多功能相控阵雷达通信资源多模式管理方法

2020-12-25侯泽欣吕卫祥

雷达与对抗 2020年2期

侯泽欣，吕卫祥，裴江，黄镠

(中国船舶集团有限公司第八研究院，南京 211153)

0 引言

数字相控阵雷达内部使用了大量数字可编程器件，通过对其进行编程重构可实现雷达的各种工作方式和多种功能。当对其发射波形和接收匹配滤波进行合理设计时，可实现雷达间的信息传输与组网功能。在多功能相控阵雷达工作在通信状态时，为保障通信数据的有效传输，需对网络节点中相控阵雷达时间资源进行合理的分配，即通信时隙资源管理技术。一般典型的传感器网络采用TDMA时分多址技术进行通信资源的管理。

同时，数字相控阵雷达具有宽窄带多通道处理模式，通过对宽带通道增加宽带调制解调技术，使得雷达通信功能实现宽带、窄带等多处理模式。宽窄带通道多处理模式的联合使用使得雷达系统可以以不同的通信传输速率进行雷达组网与通信，具备多种带宽及速率下的通信工作模式。

雷达通信的信道状态因复杂的气象、电磁环境等不同而变化，并对相控阵雷达网络通信数据的有效传输有一定影响。在信道状态稳定的情况下，不同的工作带宽或不同的传输速率会有不同的通信传输质量。因而，对于具有多种通信模式的相控阵雷达通信网络亟需设计一种基于实际网络环境的实时动态通信资源管理方法，针对不同的信道状态调节链路的通信带宽、速率和时间片参数，对雷达的带宽、速率等多种组合工作模式进行实时控制管理，以达到最佳的通信状态。

1 网络性能估计

相控阵雷达通信网络环境中信号衰落、节点移动以及突发干扰的影响会导致网络内通信链路中信道状态和通信质量的快速频繁变化，无线信道上的数据传输速率及整个网络的通信性能都随之变化。因此，在通信过程中需实时地估计信道状态及通信质量的变化，按照性能估计结果对网络通信资源进行有效管理，自适应调节各网络节点发送数据的速率，以适应当前信道条件，充分利用网络信道传输能力提高传输的可靠性。

1.1 信道状态

信道是以传输媒质为基础的信号通路，传输媒质是其主要部分，信号质量的好坏主要取决于传输媒质的特性。信道状态主要由其振幅-频率特性、相位-频率特性、多径效应及环境噪声影响。为了能在有限的频谱范围内实现尽可能高质量、大容量的通信，必须实时获取信道的以上特性参数，对其进行计算分析，估计信道质量。

信道环境质量计算在网络通信资源管理上有着重要的意义。在通信系统的实际使用中，信道状态估计作为表征信道特性的参数对信道切换、自适应通信速率调节、发射端功率调节等功能都起到了重要的作用。

1.2 通信质量

通信质量主要从通信系统的有效性和可靠性两方面性能指标来考量。有效性由传输速率和频带利用率来衡量：

(1) 码元速率，单位时间传送码元的数目。

RB=1/T(B)

(2) 信息传输速率，单位时间内传递的平均信息量或比特数。

Rb=RBlog2M(b/s)

(3) 频带利用率，单位带宽内的传输速率。

η=RB/B(B/Hz)

可靠性由差错率来衡量：

(1) 误码率，错误接收码元数在传输总码元数中所占比例。

Pe=错误码元数/传输总码元数

(2) 丢包率，未接收的数据包数在传输总包数中所占比例。

Pb=未接收数据包数/传输总包数

通过接收网络通信链路的传输误码率、频带利用率、信息传输速率等指标的反馈，对通信链路的性能进行分析，实时估计各链路通信质量。

2 通信资源多模式管理方法

多功能相控阵雷达通信网络组建完成后，按照一定的时隙资源配置完成网络内数据传输。同时，实时计算网络内各通信链路的通信质量和信道状态，自适应调节编队通信资源参数，实时切换网络各通信链路工作带宽、控制网络通信速率。当有大容量数据紧急传输业务产生时，通过高速路由传输通信资源设计方法提取最优路由，并对高速通信路由的传输通信资源动态编排来解决网络实时信道状态和通信质量复杂变化导致业务失败的问题。

多功能相控阵雷达组网通信资源多模式管理方法的实施过程及流程如图1所示。