采用微波通信方式的无线局域网实现 - 全文

　　1 引言

　　在有线网络为主体的条件下，需要辅以无线网络平台，使网络广泛覆盖并可机动应用。

　　2 通信设计

　　无线网络通信系统包括1个中心站，最多36个外围站和若干个转发器组成。

　　中心站和外围站设备主要有点对多点通信设备，网管、监控及调度台，图像编/解码器，摄像头，天线和馈线等，分别装载在通信车和作战车上。系统设备组成框图如图1所示。

　　

 

　　2.1 信道分配

　　系统共有18条无线信道、3路图像信道和1路通播信道，实现中心站与36个外围站的话音、数据和图像的传输。在中心站，共有18支路的业务数据和3路图像，而每个外围站有2个支路业务数据和1路图像。为保证信道资源的高效利用，采用按需分配策略，保证36个外围站根据需要占用18条无线信道和3路图像信道。

　　2.1.1 话音和数据(TDMA信道)

　　中心站申请信道时，由交换机在某个支路上发出信道占用申请，系统在认可后通过信令交互得知该支路要连接的站点，然后为该支路分配一个空闲信道并建立该支路到目标站点的连接，连接建立成功后通知交换机链路建立成功。

　　由于外围站发出的信道占用，必然是去往中心站，所以在外围站不需告诉要连接目标站点。

　　为了防止信道不稳定造成的链接误拆，链路的拆除统一由中心站识别信令来决定。

　　2.1.2 图像(FDMA信道)

　　由于图像信息速率最高为2Mbps，并且同时只传3路，故采用FDMA方式进行传输。当某外围站向中心站传输图像时，首先向中心站提出申请，由中心站调度人员通过调度台给该外围站建立图像传输通道，中心站可同时监视3个外围站上传的3路图像信号。其组成示意图如图2所示。

　　

 

　　2.1.3

　　为了提高信道质量，系统采用了多种纠错及组合纠错措施，包括8比特(60,50)RS码、交织(31,21)BCH码、交织(15,11)BCH码和交织11中取9双相大数判纠错。其中RS码和BCH码的纠错能力如图3所示。

　　

 

　　上行管理数据和所有业务数据都采取了GF(8)的(60,50)RS码纠错，可纠正5字节数据的错误，大大提高了业务数据的通信质量。

　　网管数据通信要求有误码率较低的信道，因此采取级联纠错的方法。先对异步数据采取BCH纠错，再进行RS码纠错。RS码纠错是采用与业务数据相同的编码方式，而BCH码采用(15，11)的编码方式。采用BCH纠错，用于在RS纠错基础上，将信道误码率从110-4提高到110-5，从而保证网管数据的通过率。

　　此外还对BCH纠错后的数据进行了交织编码，以减小突发误码对BCH纠错性能的影响。

　　下行信令数据也采取级联纠错的方法，不同的是，BCH码采用(31，21)的编码方式，期望在RS纠错基础上，将信道误码率从110-4提高到110-6，从而为信令数据提供更高的通信质量。

　　各外围站的上行信令主要用于链路的建立，其数据量小而且分散，但要求及时的传输，因而不能采用RS纠错，而是采用了11中取9的大数判纠错措施，同时对编码数据进行简单的交织处理。中心站信令的接收端对上行信令进行双相大数判译码，当存在严重的突发误码时，不可靠的信令帧将被抛弃。

　　2.4 勤务设计

　　2.4.1 勤务会议方式

　　

 

　　勤务采用会议方式，允许各个站点的操作人员可以自由对话，而无需发出呼叫或申请信道。另外，还支持中心站与某一外围站的

　　勤务话音采用AMBE编码，数字勤务话音信号自带帧同步信息。

　　勤务话音发端根据PTT键的状态发送话音信号，当PTT键按下时，发出编码的数字话音信号，否则发全“0”。

　　各个站点的勤务收端不停对勤务数据流进行监测，当检测到勤务的帧同步信息并正确同步后，将勤务码流送话音解码器还原出话音信号。

　　2.5 频率配置设计

　　2.5.1 频率规划

　　系统工作在1350MHz～1850MHz频段内，为了频率灵活配置，点对多点微波设备采用步进为1MHz的频率综合器和电调双工滤波器，在直通、1次转发或2次转发工作时，需要至少4个工作频点。

　　2.5.2. 频带设计

　　系统工作频带的带宽为48MHz。其中40MHz带宽传输话音/数据信号，8MHz带宽传输图像信号，频带的

　　2.5.3.3 FDMA收、发信机频率配置

　　各外围站的图像信道频率配置互相关联，也就是如果其中一个外围站的图像信道中心频率为f0，则另外两个外围站的图像信道中心频率分别为f0-2.5MHz和f0+2.5MHz。其频率配置如图5所示。

　　

 

　　3 通信设备设计

　　3.1 点对多点微波设备

　　

 

　　点对多点微波设备主要包括保密、基带、调制器、上/下变频、发/收频率综合器、功放、电调滤波器、低噪声

　　在调制变频单元，首先对下行无线群路码流进行差分编码、直序扩频、限带成型，再完成DQPSK调制及滤波放大得到70MHz中频信号。然后利用来自发跳频综合器的发本振信号完成上变频，经带通滤波器抑制带外邻道杂散，缓冲放大送功放单元。

　　功放单元将输入的射频小信号放大到额定电平输出。输出端的定向耦合器对输出电平和反射电平分别检波，且在出现驻波告警时，关闭供电

　　天线接收的中心站信号fr2经接收滤波器滤除带外干扰后，进入低噪声放大器放大，然后与本振混频后变成中频信号fi1。它经2级中频滤波器进一步滤除带外干扰，再由突发AGC及中频放大器快速稳定输出中频电平。该中频信号又与发端本振进行变频，经变频滤波滤除载波和镜频成分后变成ft4信号，再经功率放大器放大，由发端滤波器滤除带外杂散干扰后，经天线输出，发往外围站。

　　

 

　　天线接收的外围站信号fr2转发过程与上相似，变换后经天线输出，发往中心站。

　　转发器配备高稳定的10MHz时钟源，给各个本振源作为环路锁定参考。

　　3.2 转发设备

　　以中频转发设计，设备组成原理框图如图8所示。

　　

 

　　天线接收的中心站信号fr2经接收滤波器滤除带外干扰后，进入低噪声放大器放大，然后与本振混频后变成中频信号fi1。它经2级中频滤波器进一步滤除带外干扰，再由突发AGC及中频放大器快速稳定输出中频电平。该中频信号又与发端本振进行变频，经变频滤波滤除载波和镜频成分后变成ft4信号，再经功率放大器放大，由发端滤波器滤除带外杂散干扰后，经天线输出，发往外围站。

　　天线接收的外围站信号fr2转发过程与上相似，变换后经天线输出，发往中心站。

　　转发器配备高稳定的10MHz时钟源，给各个本振源作为环路锁定参考。

　　4. 结论

　　以微波通信方式实现的无线局域网，通过IP接口将无线局域网接入广域网，构建了一个全方位、多层次的网络平台。在可能的条件下，也可以通过卫星转播建设独立的广域网。无线网络将使网络技术更广泛的应用于各个领域，是网络化进程中的重要一环。