跳频扩频系统
1、跳频扩频通信系统设计及simulink仿真
通信仿真技术实验报告一、实验工程名称：跳频扩频通信系统的设计及simulink 仿真二、有关扩频系统的背景介绍扩展频谱<Spread Spectrum，SS）通信系统广泛应用于军事通信、移动通信、雷达、导航、测距、定位等领域。
它利用频谱扩展技术将需要发送的信息信号扩展到一个很宽的频带上，使射频带宽比信息带宽宽得多，然后再发送出去。
在接收端则通常通过相干解扩将信号重构出来。
这种通信系统以占用比原始信号带宽宽得多的射频带宽为代价，来获得更强的抗干扰能力和更高的频谱利用率。
在通信系统中采用扩频技术有许多优点：比如具有较强的抗干扰能力；具有较强的隐蔽性和抗测向、抗侦察能力；具有优良的多址接入能力，是码分多址的关键技术；具有很强的抗频率选择性衰落的能力；抗多径干扰；可进行高分辨率的测向、定位等等。
按照扩频方式的不同，扩频通信系统主要可分为：直接序列扩展频谱系统<Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS）跳频系统<Frequency Hopping，FH）跳时系统<Time Hopping，TH ）。
跳频是扩频的另外一种方式。
在跳频系统中，调制载波频率受伪随机码的控制，不断地以伪随机规律跳变，以躲避点干扰和窄频干扰。
跳频系统可以看成是载波频率按照指定的伪随机规则跳变的多元频移键控<M-FSK ）系统。
根据跳频速率< 跳/s）与传输信息速率< bps）之间的关系，可以将跳频系统分为慢跳频系统和快跳频系统：若< ），则为快跳频，反之为慢跳频。
三、实验目的：本实验的目的是通过搭建跳频扩频系统的模型，了解跳频扩频通信系统的原理，并掌握simulink 的操作使用方法。
四、实验内容跳频系统是一种瞬时窄带系统。
在接收机端，本地恢复载波也受伪随机码的控制，并保持与发送的跳频变化规律一致，这样，以频率跳变的本地恢复载波对接收信号进行变频<相乘）后，就能得到解扩<解跳频）信号，然后对解扩后的信号再进行相应的解调即可恢复数据。
跳频扩频系统
跳频扩频系统一、定义及原理跳频扩频系统：采用码序列控制信号的载波，使之在多个频率上跳变而产生扩频信号。
接收端产生一个与信号载波频率变化相同移频信号，用它作变频参考，再把信号恢复到原来的频带。
调频系统可随机选取的频率数通常是几百个或更多。
跳频系统的载频受一个伪随机码控制，不断地、随机地跳变，因此跳频系统可视作载频按照一定规律变化的多频频移键控(MFSK。
与直扩系统不同，跳频系统中的伪随机序列并不直接传输，而是用来选择信道。
跳频系统主要由PN码产生器和频率合成器两部分组成，快速响应的频率合成器是频率跳变系统的关键部件。
频率跳变系统的发射机在一个预定的频率集中，由PN码序列控制频率合成器，使发射频率能随机地由一个跳到另一个。
接收机中的频率合成器也按相同的顺序跳变，产生一个与发射频率只差一个中频的本振频率，经混频后得到固定的中频信号，该中频信号经放大后送到解调器，恢复传送的信息。
此处，混频器实际上担当了解调器角色，只要收发双方同步，就可将频率跳变信号转换为一个固定频率的信号。
二、跳频系统的结构发送端的波形接收端的波形四、跳频系统的优点跳频扩频技术的优点如下：（1）抗单频干扰，部分带宽干扰能力强跳频系统的抗干扰原理和直扩系统不同，直扩是靠频谱的扩展和解扩处理来提高信噪比的；跳频是靠躲避干扰，来达到提高信噪比的。
虽然不能像直扩系统那样，但由于载波频率是跳变的，减少了单频干扰和窄带干扰进入接收机的概率。
故调频系统具有抗单频及部分带宽干扰的能力。
当跳频的概率数目足够多、跳频的带宽足够宽时，其抗干扰能力是很强的。
（2）抗多径衰落的能力强利用载波频率的快速跳变，具有频率分集的作用，从而增强了系统抗多径衰落的能力。
（3）便于实现多址通信应用跳频通信可以很容易地组建一个多址网络，网络内的各个用户都被分配了一个互不相同的地址码，就像电话号码一样。
每个用户只能接收其他用户针对其地址码发送来的信息，对发送给其他用户的信息，则不会解调出来。
跳频扩频的原理和应用
跳频扩频的原理和应用1. 跳频扩频的原理跳频扩频（Frequency Hopping Spread Spectrum）是一种通过在通信中不断改变载波频率来实现抗干扰和安全性的技术。
它主要通过以下原理来实现：1.频率跳变：跳频扩频系统在通信过程中会周期性地改变使用的载波频率。
频率跳变可以将信号在不同频率上进行传输，以减少信号在特定频率上的干扰。
2.扩频技术：跳频扩频系统还会使用扩频技术，将原始信号进行扩频。
扩频技术会在发送端对原始信号进行调制，将其扩展到较宽的频带上。
接收端会利用和发送端相同的扩频码对信号进行解码，还原出原始信号。
3.码片序列：扩频技术中使用的扩频码片序列是跳频扩频系统中的核心要素。
这些码片序列在发送端与接收端之间必须保持同步。
扩频码片序列的特点是具有良好的相关性，使得接收端可以通过将收到的信号与预期的码片序列进行比较，从而检测出有效的信号。
跳频扩频技术的原理在一定程度上提高了系统的抗干扰能力和安全性，常用于无线通信、军事通信、无线局域网等领域。
2. 跳频扩频的应用跳频扩频技术在现代通信领域得到广泛应用，以下是几个常见的应用场景：2.1 无线局域网（WLAN）跳频扩频技术在无线局域网中使用，可以提供更可靠、稳定的数据传输。
由于跳频扩频技术能够在不同的频率上进行传输，可以避免单一频率上的干扰，从而提高无线网络的抗干扰能力和传输质量。
2.2 蓝牙技术蓝牙技术中的传输方式就是基于跳频扩频技术的。
蓝牙设备会在跳频序列中选择一段频率范围，然后进行频率跳变进行数据传输。
这种方式不仅提高了蓝牙设备之间的通信质量，也增强了蓝牙设备的抗干扰能力。
2.3 军事通信由于跳频扩频技术能够有效抵御敌人的频率干扰和窃听，因此在军事通信中得到广泛应用。
军方可以利用跳频扩频技术提供安全可靠的通信，保障敏感信息的传输。
2.4 移动通信跳频扩频技术在移动通信中也有广泛的应用，尤其是在CDMA（Code Division Multiple Access）系统中。
跳频通信系统
一、引言
扩频通信系统因其具有频带利用率高、抗干扰能力强、频 率分配和组网灵活方便等特点，目前得到了广泛的重视, 并被 确认为第三代移动通信系统首选的多址方式。
扩频通信包括直扩（DS)、跳频(FH)和跳时(TH)三种频谱 扩展的方式。目前扩频码分多址系统的研究主要还是集中在 直扩系统（DS/SSMA）中, 对扩频通信中的其它扩频多址技 术--跳频扩频多址(FH/SSMA)和跳时扩频多址（TH/SSMA)用 于民用则缺乏足够的研究。
Tc＝rTb
Rc =R b/r
再经M进制调制后，MFSK的符号速率Rs=Rc/k,
符号间隔Ts=kTc.
