基于simulink跳频通信系统的设计

石家庄铁道大学四方学院毕业设计基于Simulink的跳频通信系统的设计FrequencyHoppingCommunicationSystemDesignBasedOnSimulink2012届电气工程系专业电子信息工程学号20086411学生姓名郑皓指导教师郭中华完成日期2012年5月15日毕业设计成绩单学生姓名郑皓学号20086411班级方0809-4专业电子信息工程毕业设计题目基于Simulink的跳频通信系统的设计指导教师姓名郭中华指导教师职称副教授评定成绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩：院长(主任)签字：年月日毕业设计任务书题目基于Simulink的跳频通信系统的设计学生姓名郑皓学号20086411班级方0809-4专业电子信息工程承担指导任务单位电气工程系导师姓名郭中华导师职称副教授一、主要内容(1)研究扩频通信系统及其分类；(2)跳频技术的基本原理；(3)跳频通信系统的性能；(4)设计跳频通信系统。二、基本要求(1)熟练掌握Matlab工具箱的运行环境及其仿真编程语言；(2)熟悉跳频通信系统的原理；(3)熟悉跳频通信系统的性能；(4)跳频序列的产生；(5)基于Simulink设计跳频通信系统。三、主要技术指标设计论文以跳频通信系统的基本理论作为本设计的支持，同时也要包括Simulink设计跳频通信系统，本设计要求产生m序列的跳频序列、系统中的跳频频点：15个；跳频跳速：100跳/s；跳频带宽：15kHz；仿真时间：0.2s；预计跳频同步时间：0.03s~0.04s。基于Simulink实现跳频通信系统的设计。给出仿真结果和分析。正文不少于1.5万字，查阅文献资料不少于15篇，其中外文文献2篇以上，翻译有关的外文资料不少于3000汉字。四、应收集的资料及参考文献收集关于跳频通信系统，以及Matlab工具箱的使用等方面的资料和参考文献。五、进度计划第1周—第2周：收集资料，完成开题报告；第3周—第4周：需要和可行性调试；第5周—第7周：概要设计；第8周：中期检查；第9周—第12周：详细设计和代码设计；第13周—第14周：论文审核定稿；第15周—第16周：答辩。教研室主任签字时间年月日毕业设计开题报告题目基于Simulink的跳频通信系统的设计学生姓名郑皓学号20086411班级方0809-4专业电气工程系一、研究背景当今信息时代，如何有效的利用宝贵的频带资源，如何进行准确的信息通信是通讯领域中至关重要的问题。扩频通信正是在这种背景下发展起来的。从扩频通讯的应用发展来看，真正开始研究它的应用的是在上个世纪50年代中期美国开始的。刚开始一直用于军事通信领域，因为在军事通信中，一般通信方式在强干扰存在的情况下，很难准确的检测出发来的信号，由于扩频通信具有很好的保密性和抗干扰性，所以首先开始了在军事通信领域的应用，从此，军事通信机关对军事通信、空间探测、卫星侦察等方面应用扩频通信技术。60年代以来，随着民用通信事业的发展，频带拥挤问题日益突出，成为通信技术发展上的一个突出问题，军事产品开始向民用转化。80年代开始在民用领域得到应用。为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效的利用频谱资源，各国都纷纷提出在数字蜂窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术，扩频技术已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数字通信、遥测、监控报警等系统中。MATLAB的simulink动态仿真环境很强大，具有方便、直观、灵活的优点。MATLAB集数值分析、矩阵运算、信号处理和图像显示于一体，构成一个方便的、界面友好的用户环境。在这个环境下，对所有要求解的问题，用户只需简单的列出数学表达式，其结果便以人们十分熟悉的数值或图形方式表达出来。基于MATLAB的Simulink所建立的扩频通信系统的仿真模型,能够反映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，同时能根据研究和设计的需要扩展仿真模型，实现以扩频通信为基础的现代通信的模拟仿真，为系统的研究和设计提供强有力的平台。二、国内外研究现状跳频通信以其强抗干扰能力和高安全性在军事通信领域得到了越来越广泛的应用。早在70年代，就开始了对跳频通信系统的研究，现已开发了跳频在VHF波段(30—300MHz)的低端30—88MHz、UHF波段(300MHz以上)以及HF波段(1.5—30MHz)的应用。随着C4ISR系统要求的不断提高，跳频通信系统正向着跳速不断提高，跳频带宽越来越大，跳频图案越来越复杂的方向发展。以美军的JTIDS为例，其跳速能够达到76923跳/s，跳频带宽也达到了153MHz。现在美国Sanders公司的CHESS高速短波跳频电台已经实现了5000跳/秒的跳频速率，最高数据数率可达到19200bps。此外，CHESS跳频电台与一般的跳频电台还有所不同，它以DSP为基础，采用了差动跳频(DFH)技术。通过现代数字处理技术，CHESS跳频电台较好解决了短波系统带宽有限(导致数据速率低的原因)、信号间相互干扰、存在多径衰落等的问题。同时，它的瞬时信号带宽很窄，对其它信号的影响很小。可以看到，实现更高跳速、更高数据速率的跳频电台正是跳频通信系统的未来发展方向，软件无线电的概念也已逐渐应用到新型的跳频电台中。目前每秒钟万跳以上的高速跳频已成为跳频技术的发展方向。目前世界各电台厂商提供的多数是普通数字式跳频。数字跳频的缺点是跳频频谱不够隐蔽，容易被识别、破译、跟踪。近两年出现了更先进的智能边带跳频通信模式，这是边带跳频和智能跳频的统称。边带跳频是在数字跳频基础上发展的更高级技术，它将跳频码隐含于边带话音中，隐含的跳频信号近似边带噪声，比一般的数字跳频更难被识别，破译和跟踪。三、研究方案1、跳频系统的性能：跳频带宽、跳频速率、跳频频率数、跳频同步时间、跳频周期。