跳频通信论文参考文献

工具Simulink 建立了扩频通信系统仿真模型，详细讲述了各模块的设计，并指出了仿真建模 中要注意的问题。在给定仿真条件下，运行了仿真程序，得到了预期的仿真结果。同时，利 用建立的仿真系统，研究了扩频增益与输出端信噪比的关系，结果表明，在相同误码率下， 增大扩频增益，可以提高系统输出端的信噪比，从而提高通信系统的抗干扰能力。 关键词 扩频通信, 信噪比， 误码率， 扩频增益 中图分类号：TN914.42 文献标识码：A Simulation of the Spread Spectrum Communication System Based on MATLAB FAN Wei, ZHAI Chuan-run, ZHAN Xing-qun (School of Electronic, Information and Electrical Engineering, Shanghai Jiaotong University, 200030, Shanghai) Abstract: The theory base and realizing methods of the spread spectrum communication technology was presented in this study. The simulation model of the spread spectrum communication system was built by using SIMULINK, which is provided by MATLAB. In addition, each module of the simulation model was introduced in detail，and pointed out the problems that must be pay attention to in the system simulation. On the basis of the designed simulation conditions, the simulation program was run and the anticipant results were gained. Moreover, the relationship between the spread spectrum gain and the fan-out error rate was also studied by use of the simulation system. The results showed that on the base of the same error rate, if the spread spectrum gain was enlarged, the Signal-to-Noise of the system fan-out would be enhanced and the anti-jamming capability of the communication system would also be enhanced. Keywords: spread spectrum communication, Signal-to-Noise, error rate, spread spectrum gain 1 引言 扩展频谱通信（简称扩频通信）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，它是指发送的信息被展宽到一个很宽的频带上，在接收端通过相关 接收，将信号恢复到信息带宽的一种系统。采用扩频信号进行通信的优越性在于用扩展频谱 的方法可以换取信噪比上的好处，即接收机输出的信噪比相对于输入的信噪比有很大改善， 从而提高了系统的抗干扰能力。本文根据扩频通信的原理，利用MATALB提供的可视化仿真工 具Simulink建立了扩频通信系统仿真模型，研究了扩频通信的特性和扩频增益与输出端信噪 比的关系，目的是为以扩频通信为基础的现代通信的研究和设计提供依据。 2 扩展频谱通信技术 2.1 理论基础 扩频通信的基本理论是根据信息论中的Shannon 公式，即 log (1 / ) 2 C = B + S N (1) 式中：C为系统的信道容量（bit/s）；B为系统信道带宽（Hz）；S为信号的平均功率；N为噪 声功率。 Shannon公式表明了一个系统信道无误差地传输信息的能力跟存在于信道中的信噪比 （S/N）以及用于传输信息的系统信道带宽（B）之间的关系。该公式说明了两个最重要的概 念：一个是在一定的信道容量的条件下，可以用减少发送信号功率、增加信道带宽的办法达 到提高信道容量的要求；一个是可以采用减少带宽而增加信号功率的办法来达到。 扩频增益是扩频通信的重要参数，它反应了扩频通信系统抗干扰能力的强弱，其定义为 接收机相关器输出信噪比和接收机相关器输入信噪比之比，即 d s d s i i B B R R S N S N G = = = / / 0 0 (2) 式中，Si和S0分别为接收机相关器输入、输出端信号功率；Ni和N0分别为相关器的输入、输出 端干扰功率；Rs为伪随机码的信息速率，Rd为基带信号的信息速率；Bs为频谱扩展后的信号带 宽，Bd频谱扩展前的信号带宽。 2.2 实现方法 扩频通信与一般的通信系统相比，主要是在发射端增加了扩频调制，而在接收端增加了 扩频解调的过程，扩频通信按其工作方式不同主要分为直接序列扩频系统、跳频扩频系统、 跳时扩频系统、线性调频系统和混合调频系统。现以直接序列扩频系统为例说明扩频通信的 实现方法。图1为直接序列扩频系统的原理框图。 图1 直接序列扩频系统原理图 由直扩序列扩频系统原理图可以看出，在发射端，信源输出的信号与伪随机码产生器产 生的伪随机码进行模2加，产生一速率与伪随机码速率相同的扩频序列，然后再用扩频序列 去调制载波，这样得到已扩频调制的射频信号。在接收端，接收到的扩频信号经高放和混频 后，用与发射端同步的伪随机序列对扩频调制信号进行相关解扩，将信号的频带恢复为信息 序列的频带，然后进行解调，恢复出所传输的信息。 3 系统仿真模型的建立 3.1 Simulik 简介 MATLAB 最初是Mathworks 公司推出的一种数学应用软件，经过多年的发展，开发了包括 通信系统在内的多个工具箱，从而成为目前科学研究和工程应用最流行的软件包之一。 Simulink 是MATLAB 中的一种可视化仿真工具，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个集成 环境，广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。它包 括一个复杂的由接受器、信号源、线性和非线性组件以及连接件组成的模块库，用户也可以 根据需要定制或者创建自己的模块。Simulink 的主要特点在于使用户可以通过简单的鼠标操 作和拷贝等命令建立起直观的系统框图模型，用户可以很随意地改变模型中的参数，并可以 马上看到改变参数后的结果，从而达到方便、快捷地建模和仿真的目的。 3.2 模型建立及主要模块设计 基于MATLAB /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。图2 为基于MATLAB/Simulink 的扩频通信系统仿真模型。 图2 系统仿真模型 信源：随机整数发生器（Random Integer generator）作为仿真系统的信源，随机整数发 生器产生二进制随机信号，采样时间、初始状态可自由设置，从而满足扩频通信系统所需信 接 收 高放混频解扩 解调 本振PN 码 同步 信 源 扩频调制 PN 码 振荡器 发 射 源的要求。 