基于載波動(dòng)態(tài)調(diào)整的FDMA系統(tǒng)優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究

(1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司 第五十四研究所，石家莊 050000; 2.河北科技大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，石家莊 050000)

0 引言

衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)作為天地一體化網(wǎng)絡(luò)的骨干部分，是以衛(wèi)星為主要載體進(jìn)行信息獲取、傳輸和處理的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[1]。處于不同軌道和不同類型的衛(wèi)星通過(guò)星際鏈路互連，構(gòu)成覆蓋全球的空間信息網(wǎng)絡(luò)，再通過(guò)星地鏈路與地面設(shè)施所組成的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互連互通，有效地獲取和傳輸多維信息，并且負(fù)責(zé)完成資源的統(tǒng)籌處理、任務(wù)的分發(fā)和管理等一系列任務(wù)。隨著寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，更高質(zhì)量的業(yè)務(wù)需求對(duì)寬帶通信系統(tǒng)的通信鏈路傳輸技術(shù)提出了更高的要求，如何高效地利用帶寬、有效地傳輸數(shù)據(jù)成為選擇通信鏈路傳輸技術(shù)的重要標(biāo)準(zhǔn)。

目前在衛(wèi)星通信的體制中，使用最多的是頻分復(fù)用(FDMA)和時(shí)分復(fù)用(time division mltiple access,TDMA)兩種[2]。基于FDMA體制的衛(wèi)星通信系統(tǒng)盡管具有性能穩(wěn)定，通信可靠性能高，編碼方式多樣等優(yōu)點(diǎn)，但是相對(duì)TDMA而言，由于其頻分復(fù)用的特點(diǎn)，在帶寬資源分配后，數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程中帶寬大小不變，頻點(diǎn)位置不變，從而占用固定的帶寬資源。因此帶寬利用率相對(duì)較低，靈活性較差。傳統(tǒng)的TDMA系統(tǒng)在已有的成熟體制下結(jié)合FDMA系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化拓展，逐步研制出多頻時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)(multiple frequency time division multiple access,MF-TDMA)，使之在幀效率和性能穩(wěn)定性上有所提高。隨著IP技術(shù)在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用，每一個(gè)遠(yuǎn)端站終端業(yè)務(wù)類型已經(jīng)不僅僅局限于一路語(yǔ)音視頻，可能包含多個(gè)IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)同時(shí)接入。因此，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量變化與信道變化會(huì)更加頻繁，而FDMA系統(tǒng)在按需分配帶寬時(shí)往往是基于最大需求的情況，這樣導(dǎo)致系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中對(duì)分配的帶寬資源往往不能充分利用，對(duì)帶寬資源的使用效率偏低，而數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中對(duì)帶寬進(jìn)行硬切換又會(huì)出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，不能從根本上解決帶寬利用率低的問(wèn)題。因此，需要針對(duì)FDMA系統(tǒng)傳輸中對(duì)數(shù)據(jù)量變化進(jìn)行適應(yīng)性載波動(dòng)態(tài)調(diào)整的關(guān)鍵技術(shù)研究，以提高FDMA系統(tǒng)的帶寬使用效率。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

FDMA/DAMA體制的衛(wèi)星通信系統(tǒng)大多針對(duì)某些衛(wèi)星專網(wǎng)應(yīng)用，由于其性能穩(wěn)定，傳輸數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于應(yīng)急衛(wèi)星通信中[3]。在實(shí)際應(yīng)用中，可能需要按照用戶要求，隨時(shí)建立兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的鏈路，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)地球站之間的網(wǎng)絡(luò)互通。FDMA/DAMA系統(tǒng)主要由中心站(Center Station，CS)、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器、若干遠(yuǎn)端站(Remote Station，RS)組成[4]。遠(yuǎn)端站包括業(yè)務(wù)調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)控調(diào)制解調(diào)器、路由器、接入控制設(shè)備及業(yè)務(wù)終端等通信設(shè)備，中心站除包含上述設(shè)備外還包括網(wǎng)管系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 FDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成

