跳频通信(Frequency-Hopping Spread Spectrum,FHSS)是扩频通信技术之一,利用一直改变的频点来躲开周围环境对其产生的干扰,因此其能够很好地对抗频点污染以及减少信号的衰落。而跳频功能在持续地发展变化,因此普遍要求设备能够具有更加强大的频率同步功能。所以,为了满足通信技术发展的需要,达到准确快速的同步,是当今需要增强跳频系统抗干扰优势的重要问题。通常影响其同步性能的因素之一是通信的频点受到污染,导致捕获判决误差升高,而解决这一问题的一种有效手段是认知无线电技术。通信双方可以通过该技术获得空闲或利用率低的频点,并使用公共的部分进行信息的传输。而实现这一过程的前提是双方能够发现彼此,即信道的交汇。为了提升跳频通信系统的性能,本文将跳频系统与认知无线电相结合,对认知跳频系统的物理层和MAC层进行了研究,并进行了半实物仿真测试与验证。为了解决仿真验证过程中数据量大的难题,我们采用了基于SATA3.0的高速存储传输方案,设计并实现了基于FPGA夹层板的SATA主控器,并对其进行了仿真和测试。主要的研究内容和贡献如下:对跳频同步过程中的一种自适应门限的结构进行了改进,并将该结构应用于不同的捕获算法当中,分析改进前后三种捕获方法的性能。首先,介绍了串行捕获、并行捕获和等待式搜索三种跳频同步方法的工作原理;然后,对一种基于自适应门限的捕获方法进行了分析,指出了该方法存在的不足之处,对此给出了改进的思想和结构;最后,通过仿真初步分析了基于改进门限的三种捕获方法的性能,并与改进之前进行对比,同时分析了单频干扰、多频干扰和宽带干扰对该方法性能的影响。仿真显示,文章使用的方法的捕获结果更加准确,效率更高。对三种对称式网络下的认知交汇算法进行了研究,并通过仿真对比了在非对称式网络下,三种算法以同步和异步两种交汇方式的交汇性能。首先,简单阐述了MC算法、GOS算法和最佳AQCH算法的原理和性能;然后,给出了认知网络环境的假设条件和交汇的参数,将这三种算法应用在非对称式网络下,通过仿真分析同步和异步两种交汇方式的性能;最后,根据仿真结果,说明了三种算法在非对称式网络下各自的优势与劣势。对SATA3.0协议进行分析,按照系统测试的要求对其主机控制器逐层进行设计和上板测试。首先,对SATA3.0的协议逐层进行分析,即应用层、传输层、链路层和物理层;然后按照我们对系统测试的需求,使用Verilog语言对主控器进行了详细设计;最后测试设计的IP核,使用时序分析软件分析信号的波形。