2、跳频通信系统主要由发送端和接收端两部分组成。在发送端，用信源产生的信息流去调制频率合成器产生的载频，得到射频信号。在接收端，接收端接收到的信号经高通滤波后与本振信号相乘并经中频带通滤波后，得到中频信号，送到信息解调器恢复出原信息信号。跳频通信系统的原理图如下：3、频率合成器分别由100HZ步进频率合成器、10KHZ步进频率合成器、1.65/5.12MHZ振荡器组成。4、跳频序列发生器产生伪随即序列，目前常用的伪随机序列有：m序列、M序列、Gold码、R-S码。本设计使用的是m序列。5、本设计采用2FSK调制方式。6、跳频系统中的解调器不用锁相环路，采用包络检波器。四、预期结果1、产生m序列的跳频序列。2、跳频频点、跳速、带宽、仿真时间、同步时间都达到预期的要求。3、完成基于Simulink的跳频通信系统的设计，信源产生的信息通过跳频通信系统能恢复出原始信号。4、验证通信系统仿真可有效实现跳频通信系统的信号生成、检测及接收仿真功能。指导教师签字时间年月日频率合成器跳频序列发生器信宿数据解调器带通滤波器高通滤波器同步电路高通滤波器数据调制器频率合成器跳频序列发生器信源摘要当今信息时代，如何进行准确的信息通信是通讯领域中至关重要的问题。跳频通信系统是一种典型频谱通信系统，它在军事通信、移动通信、计算机无线数据传输和无线局域网等领域有着十分广泛的应用，已成为当前短波保密通信的一个重要发展方向。本文设计了一种基于Simulink的跳频通信系统。首先对扩频通信系统、跳频通信系统和MATLAB进行了研究，然后从跳频系统的结构组成、工作原理、主要技术指标、跳频通信系统的调制、频率合成器、伪随机序列、解跳和解调等方面阐述了跳频通信系统的基本原理，并对跳频通信系统进行了仿真研究和理论分析，达到了预期的效果。同时又介绍了基于源代码的跳频通信系统的仿真，并以2FSK调制方式为例，给出了通信干扰样式下的误码率理论分析结果。本文设计的跳频通信系统，为以后的频谱通信系统打下了基础，并且应用于生活的各个方面，已成为现代通信不可缺少的一部分。关键词：扩频通信跳频通信MATLABSimulink仿真AbstractIntoday'sinformationage,howtocarryouttheaccurateinformationcommunicationisacrucialissueinthefieldofcommunication.Frequencyhoppingcommunicationsystemisatypicalspectrumcommunicationsystem,itisinmilitarycommunication,mobilecommunication,computerwirelessdatatransmissionandwirelessLANandotherfieldshaveaverywiderangeofapplications,hasbecomethecurrentshortwavecommunicationisoneoftheimportantdevelopmentdirections.ThispaperintroducesadesignoffrequencyhoppingcommunicationsystembasedonSimulink.Thespreadspectrumcommunicationsystem,frequencyhoppingcommunicationsystemandMATLABarestudied,andthenfromthefrequencyhoppingsystemstructure,workingprinciple,maintechnicalindex,frequencyhoppingcommunicationsystemmodulation,frequencysynthesizer,pseudo-randomsequence,de-hoppinganddemodulationaspectsoffrequencyhoppingcommunicationsystembasicprinciple,andthefrequencyhoppingcommunicationsystemthesimulationresearchandtheoreticalanalysis,toachievethedesiredresults.Atthesametime,basedonthesourcecodeofthefrequencyhoppingcommunicationsystemsimulation,andby2FSKmodulationmodeasanexample,presentsthecommunicationjammingmodeBERunderthetheoreticalanalysisresults.Inthispaper,designoffrequencyhoppingcommunicationsystem,forsubsequentspectrumcommunicationsystemlaidafoundation,andusedinallaspectsoflife,hasbecomeanindispensablepartofmoderncommunication.Keywords:SpreadspectrumcommunicationFequencyhoppingcommunicationMATLABSimulinkSimulationI目录第１章绪论...........................................................................................................................................11.1课题研究的背景及意义.......................................................................................................