孫 召，陶孝鋒

(中國空間技術(shù)研究院西安分院，西安 710000)

0 引言

衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈具有覆蓋范圍廣、布置迅速、通信容量大、傳輸信道穩(wěn)定等特點(diǎn)，衛(wèi)星所特有的廣播特性，在情報(bào)和戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的廣播分發(fā)方面具有其它數(shù)據(jù)鏈無法比擬的優(yōu)勢(shì)。衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈可以把地理上分散的部隊(duì)、各種探測(cè)器和武器系統(tǒng)聯(lián)系在一起，實(shí)時(shí)掌握戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，縮短決策時(shí)間，提高指揮速度和協(xié)同作戰(zhàn)能力，以便對(duì)敵方實(shí)施快速、精確、連續(xù)的打擊，是有效實(shí)施跨海和大范圍聯(lián)合作戰(zhàn)的重要保障[1-3]。

2019年5月，美國Viasat公司獲得美國空軍合同，計(jì)劃為低軌衛(wèi)星裝備Link16數(shù)據(jù)鏈[4]。旨在測(cè)試在低地球軌道(LEO)衛(wèi)星上放置Link16戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈，以擴(kuò)展跨域的連接。可見，通過低軌衛(wèi)星擴(kuò)展Link16數(shù)據(jù)鏈作用范圍已經(jīng)成為美軍未來廣域聯(lián)合作戰(zhàn)的一種發(fā)展方向。而低軌衛(wèi)星相對(duì)地面平臺(tái)具有通信距離遠(yuǎn)、移動(dòng)速度快等特點(diǎn)，如何將Link16技術(shù)體制適應(yīng)性移植到星地通信中成為亟待解決的問題。

傳統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈，Link 16數(shù)據(jù)鏈通過衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)視距擴(kuò)展，這種情況下通常只是將衛(wèi)星作為一個(gè)“信息中繼器”來用，屬于“Link 16衛(wèi)星中繼”。其一，衛(wèi)星所中繼的僅僅是Link 16信號(hào)中所包含的“信息”，而不是Link 16的原始“信號(hào)”。 Link 16信號(hào)本身所攜帶的諸多態(tài)勢(shì)信息(時(shí)間、位置等)就會(huì)丟失，或者因?yàn)樾l(wèi)星傳輸鏈路的高延遲而導(dǎo)致信息可用性大幅降低。其二，衛(wèi)星的作用僅僅是“透明中繼/轉(zhuǎn)發(fā)”，而不做任何波形層面的處理。在這種情況下，由于衛(wèi)星所連接的終端雙方很難再實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的同步，因此Link 16的最主要特征“基于高速跳頻的抗干擾能力”(尤其是抗跟蹤干擾能力)幾乎不再存在，而僅僅有可能具備直序列擴(kuò)頻抗干擾能力，進(jìn)而導(dǎo)致其作為美軍乃至北約最主要抗干擾數(shù)據(jù)鏈的意義大大降低。所以，傳統(tǒng)上Link 16系統(tǒng)用以擴(kuò)展其視距范圍的Link 16“衛(wèi)星中繼”手段實(shí)際上是以犧牲Link 16的諸多傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)為代價(jià)的，而且是其最重要的態(tài)勢(shì)感知、抗干擾優(yōu)勢(shì)。而且，采用這種方式并未解決實(shí)時(shí)聯(lián)合作戰(zhàn)能力，中繼衛(wèi)星僅僅實(shí)現(xiàn)了多個(gè)Link 16煙囪之間的連接，而沒有打破Link 16的煙囪。若想兼顧Link 16的視距擴(kuò)展需求與傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)聯(lián)合作戰(zhàn)能力，將Link 16終端直接搭載于低地球軌道衛(wèi)星上無疑是很務(wù)實(shí)、有效的選項(xiàng)之一[5-10]。

