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1 引言 ---武器裝備的網(wǎng)絡(luò)化和信息化使對(duì)裝備的技術(shù)支持需要延伸至戰(zhàn)場(chǎng)前端，并可以配合局部范圍機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)。因此，在有線網(wǎng)絡(luò)為主體的條件下，需要輔以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，使網(wǎng)絡(luò)廣泛覆蓋并可機(jī)動(dòng)應(yīng)用。 2 通信設(shè)計(jì) 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)包括1個(gè)中心站，最多36個(gè)外圍站和若干個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器組成。 中心站和外圍站設(shè)備主要有點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信設(shè)備，網(wǎng)管、監(jiān)控及調(diào)度臺(tái)，圖像編/解碼器，攝像頭，天線和饋線等，分別裝載在通信車和作戰(zhàn)車上。系統(tǒng)設(shè)備組成框圖如圖1所示。 2.1 信道分配 系統(tǒng)共有18條無(wú)線信道、3路圖像信道和1路通播信道，實(shí)現(xiàn)中心站與36個(gè)外圍站的話音、數(shù)據(jù)和圖像的傳輸。在中心站，共有18支路的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和3路圖像，而每個(gè)外圍站有2個(gè)支路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和1路圖像。為保證信道資源的高效利用，采用按需分配策略，保證36個(gè)外圍站根據(jù)需要占用18條無(wú)線信道和3路圖像信道。 2.1.1 話音和數(shù)據(jù)（TDMA信道） 中心站申請(qǐng)信道時(shí)，由交換機(jī)在某個(gè)支路上發(fā)出信道占用申請(qǐng)，系統(tǒng)在認(rèn)可后通過(guò)信令交互得知該支路要連接的站點(diǎn)，然后為該支路分配一個(gè)空閑信道并建立該支路到目標(biāo)站點(diǎn)的連接，連接建立成功后通知交換機(jī)鏈路建立成功。 由于外圍站發(fā)出的信道占用，必然是去往中心站，所以在外圍站不需告訴要連接目標(biāo)站點(diǎn)。 為了防止信道不穩(wěn)定造成的鏈接誤拆，鏈路的拆除統(tǒng)一由中心站識(shí)別信令來(lái)決定。 2.1.2 圖像（FDMA信道） 由于圖像信息速率最高為2Mbps，并且同時(shí)只傳3路，故采用FDMA方式進(jìn)行傳輸。當(dāng)某外圍站向中心站傳輸圖像時(shí)，首先向中心站提出申請(qǐng)，由中心站調(diào)度人員通過(guò)調(diào)度臺(tái)給該外圍站建立圖像傳輸通道，中心站可同時(shí)監(jiān)視3個(gè)外圍站上傳的3路圖像信號(hào)。其組成示意圖如圖2所示。 2.1.3 勤務(wù)信道 勤務(wù)信道不單獨(dú)設(shè)立信道，而是借用第18路無(wú)線信道來(lái)完成所有通話功能。勤務(wù)必須在第18路無(wú)線信道空閑時(shí)，才能進(jìn)行通話。 遇有緊急情況需要勤務(wù)聯(lián)絡(luò)時(shí)，中心站可以強(qiáng)行拆除第18路無(wú)線信道的連接，或者把第18路無(wú)線信道設(shè)置為勤務(wù)專用。 呼叫信令通過(guò)專用信道來(lái)實(shí)現(xiàn)，不受第18路無(wú)線信道占用情況的影響。 2.1.4 信道加密 對(duì)于TDMA方式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)/話音信號(hào)的加密，采用單路加密，無(wú)論中心站還是外圍站，都是只有一個(gè)保密模塊。 對(duì)于FDMA方式傳輸?shù)膱D像信號(hào)的加密，采用長(zhǎng)序列擾碼加密方式。 2.2 直序擴(kuò)頻與跳頻設(shè)計(jì) 話音/數(shù)據(jù)通道采取了直序擴(kuò)頻和跳頻相結(jié)合的組合抗干擾、抗截獲、抗偵收措施。 