基于Simulink的高速跳頻通信系統(tǒng)抗干擾性能分析

0 引 言
跳頻通信以其強(qiáng)抗干擾能力和高安全性在軍事通信領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。隨著C4ISR系統(tǒng)要求的不斷提高，跳頻通信系統(tǒng)正向著跳速不斷提高，跳頻帶寬越來越大，跳頻圖案越來越復(fù)雜的方向發(fā)展。目前每秒鐘萬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(dá)到76 923跳／s，跳頻帶寬也達(dá)到了153 MHz。
本文將利用Matlab仿真軟件中的Simulink對采用MSK調(diào)制的高速跳頻通信系統(tǒng)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(jié)論。

1 跳頻通信原理
跳頻就是用偽碼序列構(gòu)成跳頻指令來控制頻率合成器，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(jī)序列模二相加(或波形相乘)構(gòu)成跳頻指令(即跳頻圖案)，并由它隨機(jī)選擇發(fā)送頻率。跳頻通信系統(tǒng)的簡化框圖如圖1所示。

發(fā)送端的信息碼序列與偽隨機(jī)序列經(jīng)過調(diào)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(jī)的本振信號也是一頻率跳變信號，跳變規(guī)律是相同的，兩個(gè)合成器產(chǎn)生的頻率相對應(yīng)，但對應(yīng)的頻率有一頻差，正好為接收機(jī)的中頻。只要收發(fā)方的偽隨機(jī)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(diào)，就可恢復(fù)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(guī)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(tǒng)形成干擾，這樣就達(dá)到了抗干擾的目的。在本文的實(shí)際仿真過程中，不考慮跳頻時(shí)鐘的不能同步的情況，即認(rèn)為發(fā)送端和接收端的跳頻時(shí)鐘是完全同步的。
調(diào)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(xù)的相位從而能夠獲得良好的頻譜特性，是擴(kuò)頻技術(shù)中經(jīng)常運(yùn)用的調(diào)制技術(shù)。其表達(dá)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(shù)，在時(shí)間(k-1)Ts≤t≤kTs內(nèi)保持不變。

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

系統(tǒng)的主要性能參數(shù)有：系統(tǒng)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，用來產(chǎn)生一個(gè)10 Mb／s的二進(jìn)制信號。該信號經(jīng)過調(diào)制以后與由偽隨機(jī)序列產(chǎn)生的跳頻載波相乘完成跳頻。跳頻擴(kuò)頻后的信號在經(jīng)過AWGN信道之后，受到來自Subsystem noise模塊產(chǎn)生的人為干擾。在解調(diào)模塊里，包含人為干擾分量的信號與來自跳頻信號發(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)過解調(diào)，恢復(fù)原信號。