扩频与解扩：PN 序列生成器模块（PN Sequence Generator）作为伪随机码产生器，扩 频过程通过信息码与PN 码进行双极性变换后相乘加以实现。解扩过程与扩频过程相同，即 将接收的信号用PN 码进行第二次扩频处理。 调制与解调：使用二相相移键控PSK 方式进行调制、解调。调制由正弦载波与双极性扩 频码直接相乘实现，采用相干解调法进行解调。 信道：传输信道为加性高斯白噪声信道。在加性高斯白噪声信道模块中，可进行信号功 率和信噪比的设置。 误码计算：误码计算由误码仪实现，误码仪在通信系统中的主要任务是评估传输系统的 误码率，它具有两个输入端口：第一个端口（Tx）接收发送方的输入信号，第二个端口(Rx) 接收接收方的输入信号。 3.3 几点说明 在Simulink中，没有单独实现统计的计数器模块，需要自行创建，计数模型的设计如图 3。在计数模型中，用与信源和伪随机码同频的脉冲模块分别实现码元同步和切普同步，利 用加法器的累加功能，实现每个码元的相关峰值统计。 图3 计数模型实现框图 在扩频通信建模中，扩频与解扩使用的PN 码以及调制和解调所使用的载波必须保持同 步，因此要注意伪随机码模块和载波模块的参数设置。 在误码率计算中，接收到的信号，由于经过扩频解扩、调制解调、相关统计等处理，会 存在一个延迟，在误码仪模块的对话框中要设置一个合适的延迟。 4 仿真结果分析 4.1 仿真系统运行情况分析 在给出下列仿真的条件下，观察仿真运行情况。信息速率20b/s，幅度为1；伪随机序 列采用10 级，传输速率为200b/s 的m 序列；载波频率10KHz；信号功率为1W，信噪比30dB； 仿真时间设为2s。在这样的仿真条件下，理论上可获得10 倍的扩频增益。图4 是系统扩频 解扩的仿真结果。上图为信源，中图为扩频码，下图为信宿。从图4 可见，信源和信宿相同， 误码率为0，基于MATLAB/Simulink 所设计的仿真系统满足扩频通信系统的软件仿真要求。 图4 系统扩频解扩的仿真结果 4.2 扩频增益与输出端信噪比的关系 设置信息速率和伪随机序列传输速率，在扩频增益10 和50 的情况下，不断改变信噪比 的大小，从而得到扩频增益、误码率和信噪比的关系如图5。从图5 可以看到，在相同误码 率下，扩频增益越大，输出端信噪比越大，并且随着系统要求的提高，增大扩频增益，输出 端信噪比会得到更大的好处。 图5 不同扩频增益下误码率仿真曲线 5 结论 扩频通信以其较强的抗干扰、抗衰落、抗多径性能而成为第三代通信的核心技术，本文 阐述了扩频通信的理论基础和实现方法，利用MATLAB 提供的可视化工具箱Simulink 建立了 扩频通信系统仿真模型，详细讲述了各模块的设计，并给出了仿真建模中需注意的问题。在 给定仿真条件下，运行了仿真系统，验证了所建仿真模型的正确性。通过仿真研究了扩频增 益和输出端信噪比的关系，结果表明，在相同误码率下，增大扩频增益，可以提高系统输出 端的信噪比，从而提高系统的抗干扰能力。本文作者创新点：通过MATLAB/Simulink 建立的 仿真平台，研究了扩频增益与误码率、信噪比之间的关系，为以扩频通信为基础的卫星信号 设计提供依据。 参考文献： 1 曾兴雯，刘乃安，孙献璞。扩展频谱通信及其多址技术〔M〕。西安：西安电子科技大学 出版社，2004。 2 徐明远，邵玉斌。MATLAB 仿真在通信与电子工程中的应用[M]。西安：西安电子科技大 学出版社，2005。 3 李建新，刘乃安，刘继平。现代通信系统分析与仿真－MATALAB 通信工具箱〔M〕。西安： 西安电子科技大学出版社，2001。 4 徐明伟，李茜，汤伟。基于MATLAB 串口通信的数据采集系统的设计。微计算机信息， 2005，21(8-1)，89-90。 5 郭海燕，毕红军。MATLAB 在伪随机码的生成及仿真中的应用。计算机仿真，21(3)，2004.3。 基金项目：上海市科技攻关项目，项目编号：45115031。 作者简介：范伟（1973－），男，汉族，硕士研究生，主要研究方向为卫星导航、CDMA 扩频 通信。 E-mail: 通信地址及邮编：上海市长宁区安顺路220 弄18 号402 室，200051。 翟传润(1972－)，男，汉族，博士，副教授，主要研究方向为卫星导航和测控技术。 战兴群(1970－)，男，汉族，博士，教授，主要研究方向为卫星导航和新型控制理论与应用。 Authors brief introductions: Fai Wei, was born in 1973, male, the Han nationality, master student. His research subjects include the satellite navigation and CDMA spread spectrum communication. Zhai Chuan-run, was born in 1972, male, the Han nationality, Ph.D, associate professor. His research subjects include satellite navigation and test control technique. Zhan Xing-qun, was born in 1970, male, the Han nationality, Ph.D, professor. His research interests include satellite navigation, new control theory and application.参考资料：

就从美军近几年来发动的几场战争来写。例文：美军近次战争信息化特点海湾战争期间，美军和多国部队所建立的战区通信网络是有史以来最大、最多、最全、最先进的，它运用卫星通信技术和数字化通信网络技术，把数十年来各国研制、生产和装备的各种战略、战区及战术通信网络和设备全面融合，综合为一体化的高效率的C3I通信系统，以98%以上的高战备率确保白宫、五角大楼、后勤支援基地与中央总部、多国部队和基层作战部队之间的联系，确保洲际之间、战区与本土之间、多国及友邻部队之间、各军兵种之间、飞机、舰艇和坦克等作战平台之间，以及上下、左右、纵横、交叉的不间断的持续通信和信息交换。海湾战争总指挥施瓦茨科普夫上将当时在沙特首都利雅得开设战区指挥部，各下属司令部也是在沙特开设。施瓦茨科普夫与各级指挥官讨论重大问题或研究作战方案基本是采用电视会议或视频面对面商谈的方式进行，各级指挥机构信息沟通也是采取电话、电报、软盘传递等方式进行。科索沃战争是第一次大规模实战运用全球一体化C4ISR指挥控制系统。在科索沃战争中，由于牵涉到北约十几个国家联合作战，所以还是沿用了传统的战略、战役和战术三级指挥体制。阿富汗战争中，美军刻意试验网络中心战和扁平式指挥的能力，所以没有按照战略、战役和战术层次设立指挥体系，也没有在阿富汗战区设立前沿指挥部，只是在美国本土设立了一个战略总指挥部，下面直接就是战术指挥层次，所以这场战争的指挥实际上是一场战略性战斗的指挥尝试。阿富汗战争期间，美军首次试验网络中心战取得了一些成果，比如，从阿拉伯海航空母舰上起飞的舰载机，有80%以上事先并不知道要去战区的什么地方、攻击什么样的目标，只是在起飞以后的飞行途中才接到指挥系统发来的最新任务指令，这时飞行员便可在指挥系统的引导下，选择最佳路径和方式对目标进行攻击。