JTIDS在突發(fā)錯(cuò)誤信道下的仿真

王 玨

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十研究所，陜西 西安 710068)

0 引 言

聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息分發(fā)系統(tǒng)(JTIDS)是一個(gè)大容量時(shí)分多址(TDMA)信息分發(fā)系統(tǒng)，可為軍事應(yīng)用提供綜合通信、相對(duì)導(dǎo)航與識(shí)別等多種功能。JTIDS加強(qiáng)了軍事分散與移動(dòng)式應(yīng)用中的干擾阻抗、安全并具有彈性的數(shù)據(jù)和語(yǔ)音實(shí)時(shí)傳輸[1]。

在以往的分析中，信道均采用疊加固定噪聲或者高斯白噪聲的方式進(jìn)行分析，與實(shí)際應(yīng)用均存在一定的誤差，存在的誤差在于JTIDS使用的頻率為L(zhǎng)x頻段，該頻段僅能通過視距進(jìn)行傳輸，在有遮擋或者在遮擋的邊緣均會(huì)存在信號(hào)的丟失或部分丟失，這種信道可歸結(jié)為刪除信道。本文通過構(gòu)建一種刪除信道對(duì)JTIDS在該信道條件下的傳輸性能進(jìn)行仿真研究。

1 JTIDS傳輸體制

JTIDS以時(shí)隙為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所傳輸數(shù)據(jù)的封裝格式包括4種類型，如圖1～圖4所示。標(biāo)準(zhǔn)的雙脈沖數(shù)據(jù)封裝(STDP)和2個(gè)單脈沖數(shù)據(jù)封裝(P2SP)有186個(gè)數(shù)據(jù)脈沖；2個(gè)雙脈沖數(shù)據(jù)封裝(P2DP)或4個(gè)單脈沖數(shù)據(jù)封裝(P4SP)有372個(gè)數(shù)據(jù)脈沖[1]。這4種類型盡管格式略微存在差別，但格式的組成內(nèi)容均包括粗同步、精同步、報(bào)頭和數(shù)據(jù)。其中報(bào)頭包含4個(gè)字符，用RS(16,4)進(jìn)行編碼，數(shù)據(jù)包含整數(shù)個(gè)15字符，每15個(gè)字符均用RS(31，15)進(jìn)行編碼[2]，然后這些編碼后的字符按照一定的順序送往交織器，交織后進(jìn)行擴(kuò)頻、調(diào)制、跳頻，然后以射頻形式發(fā)送，發(fā)送流程如圖5所示。

圖1 STDP封裝

圖2 P2SP封裝

圖3 STDP封裝

圖4 STDP封裝

圖5 JTIDS發(fā)送流程

2 信道建模

本文的仿真研究采用基于GE(Gilbert-Elliott)信道的突發(fā)錯(cuò)誤信道，GE信道是一個(gè)多狀態(tài)馬爾科夫信道，在不同的狀態(tài)下可使用不同的信道模型。本仿真研究中采用一個(gè)兩狀態(tài)GE信道：一個(gè)是狀態(tài)G，另一個(gè)是狀態(tài)B，可以將它表示為：

y=hx+n，h∈{0,1}

(1)

式中：x為輸入信號(hào)；y為輸出信號(hào)；n為加性高斯白噪聲[3]。

該信道模型示意圖如圖6所示，圖中Pgb、Pbg、Pgg、Pbb分別表示狀態(tài)G到狀態(tài)B、狀態(tài)B到狀態(tài)G、狀態(tài)G到狀態(tài)G、狀態(tài)B到狀態(tài)B的轉(zhuǎn)移概率。

當(dāng)處于狀態(tài)G時(shí)，h=1，此時(shí)信道表達(dá)式化簡(jiǎn)為y=x+n，即采用的信道模型為AWGN信道，當(dāng)處于狀態(tài)B時(shí)，h=0，此時(shí)信道表達(dá)式化簡(jiǎn)為y=n，即采用的信道模型為符號(hào)刪除概率為1的刪除信道。

圖6 兩狀態(tài)GE信道模型示意圖

3 仿真性能

本文通過使用Matlab對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真，仿真模型示意圖如圖7所示。

圖7 仿真建模示意圖

固定Pgb，對(duì)Pbg進(jìn)行變化，分別對(duì)此時(shí)的信道條件進(jìn)行誤碼率仿真，結(jié)果如圖8所示。當(dāng)Pgb較小時(shí)，隨著Pbg的數(shù)值變小，誤碼性能變差，但是惡化性能不甚明顯。

圖8 固定Pgb時(shí)的性能曲線

固定Pbg，對(duì)Pgb進(jìn)行變化，分別對(duì)此時(shí)的信道條件進(jìn)行誤碼率仿真，結(jié)果如圖9所示。當(dāng)Pbg較小時(shí)，隨著Pgb的數(shù)值變大，誤碼性能變差，但惡化性能較明顯。

圖9 固定Pbg時(shí)的性能曲線

經(jīng)分析，Pbg和Pgb的變化會(huì)造成數(shù)據(jù)經(jīng)由信道時(shí)的刪除個(gè)數(shù)，當(dāng)刪除個(gè)數(shù)較少，而且分布在不過碼字時(shí)，RS碼的糾錯(cuò)、糾刪能力可以使錯(cuò)誤糾正，隨著刪除個(gè)數(shù)的增加，超過RS碼的糾錯(cuò)、糾刪能力，進(jìn)而會(huì)造成譯碼器失效的情況[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要針對(duì)JTIDS在突發(fā)錯(cuò)誤信道下仿真研究，通過構(gòu)建一種基于馬爾科夫的GE信道，對(duì)轉(zhuǎn)移概率進(jìn)行調(diào)整。鑒于篇幅原因，僅對(duì)其中有代表性的內(nèi)容進(jìn)行仿真及說明，仿真結(jié)果可以較好地解釋JTIDS在實(shí)際物理信道下與理論分析之間存在差異的原因。通過對(duì)JTIDS在突發(fā)錯(cuò)誤信道下傳輸性能的仿真研究，為進(jìn)一步評(píng)測(cè)JTIDS 在實(shí)際作戰(zhàn)環(huán)境下的鏈路性能提供了依據(jù)。

[1] 梅文華，蔡善法.JTIDS/Link16 數(shù)據(jù)鏈[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007.

[2] 王新梅，肖國(guó)鎮(zhèn).糾錯(cuò)碼——原理與方法[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1991.

[3] 王玨.多維TCM和CPM編碼調(diào)制技術(shù)研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2012.

[4] 朱起悅.RS碼編碼和譯碼的算法[J].電訊技術(shù)，1999(2)：63-67.