2.2.1 直序擴(kuò)頻設(shè)計(jì) 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)微波設(shè)備采用直擴(kuò)、跳/擴(kuò)結(jié)合的多種抗干擾方式，同時(shí)采用前向糾錯(cuò)作為抗信道突發(fā)錯(cuò)誤的有效方法，大大增強(qiáng)了設(shè)備抗干擾、抗多徑、抗截獲能力。 因?yàn)?8路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和1路通播信道的速率為152kb/s，對(duì)TDMA設(shè)備進(jìn)行幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，得到無(wú)線群路的速率為256kb/s，采用QPSK調(diào)制方式，擴(kuò)頻碼長(zhǎng)為32bits，擴(kuò)頻碼片速率為4096kb/s，發(fā)端采用滾降因子為α＝0.5的升余弦濾波器，擴(kuò)頻后信號(hào)所占帶寬為6MHz，直序擴(kuò)頻處理增益為：10log32 ＝15.1dB。 直序擴(kuò)頻采用M序列作為擴(kuò)頻碼。設(shè)備用于擴(kuò)頻的擴(kuò)頻碼可以選擇，其數(shù)量不小于12組。 設(shè)備收端解擴(kuò)解調(diào)器，根據(jù)設(shè)置的擴(kuò)頻碼，采用數(shù)字匹配濾波器實(shí)現(xiàn)解擴(kuò)。 2.2.2 跳頻設(shè)計(jì) 跳頻與直序擴(kuò)頻相結(jié)合是系統(tǒng)抗干擾、抗截獲、抗偵收的重要手段。 系統(tǒng)信道總帶寬為48MHz，用于TDMA信道的跳頻帶寬為40MHz，中頻直擴(kuò)調(diào)制后，帶寬為6MHz，跳頻的擴(kuò)頻處理增益為10log40/6＝8.2dB。本方案中跳頻+直序擴(kuò)頻的總擴(kuò)頻處理增益為15.1+8.2= 23.3 dB。 2.3 糾錯(cuò)措施 為了提高信道質(zhì)量，系統(tǒng)采用了多種糾錯(cuò)及組合糾錯(cuò)措施，包括8比特(60,50)RS碼、交織(31,21)BCH碼、交織(15,11)BCH碼和交織11中取9雙相大數(shù)判糾錯(cuò)。其中RS碼和BCH碼的糾錯(cuò)能力如圖3所示。 上行管理數(shù)據(jù)和所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都采取了GF(8)的(60,50)RS碼糾錯(cuò)，可糾正5字節(jié)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，大大提高了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的通信質(zhì)量。 網(wǎng)管數(shù)據(jù)通信要求有誤碼率較低的信道，因此采取級(jí)聯(lián)糾錯(cuò)的方法。先對(duì)異步數(shù)據(jù)采取BCH糾錯(cuò)，再進(jìn)行RS碼糾錯(cuò)。RS碼糾錯(cuò)是采用與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)相同的編碼方式，而BCH碼采用（15，11）的編碼方式。采用BCH糾錯(cuò)，用于在RS糾錯(cuò)基礎(chǔ)上，將信道誤碼率從110-4提高到110-5，從而保證網(wǎng)管數(shù)據(jù)的通過(guò)率。 此外還對(duì)BCH糾錯(cuò)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行了交織編碼，以減小突發(fā)誤碼對(duì)BCH糾錯(cuò)性能的影響。 下行信令數(shù)據(jù)也采取級(jí)聯(lián)糾錯(cuò)的方法，不同的是，BCH碼采用（31，21）的編碼方式，期望在RS糾錯(cuò)基礎(chǔ)上，將信道誤碼率從110-4提高到110-6，從而為信令數(shù)據(jù)提供更高的通信質(zhì)量。 各外圍站的上行信令主要用于鏈路的建立，其數(shù)據(jù)量小而且分散，但要求及時(shí)的傳輸，因而不能采用RS糾錯(cuò)，而是采用了11中取9的大數(shù)判糾錯(cuò)措施，同時(shí)對(duì)編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的交織處理。中心站信令的接收端對(duì)上行信令進(jìn)行雙相大數(shù)判譯碼，當(dāng)存在嚴(yán)重的突發(fā)誤碼時(shí)，不可靠的信令幀將被拋棄。 2.4 勤務(wù)設(shè)計(jì) 2.4.1 勤務(wù)會(huì)議方式 勤務(wù)采用會(huì)議方式，允許各個(gè)站點(diǎn)的操作人員可以自由對(duì)話，而無(wú)需發(fā)出呼叫或申請(qǐng)信道。