本發(fā)明涉及一種多波束天線數(shù)據(jù)鏈的系統(tǒng)建模與評估方法，屬于通信系統(tǒng)領域。

背景技術：

1、傳統(tǒng)的link系列數(shù)據(jù)鏈難以滿足高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸新要求，美軍戰(zhàn)術目標瞄準網(wǎng)絡技術(ttnt)作為一種高速數(shù)據(jù)鏈技術應運而生。ttnt網(wǎng)絡低延遲、高吞吐量、低成本，能夠與link16無縫對接，共同構建高效的通信網(wǎng)絡，增強信息支持。

2、關于ttnt數(shù)據(jù)鏈的研究，相較于link16數(shù)據(jù)鏈，ttnt采用一發(fā)多收的通信模式，該模式意味著一個發(fā)送端的數(shù)據(jù)可以同時被多個接收端接收，確保了在復雜環(huán)境中高效和實時的數(shù)據(jù)傳輸。此外，ttnt數(shù)據(jù)鏈在發(fā)射機和接收機之間采用可以高速切換方向的多波束天線，通過窄波束傳輸數(shù)據(jù)能夠提高系統(tǒng)的抗截獲性，而全向天線收發(fā)數(shù)據(jù)時易被干擾方探測其電子信號。ttnt數(shù)據(jù)鏈的工作頻段處于l波段，同樣采用了link16數(shù)據(jù)鏈的基于跳頻、擴頻的抗干擾傳輸體制，在信號波形方面ttnt將調制技術最小頻移鍵控(msk)升級為高斯最小頻移鍵控(gmsk)。在組網(wǎng)技術上，ttnt采用了分布式動態(tài)自組織管理和基于統(tǒng)計優(yōu)先級的多址接入(spma)控制，通過隨機競爭接入、多信道并行傳輸、信道狀態(tài)統(tǒng)計檢測、多優(yōu)先級分級處理等機制，確保戰(zhàn)術信息的低時延、高可靠傳輸。關于ttnt的研究大多還停留在概念和理論研究階段，少有實質性的驗證試驗，已有的仿真只是在單一的物理層信息傳輸方面或者鏈路層組網(wǎng)協(xié)議方面，而未將兩者相結合進行干擾對抗模擬仿真。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種多波束天線數(shù)據(jù)鏈的系統(tǒng)建模與評估方法，提出通過搭建ttnt數(shù)據(jù)鏈的物理層信息傳輸和組網(wǎng)模型，構造完整的ttnt數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)。其中包括ttnt數(shù)據(jù)鏈特有的物理層一發(fā)多收工作模式和發(fā)送接收機端的多波束天線，以及ttnt組網(wǎng)所采用的spma協(xié)議，進而設計具體場景，并實施相應的干擾，最終模擬數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的干擾對抗，展開通信性能統(tǒng)計分析，驗證ttnt數(shù)據(jù)鏈的高抗干擾性能和較強協(xié)同作戰(zhàn)能力。

2、本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下：

3、ttnt數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)技術研究及干擾對抗模擬仿真方法，包括以下步驟：

4、步驟1.發(fā)射數(shù)據(jù)；

5、具體為：

6、(1)、信源編碼：在ttnt數(shù)據(jù)鏈中，發(fā)送端使用生成多項式產(chǎn)生12bit的crc碼，附加在225bit的信息位后發(fā)送；接收端用相同算法校驗，若有錯誤則重發(fā)；

7、(2)、信道編碼：rs編碼使用m個比特進行排列組合來得到m個符號，即m＝2m，當ttnt信息到達物理層時，根據(jù)5bit標準劃分為多個數(shù)據(jù)組，35bit的報頭數(shù)據(jù)分成7組，每組經(jīng)過rs(16,7)編碼；含有報頭的15個符號數(shù)據(jù)經(jīng)rs(31,15)編碼后進入到符號交織單元；

