JTIDS系统抗干扰性能的Simulink仿真与分析

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JTIDS系统中两种下变频方法的性能仿真

JTIDS系统中两种下变频方法的性能仿真布刚刚【摘要】JTIDS波形采用扩频机制进行系统同步,并采用多进制扩频和MSK调制方式传输信息.针对这种特点,JTIDS波形在接收端一般采用匹配相关取相关峰位置的方法来同步和解调.一种方式是将AD(模数转换采样)下变频滤波后的IQ数据直接进行匹配相关;另一种是对AD采样数据只取符号位后进行下变频滤波再进行匹配相关.本文对两种方法的性能进行了分析比较.【期刊名称】《现代导航》【年(卷),期】2017(008)001【总页数】5页(P23-27)【关键词】联合战术信息分发系统;下变频;匹配相关【作者】布刚刚【作者单位】中国电子科技集团公司第二十研究所,西安 710068【正文语种】中文【中图分类】TN914联合战术信息分发系统（Joint Tactical Information Distribution System, JTIDS）是美军为三军联合作战而研制的集通信、导航、识别等功能于一体的综合战术通信系统。

JTIDS采用时分多址的方式按时隙工作。

每一个时隙只能有一个成员发射信号并且其中包括20个同步脉冲和数量不等的数据段脉冲。

脉冲均采用长度为32的扩频码进行调制。

采用匹配相关的方法进行同步和解调。

工程上常采用两种方式对AD（模数转换采样，本文中的AD均指模数转换采样）后的数据进行处理。

一种是：AD采样后的数据保留幅值位下变频滤波后进相关器；另一种是AD采样后数据只取符号位下变频滤波后进相关器进行相关运算；保留幅值位可以获得更好的相关性能但是相关峰的幅度大小受到接收信号功率大小的直接影响，相关峰门限随信号功率大小变化。

只取符号位相关峰的幅度大小与接收信号功率大小无关，但相关性能稍有损失。

本文对两种相关算法性能进行了仿真对比可供系统设计参考。

JTIDS采用脉冲格式发送信息，每个脉冲宽度为6.4，脉冲周期为13。

同步段每个脉冲由32位伪随机码直接经过MSK调制产生；数据段每个脉冲携带的信息由32位伪随机码采用CCSK循环移位表示，数据段每个脉冲共表示5bit信息。

JTIDS系统抗干扰性能分析

理、分发要做到安全、及时和有效。因此， JTIDS
系统必须具有很强的抗干扰能力，这种能力主要由信号跳1 “ V 频和信道纠错编码等来产生。其系统框图
而同20 不 11
3 ) 跳频
如图1fff示Ill.
直扩图案
信源卜侧 RS编码卜叫交织卜叫扩颇编码卜 MSK调制侧
r ， f}}u一 isl* ~} ,J .R T i }
干扰，个频道分散在几个小频段中 ( 969--1 008 51
MHz 、 053一 065 MHz 、 113一 206 MHz )。 1 1 1 1 JTIDS
图 1 JTIDS 系统结构框图
的跳频是在时隙的各脉冲之间进行的，跳频速率是
梅个脉冲跳频 1 次，即26 us 换一个频率，故跳频
1 ) 信道编码 JTIDS 的信道编码采用了( 16 , 4 ) 和 ( 31, 15 )
仅由一个跳频频率传送信息数据的误码率。
因此，采用频率分集的JTIDS 的总比特误码率:
互独立的条件时，编码系统的符号误码率[3. 41 为:
。J,+〔j(一’ (1 ，，P1“， ) :=n青S ， == n ‘ }JC 一 ,nl〕 )
实现战术信息分发。这就要求通信信息的传输、处
JTIDS 的脉冲信号是由32个基码构成的随机码序列段对载频作 MSK 调制而形成的。发送信号的每个脉冲中包含一个 32 位的片码 ( lul序列)，代表一个字符 ( 每个字符包含 5 bit 的信息 )，不同的字
符用不同的片码表示，不同的片码之间为循环移位关系，即进行 ( 犯， ) 软扩频， 5 并且直扩码随时隙
方法，以保证众多用户同时工作且相互干扰极小。对于频确判别 ( 大数判决 ) 的最小错判频率数

