⑷ 同步字头法
同步字头法就是指建立通信之前，先来发送一个同步字头，利用该同步字头来实现同步的方法。同步字头中要含有生成跳频序列所需的全部信息，接收机依照同步的信息实现跳频同步，同步字头法具有快速同步优点，但同步字头很容易遭受干扰，须加同歩保护措施。
同步字头法优缺点：
同步字头法虽然不需要专门的同步信息信道,而是利用通信信道来传送同步信息，它还是挤占了通信信道频率资源和信号功率，所以它的缺点与独立信道法相似。为了使同步信息隐蔽,应采用尽量短的同步宇头，但是同步字头太短又影响传送的同步信息量，需折衷考虑，采用同步字头法的跳频系统为了能保持系统的长时间同步，还需在通信过程中插人一定的同步信息码字。
3.3 跳频序列
3.3.1 伪随机序列介绍
伪随机序列也称作伪码。它是具有近似伪随机序列（噪声）的性质，而又能按一定规律（周期）产生和复制的序列。因为伪随机序列是只能产生而不能复制的，所以称其是“伪”的随机序列。
常用的伪随机序列有m 序列、M 序列和R-S 序列。
m 序列又叫做最大长度线性反馈移位寄存器序列。m序列产生器的一般结构如图2-5 所示，其中1,2,3…，n 是移位寄存器的编号，ak-i（i=1,2,3,…,n）是各移位寄存器的状态，ci对应各移位寄存器的反馈系数，ci=1 表示该级移位寄存器参加反馈，ci=0 表示该级移位寄存器不参加反馈。图中c0和cn不能等于0，因为c0=1 意味着移位寄存器无反馈，而cn=0 意味着反馈移位寄存器要蜕化为n-1 或更少级的反馈移位寄存器。
图3-2 反馈移位寄存器结构
由图3-2可见，第一级移位寄存器在下一时刻的状态是由相关移位寄存器在当前时刻的状态经反馈后共同决定的，即反馈系数为：
ak=c1ak-1?c2ak-2?…?cnak-n（3-1）
这是一个线性递归函数。只有当输出序列的长度等于K=2n-1 才属于m 序列反馈移位寄存器。下面介绍m 序列的一些特点。
任一m序列的循环移位仍是一m序列，m序列与其本身循环移位而得到的序列模二相加仍是一m序列。
m 序列的优点是周期偶函数，周期为KTp，其中Tp为m 序列的每位（比特）宽度，K 为m 序列的长度。自相关函数的主峰远大于其他部分，当K 很大和TP 很小的时候，自相关函数趋向于冲击函数，即近似于白噪声的自相关特性。
m 序列的有点是产生容易和自相关性特性优良，不足之处是当移位寄存器级数n 一定时，改变反馈连接方式能得到的不同m 序列数目N 比较少。N 可用以下公式计算：
N = Φ(2n-1)/n （3-2）
这里Φ(*)为欧拉函数。
如果反馈逻辑中的运算含有乘法运算或其他逻辑运算，则称作非线性反馈逻辑。由非线性反馈逻辑和移位寄存器构成的序列发生器所能产生最大长度序列，就叫做最大长度非线性移位寄存器序列，或叫做M 序列，M 序列的最大长度是2n。图3-3给出一个七级的M序列发生器的框图。可以看出，与线性反馈逻辑不同之处在于增加了“与门”运算，与门具有乘法性质。
图3-3 七级M序列发生器框图
利用固定寄存器和m 序列发生器可以构成R-S 序列发生器。它所产生的R-S 序列是一种多进制的具有最大的最小距离的线性序列。图3-4给出R-S 序列发生器的框图。图中，A为三级固定寄存器，B为三级移位寄存器，产生周期为7 位得m 序列。A、B寄存器的输出经过摸2 加运算后，产生一个7 位得八进制R-S序列。
图3-4 七位R-S序列发生器框图
上述的三种序列除用硬件发生外，均可由软件编程产生。实用的跳频序列长度约在237（即1011）左右。
m 序列的优点是容易产生，自相关特性好，且是伪随机的。但是可供使用的跳频图案少，互相关特性不理想，又因它采用的是线性反馈逻辑，就容易被敌人破译码的序列，即保密性、抗截获性差。
M 序列是非线性序列，可用的跳频图案很多，跳频图案的密钥量也大，所以它是较理想的跳频指令码。其缺点是硬件产生时设备较复杂。
R-S 序列的硬件产生比较简单，可以产生大量的可用跳频图案，很适用作跳频指令码序列。
用来控制载波频率跳变的序列称为跳频序列。在跳频序列的控制下，载波频率跳变的规律称为跳频图样或跳频图案。因此.控制频率跳变的规律有两种方法：一种就是时频矩阵表示法，如图所示,横坐标表示时隙，纵坐标表示频率，这种方法形象，一般在表述跳频通信原理或着阐述概念时使用；另一种就是序列表示法，用符号或数宇表示，通常在研究中使用。
图3-5 跳频图案
3.3.2 跳频序列设计要求
