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1 引言 ---武器裝備的網絡化和信息化使對裝備的技術支持需要延伸至戰場前端，并可以配合局部范圍機動作戰。因此，在有線網絡為主體的條件下，需要輔以無線網絡平臺，使網絡廣泛覆蓋并可機動應用。 2 通信設計 無線網絡通信系統包括1個中心站，最多36個外圍站和若干個轉發器組成。 中心站和外圍站設備主要有點對多點通信設備，網管、監控及調度臺，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車上。系統設備組成框圖如圖1所示。 2.1 信道分配 系統共有18條無線信道、3路圖像信道和1路通播信道，實現中心站與36個外圍站的話音、數據和圖像的傳輸。在中心站，共有18支路的業務數據和3路圖像，而每個外圍站有2個支路業務數據和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個外圍站根據需要占用18條無線信道和3路圖像信道。 2.1.1 話音和數據（TDMA信道） 中心站申請信道時，由交換機在某個支路上發出信道占用申請，系統在認可后通過信令交互得知該支路要連接的站點，然后為該支路分配一個空閑信道并建立該支路到目標站點的連接，連接建立成功后通知交換機鏈路建立成功。 由于外圍站發出的信道占用，必然是去往中心站，所以在外圍站不需告訴要連接目標站點。 為了防止信道不穩定造成的鏈接誤拆，鏈路的拆除統一由中心站識別信令來決定。 2.1.2 圖像（FDMA信道） 由于圖像信息速率最高為2Mbps，并且同時只傳3路，故采用FDMA方式進行傳輸。當某外圍站向中心站傳輸圖像時，首先向中心站提出申請，由中心站調度人員通過調度臺給該外圍站建立圖像傳輸通道，中心站可同時監視3個外圍站上傳的3路圖像信號。其組成示意圖如圖2所示。 2.1.3 勤務信道 勤務信道不單獨設立信道，而是借用第18路無線信道來完成所有通話功能。勤務必須在第18路無線信道空閑時，才能進行通話。 遇有緊急情況需要勤務聯絡時，中心站可以強行拆除第18路無線信道的連接，或者把第18路無線信道設置為勤務專用。 呼叫信令通過專用信道來實現，不受第18路無線信道占用情況的影響。 2.1.4 信道加密 對于TDMA方式傳輸的數據/話音信號的加密，采用單路加密，無論中心站還是外圍站，都是只有一個保密模塊。 對于FDMA方式傳輸的圖像信號的加密，采用長序列擾碼加密方式。 2.2 直序擴頻與跳頻設計 話音/數據通道采取了直序擴頻和跳頻相結合的組合抗干擾、抗截獲、抗偵收措施。 2.2.1 直序擴頻設計 點對多點微波設備采用直擴、跳/擴結合的多種抗干擾方式，同時采用前向糾錯作為抗信道突發錯誤的有效方法，大大增強了設備抗干擾、抗多徑、抗截獲能力。 因為18路業務數據和1路通播信道的速率為152kb/s，對TDMA設備進行幀結構設計，得到無線群路的速率為256kb/s，采用QPSK調制方式，擴頻碼長為32bits，擴頻碼片速率為4096kb/s，發端采用滾降因子為α＝0.5的升余弦濾波器，擴頻后信號所占帶寬為6MHz，直序擴頻處理增益為：10log32 ＝15.1dB。 直序擴頻采用M序列作為擴頻碼。設備用于擴頻的擴頻碼可以選擇，其數量不小于12組。 設備收端解擴解調器，根據設置的擴頻碼，采用數字匹配濾波器實現解擴。 2.2.2 跳頻設計 跳頻與直序擴頻相結合是系統抗干擾、抗截獲、抗偵收的重要手段。 系統信道總帶寬為48MHz，用于TDMA信道的跳頻帶寬為40MHz，中頻直擴調制后，帶寬為6MHz，跳頻的擴頻處理增益為10log40/6＝8.2dB。