基于MATLAB_Simulink 的扩频通信系统仿真及抗干扰研究

基于MATLAB/Simulink的扩频通信系统仿真及抗干扰研究邹宁徐松涛牛建兵（空军工程大学工程学院，陕西西安710038）摘要本文阐述了扩展频谱通信技术的理论基础和实现方法，并通过MA TLAB提供的Simulink仿真平台对直扩通信系统进行了仿真，详细讲述了各模块的设计。

在给定仿真条件下，运行了仿真程序，得到了预期的仿真结果。

同时，利用建立的仿真系统，研究了抑制正弦干扰性能与系统信噪比的关系，结果表明，提高信噪比，系统可以有效抑制正弦信号干扰。

关键词直扩通信；信噪比；误码率；抗干扰1 引言扩展频谱通信具有很强的抗干扰性能，其多址能力、保密、抗多径等功能也倍受人们的关注，被广泛地应用于军事通信和民用通信中。

扩频通信系统利用了扩展频谱技术，将信号扩展到很宽的频带上，在接收端对扩频信号进行相关处理即带宽压缩，恢复成窄带信号。

对干扰信号而言，由于与扩频信号不相关，则被扩展到一个很宽的频带上，使之进入信号通频带内的干扰功率大大降低，相应增加了相关器输出端的信号/干扰比，对大多数人为干扰而言，扩频通信系统都具有很强的对抗能力。

本文利用MA TLAB/Simulink对扩频系统中的m序列的产生、频谱、相关函数，以及整个扩频系统工作原理及其抑制正弦干扰性能进行了仿真，为今后扩频通信系统在各个领域的应用和研究提供了依据。

2 扩展频谱技术2.1 理论基础Shannon定理指出：在高斯白噪声干扰条件下，通信系统的极限传输速率（或称信道容量）为（1）式中：B为信号带宽；S为信号平均功率；N为噪声功率。

若白噪声的功率谱密度为n0，噪声功率N=n0B ，则信道容量C可表示为（2）由上式可以看出，B 、n0、S确定后，信道容量C就确定了。

由Shannon第二定理知，若信源的信息速率小于或等于信道容量C，通过编码，信源的信息能以任意小的差错概率通过信道传输。

为使信源产生的信息以尽可能高的信息速率通过信道，提高信道容量是人们所期望的。

JTIDS系统仿真及其干扰探索

据流中，其他所有用户都可以持续监视并提取所需信息。多网结构中，ＩＳ在时分基础上，一步采用网ＪＤＴ进络标识符，以码分多址方式形成多层网络。当系统在时间上达到同步时，户可以从某层网络转移到另一用
网络，将多层网沟通。文中主要讨论单网结构。
（．西安电子科技大学电子工程学院，西安７０７；２１１０１．洛阳９２５部队，河南洛阳４１０）６７７０３
【摘要】通过分析联合战术信息分发系统（ＴＤ）ＪＩＳ的结构特点，了完整的ＪＩＳ建立ＴＤ数据链路模型，了ＪＩＳ实现ＴＤ全
ｄｎａｃｏｉｇｒｐｓｄａｊｉｇｍｅｏｓｇｓｗｏｔ— ａｅ￣ｑｅｃｏｕａｏｎｎｌｚｄｔｅｐｒｒｎｅｏｎｌｕｄｎｙｃｄ，ｐｏｏｅｍｍｎｔｄｕｉａｔｈｗｖｅｕｎｙｍｌｉａｄａａｅｅｆｍａｃｆｉｇｎａｈｎｏｄｔｎｙｈＱｓｅ
１１网络结构及信号格式．
系统链路仿真。针对ＪＩＳ采用扩频、ＴＤ跳频、冗余编码等抗干扰手段，出了采用锯齿波调频干扰的方法，提并对单载频窄带干扰和多载频宽带干扰进行了分析研究。仿真结果表明，多载频宽带干扰的效果优于单载频窄带干扰。
【关键词】联合战术信息分发系统；ＳＲ编码；扩频；；跳频多频道阻塞；齿波调频锯
【ｂｔｃＡｓａｔＴｉｐｐｒｅｕｈｌｄｔｌｋｍｄｌｆｈＪＩＳｙｎｌｉｅｒｅｆｔｉｐｍｎｄｔｍｌｒ】ｈａｅｓｐａｏａｎｏｅｏｔＤａｚｇｈａ，ｍｌｅｔｅｉｕ — ｓｔｗｅａｉｅＴｂａｙｎｔｆｍｏｉｅｅｈｓａ

