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應(yīng)急通信里常用的自組網(wǎng)電臺有哪些關(guān)鍵技術(shù)?

2024-01-24 14:48:04

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  MANET(移動自組織網(wǎng)絡(luò))

  MANET(Mobile Ad Hoc Network)是一種基于Ad Hoc組網(wǎng)方式的新型寬帶“無線網(wǎng)狀網(wǎng)”。MANET作為移動自組織網(wǎng)絡(luò),其不依賴于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,支持任意網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

  與傳統(tǒng)有中心(基站)無線網(wǎng)絡(luò)不同,MANET是無中心通信網(wǎng)絡(luò),采用全新的去中心化網(wǎng)格網(wǎng)理念設(shè)計,是一個無中心、分布式無線寬帶通信系統(tǒng),具備多跳中繼、動態(tài)路由、抗毀性強(qiáng)及擴(kuò)展性好等突出特點。網(wǎng)絡(luò)支持任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),通過專用路由協(xié)議,各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間通過相鄰的其他節(jié)點,利用無線多跳轉(zhuǎn)發(fā)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和各種業(yè)務(wù)交互。

  MANET具有部署維護(hù)成本低、覆蓋范圍大、速率高、網(wǎng)絡(luò)健壯、自適應(yīng)性強(qiáng)、鏈路自感知自愈等優(yōu)點,既可作為一種獨立的無線自組織網(wǎng)絡(luò)存在,又可作為現(xiàn)有異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的有效補(bǔ)充和拓展。

  MANET可廣泛應(yīng)用于應(yīng)急通信專網(wǎng)、行業(yè)信息專網(wǎng)、區(qū)域?qū)拵>W(wǎng)、無線監(jiān)控專網(wǎng)、協(xié)同管理專網(wǎng)及智能傳輸專網(wǎng)等。

  COFDM(正交頻分復(fù)用

  OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing),即正交頻分復(fù)用,是目前通信系統(tǒng)廣泛采用的調(diào)制技術(shù)。其基本原理就是將寬帶信道劃分為一系列正交的子載波,高速數(shù)據(jù)流通過串并轉(zhuǎn)換,分配到相應(yīng)子載波中進(jìn)行傳輸。

  COFDM(Coded OFDM)是將信道編碼技術(shù)與OFDM技術(shù)相結(jié)合,可很好地對抗多徑環(huán)境中的頻率選擇性衰落及窄帶干擾。COFDM技術(shù)可有效提高載波的頻譜利用率,各子載波相互正交,有效避免子載波間的相互干擾。以頻譜利用率和誤碼率之間的最佳平衡為原則,COFDM各子載波可根據(jù)信道狀況的不同選擇不同的調(diào)制方式。通過各個子載波的聯(lián)合編碼,系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗衰落能力,非常適用于多徑環(huán)境和衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸,當(dāng)信道中因為多徑而出現(xiàn)頻率選擇性衰落時,只有落在頻帶凹陷處的子載波及其攜帶的信息受影響,其他的子載波未受損害,利用信道編碼的優(yōu)異糾錯性能進(jìn)行糾錯,使得系統(tǒng)可有效對抗衰落,保證數(shù)據(jù)高速傳輸。

  MIMO(多入多出)

  MIMO(Multiple Input Multiple Output)技術(shù)指在發(fā)射端和接收端分別使用多個發(fā)射天線和接收天線,使信號通過發(fā)射端與接收端的多個天線傳送和接收,在收發(fā)之間構(gòu)成多個信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

  MIMO技術(shù)的本質(zhì)是利用多天線提供分集增益(空間分集)和復(fù)用增益(空間復(fù)用),前者保證系統(tǒng)的傳輸可靠性,后者提高系統(tǒng)的傳輸速率。

