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1.1微波中繼通信概述
微波中繼通信作為一種現代化通信手段,在城市之間、地區之間的大容量信息傳輸中發揮了十分重要的作用[3]。現階段,微波中繼通信線路主要在電視節目傳輸中應用,也是一種備用干線通信線路。隨著現代化通信網絡的快速發展,智能性、動態性、靈活性要求越來越高,傳統模擬微波通信技術已經無法滿足實際需求。盡管準同步數字體系(PDH)微波通信能夠適應點對點的通信,但是卻不能滿足動態聯網的通信需求,也無法對新業務開發與現代網絡管理予以支持,導致通信效率較低。而同步數字體系(SDH)微波通信作為一種新型數字微波傳輸體制出現在人們眼前。雖然光纖傳輸網絡在容量方面有著微波通信無法比擬的優勢,但是無論是通信干線,還是支線,SDH微波通信網絡依然是光線傳輸網絡中不可或缺的保護方式與補充部分。
1.2SDH微波通信概述
SDH微波通信傳輸線路是由一條主干線與若干分支組成[4]。為了更好地和現有光纖傳輸網絡予以融合,還需要對新型微波設備予以改進。不管是設備功能、體積,還是組網方式、技術性能,均要跟隨通信技術的發展趨勢,進行多層面的融合。其融合主要包括以下內容:一是技術融合:利用一個硬件平臺融合PDH微波通信與SDH微波通信,在軟件控制下實現空中接口,保證在硬件設備沒有更新的情況下,實現空中接口容量的更改,只要通過軟件操作就可以設置成功,極大地節約了硬件設備升級成本[5]。二是設備融合:將原有的室內單元(IDU)、數字配線架(DDF)、分插復用器(ADM)等功能予以融合,全部融入到IDU中。如圖2所示,在此IDU中,不僅具有連接天饋線的中頻接口,還有連接光纖傳輸設備的STM-N光纖接口,同時還可以直接開展FE、E1等業務,各個接口之間可以通過IDU的統一集成進行業務調度。如果重新組合IDU業務板件,還可以形成樹型、星型、鏈型、環型等復雜網絡結構。在微波系統退出網絡之后,IDU依然能夠繼續充當光纖傳輸的MADM設備,展開相應的通信。在某種程度上而言,高度集成的IDU可以用新型交叉連接代替原來的轉接電纜,為系統的調試與維護提供了很大的便利條件。
2新型微波通信的關鍵技術
2.1編碼
自適應調制編碼(AMC)在移動通信中得到了廣泛應用,根據信道質量對編碼速率予以調整,以此來獲取較高的吞吐量。當無線通信速率比較低的時候,信道估計相對準確,AMC的應用效果較好。隨著終端移動速度的不斷加快,信道質量已經無法滿足信道的變化,在信道測量錯誤的情況下,導致AMC調制編碼方式和實際情況不相同,影響了系統容量、吞吐量等性能指標,值得相關人員進行深入研究。
2.2多天線技術
在微波中繼通信系統中,分集接收得到了廣泛應用,是對抗多徑衰落以及增強數字微波傳輸質量的主要途徑。在SDH微波通信系統中,因為多狀態調制方式的運用,使得其對頻率選擇性衰落更加敏感,所以,為分集接收的普遍應用創造了有利條件。分集技術就是為了削弱多徑衰落與降雨衰落的干擾,對不同的特性收信信號予以合成或者切換,從而得到良好信號的技術。在微波中繼通信系統中,分集技術主要包括四種:路由分集、角度分集、空間分集、頻率分集[7]。在移動通信中,MIMO技術得到了普遍應用,其是在發送端與接收端借助天線傳輸無線信號的一種技術,屬于一種智能天線。MIMO技術主要就是將用戶數據分解成若干并行數據流,在指定的寬帶內由多個發射天線同時發射,經過無線信道之后,由多個接收天線予以接收,結合各并行數據流的空間特征,對原有數據流予以解調。MIMO技術的核心內容就是空時信號的處理,也就是借助空間天線對時間域、空間域信號進行處理。MIMO技術可以有效提高頻譜利用率,在無線頻帶有限的條件下,獲取更高的傳輸速率,達到預期的業務效果。