基于simulink的数据链系统仿真及性能分析

基于Simulink的数据链系统仿真及性能分析更新于2010-04-02 12:30:42 文章出处:电子工程世界Simulink 数据链系统仿真FPGA未来战场必是网络中心战格局下的系统一体化作战，用于制导的武器数据链是其中重要一环。

通常武器数据链用于传输目标信息，信息量小，但要求信息传输必须可靠，同时将来战场通信处于复杂的电磁环境中，要求武器数据链必须具备低截获、抗干扰性能。

基于此，目前的武器数据链通常选用扩频技术进行信息传送。

1扩频系统原理扩展频谱(Spread Spectrum)技术是将基带信号的频谱扩展至较宽的频带上，然后再进行传输的一种宽带信号传输方法，它将要发送的制导信息或导弹回传信息用伪随机序列扩展到一个合适的频带上，即将原始信息的能量在频带上进行扩展，从而降低了信号被发现的危险，增加了敌方干扰的难度(需要干扰的范围变大了)。

接收端使用与发送端相同的伪随机序列对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出原来的信息，干扰信号由于与伪随机序列不相关，在接收端被扩展，使落入信号频带内的干扰信号功率大大降低，从而提高了系统的输出信噪比，达到抗干扰目的，同时扩频信号在传输时的谱密度很低，可使信号淹没在噪声中，不易被敌人截获、侦测，因而具有较强的低截获特性。

数据链直扩系统原理见图1。

在发送端信源通过加密和编码后的输出信号a(t)是码元持续时间为Ts的信息流，伪随机码为c(t)，每一伪随机码码元宽度或切普(chip)宽度为Tc。

将信号a(t)与伪随机码c(t)进行模2加，产生一速率与伪随机码速率相同的扩频序列，然后再经过调制后通过天线发射。

经过调制后发送的信号可用式(1)表示：在接收端，经放大和混频后，用与发送端同步的伪随机序列对中频的扩频调制信号进行相关解扩，检测器接收到的扩频信号可用式(2)表示：对于干扰信号和噪声而言，由于与伪随机序列不相关，在相关解扩器的作用下，相当于进行了一次扩频。

干扰信号和噪声频谱被扩展后，其谱密度降低，这样就大大降低可进入信号通频带内的干扰功率，使解调器的输入信干比提高，从而提高了系统的抗干扰能力。

基于matlab仿真的火箭推进系统抗干扰能力最优化系统参数的研究

信实101专业10级《计算机仿真与MATLAB》课程报告题目：基于matlab仿真的火箭推进系统抗干扰能力最优化系统参数的研究班级：信实101姓名：学号：2012年12 月基于MATLAB/SIMULINK 的火箭最优化抗干扰系统的设计与分析摘要：在火箭在发射过程中会受到干扰信号的作用而偏离轨道，故需设计出抗干扰系统来尽量减少飞行器飞行的过程中扰动因素的影响，提高系统性能，使火箭的角度通过控制系统来跟踪参考角度。

