أجزاء المزامنة في JTIDS من المزامنة الخشنة إلى المزامنة الدقيقة
يستخدم Data Link-16 لتبادل البيانات التكتيكية في الوقت الفعلي بين القوات القتالية. وبالمقارنة مع Link-11 وLink-4A، تم إجراء تحسينات كبيرة في النظام، مثل عدم وجود عقدة أساسية، ومقاومة التشويش، ومرونة الاتصالات، وفصل النقل وأمان البيانات، وزيادة عدد المشاركين، وزيادة سعة البيانات، وميزات التنقل عبر الشبكة، والصوت الآمن.
يستخدم Link-16 نظام توزيع المعلومات التكتيكية المشترك (JTIDS)، والذي يتضمن نوعين من برامج الطرفية والأجهزة ومعدات التردد اللاسلكي والموجات الناتجة عالية السعة والآمنة والمضادة للتشويش. يستخدم الإصدار الأساسي من JTIDS الوصول المتعدد بتقسيم الزمن (TDMA)، والإشارة عبارة عن إشارة طيف منتشر. يتم استخدام طريقتين للطيف المنتشر في TDMA: طيف الانتشار التسلسلي المباشر والقفز الترددي. يصدر كل فتحة زمنية من JTIDS TDMA 129 نبضة، حيث تكون أول 20 نبضة هي جزء المزامنة والباقي 109 نبضة هي جزء البيانات.
في مقطع المزامنة ومقطع البيانات، تختلف مقاطع التسلسل شبه العشوائي المستخدمة كإشارات تعديل النبضات. يمكن اختيار مقاطع التسلسل شبه العشوائي المختارة لشريحة المزامنة عشوائيًا من بين جميع التباديل الممكنة لرموز القاعدة الثنائية ذات 32 بت، أو اختيارها عشوائيًا من مجموعة ذات وظائف ارتباط تلقائي جيدة في المساحة المذكورة أعلاه، أو مزيج من الطريقتين.
يعتمد الاختيار على ما إذا كان يتم استخدامه للمزامنة الخشنة أو المزامنة الدقيقة، بالإضافة إلى متطلبات مقاومة التداخل النشط والتداخل الخادع للنظام بأكمله. تشير ما يسمى "دالة الارتباط الذاتي الجيدة" المذكورة أعلاه إلى العلاقة بين ذروتها الفردية والفصوص الجانبية.
لا يمكن اختيار سوى 8 مقاطع تسلسل شبه عشوائي لشريحة المزامنة الخشنة لكل فترة زمنية، وبالتالي، يلزم وجود 8 قنوات استقبال. تستخدم الفترات الزمنية المختلفة مقاطع تسلسل شبه عشوائي مختلفة. مقطع التسلسل شبه العشوائي المستخدم كإشارة تعديل النبضة في مقطع البيانات هو تسلسل M تم إنشاؤه عن طريق توسيع تسلسل m مكون من 31 بتًا باستخدام رمز أساسي إضافي واحد.
نظرًا لأن مقاطع التسلسل شبه العشوائي هذه يتم إزاحتها بشكل دوري وتمثل بيانات مقابلة، فإن موضع الإزاحة يتم تحديده بواسطة مصدر المعلومات ولا يتم اختياره عشوائيًا. يتميز هذا التسلسل M بوظائف ارتباط متبادل جيدة بين تسلسلات الإزاحة الدورية، والتي تكون متعامدة مع بعضها البعض.
بعد استقبال الإشارة، يرسلها طرف المستخدم في JTIDS إلى كاشف إشارة (مرشح رقمي) للتحقق من إشارة تعديل النبضة لشريحة المزامنة، وتحديد ما إذا كان سيتم قبول أو رفض هذه السلسلة من الإشارات. نظرًا لاستخدام أنواع مختلفة من تسلسلات شبه عشوائية لشريحة المزامنة والبيانات، فإن هناك حاجة إلى كاشفات مختلفة. يمكن أن يعتمد الكاشف معيار الاحتمالية القصوى، وإجراء 32 مقارنة، أو يمكن تنفيذه باستخدام دائرة كشف العتبة، مثل مرشح الموجة الصوتية السطحية ذات الكلمة المزدوجة.
في JTIDS، هناك نوعان من مفاهيم المزامنة.
أحد هذه الحلول هو مزامنة الشبكة، حيث يجب أن تتوافق ساعة كل عضو مع ساعة مرجعية لتشكيل وقت النظام. وهذا يضمن توحيد أوقات البداية والنهاية لكل فترة زمنية، ويبدأ وقت إرسال الإشارة لكل عضو إرسال في بداية الفترة الزمنية.
النوع الآخر من المزامنة هو مزامنة المعلومات، وقد تم تصميم شريحة المزامنة لتحقيق ذلك. في جهاز الاستقبال لعضو JTIDS، يتم استخدام 16 نبضة مزامنة خشنة من الإشارة المستقبلة لتوليد إشارة توقيت بخطأ لا يزيد عن 0.2 ميكروثانية. بعد ذلك، يتم استخدام أربع نبضات مزامنة دقيقة لتقليل تذبذب إشارة التوقيت إلى ±20 نانوثانية (بانحراف معياري يبلغ 10 نانوثانية).
في جهاز استقبال عضو JTIDS، تحدد إشارة التوقيت التي يتم إنشاؤها بواسطة جزء المزامنة للإشارة المستقبلة بدقة وقت وصول الإشارة. وهي تخدم غرضين. أولاً، تُستخدم للكشف عن البيانات في جزء البيانات. يتم تحويل نبضات التردد اللاسلكي المستقبلة مباشرة إلى نبضات ذروة الفيديو بواسطة كاشف الإشارة. في جزء البيانات، يتوافق موضع الذروة مع موضع إزاحة التسلسل M. باستخدام إشارة التوقيت، يمكن تحديد موضع الذروة، الذي يمثل موضع إزاحة التسلسل M والبيانات الثنائية المقابلة، مما يسمح بكشف البيانات.
هناك استخدام مهم آخر لإشارة التوقيت وهو الملاحة. نظرًا لأن جميع أعضاء نظام JTIDS يرسلون بتزامن صارم مع وقت النظام أثناء الفترات الزمنية المخصصة لهم، يمكن لأعضاء النظام الآخرين حساب المسافة النسبية بينهم وبين العضو المرسل استنادًا إلى وقت وصول الإشارة المستلمة. تُعرف هذه التقنية باسم قياس وقت الوصول (TOA) وهي أحد أسس قدرات الملاحة في JTIDS.
لذلك، فإن إشارة التوقيت التي يتم توليدها بواسطة مقطع المزامنة تشكل أهمية بالغة لتشغيل نظام JTTDS. أثناء معالجة ارتباط الإشارة، يحدث الارتباط التلقائي للإشارة عند نقطة واحدة فقط داخل مقطع التسلسل شبه العشوائي بالكامل، وتقفز هذه النقطة بزيادات بمقدار عرض رمز أساسي واحد.
ونتيجة لذلك، فإن الدقة المتأصلة لإشارة JTIDS لا تقل عن ±100 نانوثانية (أي ما يعادل مسافة ±33 مترًا) بسبب استخدام رمز عشوائي زائف بمعدل رمز أساسي يبلغ 5 ميجابت/ثانية. ومع ذلك، يمكن تحسين الدقة بشكل أكبر إلى جزء بسيط من عرض الرمز الأساسي، مما يحقق مستوى أعلى من الدقة. على سبيل المثال، تحقق Hughes دقة ±4 أمتار.