3新型微波通信技術的發展趨勢
利用現有通信塔的資源,丹江口遙測樓微波通信塔高125m,天線掛高海拔255m,王甫洲辦公樓頂通信塔高25m,天線掛高海拔132m,丹江口遙測樓至王甫洲辦公樓微波電路無障礙,建設一條丹江口遙測樓至王甫洲辦公樓的點對點寬帶擴頻微波電路,王甫洲通過此微波電路接入漢江集團辦公通信網,此點對點寬帶擴頻微波電路的帶寬可達80~150Mbps,可帶1XE1電路。此微波電路的一個1XE1電路,用于程控交換機的中繼電路。目前,寬帶擴頻微波發展已經將熟,且性價比較高,穩定性和可靠性都有一定的保障,不受惡劣環境的影響,能較好的保證電路的暢通。擴頻微波電路在解決長距離地理,有水面反射引起的衰落,條件比較復雜的通信中不失為最佳選擇。
工程設計
微波通信電路頻率選擇根據國家無委、省無委的相關規定,結合本電路跨越城區與水面和山區的特點,以及對丹江口、老河口頻率干擾的調研情況,本工程決定選用5.8GHz頻段的數字擴頻微波電路。電路質量指標(1)設計參考電路。微波通信系統的性能指標應符合ITU-R和ITU-T有關建議的要求。假設參考數字通道分為高級(2500km)、中級(1250km)和用戶級3種。根據實際需要,采用ITU-R556所定義的1250km假設參考數字通道作為系統設計模擬參考電路。本電路屬中級假設參考數字通道,其系統性能和誤碼性能指標遵循ITU-R標準,滿足CCIR-G.821的質量指標要求,根據電路長度分配。根據以上標準考慮系統內部的衰落、干擾和其他惡化因素。(2)誤碼性能指標。滿足CCIR對HRDP提出的四項性能指標要求,根據ITU-RREC.594.634建議執行。在系統內部的衰落、干擾及其他各種惡化因素的影響下,在點對點微波通信系統的1250km假想參考數字通道64kbps的輸出端的誤碼性能指標應滿足下列要求:①任何月分0.4%以上的1min平均誤碼率應不大于1×10-6;②任何月分0.054%以上的1s平均誤碼率應不大于1×10-3;③任何月分誤碼秒的累計時間應不大于全月的0.32%;④殘余誤碼率應不大于5×10-9。(3)不可用性指標。中級假設參考微波數字通道(雙向)的不可用指標:可用度=1-不可用度=可用時間/可用時間+不可用時間,在任何1a內應不大于0.2%~0.5%,其中由傳播引起的占1/3。根據實際電路不可用性指標的細分原則,按電路長度作線性分配。(4)余隙標準。數字微波接力通信線路的每一個接力段,在所考慮的等效地球半徑系數k值變化范圍內,電波直射線和下方障礙物之間應有一定的余隙值。本系統鏈路計算假設余隙滿足要求,以太網橋接。協議:IEEE802.3;用戶數據傳輸速率:動態變化,最高達105Mbps;時延:每個方向上平均不足3ms;服務質量(QoS):802.1p(2級);接口:10/100BaseT(RJ-45)-自動MDI/MDIX。
電源系統與防雷接地系統
1.1微波設備分類
微波設備按類型一般可分為3類,即全室內型、全室外型和分體式微波設備。全室內型設備所有的射頻單元、信號處理單元、復接單元均在室內,室外僅有天線連接,這種設備占用機房面積大且造價高;全室外型即所有單元均在室外,好處是節省機房空間,但是全部設備暴露在外,容易損壞;分體式微波設備為現在廣泛使用的設備類型,主要由室外單元(ODU)、室內單元(IDU)、天線和相應的饋線系統組成,其組成示意圖如圖1所示:
