基于Simulink的數據鏈系統仿真及性能分析

　　未來(lái)戰場(chǎng)必是網(wǎng)絡(luò )中心戰格局下的系統一體化作戰，用于制導的武器數據鏈是其中重要一環(huán)。通常武器數據鏈用于傳輸目標信息，信息量小，但要求信息傳輸必須可靠，同時(shí)將來(lái)戰場(chǎng)通信處于復雜的電磁環(huán)境中，要求武器數據鏈必須具備低截獲、抗干擾性能?；诖?，目前的武器數據鏈通常選用擴頻技術(shù)進(jìn)行信息傳送。
　　
　　1擴頻系統原理
　　
　　擴展頻譜(Spread Spectrum)技術(shù)是將基帶信號的頻譜擴展至較寬的頻帶上，然后再進(jìn)行傳輸的一種寬帶信號傳輸方法，它將要發(fā)送的制導信息或導彈回傳信息用偽隨機序列擴展到一個(gè)合適的頻帶上，即將原始信息的能量在頻帶上進(jìn)行擴展，從而降低了信號被發(fā)現的危險，增加了敵方干擾的難度(需要干擾的范圍變大了)。
　　
　　接收端使用與發(fā)送端相同的偽隨機序列對接收到的擴頻信號進(jìn)行相關(guān)處理，恢復出原來(lái)的信息，干擾信號由于與偽隨機序列不相關(guān)，在接收端被擴展，使落入信號頻帶內的干擾信號功率大大降低，從而提高了系統的輸出信噪比，達到抗干擾目的，同時(shí)擴頻信號在傳輸時(shí)的譜密度很低，可使信號淹沒(méi)在噪聲中，不易被敵人截獲、偵測，因而具有較強的低截獲特性。
　　
　　數據鏈直擴系統原理見(jiàn)圖1。在發(fā)送端信源通過(guò)加密和編碼后的輸出信號a(t)是碼元持續時(shí)間為T(mén)s的信息流，偽隨機碼為c(t)，每一偽隨機碼碼元寬度或切普(chip)寬度為T(mén)c。將信號a(t)與偽隨機碼c(t)進(jìn)行模2加，產(chǎn)生一速率與偽隨機碼速率相同的擴頻序列，然后再經(jīng)過(guò)調制后通過(guò)天線(xiàn)發(fā)射。經(jīng)過(guò)調制后發(fā)送的信號可用式(1)表示：

　　
　　在接收端，經(jīng)放大和混頻后，用與發(fā)送端同步的偽隨機序列對中頻的擴頻調制信號進(jìn)行相關(guān)解擴，檢測器接收到的擴頻信號可用式(2)表示：

　　
　　對于干擾信號和噪聲而言，由于與偽隨機序列不相關(guān)，在相關(guān)解擴器的作用下，相當于進(jìn)行了一次擴頻。干擾信號和噪聲頻譜被擴展后，其譜密度降低，這樣就大大降低可進(jìn)入信號通頻帶內的干擾功率，使解調器的輸入信干比提高，從而提高了系統的抗干擾能力。
　　
　　擴頻技術(shù)雖然在民用通信領(lǐng)域已獲得廣泛應用，但在導彈武器系統中還沒(méi)有成熟應用。為達到低截獲、抗干擾目的，制導信息采用猝發(fā)傳送，信息傳輸時(shí)間短暫，因而在接收端必須進(jìn)行快速同步。

　　
　　由于收發(fā)雙方的頻率差異造成接收端的初始同步時(shí)間長(cháng)，同時(shí)收發(fā)雙方相對運動(dòng)及造成接收端載波、偽碼的多普勒頻移及一次、二次變化率，導致載波、偽碼同步狀況復雜，為滿(mǎn)足高檢測概率、低漏警概率和快速捕獲時(shí)間，以及滿(mǎn)足彈載設備的小型化要求，彈載接收裝置必須采用高效的同步策略并進(jìn)行相應的算法優(yōu)化、綜合等。

　　2基于Simulink的系統仿真
　　
　　本文應用Matlab／Simulink軟件平臺構建猝發(fā)通信系統的仿真系統模型；利用Simulink環(huán)境的圖形化建模能力和功能模塊庫開(kāi)發(fā)了同步解調模型庫。通過(guò)在中頻的信道仿真有效地避免了加入載頻所帶來(lái)的高采樣率。通過(guò)仿真驗證了系統設計的正確性，同時(shí)分析了中頻輸入信號強度變化時(shí)，信噪比與捕獲概率的關(guān)系，為系統指標分配提供了依據。
　　
　　2.1Simulink簡(jiǎn)介
　　
　　Simulink作為Matlab的重要組成部分，是交互式動(dòng)態(tài)系統建模、仿真和分析的圖形環(huán)境，是進(jìn)行基于模型的嵌入式系統開(kāi)發(fā)的基礎開(kāi)發(fā)環(huán)境。使用它可以針對通行系統進(jìn)行系統的建模、仿真和分析等工作。
　　
　　Simulink支持線(xiàn)性和非線(xiàn)性系統、連續時(shí)間系統、離散時(shí)間系統、連續和離散混合系統，而且系統可以是多進(jìn)程的。它提供了友好的圖形界面(GUI)，模型由模塊組成的框圖來(lái)表示。用戶(hù)建模通過(guò)簡(jiǎn)單的單擊和拖動(dòng)鼠標的動(dòng)作就能完成，使得建模非常容易，比傳統的仿真軟件包更加直觀(guān)、方便、靈活。