通过取不同的比例微分环节的K 值对系统进行无扰动信号的、扰动信号单独作用、扰动信号与正弦信号叠加时进行输出测试，得到与原信号拟合度最强的的K 值。

1.1 决定火箭推进系统抗干扰能力的系统参数——控制对象建模For personal use only in study and research; not for commercial use（1）被控对象的数学模型火箭推力及方向关系如图（1）所示，这里()t θ为火箭的方向与速度的夹角，()t ϕ表示火箭推进器的角度，()w t 表示加在火箭上的干扰风力。

控制器设计的目标是使火箭的角度跟踪参考角度()r t θ。

发动机可以直接控制推进器的角度并对推进器定位。

系统模型可用下面等式来表示：For personal use only in study and research; not for commercial use()()10.5()()()11s s W s s s s s Θ=Φ+--火箭推进器示意图（2）控制系统的数学模型0.5()c G s ()11s s -+-()W s ()s Φ()s Θ()r s Θ()(2)c G s K s =+控制系统的原理框图，其中()W s 为扰动信号，()1r t θ=为输入信号。

1.2 火箭最优化抗干扰推进系统原理分析（负反馈的作用）？采用负反馈控制器，从火箭推进系统的数学模型可以看到，当有扰动信号()W s的作用时，系统通过负反馈环节1.3 火箭最优化抗干扰推进系统MATLAB仿真分析(1)MATLAB程序设计，或Simulink模型，或二者的结合(2)仿真参数的设置，思考仿真参数的影响等(3)系统特性分析，例如开环系统的时域/频域分析，加入控制器后系统的时域/频域分析等，应有仿真结果，如图、表、结果数据等。

JTIDS抗干扰性能与仿真

Ｓｕｉｉｌｋ仿真环境下实现了系统的信号级部分功能的ｍｎ
建模与仿真。
只需１时隙来发送其本机位置、武器系统状态和油个料状态等信息，而担任空中监视、控制任务的Ｅ２预一
警机可能需要上千个时隙来频繁地发送信息…。ＪＩＳ终端可在所分配的每个时隙内发送多个ＴＤ
１引言
在科索沃战争、阿富汗战争及伊拉克战争中，美军Ｌｎ一６战术数据链对其获取战场信息优势发挥了极ｉｋ１其重要的作用。近年来的作战使用和技术进步推动了该
ＪＩＳＴＤ系统采用时分多址（ＤＡ的工作方式。ＴＭ）这种体制是基于时隙的，每个单元只在分配给它的时隙内发送信号，而在其它的时隙中接收其它成员所发射的信号，不需要专门的网络控制节点。Ｌｎ一６ｉ１系统把时间轴划分ｋ
ｓｒｅ．ｃｒｉｇｔｅｓｌｉｎｒｓｌｔｅｐｐｒｖｓｒｆｎｙｉｃｂｄＡｃｏｄｎｔｍｕａｏｕｔｈａｅｅｂｅａｓ．ｉｏｈｉｔｅ，ｉｇｉａｌｓＫｅｗｒｓＪＤＳａｔｊｍｍｉｇｓｌｉｎｙｏｄ：ＴＩ；ｎｉ ‘ －ａｎ；ｉａｏｍｕｔ
维普资讯
２０年第１０７期
总第９６期
通
信
对
抗
Ｎｏ１２０．ｏ７Ｓｍ．６ｕ９
Ｃ０ＭＭＵＮＩＣＡＴ【０ＮＣ０ＵＮＴＥＲＭＥＡＳＵＲＥＳ
ＪＩＳ抗干扰性能与仿真ＴＤ
林茂森殷璐李相全，，
成一个个长度为ｌ．分钟的时元，每个时元又划分为２８６个长度为ｌ４２秒的时帧，每个时帧则再划分为１３５６个长度为７８２毫秒的时隙，．５１故每个时元共含有９３４８０

JTIDS链路性能分析与仿真 (1)

