战术数据链Link11仿真系统解决方案

          现代战争中,战术数据链的应用日益广泛,在获取战场信息优势方面发挥了极其重要的作用，成为了链接各种指挥控制系统和武器平台的桥梁纽带,实现了各兵种间的协同作战，其通信的有效性、可靠性成为各国军队战斗力的重要保证。Link11战术数据链是一种采用网络通信技术和标准信息格式进行数字信息交换的战术数据链，广泛应用于美军和北约盟军的海、陆、空平台之间，其传输方式以及调制方式都是各电子对抗研究单位的研究重点。然而一套完整的Link11战术数据链系统价格高昂，研发人员很难获得，因此研发一套完整的Link11数据链仿真系统具有重要价值。

1. 功能描述

          Link11战术指挥链仿真系统是基于开源软件GNU Radio和MATLAB设计的模拟软件，在SDR-LW系列一体机的所有机型上都可以完美运行。其主要实现了基于Link11传输协议和波形的一系列仿真，包括简单的Link11信号编码调制、经过无线空口接收后进行解调解码；从站的无线电静默模式；主站和从站的基于可配置的时间窗口和设备数量进行的轮询呼叫模式。

图1 系统结构图

图1是战术数据链Link11仿真系统的基本架构，它由两部分组成，信号处理部分和射频控制部分。MATLAB完成信号处理工作，GNU Radio控制射频前端，软件和必要的依赖项将预先安装在硬件平台上。硬件使用SDR-LW系列一体机，一体机的设计框架使其可以快速便捷地部署在室内或者室外，该系统还配有图形化用户界面，操作简单，可以广泛应用于军事教研活动。

MATLB：负责Link11信号的IQ数据产生，UI界面生成，包括：

1) 获取文本信息输入

2) 对文本信息进行调制编码：编码采用汉明码，调制使用QPSK

3) 提供传输调制编码完毕后的IQ数据的TCP服务端

4) 提供接收射频前端传输的IQ数据的TCP客户端

5) 解调Link11信号并产生误码率显示

6) 显示解调成功文本

GNU Radio：负责控制SDR-LW的端口工作状态，包括：

1) 设定收发通道的端口和频率

2) 设定收发通道的增益

3) 设定收发通道的传输模式

4) 提供传输调制编码完毕后的IQ数据的TCP客户端

5) 提供接收射频前端传输的IQ数据的TCP服务端

6) 设定采样率

2. 规格参数

3. 实物搭建图

图2 Link11战术指挥链仿真系统实物搭建图

为了保证系统的正常运转，至少需要两台SDR-LW系列一体机，并正确连接天线、显示器、鼠标和键盘。同时，必须检查一体机的内置SDR设备是否正常运行，然后就可以简单地打开软件应用程序并开始操作系统。

5. 软件界面图

如图3所示，LINK11软件主界面包括NCS主站界面和PU从站界面。

 图3 NCS主站界面和PU从站界面

          主站的控制界面可以进行从站数目、轮询间隔、发送内容等参数的配置，并可以通过右上部分的面板显示从站的响应情况；界面的左下角面板会显示主站接收到的从站数据；左上角的面板用来表示当前轮询的从站编号和当前主站收发天线的工作状态。同样，从站的界面也可以进行相应的参数配置，包括：从站编号、发送数据和工作模式。从站的左上部分和左下部分的面板会分别显示当前主站的可达性、当前从站的收发天线的工作状态和接收到的主站数据。

 图4 主站接收到的从站数据显示

 图5 从站接收到的主站数据显示

如图4和图5所示，按照指导书的步骤启动系统之后，主站会显示接收到的从站数据，并且右上角的面板会显示当前寻呼轮次中各从站的应答情况；在从站的界面中，则会显示收到的主站数据；同时，在左上角的面板会显示目前组网中主站的可达性。

6. 推荐硬件型号

SDR-LW系列是珞光电子推出的高性能SDR（软件无线电）独立设备，由板载处理器、FPGA和射频前端组成。通过Intel X86处理器与FPGA协同工作，增加了软件无线电设备的灵活性。一体机的设计框架使其可以在室内或室外快速地搭建Link11战术指挥链仿真系统。

7. 典型应用场景

本方案完整实现了基于SDR的Link11数据链系统，由于系统实现方案比较简洁，因此可移植性较高。系统可应用于各电子战对抗实验，同时也可进一步研究应用于民用通信系统。