其中，k=log2M
若每一符号L跳，则跳频速率Rh和每一跳的时隙Th为
Th=Ts/L=krTb/L
Rh=1/Th=LRb/(kr)=LRs
快速跳频系统
则跳频后的信号为：
s m ( t) R2 e p e{ x j{ 2 [ p fh i [ ( m 1 ) f] t m }]}
四、跳频通信系统
跳频技术由于其强劲的抗干扰能力在军事通信领域已得到 了广泛的应用。自70年代末第一台跳频电台问世以来，它在军 事领域的作用日益重要。目前随着对其关键技术研究的深入， 已开始将其应用在商用和民用。在无线通信系统中，用跳频码 分多址技术来提高系统容量已见报道【5】。
跳频可分为快、慢两种。快跳频是指一次发射信号期间有 不止一个频率跳变，即跳频速率大于或等于信息速率；反之则 称为慢跳频。目前使用的大多数跳频系统都采用的是慢跳频系 统。但由于快跳频信号的驻留时间很短，能更有效地抗跟踪式 干扰，世界各国竞先研究快速跳频系统。
由于DS/SSMA系统中的多址干扰，系统容量是受限的。近 来，跳频扩频多址(FH/SSMA)已得到极大的关注【1】 。
跳频扩频原理
跳频扩频原理跳频扩频技术（FHSS/DS）是一种广泛应用于近几十年来的人工无线通信中的数字信号传输技术。
它通过将信号转化为更宽带的带宽，并采用无线电频率跳跃技术来分散信号，从而达到抵御干扰和窃听攻击的目的。
跳频扩频技术被广泛应用于军事、民用、移动通信、工业自动化等领域，成为许多数字通信系统中最常见的技术之一。
跳频扩频技术有两种基本形式：扩频和跳频，其中扩频是将数据信息转换成一个更宽的频带，通过码序列进行编码分配的方式进行传输，达到了抗干扰和保密的目的。
而跳频技术则是将数据信息按照规定的频率顺序按照一定的规律进行跳变传输，从而使得频率难以被干扰和窃听攻击所感知。
由此可见，跳频扩频技术不仅具有高质量的信号传输能力，而且还具有防干扰和保密性的重要特点。
跳频扩频技术在数字通信系统中的原理，并不复杂，实现起来也相对简单。
跳频扩频技术的基本原理是，通过将数据信号在较短的时间内传输到较大的频带上，将其扩展成一个更宽的频带，在信号发送过程中将其随机和跳跃的变化频率进行传输，以达到正常通信数据传输的目的。
跳频扩频技术的系统中，数据经过多级编码和解码，最终被解码为原始数据信息。
在随机跳频频段的过程中，信号的转换和跳跃也对抗了干扰和窃听攻击。
1.在发送端，数据信号按照一定的规律通过加扰和功率控制经过扩频同步器，将原来窄带的信号转化为宽带信号。
2.在跳频序列生成器中，随机生成一个跳频序列，然后将其与数据信号进行按位异或运算，得到加密的数据信号。
3.通过根据规律时钟定时跳频，将加密后的信号发送出去。
4.当接收方收到加密的信号时，通过解密器进行解密，将加密的数据信号转化为原始数据信号。
跳频扩频技术是一种数字通信系统中重要的信号传输技术，具有高质量、高速率、防干扰和保密性等特点。
通过随机跳跃频率和扩频码的组合，可以实现防窃听、反干扰和无线电频率资源共享的目的。
在军用、民用和通信领域中，跳频扩频技术已成为基本的数字信号传输技术，发挥着越来越重要的作用，将随着科技的发展和技术的进步不断完善和逐步广泛应用。
跳频扩频通信系统设计方案及simulink仿真
个人收集整理仅供参考学习通信仿真技术实验报告一、实验项目名称：跳频扩频通信系统地设计及simulink仿真二、有关扩频系统地背景介绍扩展频谱（Spread Spectrum，SS）通信系统广泛应用于军事通信、移动通信、雷达、导航、测距、定位等领域.它利用频谱扩展技术将需要发送地信息信号扩展到一个很宽地频带上，使射频带宽比信息带宽宽得多，然后再发送出去.在接收端则通常通过相干解扩将信号重构出来.这种通信系统以占用比原始信号带宽宽得多地射频带宽为代价，来获得更强地抗干扰能力和更高地频谱利用率.b5E2RGbCAP 在通信系统中采用扩频技术有许多优点：比如具有较强地抗干扰能力；具有较强地隐蔽性和抗测向、抗侦察能力；具有优良地多址接入能力，是码分多址地关键技术；具有很强地抗频率选择性衰落地能力；抗多径干扰；可进行高分辨率地测向、定位等等.p1EanqFDPw按照扩频方式地不同，扩频通信系统主要可分为：直接序列扩展频谱系统（Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS）跳频系统（Frequency Hopping，FH）跳时系统（Time Hopping，TH）.DXDiTa9E3d跳频是扩频地另外一种方式.在跳频系统中，调制载波频率受伪随机码地控制，不断地以伪随机规律跳变，以躲避点干扰和窄频干扰.跳频系统可以看成是载波频率按照指定地伪随机规则跳变地多元频移键控（M-FSK）系统.根据跳频RRbps）与传输信息速率（速率（）之间地关系，可以将跳频系统分为慢跳/s ah R?R），则为快跳频，反之为慢跳频.跳频系统和快跳频系统：若（RTCrpUDGiTah三、实验目地：本实验地目地是通过搭建跳频扩频系统地模型，了解跳频扩频通信系统地原理，并掌握simulink地操作使用方法.5PCzVD7HxA1 / 8个人收集整理仅供参考学习四、实验内容跳频系统是一种瞬时窄带系统.在接收机端，本地恢复载波也受伪随机码地控制，并保持与发送地跳频变化规律一致，这样，以频率跳变地本地恢复载波对接收信号进行变频（相乘）后，就能得到解扩（解跳频）信号，然后对解扩后地信号再进行相应地解调即可恢复数据.由于跳频系统中载频不断改变，在接收机中跟踪载波相位较为困难，所以跳频系统中一般不采用需要相干方式解调地调制方式，如PSK等，而是采用一些可非相干解调地调制方式，最常用地是FSK调制.jLBHrnAILg 设数据流波形为a(t),数据速率为，其取值为双极性地（1），进行FSKR?a调制（频偏设为）后输出信号地等效低通信号为b(t),有f?xHAQX74J0X?a(t2)?fj e?)b(t设伪随机序列控制下地瞬时频率取值为f(t),随着时间改变，f(t)取值在频率点，i=1,.......N上改变.跳频载波信号地等效低通信号为c(t)设为：f LDAYtRyKfEe)?c(ti?f(tj2)跳频就是以跳频载波对数据调制信号地频率搬移过程，跳频输出地等效低通d(t)是：信号?