基于Simulink的數據鏈系統仿真及性能分析

　　未來戰場必是網絡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。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，同時將來戰場通信處于復雜的電磁環境中，要求武器數據鏈必須具備低截獲、抗干擾性能。基于此，目前的武器數據鏈通常選用擴頻技術進行信息傳送。
　　
　　1擴頻系統原理
　　
　　擴展頻譜(Spread Spectrum)技術是將基帶信號的頻譜擴展至較寬的頻帶上，然后再進行傳輸的一種寬帶信號傳輸方法，它將要發送的制導信息或導彈回傳信息用偽隨機序列擴展到一個合適的頻帶上，即將原始信息的能量在頻帶上進行擴展，從而降低了信號被發現的危險，增加了敵方干擾的難度(需要干擾的范圍變大了)。
　　
　　接收端使用與發送端相同的偽隨機序列對接收到的擴頻信號進行相關處理，恢復出原來的信息，干擾信號由于與偽隨機序列不相關，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，同時擴頻信號在傳輸時的譜密度很低，可使信號淹沒在噪聲中，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圖1。在發送端信源通過加密和編碼后的輸出信號a(t)是碼元持續時間為Ts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Tc。將信號a(t)與偽隨機碼c(t)進行模2加，產生一速率與偽隨機碼速率相同的擴頻序列，然后再經過調制后通過天線發射。經過調制后發送的信號可用式(1)表示：

　　
　　在接收端，經放大和混頻后，用與發送端同步的偽隨機序列對中頻的擴頻調制信號進行相關解擴，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，在相關解擴器的作用下，相當于進行了一次擴頻。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。
　　
　　擴頻技術雖然在民用通信領域已獲得廣泛應用，但在導彈武器系統中還沒有成熟應用。為達到低截獲、抗干擾目的，制導信息采用猝發傳送，信息傳輸時間短暫，因而在接收端必須進行快速同步。

　　
　　由于收發雙方的頻率差異造成接收端的初始同步時間長，同時收發雙方相對運動及造成接收端載波、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，為滿足高檢測概率、低漏警概率和快速捕獲時間，以及滿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行相應的算法優化、綜合等。

　　2基于Simulink的系統仿真
　　
　　本文應用Matlab／Simulink軟件平臺構建猝發通信系統的仿真系統模型；利用Simulink環境的圖形化建模能力和功能模塊庫開發了同步解調模型庫。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。通過仿真驗證了系統設計的正確性，同時分析了中頻輸入信號強度變化時，信噪比與捕獲概率的關系，為系統指標分配提供了依據。
　　
　　2.1Simulink簡介
　　
　　Simulink作為Matlab的重要組成部分，是交互式動態系統建模、仿真和分析的圖形環境，是進行基于模型的嵌入式系統開發的基礎開發環境。使用它可以針對通行系統進行系統的建模、仿真和分析等工作。
　　
　　Simulink支持線性和非線性系統、連續時間系統、離散時間系統、連續和離散混合系統，而且系統可以是多進程的。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。用戶建模通過簡單的單擊和拖動鼠標的動作就能完成，使得建模非常容易，比傳統的仿真軟件包更加直觀、方便、靈活。