1.2室外單元(ODU)功能描述
室外單元(ODU)用于實現中頻、射頻信號轉換,射頻信號處理和放大。ODU規格和射頻頻率相關,與傳輸容量無關。由于一個ODU無法完整覆蓋一個頻段,因此在通常情況下一個頻段會被劃分為A、B兩個子頻段,不同的子頻段對應不同的ODU。ODU是進行無線通信傳輸的物理層(硬件)部分,是無線通信的載體。發射機的中頻放大器、本振、功率放大器、混頻器等部件是將來自調制器的信號放大、整形、頻譜搬移、發射等,最終通過無線信道傳輸。接收機的低噪聲放大器、本振、混頻器和天線是將空中的信號進行接收、放大、頻譜搬移,最終進入解調器,對信號解調,恢復原始信息,ODU原理框圖如圖2所示。
1.3室內單元(IDU)功能描述
IDU完成業務接入、業務調度、復接和調制解調等功能,整個微波通信系統的容量由IDU決定。可見,IDU是一套微波設備的主要部分,如果將中頻板等效為光網絡設備的線路板,則一個IDU與盒式光網絡非常類似,IDU也有業務板(SDE、SD1、SLE、SL1、PH1和PO1)、交叉板(PXC)和主控板(SCC)。IDU內部具體功能模塊結構如圖3所示。
2發展現狀
(1)大容量大帶寬得益于高階調制技術和鏈路聚合技術的發展應用,以及逐漸開發的微波頻率資源,數字微波傳輸速率得到了很大提升。目前商用的分組微波傳輸產品,256QAM~1024QAM調制方式已經成為主流,先進的微波設備更是達到2048QAM,相比上一代TDM微波,調制方式的升級帶來了30%~50%的傳輸速率提升。在射頻帶寬方面,傳統微波頻段(6GHz—38GHz)已經開放了56MHz/112MHz帶寬的使用,使傳輸速率成倍增加。而在近期越來越受運營商關注的V-Band(60GHz)和E-Band(80GHz),擁有更加豐富而純凈的頻譜資源,將使傳輸容量得到更大的提升。而鏈路聚合及交叉極化干擾消除(XPIC)技術的運用,帶來了頻率效率的提高,在一定的帶寬資源下,實現了傳輸容量的翻倍。rnet雙平面架構,在單一設備上實現了PDH、SDH、分組業務的共平臺接入和傳輸。更新的純分組微波產品,全面支持分組傳送,提供豐富的二三層特性,支持端對端MPLS,擁有更強的QoS功能,可感知網絡的豐富業務。同時分組微波的PWE3技術提供TDM業務的電路仿真。烽火虹信的IP微波產品支持MPLS/PWE3,實現全業務IP化,支持8級QoS,為運營商提供了多種解決方案供選擇。(3)高傳輸可靠性自適應編碼調制(ACM)和抗多徑干擾技術的運用,極大地提高了微波傳輸的抗干擾特性。無線通路自身的不確定性,導致微波傳輸質量的不確定。自適應編碼調制技術,使微波設備能自適應地根據信道質量來調整工作的調制方式。在信道環境惡化時,自動地降低調制方式以確保鏈路的可靠連接,保障高優先級業務。根據信道質量自適應改變調制方式示意圖如圖4所示:
3前景探析
