信号Link 11信号FM处理数字实现研究

Link 11信号FM处理数字实现研究2009年第3期

总第107期

通信对抗

COMMUNICATIONCOUNTERMEASURES

No.32009

Sum.1 o7

Link11信号FM处理数字实现研究

陈远知,田峥涛

(1.中国传媒大学广播电视数字化工程中心,北京100024;2.947信箱,北京100191)摘要:UHF波段Link 11信号的载波调制采用频率调制(FM)方式.首先建立Link 11基带信号

及载波调制模型,根据载波调制模型特点,选择DSP加正交调制芯片实现FM数字处理:然后给出

Link11信号FM处理电路结构,以及基带正交分量计算方法.实验结果表明,采用上述电路和方法产生

的L ink 11信号能被正确地侦收与解调.

关键词:L ink 11;频率调制;数字信号处理;信号模拟器

Implementationo fDigitalFMProcessingforLink 11

CHENYuan-zhi,TIANZheng-tao

{1.EngineeringCenterofDigitalAudio andVideo,CommunicationUniversityo fChina,Beij ing 100024,China;

2.P.O.Box947,Beij ing 100191,China)

Abstract:FMisusedincarrymo dulatingo fLink 11 inUHF.Thebasesignalmodelandcarrymodu—latingmo delo fLink 11 arefirstbuiltinthepap er.B asedonthefeatureso fcarrymo dulatingmo del,D SPchip

p lusquadraturemo dulatingchipareapp liedto realizedigitalFM.Then,circuitarchitecturetofinishdigitalFMandthemetho dto calculatethesequenceapphedto quadraturemo dulatorarepresented.ExperimentshowsthattheproducedLink 11 basedontheabovecircuitandalgorithmcanbereceivedanddemodulatedcorrectly.

Keywords:Link 11;frequencymodulation(FM);digitalsignalprocessing;signalsimulator1引言

Link 11是美军及其北约盟军"海一空一陆"武器

平台间相互组网,实时交换情报信息的战术数据链,

目前在美国及其北约盟国的武器系统中有着广泛的

应用[1--41.Link 11工作在UHF波段时,其基带信号采用

频率调制(FM)方式调制到载波上.因此,实现FM处

理是产生UH F波段L ink 11信号的关键技术之一.

在已有的UH F波段L ink 11终端中,F M处理通常

采用模拟电路实现,电路模块存在可靠性和稳定性较

差,处理精度低等问题,制约了系统性能的提高.为了

收稿日期:2009—08—14

提高系统性能,本文研究,设计了基于数字处理的L ink

11信号FM模块,并在某型多波段,多模式通信信号模

拟器中得到应用.

2信号模型

UHF频段Link 11射频信号由基带信号对载波进

行频率调制而生成.

2.1基带信号

Link1I基带信号由I6个频率信号合成f6】 ,16个频

率分别是605Hz,935Hz,…,2915Hz,对应角频率记为

总第107期陈远知,等:L ink 11信号F M处理数字实现研究?43?

CO,:,…,∞.Link11信号具有固定的传输格式,由报头

段,相位参考段和信息段组成,每个信号段包含1个或多个信号帧.根据相关技术规范,各段基带信号模型【1为:

1)报头段基带模型

报头段由CO.和CO两个频率信号合成,两个信号不作任何调制,持续时间5帧.CO.信号在5帧内相位连续,而CO信号在每帧结束时相位跳变7r.故报头段基带信号模型为:uH(t)=A肌c o~(c o 1)+Am6 C O S(O.)16t+n'rr)(1)

其中AA舯为报头段C O,C O.信号幅度,n为报头段帧序号(n=0,1,2,3,4o

2)相位参考段基带模型

相位参考段由全部l6个频率信号合成,每个信号不作任何调制,持续时间为1帧.故相位参考段基带信号模型为:

16

()=ACOS(COit)(2)i=1

其中A为相位参考段信号幅度,i为频率编号(1,

2,…,l6).

3)信息段基带模型

信息段由全部16个频率信号合成,其中CO.信号不作任何调制,其余频率信号则根据需要携带的信息作DQPSK调制;信号持续时间由需要传输信息的长度决定,为整数个信号帧.故信息段基带信号模型为:

16u)=∑A,,cos(w+∑,(3)i=1=1

式中,A为信息段信号幅度;,,为信息段信号帧

信息调制相位,其中0(即∞.信号无相位调制);为

频率编号(1,2,…,l6);为信息段帧序号(=1,2,…).