在該衛(wèi)星系統(tǒng)中，信息收發(fā)的調(diào)制解調(diào)器均采用雙發(fā)雙收的形式，一路用于傳輸指令信息，另一路用于傳輸業(yè)務(wù)信息。其中，中心站位于網(wǎng)絡(luò)的邏輯中心，在特定的TDM指令信道內(nèi)通過(guò)TDM廣播的形式對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)端站進(jìn)行帶寬資源分配、鏈路建立、鏈路拆除等控制，并且中心站能夠和網(wǎng)絡(luò)中全部的遠(yuǎn)端站直接通信[5]。所有遠(yuǎn)端站通過(guò)Aloha上行信道在固定的帶寬下分時(shí)隙地發(fā)送建鏈請(qǐng)求、接收信息反饋、數(shù)據(jù)流量監(jiān)測(cè)、鏈路釋放請(qǐng)求等信息，從而動(dòng)態(tài)建立兩個(gè)地球站之間的連接。各地球站之間通信，地球站與中心站之間通信均采用FDMA頻分復(fù)用的形式占用固定信道，一旦有業(yè)務(wù)需要傳輸即通過(guò)遠(yuǎn)端站上傳資源申請(qǐng)，中心站收到后進(jìn)行資源分配并下發(fā)分配信息，遠(yuǎn)端站收到分配信息后自動(dòng)配置收發(fā)參數(shù)，發(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行建鏈，兩端收發(fā)同步后將確認(rèn)信息上傳中心站并開始連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)信息。從而動(dòng)態(tài)建立兩個(gè)地球站之間的連接[6]。

2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案

該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是在原有FDMA系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)架構(gòu)上加入信息交互以及時(shí)間控制模塊，使整個(gè)系統(tǒng)在同一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)下進(jìn)行規(guī)律變化，以保證各遠(yuǎn)端站在載波變化時(shí)沒(méi)有相互影響。在入網(wǎng)操作時(shí)，各遠(yuǎn)端站通過(guò)指令信道與中心站進(jìn)行時(shí)間信息交互，利用測(cè)距技術(shù)進(jìn)行同步并保持。在通信過(guò)程中，各遠(yuǎn)端站將流量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及狀態(tài)通過(guò)指令信道發(fā)送給中心站進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，中心站給各遠(yuǎn)端站下發(fā)配置參數(shù)。各遠(yuǎn)端站的調(diào)制端與解調(diào)端在時(shí)間控制模塊下進(jìn)行數(shù)據(jù)處理通信操作。系統(tǒng)處理模塊如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

在數(shù)據(jù)信道調(diào)制解調(diào)中，CPU處理器模塊和組幀模塊之間加入了交互功能，在數(shù)據(jù)幀需要數(shù)據(jù)信息的時(shí)候，組幀模塊給CPU處理器一個(gè)使能信號(hào)，CPU處理器在使能信號(hào)內(nèi)將數(shù)據(jù)包發(fā)送給組幀模塊進(jìn)行組幀，同時(shí)CPU處理器模塊具備緩存功能，當(dāng)數(shù)據(jù)輸入量增大而傳輸速率來(lái)不及變化時(shí)，CPU將數(shù)據(jù)緩存下來(lái)并將緩存信息通過(guò)信息交互模塊及時(shí)上報(bào)中心站，在下一個(gè)載波變換周期中增大載波速率以提高傳輸能力，緩存的數(shù)據(jù)量設(shè)定在門限值以下，防止數(shù)據(jù)量過(guò)大產(chǎn)生丟包。在指令控制系統(tǒng)中，信息交互模塊接收中心站通過(guò)TDM廣播信道下發(fā)的測(cè)距信息和參數(shù)配置信息并分別發(fā)送給時(shí)間控制模塊和參數(shù)配置模塊。時(shí)間控制和參數(shù)配置模塊分別進(jìn)行時(shí)間參數(shù)和載波參數(shù)的校正與配置同時(shí)生成反饋信息并發(fā)送給信息交互模塊中，信息交互模塊通過(guò)將反饋信息和CPU狀態(tài)信息組幀通過(guò)Aloha上行信道發(fā)送給中心站，完成一個(gè)指令信息的交互。