从阿富汗战争开始，网络中心战就已经正式进入作战程序，在这种作战程序中，指挥机构的指挥员和参谋人员最主要的不再是听取下属发来的请示，也不再是拟制电报或下达话音指令，而是在C4ISR系统的辅助指挥控下，侧重于做好这样三项工作：一是通过C4ISR系统掌握敌我双方的情报，驱散战争迷雾，定下作战决心；二是进行作战规划计划，提前下达作战任务指令，确定联合作战中各部队的具体认为是、出动批次、作战任务、作战目的、作战要求，具体各部队如何实施没有必要进行统一部署，只是提出准确的打击时间、地点、目的和要求即可，按照委托式指挥原则由部队自行协同；三是进行毁损评估，对上一次任务的执行情况进行监督和评估，以便确定下一批次的打击任务。伊拉克战争中，由于地面部队的大规模介入，所以美军又恢复实施三级指挥体制。战略指挥部仍然设在美国本土，技术上主要依托全球指挥控制系统（GCCS）；战区指挥部中央总部司令部设在卡塔尔，中央总部陆军司令部设在科威特，中央总部空军司令部设在沙特，中央总部海军司令部设在巴林；战术级指挥机构分别在各司令部下设立战术作战指挥中心。战争中，美军使用了全球一体化指挥控制系统。伊拉克战争中，美国在本土有21处、本土之外基地上有33600名人员对航天侦察监视系统进行支持。美国部署的军用卫星系统覆盖了对伊作战所需的各个信息领域，动用的卫星包括侦察卫星、通信卫星、导航定位卫星、资源卫星和气象卫星等。在侦察卫星方面，主要包括3颗锁眼光学成像卫星，3颗长曲棍球雷达成像侦察卫星，3颗入侵者电子侦察卫星和12颗二代白云电子型海洋监视卫星；在导航定位卫星方面，共投入了GPS—2和GPS—2R共24颗卫星，定位精度从16米提高到10米。还动用了由14颗国防卫星通信系统卫星、4颗军事星和跟踪与数据中继卫星组成保障伊拉克战区战略及战术通信的天基信息传输系统。此外，租用了一些商用卫星，主要是地球资源卫星和气象卫星等。例文2：从伊拉克战争看美国的信息网络战摘要：在新军事变革的引领下，战争有机械化战争阶段发展到了信息网络战的新阶段。从伊拉克战争中，可以看到信息网络战这种作战模式的巨大威力。同时也显示出制约信息网络战的“软肋”，这将为我国的军事变革、军队建设以及信息网络化建设提供借鉴和经验教训。关键词：信息网络战战争，使信息网络成为军事打击和心理战的重要载体，成为一种不可缺少的作战工具。信息战已衍生为一种重要的作战方式和战斗力。传统战争是兵马未动舆论先行，现代战争的信息网络行为已贯穿战争的全过程。从伊拉克战争中可以看出，信息网络已成为一把高悬在战场上的达摩克利斯之剑。一、信息网络战的特点及巨大威力信息网络战在在科索沃战争中就开始显示出来，只不过在伊拉克战争中将其发挥的淋漓尽致。信息网络战是利用强大的计算机通信网络，将各种分散在空间、陆地和海上的探测系统、指挥系统集成一个统一、高效的信息网络体系，使陆、海、空军各级作战人员能够利用该网络共享战场态势、交流作战信息、协同指挥与实施作战行动，其目的是通过攻击敌计算机网络窃取情报，破坏、瘫痪敌信息系统，并采取各种措施保护己方网络安全，夺取和保护“制网络权”。信息网络战的主要特点：一是作战力量广泛。由于信息技术有很强的军民通用性和计算机网络的互联性，使得凡是具有一定计算机网络知识、掌握着一定网络攻击手段的人都可以介入网络战；二是作战对象平等。计算机网络战中，只要拥有高水平的计算机网络人才，网络战就可以得到有效实施，而与国力大小、兵力多少无关；三是作战空间广阔。计算机网络战不受地域限制，只要网络能够到达的地方，网络战都可以实施；四是作战时间连续。计算机网络战不受外界自然条件的干扰，不受天候因素制约，可在任何时段进行。 五是破坏信息系统和影响人的心理，破坏信息系统的效果是敌方无法利用信息系统的设施获得所需要的正确信息，既可以从物理上摧毁地方的硬件设施，也可以是破坏系统软件，使系统崩溃或提供不正确的信息。通过提供对敌方不利的信息可以对人的心理造成影响进而控制人的行为，影响士气，削弱敌方的战斗力。信息网络战主要有三种形式：心理战、电子战和计算机战。心理战是指通过各种手段施加对敌方不利的信息，影响人的心理从而削弱战斗力。电子战是现代战争的主要作战内容之一，将其归为信息战武器主要是因为信息系统的基础是各种电子设备，无论是探测器（雷达，光电设备，监听设备），还是信息处理平台、通讯设施（无线通讯，有线通讯），核心都是电子设备。通过电子干扰可以削弱雷达等探测器的能力，使得敌方无法及时收集信息；无法及时传递信息或者传递错误的信息。计算机是信息系统的基础和平台，在信息系统中具有核心的地位，计算机战是指利用计算机开展的以信息系统为主要目标的作战形式。其形式主要有：利用计算机信息系统的网络特性、电磁特性对敌实施网络窃密和电磁窃密；通过计算机病毒攻击、计算机芯片攻击、网络“黑客” 攻击、电磁干扰等手段实施网络进攻；采取加强“防火墙”技术、断开核心系统与外界的链接等措施进行网络防护；进行系统备份，为网络恢复做好充分准备等。伊拉克战争是21世纪初爆发的一场现代高技术条件下的局部战争，从某种意义上讲也是一场声势浩大的信息网络战，在这次伊拉克战争中，美军作战的速度远远超过了伊拉克军队的反应能力。作战的速度之快和程度之猛烈，使伊拉克军队多次陷于美军的集中打击之中。美军采取的打击方式是，集中摧毁伊军的一个战斗单元，然后迅速移动到下一个目标。伊军的指挥通信系统，也在美军对巴格达发动进攻前被美军彻底摧毁。由实行网络中心战而获得的信息优势，是美军实现快速作战的关键。美军能知道伊军的位置，而伊军不知道美英联军的位置，也不知道联军的下一个攻击目标。因此，可以说美国以网络中心战赢得了这次战争的胜利。1.及时获得可靠的目标信息这次战争中，先进的卫星系统、侦察飞机、地面站和地面侦察人员等，组成了一个天、地(海)、空一体化的情报、侦察和监视（ISR）系统。它为部队提供作战空间的情况，包括各部队的部署、兵力兵器、作战意图等方面的情况和提供毁伤效果评估。它也为战斧巡航导弹和由全球导航定位系统制导的联合直接攻击炸弹等的精确打击提供目标信息，为反爱国者导弹提供预警和目标信息。在海湾战争时，美军一般需要两天的时间才能完成对目标的侦察评估和打击准备，而现在最快只需几分钟。太空是未来战争的制高点。在ISR领域，由于卫星侦察和监视的覆盖范围大，并能实现全球覆盖、运行时间长和在平时可以进入敌方领土等优点，已成为实施网络中心战的前提。其中，6颗军用成像侦察卫星通过伊拉克上空，包括3颗KH－12卫星和3颗“长曲棍球”雷达卫星。每颗卫星一天两次通过伊方上空。KH－12卫星精度达到0.1米。“长曲棍球”雷达卫星最高精度达到0.3米。美军充分利用了有人和无人侦察机、战机以及个人跟踪系统所提供的实时情报和图像。这些信息定向直接传送到指挥部或者指挥官的战区指挥控制车。实时的情报和图像有助于区分敌我，减少传感器到射击器的时间。美国国防部所拥有的所有情报、监视以及侦察资源，在战争中都高速运行，为联军地面指挥部的陆军指挥官以及世界范围内的其他指挥官，提供了一幅通用的作战图。美军已经在通信与数据网络中集成了ISR平台，并为它们的运行提供带宽。2.提高了信息传输的速度、质量和安全性保障军用信息传输系统的畅通，提高信息传输的速率和可靠性，加强信息管理能力，是实施网络中心战的重要保障。卫星通信以其广域覆盖和全球覆盖，独特的广播、多播能力，快速灵活组网，支持不对称带宽要求和可以按需分配带宽等优势，为战场信息网络的建设提供了条件。美国国防部投资16亿美元构建了国防文电系统，对其全球范围内的通信进行安全加密，确保向国防部用户、各业务局以及合同商传送秘密以及最高机密的信息安全。在伊拉克战争中，使用这个系统较之使用自动数字网或其他类似的军用文电系统，其传输速度更快、保密性更强且更易于使用。国防文电系统的信息，是通过用于分发语音、视频以及数据信息的国防信息系统网（DISN）进行传输的。由于严格的保密原因，国防文电系统的信息与Outlook的信息有些微小差别。