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JTIDS的频谱使用效率 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析

王 强 王 魁

(1.中国船舶集团有限公司第八研究院,江苏 扬州 225101;2.解放军92692部队,广东 湛江 524000)

0 引言

联合战术信息分发系统(JTIDS)是一种区域级综合战术信息分发系统,主要为美军各兵种提供大容量、抗干扰、保密的数据信息分发,如图1所示。

图1 JTIDS系统网络图

JTIDS使用了时分多址(TDMA)通信体系结构,能同时支持大约20个网络工作,网内成员多达数百个,并可通过中继实现超视距数据传输。JTIDS 系统工作在L 频段,传输速率为28.8～238 kbps,JTIDS信号采用跳时、跳频加扩频的抗干扰通信体制,跳频速率达76 900次/s,具有良好的抗干扰保密通信能力。 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1列出了JTIDS的基本工作参数。

表1 _JTIDS系统的基本工作参数

1 JTIDS通信体系结构与消息结构

1.1 通信模式和网络体系

JTIDS可设置3种通信模式,在一个JTIDS网络中的所有成员用户必须采用同一种通信模式。

(1)模式1:这是JTIDS 系统的常用工作模式,支持跳频,发送加密信息,具备多网同时工作能力。

(2) 模式2:只支持定频单网工作,工作频率为969 MHz,发送加密信息。

(3) 模式4:只支持定频单网工作,工作频率为969 MHz,发送非加密信息。

1.2 TDMA 通信体系结构

JTIDS 系统采用TDMA 通信体系结构,将1天24 h划分为112.5个时元,每个时元12.8 min,划分为64帧,每帧12 s,被分为1 536个时隙,每个时隙7.812 5 ms,每个时元总共有98 304个时隙,98 304个时隙又被分为A、B、C 共3组,每组包含32 768(2×3)个时隙。JTIDS 系统按需给成员端机分配工作时隙,时元、时帧和时隙划分见图2。

图2 JTIDS时分多址通信体系结构

1.3 时隙详细结构

JTIDS 时隙采取射频脉冲串发射方式,如图3所示。1个时隙一般分为起始段、传送段和保护段。其中起始段和保护段共占4.458 5 ms,不发射信号,传送段占3.354 ms,发射射频脉冲串,可传送对应129个字符的脉冲串。由于JTIDS主要工作模式下的作用距离为300 n mile(550 km),只要保护段不小于2 ms,就可以保证本时隙信号在下一个时隙信号来临之前到达所有成员用户。因此,起始段在2.458 5 ms内随机抖动。时隙结构一般由抖动、粗同步、精同步、报头、数据与传输保护段六大部分组成。

图3 时隙详细结构图

1.4 脉冲字符格式

JTIDS数据链的射频发射信号是脉冲串的形式,JTIDS中 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 有2种脉冲字符格式:一种是每个脉冲所载信息不相同,称为单脉冲字符;另外一种是相邻的2个脉冲所载信息完全相同,只是其载波频率不同,接收机只要收到2个脉冲中的一个,就能检测出所含的数据,称为双脉冲字符。在多径效应和存在外部干扰的情况下,双脉冲字符能大大提高正确检测信息数据的概率,只是信息传输速率只有单脉冲字符的一半。

一个单脉冲字符的持续时间为13μs,前6.4μs为载波调制,即为伪随机序列,共32个码片,每个码片宽度为0.2μs,32 个码片通过循环码移位键控(CCSK)映射为5 bit信息,后6.6μs为等待间隔时间,如图4所示。

图4 JTIDS 信号的脉冲格式

1.5 消息封装结构

JTIDS 系统为支持多种脉冲字符格式、不同的抗干扰性能和信息传输速率需求,设计了5种不同的消息封装结构(也称数据包格式),分别是 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 双脉冲消息封装(STDP)、2倍压缩单脉冲消息封装(P2SP)、2倍压缩双脉冲消息封装(P2DP)、4倍压缩单脉冲消息封装(P4SP)以及往返定时询问与应答封装。图5介绍了JTIDS 系统产生的4种主要不同数据包格式。

图5 JTIDS数据包封装格式

具有时间抖动和脉冲冗余的封装格式自然有更强的抗干扰能力,所以标准双脉冲封装STDP 结构抗干扰能力最强,P2SP 与P2DP 结构次之,P4SP结构抗干扰能力最差。美国海军实际使用时就优先使用STDP 结构,以消除多径效应、平台机动和各种干扰带来的不利影响。

1.6 消息和时隙类型

JTIDS 系统每个时隙所发射脉冲的总和叫做一条消息,JTIDS 系统发送2种类型的基本信息:一种是 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 化信息,每一比特都有特定的含义,所以大量信息可以压缩在很短的发送时间中;二是非规范化信息,即自由电文,自由电文的作用是传输面向符号的数据,如数字化语言或者电传打印文本等,JTIDS 可以发射下述4种类型的消息:

