战术数据链

平均等待时延与负荷率的关系
1 负荷率相同时，时隙数增 i 2 2 2 X Ci i i 大，时延减小。 Wi i i 5 2 1 i 2 1 i 2Ci 1 i 2 C ni 1 i 分配的时隙数一定时，负 m i i 荷率增大，时延增大。 m Ti ，其中i 0 20.2 Ci 0.3 i i0.5 2 n C 1 0.4 0 0.1 0.6 i 0.7 0.8 0.9 1 i
j n j n e 0 e 0 sl 1 n sin 0n 2j j n T j n T e 0 0 e 0 0 sl n sin 0n 0T 2j
Link-4A
UHF 5kb/s 点对多点
Link-11
HF/UHF 1364/2250b/s 轮询 HF：300 UHF：25（舰舰）、250（舰空） M序列
Link-16
L 238kb/s TDMA 300（视距） 500（中继） J序列
Link-22
HF/UHF 最高12.6kb/s TDMA DTDMA HF：1000 （中继） UHF：300 （中继） F、FJ序列
轮询周期 轮询周期
网控站
前哨站 网控站 前哨站 网控站 前哨站 网控站 18 12 16
前哨站1
前哨站 前哨站 2 PU1 地址（09）
前哨站PU4 地址（18）
前哨站3
前哨站 PU2 发送时隙 地址（12）
网控站 NCS
接收时隙
前哨站PU3 地址（16）
8
Link-11数据链
消息格式
网控站呼叫报文格式
5
工作频段 数据传输速率 组网方式 最大通信距离 （n mile） 消息标准
200 V、R序列
Link-11数据链
系统组成
SSB
M序列报文
战术数据 系统 （TDS） 保密设备
汉明(30,24) 多音调制
数据终端 设备 （DTS）
HF 发射机 接收机
FM
UHF 发射机 接收机
6
Link-11数据链
战术数据链
目录
1 2 3
数据链的简单介绍 Link-11数据链 Link-16数据链
2
数据链的简单介绍
定义
用于传输机器可读的战术数字信息的标准通信链路。
要素
传输通道、通信协议、标准的格式化消息。
类型
战术数据链：应用于战术级作战区域，传输数字信号
宽带数据链：专门用于分发对带宽要求高的侦察情报
接收机 帧同步：载波相干检测算法
4 2 0 -2 -4
s(t)
0 0.01
带通 ssyn(t) 滤波器
0.02 0.03
低通 滤波器
0.04
r(t)
0.05
门限 检测器
0.06 0.07
1 0.5 0 -0.5 -1
cos(ωsynt+θ)
0
1
0.5
ssyn t m t Asyn cos synt Asyn cos 2synt cos ssyn t cos synt m t 2 Asyn r t m t cos 2
给加入NPG的用户。
交战协同 NPG21
JU7 监视NPG7 JU1
JU2 JU3
JU9 JU8
JU4 话音 NPG12
JU5
JU6
电子战NPG10
网络管理NPG4
17
Link-16数据链
时隙分配方式 指定方式
时隙分配给某一JU单元使用。不会发生信息碰撞，但利用率低。 竞争方式
时隙分配给多个JU单元使用。简化网络设计，减轻网络管理负担，但
战术数据系统 （TDS）
14
Link-16数据链
格式化消息产生过程
10
0
Link-16数 据 链 在 AWGN信 道 下 的 性 能 报头字 报头字 报头字 (35bit) (7sym) (16sym)
消息字 (70bit)
消息字 (70bit)
误比特率
消息字 -1 10 (70bit)
奇 偶 校 验
等待服务时 隙的时延
消息产生 时刻
19
Link-16数据链
时隙分配指标 响应时间
15
等效数据传输速率 Ci n =2
i i i
10
平 均 等 待 时 延 /s
ni C 负荷率过小，时隙资源浪 m n =4 费；负荷率过大，时延急 n =8 1 1 服务速率 Ci ，服务时间 ，其中 =C 210bit 剧恶化。 Ci
前导码 5帧 相位参考帧 地址码 1帧 2帧
前哨站应答报文格式
前导码 5帧 相位参考帧 起始码 1帧 2帧 数据帧 若干帧 前哨终止码 2帧
网控站报告报文格式
前导码 5帧 相位参考帧 起始码 1帧 2帧 数据帧 若干帧 控制终止码 地址码 2帧 2帧
9
Link-11数据链
发射机
Link-11时 域 波 形 15 10 5 0 -5 -10 -15
0.01