由于微波傳輸具有其他通信方式所不具備的一些優點,并且應用場合豐富,即使面臨著諸多挑戰,數字微波通信在未來通信發展的道路上仍將有著較為廣闊的發展前景。(1)寬帶無線接入寬帶無線接入是未來高速數據業務通信的重要技術之一,是一種快捷方便的通信技術,因而得到了越來越廣泛的應用,可以預見在愈發激烈的高速數據業務競爭中,寬帶無線接入將被重視并得到大力的發展。工作在26GHz—28GHz微波頻段的本地多點分配業務(LMDS)是寬帶無線接入的代表。與光纖通信和衛星通信相比,LMDS技術建設耗費成本低,啟動快速,在較短的時間內就可以完成組網,且不需要過多的維護,維護成本較低,因此LMDS被人們稱為無線光纖[3]。該技術已在歐美一些發達國家被廣泛運用,可以預見LMDS在我國也將發展廣闊。(2)三網融合三網融合是指電信網、廣播電視網、互聯網在向寬帶通信網、數字電視網、下一代互聯網演進,三大網絡通過技術改造,其技術功能趨于一致,業務范圍趨于相同,網絡互聯互通、資源共享,能為用戶提供語音、數據和廣播電視等多種服務。微波傳輸技術在20世紀80年代最主要應用于廣播電視的無線傳輸,國家建設了大量的覆蓋范圍廣闊的廣播電視無線微波傳輸網,現在看來這些只應用于廣播電視的傳輸網絡是對微波資源的一種極大浪費[4]。在三網融合的趨勢下,微波傳輸需要積極進行改革,在原有已建設廣播電視網的基礎上進行業務升級,為用戶提供大量專線業務,提供ATM、TDM以及以太網業務接入功能等。利用數字微波傳輸技術進行數字廣播電視組網,實現移動終端的低成本覆蓋,降低移動網絡終端資費等。總之,數字微波傳輸在三網融合中將積極發揮自己的優勢,擁有廣闊的前景。(3)傳輸網中補充光纖通信傳統微波傳輸速率低、業務單一,無法滿足4G網絡建設的需求。隨著數字微波技術的發展,演進出Gbps級傳輸容量、豐富的業務接口、完善的OAM(Operation,AdministrationandMaintenance,操作、管理與維護)功能、強大的抗干擾性能,微波傳輸已經成為傳輸網絡中光纖的重要補充和替代。分組微波實現了IP/MPLS和MPLS-TP共平臺,可提供靈活、豐富的解決方案。目前1Gbps以上的傳輸速率完全滿足4G網絡對傳輸通道的帶寬要求。分組微波對以太網時鐘同步和1588v2時間同步的支持,滿足4G移動網絡中各種制式基站對時鐘的苛刻需求。分組微波普遍具有完善的OAM,類似于SDH網絡的優秀管理特性,可實現電信級的網絡故障自動檢測、保護倒換、性能監控、故障定位等功能。并且普遍支持微波與光傳輸設備共網管監控,免除了新網管平臺的建立和維護投入。實際上2012年以來,國內多地運營商已經將分組微波用于PTN互聯,作為移動回傳中光纖的補充。微波傳輸在傳輸網中的應用示意圖如圖5所示(4)助力LTE部署自TD-LTE牌照頒發以來,中國移動的4G網絡建設勢如潮水。根據中國移動的目標,在2015年初將累計建成70萬個TD-LTE基站。在4G網絡建設中,光傳輸仍是主要手段,而值得關注的是,微波傳輸尤其是新一代分組微波,再一次進入電信運營商的視野,而且有不俗表現。在LTE建設中,中小型站的建設是未來網絡優化和整合的重點,相比宏站建設,小站所占的比重將越來越大[5]。隨著4G網絡建設向縱深發展,對熱點數據地區的擴容和城郊地區的補盲以及在LTE基站之下的smallcell將是4G后半階段的部署重點,而smallcell的部署將對回傳網絡的建設提出更加靈活、快捷的要求。基于此,數字微波通信就能很好地滿足短距離、較大容量、快速接入的小站組網需求。LTE基站回傳網絡采用全IP分組,推動傳輸設備的IP化,IP業務也逐漸由PTN承載。PTN的建設首選光纖接入,得到了不斷完善,但是仍面臨著管線資源、特殊地理條件鋪設、機房占用空間、電源消耗等諸多難題,尤其在4G優先在熱點地區部署的情況下,光纖鋪設很多時候更是舉步維艱。而數字微波則可以通過在2G/3G時代架設的微波接入基站來進行改造升級從而滿足LTE的業務需求,并且在以LTE小基站為重點、基站距離近的背景下能夠很好地繼續發揮自己的優勢,其具備的部署靈活、建站迅速、維護簡單的特點,完美地解決了快速部署LTE所遇到的問題,受到運營商青睞。微波傳輸在LTE回傳中的應用示意圖如圖6所示:
