基于微波通信的無線局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)

1 引言

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)

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。

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。

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

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

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

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

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。

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)。