(a(t)?f?f(j2t))e?)t?c(t)d(t)?b(在接收端，以同步PN码控制地频率伪随机变化地载波（其等效低通信号为*）和接收信号混频（相乘）进行解跳频，得到解扩地共轭信号发送载波c(t))t(c^)tb(为输出信号Zzz6ZB2Ltk*)(tt))?c()?nt)?J(?b(t)(d(t**)ct(J)?(t))?(?dt)?c)(t?(n(t???f(2t)?jt))?2jf(t)?tj2(a()?ff(e?et())?)(?n?e(t?J??f(t2?)t(a()?fj)j2e)((? nte???t(J))2 / 8个人收集整理仅供参考学习*，以同步t）分别表示噪声和干扰信号，并且t）和J（其中，n（1)?(tc(t)c跳变地本地恢复载波对接收信号混频后，就得到了解调后地窄带信号b（t）和宽带地噪声以及干扰信号.同样，以窄带滤波器即可滤除大部分噪声和干扰，达到抗干扰地目地.dvzfvkwMI1五、实验记录以及结果分析设数据速率为100bps，数据调制采用2FSK方式，频率间隔为100Hz.跳频频点为32个，调频频率间隔为50Hz，调频速率为50跳/S.设以伪随机整数控制跳频地载频，接收机中解跳所用地本地恢复载波理想地跟踪了发送载波频率变化.新到设为AWGN信道.rqyn14ZNXI该系统属于一个慢跳频扩频系统.跳频输出信号带宽约为Hz，1600?50?32其等效低通信号频率变化范围为-800——800Hz.为了使仿真观测范围达到-2000——2000Hz，信号采样率应设置为4000次/s，所以每一个传输数据码元地仿真采样点数为40点.跳频速率为50跳/s，故每跳持续时间为0.02s，对应地采样点数为80点.伪随机码采用m序列，也可采用Gold序列.将伪随机码中每5bit转换为一个0——31地随机整数，以控制跳频载波地输出频率.由于假设接收机伪随机码是理想同步地，且信道没有时延，因此在模型中可直接用发送方地伪随机码作为接收机恢复地伪随机序列.EmxvxOtOco3 / 8个人收集整理仅供参考学习跳频扩频传输系统地仿真模型图1图2 PN序列发生子系统Bernoulli Binary .二进制信源数据采用根据以上分析建立传输测试模型M-FSK Modulator Baseband0.01s.然后用Generator产生，模块中采样时间设为，每个100Hz2模块完成2FSK调制，其参数设置为：调制元数为，频率间隔为序PN地信号.由次符号地采样点数为40，这样调制输出地将是采样率为4000/s产生，子系统中，0-31列转换得到地随机整数由子系统Subsystem PN Sequence（即5个样值并设置按帧输出，PN序列模块地采样时间间隔设置为1/250s，每帧5将每将帧格式转换为基于取样地信号后，个码片），用Bit to Integer Converter5输出随机整数.码片转换为一个随机整数输出，作为跳频载波频率点地控制信号M-FSK Modulator Baseband1.跳频器采用，等于跳频速率地速率是250/5=50个/s，每50完成，其设置参数是：调制元数32，输入数据类型为整型，频率间隔为地503280符号地采样点数为，这样该模块将输出在个频点上跳频速率为次/s4 / 8个人收集整理仅供参考学习伪随机跳频载波信号.它是复信号，采样率与2FSK信息调制地输出信号相同，为4000次/s.信息调制输出和跳频载波进行相乘以实现跳频扩频.SixE2yXPq5扩频输出经过AWGN信道并加入一个150Hz地单频正弦波作为干扰源.在接收端，本地跳频载波是发送跳频载波信号地共轭信号，以相乘完成解跳后，用M-FSK Demodulator Baseband完成2FSK信息解跳，其设置与信息调制器对应.与发送数据相比，解调输出数据将会延迟一个码元间隔时间（0.01s）.系统中可对比观察收发数据波形，测试误码率，并用频谱仪观测跳频，信道传输以及解跳，解调前后地信号频谱，如图3-5.6ewMyirQFL图3跳频前信号频谱5 / 8个人收集整理仅供参考学习图4 跳频后信号频谱图5调制波形和解调波形设置AWGN信道地噪声方差为1，单频正弦波幅度为1，执行仿真后则可得到各关键传输点地信号频谱.可以看到，2FSK信息调制输出地频谱频率间隔为100Hz，跳频扩频后地信号频谱中存在32个调频频点，间隔50Hz扩频带宽为1600Hz.kavU42VRUs六、参考文献[1]王玉德，王金新.基于MATLAB地跳频扩频通信系统地仿真研究[J]，通信技术，2012年第06期（43）：21-23y6v3ALoS89[2]李德鑫，高宪军.基于simulink地GMSK跳频通信系统设计[J]，吉林大学学报，2007年第2期（25）：391-397M2ub6vSTnP[3]佘明辉，佘轮.基于扩频技术地跳频扩频分析[J]，电子技术，2012.4：16-18[4]吴丹，王得成.跳频扩频数字通信系统地建模与仿真[J]，煤炭技术，2012年4期（31）：239-2400YujCfmUCw[5]王靖琰.跳频扩频通信系统地Matlab仿真和分析[J]，中南大学信息与通信工程系410008[6]樊昌信.通信原理[M].北京：国防工业出版社，20046 / 8仅供参考学习个人收集整理版权申明.本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理版权为个人所有pictures, some parts, including text, includes This articleand design. Copyright is personal ownership.eUts8ZQVRd以及其用户可将本文地内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，但同时应遵守著作权法及其他相关法律他非商业性或非盈利性用途，除此以外，将本地规定，不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利.须征得本人及相关权利人地书面文任何内容或服务用于其他用途时，.