在设计跳频序列的时候，通常应该考虑下述几个要求 (1)
每一个跳频序列都能够使用频率集合中所有频率，以实现最大处理增益。
(2) 尽可能少。
(3) 少。
(4) (5) (6) (7) (8) (9)
跳频序列集合中任意两个跳频序列，在所有时延下发生频率重合的次数要跳频序列集合中的任意跳频序列,与它平移序列的频率重合的次数要尽可能为了有更多跳频序列以提供给用户使用,从而实现多址通信，就要求跳频序跳频序列族数量尽可能多，在实际中能够更换使用，这样可以提高跳频系在某些应用中，要求跳频序列能够控制实现宽间隔跳频，就是要求在相邻为了使跳频系统具有良好的抗干扰的性能,应让各频率在一个序列的周期中跳频序列应该具有较好的随机性和较大的线性复杂度、以确保敌人不能利跳频序列的产生电路应该比较简单。
列集合中序列数目尽可能的多。 统的保密性能。
时隙里发射两个载波的频率间隔大大于规定的值。 出现的次数差不多相同,这称为均匀性。
用以前传输频率信息来预测当前的和以后的频率。
3.3.3 跳频序列的选择
跳频序列的种类是指用来作为跳频图案控制码的伪随机码和控制方法，目前用得较多的伪随机码主要是m序列、R-S码序列和M序列。M序列就是跳频图案常用的控制码，他比较容易产生，但是从保密观点看，这种跳频图案用在通信系统中有不足之处，因为当采用计算机模拟时，很快能够找到其规律性，而且M序列的密钥量不是足够大。m序列条数比M序列多得多，是非线性移位寄存器序列，可以产生很多的跳频序列，而且保密性强。R-S码的话是一种最佳的近似正交码，用户数多，容易实现，是一种理想的跳频控制码。
在实际的应用中，跳频图案并不是由伪随机码直接产生的，它具有复杂变换的关系，在许多跳频电台中，跳频图案的产生是由时间信息的参量TOD（Time of Day）、伪随机码和原始密钥PK（Prime key）一起（模拟算后）经非线性变换后，才能确定跳频序列，这种序列因为考虑了时间信息，所以是一种时变的跳频图案，经过多重加密措施，因此，对于跳频图案的破译是很难的。
根据以上分析，所以本文采用m序列产生跳频序列
4 跳频通信系统的仿真实现
4.1 仿真说明
在对系统进行设计、分析、综合、研究的过程中，人们一般采用两种方法，一种是
用相关实物做出实际的系统来进行分析研究，另一种就是通过计算机和软件进行仿真。第一种方法比较直观，但是在安全性、经济性、材料的采购等方面有所限制，在前期研究阶段容易造成资源的浪费，所以一般不采用。而第二种方法具有简单易行，研究成本低等优点，所以广泛的被采用。计算机仿真就是通过搭建一个近似实际系统的数学模型进行模型变换，然后在计算机研运行的过程。所研究的对象既可以是构想的系统，也可以是现实存在的系统。
计算机仿真大概分为三个方面：系统模型的建立、仿真模型的建立、进行仿真实验。所以计算机仿真的三要素就是：计算机、系统和模型。
在通信领域，新的技术发展日新月异，在分析和研究阶段所付出的精力就会越来越大，如果采用计算机仿真来研究通信技术，不仅节约了成本、省时省力，让研究的时间进一步缩短，而且能够实现在没有硬件的情况下得到想要的结果。在通信系统的研究过程中，很多硬件并不能直观的变现出系统的原理，而计算机仿真可以直观的把整个系统的原理呈现在你面前。所以，随着计算机技术的快速发展，通信系统仿真已经成为分析和研究通信系统的一个不可缺少的工具了。
Simulink是MathWorks公司开发的，主要是用于嵌入式系统和动态系统等多领域的仿真和设计的工具，它是集成在Matlab中的。
Simulink是一种可视化的仿真工具，它可以通过框图直接设计系统环境，被广泛应用于很多领域，在线性/非线性系统、信号处理中应用较广。Simulink有3中采样时间的设置选项，分别是连续、离散和混合的采样。他可以多速率进行采样。Simulink可以通过简单地设置来完成原理方框图的整合，为了以后的方便使用，Simulink还可以通过在元件库中直接创建子模块，方便以后调用。
Simulink具有以下几个特点： 定义的模块库比较丰富； 模块库可以自行设计扩充；
直接的图形编辑，让研究更加直观； 可以随意修改模块参数，简单方便； 可以通过API与其他程序集成；
可以自行诊断设计的性能和其他异常情况； 4.2 跳频通信系统仿真模型的建立
跳频通信的基本原理前面已经介绍了，原理图如图4-1。现在进行跳频通信的Simulink仿真。假设发、收同步，跳频通信的实现过程如下进行。