摘  要：地空数据链是地面与飞机间的重要通信信道，在低空数据链的ARINC618协议的附件中，定义了与MSK信号不同的码元，影响低空数据链信号的处理与分析。在本文的研究中，首先对地空数据链信号与MSK信号码元的一一对应关系进行了理论研究，并在此基础上，使用MATLAB仿真技术对地空数据链信号与MSK信号码元的转换进行研究，并采用成熟的MSK信号处理方法进行调制解调处理，最后将处理结果逆映射为ACARS信号后，完成ACARS的调制解调处理。

关键词：地空数据链;ARINC618通信协议;MSK信号编码;码元转换

中图分类号：TN911.7      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）24-0052-03

Abstract：Air-ground datalink is an important communication channel between ground and aircraft. In the annex of ARINC618 protocol of low-altitude data link，different symbols from MSK signal are defined，which affects the processing and analysis of low-altitude data link signal. In the research of this paper，firstly，，the one-to-one correspondence between the ground-air data link signal and MSK signal symbols is studied theoretically，and on this basis，MATLAB simulation technology is used to study the conversion between the ground-air data link signal and MSK signal symbols，and the mature MSK signal processing method is used for modulation and demodulation processing. Finally，after the processing result is mapped to ACARS signal inversely，it is finished modulation and demodulation processing of ACARS.

Keywords：air-ground data link;ARINC618 communication protocol;MSK signal coding;symbol conversion

0  引  言

地空數据链技术主要实现地面与飞机间的双向通信，上世纪七十年代，美国ARINC公司研发了VHF空地数据通信系统，标志着地空数据链技术的诞生。当前，民航的低空数据链通信系统主要有ARINC、Rockwell Collins、ADS等公司的产品，国内民航地空数据链系统主要采用基于ARINC618协议的ARINC公司产品。

ACARS（飞机通信寻址与报告系统，Aircraft Communi- cations Addressing and Reporting System）通过甚高频网络，实现飞机与地面的实时通信。随着近年来我国航空领域的快速发展，飞机数量和飞行量不断增加，地空数据流量已经接近饱和，为此急需对基于ARINC618协议的ACARS信号体系进行研究。但是，由于ARINC618协议中定义了与MSK（最小频移键控，Minimum Shift Keying）信号不同的地空数据链系统的报文编码形式，导致低空数据链信号的调制解调无法直接应用成熟的MSK信号处理分析方法，影响了低空数据链系统的研发。为此，本文主要对ARINC618信号与MSK信号编码方式进行对比分析，证明两种信号编码方式间有唯一的编码格式转换方式，为应用MSK信号处理技术，处理地空数据链通信数据打好理论基础，有利于提高ACARS研发效率。

1  地空数据链信号特点分析

地空数据链的通信协议为美国ARINC公司制定的ARINC618协议。在ARINC618协议中，规定VDL模式的报文信号的频率分为1200Hz和2400Hz两种，传输速率为2400Hz。地空数据链采用ARINC618协议，采用MSK方式进行调制解调。但是，在ARINC618协议的附件中，明确ACARS信号与MSK信号的码元有不同的定义。在ARINC618协议中，指出了ACARS信号中对不同码元的定义，如图1所示。

如图1所示，ACARS码元用sin函数表示，在2400Hz高频率下，一个完整的周期表示一个码元;在1200Hz低频率下，半个周期表示一个码元。且在一个码元中，若起始相位为0，表示该码元为1;若起始相位为π，表示该码元为0。而在MSK信号中，一个码元周期内的低频信号表示码元0，高频信号表示码元1。因此ACARS信号与MSK信号的最大差别在于：MSK信号仅采用频率编码，而ACARS使用频率与相位结合进行编码。

如图2所示，对于相同的波形图而言，在ACARS和MSK信号中的编码存在差异。具体而言，MSK信号仅通过频率编码，而ACARS信号通过频率与相位的组合进行编码。为此，使用技术成熟可靠的MSK对地空数据链信号进行调制解调时，就必须要分析ACARS信号与MSK信号间的差异，建立两种编码间的关系，并无歧义地将ACARS信号转换为MSK信号。

2  ACARS信号和MSK信号码元的转换研究

在进行ACARS信号与MSK信号码元的转换研究前，先要对ACARS信号与MSK信号码元是否一一对应进行理论证明。

根据定理1可知，ACARS信号与MSK信号码元间存在1-1映射关系，在已知初始编码值的情况下，可实现ACARS信号与MSK信号码元间的相互转换，进而可将低空数据链通信信号转换为对应的MSK信号码元，并依据MSK信号码元的处理方法，对MSK信号码元进行处理后，再转换为处理后的ACARS信号，实现低空数据链通信信号的分析与处理。

3  基于信号码元转换的ACARS信号处理与仿真

使用MATLAB工具，对ACARS信号与MSK信号的码元转换，通过MSK信号的分析处理，实现ACARS信号的调制解调，其仿真过程如下所述。

4  结  论

由于ACARS信号与MSK信号的码元有不同的定义，因此在使用MSK信号处理方式对ACARS信号进行调制解调处理时，需验证ACARS信号与MSK信号码元的1-1映射关系，并基于此关系将ACARS信号转换为MSK信号码元后，采用成熟的MSK信号处理方法进行调制解调处理，并将处理结果再逆映射为ACARS信号后，完成ACARS的调制解调处理。

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作者简介：吴光耀（1993-），男，汉族，贵州贵阳人，机务员，初级工程师，本科，研究方向：地空数据链路。