但是用户可以在计算机上编写国防文电系统信息，然后使用带有加密令牌的Fortezza卡，对信息进行标记并加密。当美英联军在伊拉克战场与伊军交战时，网络空间的战斗也在紧张地进行。自对伊战争爆发以来，联军的网络系统遭受了轻微的网络攻击，而且尝试发起攻击的行为异常频繁。因此，认为不安全的设备将被迅速隔离，脱离网络并进行病毒扫描，以防止更大问题的发生。在实际战场上，如果部队身处危险境地，程序将被保护，甚至破坏那些面临危险的设备和系统，以避免敏感的数据流落到敌人的手中。例如，链接到国防部保密IP路由器的计算机带有可移动硬盘，一些加密设备也有类似的保护措施。在美军驻卡塔尔的联合空中作战中心，在开始指挥所有联合空中任务之前，其信息系统需要进行鉴定与授权。信息安全公司负责承担了这项紧急任务。3.依靠有效的数据链实施精确打击网络中心战的一个重要特点是通过信息网络系统，在武器平台之间实现横向组网，做到信息资源共享，从而最大程度地提高武器平台的作战效能，以实施精确打击。传统的以坦克、战车、火炮和导弹为代表的陆基作战平台，以舰艇、潜艇为代表的海上作战平台，以飞机、直升机为代表的空中作战平台等，都必须在火力优势的基础上兼有现代信息优势，才能成为真正的高技术信息化武器装备。因此，一种链接各作战平台、优化信息资源、有效调配和使用作战能量、用于链接整合军队各战斗单元的数据链，正日益受到重视。数据链将成为未来军队作战力量的“粘合剂”和“倍增器”。此次对伊战争中，美军基本上使用的是旧式飞机和坦克，但这些旧武器通过网络进行链接，从而把飞机的座舱、指挥所和坦克驾驶员联在一起，使其看到他们视野外很远的地方，从而大大提高了战斗力。3月底伊拉克一度被沙尘暴，搅得昏天黑地，但是美军仍能清楚地看到战场上的情况，甚至在高空飞行的B－52轰炸机的飞行员，也能透过滚滚黄沙，俯瞰地面的动静。B－52轰炸机能通过使用其他侦察机传送过来的雷达图像，对伊拉克军队进行精确轰炸。这次战争中美军广泛使用的“21世纪旅和旅以下部队战斗指挥系统”，是一种基于因特网的通信系统。它综合了卫星、无人机和特种部队的信息源。它已成为美军数千装甲车、坦克和直升机上的标准装备。这个系统实现了坦克之间、直升机之间的共享数据。坦克可以发送文本信息，在激烈的战斗中文本信息的可靠性高于语音通信，直升机也可以通过文本信息呼叫炮兵火力支援。每台车辆都有计算机地址用于识别，车辆的位置信息通过全球定位系统随时修正更新。加密的数据通过无线电在部队车辆之间传送。跳频技术使敌方无法对信号进行导向目标追踪。坦克的所有功能都通过一台相当于奔腾Ⅲ的计算机控制。如果主系统出现故障，将由备份系统继续操作。如果整个计算机系统全部失效，最后可用手动控制。一旦坦克乘员被俘，他们可以在极短的时间内删除敏感的数据。全球导航定位卫星更是精确打击的关键。在战争中，依靠美军的GPS系统，为美军的精确打击武器提供了有效保障。美军这次所使用的精确打击武器为海湾战争的10倍左右。在这次伊拉克战争中，他们投掷精确制导炸弹1.5万枚，其打击精度明显高于海湾战争。在这次战争中，美军能使用大量精确武器，对伊拉克领导目标和共和国卫队，实施时间敏感型的攻击。4.实现了部队快速机动在机械化战争时代，由于部队的通信、机动和兵力兵器投送能力有限，无法很快地集中兵力，实施攻击。地理位置上的限制，还使部队很难在保持高度协调一致和得到充分后勤保障的情况下，实施快速、远距离机动。但是，在实施网络中心战后，部队将不再受地理条件的制约而实现快速机动。在伊拉克战争中，美军第3机械化步兵师创造了日行170公里的开进速度，这等于海湾战争时部队开进速度的3倍。令人关注的是，这种机动方式直奔要害领域，甚至可以不顾暴露后勤保障的危险。由于部队能够进行快速机动，就可大大减少参战人员的数量。这次伊拉克战争，在伊拉克战场的美军总人数约12.5万人，远远少于海湾战争时的50万人。二、从伊拉克战争看信息网络战的不足由于伊军在这次战争中几乎没有任何信息战和网络战的任何能力，让美军在网络空间如入无人之境。实际上，美军的信息网络仍然是较脆弱的，在这次伊拉克战争中，美军的信息网络的安全性和可靠性，实际上也没有受到真正的考验。尽管如此，美军在作战中暴露出的一些问题，也揭示了美军的网络中心战尚须进一步改进的方向。第一，假信息掣肘美军战斗力在信息战中，战斗力的形成和发挥依赖于对信息的正确采集、处理和使用。在现代战争中信息量的空前增大和信息传播环节的增加难免造成虚假信息的泛滥和有用信息的失真现象。这就使信息在采集和处理过程中真假难辨，进而影响战斗力的发挥。在海湾战争中，伊军放置的假坦克、假阵地使美军侦察系统摸不清虚实，采集回来的信息也良莠不齐，从而导致美军判断失误，对假目标狂轰滥炸。同样的，在科索沃战争中，美军的侦察卫星不能完全识别南联盟巧妙的伪装，对移动的车辆和其他目标难以跟踪，也不能穿过云层和森林发现目标。因此，当北约得意洋洋地宣布“重创”南联盟军队几天之后，南联盟人民军军容整齐地开出隐蔽地域。当时他们只损失了十几辆坦克。第二、信息化武器发挥作用受战场环境限制信息战对作战环境要求很高。气象和地理条件都会影响到信息进攻。比如丛林、沙漠、山地等地形和恶劣的天气就会对信息武器系统产生影响。美五角大楼承认在对南联盟的空袭中，复杂的气候和地理环境迫使北约取消了20%以上的空袭行动。在“伊拉克自由”行动中，沙尘暴曾使美军信息化武器失灵，大大延缓了作战行动。第三，信息网络系统发达却易受攻击首先，美国不能独占信息战的技术。它要占领和控制世界信息市场就必须输出先进软件、硬件和加密技术，并创造信息环境。然而由于信息技术的扩散性和共享性，使得美国在建立起一个信息系统平台用于信息战时，也为其他国家和个人利用这个平台攻击美国提供了机会。并且袭击这种信息系统的大部分技术，如计算机、调制解调器很便宜。因此，任何头脑灵活的人都可以把自己武装成信息战士，轻而易举地使美国军用和民用电脑网络陷于瘫痪，甚至可以破坏美军高层决策机构所依赖的指挥控制系统。其次，庞大的信息系统使美军在信息进攻面前招架无力。在国内，美军和政府行使职能越来越依赖于国家信息基础设施，大量的后勤社会化保障不得不借助民用通信网。美国防部有200万台计算机、1万个局域网络、100多个长途网络。这些网络设备用于协调和执行国防部各方面的任务，包括从武器设计到战场管理。虽然美军进行实际作战的计算机一般是安全可靠的，但是管理军饷、人事、运输、零部件的计算机防护能力低，而且与公共通信设施联网，极易泄密和遭到破坏。在国际上，美国是当前信息技术最发达的国家。统计资料表明，因特网上80%的信息来自美国，而世界范围内80%的数据处理是在美国进行的。美国高度发达的经济依赖完善健全的全球信息网络。随着信息网络的不断扩大深入，美国经济对全球的依赖性就愈强，美国的文化和经济与世界各国的联系就会越发紧密。这样美国不仅将能向世界各地随心所欲地伸出触角，同时通过“计算机接口”也将自己更全面地暴露于世界，更易于成为众矢之的。据美国防部的报告指出，政府和军队的信息系统曾遭受过3.8万次攻击，成功率高达88%，可是检测到的只有4%。这4%中95%无法采取任何应急措施。可见庞杂的信息系统可使美军在信息进攻面前毫无招架之功。在信息战中，美军要是想维持其信息技术优势，就必须加大信息工程建设、改造、维护和更新的投入。但是这笔费用非常大，美国现在还不能轻松承受。比如，作为集高、精、尖技术于一体的信息化武器平台往往价格不菲。“爱国者”导弹每枚110万美元，“战斧”式巡航导弹每枚135万美元，E-8电子侦察机每架4.25亿美元。目前，信息技术的研制费和采购费在飞机、舰船、坦克、大炮等武器装备中占22%~30%，在导弹中占45%，而在一体化信息系统C4ISR中，所占比例更高。