[發明專利]一種基于Link16的增強型數據鏈傳輸波形設計方法

有效

• 申請號: 202011082852.1
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112235224B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 程郁凡;王鵬宇;王軍;賈榮波;吳垚忠
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L1/00;H04B1/713;H04B1/10
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明屬于通信技術領域，具體是涉及一種基于Link16增強型數據鏈傳輸波形設計方法。本發明基于Link16設計了一種增強型數據鏈傳輸波形，給出了低速、中速和高速三種速率模式的傳輸鏈路設計，最高傳輸速率可達4Mbps，該增強型波形設計可以根據傳輸業務需求和信道質量評估情況，采用最優的速率模式進行傳輸，實現系統傳輸性能和容量的聯合優化，在無干擾環境下，在相同誤碼率傳輸性能時增強波形比傳統Link16波形的傳輸速率至少提高三倍，在干擾環境下，增強波形在速率不超過1Mbps時，抗多音干擾和部分帶干擾的能力優于傳統波形約40dB，本發明的增強型數據鏈傳輸波形設計與傳統的Link16波形相比，具有顯著優勢，而且本發明易于實現，具有很強的應用價值。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，尤其涉及一種基于Link16增強型數據鏈傳輸波形設計方法。

背景技術

在無線通信電子對抗中，數據鏈逐漸成為戰場不可或缺的信息化技術，它覆蓋了通信、導航和識別等技術手段，是信息化協同作戰體系中關鍵要素之一，它將電子對抗中的安全通信、信息獲取和智能處理緊密地連接在一起，為指揮部門的各種業務需求提供支持；Link16數據鏈，又名聯合戰術信息分發系統(Joint Tactical Information DistributionSystem，JTIDS)，是美國研制的一種戰術數據鏈，支持電子戰、敵我識別、精確定位、相對導航等廣泛的業務，實現了各個作戰單位的信息實時交互，具有網絡可配置性和強抗干擾能力，在美軍和北約部隊廣泛使用，因此Link16數據鏈的研究和發展應用一直是經典研究課題。

由于Link16最高傳輸速率只有238kbps，如何在保證其抗干擾能力下提高其傳輸速率，國內外學者對在Link16傳輸波形的改進方面展開了研究，公開文獻采用的方法主要有以下幾種：

1)采用分區循環碼移位鍵控(partitioned cyclic code shift keying，PCCSK)擴頻編碼技術，從而使得系統支持多種數據速率，可提高系統的頻譜效率，由此網絡容量得到提升，且PCCSK運用到RS編碼中增加了多組網能力，傳輸速率為57.6kbps-350.2kbps，但此方案的編碼技術依靠碼選擇算法，而該碼選擇算法可能造成RS符號中的比特數和發送的比特數不一致；

2)采用低密度奇偶校驗(Low-density Parity-check，LDPC)編譯碼代替Link16中的RS編譯碼，此方案在面對隨機和突發錯誤方面均明顯優于傳統Link16，當BER為10^-4時，改進后的性能優于傳統Link16約4至6dB，抗干擾能力得到一定的提升；然而Link16在信號處理方面需要很高的速度，而且大多數LDPC碼的編譯碼算法具有較高的時間復雜度，此方案需要更多的實時分析研究；

3)采用混合軟判決和硬判決的譯碼方式代替傳統Link16中的RS譯碼，從而提升信道編碼增益，并將MSK調制改為MFSK調制，在脈沖干擾信道下，比傳統RS譯碼技術具有更好的糾錯能力，在誤碼率為10^-5時優于傳統Link16約4dB；此方案譯碼復雜度較高，且在系統傳輸速率和頻譜利用率方面并沒有提升，在傳輸如視頻業務時，傳輸速率有較大的限制；

4)采用了其他32位正交碼代替CCSK擴頻碼，從而使得非正交碼轉變為正交碼，提高了Link16的擴頻增益，性能提升了約2dB，然而此非正交碼的替換方案使得系統需要更多的檢測器分支來恢復正交符號且系統容量仍受到限制。

在這些Link16數據鏈波形改進方案中，從頻譜利用率來看，改進的系統可支持更高傳輸速率，以PCCSK為例，系統傳輸速率可提升到350.2kbps，然而對于更高傳輸速率此方案無法達到，且此方案的碼選擇算法存在RS符號中的比特數和發送的比特數可能不一致的缺陷；從抗干擾性能來看，改進的方案大多在編譯碼方式和調制方式方面等改進，傳輸性能大約有2～6dB的提升，但信息傳輸速率沒有提高；無論是頻譜利用率還是抗干擾性能，Link16的波形改進方面還有進一步提升的空間。

發明內容