數據鏈無線網路設計模擬工具

Ⅰ 數據鏈link16物理層模擬要點

數據鏈Link16物理層模擬要點

數據鏈Link16的物理層模擬是一個復雜的過程，它涉及通信原理理論知識的綜合應用以及協議鏈路層的復雜規范。以下是進行數據鏈Link16物理層模擬時需要關注的主要要點：

一、調制方式

• MSK調制：Link16採用MSK（Minimum Shift Keying）調制方式。MSK是一種連續相位頻移鍵控調制技術，具有恆定的包絡和連續的相位，適用於數字通信系統中的頻譜效率要求。

二、幀結構

• 數據包封裝格式：Link16的數據包封裝格式有四種，分別是STDP、P2SP、P2DP和P4SP。每種格式都由同步脈沖、精確定時脈沖、報頭脈沖和數據脈沖組成，但數據脈沖的數量和形式有所不同。
• 時隙與消息字：每個時隙（7.8125ms）內傳輸的消息字數量取決於數據包封裝格式。例如，STDP格式每時隙傳輸3個消息字，而P2SP和P2DP格式每時隙傳輸6個消息字，P4SP格式每時隙傳輸12個消息字。
• 消息字結構：每個消息字包括75bit，其中數據消息占據70bit，校驗位占據5bit。每3個字組合在一起，加上CRC校驗，構成225bit的數據塊。

三、信號處理流程

1. CRC校驗編碼：對225bit的數據塊進行CRC校驗編碼，以確保數據的完整性。
2. RS編碼：對編碼後的數據進行RS（31,15）編碼。每75bit的碼字被分成15個碼元（一個碼元包含5bit），編碼後形成31個碼元。對於報頭，採用RS(16,7)編碼。
3. 隨機交織：為了抵抗突發信道衰落，對編碼後的數據進行隨機交織。
4. CCSK軟擴頻：每5個bit用32位的偽隨機序列來代替，信息速率也有所提升，起到了擴頻的效果。
5. MSK調制：將擴頻後的數據進行MSK調制，形成正式的脈沖信號。

四、脈沖結構

• 單脈沖與雙脈沖：Link16採用雙脈沖結構進行數據傳輸。在13us時間內，只有6.4us用於傳輸數據信息，且一個脈沖攜帶5bit信息。
• 同步脈沖、定時脈沖和報頭脈沖：這些脈沖都採取雙脈沖形式，並按照特定的編碼和調制過程進行處理。

五、跳頻技術

• 跳頻速率：如果考慮跳頻，每脈沖跳一次，相當於一跳攜帶5bit信息。跳速可達1/13us=76923跳/秒，這有助於提高通信系統的抗干擾能力。

六、模擬細節

• 時隙模擬：在完成一個時隙的模擬時，需要仔細考慮數據比特的邊界、同步比特、幀頭比特以及傳輸數據消息的安排。
• 抖動延時與時序模擬：為了逼近真實狀態，還需要考慮抖動延時和時序等因素的模擬。

七、參考資源

• 詳細文章：可以參考《Link16通信戰術數據鏈分析與MATLAB模擬程序》一文，該文提供了關於Link16物理層模擬的詳細解釋和MATLAB模擬程序示例。

綜上所述，進行數據鏈Link16物理層模擬時，需要關注調制方式、幀結構、信號處理流程、脈沖結構、跳頻技術以及模擬細節等方面。通過綜合考慮這些因素，可以構建出准確且高效的Link16物理層模擬模型。

Ⅱ 什麼是模擬系統

系統模擬（system simulation）就是根據系統分析的目的，在分析系統各要素性質及其相互關系的基礎上，建立能描述系統結構或行為過程的、且具有一定邏輯關系或數量關系的模擬模型，據此進行試驗或定量分析，以獲得正確決策所需的各種信息。

計算機試驗常被用來研究模擬模型（simulation model）。模擬也被用於對自然系統或人造系統的科學建模以獲取深入理解。模擬可以用來展示可選條件或動作過程的最終結果。

