[发明专利]一种基于Link16的增强型数据链传输波形设计方法

说明书

本发明属于通信技术领域，具体是涉及一种基于Link16增强型数据链传输波形设计方法。本发明基于Link16设计了一种增强型数据链传输波形，给出了低速、中速和高速三种速率模式的传输链路设计，最高传输速率可达4Mbps，该增强型波形设计可以根据传输业务需求和信道质量评估情况，采用最优的速率模式进行传输，实现系统传输性能和容量的联合优化，在无干扰环境下，在相同误码率传输性能时增强波形比传统Link16波形的传输速率至少提高三倍，在干扰环境下，增强波形在速率不超过1Mbps时，抗多音干扰和部分带干扰的能力优于传统波形约40dB，本发明的增强型数据链传输波形设计与传统的Link16波形相比，具有显著优势，而且本发明易于实现，具有很强的应用价值。

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种基于Link16增强型数据链传输波形设计方法。

背景技术

在无线通信电子对抗中，数据链逐渐成为战场不可或缺的信息化技术，它覆盖了通信、导航和识别等技术手段，是信息化协同作战体系中关键要素之一，它将电子对抗中的安全通信、信息获取和智能处理紧密地连接在一起，为指挥部门的各种业务需求提供支持；Link16数据链，又名联合战术信息分发系统(Joint Tactical Information DistributionSystem，JTIDS)，是美国研制的一种战术数据链，支持电子战、敌我识别、精确定位、相对导航等广泛的业务，实现了各个作战单位的信息实时交互，具有网络可配置性和强抗干扰能力，在美军和北约部队广泛使用，因此Link16数据链的研究和发展应用一直是经典研究课题。

由于Link16最高传输速率只有238kbps，如何在保证其抗干扰能力下提高其传输速率，国内外学者对在Link16传输波形的改进方面展开了研究，公开文献采用的方法主要有以下几种：

1)采用分区循环码移位键控(partitioned cyclic code shift keying，PCCSK)扩频编码技术，从而使得系统支持多种数据速率，可提高系统的频谱效率，由此网络容量得到提升，且PCCSK运用到RS编码中增加了多组网能力，传输速率为57.6kbps-350.2kbps，但此方案的编码技术依靠码选择算法，而该码选择算法可能造成RS符号中的比特数和发送的比特数不一致；

2)采用低密度奇偶校验(Low-density Parity-check，LDPC)编译码代替Link16中的RS编译码，此方案在面对随机和突发错误方面均明显优于传统Link16，当BER为10^-4时，改进后的性能优于传统Link16约4至6dB，抗干扰能力得到一定的提升；然而Link16在信号处理方面需要很高的速度，而且大多数LDPC码的编译码算法具有较高的时间复杂度，此方案需要更多的实时分析研究；

3)采用混合软判决和硬判决的译码方式代替传统Link16中的RS译码，从而提升信道编码增益，并将MSK调制改为MFSK调制，在脉冲干扰信道下，比传统RS译码技术具有更好的纠错能力，在误码率为10^-5时优于传统Link16约4dB；此方案译码复杂度较高，且在系统传输速率和频谱利用率方面并没有提升，在传输如视频业务时，传输速率有较大的限制；

4)采用了其他32位正交码代替CCSK扩频码，从而使得非正交码转变为正交码，提高了Link16的扩频增益，性能提升了约2dB，然而此非正交码的替换方案使得系统需要更多的检测器分支来恢复正交符号且系统容量仍受到限制。

在这些Link16数据链波形改进方案中，从频谱利用率来看，改进的系统可支持更高传输速率，以PCCSK为例，系统传输速率可提升到350.2kbps，然而对于更高传输速率此方案无法达到，且此方案的码选择算法存在RS符号中的比特数和发送的比特数可能不一致的缺陷；从抗干扰性能来看，改进的方案大多在编译码方式和调制方式方面等改进，传输性能大约有2～6dB的提升，但信息传输速率没有提高；无论是频谱利用率还是抗干扰性能，Link16的波形改进方面还有进一步提升的空间。

发明内容