8、(3)、符號交織：通過將數(shù)據(jù)塊中的比特或符號以特定模式重新排序，使得相鄰數(shù)據(jù)在重傳或恢復過程中分布在不同位置；

9、(4)、軟擴頻：ccsk擴頻的基碼序列長度為32，通過左移生成循環(huán)移位序列；

10、(5)、調制：gmsk通過高斯濾波預調制，減少頻點切換時的跳變能量，得到中頻調制信號；

11、(6)、跳頻：跳頻序列組成的跳頻圖案控制跳頻源產(chǎn)生跳頻載波；

12、(7)、發(fā)射端多波束天線發(fā)送數(shù)據(jù)：多波束天線能夠生成多個窄波束，并將這些波束合成為一個或多個成形波束，以覆蓋指定的空域，多波束天線設置與增益計算如下，采用二維陣列天線，設x軸和y軸方向天線數(shù)量為nx和ny，天線間距為電磁波波長的一半，以陣列第1根天線為原點o點，通信目標位置為(px,py,pz)，其xoy平面投影為n點，與x軸和y軸投影點分別為px和py，為了模擬多波束，將陣面劃分為4個子陣，分別為a1,a2,a3,a4，產(chǎn)生四個不同方向的波束，達到ttnt的多波束效果，由陣列波束理論，可得四個子陣的增益為

13、

14、其中，

15、

16、θ和φ天線發(fā)射/接收的俯仰角和方位角，為目標所在俯仰角和方位角。

17、步驟2.接收數(shù)據(jù)；

18、具體為：

19、(1)、接收端單波束天線接收發(fā)射信號；

20、(2)、解跳：接收端按預定跳頻序列同步并解調收到的跳頻信號，重組為原始連續(xù)信號的過程；

21、(3)、解調：對原始gmsk調制信號進行解調，采用相干解調的積分判決方法，并對應解跳方法進行解調，最后得到基帶信息；

22、(4)、解擴：ccsk解擴過程為接收端將本地基碼序列與所有循環(huán)移位序列進行互相關，以確定應接收的碼字；

23、(5)、解交織：接收端執(zhí)行逆向操作即可還原消息，本步為步驟1中3)符號交織的逆過程；

24、(6)、信道譯碼：rs譯碼是通過計算錯誤綜合多項式，并利用錯誤位置多項式來找到數(shù)據(jù)中的錯誤位置，根據(jù)錯誤位置和錯誤值，糾正接收數(shù)據(jù)中的錯誤，恢復原始數(shù)據(jù)；

25、(7)、信源譯碼：crc譯碼通過模2除法運算檢查接收數(shù)據(jù)的crc校驗碼余數(shù)，如果余數(shù)為0，則數(shù)據(jù)無誤，否則，數(shù)據(jù)包含錯誤；

26、步驟3.干擾對抗模擬；

27、發(fā)送端處理后的信號傳入信道后，在自由空間中進行傳播，受到損耗和時延的影響，干擾模塊可選擇噪聲調頻、線性調頻、多音和鋸齒波調頻等干擾信號，通過調整干擾信號參數(shù)，可改變干擾強度，對傳輸信號造成不同影響，同時ttnt數(shù)據(jù)鏈采用spma方式進行信道控制，通過物理層統(tǒng)計信道負載，比較負載與閾值決定是否允許發(fā)送，組網(wǎng)模塊負責自動生成節(jié)點間的收發(fā)關系，并生成節(jié)點坐標數(shù)據(jù)，將節(jié)點關系呈現(xiàn)為拓撲圖，組網(wǎng)模塊處理每個時隙的節(jié)點間消息收發(fā)，ttnt數(shù)據(jù)鏈的4個數(shù)據(jù)傳輸信道可以建立與4個鄰節(jié)點的波束較窄的定向傳輸業(yè)務數(shù)據(jù)鏈路，發(fā)送模式設置為1發(fā)n收，其中1≤n≤4。