许可，并支付报酬sQsAEJkW5TUsers may use the contents or services of this articlefor personal study, research or appreciation, and othernon-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisions of copyright law and other relevant laws, and shall not infringe upon the legitimate addition, obligees. In relevant and this rights of website its when any content or service of this article is used for other purposes, written permission and remuneration shall be obtained from the person concerned and the relevant obligee.GMsIasNXkA转载或引用本文内容必须是以新闻性或资料性公共免费信息为7 / 8个人收集整理仅供参考学习使用目地地合理、善意引用，不得对本文内容原意进行曲解、修改，.并自负版权等法律责任TIrRGchYzgReproduction or quotation of the content of this article news of use for good-faith reasonable must be and citation the or informative public free information. It shall not misinterpret or modify the original intention of the content of this article, and shall bear legal liability such as copyright.7EqZcWLZNX8 / 8。
扩频通信的基本原理(直接序列扩频、跳频等)
扩频通信的理论基础1.1扩频通信的基本概念通信理论和通信技术的研究，是围绕着通信系统的有效性和可靠性这两个基本问题展开的，所以有效性和可靠性是设计和评价一个通信系统的主要性能指标。
通信系统的有效性，是指通信系统传输信息效率的高低。
这个问题是讨论怎样以最合理、最经济的方法传输最大数量的信息。
在模拟通信系统中，多路复用技术可提高系统的有效性。
显然，信道复用程度越高，系统传输信息的有效性就越好。
在数字通信系统中，由于传输的是数字信号，因此传输的有效性是用传输速率来衡量的。
通信系统的可靠性，是指通信系统可靠地传输信息。
由于信息在传输过程中受到干扰，收到的信息和发出的信息并不完全相同。
可靠性就是用来衡量收到信息和发出信息的符合程度。
因此，可靠性决定于系统抵抗干扰的性能，也就是说，通信系统的可靠性决定于通信系统的抗干扰性能。
在模拟通信系统中，传输的可靠性是用整个系统的输出信噪比来衡量的。
在数字通信系统中，传输的可靠性是用信息传输的差错率来描述的。
扩展频谱通信由于具有很强的抗干扰能力，首先在军用通信系统中得到了使用。
近年来，扩展频谱通信技术的理论和使用发展非常迅速，在民用通信系统中也得到了广泛的使用。
扩频通信是扩展频谱通信的简称。
我们知道，频谱是电信号的频域描述。
承载各种信息（如语音、图象、数据等）的信号一般都是以时域来表示的，即信息信号可表示为一个时间的函数)(t f 。
信号的时域表示式)(t f 可以用傅立叶变换得到其频域表示式)(f F 。
频域和时域的关系由式(1-1)确定：⎰∞∞--=t e t f f F ft j d )()(π2⎰∞∞-=f e f F t f ft j d )()(π2 (1-1) 函数)(t f 的傅立叶变换存在的充分条件是)(t f 满足狄里赫莱(Dirichlet)条件，或在区间(-∞，+∞)内绝对可积，即t t f d )(⎰∞∞-必须为有限值。
扩展频谱通信系统是指待传输信息信号的频谱用某个特定的扩频函数（和待传输的信息信号)(t f 无关）扩展后成为宽频带信号，然后送入信道中传输；在接收端再利用相应的技术或手段将其扩展了的频谱压缩，恢复为原来待传输信息信号的带宽，从而到达传输信息目的的通信系统。
扩频通信的基本原理(直接序列扩频、跳频等)
扩频通信的理论基础1.1扩频通信的基本概念通信理论和通信技术的研究，是围绕着通信系统的有效性和可靠性这两个基本问题展开的，所以有效性和可靠性是设计和评价一个通信系统的主要性能指标。
通信系统的有效性，是指通信系统传输信息效率的高低。
这个问题是讨论怎样以最合理、最经济的方法传输最大数量的信息。
在模拟通信系统中，多路复用技术可提高系统的有效性。
显然，信道复用程度越高，系统传输信息的有效性就越好。
在数字通信系统中，由于传输的是数字信号，因此传输的有效性是用传输速率来衡量的。
通信系统的可靠性，是指通信系统可靠地传输信息。
由于信息在传输过程中受到干扰，收到的信息与发出的信息并不完全相同。
可靠性就是用来衡量收到信息与发出信息的符合程度。
因此，可靠性决定于系统抵抗干扰的性能，也就是说，通信系统的可靠性决定于通信系统的抗干扰性能。
在模拟通信系统中，传输的可靠性是用整个系统的输出信噪比来衡量的。
在数字通信系统中，传输的可靠性是用信息传输的差错率来描述的。
扩展频谱通信由于具有很强的抗干扰能力，首先在军用通信系统中得到了应用。
近年来，扩展频谱通信技术的理论和应用发展非常迅速，在民用通信系统中也得到了广泛的应用。
扩频通信是扩展频谱通信的简称。
我们知道，频谱是电信号的频域描述。
承载各种信息（如语音、图象、数据等）的信号一般都是以时域来表示的，即信息信号可表示为一个时间的函数)(t f 。
信号的时域表示式)(t f 可以用傅立叶变换得到其频域表示式)(f F 。
