JTIDS在突發錯誤信道下的仿真

王 玨

(中國電子科技集團公司第二十研究所，陜西 西安 710068)

0 引 言

聯合戰術信息分發系統(JTIDS)是一個大容量時分多址(TDMA)信息分發系統，可為軍事應用提供綜合通信、相對導航與識別等多種功能。JTIDS加強了軍事分散與移動式應用中的干擾阻抗、安全并具有彈性的數據和語音實時傳輸[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行分析，與實際應用均存在一定的誤差，存在的誤差在于JTIDS使用的頻率為Lx頻段，該頻段僅能通過視距進行傳輸，在有遮擋或者在遮擋的邊緣均會存在信號的丟失或部分丟失，這種信道可歸結為刪除信道。本文通過構建一種刪除信道對JTIDS在該信道條件下的傳輸性能進行仿真研究。

1 JTIDS傳輸體制

JTIDS以時隙為單位進行數據傳輸，所傳輸數據的封裝格式包括4種類型，如圖1～圖4所示。標準的雙脈沖數據封裝(STDP)和2個單脈沖數據封裝(P2SP)有186個數據脈沖；2個雙脈沖數據封裝(P2DP)或4個單脈沖數據封裝(P4SP)有372個數據脈沖[1]。這4種類型盡管格式略微存在差別，但格式的組成內容均包括粗同步、精同步、報頭和數據。其中報頭包含4個字符，用RS(16,4)進行編碼，數據包含整數個15字符，每15個字符均用RS(31，15)進行編碼[2]，然后這些編碼后的字符按照一定的順序送往交織器，交織后進行擴頻、調制、跳頻，然后以射頻形式發送，發送流程如圖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)信道的突發錯誤信道，GE信道是一個多狀態馬爾科夫信道，在不同的狀態下可使用不同的信道模型。本仿真研究中采用一個兩狀態GE信道：一個是狀態G，另一個是狀態B，可以將它表示為：

y=hx+n，h∈{0,1}

(1)

式中：x為輸入信號；y為輸出信號；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G到狀態B、狀態B到狀態G、狀態G到狀態G、狀態B到狀態B的轉移概率。

當處于狀態G時，h=1，此時信道表達式化簡為y=x+n，即采用的信道模型為AWGN信道，當處于狀態B時，h=0，此時信道表達式化簡為y=n，即采用的信道模型為符號刪除概率為1的刪除信道。

圖6 兩狀態GE信道模型示意圖

3 仿真性能

本文通過使用Matlab對系統進行建模仿真，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Pbg進行變化，分別對此時的信道條件進行誤碼率仿真，結果如圖8所示。當Pgb較小時，隨著Pbg的數值變小，誤碼性能變差，但是惡化性能不甚明顯。

圖8 固定Pgb時的性能曲線

固定Pbg，對Pgb進行變化，分別對此時的信道條件進行誤碼率仿真，結果如圖9所示。當Pbg較小時，隨著Pgb的數值變大，誤碼性能變差，但惡化性能較明顯。

圖9 固定Pbg時的性能曲線

經分析，Pbg和Pgb的變化會造成數據經由信道時的刪除個數，當刪除個數較少，而且分布在不過碼字時，RS碼的糾錯、糾刪能力可以使錯誤糾正，隨著刪除個數的增加，超過RS碼的糾錯、糾刪能力，進而會造成譯碼器失效的情況[4]。

4 結束語

本文主要針對JTIDS在突發錯誤信道下仿真研究，通過構建一種基于馬爾科夫的GE信道，對轉移概率進行調整。鑒于篇幅原因，僅對其中有代表性的內容進行仿真及說明，仿真結果可以較好地解釋JTIDS在實際物理信道下與理論分析之間存在差異的原因。通過對JTIDS在突發錯誤信道下傳輸性能的仿真研究，為進一步評測JTIDS 在實際作戰環境下的鏈路性能提供了依據。

[1] 梅文華，蔡善法.JTIDS/Link16 數據鏈[M].北京：國防工業出版社，2007.

[2] 王新梅，肖國鎮.糾錯碼——原理與方法[M].西安：西安電子科技大學出版社，1991.

[3] 王玨.多維TCM和CPM編碼調制技術研究[D].西安：西安電子科技大學，2012.

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