对潜艇通信系统中的msk信号干扰仿真研究

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1、http://www.paper.edu.cn对潜艇通信系统中的MSK信号干扰仿真研究贺鸿飞，孔令讲电子科技大学电子工程学院，成都（610054）E-mail：hongfei0218@yahoo.com.cn摘要：MSK（最小频移键控）是一种性能优越的数字调制方式，在潜艇通信系统中得到了广泛的应用。本文在对MSK信号特点进行分析的基础上，利用MATLAB仿真了几种常见干扰样式的干扰效果，并对各种干扰效果进行了分析比较，最后给出结论。关键词：MSK潜艇通信干扰仿真中图分类号：TN9751.引言潜艇是现代战争中的一把利剑，特别是核潜艇，不管是在战争时期，

2、还是在和平时期，都会对其它国家产生一种威慑作用。由于潜艇自身的特点，要想使潜艇发挥应有的作用，必须对潜艇进行有效的通信。由于MSK信号带宽窄，信号频谱集中，且相位连续，幅度恒定，在相同带宽的条件下，MSK信号会比其它调制信号传输更多的信息，因此，在各国的潜艇通信系统中，基本上都采用了MSK调制方式，或者与其它调制方式的组合。2.MSK信号的特点在数字通信系统中，不论是BPSK、QPSK、还是OQPSK信号，其码元交替处的载波相位是不连续的，会发生突变，这在信号功率谱上会产生很大的旁瓣，当这种信号经过带宽受限的信道后，频谱失真导致信号包络不再恒定，在解

3、调端易产生误码，从而影响通信质量。MSK信号既能保持已调波相位连续以减小旁瓣，又能保持包络恒定，相对于其它调制方式[1]具有带宽窄、频谱主瓣能量集中，旁瓣滚降衰减快、频带利用率高等特点，得到越来越多的应用，特别是在潜艇通信系统中，更是得到了广泛的应用。3.MSK信号的调制与解调[2]MSK信号的第K个码元可以表示为：aπkst()cos(=+wt+ϕ)(1kTtk−)<≤T（1）kckbb2Tb式中，w=2πf，为载波角频率；a=±1（当输入数字信息为“1”时，a=+1，cckk当输入数字信息为“0”时，a=−1）；T为码元宽度；ϕ为第k个码元的初始

4、相位，它kbk在一个码元的宽度中是不变的。因为MSK信号的相位是连续的，所以MSK信号前一码元末尾的总相位等于后一码元开始时的总相位，即：aaππkk−1wkT(1−+)(1kT−+=−+)ϕwkT(1)(1kT−+)ϕ（2）cbbk−1cbbk22TTbb整理得：(1k−)π⎧ϕk−1当时aakk=−1ϕϕ=+()aa−=⎨（mod2π）（3）kk−−11kk2⎩ϕ±−(1k)π当时aa≠k−1kk−1从（3）式可以看出，MSK信号不仅与当前码元值有关，而且还与前一码元的取值及相-1-http://www.paper.edu.cn位常数有关。MSK

5、的正交信号可以表示为：πttπst()=−cosϕϕcoscos(wta)cossinsin(wt)kkckkc22TTbb（4）ππtt=−pwcoscos()stqwinsin()tkckc22TTbb其中，p==cosϕ±1，qa=cosϕ==ap±1，因此，此MSK信号可以分解为kkkkkkkπt同相分量I和正交分量Q。I分量的载波为cos(wt)，p中包含输入码元的信息，cos是ck2Tbπt其正弦形加权函数；Q分量的载波为sin(wt)，q中包含输入码元的信息，sin是其正ck2Tb弦形加权函数。根据式（4），可得MSK的调制原理框图，如

6、图3.1所示，调制信号的时域和频域波形如图3.2所示。图3.1MSK的调制原理框图图3.2MSK信号的时域和频域波形MSK信号可采用相关解调，解调原理框图如图3.3所示。-2-http://www.paper.edu.cn图3.3MSK相关解调框图12[3]采用如图3.3所示的相关解调的理论误码率为Pe=−⎡1(rfE/)n⎤，其中，Eeb2⎣0⎦b为每个支路的比特能量，n为进入接收机的窄带高斯白噪声的单边功率谱密度。04.潜艇通信系统的MSK信号干扰研究4.1潜艇通信系统干扰的噪声潜艇通信系统的噪声主要为大气噪声nt()，nt()可以看作是两个独立

7、随机噪声（脉冲[4]噪声vt()和零均值高斯白噪声wt()）之和，干扰噪声采用高斯白噪声，而脉冲噪声vt()相对于干扰噪声来说是微不足道的，所以接收机端的噪声可以认为全是高斯白噪声。4.2通信信号参数的设计基带信号采用双极性码元，码元宽度为Tb=0.1s；MSK调制载波频率Fc=200Hz；抽样频率Fs=600Hz。4.3压制式干扰压制式干扰就是通过将大功率的干扰信号与通信信号叠加在一起，增加信号检测时的不确定性，使通信系统难以正确解调出信息码元，错误地甚至无法还原出原始信息。4.3.1描准式干扰瞄准式干扰即干扰机频率对准有用信号载频。(1)干扰信号

8、带宽为有用信号带宽2.5倍并且保持不变，干信比变化，此时，误码率曲线如图4.1所示。从图4.1中可以看出，误