另外，還支持中心站與某一外圍站的全雙工通信和兩個(gè)外圍站之間的半雙工通信。 使用時(shí)，所有的勤務(wù)用戶必須按下PTT鍵發(fā)話，其他用戶都可以接聽。當(dāng)中心站和某一個(gè)外圍站同時(shí)按下PTT鍵時(shí)，則中心站和該外圍站用戶可進(jìn)行全雙工通信；當(dāng)兩個(gè)外圍站用戶輪流按下PTT鍵發(fā)話時(shí)，該兩個(gè)外圍站可實(shí)現(xiàn)半雙工對(duì)話。要說(shuō)明的是，不支持當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)外圍站用戶同時(shí)按下PTT鍵發(fā)話。 中心站用戶設(shè)有優(yōu)先的發(fā)言權(quán)。只要中心站用戶按下PTT鍵發(fā)話，所有外圍站用戶都可以聽到，而不管外圍站是否正在發(fā)話。 2.4.2 勤務(wù)呼叫 勤務(wù)呼叫用于使某個(gè)站勤務(wù)振鈴，來(lái)提醒被叫站用戶進(jìn)行勤務(wù)對(duì)話。 勤務(wù)呼叫分為選呼和通呼。系統(tǒng)每一個(gè)站點(diǎn)的用戶都可以發(fā)起通呼，也都可以向某一個(gè)站點(diǎn)發(fā)起選呼。 收到呼叫后，本站開始振鈴，直到呼叫命令取消，或者本地用戶取消呼叫振鈴，或者本地按下PTT鍵發(fā)話。 2.4.3 勤務(wù)話音編碼 勤務(wù)話音采用AMBE編碼，數(shù)字勤務(wù)話音信號(hào)自帶幀同步信息。 勤務(wù)話音發(fā)端根據(jù)PTT鍵的狀態(tài)發(fā)送話音信號(hào)，當(dāng)PTT鍵按下時(shí)，發(fā)出編碼的數(shù)字話音信號(hào)，否則發(fā)全“0”。 各個(gè)站點(diǎn)的勤務(wù)收端不停對(duì)勤務(wù)數(shù)據(jù)流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到勤務(wù)的幀同步信息并正確同步后，將勤務(wù)碼流送話音解碼器還原出話音信號(hào)。 2.5 頻率配置設(shè)計(jì) 2.5.1 頻率規(guī)劃 系統(tǒng)工作在1350MHz～1850MHz頻段內(nèi)，為了頻率靈活配置，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)微波設(shè)備采用步進(jìn)為1MHz的頻率綜合器和電調(diào)雙工濾波器，在直通、1次轉(zhuǎn)發(fā)或2次轉(zhuǎn)發(fā)工作時(shí)，需要至少4個(gè)工作頻點(diǎn)。 2.5.2. 頻帶設(shè)計(jì) 系統(tǒng)工作頻帶的帶寬為48MHz。其中40MHz帶寬傳輸話音/數(shù)據(jù)信號(hào)，8MHz帶寬傳輸圖像信號(hào)，頻帶的信道分配帶寬如圖4所示。 2.5.3 頻率配置 2.5.3.1 收發(fā)波道頻率間隔 對(duì)發(fā)射頻譜的抑制，主要來(lái)自基帶成形濾波器、上變頻濾波器、發(fā)端電調(diào)雙工器和環(huán)形器收發(fā)隔離。基帶成形濾波器帶外抑制度大于35dB。收、發(fā)頻段保護(hù)間隔為150MHz，電調(diào)濾波器3dB帶寬為48MHz，按最小頻率間隔150MHz計(jì)算，發(fā)端四腔電調(diào)濾波器帶外抑制為： 20lg[（150-24)/24]4=57.6(dB) 環(huán)形器隔離度為20dB 所以，總的帶外抑制度為：35+57.62＋20＝170.2(dB)。 如果功放出口功率為40dBm，在間隔150MHz處頻譜滾降為20dB，則落在收端帶內(nèi)的信號(hào)電平為：40－20－170.2＝－150.2（dBm）。 大大低于最低接收門限電平－100dBm，滿足解調(diào)器所需的歸一化信噪比和收發(fā)隔離要求。 2.5.3.2 收端帶外抑制 由上所述，LNA入口電平為：40－57.6－20＝－37.6（dBm），設(shè)計(jì)LNA增益為30dB，保證不工作在飽和狀態(tài)，另外由前中、主中和解調(diào)器入口共3濾波器對(duì)帶外抑制為353＝105dB，接收門限電平－100dBm，則帶內(nèi)信號(hào)比帶外高57.6＋20＋105－40－100＝42.6dB。滿足帶外抑制要求。 2.5.3.3 FDMA收、發(fā)信機(jī)頻率配置 各外圍站的圖像信道頻率配置互相關(guān)聯(lián)，也就是如果其中一個(gè)外圍站的圖像信道中心頻率為f0，則另外兩個(gè)外圍站的圖像信道中心頻率分別為f0-2.5MHz和f0+2.5MHz。其頻率配置如圖5所示。 