此外，信息化武器装备的软件系统具有看不见、摸不着和专业性强的特点，其研制和采购费用高昂，更难估算。同时由于信息安全的投资回报收益在短期内并不显著，甚至可能会血本无归，即便是财力雄厚的公司也不愿倾力相助，政府也难免资金短缺。所以，在信息战中，美军防御乏力。要改善这种状况，恐怕还需要相当长的一段时间。信息网络技术或知识优势可能赢得战争，，但是这种优势是十分脆弱的，这种优势可能因为一根保险丝而全面改变，也可能因为一句谎言，也可能因为你保护自己的优势不被敌人偷去的能力有限等原因而失去。优势的这种脆弱性在于认识掌握信息的主体，人的任何一点疏忽都会造成错误。历史证明，不管是在冷兵器时代还是网络时代，人仍然是决定战争成败的关键。网络中心战虽为决策优势提供了条件，但从信息优势转变为决策优势还要取决于指挥员乃至整个军队的素质。而在军队各种素质中最重要的是创造性。三、几点启示：信息化社会里，一切政治、经济、文化和军事活动都将围绕网络这个中心来进行。在未来战争中，控制了网络空间，就意味着夺取了在陆、海、空、天多维空间里行动的自由权。为了应对网络战的威胁，夺取制网络权，世界各国都在加紧备战网络战。而目前我国的信息安全形势极为严峻，实施和抵御信息网络战的能力同世界先进水平相比，尚存在较大的差距，其主要表现为：一、硬件方面受制于人。我国目前尚不能自给生产CPU芯片，计算机网络系统的其他部件的关键技术，也都掌握在外国生产商手里。二、软件方面漏洞较多。由于我国在信息安全方面起步较晚，国内使用的大部分软件存在有安全隐患。另外信息安全技术也与世界先进水平有较大差距。因此，大力加强军队的信息网络化建设，提升整个社会的信息网络化水平，增强全民族的国防意识，是适应未来信息战要求的一项极为迫切的工作（一）是落后就要挨打，尤其是在武器装备上，不能有太大的时代差，否则在战场上就无法获取哪怕是战术上的优势，这就很难打赢战争，因此应进一步推进军事信息网络化建设。未来的信息化战争，以宽带、大容量、数字化的网络传输能力为基础和前提，所以，加快军队的信息网络化建设，特别是末端建设和移动网络的建设势在必；进一步提高一体化建设水平。未来作战是联合作战，指挥自动化系统的真正一体化还有较长的路要走，只有加快建设和发展适合自己国情的综合集成系统，才能真正实现情报侦察、预警探测、信息对抗，特别是武器平台控制的现代化目标。此外，还必须推进民族信息产业的发展，一个国家的信息战能力是建立在本国信息产业的发展水平上的。因此，我们要在这方面下大力气去抓，优先发展信息产业。同时充分发挥我国社会主义体制方面的优势，集中全国的人力、物力，在国家的统筹规划下展开联合攻关，以形成我们的优势领域，铸就自己的“撒手锏”。（二）是必须创新作战理论，装备技术落后可怕，但思想观念滞后更危险。作战理论的创新一方面要求和现有武器装备相匹配，一方面又要与作战对象相协调，伊军的作战理论非常落后，在这两个方面都不适应，因此应进一步加强综合军事理论研究。面对世界新军事变革的影响，应不断跟踪探讨适合各自国情的信息化建设特点与对策，加大军事理论创新的力度，从而促进多出成果，加速发展。（三）是要注意建设周边以及国际安全战略环境，伊拉克的失败与萨达姆在国内推行独裁统治，在国际上缺少朋友很有关系。（四）培养网络训练人才。在未来的信息战中，人的因素仍然是首要的、是决定战争胜负的最主要的因素，高素质的人才能驾驭高科技的装备。要适应网络战需求培训三类人才：一是专门从事网络对抗研究的电脑专家队伍；二是懂得网络对抗技术及其战术的指挥员队伍；三是具有一定计算机网络基础知识的网络技能操作人员，逐步造就一支专门从事网络对抗的计算机专家队伍。（五）建立网络安全防护屏障。必须制定一系列的网络安全法规体系，将计算机及其网络技术的开发、应用、管理、安全问题法律化，以法律手段保障计算机网络安全；应该开发相应的防护技术。技术是实现网络安全精锐武器，必须发展网络防护技术。应着重开发密码鉴别技术、计算机网络信息泄漏防护技术、计算机网络安全等薄弱环节检测技术等，首先确保网络系统的安全。在此基础上加强对军事情报的研究和改进，军事情报是迈向执行信息战略规划的第一步。参考文献：1、[美]阿尔文.托夫勒，《未来的战争》，新华出版社，1996年版2、[俄]B.A.利西奇金 JI.A.谢列平著，《第三次世界大战——信息心理战》，社会科学文献出版社，2000年9月版。3、张绍忠著《怎样打赢信息化战争》，世界知识出版社，2004年6月版。

基于MATLAB 的扩频通信系统仿真研究 范伟 翟传润 战兴群 （上海交通大学电子信息与电气工程学院，200030，上海） 摘要 本文阐述了扩展频谱通信技术的理论基础和实现方法，利用MATLAB 提供的可视化 工具Simulink 建立了扩频通信系统仿真模型，详细讲述了各模块的设计，并指出了仿真建模 中要注意的问题。在给定仿真条件下，运行了仿真程序，得到了预期的仿真结果。同时，利 用建立的仿真系统，研究了扩频增益与输出端信噪比的关系，结果表明，在相同误码率下， 增大扩频增益，可以提高系统输出端的信噪比，从而提高通信系统的抗干扰能力。 关键词 扩频通信, 信噪比， 误码率， 扩频增益 中图分类号：TN914.42 文献标识码：A Simulation of the Spread Spectrum Communication System Based on MATLAB FAN Wei, ZHAI Chuan-run, ZHAN Xing-qun (School of Electronic, Information and Electrical Engineering, Shanghai Jiaotong University, 200030, Shanghai) Abstract: The theory base and realizing methods of the spread spectrum communication technology was presented in this study. The simulation model of the spread spectrum communication system was built by using SIMULINK, which is provided by MATLAB. In addition, each module of the simulation model was introduced in detail，and pointed out the problems that must be pay attention to in the system simulation. On the basis of the designed simulation conditions, the simulation program was run and the anticipant results were gained. Moreover, the relationship between the spread spectrum gain and the fan-out error rate was also studied by use of the simulation system. The results showed that on the base of the same error rate, if the spread spectrum gain was enlarged, the Signal-to-Noise of the system fan-out would be enhanced and the anti-jamming capability of the communication system would also be enhanced. Keywords: spread spectrum communication, Signal-to-Noise, error rate, spread spectrum gain 1 引言 扩展频谱通信（简称扩频通信）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，它是指发送的信息被展宽到一个很宽的频带上，在接收端通过相关 接收，将信号恢复到信息带宽的一种系统。