該系統(tǒng)工作流程方案按照各遠(yuǎn)端站發(fā)送數(shù)據(jù)幀的幀頭到達(dá)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的時(shí)間為基準(zhǔn)，保證各遠(yuǎn)端站發(fā)送每一幀的數(shù)據(jù)幀的幀頭到達(dá)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的時(shí)間相同。首先中心站按載波調(diào)整周期通過(guò)指令信道下發(fā)配置參數(shù)，各遠(yuǎn)端站接收到參數(shù)配置后，按照測(cè)距結(jié)果進(jìn)行不同的時(shí)延處理后發(fā)送數(shù)據(jù)，使得每個(gè)遠(yuǎn)端站發(fā)送的數(shù)據(jù)幀頭到達(dá)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的時(shí)間相同，解調(diào)端根據(jù)指令信道接收的數(shù)據(jù)以及前幀參數(shù)確定接收的參數(shù)并進(jìn)行相應(yīng)的解調(diào)。在指令信息控制下小站一和小站二的數(shù)據(jù)信道的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的時(shí)序圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)工作流程示意圖

圖中，傳輸時(shí)刻τ0為中心站到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的時(shí)間距離；τ1為小站一到中心站的時(shí)間距離；τ2為小站二到中心站的時(shí)間距離；Δτ為小站一到小站二的時(shí)間距離差τ1-τ2；τ10為小站一到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的距離；τ20為小站二到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的距離；τ12與τ21為小站一到小站二的距離。該載波變換流程共分為指令信道、執(zhí)行指令和數(shù)據(jù)信道3層時(shí)刻。首先，中心站下發(fā)參數(shù)指令為當(dāng)前載波變換周期的開始，分別經(jīng)過(guò)τ1和τ2時(shí)間到達(dá)小站一和小站二(小站一距離較遠(yuǎn)，τ1>τ2)，小站一接收到參數(shù)信息后經(jīng)過(guò)0.5 s后配置參數(shù)并開始發(fā)送同步信息與數(shù)據(jù)信息，小站二再經(jīng)過(guò)Δτ后開始配置參數(shù)并發(fā)送同步信息和數(shù)據(jù)信息。這樣經(jīng)過(guò)τ10時(shí)間小站一與小站二發(fā)送的數(shù)據(jù)同時(shí)到達(dá)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，并且以后每次進(jìn)行載波變化時(shí)都能保證載波變換的同步性。在數(shù)據(jù)信道中，小站一和小站二每次配置參數(shù)后先發(fā)送特定保護(hù)時(shí)間的同步碼再發(fā)送數(shù)據(jù)幀，使得每次載波變換后在解調(diào)端先利用同步碼進(jìn)行定時(shí)載波的恢復(fù)，防止有用信息的丟失。解調(diào)端再分別經(jīng)歷τ12和τ21后進(jìn)行解調(diào)參數(shù)的配置，并接收新載波的數(shù)據(jù)。每次變化過(guò)程中，中心站下發(fā)指令與小站執(zhí)行指令和發(fā)送數(shù)據(jù)均是在特定的時(shí)間周期中進(jìn)行。在該載波變換模式下，數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中按上述工作流程進(jìn)行周期性變化傳輸。

3 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

首先，為了適應(yīng)周期性變化的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)幀需要設(shè)計(jì)成固定時(shí)長(zhǎng)的時(shí)幀，即不管載波速率多大，每一幀的幀長(zhǎng)在時(shí)間上是固定的。結(jié)合QoS服務(wù)質(zhì)量和存儲(chǔ)量的限制以及傳輸效率，我們將時(shí)幀的幀長(zhǎng)設(shè)置為1 s 20 ms,其中，包含IP數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀時(shí)長(zhǎng)為1 s，用于每次載波同步的同步碼時(shí)長(zhǎng)為20 ms。其中，數(shù)據(jù)幀部分包括96比特幀頭，96比特幀尾以及若干數(shù)據(jù)編碼塊(不同速率對(duì)應(yīng)不同數(shù)量的編碼塊，速率越大，編碼塊越多)。幀頭中包括32比特幀頭獨(dú)特字和本幀數(shù)據(jù)參數(shù)，幀尾為32比特幀尾獨(dú)特字和下幀數(shù)據(jù)參數(shù)。同步碼時(shí)長(zhǎng)設(shè)計(jì)為20 ms,根據(jù)載波速率最低設(shè)置為64 kbps，20 ms內(nèi)的同步碼數(shù)為1 280個(gè)，滿足同步需求。系統(tǒng)數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)示意圖

