基于Matlab的跳频通信系统仿真Word下载.docx

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关键字：

跳频；

Simulink；

抗干扰；

Abstract

Asthewavesinthefieldofcommunicationconflictintensified,theelectromagneticwaveinthelivingenvironmentmoreandmore,theinteractionofelectromagneticwaveismoreandmorebig,theconventionalfixedfrequencycommunicationhasreceivedtheseriousthreat.Inordertoguaranteetheirnormalreliablecommunication,akindofanti-jammingcommunicationsystem-frequencyhoppingcommunicationsystemarisesatthehistoricmoment,ithasgoodanti-interferenceperformanceandmultipleaccessnetworkperformance,notonlyhasbeenwidelyappliedinmilitarycommunication,andiscloselyrelatedtoourdailylife,hasbeenwidelyusedincivilmobilecommunication,suchasGSM,HomeRF（RF）family,Bluetooth（Bluetooth）intheapplicationofthefrequencyhoppingtechnique.Toanalyzetheanti-jammingcapabilityofFHcommunicationsystem,thehardwarerealizationoffrequencyhoppingcommunicationisdifficult,sothistopicisbasedonSimulinktorealizethefrequencyhoppingcommunicationsystem.

Thispapermainlyintroducesthebasicprincipleoffrequencyhoppingtechnique,composition,characteristics,andsomekeytechnologiesinvolved.UsingSimulinktobuildthesimulationmodeloffrequencyhoppingcommunicationsystem,andmainlyanalyzestheanti-jammingperformanceoffrequencyhoppingcommunicationsystem.Thesimulationresultsshowthattheanti-interferenceabilityoffrequencyhoppingcommunicationisveryprominent.

Keywords:

frequencyhopping;

Simulink;

Anti-interference;

引言

在现代通信中常常会遇见的一个重要问题就是抗干扰问题。

随着通信事业的迅速发展，各类通信网的建立，使得有限的频谱资源更加拥挤，相互之间的干扰更为严重，如何防止和降低这种相互之间的干扰成为一大难题。

现代战争首先是电子战，在战争中，哪一方掌握了电子战的主动权，在电子战中取得了优势，就加重了在战争中取得胜利的筹码，而失去电子战优势的一方，要想取得战争的胜利是很困难的。

这是因为在电子战中，如果一方处于劣势，那么将导致通信中断、指挥失灵、所属的部队失控以及泄密等事件的发生，这在战争史上的例子是很多的，因而电子战也越来越受到世界各军事大国的重视，都在不惜投入大量的人力物力，对电子对抗技术进行研究，以便在电子战中取得优势，进而取得战争的胜利。

通信中的干扰可分成两类：

人为干扰和非人为干扰。

跳频技术是扩频技术的一种，跳频通信具有良好的抗干扰性，低截获概率及组网能力，因此跳频技术一出现，便在军事领域得到了极大的发展。

采用跳频技术的短波超短波电台在军事通信中得到了广泛应用，极大地提高了军事装备的抗截获和抗干扰能力，保证了军事指挥系统的安全性和有效性。

目前，军事通信传递的信息，已从发送简单的指挥命令发展到诸如雷达探测的数据、高速图像传真信息和数字话音加密信息等一些要求较高的数字数据信息。

传统调制方式由于频谱利用率不高而不适合跳频系统的高速数据传输。

因而研究适合于跳频通信特点的具有高效频谱利用率的调制方式具有重要的意义。

在通信对抗中，一方要破坏对方的有效通信，而另一方则要尽力摆脱对方的干扰，保障自己的通信畅通，因而干扰与抗干扰技术在这种对抗中发展。

由此可见通信对抗的双方在对抗中得到发展，抗干扰技术也随之得到迅速提高。

目前采用的抗干扰技术有扩频技术、加密技术、猝发通信技术、天线零相技术、分集技术等。

其中扩展频谱技术具有很强的抗干扰性能，其多址能力、保密、抗多径等功能也备受人们的关注，被广泛地应用于军事通信和民用通信中。

本文所研究的跳频通信正是扩展频谱技术的一种。

1跳频技术的现状以及发展

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，因而很适合用于军事领域。

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（甚高频）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展到民用领域。

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，以至于自其问世至今，倍受世界各国，特别是几大军事强国的青睐。