28、本發(fā)明的優(yōu)點在于：

29、(1)本發(fā)明采用gmsk調制技術，相對msk調制技術減少了頻點切換時的跳變能量，最大化信道吞吐量并有效減少誤碼；

30、(2)本發(fā)明采用多波束天線(mba)技術，增強收發(fā)機的空間覆蓋和抗干擾能力，通過調整波束的方向和強度，ttnt收發(fā)機可同時在不同方向上收發(fā)信號，實現(xiàn)對多個目標的同時通信，提升了通信靈活性和網(wǎng)絡性能；

31、(3)本發(fā)明采用一發(fā)多收技術，結合跳頻跳時技術，保證各個通信單元的信息在不同的頻段和時間上進行發(fā)送和接收，這種并行的發(fā)射和接收方式使其能夠快速分發(fā)數(shù)據(jù)和定位目標，為通信調度提供了強大支持；

32、(4)本發(fā)明ttnt數(shù)據(jù)鏈采用spma方式進行信道控制，滿足高速率、低時延、大容量需求。

技術特征：

1.一種多波束天線數(shù)據(jù)鏈的系統(tǒng)建模與評估方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種多波束天線數(shù)據(jù)鏈的系統(tǒng)建模與評估方法，其特征在于：ttnt數(shù)據(jù)鏈具備同時收發(fā)能力，物理層能在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時接收其他用戶數(shù)據(jù)，系統(tǒng)在發(fā)送端采用跳頻跳時機制，將一幀數(shù)據(jù)拆分為多個短脈沖子幀數(shù)據(jù)，分散在不同的頻率和時間段發(fā)送給特定組網(wǎng)節(jié)點，接收端的多個邏輯處理單元根據(jù)跳頻跳時序列處理多路數(shù)據(jù)，分離出各路數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種多波束天線數(shù)據(jù)鏈的系統(tǒng)建模與評估方法，其特征在于：ttnt數(shù)據(jù)鏈采用spma方式進行信道控制，spma為每類優(yōu)先級設置閾值，并通過物理層統(tǒng)計信道負載，比較負載與閾值決定是否允許發(fā)送，全網(wǎng)業(yè)務量大時，spma協(xié)議退避低優(yōu)先級分組。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種多波束天線數(shù)據(jù)鏈的系統(tǒng)建模與評估方法，其特征在于：ttnt數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)干擾可選擇噪聲調頻、線性調頻、多音和鋸齒波調頻等干擾信號，通過調整干擾信號參數(shù)，可改變干擾強度，對傳輸信號造成不同影響。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種多波束天線數(shù)據(jù)鏈的系統(tǒng)建模與評估方法，其特征在于：組網(wǎng)模塊負責自動生成節(jié)點間的收發(fā)關系，并生成節(jié)點坐標數(shù)據(jù)，將節(jié)點關系呈現(xiàn)為拓撲圖。

技術總結
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)技術領域，公開了一種多波束天線數(shù)據(jù)鏈的系統(tǒng)建模與評估方法，包括：首先研究了該系統(tǒng)的關鍵技術如多波束天線、一發(fā)多收、統(tǒng)計優(yōu)先多址接入?yún)f(xié)議；然后搭建TTNT數(shù)據(jù)鏈的物理層到鏈路層完整系統(tǒng)模型，厘清TTNT通信工作機制；之后考慮干擾對抗問題，設計多節(jié)點網(wǎng)絡拓撲圖，模擬TTNT數(shù)據(jù)鏈干擾攻防場景。這種多波束天線數(shù)據(jù)鏈的系統(tǒng)建模與評估方法為數(shù)據(jù)鏈干擾對抗提供了數(shù)據(jù)依據(jù)和參考價值，旨在為數(shù)據(jù)鏈干擾對抗提供了數(shù)據(jù)依據(jù)和參考價值。

技術研發(fā)人員：羅忠濤,吳芳熙,周進,羅瑞
受保護的技術使用者：重慶郵電大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10