由于時(shí)長(zhǎng)固定，幀頭幀尾的字段格式固定，所以不同速率對(duì)應(yīng)每幀中的數(shù)據(jù)量不同，幀效率也存在差異。對(duì)應(yīng)不同速率的幀效率如圖5所示。從中我們可以發(fā)現(xiàn)，符號(hào)速率越大，幀效率越高，最高效率接近于98%，遠(yuǎn)大于TDMA幀效率。但是，當(dāng)速率較低時(shí)，幀效率較低，所以我們根據(jù)普遍需求，將載波速率設(shè)置為64 kbps～8 Mbps，步進(jìn)為32 kbps，這樣在載波速率為64 kbps時(shí)最低效率為97.75%。幀效率值仍然較高，滿足工程需要。

圖5 不同速率下幀效率

4 全網(wǎng)時(shí)間同步

在上述分析中我們知道，基于載波動(dòng)態(tài)切換的FDMA系統(tǒng)同步變換的前提是使得每一個(gè)遠(yuǎn)端站在一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)下同步變化以保證變換后到達(dá)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的時(shí)間相同而不產(chǎn)生相互干擾。由于各地遠(yuǎn)端站距離衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的距離各不相同，所以信息在信道上的傳輸時(shí)延也各不相同，各地球站的本地時(shí)間也會(huì)存在差異。因此在入網(wǎng)時(shí)必須進(jìn)行全網(wǎng)時(shí)間同步，即在有效的誤差范圍內(nèi)計(jì)算出各小站接收發(fā)送指令和數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)間，從而能夠使所有的遠(yuǎn)端站在規(guī)定的周期時(shí)間內(nèi)接收和發(fā)送指令和數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行載波參數(shù)的調(diào)整。全網(wǎng)時(shí)間同步過(guò)程的核心思想是保證不同遠(yuǎn)端站在初始發(fā)送信息和變換載波后發(fā)送信息的幀頭同步到達(dá)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器。其主要原理是測(cè)距原理，即根據(jù)小站入網(wǎng)時(shí)和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)指令信息的傳輸時(shí)延判斷各遠(yuǎn)端站位置，從而計(jì)算出不同位置的遠(yuǎn)端站在載波變換周期內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間。遠(yuǎn)端站距離與時(shí)延示意圖如圖6所示。

圖6 遠(yuǎn)端站距離與時(shí)延示意圖

首先，我們對(duì)傳輸時(shí)延進(jìn)行估計(jì)。根據(jù)已知靜止軌道衛(wèi)星的最大傾斜距離dmax=41 127 km,從而得出從地球站到衛(wèi)星的最大往返時(shí)延為：

τmax=2dmax/c=0.274s

(1)

式中，光速c為299 792.5 km/s。

測(cè)距流程包括初測(cè)距和精測(cè)距兩部分。初測(cè)距即為根據(jù)中心站記錄的遠(yuǎn)端站的經(jīng)緯度信息由公式大致計(jì)算出遠(yuǎn)端站位置。精測(cè)距即通過(guò)信號(hào)往返時(shí)間精確計(jì)算遠(yuǎn)端站距離，此結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)距離。

初測(cè)距過(guò)程中我們根據(jù)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的與地球站的位置關(guān)系根據(jù)公式估計(jì)出地球站的大致位置，從而為精測(cè)距提供大致的位置的參數(shù)信息。

地球站距衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的時(shí)間距離λ′為：

λ′=Rn/C

(2)

地球站距衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的距離Rn為：

(3)

式中，hs為衛(wèi)星到地心的距離；re為地球站到地心的距離；θ為地球站緯度；ξ為地球站經(jīng)度；φ為衛(wèi)星經(jīng)度φs與地球站經(jīng)度φn之差。

