳频通信技术，主要包括跳频通信概念的阐述、跳频通信抗干扰性能优良的具体阐述、跳频通信系统信号源的研制、基带跳频和射频跳频、GSM跳频原理以及通信电台的组网，其研究目的在于拓展知识面，更深入地了解跳频技术，并且能依靠理论研究解决实际问题。本论文主要通过查阅国内外相关文献资料以及实验数据来说明，列举了一些课本上没有的跳频通信知识，并结合图表等将原理阐释得清楚完整。随着跳频技术的不断发展，跳频通信将更加频繁地融入我们的生活之中为我们提供更加清晰完整的通信质量。潍坊学院本科毕业设计22跳频通信概述跳频是指载波频率在很宽频带范围内按某种图案（序列）进行跳变。信息数据D经信息调制成带宽为Bd的基带信号后，进入载波调制。载波频率受伪随机码发生器控制，在带宽Bss（Bss＞＞Bd）的频带内随机跳变，实现基带信号带宽Bd扩展到发射信号使用的带宽Bss的频普扩展。可变频率合成器受伪随机序列（跳频序列）控制，使载波频率随跳频序列的序列值改变而改变，因此载波调制又被称为扩频调制。GSM的无线接口使用了慢速跳频，其要点是按固定间隔改变一个信道使用的频率。系统使用慢速跳频（SFH），每秒跳频217次，传输频率在一个突发脉冲传输期间保持一定。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，因而很适用于军事领域。当70年代末第一部跳频电台问世以后，就预示着其发展势头锐不可挡。到了80年代，世界各国军队普遍装备跳频电台。这十年是跳频电台发展速度最快的十年。广泛使用跳频电台曾被誉为80年代VHF频段无线电通信发展的主要特征。90年代，跳频通信如虎添翼，在军用跳频通信领域已相当成熟的同时，跳频通信的应用又拓宽到民用领域。业内人士指出，跳频通信是对抗无线电干扰的有效手段，称其为无线电通信的“杀手锏”。跳频通信是如此的神奇，以致于自其问世至今的短短30年间，倍受世界各国，特别是几大军事强国的青睐。2.1跳频通信的基本概念我们在用收音机收听某电台，当电台在中波和短波两个波段上播放同一个节目时，有这样的体会：若中波波段信号不好，则随即换到短波波段收听；当短波波段信号不好，则又换回到中波波段收听。这种