基于Simulink的高速跳頻通信系統抗干擾性能分析

0 引 言
跳頻通信以其強抗干擾能力和高安全性在軍事通信領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應用。隨著(zhù)C4ISR系統要求的不斷提高，跳頻通信系統正向著(zhù)跳速不斷提高，跳頻帶寬越來(lái)越大，跳頻圖案越來(lái)越復雜的方向發(fā)展。目前每秒鐘萬(wàn)跳以上的高速跳頻已成為跳頻技術(shù)的發(fā)展方向。以美軍的JTIDS為例，其跳速能夠達到76 923跳／s，跳頻帶寬也達到了153 MHz。
本文將利用Matlab仿真軟件中的Simulink對采用MSK調制的高速跳頻通信系統進(jìn)行仿真，并針對各種干擾樣式對其進(jìn)行分析，并得出結論。

1 跳頻通信原理
跳頻就是用偽碼序列構成跳頻指令來(lái)控制頻率合成器，并在多個(gè)頻率中進(jìn)行選擇的移頻鍵控。所傳遞的信息碼與偽隨機序列模二相加(或波形相乘)構成跳頻指令(即跳頻圖案)，并由它隨機選擇發(fā)送頻率。跳頻通信系統的簡(jiǎn)化框圖如圖1所示。

發(fā)送端的信息碼序列與偽隨機序列經(jīng)過(guò)調制后，按不同的跳頻圖案控制頻率的合成。在接收端，接收到的信號與干擾經(jīng)高放濾波后送至混頻器。接收機的本振信號也是一頻率跳變信號，跳變規律是相同的，兩個(gè)合成器產(chǎn)生的頻率相對應，但對應的頻率有一頻差，正好為接收機的中頻。只要收發(fā)方的偽隨機碼同步，就可使收發(fā)雙方的跳頻源一頻率合成器產(chǎn)生的跳變頻率同步，經(jīng)混頻后，就可得到一個(gè)不變的中頻信號，然后對此信號進(jìn)行解調，就可恢復出發(fā)送的信息。而對干擾信號而言，由于不知道跳頻頻率的變化規律，與本地的頻率合成器產(chǎn)生的頻率不相關(guān)，因此，不能進(jìn)入混頻器后面的中頻通道，不能對跳頻系統形成干擾，這樣就達到了抗干擾的目的。在本文的實(shí)際仿真過(guò)程中，不考慮跳頻時(shí)鐘的不能同步的情況，即認為發(fā)送端和接收端的跳頻時(shí)鐘是完全同步的。
調制中采用的是MSK(最小頻移鍵控)，就是h=0．5的CPFSK，由于具有連續的相位從而能夠獲得良好的頻譜特性，是擴頻技術(shù)中經(jīng)常運用的調制技術(shù)。其表達式為：

式中：ωc為載波角頻率；Ts為碼元寬度；αk為第k個(gè)碼元中的信息，取值為1或-1；ψk為第k個(gè)碼元的相位常數，在時(shí)間(k-1)Ts≤t≤kTs內保持不變。

2 高速跳頻通信系統仿真模型
利用Matlab中的Simulink對跳頻系統進(jìn)行仿真，建立仿真模塊如圖2所示。

系統的主要性能參數有：系統的跳頻點(diǎn)64個(gè)，頻率間隔3 MHz，跳速為40 000跳／s，信道為高斯白噪聲信道(AWGN)。Bernoulli Binary Generator是信號源，用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)10 Mb／s的二進(jìn)制信號。該信號經(jīng)過(guò)調制以后與由偽隨機序列產(chǎn)生的跳頻載波相乘完成跳頻。跳頻擴頻后的信號在經(jīng)過(guò)AWGN信道之后，受到來(lái)自Subsystem noise模塊產(chǎn)生的人為干擾。在解調模塊里，包含人為干擾分量的信號與來(lái)自跳頻信號發(fā)生器產(chǎn)生的跳頻信號的共軛(由Math Funetion完成)相乘，完成解跳，然后經(jīng)過(guò)解調，恢復原信號。