跳频通信的发展历程可概括为：

40年代末理论先导，60年代研制攻关，70年代末产品问世，80年代逐步推广，90年代广泛应用，21世纪飞速发展。

诚然，跳频通信是由电子对抗而首先应用于军事领域的。

但是，它在民用通信的应用也越来越受到人们得密切关注。

目前，跳频通信的理论和技术已经很成熟。

跳频通信自问世以来得到迅速的发展，这主要得益于跳频通信本身所具备的优点。

世界上第一个使用的跳频通信系统是Sylvania的BLADES系统，全称为BaffaloLaboratoriesApplicationofDigitallyExactSpectra，1955年开始研制，1963年安装在美国海军Mt.McKinley指挥舰上进行试验，采用跳频技术对抗敌意干扰。

1982年，英国在马尔维纳斯群岛战争中使用了跳频电台。

1989年，美军入侵巴拿马，装备了200多部SINCGARS电台。

1991年海湾战争中，美国海军陆战对紧急装备了2700部、陆军装备了2179部SINCGARS超短波跳频电台。

海湾战争中，法军装备的是TRC-950超短波跳频电台，英军装备的是Jaguar-V超短波跳频电台，有效的抗干扰措施保障了己方的正常通信。

美中不足的是，不同国家研制的跳频电台不完全兼容，在联合行动中，为了实现参战部队之间的通信联络，只能向低水平电台看齐，甚至不得不使用常规通信方式实现互通。

之后，美国和北约加强了跳频电台的互联互通工作。

1999年的科索沃战争和2003年的伊拉克战争中，多国部队的通信装备普遍采用了跳频技术。

1995年2月美国Signal杂志报道了LockheedSanders公司用3年时间独立研制和开发的相关跳频增强型扩展（CHESS）通信系统。

CHESS系统是以先进的数字信号处理技术及高速DSP芯片为基础设计的，它代表了新一代短波扩频技术。

它用于增强频谱共享，同时提供一个可靠的高数据率（4800-19200b/s）的短波数据通信。

其跳频带宽为2.56MHz（包含512个5KHz信道），跳速高达5000Hops/s。

信道探测用200跳，其余4800跳用于数据传输。

若每个频率（跳）发送4比特数据，则可传输19.2kb/s数据；

在采用编码效率为1/2的纠错码，则可实际传输9.6kb/s信息数据。

若每个频率（跳）发送2比特数据，则纠错编码后可实际传输4.8kb/s信息数据此中条件下误码率可达。

美国国防新系统系局（DISA）鉴定，通过利用相关快速跳频技术，CHESS获得了理想的性能，具有无干扩频、频谱复用、减少多径衰落影响以及降低干扰等特性，是目前最先进的宽带快速跳频通信系统。

目前，跳频通信在民用通信中的应用，在GSM数字蜂窝系统中，跳频技术可以提高抗衰落、抗干扰能力。

跳频技术对于静态或慢速移动的移动台具有很好的抗衰落效果，而对于快速移动的移动台由于同一信道的两个连接的突发脉冲序列其位置差已足以使他们与瑞利变化不相关，因此跳频增益很小，这就是跳频所具有的频率分集。

由于跳频是频率在不断的变化，频率的干扰是瞬时的，因此跳频具有干扰分集。

蓝牙（Bluetooth）也采用跳频技术来抗工业干扰。

GSM系统基地台工作在935MHz-960MHz，移动台工作在890MHz-915MHz，信道分配采用TDMA方式，每载波分为8个时隙，采用跳频技术实现分集接收，跳频速率为271Hops/s。

蓝牙工作在ISM频段（工业、科学、医疗频段，在2.4GHz到2.48GHz之间），跳频速率为1600Hops/s，频带宽度为1MHz，使用79个频率或者23个频率。

2跳频通信的基本原理

2.1跳频系统的原理及组成

跳频通信的基本工作原理示意如图2-1，在发射机中,输人的信息对频率fs的载波进行调制，得到带宽为Bm的调制信号。

独立产生的跳频序列从跳频频率表中取出频率控制码，控制频率合成器在不同的时隙内输出频率跳变的本振信号。

用它来对调制信号进行变频,使变频后的射频信号频率按照跳频序列跳变，即为跳频信号。

跳频信号带宽W和调制信号带宽R的比值（W/R）就是跳频通信系统的处理增益Gp。

跳频信号以频率跳变方式躲避某些频率点上的人为干扰或自然干扰。

在接收机中，与发射机跳频序列一样的本地跳频序列从跳频频率表中取出频率控制码控制频率合成器，使输出的本振信号频率按照跳频序列相应地跳变。

跳变本振信号，对接收下来的跳频信号进行变频处理，将频率搬移到fs,实现解跳。

解跳后的调制信号，在本地载波作用下，经解调后,恢复出信息。

将信息数据通过调制后变为带宽为Bm的调制信号。

由伪随机序列