定向宽带数据链相关技术研究

论文摘要

现代战争对于战场态势信息交互的及时性和隐蔽性要求不断提高,但是现有数据链难以满足空中平台,特别是隐形作战平台对于高速数据传输和电磁隐形的需求。雷达技术的飞速发展使有源相控阵雷达具有一定数据传输能力,这为战场通信提供一个全新的途径。如何利用有源相控阵雷达进行空中组网通信,进而提供高速安全的数据传输是当前的一个研究热点。本文分析了有源相控阵雷达的特点及其通信可行性,并提出了一种基于有源相控阵雷达的定向宽带数据链方案。首先,借鉴多功能先进数据链的组网方式,提出了定向宽带数据链的系统总体构想、概念结构和组网协议,并详细讨论了节点的入网、退网过程以及拓扑更新策略,从而解决了定向宽带数据链的组网问题。接着,结合有源相控阵雷达的特点对通用数据链的标准处理系统进行改进,提出了一种适用于定向宽带数据链的系统模型。在此基础上,给出了相应的信息处理流程和物理层帧结构,讨论了系统同步问题,指出了双向通信所面临的困难,并给出了相应的解决措施:通过重复发送ACK可实现异步数据传输,并用公式推导ACK的最小重传次数,而通过脉冲定时可实现同步数据传输。最后,根据定向宽带数据链的物理层模型,在MATLAB软件上搭建了仿真平台,使用过采样法分别对系统误码率、帧同步以及多普勒频移等问题进行了仿真。实验结果表明,在低信噪比情况下系统仍能获得较好性能,且多普勒频移仅对系统性能造成轻微影响,表明了该模型适合于定向宽带数据链系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 国内外的研究进展
• 1.2.1 雷达通用数据链（R-CDL）
• 1.2.2 多功能先进数据链（MADL）
• 1.3 本文的主要内容及结构
• 第2章 有源相控阵雷达原理及通信可行性分析
• 2.1 引言
• 2.2 有源相控阵雷达基本原理
• 2.2.1 有源相控阵雷达发射机
• 2.2.2 有源相控阵雷达接收机
• 2.3 通信可行性分析
• 2.3.1 雷达与通信系统的区别与联系
• 2.3.2 雷达与通信的组合方式
• 2.3.3 雷达与通信的兼容性
• 2.3.4 天线对准与跟踪
• 2.3.5 雷达通信一体化系统实例
• 2.3.6 基于有源相控阵雷达的通信系统优点
• 2.4 本章小结
• 第3章 定向宽带数据链组网方案设计
• 3.1 网络性能指标
• 3.2 网络拓扑结构
• 3.3 网络管理体系
• 3.4 组网协议分析
• 3.4.1 网络层协议
• 3.4.2 链路层和物理层协议
• 3.4.3 多址接入协议
• 3.5 节点入网与退网
• 3.6 拓扑更新策略
• 3.7 本章小结
• 第4章 定向宽带数据链系统相关技术
• 4.1 系统结构设计
• 4.2 信息处理流程
• 4.3 通信链路的建立和拆除
• 4.4 物理层帧结构
• 4.5 系统同步技术
• 4.5.1 载波同步
• 4.5.2 比特同步
• 4.5.3 脉冲同步
• 4.5.4 文件同步
• 4.5.5 雷达硬件同步
• 4.6 基于时间选通的数据传输技术
• 4.6.1 时间选通技术
• 4.6.2 基于时间选通的异步数据传输技术
• 4.6.3 基于时间选通的同步数据传输技术
• 4.7 本章小结
• 第5章 定向宽带数据链建模与仿真分析
• 5.1 引言
• 5.2 系统仿真框图
• 5.3 REED-SOLOMON 编码
• 5.4 直接序列扩频
• 5.5 差分编码OQPSK
• 5.6 插值与低通滤波
• 5.7 相控阵天线仿真
• 5.8 无线信道建模
• 5.8.1 自由空间衰减
• 5.8.2 大气吸收衰减
• 5.8.4 无线信道建模
• 5.9 多普勒频移
• 5.10 仿真流程
• 5.10.1 过采样流程
• 5.10.2 帧同步流程
• 5.11 仿真结果与分析
• 5.11.1 仿真条件
• 5.11.2 无多普勒频移时系统性能
• 5.11.3 有多普勒频移时系统性能
• 5.12 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