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基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的ＦＨ／ＤＳ混合信号源的仿真设计
作者：杜 佩 纪 明
来源：《现代电子技术》2008年第07期
摘 要：混合扩频信号源是混合扩频系统的重要组成部分。利用Matlab/Simulink对FH/DS混合信号源进行模块化设计和系统级仿真，通过重新设置参数能够改变信号源频率。和以往完全图形化的设计方法不同，进一步采用Altera公司推出的DSP Builder工具将核心模块(伪码发生和DDS功能模块)自动转换成VHDL文件，由Quartus Ⅱ进行综合、适配、时序分析，最终得到可供芯片下载使用的.sof文件。这一做法大大缩短了从软件仿真到系统硬件实现的周期,仿真结果表明系统功能正确，且具有较高的性价比。
关键词：FH/DS;Simulink;DDS;PN码 中图分类号：TN914文献标识码：B 文章编号：1004-373X(2008)07-073-
Simulation Design of Hybrid FH/DS Signal Based on Simulink
DU Pei，
(The Fourth Lab,Xi′an Institute of Applied Optics,Xi′an,710065,China)
Abstract：Hybrid spread spectrum signal is an important part of hybrid spread spectrum
system.The hybrid DS/FH signal is designed and emulated with Matlab/Simulink,and the frequence of signal can be changed by resetting the parameters.Different from usual method of design,converting the kernel modules(PN generator and DDS module)to VHDL files with DSP builder of Altera automatically,synthesized,fitted and timing analyzed by Quartus Ⅱ,and generating the .sof files used for chip download finally.The methods greatly shorten the time from software simulation to hardware implementation.The simulation results testify the functions correctness of the system which has high ratio of quality to price.
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Keywords：FH/DS;Simulink;DDS;PN code;DSP Builder 1 引 言
跳频(FH)和直扩(DS)系统都具有很强的抗干扰能力，是使用最多的两种扩频技术。跳频系统在抗选择性衰落、抗多径等方面的能力不强，直扩技术正好弥补了这一缺点；直扩系统受“远-近”效应影响较大，而这正是跳频技术的优点［1］。这两种方式都具有自己的独到之处，但也存在各自的不足，将两者有机地结合在一起，可以大大改善系统性能。
Matlab/Simulink属于一种通用的科学计算和系统仿真语言，Matlab简单高效的数学语言结合Simulink的图形化设计使得从数学模型到计算机仿真模型的转换非常容易，免除了高级语言编程的繁琐。
本文使用Simulink中的Communications Blockset和Altera DSP Builder工具箱对FH/DS混合扩频信号源进行了仿真设计，采用同一PN码发生器保证了系统的同步性，并借助Altera公司推出的DSP Builder将核心模块自动转化为VHDL文件，可由Quartus Ⅱ软件来进一步完成编译、综合以及FPGA芯片的下载调试。其中，DSP Builder软件的使用大大加速了工程设计从软件仿真到硬件实现的进程。
2 FH/DS混合信号源的原理及组成 2.1 混合信号源的设计原理
直扩采用伪随机码进行扩频，跳频是用码序列构成跳频指令来控制频率合成器输出信号的频率［2］。
本设计采用伪码发生器来作为直扩信号源，并使用同一伪码发生器控制直接数字频率合成器(DDS)来产生跳变的频率，作为跳频信号源。这样可以保证混合信号源的同步性，在接收端也有利于实现解扩同步处理。图1是FH/DS混合信号源的示意图。 图1 FH/DS混合信号源示意图
可见，DDS技术和伪码发生器是混合扩频信号源的关键技术。 2.2 DDS技术原理及组成
DDS是从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成技术，用数字合成技术实现。DDS主要由相位累加器、正弦查询表、D/A转换器和低通滤波器组成，如图2所示。 图2 DDS组成原理图