毕业设计（论文）_跳频通信仿真.doc

前 言 当今信息时代，如何有效的利用宝贵的频带资源，如何进行准确可靠的信息通信是通信领域中至关重要的问题。扩频通信正是在这种背景下迅速发展起来的。快调频通信是扩频通信的一种实现方式，在抗干扰和必威体育官网网址性方面，它是扩频通信中很好的通信方式。在具体的实现上，跳频通信是一个用户的载波按某种跳频图案（伪随机跳频序列）在很宽的频带范围内随机的跳变。由于频率跳变的不确定性，所以很好的实现了必威体育官网网址通信。 在本次毕业设计中，是用MATLAB实现快跳频通信系统的仿真。MATLAB 是一种功能强大的软件，在统计、信号处理、人工智能以及通信领域得到了广泛的应用。在快跳频系统的设计中，主要用到SIMULINK和COMMUNICATION BLOCKS两个工具箱。在具体实现过程中，还要结合用 MATLAB语言编写的程序实现整个过程的设计。 这篇论文共分五章：第一章是绪论部分，主要介绍一些扩频通信的发展、概念、理论和应用。第二章重点介绍快跳频通信系统的性能分析，包括快跳频通信系统的模型、主要特点，快跳频图案设计和伪随机码的选择。第三章着重介绍快跳频通信系统的仿真实现，主要包括在MATLAB环境下仿真框图的实现以及功能。快跳频系统仿真模型各个部分的设计原理和设计思路。第四章给出在快跳频系统实现中用到的源程序以及仿真的结果。本篇论文的总结将放在第五章。 绪论 1．1 概述 扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)，它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。具有巨大的发展前景。 扩展频谱通信（Spread Spectrum Communication）） 1．2 扩频通信的基本概念和理论基础 1．2．1 扩频通信的定义 所谓扩频通信，简单的可以这样表述：扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大与所传输的信息所必需的最小带宽，频带的展宽通过编码和调制的方法来实现，与所传输的信息数据无关，在接收端用相同的扩频码进行相关解扩及恢复所传的信息数据。从这个定义中我们可以看到它包含了以下三个方面的含义： 首先，信号的频谱被扩展宽了。在信息传输中，我们知道任何信息都需要一定的带宽，称为信息带宽。为了充分利用频率资源，通常尽量采用大体相当的带宽的信号来传送信息，在无线电通信中，射频信号的带宽与所传信息的带宽是相比拟的，如我们熟悉的调幅信号传送的语声信号，其带宽为语声信息带宽的两倍， 这被成为窄带通信，而扩频通信信号带宽与信息带宽之比( 我们称之为处理增益)可以达到100～1000倍，这就是我们常说的宽带通信。至于为什么要用这样宽的频带的信号传输信息， 在下面的理论分析中可以得到答案。 其次，采用扩频码序列调制方式展宽信号频谱。我们知道，在时间上有限的信号，其频谱是无限的。例如很窄的脉冲信号，其频谱则很宽。信号的频带宽度与其持续时间近似成反比。1微秒的脉冲的带宽约为1MHz。因此，如果用限窄的脉冲序列被所传信息调制，则可产生很宽频带的信号。如直接序列扩频系统就是采用这种方法获得扩频信号。这种很窄的脉冲码序列，其码速率是很高的，称为扩频码序列。这里需要说明的一点是所采用的扩频码序列与所传信息数据是无关的，也就是说它与一般的正弦载波信号一样，丝毫不影响信息传输的透明性。扩频码序列仅仅起扩展信号频谱的作用。 第三，在接收端用相关解调来解扩。正如在一般的窄带通信中，已调信号在接收端都要进行解调来恢复所传的信息。在扩频通信中接收端则用与发送端相同的扩频码序列与收到的扩频信号进行相关解调，恢复所传的信息。换句话说，这种相关解调起到解扩的作用。即把扩展以后的信号又恢复成原来所传的信息。这种在发端把窄带信息扩展成宽带信号，而在收端又将其解扩成窄带信息的处理过程，会带来一系列好处。弄清楚扩频和解扩处理过程的机制，是理解扩频通信本质的关键所在。 c 长期以来，人们总是想法使信号所占领谱尽量的窄，以充分利用十分宝贵的频谱资源。为什么要用这样宽频带的信号来传送信息呢? 简单的回答就是主要为了通信的安全可靠。这可以用信息论和抗干扰理论的基本观点来说明。在信息论中关于信道容量的香农定理用数学表达式可以表示为： C ＝ WLog2(1十P/N) （1） 从这个公式中我们可以得到：在给定信号功率P和白噪声功率N的情况下，只 要采用某种编码系统，就能以任意小的差错概率，以接近于C的传输信息的速率来传送信息。其中W为频带宽度，C为传输速率。这个公式暗示在保持信息传输速路C不变的条件下，可以用不同的频带宽度W和信噪比P/W来传输信息。 也就是说，频带W和信噪比P/W是可以互换的。如果增加频带宽度，就可以在较低的信噪比的情况下用相同的信息率以任意小的