基于Simulink的猝發(fā)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)仿真
未來戰(zhàn)場必是網(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)鏈是其中重要一環(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,同時將來戰(zhàn)場通信處于復(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)鏈通常選用擴頻技術(shù)進行信息傳送。
1擴頻系統(tǒng)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,然后再進行傳輸?shù)囊环N寬帶信號傳輸方法,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(fā)現(xiàn)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行相關(guān)處理,恢復(fù)出原來的信息,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(nèi)的干擾信號功率大大降低,從而提高了系統(tǒng)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(shù)據(jù)鏈直擴系統(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a(t)是碼元持續(xù)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(chǎn)生一速率與偽隨機碼速率相同的擴頻序列,然后再經(jīng)過調(diào)制后通過天線發(fā)射。經(jīng)過調(diào)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(diào)制信號進行相關(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(dāng)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(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,信息傳輸時間短暫,因而在接收端必須進行快速同步。
由于收發(fā)雙方的頻率差異造成接收端的初始同步時間長,同時收發(fā)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(dǎo)致載波、偽碼同步狀況復(fù)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(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行相應(yīng)的算法優(yōu)化、綜合等。
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