模擬也可用在真實系統不能做到的情景，這是由於不可訪問（accessible）、太過於危險、不可接受的後果、或者設計了但還未實現、或者壓根沒有被實現等。

模擬的主要論題是獲取相關選定的關鍵特性與行為的有效信息源，模擬時使用簡化的近似或者假定，模擬結果的保真度（fidelity）與有效性。模型驗證（verification）與有效性（validation）的過程、協議是學術學習、改進、研究、開發模擬技術的熱點，特別是對計算機模擬。

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模擬科學與技術在控制科學、系統科學、計算機科學等學科中孕育發展，並在各行各業的實際應用中成長，已經成為人類認識與改造客觀世界的重要方法手段，在一些關系國家實力和安全的國防及國民經濟等關鍵領域。

如航空航天、信息、生物、材料、能源、先進製造、農業、教育、軍事、交通、醫學等領域，發揮著不可或缺的作用。經過近一個世紀的發展，「模擬科學與技術」已形成獨立的知識體系，包括由模擬建模理論、模擬系統理論和模擬應用理論構成的理論體系。

由系統、模型、計算機和應用領域專業知識綜合而成的知識基礎；由基於相似原理的模擬建模，基於整體論的網路化、智能化、協同化、普適化的模擬。

近年來，結合計算機、通信和人工智慧技術的發展，模擬科學與技術呈現出許多新的趨勢。如系統模擬可視化得到快速發展並廣泛應用，系統模擬可視化應包括：科學可視化、數據可視化、信息可視化以及知識可視化，是系統模擬的結果展示與人機交口的重要內容。

在國防和軍工領域模擬科學與技術的助推作用更為明顯，已廣泛用於武器研究、作戰指揮、軍事訓練等，尤其在我國飛行器設計相關領域的發展取得了令世界矚目的成就。

和平年代部隊的多兵種的協同作戰、作戰指揮等能力的提升模擬系統是其重要的平台支撐，作戰指揮模擬服務於作戰指揮分析或作戰指揮訓練的虛擬環境，通過滿足作戰指揮分析和訓練需求來實現價值。

量子信息、量子計算、量子通信發展迅速，復雜量子動力學系統的建模與模擬是量子力學系統行為描述的基礎，可以更好地探索和掌握量子系統的內部特性。

建模、行為描述和知識表達是模擬科學與技術的基礎，隨著智能化及智慧化發展的需要，針對模擬對象的過程建模、行為描述和屬性表達的全方位的知識獲取，已成必須。

Ⅲ 網路模擬軟體OMNEST

OMNEST 是一款優秀的離散事件網路模擬平台，它採用 C++ 面向對象方進行建模與模擬，提供的大量通信協議庫能夠非常好的支持中有線和無線網路領域的各種模擬需求。基於自身高效的離散事件調度演算法和並行模擬功能，OMNEST 能夠很好地支持大規模網路模擬。

同時，由於 OMNEST 源碼開放的特性，使得用戶能夠針對用戶具體應用優化模擬系統速度。因此，與源碼不開放的模擬軟體相比，OMNEST 非常適合用於軍事模擬等需要定製化開發、或需要將網路模擬器嵌入其他系統的模擬場景。

應用領域
▪ 空軍高速數據鏈
▪ 感測器網路
▪ 無線通信網路（GSM，GPRS，WCDMA，TDSCDMA，HSDPA，LTE...）
▪ 海軍戰術數據鏈
▪ 無線自組織網路
▪ 電子對抗系統
▪ 分布式半實物模擬系統
▪ 指控系統的支撐模擬網路
▪ 評估復雜軟體系統的性能
▪ 設計與評估網路協議及性能
▪ 不同種類的網路組件與技術的虛擬產品原型化
▪ 針對分布式硬體架構進行實驗與測試
▪ 任何其它適合應用離散事件處理的模擬系統的建模和模擬驗證硬體結構