采用扩频信号进行通信的优越性在于用扩展频谱 的方法可以换取信噪比上的好处，即接收机输出的信噪比相对于输入的信噪比有很大改善， 从而提高了系统的抗干扰能力。本文根据扩频通信的原理，利用MATALB提供的可视化仿真工 具Simulink建立了扩频通信系统仿真模型，研究了扩频通信的特性和扩频增益与输出端信噪 比的关系，目的是为以扩频通信为基础的现代通信的研究和设计提供依据。 2 扩展频谱通信技术 2.1 理论基础 扩频通信的基本理论是根据信息论中的Shannon 公式，即 log (1 / ) 2 C = B + S N (1) 式中：C为系统的信道容量（bit/s）；B为系统信道带宽（Hz）；S为信号的平均功率；N为噪 声功率。 Shannon公式表明了一个系统信道无误差地传输信息的能力跟存在于信道中的信噪比 （S/N）以及用于传输信息的系统信道带宽（B）之间的关系。该公式说明了两个最重要的概 念：一个是在一定的信道容量的条件下，可以用减少发送信号功率、增加信道带宽的办法达 到提高信道容量的要求；一个是可以采用减少带宽而增加信号功率的办法来达到。 扩频增益是扩频通信的重要参数，它反应了扩频通信系统抗干扰能力的强弱，其定义为 接收机相关器输出信噪比和接收机相关器输入信噪比之比，即 d s d s i i B B R R S N S N G = = = / / 0 0 (2) 式中，Si和S0分别为接收机相关器输入、输出端信号功率；Ni和N0分别为相关器的输入、输出 端干扰功率；Rs为伪随机码的信息速率，Rd为基带信号的信息速率；Bs为频谱扩展后的信号带 宽，Bd频谱扩展前的信号带宽。 2.2 实现方法 扩频通信与一般的通信系统相比，主要是在发射端增加了扩频调制，而在接收端增加了 扩频解调的过程，扩频通信按其工作方式不同主要分为直接序列扩频系统、跳频扩频系统、 跳时扩频系统、线性调频系统和混合调频系统。现以直接序列扩频系统为例说明扩频通信的 实现方法。图1为直接序列扩频系统的原理框图。 图1 直接序列扩频系统原理图 由直扩序列扩频系统原理图可以看出，在发射端，信源输出的信号与伪随机码产生器产 生的伪随机码进行模2加，产生一速率与伪随机码速率相同的扩频序列，然后再用扩频序列 去调制载波，这样得到已扩频调制的射频信号。在接收端，接收到的扩频信号经高放和混频 后，用与发射端同步的伪随机序列对扩频调制信号进行相关解扩，将信号的频带恢复为信息 序列的频带，然后进行解调，恢复出所传输的信息。 3 系统仿真模型的建立 3.1 Simulik 简介 MATLAB 最初是Mathworks 公司推出的一种数学应用软件，经过多年的发展，开发了包括 通信系统在内的多个工具箱，从而成为目前科学研究和工程应用最流行的软件包之一。 Simulink 是MATLAB 中的一种可视化仿真工具，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个集成 环境，广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。它包 括一个复杂的由接受器、信号源、线性和非线性组件以及连接件组成的模块库，用户也可以 根据需要定制或者创建自己的模块。Simulink 的主要特点在于使用户可以通过简单的鼠标操 作和拷贝等命令建立起直观的系统框图模型，用户可以很随意地改变模型中的参数，并可以 马上看到改变参数后的结果，从而达到方便、快捷地建模和仿真的目的。 3.2 模型建立及主要模块设计 基于MATLAB /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。图2 为基于MATLAB/Simulink 的扩频通信系统仿真模型。 图2 系统仿真模型 信源：随机整数发生器（Random Integer generator）作为仿真系统的信源，随机整数发 生器产生二进制随机信号，采样时间、初始状态可自由设置，从而满足扩频通信系统所需信 接 收 高放混频解扩 解调 本振PN 码 同步 信 源 扩频调制 PN 码 振荡器 发 射 源的要求。 扩频与解扩：PN 序列生成器模块（PN Sequence Generator）作为伪随机码产生器，扩 频过程通过信息码与PN 码进行双极性变换后相乘加以实现。解扩过程与扩频过程相同，即 将接收的信号用PN 码进行第二次扩频处理。 调制与解调：使用二相相移键控PSK 方式进行调制、解调。调制由正弦载波与双极性扩 频码直接相乘实现，采用相干解调法进行解调。 信道：传输信道为加性高斯白噪声信道。在加性高斯白噪声信道模块中，可进行信号功 率和信噪比的设置。 误码计算：误码计算由误码仪实现，误码仪在通信系统中的主要任务是评估传输系统的 误码率，它具有两个输入端口：第一个端口（Tx）接收发送方的输入信号，第二个端口(Rx) 接收接收方的输入信号。 3.3 几点说明 在Simulink中，没有单独实现统计的计数器模块，需要自行创建，计数模型的设计如图 3。在计数模型中，用与信源和伪随机码同频的脉冲模块分别实现码元同步和切普同步，利 用加法器的累加功能，实现每个码元的相关峰值统计。 图3 计数模型实现框图 在扩频通信建模中，扩频与解扩使用的PN 码以及调制和解调所使用的载波必须保持同 步，因此要注意伪随机码模块和载波模块的参数设置。 在误码率计算中，接收到的信号，由于经过扩频解扩、调制解调、相关统计等处理，会 存在一个延迟，在误码仪模块的对话框中要设置一个合适的延迟。 4 仿真结果分析 4.1 仿真系统运行情况分析 在给出下列仿真的条件下，观察仿真运行情况。信息速率20b/s，幅度为1；伪随机序 列采用10 级，传输速率为200b/s 的m 序列；载波频率10KHz；信号功率为1W，信噪比30dB； 仿真时间设为2s。在这样的仿真条件下，理论上可获得10 倍的扩频增益。图4 是系统扩频 解扩的仿真结果。上图为信源，中图为扩频码，下图为信宿。从图4 可见，信源和信宿相同， 误码率为0，基于MATLAB/Simulink 所设计的仿真系统满足扩频通信系统的软件仿真要求。 图4 系统扩频解扩的仿真结果 4.2 扩频增益与输出端信噪比的关系 设置信息速率和伪随机序列传输速率，在扩频增益10 和50 的情况下，不断改变信噪比 的大小，从而得到扩频增益、误码率和信噪比的关系如图5。从图5 可以看到，在相同误码 率下，扩频增益越大，输出端信噪比越大，并且随着系统要求的提高，增大扩频增益，输出 端信噪比会得到更大的好处。 图5 不同扩频增益下误码率仿真曲线 5 结论 扩频通信以其较强的抗干扰、抗衰落、抗多径性能而成为第三代通信的核心技术，本文 阐述了扩频通信的理论基础和实现方法，利用MATLAB 提供的可视化工具箱Simulink 建立了 扩频通信系统仿真模型，详细讲述了各模块的设计，并给出了仿真建模中需注意的问题。在 给定仿真条件下，运行了仿真系统，验证了所建仿真模型的正确性。通过仿真研究了扩频增 益和输出端信噪比的关系，结果表明，在相同误码率下，增大扩频增益，可以提高系统输出 端的信噪比，从而提高系统的抗干扰能力。