精測(cè)距過(guò)程中通過(guò)對(duì)接后的指令信道各站收發(fā)的指令間隙計(jì)算各站距離衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的時(shí)間，測(cè)距流程圖如圖7所示。

圖7 測(cè)距流程圖

從圖7中我們可以知道，中心站發(fā)送一幀TDM指令幀后，經(jīng)過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器下發(fā)到各個(gè)地球站，不同位置的地球站經(jīng)過(guò)不同的時(shí)間延時(shí)接收到指令幀。距離衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器近的地球站會(huì)先接收到TDM指令幀，距離地球站遠(yuǎn)的會(huì)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的延時(shí)再接收到指令幀，中心站自發(fā)自收TDM指令幀(時(shí)間不一定最短)。各遠(yuǎn)端站接收到指令幀后，記錄收發(fā)時(shí)間與幀內(nèi)數(shù)據(jù)并組成ALOHA反饋幀，在規(guī)定的反饋時(shí)隙內(nèi)發(fā)送回中心站，再次經(jīng)過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器后到達(dá)中心站，此為一個(gè)測(cè)距指令幀收發(fā)周期。

則上述周期有如下關(guān)系：

中心站上行時(shí)間與遠(yuǎn)端站下行時(shí)間相等，即：

UT_C=DT_Rn

(4)

中心站下行時(shí)間與遠(yuǎn)端站上行時(shí)間相等，即：

DT_Cn=UT_Rn

(5)

中心站自發(fā)自收一幀TDM幀時(shí)間為T0：

T0=2UT_C=ts-t0

(6)

中心站到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的時(shí)間距離為λ0：

λ0=UT_C=T0/2=(ts-t0)/2

(7)

遠(yuǎn)端站N的一個(gè)信令周期為Tn：

Tn=tn-t0=UT_C+DT_Cn+τn+UT_Rn+DT_Rn

(8)

遠(yuǎn)端站N到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的時(shí)間距離為λn：

λn=DT_Cn=UT_Rn=(tn-t0-τn-2λ0)/2

(9)

式中，t0為中心站發(fā)送一幀TDM廣播時(shí)刻；tn為中心站接收到第N個(gè)地球站回傳相鄰前一幀TDM廣播的ALOHA信號(hào)的時(shí)間；ts為中心站接收到自發(fā)自收的同一幀TDM幀的時(shí)刻；τn為第N個(gè)遠(yuǎn)端站從收到TDM廣播到發(fā)出ALOHA信號(hào)的時(shí)間延時(shí)。

中心站計(jì)算出各遠(yuǎn)端站的時(shí)間距離后，排序找出最遠(yuǎn)的遠(yuǎn)端站與最近的遠(yuǎn)端站，時(shí)間距離分別為λmax、λmin，分別計(jì)算各地球站距離最遠(yuǎn)小站的時(shí)間距離Δα(λmax-λm)和最近小站的時(shí)間距離Δβ(λm-λmin)，每個(gè)小站發(fā)送時(shí)延τm(λ0+λm+2Δα+τ0或λ0+λmax+Δα+τ0)分別記錄,發(fā)送時(shí)延插入下行指令幀中下發(fā)給各遠(yuǎn)端站。式中，m=0，1，2，3，…，n；τ0為指令發(fā)送間隙。

由于測(cè)距同步在該系統(tǒng)中是最為基礎(chǔ)且關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，測(cè)距結(jié)果的好壞直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的通信狀況。所以，我們采用兩種自相關(guān)系數(shù)較好的32位控制字分別作為上行測(cè)距控制字和下行測(cè)距控制字，判決門限為25。兩種控制字的自相關(guān)性如圖8與圖9所示。

圖8 控制字一自相關(guān)性

圖9 控制字二自相關(guān)性

精測(cè)距的精度與信令的傳輸速率有關(guān)，當(dāng)信令傳輸速率越大，定位的數(shù)據(jù)比特碼越窄，定位精度越高。信令速率與測(cè)距精度之間的關(guān)系如圖10所示，根據(jù)精度需要和帶寬資源的高效利用，網(wǎng)管信令速率設(shè)置為128 Kbps。