  空間分集,本質(zhì)是把信息符號的多個獨立衰落的副本提供給接收機(jī),減小信號深度衰落的概率,從而達(dá)到改善系統(tǒng)性能的目的,提升傳輸可靠性及魯棒性。空間復(fù)用,對于 MIMO 系統(tǒng)而言,衰落對于各對收發(fā)天線之間是獨立的,因此可以將 MIMO 信道看成多個并行的空間子信道,空間復(fù)用就是在這多條獨立的并行路徑上傳輸不同數(shù)據(jù),從而極大提高信道容量。理論上,MIMO系統(tǒng)信道容量可以隨著收發(fā)天線數(shù)的增長而線性增加。

  MIMO技術(shù)能同時提供空間分集和空間復(fù)用,兩者之間存在折衷關(guān)系,通過合理利用MIMO系統(tǒng)分集和復(fù)用兩種模式可以最大限度獲得系統(tǒng)增益,在對現(xiàn)有頻譜資源充分利用的基礎(chǔ)上獲取可靠性與有效性兩方面增益,其代價是增加了發(fā)送端與接收端的處理復(fù)雜度。

  MIMO技術(shù)是當(dāng)前無線通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一,為眾多無線通信系統(tǒng)所采用。

  智能選頻(干擾躲避)

  智能選頻(干擾躲避)技術(shù)是一項新興的抗干擾技術(shù),可以有效的躲避干擾,最大化的保證無線傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。

  和峰科技獨特的智能選頻(干擾躲避)技術(shù)關(guān)鍵在于干擾檢測、判決決策、切換執(zhí)行三大過程。干擾檢測指在正常通信過程中實時檢測各頻點干擾及背景噪聲情況,從而為判決決策提供基礎(chǔ)支撐;判決決策,由各個節(jié)點獨立自主完成,以最優(yōu)化自身接收性能為準(zhǔn)則,選取最優(yōu)頻點作為接收頻點;切換執(zhí)行發(fā)生在判決決策選取了新的最優(yōu)頻點之后,切換過程不會引起數(shù)據(jù)丟失,保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定連續(xù)傳輸。

  和峰科技所獨有的智能選頻(干擾躲避)技術(shù),使得各個節(jié)點可自主動態(tài)選取不同最優(yōu)頻點進(jìn)行異頻組網(wǎng),從而使整體網(wǎng)絡(luò)性能達(dá)到最優(yōu),有效規(guī)避干擾。

  跳頻

  跳頻是最為常用的抗干擾、防截獲通信技術(shù)。

  跳頻通信的雙方按事先約定的偽隨機(jī)化跳頻序列進(jìn)行頻點變換,為了實現(xiàn)電臺間的正常通信,跳頻系統(tǒng)首先要實現(xiàn)跳頻圖案同步,然后收發(fā)信機(jī)必須按照跳頻序列的約定在同一時間跳變到同一頻率,進(jìn)行無線數(shù)據(jù)的突發(fā)傳輸。

  跳頻可以起到頻率分集和抗干擾作用,有效地改善無線鏈路的傳輸質(zhì)量并降低干擾對無線傳輸所帶來的影響,即使有部分頻點被干擾,仍能在其他未被干擾的頻點上進(jìn)行正常的通信。同時,與定頻通信相比,跳頻通信比較隱蔽也難以被截獲,只要不清楚跳頻圖案及跳變周期,則很難截獲相應(yīng)通信內(nèi)容。