針對(duì)低軌衛(wèi)星Link16數(shù)據(jù)鏈中由于星地傳輸長(zhǎng)時(shí)延導(dǎo)致的RTT同步問題和Link16消息封裝格式不適用問題，以及多普勒頻偏對(duì)定時(shí)同步和系統(tǒng)性能的影響等問題提出了一種星地傳播時(shí)延補(bǔ)償方法，該方法以衛(wèi)星的軌道高度對(duì)應(yīng)的時(shí)延為基準(zhǔn)進(jìn)行傳輸時(shí)延的補(bǔ)償和衛(wèi)星鏈節(jié)點(diǎn)收發(fā)時(shí)隙設(shè)計(jì)，根據(jù)時(shí)延補(bǔ)償方法和時(shí)隙設(shè)計(jì)推導(dǎo)出衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)RTT精同步時(shí)間校準(zhǔn)的策略與計(jì)算公式。根據(jù)Link16同步段中32個(gè)偽隨機(jī)同步序列，提出基于分段相關(guān)累加的定時(shí)同步方法和多普勒頻偏估計(jì)補(bǔ)償方法，保證了衛(wèi)星端接收機(jī)定時(shí)同步性能和系統(tǒng)性能。

1 低軌衛(wèi)星Link16數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用

低軌衛(wèi)星Link16數(shù)據(jù)鏈中，衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)完全實(shí)現(xiàn)Link16技術(shù)體制，衛(wèi)星和地面Link16數(shù)據(jù)鏈終端節(jié)點(diǎn)之間組成新的Link16數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)。衛(wèi)星加入Link16數(shù)據(jù)鏈具有以下優(yōu)勢(shì)：

1)擴(kuò)距。傳統(tǒng)Link16數(shù)據(jù)鏈的通信范圍局限于視距，衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)的加入可以擴(kuò)展Link16數(shù)據(jù)鏈的通信范圍。

2)增能。LEO衛(wèi)星的引入，增加了信源傳感器節(jié)點(diǎn)，由于衛(wèi)星具有“站的高，看的遠(yuǎn)”的優(yōu)點(diǎn)，可以增加偵察范圍，將偵察的目標(biāo)航跡處理成Link16數(shù)據(jù)鏈的消息，廣播分發(fā)給地空Link16數(shù)據(jù)鏈終端。

3)兼容。將數(shù)據(jù)鏈節(jié)點(diǎn)搭載在衛(wèi)星上，通過對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈節(jié)點(diǎn)的適應(yīng)性改造，可以接入地空Link16數(shù)據(jù)鏈，兼容地面數(shù)據(jù)鏈終端。

衛(wèi)星Link16數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用場(chǎng)景分為兩類，分別如圖1(a)和(b)所示：

(a)單星接力應(yīng)用方案

衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)直接承載數(shù)據(jù)鏈的基本要素?cái)U(kuò)展地面和空中節(jié)點(diǎn)的作用范圍。可以實(shí)現(xiàn)地面跨區(qū)域兩個(gè)Link16鏈之間的轉(zhuǎn)發(fā)互通，整個(gè)過程使用同類消息交互，不需要協(xié)議轉(zhuǎn)換。

(b)跨星接力應(yīng)用方案

針對(duì)同一作戰(zhàn)區(qū)域，通過LEO星座接力保障作戰(zhàn)區(qū)域的連續(xù)覆蓋。星間有2種通信模式：

1)接入節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星需要將接收到的Link16數(shù)據(jù)鏈消息格式轉(zhuǎn)換成衛(wèi)星通信消息格式，然后通過星間鏈路進(jìn)行傳輸，目標(biāo)衛(wèi)星接收到星間鏈路傳輸?shù)南⒑?，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)鏈消息格式，轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)終端節(jié)點(diǎn)。

2)如果衛(wèi)星-衛(wèi)星也組成Link16網(wǎng)絡(luò)，則星地和星座之間都按照Link16協(xié)議互聯(lián)互通，可以實(shí)現(xiàn)地面不同區(qū)域2個(gè)Link16鏈之間的互通，整個(gè)過程使用同類消息交互，不需要協(xié)議轉(zhuǎn)換。

(a)單尾覆蓋 (b)跨星覆蓋

2 低軌衛(wèi)星Link16數(shù)據(jù)鏈存在的問題

低軌衛(wèi)星Link16數(shù)據(jù)鏈中，LEO衛(wèi)星相對(duì)地面平臺(tái)具有通信距離遠(yuǎn)、移動(dòng)速度快等特點(diǎn)，將Link16戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈直接搭載到衛(wèi)星上存在2方面問題：

1)Link16數(shù)據(jù)鏈消息封裝格式中保護(hù)時(shí)間是否能夠滿足星地長(zhǎng)時(shí)延的要求；

2)如何克服星地之間多普勒頻偏對(duì)Link16系統(tǒng)性能的影響。

2.1 星地長(zhǎng)時(shí)延對(duì)數(shù)據(jù)鏈消息封裝格式的影響

2.2.1 星地長(zhǎng)時(shí)延對(duì)RTT同步消息的影響

RTT消息完成一次往返傳輸?shù)臅r(shí)楨結(jié)構(gòu)，包括RTT詢問(RTT-I)和RTT應(yīng)答(RTT-R)，如圖2所示。

圖2 Link-16往返計(jì)時(shí)消息的時(shí)幀結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)RTT消息時(shí)幀結(jié)構(gòu)，在3.339 ms保護(hù)時(shí)隙內(nèi)需要完成星地之間的RTT-I詢問消息傳輸，則要求星地之間通信距離必須小于3.339ms*3e8=100 1.7 km。同時(shí)RTT精同步時(shí)隙中保護(hù)時(shí)間為2.601 5 ms，則要求星地節(jié)點(diǎn)間傳播距離須小于2.601 5e-3*3e8=780 km。

假設(shè)低軌衛(wèi)星高度為500 km，衛(wèi)星覆蓋區(qū)波束寬度57°，則星地之間通信距離為500 km～102 5 km。星地之間通信距離≥780 km的區(qū)域，其通信時(shí)延超過了精同步保護(hù)時(shí)隙2.601 5 ms，將導(dǎo)致RTT同步無法正常進(jìn)行。

2.1.2 星地長(zhǎng)時(shí)延對(duì)戰(zhàn)術(shù)消息的影響

Link16定義了4種消息打包方式，分別為標(biāo)準(zhǔn)雙脈沖數(shù)據(jù)封裝(STDP)、2個(gè)單脈沖數(shù)據(jù)封裝(P2SP)、2個(gè)雙脈沖數(shù)據(jù)封裝(P2DP)和4個(gè)單脈沖數(shù)據(jù)封裝(P4SP)，如圖3所示。

圖3 Link 16時(shí)隙四種數(shù)據(jù)封裝

保護(hù)時(shí)間段使所發(fā)送的信號(hào)在下一個(gè)時(shí)隙開始之前能傳播到視距范圍內(nèi)的所有成員，以防止互相干擾。STDP和P2SP數(shù)據(jù)包格式中保護(hù)時(shí)間和抖動(dòng)時(shí)間總計(jì)4.458 5 ms，可以支持節(jié)點(diǎn)間最遠(yuǎn)通信距離1 337 km，P2DP和P4SP數(shù)據(jù)包格式保護(hù)時(shí)間2.040 5 ms，可以支持節(jié)點(diǎn)間最遠(yuǎn)通信距離612 km。

前節(jié)所述衛(wèi)星系統(tǒng)中，星地之間通信距離為500 km～1 025 km，因此現(xiàn)Link16中P2DP和P4SP數(shù)據(jù)包格式不滿足星地之間的長(zhǎng)時(shí)延要求，將導(dǎo)致星地業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)只能選擇低速率傳輸。

2.2 星地之間多普勒頻移對(duì)系統(tǒng)性能的影響

美空軍現(xiàn)已裝備Link-16的平臺(tái)有：空中作戰(zhàn)中心、E-3機(jī)載預(yù)警機(jī)與控制系統(tǒng)(AWACS)，E-8聯(lián)合監(jiān)視目標(biāo)攻擊雷達(dá)系統(tǒng)(JSTARS)飛機(jī)，EC-130E(ABCCCIII)空中指揮飛機(jī)，機(jī)動(dòng)空中作戰(zhàn)中心、F-15A/B/C/D/E、F-16戰(zhàn)斗機(jī)、模塊式控制設(shè)備(MCE)、控制報(bào)告中心/控制報(bào)告設(shè)備(CRC/CRE)、RC-135[2]。以F-16戰(zhàn)斗機(jī)為例，最大飛行速度M2，最大多普勒頻移：

fd=2*2*1 225.08 km/h*1.215e9/3e8

=5.513 KHz

(1)

軌道高度h=500 km的LEO星地系統(tǒng)為例，星地之間多普勒頻移：

(2)

星地通信之間的最大多普勒頻偏大于飛機(jī)使用的Link16數(shù)據(jù)鏈節(jié)點(diǎn)間存在的頻偏。在星地多普勒頻移存在的情況下，原Link16系統(tǒng)的時(shí)頻同步是否適用，需要做進(jìn)一步的分析和適應(yīng)性修改。

3 低軌衛(wèi)星Link16數(shù)據(jù)鏈可采用的關(guān)鍵技術(shù)

衛(wèi)星Link16數(shù)據(jù)鏈規(guī)劃中，衛(wèi)星作為后來節(jié)點(diǎn)主動(dòng)加入地面數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)，在保證地面數(shù)據(jù)鏈終端節(jié)點(diǎn)不做更改的情況下，對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈節(jié)點(diǎn)做技術(shù)適應(yīng)性修改，實(shí)現(xiàn)低軌衛(wèi)星Link16數(shù)據(jù)鏈的應(yīng)用。

3.1 星地傳輸時(shí)延補(bǔ)償技術(shù)

衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)采用基于傳播時(shí)延補(bǔ)償?shù)氖瞻l(fā)同步策略，衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)提前Δt發(fā)送，滯后Δt接收，有：

Δt=H/c

(3)

式中，H表示衛(wèi)星的軌道高度，c=3×108m/s為光速。消息發(fā)送與接收策略如圖4所示。

圖4 消息的發(fā)送與接收策略

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中假設(shè)衛(wèi)星軌道高度為500 km，星地通信距離范圍為500 km ～1 025 km之間。衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)提前500 km/3*108=1.6 ms發(fā)送消息，保證達(dá)到地面節(jié)點(diǎn)時(shí)消息處于時(shí)隙典型時(shí)刻，衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)接收時(shí)滯后1.6 ms接收。

為了避免衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)提前發(fā)送的信號(hào)與滯后接收的信號(hào)發(fā)送沖突，衛(wèi)星的收發(fā)時(shí)隙設(shè)計(jì)為雙時(shí)隙結(jié)構(gòu)。如圖5所示。規(guī)劃時(shí)設(shè)計(jì)衛(wèi)星的收發(fā)時(shí)隙都為雙時(shí)隙結(jié)構(gòu)，衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)接收時(shí)隙為一個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)隙后加一個(gè)空時(shí)隙，衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)隙為一個(gè)空時(shí)隙加一個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)隙。

圖5 衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)收發(fā)時(shí)隙設(shè)置

經(jīng)過傳播時(shí)延補(bǔ)償后，星地之間相對(duì)通信距離Lnew=Lmax-H，Lmax為原星地最遠(yuǎn)通信距離，則此時(shí)星地之間最遠(yuǎn)通信距離為L(zhǎng)max-H，若：

Lmax-H≤612 km

(4)

612 km為P2DP和P4SP封裝格式中保護(hù)時(shí)間所能支持的最遠(yuǎn)通信距離。則星地之間的通信距離s范圍：H≤s≤Lmax，若不滿足，則傳播時(shí)延補(bǔ)償方法只能支持星地通信距離范圍s：H≤s≤H+612。

對(duì)于衛(wèi)星軌道高度為500 km，星地通信距離范圍為500 km ～1 025 km，根據(jù)式(4)：1 025 km-500 km =525 km<612 km，則該傳輸時(shí)延補(bǔ)償方法適用于本系統(tǒng)中衛(wèi)星覆蓋范圍內(nèi)所有數(shù)據(jù)鏈終端節(jié)點(diǎn)間的通信。

3.2 RTT精同步計(jì)算

Link16數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步分為粗同步和精同步，衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)接收到入網(wǎng)消息，獲取系統(tǒng)時(shí)間和入網(wǎng)工作參數(shù)，便完成了衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)的粗同步過程。