圖10 信令速率與測(cè)距精度之間的關(guān)系

根據(jù)指令信道的傳輸方式需要，我們?cè)赒PSK調(diào)制，1/2卷積編碼方式下通過(guò)在不同的信噪比條件下分別發(fā)送100組測(cè)距控制字，分別仿真出控制字一與控制字二的搜幀率及誤比特率。結(jié)果如圖1所示，在信噪比大于6.8 db時(shí)搜幀率達(dá)到100%，測(cè)距性能較穩(wěn)定。信令速率與測(cè)距精度之間的關(guān)系如圖11所示。

圖11 信令速率與測(cè)距精度之間的關(guān)系

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案和工作流程，對(duì)現(xiàn)有的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)模塊的改進(jìn)，搭建出了工程環(huán)境模型，在模擬網(wǎng)管(只控頻點(diǎn)和速率)的控制下，對(duì)兩臺(tái)調(diào)制解調(diào)器的入網(wǎng)及數(shù)據(jù)的傳輸進(jìn)行控制。其中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)制解調(diào)方式采用的QPSK，編碼方式為1/2卷積編碼。兩個(gè)調(diào)制解調(diào)器載波頻點(diǎn)設(shè)置在1 200 MHz與1 300 MHz，在兩個(gè)頻點(diǎn)上互傳信息并周期變化，載波速率分別設(shè)置為128 Kbps和64 Kbps，并與頻點(diǎn)一起做周期變化。通過(guò)觀察解調(diào)端的星座圖變化，觀察載波動(dòng)態(tài)調(diào)整變化過(guò)程，判斷鏈路狀態(tài)，圖12為某一個(gè)周期變化中載波變換前后的星座圖變化。

圖12 載波切換過(guò)程中解調(diào)端QPSK星座圖

由圖12我們可以看出，載波變化前，解調(diào)出的QPSK的星座圖分布在(450,450)和(450，-450)和(-450，450)和(-450，-450)4個(gè)點(diǎn)周圍，均能映射出發(fā)端數(shù)據(jù)，符合正常的QPSK星座圖分布；參數(shù)配置過(guò)程中，在新載波數(shù)據(jù)發(fā)送到收端之前，解調(diào)端會(huì)存在部分噪聲信號(hào)映射在(0,0)附近，并且會(huì)存在少量由于測(cè)距系統(tǒng)時(shí)間誤差導(dǎo)致的部分其他信道的數(shù)據(jù)映射。當(dāng)載波參數(shù)配置好后，解調(diào)端映射出少量同步信號(hào)，分布在關(guān)于零點(diǎn)對(duì)稱的在(450,450)和(-450，-450)周圍；隨后解調(diào)端進(jìn)行定時(shí)載波恢復(fù)，此時(shí)解調(diào)端在對(duì)頻偏相偏進(jìn)行估計(jì)糾正，相點(diǎn)分布在以零點(diǎn)為圓心，450為半徑的圓周上；最后頻偏相偏糾正好后，相點(diǎn)重新變換回QPSK映射點(diǎn)位，一個(gè)載波變換周期結(jié)束。

6 結(jié)束語(yǔ)

該載波變換技術(shù)結(jié)合了FDMA穩(wěn)定性高、和TDMA靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。目前，F(xiàn)DMA系統(tǒng)在應(yīng)急通信中應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)應(yīng)急通信的特點(diǎn)，一旦出現(xiàn)突發(fā)事件時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大量用戶進(jìn)行信息交互的情況，很容易出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)阻塞，這時(shí)網(wǎng)絡(luò)帶寬資源就顯得尤其珍貴，高效利用帶寬資源進(jìn)行實(shí)時(shí)信息的互通對(duì)于處理應(yīng)急性突發(fā)事件，挽救人民生命，保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)安全起到了至關(guān)重要的作用。同時(shí)載波動(dòng)態(tài)傳輸數(shù)據(jù)能防止出現(xiàn)信息監(jiān)聽的現(xiàn)象，有利于重要信息的保密工作。