  空間時分復(fù)用

  根據(jù)無線信號在空間中傳播特點,其信號強(qiáng)度會隨著傳輸距離增加而不斷衰減,當(dāng)兩個節(jié)點間距離足夠遠(yuǎn)時,可認(rèn)為一個節(jié)點的發(fā)射信號對另一個節(jié)點的接收不會產(chǎn)生影響??臻g時分復(fù)用(STDM)技術(shù)正是依據(jù)上述特點,利用無線自組網(wǎng)的全網(wǎng)拓?fù)湫畔ⅲ诒WC足夠安全的傳輸距離的前提下,充分利用傳輸鏈路上各節(jié)點間的空間隔離,在保證收發(fā)互不干擾的前提下,使得同一時間可以允許兩個或以上的節(jié)點同時發(fā)射,進(jìn)而使得無線信道資源能夠基于空間間隔實現(xiàn)復(fù)用。與傳統(tǒng)嚴(yán)格的時分復(fù)用(TDM)模式相比,STDM模式下多跳中繼鏈路的傳輸帶寬得以不受跳轉(zhuǎn)次數(shù)的影響而不斷消耗,從而提升網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)耐掏铝俊?/p>

  空間時分復(fù)用技術(shù)會充分利用全網(wǎng)拓?fù)湫畔?,根?jù)每個節(jié)點所需時間資源多少,最優(yōu)化復(fù)用組合,即用最少的資源來滿足所有節(jié)點業(yè)務(wù)需求,從而最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐率。

  載波聚合

  載波聚合技術(shù)可以將多個連續(xù)載波聚合成一個更寬的頻譜,同時也可以把一些不連續(xù)的頻譜碎片聚合到一起,能夠提供更大的傳輸帶寬,同時也能更好的適應(yīng)不同場合下可用頻率資源的限制,提升系統(tǒng)兼容性。

  載波聚合方式主要有如下三種(以兩載波聚合為例):

  ? 如果兩個載波的頻段相同,還相互緊挨著,頻譜連續(xù),就稱作頻段內(nèi)連續(xù)的載波聚合。

  ? 如果兩個載波的頻段相同,但頻譜不連續(xù),中間隔了一段,就稱作頻段內(nèi)不連續(xù)的載波聚合。

  ? 如果兩個載波的頻段不同,則稱作頻段間的載波聚合。

  通過載波聚合技術(shù),可以大幅提升系統(tǒng)傳輸能力,并增強(qiáng)整個系統(tǒng)的魯棒性和適應(yīng)能力。

  波束成形

  波束成形,是多天線系統(tǒng)中所采用的一項信號增強(qiáng)技術(shù)。

  在多天線系統(tǒng)中采用波束成形技術(shù)時,發(fā)射機(jī)通過調(diào)整各發(fā)射天線的相位和幅度,使得信號在接收機(jī)方向進(jìn)行有效疊加,獲得更強(qiáng)的信號增益,明顯改善接收信噪比,提升信號質(zhì)量,從而有效對抗衰落及傳播損耗帶來的信號衰減。從天線方向圖角度來看,這樣做相當(dāng)于形成了指定方向上的窄波束,將原來全向的方向圖轉(zhuǎn)換成了有零點、有最大指向的窄波瓣方向圖。同樣原理也適用用于接收機(jī),通過對接收信號相位和幅度的調(diào)整,提升系統(tǒng)增益。

  由于通信雙方的移動性以及散射環(huán)境,信道具有極強(qiáng)的時變性,在相應(yīng)條件下,需要精確地獲得信道參數(shù)并加以反饋,并采用自適應(yīng)波束成形技術(shù),依據(jù)通信雙方在空間傳播的不同路徑,自適應(yīng)地形成最佳指向的方向圖,在不同到達(dá)方向上給予不同的增益,實時地形成窄波束對準(zhǔn)對方,而在其他方向盡量壓低旁瓣,從而獲得更高的系統(tǒng)增益,提高系統(tǒng)的容量。

  干擾防御

  干擾防御是多種抗干擾技術(shù)的綜合應(yīng)用,其目的主要是用于應(yīng)對通信過程中各類型干擾,在強(qiáng)干擾環(huán)境中(傳輸中斷概率50%),依然能夠保證網(wǎng)絡(luò)連接穩(wěn)定,業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸。

  這一卓越能力,既可以與跳頻模式相結(jié)合,也可以在其他各種通信模式中使用,從而保證系統(tǒng)的健壯性和魯棒性。