本方案中跳頻+直序擴頻的總擴頻處理增益為15.1+8.2= 23.3 dB。 2.3 糾錯措施 為了提高信道質量，系統采用了多種糾錯及組合糾錯措施，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雙相大數判糾錯。其中RS碼和BCH碼的糾錯能力如圖3所示。 上行管理數據和所有業務數據都采取了GF(8)的(60,50)RS碼糾錯，可糾正5字節數據的錯誤，大大提高了業務數據的通信質量。 網管數據通信要求有誤碼率較低的信道，因此采取級聯糾錯的方法。先對異步數據采取BCH糾錯，再進行RS碼糾錯。RS碼糾錯是采用與業務數據相同的編碼方式，而BCH碼采用（15，11）的編碼方式。采用BCH糾錯，用于在RS糾錯基礎上，將信道誤碼率從110-4提高到110-5，從而保證網管數據的通過率。 此外還對BCH糾錯后的數據進行了交織編碼，以減小突發誤碼對BCH糾錯性能的影響。 下行信令數據也采取級聯糾錯的方法，不同的是，BCH碼采用（31，21）的編碼方式，期望在RS糾錯基礎上，將信道誤碼率從110-4提高到110-6，從而為信令數據提供更高的通信質量。 各外圍站的上行信令主要用于鏈路的建立，其數據量小而且分散，但要求及時的傳輸，因而不能采用RS糾錯，而是采用了11中取9的大數判糾錯措施，同時對編碼數據進行簡單的交織處理。中心站信令的接收端對上行信令進行雙相大數判譯碼，當存在嚴重的突發誤碼時，不可靠的信令幀將被拋棄。 2.4 勤務設計 2.4.1 勤務會議方式 勤務采用會議方式，允許各個站點的操作人員可以自由對話，而無需發出呼叫或申請信道。另外，還支持中心站與某一外圍站的全雙工通信和兩個外圍站之間的半雙工通信。 使用時，所有的勤務用戶必須按下PTT鍵發話，其他用戶都可以接聽。當中心站和某一個外圍站同時按下PTT鍵時，則中心站和該外圍站用戶可進行全雙工通信；當兩個外圍站用戶輪流按下PTT鍵發話時，該兩個外圍站可實現半雙工對話。要說明的是，不支持當兩個或多個外圍站用戶同時按下PTT鍵發話。 中心站用戶設有優先的發言權。只要中心站用戶按下PTT鍵發話，所有外圍站用戶都可以聽到，而不管外圍站是否正在發話。 2.4.2 勤務呼叫 勤務呼叫用于使某個站勤務振鈴，來提醒被叫站用戶進行勤務對話。 勤務呼叫分為選呼和通呼。系統每一個站點的用戶都可以發起通呼，也都可以向某一個站點發起選呼。 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鍵發話。 2.4.3 勤務話音編碼 勤務話音采用AMBE編碼，數字勤務話音信號自帶幀同步信息。 勤務話音發端根據PTT鍵的狀態發送話音信號，當PTT鍵按下時，發出編碼的數字話音信號，否則發全“0”。 各個站點的勤務收端不停對勤務數據流進行監測，當檢測到勤務的幀同步信息并正確同步后，將勤務碼流送話音解碼器還原出話音信號。 2.5 頻率配置設計 2.5.1 頻率規劃 系統工作在1350MHz～1850MHz頻段內，為了頻率靈活配置，點對多點微波設備采用步進為1MHz的頻率綜合器和電調雙工濾波器，在直通、1次轉發或2次轉發工作時，需要至少4個工作頻點。 2.5.2. 頻帶設計 系統工作頻帶的帶寬為48MHz。其中40MHz帶寬傳輸話音/數據信號，8MHz帶寬傳輸圖像信號，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 收發波道頻率間隔 對發射頻譜的抑制，主要來自基帶成形濾波器、上變頻濾波器、發端電調雙工器和環形器收發隔離。基帶成形濾波器帶外抑制度大于35dB。