本文作者创新点：通过MATLAB/Simulink 建立的 仿真平台，研究了扩频增益与误码率、信噪比之间的关系，为以扩频通信为基础的卫星信号 设计提供依据。 参考文献： 1 曾兴雯，刘乃安，孙献璞。扩展频谱通信及其多址技术〔M〕。西安：西安电子科技大学 出版社，2004。 2 徐明远，邵玉斌。MATLAB 仿真在通信与电子工程中的应用[M]。西安：西安电子科技大 学出版社，2005。 3 李建新，刘乃安，刘继平。现代通信系统分析与仿真－MATALAB 通信工具箱〔M〕。西安： 西安电子科技大学出版社，2001。 4 徐明伟，李茜，汤伟。基于MATLAB 串口通信的数据采集系统的设计。微计算机信息， 2005，21(8-1)，89-90。 5 郭海燕，毕红军。MATLAB 在伪随机码的生成及仿真中的应用。计算机仿真，21(3)，2004.3。 基金项目：上海市科技攻关项目，项目编号：45115031。 作者简介：范伟（1973－），男，汉族，硕士研究生，主要研究方向为卫星导航、CDMA 扩频 通信。 E-mail: 通信地址及邮编：上海市长宁区安顺路220 弄18 号402 室，200051。 翟传润(1972－)，男，汉族，博士，副教授，主要研究方向为卫星导航和测控技术。 战兴群(1970－)，男，汉族，博士，教授，主要研究方向为卫星导航和新型控制理论与应用。 Authors brief introductions: Fai Wei, was born in 1973, male, the Han nationality, master student. His research subjects include the satellite navigation and CDMA spread spectrum communication. Zhai Chuan-run, was born in 1972, male, the Han nationality, Ph.D, associate professor. His research subjects include satellite navigation and test control technique. Zhan Xing-qun, was born in 1970, male, the Han nationality, Ph.D, professor. His research interests include satellite navigation, new control theory and application.

怎样写关于美军信息化战争的论文

基于无碰撞区码的跳频系统准同步组网方案XXX摘要：根据无碰撞区（No-Hit-Zone简称NHZ）跳频码的特点，提出了一种基于NHZ跳频码的跳频通信系统多址接入准同步组网方案。仿真结果表明，该方案保证了跳频系统工作在NHZ跳频码的无碰撞区范围内，有效地降低了系统的多址干扰，改善了系统的整体误码率性能，适合于多用户跳频通信系统。关键词：跳频通信 跳频序列 跳频同步 ALOHAQuasi-synchronous Scheme for Frequency Hopping System Based on No-Hit-Zone Hopping CodeXXXAbstract: According to the characteristics of No-Hit-Zone (NHZ) hopping code, a Multi-Access quasi -synchronous scheme based on NHZ hopping code for frequency hopping communication system was proposed. Simulation results prove that the scheme can assure the frequency hopping system to work within no hit zone of NHZ hopping code. Moreover, it decreases the Multi-Access interference and improves the integral bit error rate performance of the system, and is suitable for multi-user frequency hopping system. Key Words: frequency hopping system; frequency hopping sequence; frequency synchronization; ALOHA1. 引言由于跳频通信在抗干扰、保密性以及多址通信等方面具有窄带通信无法比拟的优越性，所以在各类无线通信系统中得到广泛应用。在跳频通信系统中，组网是关系到跳频通信能否正常建立的关键。跳频组网方法主要有同步组网和异步组网。采用同步组网方法的跳频通信系统所用的跳频序列集在零位移处的汉明相关为零，各用户在统一的时钟下实施同步跳频，因而通信中不同用户的载波频率不会发生碰撞。异步组网则系统中各用户按各自的跳频序列工作，由于各用户之间没有统一的时间标准，因而异步组网时，用户间会发生频率碰撞。显然，这种频率碰撞的机会是随着用户数量的增加而增多。根据跳频序列的理论界，不存在完全没有碰撞的理想异步组网跳频序列集。本文中采用跳频文献[1,2]所提出的无碰撞区（No-Hit Zone简称NHZ）跳频码，其在零位移附近一段时间内是无碰撞的。为了利用NHZ跳频码的优点，跳频系统需保证工作在跳频码的无碰撞区内，即系统组网时待通信的发信机之间既不是严格的接入同步，也不是完全异步，而是接入准同步。根据ALOHA/CSMA协议思想[3]和NHZ跳频码特点，提出了一种基于无碰撞区码跳频通信系统的多址接入准同步方案，并应用于跳频通信系统中，用MATLAB对其进行仿真，比较分析了系统的仿真结果。2． 无碰撞区及其新型NHZ跳频码为了降低甚至消除系统的多址干扰，可以采用在一定相关区域内具有理想相关特性的序列，即新型无碰撞区跳频序列[1][2]作为用户的地址码。无碰撞区的定义为：假定有集合 ， 其中， ， 为序列的数目， 为序列周期。若分别用 和 描述自相关函数和互相关函数的无碰撞区的宽度， 表示跳频序列的无碰撞区的宽度， 则 相应的无碰撞区跳频序列N(L,M,ZN)具有如下相关特性， 其中，如果x=y，则h(x,y)=1，反之h(x,y)=0。例如，若长度L=32，序列数目M=4，无碰撞区ZN=2，则相应的NHZ跳频序列集[1]为，N(1)={28 30 29 31 24 30 17 31 1 28 2 31 1 24 6 23 11 9 21 23 15 9 25 23 22 11 10 23 22 15 14 31}N(2)={7 5 14 12 28 26 29 19 26 7 17 12 5 28 10 27 16 18 6 4 11 13 21 27 13 16 25 4 18 11 2 19}N(3)={11 9 21 23 15 9 25 23 22 11 10 23 22 15 14 31 28 30 29 31 24 30 17 31 1 28 2 31 1 24 6 23}N(4)={16 18 6 4 11 13 21 27 13 16 25 4 18 11 2 19 7 5 14 12 28 26 29 19 26 7 17 12 5 28 10 27}其汉明自相关和互相关函数分别为Huu(τ)={xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 00 32 00 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx},Huv(τ)={xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 00 0 00 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx}.3. ALOHA通信与CSMA协议ALOHA网首次在无线信道中引入了数据包(又称分组)广播这一结构，这种结构与传统的点对点信道及分组交换网有很大不同，故称之为ALOHA信道[3]。