2.2载波调制

UHF波段Link 11信号载波调制采用FM方式,射频信号通过基带信号对载波频率进行调频产生.L ink11基带信号设为uO),射频载波角频率设为.,频率调制度设为K,,则Link 11射频信号为:f

S~(t)=cos[co+FIM∽d(4)

3数字处理实现

3.1实现电路

FM处理运算量很大,通用处理器难以实时处理,需要使用专门的正交调制器实现实时处理.为此,对(4)式进行正交分解,可得:

.s凡):CO S(coot)+co s,J.(丁)打卜 sin)sin,J.(丁)d州令:os盼

(5)

Q=s inJ."(州

有:

Js)=,(f)COS)一Q(t)sin(cot)(6)

这样,实现FM处理转换为先计算正交分量,然后进行正交调制.

计算(5)式正交分量,可以使用高速处理器(如高速DSP)实现;计算(6)式正交调制,可以使用专门的正交调制器芯片实现.这样,设计UHF波段Link 11信号载波FM实现电路如图1所示.

信

息

流

一

图1 Link11信号载波FM实现电路

3.2正交分量计算

由于正交调制使用专用芯片,处理实现工作就主要集中在计算正交分量上.确定时间基准是计算正交分量时需要特别注意的事情,对于Link11不同信号段,可以选用不同的零基准点,以简化正交分量计算.

1)报头段基准选定与正交分量计算

报头段是一个L ink 11信号传输帧的开始部分,可

选用报头段起始点为零基准点.这样,把(1)式代入(5)式,导出报头段正交分量计算公式:

,(=co s{I:[sin@lO-s in(no)l7)】+Cmdsin(co i丌)一sin(nco l6朐.)]}

Q)=s in(Cm[s in(co lt)-sin(r~l}l6[s inl+7r)一s in(rico l6T+nvr)])

式中,n≤≤+1)n为报头段帧序号(n=l,2,3,4),为

帧周期(l3.333 ms或22ms);Cm:A_,C珊6=6_.C O lO.)16

2)其它段基准选定与正交分量计算

相位参考段和信息段具有相同频率成分,在相位参考段起始时,各频率信号相位需要重新初始化.因此,相位参考段起始点可选定为相位参考段和信息段零基准点.通信对抗2009年第3期

把(2)式代入(5)式,导出相位参考段正交分量计算

公式:

吣

等siJJ

【An/in

其中O≤f≤T,T为帧周期(T=13.333ms或22ms).

把(3)式代人(5)式,导出信息段正交分量计算公

式:

I(t)=co s{ 【s in∞j∑=lkkjj fm『11

Q=s in{KrA l i一[s in耋一nk-1,]】

其中≤<@+1),?c为信息段帧序号(k=l,2,…),T

为帧周期(T--13.333ms或22ms)

4结束语

本文介绍的L ink 11载波F M实现方法已应用于多

波段/多样式通信信号模拟器.测试实验中,使用L ink

图2 L ink 11信号侦收解调结果

11信号侦收系统对模拟器产生的Link 11信号进行测

试,当模拟器工作于轮循呼叫方式时,侦收系统正确解

调出循呼地址,如图2所示.测试结果表明,本文提出的

Link11载波FM方法正确.

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作者简介:

陈远知(1966-),男,教授,1994年北京理工大学博士毕业,主要研究方向为实时信号处理与数字广播通信技术.田峥涛(1968-),男,高级工程师,研究领域为特种通信.(上接第34页)

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1 LDFProducuApphcationNote[M/OL].V,,)1 w.rdfproducts.com.

RDFProductsWebNote[M/OL].vnvw.rdfproducts.com.作者简介:

董铮(1981一),男,硕士,助理工程师,2006年毕业于武汉大学,现从事测向定位方面的研究工作.

朱永锋(1982一),男,助理工程师,2005年毕业于哈尔滨工业大学,现从事测向定位方面的研究工作.

郭细平(1972一),男,高级工程师,1995年毕业于西安电子科技大学,现从事测向定位方面的研究工作.