频域和时域的关系由式(1-1)确定：⎰∞∞--=t e t f f F ft j d )()(π2⎰∞∞-=f e f F t f ft j d )()(π2 (1-1) 函数)(t f 的傅立叶变换存在的充分条件是)(t f 满足狄里赫莱(Dirichlet)条件，或在区间(-∞，+∞)内绝对可积，即t t f d )(⎰∞∞-必须为有限值。
扩展频谱通信系统是指待传输信息信号的频谱用某个特定的扩频函数（与待传输的信息信号)(t f 无关）扩展后成为宽频带信号，然后送入信道中传输；在接收端再利用相应的技术或手段将其扩展了的频谱压缩，恢复为原来待传输信息信号的带宽，从而到达传输信息目的的通信系统。
跳频和扩频通信
跳频和扩频通信跳频通信和扩频通信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 跳频通信的基本概念 2.1 定义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。
这种以更换波段的手段来改善收听效果的方法，就是跳频的通俗含义。
只不过这种跳频仅在接收端发生，而且是由人工干预来实施跳频的。
我们假设，当广播电台发送的频段也能“紧跟”收音机用户更换的话，那么，这种通信方式就是跳频通信。
因此，跳频通信可这样描述：通信收发双方同步地改变频率的通信方式称为跳频通信。
2.2 同步条件(通信条件)与定频通信相比，跳频通信的载波频率一直在跳变。
工作中，发方以相当快的速率（跳速）改变频率，收方必须与发方同步地改变频率，双方才能保持通信。
也就是说，跳频通信时，收发双方必须采用同一种跳频图案。
跳频电台之间要成功地进行跳频通信，收发双方必须同时满足三个条件：跳频频率相同；跳频序列相同；跳频的时钟相同（允许存在一定的误差）。
三个条件缺一不可，否则无法实现跳频通信。
3 跳频通信的主要特点 3.1 抗干扰性强跳频通信抗干扰的机理是“打一枪换一个地方”的游击策略，敌方搞不清跳频规律，因而具有较强的抗干扰能力。
第十四讲CDMA的基本原理和扩频通信系统
m(t)
动通信的首选。
3
CDMA One
IS-95 A IS-99 、 IS6 57
IS-9 5B IS-95 HD R、 IS-95 C
CDMA 2 00 0 1X RTT
CDMA 2 00 0 3X RTT
CDMA 2000
CDMA技术标准化发展阶段
4
CDMA技术的发展, 推进了3G的实现进程。CDMA技术的标准化经历 了如下几个阶段(如图3-1所示): IS-95是CDMA One系列标准中最先发布的标 准, 真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA 标准是IS-95A, 这一标准支持 8K编码话音服务。其后又分别出版了13K话音编码器的TSB74标准, 支持 1.9GHz 的CDMA PCS系统的STD-008标准, 其中13K编码话音服务质量已非 常接近有线电话的话音质量。随着移动通信对数据业务需求的增长, 1998年, IS-95B 标准应用于CDMA基础平台。 IS-95B可提高CDMA系统性能, 并增 加用户移动通信设备的数据流量, 提供对64 kb/s数据业务的支持。 其后, CDMA 2000成为窄带CDMA系统向第三代系统过渡的标准。CDMA 2000在 标准研究的前期, 提出了1X和3X的发展策略, 但随后的研究表明, 1X和1X增 强型技术代表了未来发展方向。
y(t)再与载波cosω0t相乘实现解调, 最终恢复出原始信号m(t)。
27
直扩及解扩的方法可以采用BPSK、QPSK及MSK, 现在 的无线网络大都采用的是数字方式QPSK调制方式。
如上所述, 直扩系统的接收除了前端的放大变频之外, 还 要进行解扩和解调。 最好是先解扩再解调, 因为无线信号在空 间传播会有很大的信号衰减。 未解扩前的信噪比很低, 甚至信 号被淹没在噪音中。一般解调器难于在很低的信噪比条件下 正常解调, 会导致高误码率。 换句话说, 先解扩, 可以通过解扩 过程获得扩频增益, 提高接收信号信噪比。然后再进行解调, 就能保证通信的质量和可靠性了。28
通信系统学习-跳频系统的特点及其与直扩系统的比较
第4章 跳频通信系统
2. 跳频系统与直扩系统的比较 (1) 抗强的固频干扰。虽然直扩系统具有一定的处理增
益， 但对超过干扰容限的干扰就显得无能为力了；而跳频 系统是采用躲避的方法抗干扰，因而在抗强的固频干扰信号 时， 其性能优于直扩系统。
(4) “远—近”效应。“远—近”对直扩系统影响很大， 而对跳频系统的影响就小得多。
(5) 同步。由于直扩系统的伪随机码速率比跳频的伪随 机码速率高得多，而且码也长得多，因此，直扩系统的同步 精度要求高，因而同步时间也长，入网慢。直扩同步时间一 般在秒级，而跳频可以在毫秒级完成，因此，跳频系统优 于直扩系统。
第4章 跳频通信系统
4.7 跳频系统的特点及其与直扩系统的比较
1. 跳频系统的主要特点 (1) 具有较强的抗干扰能力。 (2) 易于组网， 实现码分多址， 频谱利用率高。 (3) 易兼容。跳频电台兼容性都很强，可在多种模式下
工作， 如定频和跳频、数字和模拟、话音和数据等。 (4) 解决了“远—近”问题。 (5) 采用快跳频和纠错编码系统用的伪随机码速率比直
第4章 跳频通信系统 (6) 信号处理。直扩系统一般采用相干检测，而跳频系 统由于频率不断变化，频率的跳变需要一定的时间，因而多 采用非相干检测。从性能上看，直扩系统利用了频率和相位 信息，性能优于跳频系统；但从实现来看，相干检测需要恢 复载波，必然会增加系统的复杂程度，恢复载波的频率和相 位的偏差，又会降低系统性能，在一些对设备要求严格的场 合，如移动通信等，就难以满足要求。
第4章 跳频通信系统 (7) 多网工作。直扩和跳频都具有很强的多址能力，频 谱利用率相对于单载波系统而言，可能会高些。就跳频和直 扩而言，跳频的组网能力较直扩强，频谱利用率较直扩高。 (8) 兼容。兼容是现代通信必须考虑的问题，而且是对 系统提出的一个重要的性能指标，在这个问题上，跳频比直 扩更为灵活。
跳频扩频简介
调制
按正弦载波 的受调参量分
m(t )
幅度调制 频率调制 相位调制
调制器
sm (t )
按载波信号 c(t)的类型分
连续波调制 脉冲调制
c(t )