(1)“0”类型(非编码自由电文):这种消息未使用纠错编码,它适合与几种数字设备相接,比如数字话音和电传打字,优点是数据字符格式比较自由,缺点是抗干扰能力较弱。

(2)“1”类型(固定格式):这种类型的消息使用了纠错检错码,适合于做格式化信息交换,它是JTIDS 的常用格式,具有数据字符格式规范、抗干扰能力强等特点。

(3)“2”类型(RTT):只用于有源时间同步。

(4)“3”类型〔编码自由电文〕:和0类型一样,但使用了纠错编码。自由电文适用于传送数字话音、ASCII 消息、传真、电码及其它高速数据。

因为“0”,“1”和“3”类型的消息均有STDP、P2SP、P2DP、P4SP 4种封装结构,所以共形成了12种时隙封装格式类型,如表2所示。

表2 12种时隙封装格式

1.7 链路传输损耗模型

JTIDS 系统不同节点平台之间的视距传输路除了具备自由空间传输损耗特性外,在实际使中还受到阴影效应、远近效应、多径效应和多普勒应等其他因素的影响,这些影响在分析计算时需以一定的考虑。链用效予

2 JTIDS 系统的抗干扰能力及误码率分析

2.1 抗干扰特点

JTIDS采用了RS 纠错编码、扩频、跳频、跳时、抖动、双脉冲冗余等多种抗干扰方式,因此JTIDS数据链有非常强的抗干扰、抗侦察能力。

2.1.1 差错控制技术

JTIDS 采用了4种不同的差错控制编码:(70,75)检错编码、RS编码、交织码与双脉冲字符编码。采用(70,75)检错编码可以使接收端检测到大多数的传输错误,然后决定是否进行重传。JTIDS 在RS解码时采用了纠错与纠删2种模式,采用纠删会使系统性能大幅度提高。如果为错误的符号个数,为删除的符号个数,则对于数据段采用的RS(31,15)编码,不采用纠删模式时,它可以纠正的错误符号数=8;在采用纠删模式时,它可以纠正任何满足2+≤16的错误。JTIDS的数据段采用了31×3的字符交织,因此理论上可以纠正长为3×8个符号的突发错误。

2.1.2 扩频及解扩技术

为了使系统具有较强的抗干扰能力,JTIDS采用了伪码直序扩频和快速脉间跳频的混合扩频方式。

JTIDS 采用基于循环移位的32进制直序扩频,它的带宽仅为传统二进制扩频系统的1/5,这使得它特别适合于频谱宽度限定而又要求一定处理增益的场合。扩频时,按照时隙的直扩伪码序列图案,每5 Bit信息去控制特定的32位伪码循环移位,脉宽6.4μs,扩频前的带宽为0.78 MHz,扩频后的带宽增加到3.5 MHz。JTIDS 采用的这种直序扩频方式,使信号的功率谱密度下降,提高了该系统抗连续波干扰、白噪声干扰和欺骗干扰的能力。同时,这种方式也有助于减少网间干扰。

JTIDS 采用脉间跳频的方式,从969～1 008 MHz(设置14个频点),1 053～1 065 MHz(设置5个频点)和1 113～1 206 MHz(设置32个频点)中每隔3 MHz选1个频点,共可得51个频点。系统的工作频点要在跳频图案的控制下从这51个频点中选取,跳频频率间隔为3 MHz,同时要保证相邻频点间隔大于30 MHz。跳频图案集合中的任意2个跳频图案在所有相对时延下发生频点重合的次数要尽可能少。

2.2 JTIDS系统的误码率

误码率是指在实际通信中传输的出错概率,也就是传输中出错的位数()与传输的数据总位数()之比。它是衡量一个通信系统可靠性的重要指标。

为了定量评估各种JTIDS 波形传输的符号差错概率,建立了JTIDS的传输链路模型,如图6所示。由图6可以看出,我们需要计算接收机输出端最小频移键控(MSK)解调、CCSK解扩和RS 解码的差错概率,才能最终计算出JTIDS系统误码率。

图6 JTIDS的传输链路模型

2.2.1 MSK 解调误码率

式中:E /表示信噪比,E 为平均每个码片的能量(设E 为平均每符号的能量,E 为平均每比特的能量,对于JTIDS则有E =5E =32E );表示JTIDS 波形脉冲字符格式,=1或2,分别代表单、双脉冲字符格式。

JTIDS波形传输时采用了单脉冲字符格式或双脉冲字符格式,当采用双脉冲字符格式时,由于每个符号传输在2个不同的载波上,因此每个符号的平均能量为E =2E ,E 为每个脉冲的平均能量。

2.2.2 CCSK解扩误码率

对于CCSK 解扩,设事件表示CCSK 相关判决错误的误符号率,事件表示经过MSK 解调后的误码片概率,P 表示CCSK 解扩后系统输出的误符号率,P 为JTIDS 波形经过MSK 解调的误码片概率。P 为MSK 解调后的CCSK数据码中有个码片错误的概率,为CCSK 编码后的码片数,为32。

由此得出经CCSK解扩后的误符号率为:

式中:0≤≤32;条件概率{|=}表示经过MSK 解调后有个码片错误的条件下又经过CCSK 相关解扩的误符号率。

Reference[2]采用蒙特卡洛法,通过Matlab仿真得出在从0～32变化时,条件概率{|=}分别为:[0,0,0,0,0,0,0,0.001 5,0.020 662,0.113 12,0.362 4,0.712,0.934 4,0.995 6,0.999 9,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1]。

对元扩频通信,误比特率与误符号率关系:

式中:P 为元扩频通信解扩后的误符号率。

由以上讨论可得,JTIDS经过CCSK解扩后的系统误比特率公式为:

2.2.3 RS 解码误码率

RS解码的误码率可用信道误码率表示:

式中:表示码本能够纠正的错误码元的个数,每个比特组成1个码元。

当一个由比特组成的符号出错时,其中有个比特出错的情况共有C 种,因此每个比特符号出错的平均比特差错概率为: