JTIDS信息結(jié)構(gòu)分析

李 亮，李杰然，張 燁

（中國(guó)人民解放軍92785部隊(duì)，河北 秦皇島 066000）

1 引言

聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息分發(fā)系統(tǒng)（JTIDS）是美軍為適應(yīng)聯(lián)合作戰(zhàn)，由三軍統(tǒng)一研制的集通信、導(dǎo)航、識(shí)別等功能于一體的綜合系統(tǒng)，是一個(gè)大容量、高速度、抗干擾、高保密性的信息分發(fā)系統(tǒng)。它采用時(shí)分多址（TDMA）技術(shù)。美海軍JTIDS是Program Element 020260N戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的一部分，該網(wǎng)絡(luò)將機(jī)載、艦載和陸基平臺(tái)的終端用戶連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)信息共享。JTIDS能在空軍和海軍平臺(tái)中傳遞跟蹤目標(biāo)和武器協(xié)調(diào)信息，陸軍也能產(chǎn)生并傳回目標(biāo)跟蹤數(shù)據(jù)。

JTIDS的目標(biāo)是為了在戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)環(huán)境中進(jìn)行抗干擾發(fā)布保密數(shù)字信息，以快速保密的進(jìn)行指揮控制信息和敵方戰(zhàn)術(shù)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的交換。其巨大的戰(zhàn)斗力已在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中得到印證。

2 時(shí)隙結(jié)構(gòu)

在單網(wǎng)絡(luò)中，JTIDS采用TDMA方式，時(shí)隙是它的基本單位，將時(shí)間軸劃分為128 min的時(shí)段，這些時(shí)段稱為時(shí)元或周期，每一時(shí)元又分為12 s長(zhǎng)的64幀，每一時(shí)幀又分為1 536個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)7.8125 ms。因此，JTIDS每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中共有98 304個(gè)時(shí)隙。網(wǎng)絡(luò)中的各用戶都分有若干時(shí)隙，在這些時(shí)隙內(nèi)，把要傳送的數(shù)據(jù)用通播方式輸入到公共存取數(shù)據(jù)流中，其他所有用戶都可以持續(xù)監(jiān)視并提取所需信息。多網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，JTIDS在時(shí)分基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符，以碼分多址方式形成多層網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)系統(tǒng)在時(shí)間上達(dá)到同步時(shí)，用戶可以從某層網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移到另一網(wǎng)絡(luò)，將多層網(wǎng)溝通。文中主要討論單網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)又分為三段時(shí)間，即同步段、數(shù)據(jù)段和保護(hù)段。同步段為0.52 ms，數(shù)據(jù)段為2.834 ms，余下的4.4585 ms為保護(hù)段，什么也不發(fā)、不過(guò)在實(shí)施發(fā)射定時(shí)抖動(dòng)時(shí)，保護(hù)段要減去時(shí)隙發(fā)射滯后時(shí)間，保護(hù)段的時(shí)間要比4.4585短。同步段又劃分為粗同步和精同步，粗同步為416 us，精同步為104 us。見(jiàn)圖1。

圖1 JTIDS時(shí)隙結(jié)構(gòu)

在同步段和數(shù)據(jù)段的3.354 ms以26 us為單位劃分為129個(gè)子時(shí)段，這129個(gè)子時(shí)段，稱為符號(hào)。這樣粗同步有16個(gè)符號(hào)，粗同步有4個(gè)符號(hào)，數(shù)據(jù)段有109個(gè)符號(hào)，用作數(shù)據(jù)傳輸。這109個(gè)符號(hào)與信道編碼后的109個(gè)信息字符剛好一一對(duì)應(yīng)。

圖2為常用信號(hào)時(shí)隙內(nèi)子時(shí)段的格式。從圖中可知，在一個(gè)26 us的子時(shí)段中，實(shí)際上只有6.4 us有信號(hào)發(fā)送擴(kuò)頻段。在6.4 us內(nèi)傳輸碼長(zhǎng)為32位的偽隨機(jī)碼，每位寬度0.2 us，相當(dāng)于碼速度為5 MHz。

圖2 時(shí)隙內(nèi)子時(shí)段格式（單脈沖）

以上信息格式為單脈沖格式，另一種為雙脈沖格式。在26 us中有兩個(gè)6.4 us信息脈沖發(fā)送信息，見(jiàn)圖3。在中間有6.6 us的空隙間隔。不過(guò)兩脈沖所加載的內(nèi)容是相同的，只是發(fā)射頻率不同。

圖3 時(shí)隙內(nèi)子時(shí)段格式（雙脈沖）

3 信息分類及格式編排

JTIDS對(duì)所傳遞的信息定義了四類，這四類信息可以分為兩種基本類型：格式化信息和非格式化信息。格式化信息結(jié)構(gòu)嚴(yán)格，它與預(yù)定的JTIDS格式保持一致，每個(gè)信息位都具有特定的含義，因此可把大量的信息壓縮到一個(gè)時(shí)隙中，格式化信息可代替現(xiàn)在使用的UHF頻段話音通道傳送的許多通信信息。非格式化信息則傳遞不符合標(biāo)準(zhǔn)信息格式的數(shù)據(jù)，例如數(shù)字話音和電傳打字?jǐn)?shù)據(jù)等。

JTIDS定義的四類數(shù)字信息特征為：

3.1 “0”類數(shù)字信息

這類信息是非編碼自由電文，未采用糾錯(cuò)編碼?！?”類非編碼。

自由電文的原始二進(jìn)制碼為545位，其中450位為信息位，其余95位用作標(biāo)題和備用。

3.2 “1”類數(shù)字信息

這是一種固定格式的數(shù)字信息，采用糾錯(cuò)編碼，適用于格式化信息交換，為JTIDS的常用格式。

它為符合一定的信息編排格式，來(lái)源于信源的二進(jìn)制碼，共有245位，不是545位，這245位二進(jìn)制碼是經(jīng)過(guò)檢錯(cuò)編碼的信息碼。其中含有 12位檢錯(cuò)糾錯(cuò)監(jiān)督位。12位監(jiān)督位在題頭中，另外還有8位用于題頭，這樣題頭共計(jì)20位。在用于監(jiān)督題頭的225位中，又劃分出2位用于小類，因此真正傳輸數(shù)據(jù)的信息位只有223位。見(jiàn)圖4。

圖4 “1”類信息格式

3.3 “2”類數(shù)字信息

這類信息用于往返校時(shí)（RTT），即用于有源時(shí)間同步。

因?yàn)椤?”類信息只用于有源時(shí)間同步，所以只有20位原始二進(jìn)制碼，這20位只用于題頭，在進(jìn)行RTT詢問(wèn)時(shí)，其中3位用于信息類別，17位用于傳送數(shù)據(jù)。在回答時(shí)，自由數(shù)據(jù)。見(jiàn)圖5。

圖5 “2”類信息格式

3.4 “3”類數(shù)字信息

這類消息是采用糾錯(cuò)編碼自由電文，除采用糾錯(cuò)編碼外，其余和“0”類相同。見(jiàn)圖6。

圖6 “3”類信息格式

JTIDS用于戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)典型的“1”類信息格式安排見(jiàn)圖7，該信息包括：信息類型、發(fā)射源代碼、發(fā)射源類別識(shí)別、油量、武器狀況、任務(wù)代碼、緯度、經(jīng)度、速度、航向和高度等一次順序排列。

圖7 典型“1”類信息內(nèi)容示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

由于通信對(duì)抗技術(shù)發(fā)展極為迅速，且該項(xiàng)技術(shù)直接涉及國(guó)防、軍事機(jī)密，公開(kāi)的資料不多，只能根據(jù)目前掌握的資料做簡(jiǎn)單的分析。隨著技術(shù)手段的發(fā)展，數(shù)據(jù)鏈采用的傳輸信道設(shè)備不斷更新?lián)Q代，如目前美軍正在實(shí)施采用衛(wèi)星信道實(shí)現(xiàn)JTIDS地域擴(kuò)展計(jì)劃，由于JTIDS功能上的限制，它無(wú)法完全替代原有數(shù)據(jù)鏈，因此仍然需要解決多種戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的互通問(wèn)題，使工作在不同頻段、通信協(xié)議和信號(hào)格式各不相同的多種戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)能聯(lián)合工作，不同類型系統(tǒng)之間能互相兼容，繼續(xù)探索新的JTIDS組態(tài)以獲得更普遍使用，數(shù)據(jù)鏈與指控系統(tǒng)、武器平臺(tái)、傳感器相結(jié)合的集成應(yīng)用技術(shù)將越來(lái)越受到重視。