09
规格严格 功夫到家
一、调制的概念
5.数字频移键控（FSK）
数字调制：用数字基带信号控制载波某个参数的过程。
原理： 数字信号s(t)控制载波频率 波形：
波长，Gt，Gr分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天 线和接收天线间的距离。
05
规格严格 功夫到家
一、调制的概念
●自由空间的电波传播
• 接收换算
P r (dBm) 10log P r (mW )
P r (dBW ) 10log P r (W ) P t • 自由空间的传播损耗 L 信号传播损耗与频率 P r 有关，因此需要在较
跳变的规律 由扩频码序 列决定
12
规格严格 功夫到家
二、扩展频谱通信
2.伪随机序列
伪随机序列可以应用于扩频通信中的扩频码序列 最长线性移位寄存器反馈序列——m序列
1) 伪随机性
m序列的性质
2) 均衡性 在m序列的一周期中，“1”和“0”的数目基本相等。“1”的个数比“0” 的个数多一个。 3）而且在长度为k的游程中[l≤k≤(n – 2)]，连“ l”的游程和连“0” 的游程各占一 半。
10
n
规格严格 功夫到家
一、调制的概念
●2FSK的产生
模拟调频法：相邻码元之间的相位是连续变化的。 键控法：相邻码元之间的相位不一定连续。
振荡器1
f1
选通开关
s (t )
基于Matlab跳频扩频系统设计
1、跳频扩频通信系统的基本原理2、跳频扩频通信系统的特点(1)抗干扰性强、误码率低由于利用了扩展频谱技术，将信号扩展到很宽的频带上，在接收端对扩频信号进行相关处理即带宽压缩，使其恢复成窄带信号。
对干扰信号而言，由于与扩频信号不相关，则被扩展到一个很宽的频带上，使之进入信号通频带内的干扰功率大大降低，因而具有较强的抗干扰能力。
扩频通信系统扩展的频谱越宽，即扩频增益越高，其抗干扰能力也就越强。
对大多数人为干扰而言，扩频系统都具有很强的对抗能力。
由于扩频系统优良的抗干扰性能，误码率很低，正常条件下可低到10-10, 最差条件下约10-6，完全能满足国内相关系统对通道传输质量的要求.(2)安全保密、隐蔽性好扩频通信也是一种保密通信。
由于扩频信号在在相对较宽的频带上被扩展了，单位频带内的功率很小，信号湮没在噪声里，一般不容易被发现，隐蔽性好。
有的系统可在-20～-15dB信噪比条件下工作，对方很难测出信号的参数，从而达到安全保密通信的目的。
扩频信号还可以进行信息加密，如要截获和窃听扩频信号，则必须知道扩频系统用的伪随机码、密钥等参数，并与系统完全同步，这样就给对方设置了更多的障碍，从而起到了保护信息的作用。
(3)可进行多址通信在发送端，充分利用各种不同码型的扩频码序列之间优良的自相关特性和互相关特性进行扩频调制，在接收端利用相关检测技术进行相关解扩提取出有用信号，就可以实现多个用户共享给定频带的码分多址技术。
虽然扩频系统占据了很宽的频带来完成信息的传输，但其很强的多址能力保证了它的高的频谱利用率，其频谱利用率比单路单载波系统还要高得多。
这种多址方式组网灵活，入网迅速，适合于机动灵活的战术通信和移动通信。
(4)抗多径干扰无线通信中抗多径(发射的信号经多条不同路径传播)干扰一直是难以解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性，在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号，也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。
第五章 跳频扩频通信技术
FH/MFSK信号的检测
❖ 设一跳频系统，在跳频频段内有1000个可用跳频数，在信道传输中可能有 50个Chip遭遇同频的强干扰，系统采用非相干8FSK快跳频方式，每个调制 符号用5个Chip传送，已知信息比特速率Ra=2.4kb/s。
（1）求MFSK的频谱占据的频带宽度BdF及系统总频带宽度。
（2）求MFSK解调采用“5中取3”大数判决的误符号率。
解：（1）取信道间隔Δf等于信息调制信道带宽400Hz，则有
N
B
400 106
106
个
f 400
（2）一个频率控制字是由k个二元PN码序列片确定的，故有
N
2k
k
lg106
lg 2
6
lg
2
20
若该PN码由m序列产生，则需满足在k=20位有全部排列组合方式，最少要
可传送2个调制符号（4比特信息）。
❖ 系统带宽
Bs
NBF
N
g(2k k
1)
gRa
基于MFSK调制的慢跳频
❖ 如图5-7所示，4FSK(N=6,Ts=kTa)慢跳频的时频关系图。2比特信码组合与 键控频移点fi的关系为：“00” f0,“01” f1,“10” f2,“11” f3
❖ 跳频图案{fj} :{f0,f3,f1,f4,f2,f5,f0,f3,f1,f4,f2,f5,...}
跳频系统基本构成
• 跳频频率在信道间随机跳变，频率跳变的示意图如图5-2所示。
跳频系统基本构成
• Tc：信号在某个跳变频率（信道）上的驻留时间 • T':由一个频率跳到另一个频率的时间
跳频扩频系统的Matlab模拟仿真实现(韦理智2012)
(韦理智)跳频扩频系统的Matlab模拟仿真实现摘要:跳频扩频技术采用特定的扩频函数及载波跳变来实现频谱展宽,具有很强的抗干扰性,并具有信息隐蔽、多址保密通信的特点;PSK 调制方式由基带脉冲控制载波相位。
在Matlab/Simulink下建立了采用BPSK方式的跳频扩频( FH-SS )通信系统模拟模型,并编程仿真实现该系统,对跳频扩频通信的实现有重要意义。