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海微波通信系統由多個子系統模塊組成,在設計階段就明確了各子系統之間的分工。無線數據鏈系統作為整體系統當中較為重要的子系統承擔了通信傳輸、反饋的重要任務。數據鏈系統的功能必須包含數據接口功能、移動通信網絡中能夠指揮和調度數據并且循環使用,同時對于信息反饋功能中具體的要求必須能夠滿足與地面傳輸和天空傳輸之間的信息傳輸。無線數據鏈子系統的保密功能尤為重要,在對信息進行傳輸的過程中要有嚴密的保護措施,要足以保障信息的安全性。位于地面的基地站發出數據的時要對于數據的傳輸做出一定控制調度從而確保數據鏈的正常指揮調度功能。無線數據鏈系統同時還包含著系統中所具有的資源配置、信息保密以及故障管理功能。為實現海微波通信系統中某型無線電數據鏈能夠正常的滿足使用者對于數據資料的傳輸,設計者就地面傳輸與天空傳輸當中存在的信息傳輸不穩定問題,提出了使用了以C波段鏈路和UHF波段路為主要組成部分的微波通信系統,同時利用空中搭載飛行器中的通信傳輸設備與地面設備之間構成數據的傳輸通道,來保證地面與天空之間的信息傳輸能夠正常穩定的進行。海微波通信系統的工作模式采取先進的頻分雙工運行機制,致力于提高通信保障能力,數據鏈子系統當中就如何對抗衰落、抗多徑的問題作出了補充說明,同時就設計者如何優化利用資源更高的完成設計任務目標提出了建議。
2數據鏈子系統構成中存在的問題
數據鏈子系統與一般的信息系統部不同,一般而言,數據鏈子系統當中留存著數據鏈之間相互連接和與信息傳播、接收以及指揮者之間的關聯因素,同時這些要素都間接或者直接的構成了整體的數據鏈系統,結合上述這些單元進行的數據傳輸形式就是數據鏈子系統的構成模式。
2.1如何抗多徑衰落
天線在傳輸過程當中左右旋極自身會形成隔離,利用旋極之間的隔離從而減弱信息反射徑的范圍。圓極化天線在信息傳輸的在經過不同介質的發射后左右旋極會發生變換,如在海面進行信息傳播,大范圍的海水發射會使發射的線路發生變換,導致左右極旋發生顛倒,以此來確保信息傳輸是旋極的正常旋轉。調查實例中發現,大范圍海水環境中進行數據傳輸時,發射度強反射通路復雜是普遍存在的環境問題,為了調整減弱這種影響,系統在進行海域環境進行傳輸的過程中應當抗衰落功能優越的調制體制,同時還可以采用一些功能強大的抗多來保證信息傳輸的正常化。OFDM調制機制在海域環境中進行傳輸時所起到效果的較為滿意,先進的多載波調制和其獨有的頻率循環使用的技術,為其所受到的海面發射之后數據串碼之間的相互排斥干擾起到控制平穩的作用。相對于選擇性衰落和時間性衰落中極強的抗窄帶干擾屬性,滯后的單載波所達到的效果就顯得有些不盡人意。對于如何提高鏈路凈衰落的儲備,我們優先采用OFDM/QPSK體制。
2.2運行中的微波通信系統
海微波通信系統有三條主要的無線數據傳輸通道,即同步控制通道、上行控制通道、下行控制通道。其中上行和下行控制通道的運轉模式的頻率信道是保持水平的,在系統進項信息的傳輸和接受反饋過程中,分離了保護頻段和傳送信道,即我們稱它為頻分雙攻時多分址體制,同系統下的數據同步以及數據調度都能夠利用這種機制來得以實現無線數據的實時遙控。便于了解各個信息基地是否處于正常的工作狀態,同時還有利于各基地站之間信息的傳送往來。