粗同步完成后，開始進(jìn)行精同步過程，精同步采用RTT(雙向往返校時(shí))的方式。衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)發(fā)送RTT詢問消息，并測(cè)定相應(yīng)的RTT應(yīng)答消息到達(dá)時(shí)間TOAr，然后解析包含在RTT應(yīng)答消息中的詢問消息到達(dá)時(shí)間TOAi，計(jì)算出RTT詢問和應(yīng)答的空間傳輸時(shí)延Tp，根據(jù)星地傳輸時(shí)延補(bǔ)償方案，衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)提前Δt發(fā)送，滯后Δt接收，即：

TOAi=Δt+Tp+δ

(5)

TOAr=Tp-Δt+4.275 ms-δ

(6)

δ是衛(wèi)星消息傳播時(shí)間誤差，計(jì)算如下：

δ=(TOAi-TOAr+2Δt+4.275 ms)/2

(7)

將衛(wèi)星粗同步獲得的系統(tǒng)時(shí)間減去δ，就消除了消息傳播時(shí)間誤差，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星與地面NTR的傳播時(shí)間誤差，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)與NTR節(jié)點(diǎn)的精通步。

3.3 接收機(jī)時(shí)頻同步設(shè)計(jì)

Link16采用TDMA工作方式，將時(shí)間軸劃分為長(zhǎng)度為7.812 5 ms的時(shí)隙，STDP、P2SP、P2DP、P4SP這幾種數(shù)據(jù)包格式中用于同步的脈沖都是一致的，消息同步段分為同步捕獲(粗同步)和同步跟蹤(精同步)兩個(gè)部分。為了保證同步識(shí)別的正確，同步信號(hào)都采用抗干擾性能較好的雙脈沖形式。用于消息同步的二進(jìn)制序列按5 bit分組構(gòu)成20個(gè)同步字符，每個(gè)字符用兩個(gè)不同頻率的脈沖發(fā)射，因此，同步段一共包括40個(gè)脈沖。其中，32個(gè)脈沖用于同步捕獲，剩余8個(gè)脈沖用于同步跟蹤。每個(gè)脈沖都由自相關(guān)性強(qiáng)的32位偽隨機(jī)序列直序擴(kuò)頻MSK調(diào)制而成。一旦信號(hào)到來，便依次對(duì)每個(gè)信號(hào)脈沖進(jìn)行相關(guān)處理，每個(gè)脈沖相關(guān)處理產(chǎn)生出一個(gè)寬0.2 us的相關(guān)峰，再將各脈沖的相關(guān)峰作積累，從而產(chǎn)生出信號(hào)到達(dá)時(shí)刻標(biāo)記。

1)多普勒頻移對(duì)定時(shí)同步性能的影響

粗同步頭一共包括16個(gè)雙脈沖字符，由于只用作接收機(jī)同步，因此其偽隨機(jī)序列選擇范圍較寬，32位的偽隨機(jī)序列一共232種，粗同步頭脈沖選擇其中有良好互相關(guān)性的偽隨機(jī)序列。

假設(shè)發(fā)送的粗同步頭是一個(gè)32位的PN序列，接收端用PN碼做相關(guān)累加，通過相關(guān)峰值來判斷同步序列的起始位置。多普勒頻移導(dǎo)致的頻偏會(huì)引起PN碼相關(guān)峰值的下降，假設(shè)M為碼長(zhǎng)，1/Tc為碼片速率，則在有頻偏fd的條件下，碼同步時(shí)相關(guān)峰值表達(dá)式為：

(8)

圖6是相關(guān)峰值隨載波頻偏的變化曲線，圖中參數(shù)M=32，Tc=0.2 us，多普勒頻偏-50 KHz～50 KHz，對(duì)相關(guān)峰值的影響。

圖6 相關(guān)峰值隨載波頻偏的變化曲線

圖7是仿真按照雙脈沖信號(hào)格式發(fā)送脈沖周期26 us，每6.4 us的發(fā)送周期和6.6 us的停止周期，雙脈沖表示2個(gè)相同的碼元。PN碼片寬度為0.2 us，PN碼長(zhǎng)度為32，信噪比設(shè)置為10 dB，接收端用PN碼做相關(guān)累加，相關(guān)峰值結(jié)果隨載波頻偏的變化曲線。由仿真曲線可以看出，在多普勒頻偏30 KHz>20 KHz(系統(tǒng)最大頻偏)，兩段PN碼相關(guān)峰值都可以成功捕獲到。