关键词:跳频扩频; BPSK; Matlab; SimulinkImplementation of Matlab Simulation for Frequency-hopping Spread Spectrum SystemWANG Xiang-hong, ZHAO Hai-tao, GUAN Xiao-dong(Unit 95588 of PLA, Xi’an 710306, China)Abstract: The frequency-hopping spread spectrum technology has stronger anti-jamming ability, and the features of information hiding and multipath interference communication through the given spread-spectrum function and hopped-frequency. The PSK modulation mode and carrier phase are controlled by base-band pulse.The model of frequency-hoppingspread spectrum communication system with BPSK mode is setted up with Matlab/Simulink. Finally this system is simulated withMatlab. It is very important for the communication system to realize the frequency-hopping spread spectrum communication.Keywords: frequency-hopping spread spectrum; BPSK; Matlab; Simulink收稿日期:2010-03-16跳频扩频 (Frequency-Hopping Spread Spectrum,FHSS)通信系统抗干扰性能优异,具有抗多径衰落、低截获概率、码分多址能力、距离分辨率高和精确定时等优点,应用范围越来越广泛。
扩频通信系统的分类
扩频通信系统的分类扩频通信系统的关键问题是在发信机部分如何产生宽带的扩频信号，在收信机部分如何解调扩频信号。
根据通信系统产生扩频信号的方式，可以分为下列几种。
1 直接序列扩展频谱系统直接序列扩展频谱系统（Direct Sequece Spread Spectrum Communication Systems，DS-SS），通常简称为直接序列系统或直扩系统，是用待传输的信息信号与高速率的伪随机码波形相乘后，去直接控制射频信号的某个参量，来扩展传输信号的带宽。
用于频谱扩展的伪随机序列称为扩频码序列。
直接序列扩展频谱通信系统的简化方框图参见图1-5。
在直接序列扩频通信系统中，通常对载波进行相移键控（Phase Shift Keying，PSK）调制。
为了节约发射功率和提高发射机的工作效率，扩频通信系统常采用平衡调制器。
抑制载波的平衡调制对提高扩频信号的抗侦破能力也有利。
在发信机端，待传输的数据信号与伪随机码(扩频码)波形相乘(或与伪随机码序列模2加)，形成的复合码对载波进行调制，然后由天线发射出去。
在收信机端，要产生一个和发信机中的伪随机码同步的本地参考伪随机码，对接收信号进行相关处理，这一相关处理过程通常常称为解扩。
解扩后的信号送到解调器解调，恢复出传送的信息。
(a)图1-5 直接序列扩频通信系统简化图(a) 发射系统；(b) 接收系统2 跳频扩频通信系统跳频扩频通信系统是频率跳变扩展频谱通信系统（Frequecy Hopping Spread Spectrum Communication Systems，FH-SS）的简称，或更简单地称为跳频通信系统，确切地说应叫做“多频、选码和频移键控通信系统”。
它是用二进制伪随机码序列去离散地控制射频载波振荡器的输出频率，使发射信号的频率随伪随机码的变化而跳变。
跳频系统可供随机选取的频率数通常是几千到202个离散频率，在如此多的离散频率中，每次输出哪一个是由伪随机码决定的。
毕业设计(论文)-基于matlab的跳频扩频通信系统的研究[管理资料]
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摘要在科技的日益发展中，扩展频谱通信则是一种新型的通信方式。
跳频通信是扩展频谱通信中的一种，跳频通信和自适应通信、扩展频谱通信以及高速数字数据通信系统被称为“90年代的通信技术”。
由于扩展频谱通信、跳频通信极强的抗干扰能力和多址通信性能，使其在军事和民用上都得到越来越广泛的应用。
本文讲述了扩频通信的基本概念和跳频系统的主要特点。
跳频通信技术具有很强的抗干扰能力，所以跳频通信一直也是扩频通信技术研究中的一个重点。
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，详细讲述了各模块的设计。
在给定仿真条件下，对该跳频通信系统在宽带噪声干扰工作机制下进行了仿真，得到了宽带噪声干扰下的误码率信噪比曲线。
结果表明，跳频通信系统的抗干扰能力优于传统的定频通信，在战术通信中有更高的可靠性。
【关键词】：扩展频谱通信跳频通信抗干扰误码率信噪比ABSTRACTIn the development of science and technology, the spread spectrum communication is a kind of new way to communicate. Frequency hopping communication is spread spectrum communication of frequency hopping communication and adaptive communication, spread spectrum communication and high speed digital data communication system known as "90’s communications technology". Due to the spread spectrum communication, frequency hopping communication strong anti-interference ability and multi-access communication performance, so that in the military and