3實踐中通信系統的完備
實踐是檢驗真理的唯一標準。本文在進行大量資料研究的同時重視實驗結果,實驗中發現通信系統和無線設備在正常工作的情況下對于串碼的辨別很清晰,同時我們還觀察到系統在系統傳輸過程中屏幕所顯示的頻譜較為穩定。導致系統無法正常工作的阻礙有許多,系統運行的年限、系統所處的地域環境、無線設備的完整等等都可能導致系統的頻率不穩定影響系統的征程工作。目前通信設備的發展中,對于合理解決平衰落的主要措施的主流方法有三種。由于現實條件和不同的通信設備所約束,使得我們之前采取的那種功能效果強、天線覆蓋廣、的解決措施不能被現實情況所接受應用,對于當前的此種情況我們提出了一些較為合理的解決措施,采用圓極化天線和分集措施,穩定電波傳輸之間的穩定程度降低故障的發生率。頻率分集不是簡單的在調制器當中加入一個或者多個調制器,要兼顧到頻率的之間的穩定平衡,和難以不同的外在因素,平衡基地站之間的頻率強度,綜合不同基地站不同距離和環境,來設定兩者之間的無線數據鏈。實驗中我們發現,兩基地站之間的距離越遠,對于平衡頻率的衰弱難度就越小,地點為20dB的深度衰落和12dB的深度衰落對于系統的功能發揮使不同的。利用仿真實驗得知,船只的距離和基地站保持在30km之外時,天線的角度就會發生變換,即傾斜俯仰<2°,同時這種情況下天線發出的波束和海面所產生的發射強度會有一種相互減弱的作用,所以這就要求設計者在設計系統是不能簡單的考慮問題和依賴別的環境下的實踐經驗。通過實驗研究,對于頻率分集以及天線圓極化在不同情況下所顯示出的效果,和信號頻率衰落之前的相互影響,得出結論。要確保通信設備和無線數據鏈能夠在各種不同的情況下正常使用,就必須設計出符合外部因素要求的頻率波段。
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【關鍵詞】 對海微波通信 數據鏈 OFDM/QPSK
一、引言
為了提高對海指揮通信保障能力,增加對海通信手段,解決海上和陸上機動指揮通信能力不足的問題,某型對海微波通信系統利用浮空器搭載通信轉信裝備,與地面配套通信裝備一起組成通信中繼系統,實現現有通信網對海上船只的語音、數據和圖像的遠距離傳輸。
該微波通信系統的無線電數據鏈主要由C波段鏈路和UHF波段鏈路設備組成,安裝在地面指揮單元、基站和船載移動站上,完成語音和圖像等數據的傳輸。針對海地通信的任務需求,采用OFDM體制,使設備的抗多徑、抗衰落等多方面性能得到了進一步提高,滿足了海地通信中繼的使用要求。
二、設計目標
作為對海微波通信系統的重要組成部分,無線電數據鏈子系統為完成其在通信中繼中的使命,應具有以下功能:(a)業務接入功能。提供業務傳輸的相應接口,實現數據、指揮調度、電話、IP網絡信息的接入復用;(b)信息傳輸功能。實現船載部分到空中部分、空中部分到地面部分、地面部分到指揮單元之間信息傳輸;(c)保密功能。具有無線信道加解密功能;(d)指揮通信功能。在地面基站提供與指揮單元的通信信道,實現基站與指揮單元的指揮通信功能;(e)管理功能。具有系統性能、配置、安全和故障管理功能。
三、系統設計
3.1 微波系統體制和工作模式
