甚高频数据链通信中的先进物理层技术
摘要
由于航班数量迅速增加和甚高频（VHF）信道的高使用率，VHF 频谱变得越来越拥挤，使用模拟波形可能无法维持所需的性能。因此，数字通信因其更高的频谱效率而受到关注。值得注意的是，采用 D8PSK 调制的 VHF 数据链模式 2 和 3（VDL2 和 VDL3）已被提出。VDL2 和 VDL3 因其简单性和更恒定的包络波形（从而具有较低的峰均功率比 PAPR）而受到关注。最近，针对 VHF 提出了先进的 VHF 数字链路（A-VDL）。该方案允许使用与 VDL 基本相同的平台，但物理层处理（包括调制）除外。所提出的 A-VDL 遵循 DVB-S2 标准，采用比 VDL 更高调制阶数的 APSK 调制，从而提供比 VDL 更高的频谱效率。与广泛使用的 QAM 相比，APSK 对放大器幅度和相位失真的抵抗力更强。因此，APSK 在卫星通信以及 A-VDL 中的 VHF 通信中引起了兴趣。在本文中，我们研究了其他先进技术，如信道编码技术低密度奇偶校验（LDPC）、更高效的标准化语音编码器，以及比 VDL 和 A-VDL 中使用的经典平方根升余弦滤波器更好的脉冲整形滤波器。通过仿真和分析，我们比较了所提方案与均使用里德-所罗门（RS）编码的 VDL 和 A-VDL 在链路余量、PAPR 和频谱效率方面的性能。此外，作为生成相同 VDL 波形（或可能的其他单载波航空频段波形）的另一种方法，我们研究了蜂窝 LTE 和 5G 上行通信链路中使用的单载波类型波形，即离散傅里叶变换扩频 OFDM（DFT-s-OFDM），并讨论了如何利用相同的 LTE 和 5G 硬件资源。
引用
@article{arxiv.2005.11456,
title = {Advanced Physical-Layer Technologies in VHF Data Link Communications},
author = {Hosseinali Jamal and David W. Matolak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.11456},
year = {2021}
}
备注
This article has been accepted for publication in IEEE DASC Conference 2020