战术目标瞄准网络技术的物理层研究

1/7战术目标瞄准网络技术的物理层研究战术目标瞄准网络技术的物理层研究引言战术目标瞄准网络技术作为美军新一代数据链建设中的重要组成部分，可以使得战场态势更好地在各个作战平台之间进行快速高效地传输。TTNT数据链的系统结构如图1所示。其中，物理层的构建对于信息的传输将起到十分重要的作用，下面从工作频段、时域划分、时隙结构、收发机的消息处理机制、发送脉冲形式五方面来进行分析。1工作频段TTNT数据链采用了与LINK16相近的工作频段，具体如表1所示。时域划分在TTNT数据链系统中，各作战平台同处在一个网络之中，在同一频率下进行消息的发送与接收，时域的具体规划如图2所示。一天24小时被分成个时元，即每个时元的周期为。每本文由论文联盟HTTP/收集整理个时元被分成64帧，即每帧12S。每一帧被分为1536个时隙，即每个时隙为，并且这1536个时隙最后被分成A、B、C三组，每组包含512个时隙。在一帧中时隙被记作0511，以循环2/7方式交替出现，即从A0、B0、C0到A511、B511、C511，下一帧的A0接在上一帧的C511后面。对于每个时元而言，98304个时隙也被分成A、B、C三组，每组包含32768个时隙。而在一个时元中时隙被记作032767，同样以循环方式交替出现，即从A0、B0、C0到A32767、B32767、C32767，下一帧的A0接在上一帧的C32767后面。时隙通常以时隙分区的方式分配给网络中的每个作战成员，时隙分区由时隙组、起始数字、重复率三个参量确定。其中的重复率是指某个时隙分区包含的时隙数目的对数。而每个时元被分成了64帧，因此最多可以设置64个时隙分区。在所有的时隙分区中，重复率为6、7、8的被使用的最为频繁。重复率、时隙对应关系如表2所示。时隙结构时隙是TTNT数据链最小的时间单元，其持续周期是，主要负责数据的发送与接收。一个时隙主要包括抖动、粗同步、精同步、报头/报文、传播保护时间等部分。粗同步粗同步头由16个双脉冲字符组成，接收机在本地生成的32个脉冲，其频率、PN码顺序与发送消息的粗同步一致，一旦认定等待的信号来到，就会使得接收机与发射机进入同步流程，为后序的解调、TOA测量做好准备。3/73精同步精同步头由4个双脉冲字符组成，用来减小粗同步头产生的信号的TOA的不确定性，使得发射机与接收机达到同步状态。3报头在每一时隙开头，都要先发送35BIT的报头消息。报头消息后面就是报文消息，报头中包含的消息与所传送的报文消息相对应。报头消息格式内容见表3，其中的时隙类型见表4。35BIT的报头数据被分成7组后，每组5BIT数据段经过RS编码，就得到了16个5BIT的报头数据段，最后以16个双脉冲的形式进行发送。报文一个完整的报文消息是由初始字、延长字、继续字等部分组成。一个TTNT系列消息最多包含8个字符。一个消息从其初始字开始，之后根据实际作战需要，可以选择后接延长字或继续字。特别是当一个消息同含有延长字和继续字时，延长字必须在继续字之前，并根据信息交换的需要来选择是否发送继续字。对这三类字符进行区别可以利用字头的2BIT信息来识别，也就是说00代表初始字，10代表延长字，01代表继续字，11代表可变消息。始字里包含了报文消息最基本的数据信息，其消4/7息格式见表5。延迟字是用来传输与基本数据在逻辑上关系紧密的数据信息，其格式如表6。其数据字段必须根据初始字的标识和子标识的组合来确定，并按照顺序进行发送。继续字用来传输附加的数据，其格式见表7。3传播保护时间设置传播保护时间的目的有两个在下一个时隙开始之前，确保所有信号作用距离内的接收机已经顺利完成接收工作，从而避免冲突的发生；让所有的接收机做好下一个时隙的接收/发射准备。收发机的消息处理机制TTNT数据链收发机包括了RS编码器、符号交织器、循环码移键控调制器、高斯最小频移键控码片调制器等单元，其结构如图3所示。RS编码RS编码会使用M个比特进行排列组合来得到M个符号，即M2M。在一个TTNT信息到达物理层时，会按5BIT标准被分成多个数据组。35BIT的报头数据被分成7组后，每组5BIT数据段经过RS编码，就得到了16个5BIT的报头数据段分码组；而含有报文头的15个符号数据经过RS编码后进入到符号交织单元。4符号交织5/7TTNT符号交织过程如图4所示。发送端对消息进行交织的目的是为了提高消息的抗干扰能力，以减少由于消息头部符号受到干扰而导致通信介质传输性能的下降，在接收端只需作相反的处理既可还原消息。调制TTNT的CCSK调制过程如图5所示。一个32码片长度的序列经过向左位移后，与所有的32码片长度的序列进行互相关，以此来确定应该接收的码字。调制与MSK调制相比，GMSK调制的优点在于调制后的波形包络起伏较小；功率占用率小，可以最大化信道的吞吐量；GMSK调制过程在调制前采用了高斯滤波器进行预调制滤波，减小载波在切换频点时的跳变能量，在相同传输速率时确保频点间距更加紧凑；误码率小。故相对于MSK调制而言，GMSK调制更适用于TTNT数据链。GMSK信号可以表达为发送脉冲形式TTNT数据链系统采用射频脉冲串这一发射方式，如图6所示。一个时隙被分成起始段T1、传送段T2、保护段T3。传送段T2用来发射脉冲串信号，占时长为，可以传送129个字符。起始段T1、保护段T3不发射脉冲串，共占时长。TTNT数据链系统可以完全嵌入到LINK16数据链的6/7JTIDS系统以实现射频系统的共享，而JTIDS系统的作用距离为300NMILE，为了确保信号传输的完整性，因此保护段T3的占用时长不能小于2MS，起始段T1只能在0的时间内进行随机抖动。这129个字符中，有20个字符用于消息同步，其他109个字符用来传送数据。每个脉冲是以码片宽度的32位PN码随机序列作为调制信号对载波进行高斯最小频移键控调制而形成的，故单位脉冲的时长为。而一个字符占时长为26US，因此在传输时可以采用单脉冲与双脉冲两种形式，如图7所示。采用单脉冲形式时，不同发射脉冲采用不同的频率，跳速为38461跳/秒；而采用双脉冲形式时，不同发射脉冲同样采用不同的频率，此时跳速为76923跳/秒。结束语对美军新型数据链TTNT的物理层结构，从其工作频段、时域划分、时隙结构、收发机的消息处理机制、发射脉冲形式五方面着手，对其进行了具体分析。从TTNT数据链物理层的搭建可以看出，TTNT数据链可