3 通信設(shè)備設(shè)計(jì) 3.1 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)微波設(shè)備 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)微波設(shè)備主要包括保密、基帶、調(diào)制器、上/下變頻、發(fā)/收頻率綜合器、功放、電調(diào)濾波器、低噪聲放大器、前中放大器、射頻分路器、中頻分路器、主中放大器、TDMA解擴(kuò)解調(diào)器、3路FDMA解調(diào)器、恒溫晶振、監(jiān)控、電源等單元等。中心站和外圍站設(shè)備組成框圖如圖6、圖7所示。 在發(fā)端，輸入的語(yǔ)音/數(shù)據(jù)信號(hào)由基帶單元中的時(shí)隙控制器分析單路碼流中的路由信令，并根據(jù)該信令的內(nèi)容按照按需分配的原則為該單路碼流分配動(dòng)態(tài)路由，最后經(jīng)糾錯(cuò)編碼處理后，復(fù)接成TDM/TDMA群路碼流，送往調(diào)制變頻單元。 在調(diào)制變頻單元，首先對(duì)下行無(wú)線群路碼流進(jìn)行差分編碼、直序擴(kuò)頻、限帶成型，再完成DQPSK調(diào)制及濾波放大得到70MHz中頻信號(hào)。然后利用來(lái)自發(fā)跳頻綜合器的發(fā)本振信號(hào)完成上變頻，經(jīng)帶通濾波器抑制帶外鄰道雜散，緩沖放大送功放單元。 功放單元將輸入的射頻小信號(hào)放大到額定電平輸出。輸出端的定向耦合器對(duì)輸出電平和反射電平分別檢波，且在出現(xiàn)駐波告警時(shí)，關(guān)閉供電電源，保護(hù)放大管。并且能夠根據(jù)基帶單元的控制關(guān)閉或者打開，實(shí)現(xiàn)突發(fā)功能。 由功放放大的射頻信號(hào)，經(jīng)電調(diào)雙工器濾波后經(jīng)天線發(fā)射出去。 在收端，由天線接收無(wú)線射頻信號(hào)，首先經(jīng)過(guò)電調(diào)多工器的濾波，低噪聲放大器將濾波器進(jìn)來(lái)的射頻信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大。經(jīng)過(guò)鏡像抑制混頻后，經(jīng)前中隔離放大，由分路器分離出話音/數(shù)據(jù)中頻信號(hào)，再經(jīng)過(guò)突發(fā)AGC主中放放大，完成對(duì)帶外雜散的又一次濾波和對(duì)發(fā)端射頻信號(hào)再次進(jìn)行抑制，并對(duì)接收的突發(fā)射頻信號(hào)予以快速穩(wěn)定，輸出電平穩(wěn)定的中頻信號(hào)。 3.2 轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備 以中頻轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)計(jì)，設(shè)備組成原理框圖如圖8所示。 天線接收的中心站信號(hào)fr2經(jīng)接收濾波器濾除帶外干擾后，進(jìn)入低噪聲放大器放大，然后與本振混頻后變成中頻信號(hào)fi1。它經(jīng)2級(jí)中頻濾波器進(jìn)一步濾除帶外干擾，再由突發(fā)AGC及中頻放大器快速穩(wěn)定輸出中頻電平。該中頻信號(hào)又與發(fā)端本振進(jìn)行變頻，經(jīng)變頻濾波濾除載波和鏡頻成分后變成ft4信號(hào)，再經(jīng)功率放大器放大，由發(fā)端濾波器濾除帶外雜散干擾后，經(jīng)天線輸出，發(fā)往外圍站。 天線接收的外圍站信號(hào)fr2轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程與上相似，變換后經(jīng)天線輸出，發(fā)往中心站。 轉(zhuǎn)發(fā)器配備高穩(wěn)定的10MHz時(shí)鐘源，給各個(gè)本振源作為環(huán)路鎖定參考。 4. 結(jié)論 ---以微波通信方式實(shí)現(xiàn)的無(wú)線局域網(wǎng)，通過(guò)IP接口將無(wú)線局域網(wǎng)接入廣域網(wǎng)，構(gòu)建了一個(gè)全方位、多層次的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。在可能的條件下，也可以通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)播建設(shè)獨(dú)立的廣域網(wǎng)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，是網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程中的重要一環(huán)。 |