通过这一公共的广播信道，网中的每个用户随时都可以给另一用户发送信息，完全不需要同步。ALOHA信道的主要优点是：(1) 允许大量间断性工作的发射机共享同一信道；(2) 利用ALOHA信道进行数据通信时，中心台或服务器只需要一个高速接口，而不必为网中的每个用户提供一个单独的接口。ALOHA多址通信是指采用ALOHA信道结构的通信。目前，已设计了多种用于卫星通信和地面通信的ALOHA多址协议，其中最基本的有三种：ALOHA，分隙ALOHA和预约ALOHA。除了上述三种协议外，还提出了各种各样的ALOHA随机多址协议，其中比较著名的是载波监听多址(CSMA)和分组预约多址(PRMA)。CSMA多址协议的原理：采用“先听后发”的原则来减少“碰撞”，即网络中用户将其接收机调到公用的载波频率上，以便监听是否有其它用户在使用信道，若发现信道闲，则发送信息，否则一直等待，直至无其它用户使用信道为止。4. 跳频通信系统多址接入准同步原理及实现在网络中进行通信的用户，以最先接入网络进行通信的发信机作为同步源，周期性地发送准同步头。延迟入网的发信机在接入网络时，先监听信道，当收到准同步头时接入网络，其与同步源从同一时刻开始跳频，使得发送信息采用的跳变频率起跳点控制在跳频码的无碰撞区内，从而保证跳频通信网中工作的各发信机控制在跳频码的无碰撞区内。多址接入准同步的实现流程图如图1所示。多址接入准同步方案利用了NHZ跳频码的优点并借鉴了ALOHA通信CSMA协议。多址接入准同步方案与CSMA协议均采用“先听后发”的原则来减少“碰撞”。在CSMA协议中，信道始终只有一个用户在占用。而在多址接入准同步方案中，信道可以多个用户同时使用。准同步头用来控制发射机之间的接入准同步，有三种格式：A. 接入准同步头（设为A）：当其它发信机收到这个准同步头时，可继续通信或接入通信；B. 拒接准同步头（设为B）：当前发送准同步头的发信机要结束通信时所传送的信息。为保证切换过程准同步源的唯一性和可靠性，退出前准同步头要再循环发送一段时间（即结束前有一段延时），在延时阶段所发送的准同步头要区别于之前的准同步头。其它发信机收到拒接同步头B时，暂时中止传送数据，并触发定时器开始竞争作同步源；C. 切换同步头（设为B’）：在切换时竞争作同步源成功，在第一个周期发送B’，以后发送A；当其它发信机收到这个同步头时，可继续通信或接入通信。 在监听过程中，采用搜索自等待式同步方法[5]。搜索自等待式同步方法的工作原理即接收端在同步捕获之前保持在跳频序列对应的某一频率上，等待发信机的信号，一旦检波器得到相关输出，则认为是捕获到了同步而与发信机同步进行跳频。搜索自等待式同步方法的流程图如图2所示。5. 多址接入准同步方案性能分析（1）多址接入准同步头捕获时间：在多址接入准同步方案中，发信机之间先进行的是准同步头的捕获，然后才是收发机的收发同步过程。在对准同步头进行捕获时采用的是搜索自等待式同步方法，因此其性能与搜索自等待式同步方法的性能基本相同[4]。为了便于比较，本文分别给出匹配滤波法，滑动相关法及准同步的同步捕获时间。定义切普时间为 （S），跳频序列长为 ，则，匹配滤波器法的捕获时间为： 滑动相关法的捕获时间为： 准同步的捕获时间为： （ >>1）经比较可知，匹配滤波器的捕获时间最短，但实现电路很复杂；滑动相关法的捕获时间最长。准同步法捕获时间较短，电路简单。（2）性能仿真与结果分析比较：表1 系统仿真参数采样速率 跳频工作带宽 信道间隔 跳频速率 信道400KHz 10K-50KHz 250Hz 480h/s AWGN基带信号速率 调制方式 RS跳频码[6] NHZ跳频码 160Hz BFSK （27-1,5） （128,8,4） 为比较和分析本文多址接入准同步方案的性能，用MATLAB对基于上述多址接入准同步方案及NHZ码的跳频通信系统进行了仿真，仿真参数如表1所示。系统在不同用户数和不同信噪比条件下的误码率曲线如图3所示，由该图可见：①本文提出的多址接入准同步方案是可行的；②当跳频系统是单用户时，采用NHZ跳频码的新型多址接入准同步方案的跳频通信系统与采用RS码的跳频通信系统性能基本相同；③当跳频系统是多用户时，采用NHZ跳频码的新型多址接入准同步方案的跳频通信系统优于采用RS码的系统。仿真结果表明NHZ跳频码及本文所提出的接入准同步方案在单用户跳频通信系统中优势不明显，但在多用户跳频通信系统中误码率性能会有明显改善和提高。本文提出的多址接入准同步组网方案，由于保证了通信系统发信机间的时延在跳频码的无碰撞区内，因而系统的多址干扰明显下降，使系统的整体误码率性能得到改善。因此，无碰撞区跳频码及本文所提出的接入准同步组网方案能有效降低系统的多址干扰，适合于多用户跳频通信系统。6. 结论根据无碰撞区跳频码的特点，基于ALOHA/CSMA协议思想，提出并实现了一种接入准同步组网方案及其跳频通信系统。该方案使得通信双方在通信前发射端先进行多址接入准同步，保证通信系统工作在无碰撞区范围内，从而体现了无碰撞区跳频码的特点，降低了系统的多址干扰，提高了系统的性能。仿真结果表明，无碰撞区跳频码及本文所提出的接入准同步组网方案适合于多用户跳频通信系统，方案可行, 在多用户环境中优于采用RS码的系统。7. 参考文献[1] Xiaoning Wang, Pingzhi Fan, A Class of Frequency Hopping Sequences with No Hit Zone[A]. Proceedings of The Fourth International Conference on Parallel and Distributed Computing, Applications and Technologies[C]. August 27-29, 2003 Chengdu, China. pp.896-898.[2] W. X. Ye and P. Z. Fan, Two Classes of Frequency Hopping Sequences with No-Hit Zone[A]. Proceedings of the Seventh International Symposium on Communications Theory and Applications (ISCTA’2003)[C]. July 13-18, 2003. Ambleside, U.K., pp. 304-306. [3] 郑碧月，赵广金，姜辉，扩展ALOHA随机多址通信技术，信息技术，2002年第4期，pp.10-13[4] 郭黎利，跳频通信中一种缩短同步捕获时间的方法-----位移等待式自同步方案，哈尔滨船舶工程学院学报，1994年12月第15卷第4期，pp.70-77[5] 郭黎利，卢盛杰，短波跳频通信系统的同步，黑龙江通信技术，1994年第3期，pp.6-13[6] 王育红，一种基于RS码的跳频码序列的编写方法，遥测遥控，2002年第23卷第3期