《電子技術(shù)應(yīng)用》
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微波無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘要: 以微波設(shè)備實(shí)現(xiàn)的無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)可提供半徑20km內(nèi)的點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信,能在視通條件差的惡劣電波傳播環(huán)境下正常工作,具有較強(qiáng)的抗干擾能力和良好的機(jī)動性。
Abstract:
Key words :

 

1 引言
---武器裝備的網(wǎng)絡(luò)化和信息化使對裝備的技術(shù)支持需要延伸至戰(zhàn)場前端,并可以配合局部范圍機(jī)動作戰(zhàn)。因此,在有線網(wǎng)絡(luò)為主體的條件下,需要輔以無線網(wǎng)絡(luò)平臺,使網(wǎng)絡(luò)廣泛覆蓋并可機(jī)動應(yīng)用。

2 通信設(shè)計(jì)
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    無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)包括1個中心站,最多36個外圍站和若干個轉(zhuǎn)發(fā)器組成。
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中心站和外圍站設(shè)備主要有點(diǎn)對多點(diǎn)通信設(shè)備,網(wǎng)管、監(jiān)控及調(diào)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(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,而每個外圍站有2個支路業(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個外圍站根據(jù)需要占用18條無線信道和3路圖像信道。

  2.1.1 話音和數(shù)據(jù)(TDMA信道)

  ---中心站申請信道時,由交換機(jī)在某個支路上發(fā)出信道占用申請,系統(tǒng)在認(rèn)可后通過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。

  

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  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(jìn)行傳輸。當(dāng)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(diào)度人員通過調(diào)度臺給該外圍站建立圖像傳輸通道,中心站可同時監(jiān)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

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  為了提高信道質(zhì)量,系統(tǒng)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(shù)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(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,可糾正5字節(jié)數(shù)據(jù)的錯誤,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,因此采取級聯(lián)糾錯的方法。先對異步數(shù)據(jù)采取BCH糾錯,再進(jìn)行RS碼糾錯。RS碼糾錯是采用與業(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,用于在RS糾錯基礎(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)的通過率。

  ---此外還對BCH糾錯后的數(shù)據(jù)進(jìn)行了交織編碼,以減小突發(fā)誤碼對BCH糾錯性能的影響。

  ---下行信令數(shù)據(jù)也采取級聯(lián)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(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,但要求及時的傳輸,因而不能采用RS糾錯,而是采用了11中取9的大數(shù)判糾錯措施,同時對編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的交織處理。中心站信令的接收端對上行信令進(jìn)行雙相大數(shù)判譯碼,當(dāng)存在嚴(yán)重的突發(fā)誤碼時,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)會議方式

  ---勤務(wù)采用會議方式,允許各個站點(diǎn)的操作人員可以自由對話,而無需發(fā)出呼叫或申請信道。另外,還支持中心站與某一外圍站的

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  勤務(wù)話音采用AMBE編碼,數(shù)字勤務(wù)話音信號自帶幀同步信息。

  ---勤務(wù)話音發(fā)端根據(jù)PTT鍵的狀態(tài)發(fā)送話音信號,當(dāng)PTT鍵按下時,發(fā)出編碼的數(shù)字話音信號,否則發(fā)全“0”。

  ---各個站點(diǎn)的勤務(wù)收端不停對勤務(wù)數(shù)據(jù)流進(jìn)行監(jiān)測,當(dāng)檢測到勤務(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。

  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,需要至少4個工作頻點(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,8MHz帶寬傳輸圖像信號,頻帶的

  

  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(shè)備設(shè)計(jì)

  

  3.1 點(diǎn)對多點(diǎn)微波設(shè)備

  ---點(diǎn)對多點(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

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  在調(diào)制變頻單元,首先對下行無線群路碼流進(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。然后利用來自發(fā)跳頻綜合器的發(fā)本振信號完成上變頻,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(xiàn)駐波告警時,關(guān)閉供電

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  天線接收的中心站信號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fi1。它經(jīng)2級中頻濾波器進(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,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fr2轉(zhuǎn)發(fā)過程與上相似,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時鐘源,給各個本振源作為環(huán)路鎖定參考。

  4. 結(jié)論

  ---以微波通信方式實(shí)現(xiàn)的無線局域網(wǎng),通過IP接口將無線局域網(wǎng)接入廣域網(wǎng),構(gòu)建了一個全方位、多層次的網(wǎng)絡(luò)平臺。在可能的條件下,也可以通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)播建設(shè)獨(dú)立的廣域網(wǎng)。無線網(wǎng)絡(luò)將使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域,是網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程中的重要一環(huán)。

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