ADS-B系统的核心是数据链路技术，1090MHz扩展电文( 1090MHz Extended Squitter , 1090ES )是ICAO推荐的全球可互用的ADS- B广播数据链，也是世界范围内最广泛被接受和使用于ADS-B的数据链技术。

在未来飞行密集的空域，报文类型和数量的需求将不断增长，现行格式简单的1090ES 数据链的信息承载能力将很难满足空中管制的需求。1090ES数据链需要支持多项航空业务，各项业务都需要大量广播信息报文，这迫使进一步提高1090ES数据链容量。

1090ES数据链的扩容技术对ADS-B系统未来的发展和应用起着支撑性作用，国际航空无线电技术委员会提出的对1090ES信号中的PPM信息进行相位调制的扩容技术具有重要意义。

扩容方法选择

S模式1090ES数据链扩容技术，旨在不影响现有ADS-B系统安全运行的情况下，增大1090ES数据链的信息承载容量。对于S模式1090ES数据链的扩容技术，现有三种备选方案:

(1)增加ADS-B信号的广播频率;

(2)使用多频段传输ADS-B信号;

(3)对现有1090ES信号进行相位调制，使载波相位携带扩容信息。

直观来看，通过增加ADS-B广播频率间接实现1090ES数据链扩展是一种简单易行的方法，但是，当今航空器数量的增加和地面无线电设备的广泛应用，使得利用1090MHz频段的电子系统也随之增加，除了ADS-B系统外，还包括二次监视雷达(SSR)、空中防撞系统(TCAS)和测距仪(EDM)等。这些共同使用1090MHz频率的电子系统将向空域发射不同的电磁波，导致空域电磁环境越来越复杂，1090MHz频谱共享情况越来越严重，也进一步加重了各种无线电设备间的相互干扰。因此，为减缓1090MHz频段的干扰状况，限制各种电子系统的消息更新频率，其中，规定ADS-B消息的更新频率被限制为每秒6.2个，而S模式1090ES信号的长度为120μs，由此看来，信号的占空比仅为0.0744%。如果将ADS-B信号的广播频率提高到原来的四倍，则可传输ADS-B信息量也增加到原来的四倍，而占空比可以达到0.298%，从而间接实现了1090ES数据链容量的扩展。

但是，这只是针对一部ADS- B发射机而言，事实上，ADS- B接收机的有效接收范围可以达到300km以上,如九洲集团的ADS-B接收机的接收范围就可以达到350km。由此，ADS-B接收机可以在同一时刻处理多部航空器发送的ADS-B消息。《中国民用航空ADS-B实施规划》中表示ADS- B接收机可同时处理128路ADS-B信号、1024个目标航迹，其中产自德国的Quadrant ADS- B接收机能同时处理的目标航空器数量可多达1500 个以上。在此，假设有128个目标，并且1090ES信道中的信号互不重叠，则对广播频率为6.2次/秒和提高为四倍之后的24.8次/秒来说，其占空比依次为9.5%、38.1%。但是，上述假定并不成立，实际上每架航空器的广播时间都相互独立，无法实现所有1090MHz频点上的信号都依次轮流广播，从而导致信号之间具有很高的重叠概率，这种同频干扰将会导致1090ES信号的误码率增高，大大降低ADS-B接收机的工作性能，严重时甚至导致其工作失效。

由此，通过增加信号广播次数来扩展1090ES 数据链容量的方法，会加大1090MHz频点的拥挤度，加重同频干扰程度，降低ADS-B接收机性能，若要解决这些问题，还需采用抗干扰、干扰移除及控制发射功率等一些应对措施，因此，增加ADS-B信号的广播频率不作为一个欲予考虑的方案。

此外，使用多频段传输将改变ADS-B信号的工作频点，造成ADS-B系统结构的复杂化，不能确保与现有ADS-B系统的兼容性。因此，不考虑第二种用于扩容1090ES数据链的方法。

第三种用于扩容1090ES数据链的方法是，力求实现在不增加ADS-B信号广播次数和频点使用的情况下，扩展1090ES数据链容量。目前1090ES数据链中的PPM调制方式采用的是相位连续的载波信号，载波信号中的相位没有携带任何信息，基于相位调制的1090ES扩容技术，通过充分利用现有1090ES信号的相位信息，对PPM调制信号进行双重调制，从而实现信息传输量的提高。这种基于相位调制扩容1090ES数据链的方式既不需要增加信号广播频率也不需要占用其它的频段，同时保证了与现有的ADS-B系统的兼容性，，是1090ES数据链扩容的发展方向。

在基于相位调制扩容1090ES 数据链的方案中，相位调制方式的选择需结合ADS-B系统的通信性能、传输速率等因素综合考虑，随着相位调制方式中相位个数的增多，扩容信号可携带的扩容信息也会相应增加，如，对于8PSK相位调制方式，每个1090ES比特位将额外携带3bits的扩容信息，每帧信号的信息传输量扩大为原来的4倍，对于16PSK相位调制方式，每个1090ES比特位将额外携带4bits的扩容息，每帧信号的信息传输量扩大为原来的5倍。但是，随着调制方式中相位个数的增多，将会导致误码率增高，可靠性能降低。

扩容系统框架

基于相位调制的1090ES 信号的扩容方法，选择对现有1090ES载波信号进行PPM和8PSK双重调制，即充分利用现有1090ES信号中的相位信息，使其携带额外的ADS-B数据信息，从而实现1090ES数据链的容量扩展。基于8PSK相位调制的1090ES扩容信号的调制、解调端的处理流程分别如图1、图2所示。

图1 1090ES扩容信号调制端处理流程

图2 1090ES扩容信号解调端处理流程

1090ES扩容信号中叠加的相位信息，可以是导航信息、通信信息、监视信息、避撞信息、交通管制信息及空域警告信息等任何希望ADS-B携带的信息，广播方 式类似于现有1090ES 信号的广播方式，可以实现“空-空”、“空-地”、“地-空”的信息传输。

此外，基于相位调制的1090ES扩容信号，可以保持与现有ADS-B系统的兼容性，现有ADS-B接收机可以不考虑扩容信号的相位信息，只对1090ES扩容信号中PPM调制部分进行解调和解码，实现基本信息的提取，而针对1090ES扩容信号改进的ADS-B接收机可以实现对PPM调制和相位调制部分的解调和解码，从而实现扩容信息的提取。