對海微波通信系統空中部分到海上部分包括三條無線信道,分別為上行信道、下行信道和同步/控制信道,如圖1所示。上、下行信道采用頻分雙工時分多址體制,工作在C頻段,用于傳輸上、下行寬帶信息和設備的狀態信息。同步/控制信道采用直接序列擴頻體制,工作在UHF波段,有三個功能:一是傳輸地面基站發送的同步信息,保證所有船載移動站同步;二是傳輸監控設備向船載移動站發送的指令信息,如頻道、碼速率、業務種類等,可以實現地面基站對船載移動站的實時遙控,與上行信道結合起來,在地面電子方艙就可以實現對船載移動站業務狀態的控制,實時了解所有船載移動站設備的工作狀態;三是將空中設備的經緯度信息傳送給各個船載移動站,供移動站定向天線實現數字引導。
下行鏈路采用OFDM/QPSK調制體制向多個移動節點廣播發送;上行各節點采用OFDM/QPSK調制體制時分工作,系統每幀周期發送一次,每個節點工作時隙占1/8,可支持多套移動站同時工作,時隙分配示意圖如圖2所示。
3.2 抗多徑衰落措施
3.2.1 采用圓極化天線抑制反射徑能量
圓極化天線左右旋具有較好的隔離度[1],海上電波傳播的反射徑經海面反射后,左旋變為右旋,天線接收時,收到正常旋轉的直射徑能量和反旋轉的反射徑能量。利用天線自身的左右旋極化間的隔離,達到對反射徑的抑制。
3.2.2 采用OFDM/QPSK體制實現寬帶數據傳輸
海面傳播屬于強反射、強多徑信道,系統傳輸宜采用抗多徑、抗衰落性能較好的調制體制,工程經驗證明OFDM是一種有效的調制體制。OFDM是一種利用多載波調制的特殊頻率復用技術,通過串并轉換降為低速數據,可以有效消除碼間串擾的影響,抵抗頻率選擇性衰落和時間選擇性衰落,比起單載波具有更強的抗窄帶干擾能力,更便于采用均衡措施。采用OFDM/QPSK體制可以提高鏈路凈衰落儲備,但是在萊斯信道下改善的具體數值目前還沒有專門說明。圖3是文獻上提供的瑞利信道下采用OFDM后的性能對比。
由圖3可見,在瑞利信道下,按照1×10-5誤碼率估計,采用OFDM時只需要16dB的信噪比,而無OFDM則需要至少25dB的信噪比,鏈路凈衰落儲備增加9dB。
3.2.3 采用Rake接收技術
由于同步控制/信道采用了擴頻體制,解調時可以采用Rake接收技術實現抗多徑干擾,圖4所示是M路可變抽頭Rake接收機框圖。它使用相關接收機組,各相關接收機采用不同時延的偽碼信號與輸入的多徑信號相關,得到各自時延的相關輸出。然后這些相關接收機的輸出根據它們的相對強度進行加權,并把加權后的各路輸出延遲相加合并輸出。加權系數的選擇原則是使輸出信噪比最大。采用Rake接收方法之后,接收機相關AGC電壓變得非常平穩;而沒有采用該方法之前,接收機相關AGC電壓抖動非常大,甚至會造成接收機失鎖。
四、拉距驗證試驗
外場拉距試驗是定性驗證系統在無線狀態下工作性能的一種有效手段。拉距驗證試驗中,對系統移動過程中頻譜特性進行了測試,見圖5、圖6。拉距試驗測試結果表明:系統在有主徑的信道下,設備工作正常,系統誤碼正常;在瑞利信道下,系統能否正常工作與遮擋持續時間長短、頻譜衰落程度有關。當遮擋持續時間短、頻譜衰落不太惡劣時,系統能夠正常工作。
五、結論
數據鏈是對海微波通信系統的重要組成部分,用以實現寬帶語音、數據和圖像的傳輸。通過對系統功能和需求的分析,選定了系統體制和工作模式,對系統抗多徑衰落措施進行了討論,通過外場拉距驗證試驗表明,設計完成的數據鏈系統滿足通信轉信指標要求,可以與其它系統一起完成轉信任務。本系統設計的原則方法對同類型系統的設計實現有一定的借鑒指導意義。
參 考 文 獻
[1] 史曉鋒,張有光,林國鈞. 通信技術基礎.機械工業出版社,2010.
[2] William Schweber. 電子通信系統. 清華大學出版社,2006.
[3] 黃智偉. 無線發射與接收電路設計. 北京航空航天大學出版社,2007.