ＭＨｚ，１０５３～１０６５ＭＨｚ和１ｌ１３～１２０６ＭＨｚ中每隔
如图ｌ所示。
４
仿真结果及分析
在搭建好的仿真平台上进行一系列仿真，通
过蒙特卡罗仿真法得到了大量的数据。限于篇幅，此处只给出具有代表性的部分仿真结果。
４．１
白噪声环境下的误码率曲线图２中三条曲线从右到左分别给出了数据段
依次经过ＭＳＫ解调、解扩和ＲＳ解码之后的误码率。比较图中解调后与解扩后的曲线可知，直序扩频给系统带来的处理增益在误码率为ｌＯ。时约为８ｄＢ，等于扩频增益：１０．１０烈３２／５）＝８ｄＢ。同时随着误码率的降低，扩频增益还会略有增加。比较图
扩频及解扩技术为了使系统具有较强的抗干扰能力，ＪＴＩＤＳ采
上并发射出去；接收端按照相反的顺序恢复出数据
信号或语音信号。仿真平台中，大部分关键模块由搭建层次化模块和编写源程序两种方法生成。以其典型结构（Ｐ４Ｓ）为例，用ＳＰｗ建模的系统模块
用了快速脉冲跳频和伪码直序扩频的混合扩频方式。ＪＴＩＤｓ采用的是基于循环移位的３２进制直序扩频，它的带宽仅为传统二进制扩频系统的ｌ／５，这使得它特别适合于频谱宽度限定而又要求一定处理增益的场合川。扩频时，按照时隙的直扩伪码序列图案，每５Ｂｉｔ信息去控制特定的３２位伪码循环移位。ＪＴＩＤＳ采用的这种直序扩频方式，提高了该系统抗连续波干扰、白噪声干扰和欺骗干扰的能力。同时，这种方式也有助于减少网间干扰１２１。ＪＴｌＤＳ采用脉间跳频的方式，从９６９～ｌ００８
ＴＥｃＨＮｏＬｏＧＹ：：：：二＝：＝：
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１０月
信息与电子工程
ＩＮＦ０ＲＭＡＴ１０ＮＡＮＤＥＣＴＲＯＮＩＥＬＣＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
ＶＯ１．，６ＮＯ．５
０ｃ．．０８ｔ２０
文章编号：１７ —８２２０）５０５．５６２２９（０８０ — ３９０
ｓｓｅｏＩＳｉｃｎｔｃｅｙｕｉｇＳｍｕｉｋＴｒｕｈｔｉｓｓｅ，ｔｅａｔｊｍｍｉｇｐｒｒｎｅｏｙｔｍｆＴＤｓｏｓｒｔｄｂｓｉｌ．ｈｏｇｈｓｙｔｍｈｎｉａＪｕｎｎ－ｎｅｏｍａｃｆｆ
２Ｕｎｉ６８ｆＰＬＡ，ＬｕｙｎｇＨｅａ．ｔ３８０ｏｏａｎｎ４７１００３，Ｃｈｎａｉ）
ＡｂｔａｔｏｎａｔａＩｆｒｔｎＤｉｔｂｔｎＳｓｅＪＩＳｓａｍｐｒａｔｐｒｏｏｉｅｓｒｃ：ＪｉｔＴｃｉｌｎｏｍａｉｓｒｕｉｙｔｍ（ＴＤ）ｉｎｉｏｔｎａｔｆｃｍｂｎｄｃｏｉｏｏｅａｉｎｆＡｒａｒｐｒｔｓｏｍｅｉｎａｍｖ，ｗｉｈａｐｉｓｍａｙｅｅｈｏｏｉｓｆｒａｔｊｍｍｉｇｈｒｒｏｃｈｃｐｌｅｎｎｗｔｃｎｌｇｅｏｎｉａ — ｎ．Ｔｅｐｉｙｍａ