civilian up to get more and more widely. This paper introduced the spread spectrum communication of the basic concepts and frequency hopping system main characteristics.Frequency hopping communication technology has the very strong anti-jamming ability, so the frequency hopping communication has also spread spectrum communication technology in the study of a key. In this paper the frequency hopping communication basic principle and method, and on the basis of the use of Matlab provide visual tools Simulink established the frequency hopping communication system simulation model, the detailed design of each module in tells the story. In a given simulation conditions, the frequency hopping communication system in broadband noise under the working mechanism is simulated, and get the broadband noise ber under Signal to noise rate curve. The results show that the frequency hopping communication system of anti-interference ability is better than that of traditional fixed frequency communication in communications have higher tactics reliability.【Keywords】: spread spectrum communication; Frequency hopping communication; Anti-interference; The bit error rate; Signal to noise rate目录第一章绪论 (4)选题目的及意义 (4)跳频通信的应用和发展 (5)第二章跳频通信理论基础 (7)跳频系统的组成及数学模型 (7)跳频的主要技术指标 (9)跳频系统的关键技术 (10)跳频图案 (11)跳频信号的发送与接收 (16)跳频信号的同步 (16)第三章基于Matlab/Simulink的跳频系统仿真 (20)Simulink 仿真介绍 (20)跳频系统仿真模型 (22)跳频系统抗干扰性能分析 (32)第四章总结 (34)致谢 (35)参考文献 (36)第一章绪论第一节选题目的及意义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。
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跳频扩频系统
一、定义及原理
跳频扩频系统：
采用码序列控制信号的载波，使之在多个频率上跳变而产生扩频信号。
接收端产生一个与信号载波频率变化相同移频信号，用它作变频参考，再把信号恢复到原来的频带。
调频系统可随机选取的频率数通常是几百个或更多。
跳频系统的载频受一个伪随机码控制，不断地、随机地跳变，因此跳频系统可视作载频按照一定规律变化的多频频移键控(MFSK）。
与直扩系统不同，跳频系统中的伪随机序列并不直接传输，而是用来选择信道。
跳频系统主要由PN码产生器和频率合成器两部分组成，快速响应的频率合成器是频率跳变系统的关键部件。
频率跳变系统的发射机在一个预定的频率集中，由PN码序列控制频率合成器，使发射频率能随机地由一个跳到另一个。
接收机中的频率合成器也按相同的顺序跳变，产生一个与发射频率只差一个中频的本振频率，经混频后得到固定的中频信号，该中频信号经放大后送到解调器，恢复传送的信息。
此处，混频器实际上担当了解调器角色，只要收发双方同步，就可将频率跳变信号转换为一个固定频率的信号。
二、跳频系统的结构
三、跳频系统的波形
发送端的波形
接收端的波形
四、跳频系统的优点
跳频扩频技术的优点如下：
（1）抗单频干扰，部分带宽干扰能力强
跳频系统的抗干扰原理和直扩系统不同，直扩是靠频谱的扩展和解扩处理来提高信噪比的；跳频是靠躲避干扰，来达到提高信噪比的。
虽然不能像直扩系统那样，但由于载波频率是跳变的，减少了单频干扰和窄带干扰进入接收机的概率。
故调频系统具有抗单频及部分带宽干扰的能力。
当跳频的概率数目足够多、跳频的带宽足够宽时，其抗干扰能力是很强的。
（2）抗多径衰落的能力强
利用载波频率的快速跳变，具有频率分集的作用，从而增强了系统抗多径衰落的能力。
（3）便于实现多址通信
应用跳频通信可以很容易地组建一个多址网络，网络内的各
个用户都被分配了一个互不相同的地址码，就像
电话号码一样。
每个用户只能接收其他用户针对其地址码发送来的信息，对发送给其他用户的信息，则不会解调出来。
（4）频率利用率高
跳频通信利用率可以利用不同的跳频图案和时钟，在一定带宽内能容纳多个跳频通信系统同时工作，达到频谱资源共享的目的，从而大大提高频谱利用率。
（5）系统兼容性
兼容性是指，跳频通信系统可以与一个不跳频的定频载带通信系统在某个固定频点上进行通信。
也可以在定频通信电台上增加跳频模块使其具有跳频通信能力而与跳频电台进行通信。
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