圖7 雙脈沖信號(hào)時(shí)間同步捕獲

2)基于分段相關(guān)累加的定時(shí)同步方法

Link16系統(tǒng)接收端設(shè)置了4個(gè)通道，每個(gè)通道只處理粗同步頭的4個(gè)雙脈沖字符。而且根據(jù)數(shù)據(jù)封裝格式，粗同步部分共發(fā)送了16個(gè)雙脈沖的PN碼，接收端4個(gè)通道時(shí)間同步模塊間隔65個(gè)采樣點(diǎn)(13 us)共32個(gè)同步序列，分別相關(guān)后，將1、5、9、13、17、21、25、29段的相關(guān)結(jié)果逐位累加，2、6、10、14、18、22、26、30段的相關(guān)結(jié)果逐位累加，3、7、11、15、19、23、27、31段的相關(guān)結(jié)果逐位累加，4、8、12、16、20、24、28、32段的相關(guān)結(jié)果逐位累加，之后將4個(gè)通道計(jì)算結(jié)果逐位累加，通過峰值的位置判斷出時(shí)隙開始的位置，如圖8所示。粗同步完成之后，根據(jù)4個(gè)精同步脈沖PN序列再次估計(jì)時(shí)間偏移值，做更精確的時(shí)間同步估計(jì)。

圖8 相關(guān)結(jié)果逐段累加時(shí)間同步方案

3)多普勒頻移估計(jì)

假設(shè)基帶信號(hào)為x(t)，為了研究方便，在此考慮AWGN信道，假設(shè)噪聲η(t) 為均值是0，方差為N0/2的高斯白噪聲，則接收到的信號(hào)為：

y(t)=x(t)exp(j(2πfct+φ)+η(t))

(9)

討論頻率偏差對(duì)接收信號(hào)的影響，接收端對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行下變頻，得到：

(10)

采樣后得到數(shù)據(jù)流r(n)：

r(n)=r(t)|t=nTs=x(nTs)exp(-j(2πΔfcnTs+Δφ)+η′

(11)

同步脈沖中前16個(gè)脈沖用作粗同步，周期性等間隔發(fā)送32個(gè)相同的PN序列，對(duì)于第一段PN序列，當(dāng)有頻偏時(shí)，接收信號(hào)變?yōu)椋?/p>

r1(n)=X(nTs)exp(-j(2πΔfcnTs+Δφ)+η′n=1∶32

(12)

對(duì)于第二段PN序列，當(dāng)有頻偏時(shí)，接收信號(hào)變?yōu)椋?/p>

r2(n)=x(n+65Ts)exp(-j(2πΔfc(n+65)Ts+Δφ)+η″N=1∶32

(13)

其中x(nTs)=x(n+65Ts)n=1∶32

忽略噪聲，則：

r2(n)/r1(n)=exp(-j(2πΔf*65Ts))

(14)

通過第1個(gè)脈沖序列的兩段PN序列，可以計(jì)算出頻偏Δf的估計(jì)值。同理，通過后續(xù)15個(gè)脈沖序列的2段PN序列，同樣可以計(jì)算出頻偏 的估計(jì)值，為了更精確的估計(jì)出系統(tǒng)的頻偏值，可以計(jì)算出16個(gè)頻偏的估計(jì)值后取均值。

4 結(jié)束語

戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈終端機(jī)接入低軌衛(wèi)星可以擴(kuò)展戰(zhàn)術(shù)信息的保障范圍，是未來廣域作戰(zhàn)的發(fā)展方向。解決星地之間長(zhǎng)時(shí)延和低軌衛(wèi)星高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻移對(duì)Link16數(shù)據(jù)鏈技術(shù)體制帶來的問題是實(shí)現(xiàn)低軌衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈的關(guān)鍵。針對(duì)長(zhǎng)時(shí)延，提出了星地傳輸時(shí)延補(bǔ)償方法，設(shè)計(jì)了衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙結(jié)構(gòu)，并推導(dǎo)出RTT精同步計(jì)算公式。針對(duì)多普勒頻移，提出了接收機(jī)的時(shí)頻同步方案，為未來低軌衛(wèi)星Link16數(shù)據(jù)鏈的實(shí)現(xiàn)提供了可行性技術(shù)支撐。