收、發頻段保護間隔為150MHz，電調濾波器3dB帶寬為48MHz，按最小頻率間隔150MHz計算，發端四腔電調濾波器帶外抑制為： 20lg[（150-24)/24]4=57.6(dB) 環形器隔離度為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，則落在收端帶內的信號電平為：40－20－170.2＝－150.2（dBm）。 大大低于最低接收門限電平－100dBm，滿足解調器所需的歸一化信噪比和收發隔離要求。 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），設計LNA增益為30dB，保證不工作在飽和狀態，另外由前中、主中和解調器入口共3濾波器對帶外抑制為353＝105dB，接收門限電平－100dBm，則帶內信號比帶外高57.6＋20＋105－40－100＝42.6dB。滿足帶外抑制要求。 2.5.3.3 FDMA收、發信機頻率配置 各外圍站的圖像信道頻率配置互相關聯，也就是如果其中一個外圍站的圖像信道中心頻率為f0，則另外兩個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 通信設備設計 3.1 點對多點微波設備 點對多點微波設備主要包括保密、基帶、調制器、上/下變頻、發/收頻率綜合器、功放、電調濾波器、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解擴解調器、3路FDMA解調器、恒溫晶振、監控、電源等單元等。中心站和外圍站設備組成框圖如圖6、圖7所示。 在發端，輸入的語音/數據信號由基帶單元中的時隙控制器分析單路碼流中的路由信令，并根據該信令的內容按照按需分配的原則為該單路碼流分配動態路由，最后經糾錯編碼處理后，復接成TDM/TDMA群路碼流，送往調制變頻單元。 在調制變頻單元，首先對下行無線群路碼流進行差分編碼、直序擴頻、限帶成型，再完成DQPSK調制及濾波放大得到70MHz中頻信號。然后利用來自發跳頻綜合器的發本振信號完成上變頻，經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放大到額定電平輸出。輸出端的定向耦合器對輸出電平和反射電平分別檢波，且在出現駐波告警時，關閉供電電源，保護放大管。并且能夠根據基帶單元的控制關閉或者打開，實現突發功能。 由功放放大的射頻信號，經電調雙工器濾波后經天線發射出去。 在收端，由天線接收無線射頻信號，首先經過電調多工器的濾波，低噪聲放大器將濾波器進來的射頻信號進行低噪聲放大。經過鏡像抑制混頻后，經前中隔離放大，由分路器分離出話音/數據中頻信號，再經過突發AGC主中放放大，完成對帶外雜散的又一次濾波和對發端射頻信號再次進行抑制，并對接收的突發射頻信號予以快速穩定，輸出電平穩定的中頻信號。 3.2 轉發設備 以中頻轉發設計，設備組成原理框圖如圖8所示。 天線接收的中心站信號fr2經接收濾波器濾除帶外干擾后，進入低噪聲放大器放大，然后與本振混頻后變成中頻信號fi1。它經2級中頻濾波器進一步濾除帶外干擾，再由突發AGC及中頻放大器快速穩定輸出中頻電平。該中頻信號又與發端本振進行變頻，經變頻濾波濾除載波和鏡頻成分后變成ft4信號，再經功率放大器放大，由發端濾波器濾除帶外雜散干擾后，經天線輸出，發往外圍站。 天線接收的外圍站信號fr2轉發過程與上相似，變換后經天線輸出，發往中心站。 轉發器配備高穩定的10MHz時鐘源，給各個本振源作為環路鎖定參考。 4. 結論 ---以微波通信方式實現的無線局域網，通過IP接口將無線局域網接入廣域網，構建了一個全方位、多層次的網絡平臺。在可能的條件下，也可以通過衛星轉播建設獨立的廣域網。無線網絡將使網絡技術更廣泛的應用于各個領域，是網絡化進程中的重要一環。 |