0.02

0.03
0.04

0.05

0.06
0.07
0 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
12
Link-11数据链
接收机 基于FFT的解调
思路：对每帧信号分别进行 FFT 运算，求出各单音对应的调制 相位，和上一帧信号的相位相减，再减去线性相位分量。
显示系统
4
数据链的简单介绍
战术数据链的发展历程
20世纪 60年代 Link-4 C2→飞机
数据链名称 主要特性
Link-4C 飞机→飞机 80年代 Link-16 三军武器平台 90年代 21世纪 Link-22 改进的Link-11
70年代 Link-11 C2→C2 C2→机载 C2 Link-4A 舰艇→飞机
j T sl n sl 1 n e 0 j T Sl k Sl 1 k e 0
13
Link-16数据链
Байду номын сангаас统组成
Net 2 Net 1 Net 0
战术数据系统 （TDS）
JTIDS/MIDS 端机
JTIDS/MIDS 端机
消息字 (75bit)
消息字 (75bit) 消息字 (75bit)
消息字 (15sym)
消息字 (15sym) 消息字 (15sym)
RS 编 码
消息字 (31sym)
消息字 (31sym) 消息字 (31sym)
字 符 交 织
32bit CCSK序列
-2
XOR
MSK
发射 伪随机选取
10
-10
-9
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
Link-11频 谱 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
10
Link-11数据链
接收机 多普勒单音频率测量：FFT-DTFT联合测频
思路：FFT确定频谱范围，DTFT提高测量精度
32bit -8 PN序列
-7 SNR
频率合成器 -6 -5
-4
15
Link-16数据链
时隙划分
1天=112.5时元 0 1 2 … 1时元=98304时隙 … … 时隙被分为A、B、C三组 … 111
A-0 B-0 C-0 A-1 B-1 C-1
…
A-32767 B-32767 C-32767
专用数据链：应用于某个特殊战术领域
特征
信息传输实时性、可靠性、安全性，信息格式的一致性、通信协议 的有效性、系统的自动化运行
3
数据链的简单介绍
数据链系统构成
无线收/发 传感器、武 器设备等
TDS：格式化 消息转换
战术数据 系统
接口控制 处理器
不同数据链的接 口和协议转换
数据链 端机
密码设备、 通信规程、 消息协议
负荷率
20
Link-16数据链
时隙分配指标 跟踪容量
含义：某一成员 能够同时报告的运动目标数 80
跟踪容量与时隙个数的关系 70 60 50
2RRN 6 S T R S T C 12 I I
C：跟踪容量，单位：跟踪目标个数 40 R：时隙速率，单位：时隙 /秒，即每秒用于跟踪的时隙个数 30 S：时隙消息容量，单位：消息 /时隙，即每个时隙发送消息的个数 I：跟踪信息容量，单位：消息 /跟踪目标，即跟踪一个目标要发送 20 消息的个数 10 T：表示两次相继的目标跟踪报告之间的时间间隔
不能保证所发送的时隙成功接收。 时隙再分配方式
每个JU单元定期根据其需求，从共享时隙池中给自己分配时隙。
18
Link-16数据链
时隙分配指标 响应时间
含义：战术数据消息从产生到发射至无线信道的时间。
时隙到达时 发送
发送缓冲队列
待发送消息
实质：消息在发送缓冲队列中的排队时延。
3×215-RRN×0.0078125
跟踪容量
0 0 5 10 15 20 时隙个数 25 30 35 40
21
Thank you
22
多音调制
0 1 2 3 . . . 28 29
当前帧与上 一帧相位差
605Hz载波
当前帧相位
935Hz载波
当前帧与上 一帧相位差
当前帧相位
1045Hz载波
. . .
当前帧与上 一帧相位差
. . .
当前帧相位
. . .
2915Hz载波
当 前 帧 信 号
7
Link-11数据链
工作模式
轮询、网络同步、网络测试、广播和无线电静默
前导码时域波形 10 5 0 -5 -10
0
0.01
0.02
0.03 前导码频谱
0.04
0.05
0.06
0.07
8000 6000 4000 2000 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000
10000
5000
0 585
590
595
600
605
610
615
11
Link-11数据链
时帧
1时元=64时帧，1时帧=12s=1536时隙 时隙排列顺序：A-0,B-0,C-0,A-1,B-1,C-1,…,A-511,B-511,C-511
时隙块
表示形式：时隙组-起始时隙号-时隙重复率，例如：A-5-3
16
Link-16数据链
时隙分配
首先分配给NPG（Network Participation Groups），再分配