２中国人民解放军６８０部队，河南洛阳４１０）３８７０３
摘要：美军的联合战术信息分发系统（ＩＳ是美国三军联合作战系统中的主要组成部分，ＪＤ）Ｔ具有很好的抗干扰性能。本文对ＪＩＳ进行介绍及简单性能分析，根据ＪＩＳ基本原理，运用ＴＤＴＤＳｍｕｉｋ实现ＪＩＳ仿真系统构建，并在此仿真系统的基础上对其抗干扰性能进行仿真，为进一步ｉｌｎＴＤ
ｊｍｍｉｇａｎ
美军的ＪＩＳ一个集通信、导航和识别等功能于一体的高容量数字信息分发系统，是美国三军联合作战系ＴＤ是统中的主要组成部分，可提供抗干扰、保密的数字语音信息及数据信息的交互功能，有区分敌友的能力，利具有于在恶劣的无线电通信环境下为作战部队提供近实时的战场信息交互、势感知，利于提高部队的机动灵活性，态有大大改善美军作战单位实现其目的的能力，时也提高了他们的生存能力。文基于ＪＩＳ基本原理运用Ｓｍｌｋ同本ＴＤ的ｉｕｎｉ实现ＪＩＳ真系统，并针对ＪＩＳ点，在一定假设条件下对其通信性能进行了仿真研究，为实现对其链路性能ＴＤ仿ＴＤ特
ＳＮＺｅ，ＸＵＺｉｊｎＨＥｈｎｈ— ｕ，ＷＡＮＧＨｕ — ｉ’ ＡＮＸｉ— ｉｇａｌ“，Ｐｎｘｎ
ｆａＰｓｒｄａｅＴａ；ｌ．ｐｒｍｅｔｆｌｃｒｎｃＩｆｒｔｎＥｇｎｅｉｇＩＥ，ＰＡＵＴ，ＮｎｉｇＪａｇｕ２００１．ｏｔａｕｔｅｍｌｂＤｅａｔｎＥｅｔｉｎｏｍａｉｎｉｅｒｎ，ＣｇｏｏｏＬＳａｊｎｉｎｓ１０７，Ｃｈｎｉａ
研究ＪＩＳ提供有益参考。ＴＤ关键词：联合战术信息分发系统；扩频；信道纠错；抗干扰
中图分类号：Ｔ１．Ｎ９９４文献标识码：Ａ
ＰｒｏｍａｃｉｌｔｎｏＴＤＳＢａｅｎＳｍｕｉｋｅｆｒｎｅＳｍｕａｉｆＩｓｄｏｉｌｏＪｎ
ＪＤＳｉｉｌｔｄ．ｗｈｃｌｂｓｆｌｔｈｕｔｅｔｄｆＪＤＳ．ＴＩＳｓｍｕａｅｉｈｗｉＩｅｕｅｕｏｔｅｆｒｈｒｓｕｙｏＴＩＫｅｒｓｏｎｃｉａｎｏｍａｉｎＤｉｔｉｕｉｎＳｓｅ；ｓｒａｐｃｒｍ；ｅｒｒｃｒｅｔｎｙｗｏｄ：ＪｉｔＴａｔｃｌＩｆｒｔｏｓｒｂｔｏｙｔｍｐｅｄｓｅｔｕｒｏ — ｏｒｃｉｇ；ａｔ— ｎｉ
ＪＩＴＤＳ系统抗干扰性能的Ｓｍｕｉｋ仿真与分析ｉｌｎ
申振ｈ，徐志军，王华力，潘新星ｈ一
（放军理：１解［大学通信工程学院ａ研究生一队；ｂ电子信，、．．皂工程系，江苏南京２００１０７
ｔｃｎｌｇｅｆＪＤＳａｅｉｔｏｕｅｎｎｌｓｄ．ｄｂｓｄｏｈａｉｎｌｆＪＤＳ，ｔｅｓｍｕａｉｎｅｈｏｏｉｓｏＴＩｒｎｒｄｃｄａｄａａｙｅＡｎａｅｎｔｅｒｔｏａｅｏＴＩｈｉｌｔｏ