基于Simulink的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)仿真及性能分析

　　未來戰(zhàn)場(chǎng)必是網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)格局下的系統(tǒng)一體化作戰(zhàn)，用于制導(dǎo)的武器數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)瞧渲兄匾画h(huán)。通常武器數(shù)據(jù)鏈用于傳輸目標(biāo)信息，信息量小，但要求信息傳輸必須可靠，同時(shí)將來戰(zhàn)場(chǎng)通信處于復(fù)雜的電磁環(huán)境中，要求武器數(shù)據(jù)鏈必須具備低截獲、抗干擾性能?；诖耍壳暗奈淦鲾?shù)據(jù)鏈通常選用擴(kuò)頻技術(shù)進(jìn)行信息傳送。
　　
　　1擴(kuò)頻系統(tǒng)原理
　　
　　擴(kuò)展頻譜(Spread Spectrum)技術(shù)是將基帶信號(hào)的頻譜擴(kuò)展至較寬的頻帶上，然后再進(jìn)行傳輸?shù)囊环N寬帶信號(hào)傳輸方法，它將要發(fā)送的制導(dǎo)信息或?qū)椈貍餍畔⒂脗坞S機(jī)序列擴(kuò)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(kuò)展，從而降低了信號(hào)被發(fā)現(xiàn)的危險(xiǎn)，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(jī)序列對(duì)接收到的擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理，恢復(fù)出原來的信息，干擾信號(hào)由于與偽隨機(jī)序列不相關(guān)，在接收端被擴(kuò)展，使落入信號(hào)頻帶內(nèi)的干擾信號(hào)功率大大降低，從而提高了系統(tǒng)的輸出信噪比，達(dá)到抗干擾目的，同時(shí)擴(kuò)頻信號(hào)在傳輸時(shí)的譜密度很低，可使信號(hào)淹沒在噪聲中，不易被敵人截獲、偵測(cè)，因而具有較強(qiáng)的低截獲特性。
　　
　　數(shù)據(jù)鏈直擴(kuò)系統(tǒng)原理見圖1。在發(fā)送端信源通過加密和編碼后的輸出信號(hào)a(t)是碼元持續(xù)時(shí)間為Ts的信息流，偽隨機(jī)碼為c(t)，每一偽隨機(jī)碼碼元寬度或切普(chip)寬度為Tc。將信號(hào)a(t)與偽隨機(jī)碼c(t)進(jìn)行模2加，產(chǎn)生一速率與偽隨機(jī)碼速率相同的擴(kuò)頻序列，然后再經(jīng)過調(diào)制后通過天線發(fā)射。經(jīng)過調(diào)制后發(fā)送的信號(hào)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(jī)序列對(duì)中頻的擴(kuò)頻調(diào)制信號(hào)進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)，檢測(cè)器接收到的擴(kuò)頻信號(hào)可用式(2)表示：

　　
　　對(duì)于干擾信號(hào)和噪聲而言，由于與偽隨機(jī)序列不相關(guān)，在相關(guān)解擴(kuò)器的作用下，相當(dāng)于進(jìn)行了一次擴(kuò)頻。干擾信號(hào)和噪聲頻譜被擴(kuò)展后，其譜密度降低，這樣就大大降低可進(jìn)入信號(hào)通頻帶內(nèi)的干擾功率，使解調(diào)器的輸入信干比提高，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。
　　
　　擴(kuò)頻技術(shù)雖然在民用通信領(lǐng)域已獲得廣泛應(yīng)用，但在導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中還沒有成熟應(yīng)用。為達(dá)到低截獲、抗干擾目的，制導(dǎo)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(zhǎng)，同時(shí)收發(fā)雙方相對(duì)運(yùn)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(dǎo)致載波、偽碼同步狀況復(fù)雜，為滿足高檢測(cè)概率、低漏警概率和快速捕獲時(shí)間，以及滿足彈載設(shè)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(yīng)的算法優(yōu)化、綜合等。

　　2基于Simulink的系統(tǒng)仿真
　　
　　本文應(yīng)用Matlab／Simulink軟件平臺(tái)構(gòu)建猝發(fā)通信系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)模型；利用Simulink環(huán)境的圖形化建模能力和功能模塊庫(kù)開發(fā)了同步解調(diào)模型庫(kù)。通過在中頻的信道仿真有效地避免了加入載頻所帶來的高采樣率。通過仿真驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性，同時(shí)分析了中頻輸入信號(hào)強(qiáng)度變化時(shí)，信噪比與捕獲概率的關(guān)系，為系統(tǒng)指標(biāo)分配提供了依據(jù)。
　　
　　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(tǒng)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(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)開發(fā)環(huán)境。使用它可以針對(duì)通行系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的建模、仿真和分析等工作。
　　
　　Simulink支持線性和非線性系統(tǒng)、連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)、離散時(shí)間系統(tǒng)、連續(xù)和離散混合系統(tǒng)，而且系統(tǒng)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表示。用戶建模通過簡(jiǎn)單的單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)的動(dòng)作就能完成，使得建模非常容易，比傳統(tǒng)的仿真軟件包更加直觀、方便、靈活。