数据链无线网络设计仿真工具

Ⅰ 数据链link16物理层仿真要点

数据链Link16物理层仿真要点

数据链Link16的物理层仿真是一个复杂的过程，它涉及通信原理理论知识的综合应用以及协议链路层的复杂规范。以下是进行数据链Link16物理层仿真时需要关注的主要要点：

一、调制方式

• MSK调制：Link16采用MSK（Minimum Shift Keying）调制方式。MSK是一种连续相位频移键控调制技术，具有恒定的包络和连续的相位，适用于数字通信系统中的频谱效率要求。

二、帧结构

• 数据包封装格式：Link16的数据包封装格式有四种，分别是STDP、P2SP、P2DP和P4SP。每种格式都由同步脉冲、精确定时脉冲、报头脉冲和数据脉冲组成，但数据脉冲的数量和形式有所不同。
• 时隙与消息字：每个时隙（7.8125ms）内传输的消息字数量取决于数据包封装格式。例如，STDP格式每时隙传输3个消息字，而P2SP和P2DP格式每时隙传输6个消息字，P4SP格式每时隙传输12个消息字。
• 消息字结构：每个消息字包括75bit，其中数据消息占据70bit，校验位占据5bit。每3个字组合在一起，加上CRC校验，构成225bit的数据块。

三、信号处理流程

1. CRC校验编码：对225bit的数据块进行CRC校验编码，以确保数据的完整性。
2. RS编码：对编码后的数据进行RS（31,15）编码。每75bit的码字被分成15个码元（一个码元包含5bit），编码后形成31个码元。对于报头，采用RS(16,7)编码。
3. 随机交织：为了抵抗突发信道衰落，对编码后的数据进行随机交织。
4. CCSK软扩频：每5个bit用32位的伪随机序列来代替，信息速率也有所提升，起到了扩频的效果。
5. MSK调制：将扩频后的数据进行MSK调制，形成正式的脉冲信号。

四、脉冲结构

• 单脉冲与双脉冲：Link16采用双脉冲结构进行数据传输。在13us时间内，只有6.4us用于传输数据信息，且一个脉冲携带5bit信息。
• 同步脉冲、定时脉冲和报头脉冲：这些脉冲都采取双脉冲形式，并按照特定的编码和调制过程进行处理。

五、跳频技术

• 跳频速率：如果考虑跳频，每脉冲跳一次，相当于一跳携带5bit信息。跳速可达1/13us=76923跳/秒，这有助于提高通信系统的抗干扰能力。

六、仿真细节

• 时隙仿真：在完成一个时隙的仿真时，需要仔细考虑数据比特的边界、同步比特、帧头比特以及传输数据消息的安排。
• 抖动延时与时序仿真：为了逼近真实状态，还需要考虑抖动延时和时序等因素的仿真。

七、参考资源

• 详细文章：可以参考《Link16通信战术数据链分析与MATLAB仿真程序》一文，该文提供了关于Link16物理层仿真的详细解释和MATLAB仿真程序示例。

综上所述，进行数据链Link16物理层仿真时，需要关注调制方式、帧结构、信号处理流程、脉冲结构、跳频技术以及仿真细节等方面。通过综合考虑这些因素，可以构建出准确且高效的Link16物理层仿真模型。

Ⅱ 什么是仿真系统

系统仿真（system simulation）就是根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型，据此进行试验或定量分析，以获得正确决策所需的各种信息。

计算机试验常被用来研究仿真模型（simulation model）。仿真也被用于对自然系统或人造系统的科学建模以获取深入理解。仿真可以用来展示可选条件或动作过程的最终结果。

仿真也可用在真实系统不能做到的情景，这是由于不可访问（accessible）、太过于危险、不可接受的后果、或者设计了但还未实现、或者压根没有被实现等。

仿真的主要论题是获取相关选定的关键特性与行为的有效信息源，仿真时使用简化的近似或者假定，仿真结果的保真度（fidelity）与有效性。模型验证（verification）与有效性（validation）的过程、协议是学术学习、改进、研究、开发仿真技术的热点，特别是对计算机仿真。

(2)数据链无线网络设计仿真工具扩展阅读

仿真科学与技术在控制科学、系统科学、计算机科学等学科中孕育发展，并在各行各业的实际应用中成长，已经成为人类认识与改造客观世界的重要方法手段，在一些关系国家实力和安全的国防及国民经济等关键领域。

如航空航天、信息、生物、材料、能源、先进制造、农业、教育、军事、交通、医学等领域，发挥着不可或缺的作用。经过近一个世纪的发展，“仿真科学与技术”已形成独立的知识体系，包括由仿真建模理论、仿真系统理论和仿真应用理论构成的理论体系。

由系统、模型、计算机和应用领域专业知识综合而成的知识基础；由基于相似原理的仿真建模，基于整体论的网络化、智能化、协同化、普适化的仿真。

近年来，结合计算机、通信和人工智能技术的发展，仿真科学与技术呈现出许多新的趋势。如系统仿真可视化得到快速发展并广泛应用，系统仿真可视化应包括：科学可视化、数据可视化、信息可视化以及知识可视化，是系统仿真的结果展示与人机交口的重要内容。

在国防和军工领域仿真科学与技术的助推作用更为明显，已广泛用于武器研究、作战指挥、军事训练等，尤其在我国飞行器设计相关领域的发展取得了令世界瞩目的成就。

和平年代部队的多兵种的协同作战、作战指挥等能力的提升仿真系统是其重要的平台支撑，作战指挥仿真服务于作战指挥分析或作战指挥训练的虚拟环境，通过满足作战指挥分析和训练需求来实现价值。

量子信息、量子计算、量子通信发展迅速，复杂量子动力学系统的建模与仿真是量子力学系统行为描述的基础，可以更好地探索和掌握量子系统的内部特性。

建模、行为描述和知识表达是仿真科学与技术的基础，随着智能化及智慧化发展的需要，针对模拟对象的过程建模、行为描述和属性表达的全方位的知识获取，已成必须。

Ⅲ 网络仿真软件OMNEST

OMNEST 是一款优秀的离散事件网络仿真平台，它采用 C++ 面向对象方进行建模与仿真，提供的大量通信协议库能够非常好的支持中有线和无线网络领域的各种仿真需求。基于自身高效的离散事件调度算法和并行仿真功能，OMNEST 能够很好地支持大规模网络仿真。

同时，由于 OMNEST 源码开放的特性，使得用户能够针对用户具体应用优化仿真系统速度。因此，与源码不开放的仿真软件相比，OMNEST 非常适合用于军事仿真等需要定制化开发、或需要将网络仿真器嵌入其他系统的仿真场景。

应用领域
▪ 空军高速数据链
▪ 传感器网络
▪ 无线通信网络（GSM，GPRS，WCDMA，TDSCDMA，HSDPA，LTE...）
▪ 海军战术数据链
▪ 无线自组织网络
▪ 电子对抗系统
▪ 分布式半实物仿真系统
▪ 指控系统的支撑仿真网络
▪ 评估复杂软件系统的性能
▪ 设计与评估网络协议及性能
▪ 不同种类的网络组件与技术的虚拟产品原型化
▪ 针对分布式硬件架构进行实验与测试
▪ 任何其它适合应用离散事件处理的仿真系统的建模和仿真验证硬件结构