2018年第2期 信息通信2018
(总第 182 期）INFORMATION&COMMUNICATIONS(Sum.No 182)pcti
李燕，方勇，徐珩
(中国人民解放军91550部队，辽宁大连116023)
汽水热交换器
摘要：海上机动通信系统实现岸基侧指挥中心与海上般艇、航艇与航艇之间的互联互通功能。文幸概述了系统的总体架 构，从动态频率感知与选择、窄带干扰规避、频率规划等方面说明了系统的电磁兼容与抗干扰设计，分析了超远距离传输 中的空口无线传输、高效远距离義盖、频谱聚合等技术，为海上机动通信的关键应用提供了相关解决方案。 关键词：海上；机动通信；电磁兼容；远距离传输
中图分类号：TN911.4 文献标识码:A文章编号:1673-1131(2018)02-0065-02
为满足海上节点之间快速机动通信需求，研制开发支持 快速拓扑变化、抗干扰、低时延、资源动态分配 的基于TD_LTE 技术体制的自组网系统，实现岸基侧指挥中心与海上舰艇、舰 艇与舰艇之间的互联互通功能，提供实时数据、电话、视频等 IP业务传输，全面提升海上机动通信、调度指挥、应急保障等 能力。
1海上机动通信系统总体架构
海上机动通信系统主要包括岸基传输节点、舰载传输节 点、便携传输节点和网管系统，实现岸基-舰艇、舰艇-舰艇间高 速无线信息传输通道，为指挥中心与舰艇以及舰艇之间的语 音、数据、视频、多媒体等各种业务数据的传输服务。
根据使用场景的不同，有三神应用模式：岸基模式、编队 模式和远距离模式。各模式可根据场景自动配置，也可固定 配置后通过软件指令切换。
在岸基模式下，当舰载节点进入岸基节点覆盖范围后，自动优先与岸基节点建立无线互联，构建岸一舰无线网络，覆盖 范围以外或远端边缘的舰载节点以先期进入岸基节点的舰载 节点作为中继与岸基节点连接。舰载节点可在多个岸基节点 间实现无缝切换。
在编队模式下，舰载节点（包括便携节点）自动以任意拓 扑结构构建海上机动自组织网络，可实现动态路由、动态对等、无中心分布的网络结构，实现参训舰船之间的宽带链路传输。所有舰载节点之间对等通信，不相邻两个舰船节点可以通过 其它舰船节点多跳中继转发。
在远距离模式下，当节点间通信距离超过100公里(满足 视距条件）时，通过功率汇聚技术，将发射功率集中到部分子 载波上，提升该部分子载波的功率密度，从而实现相同发射功 率条件下的更远距离通信。
2电磁兼容设计
海上机动通信系统工作于UHF频段，在岸基接入应用模 式时容易受到各种电磁信号（广播电视、导航等）的干扰。为 增强抗干扰性，系统可对工作频段内的电磁情况进行扫描，自动识别外界干扰，通过重复编码和扣子载波技术规避干扰并 选择合适频点，进行动态频谱分配，做到对工作信道内电磁千 扰的识别和规避。
2.1动态频率感知与选择
动态频率感知与选择技术主要用于近岸锚地的宽带无线 接入。因为存在岸基接入站工作频率与现有频率冲突的可能 性，系统可根据当地的实际环境，感知并选择可用频谱资源，实施动态的频谱接入。
频谱感知技术采用谱能量感知法获取频谱使用状态，通 过对可用频段进行反复扫描、比对，得到可用信道。当无线通 信环境变化时，该机制能动态、有效地使用可用信道。系统对 信道进行了分类，分为工作信道集合、备用信道集合、候选信 道集合和保护信道集合。各种信道每隔一定时间感知一次，
根据感知结果，实现各信道的切换。自动频谱协商分配分为 分布式和集中式两种，分布式由相互两个节点之间通过互相 协商完成频率和时隙分配，集中式由网管统一下发资源频率 配置信息。
2.2窄带干扰规避技术
在电子对抗环境下，为了达到尽可能大的干扰范围，干扰 信号往往采用窄带信号发送，以。针对此类窄带干扰，系统通 过感知侦测干扰频率范围，然后重新排布无干扰的频谱资源，有效避让恶意干扰或其它干扰’有效提髙无线链路的传输可 靠性。
如图1所示，系统首先将整个频带资源分割为若干子频 带。然后根据干扰信号的强度和带宽，确定被干扰子频带和 可用子频带-然后通过频域的调度和滤波技术’将可用子频 带分配给各个用户，从而规避已受到干扰的子频带。磁悬浮床
图1窄带干扰自适应滤波
节点间干扰自适应滤波协商流程：首先，各个节点进行干 扰S描，获取本节点所使用频率的频谱状况，根据模式识别算 法，获得本节点的可用频谱资源列表；其次，在更髙鲁棒的控 制信道上与相邻节点交换频谱资源列表：最后，两点协商，获 得相匹配的收发信道频谱资源信息，使用协商完成的资源列 表进行互联通信。
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信息通信李燕等：海上机动通信中的电磁兼容与远距离传输技术设计2.3頻率规划
频率规划主要针对岸基和自组网这两种不同的应用模式，
设计不同的频率使用方案。
2.3.1岸基模式频率规划
宽带无线系统资源分配采用时分和频分的方式。网络内
不同节点之间使用不同的频点或时隙进行通信。
岸基模式频率规划思想是每个岸基节点组成的子网使用
单频点组网，通过不同的频段使每个子网之间形成隔离。相
邻的岸基节点之间使用不同的频点。如果两个岸基节点组成
的子网之间不互相千扰，则可以对同一频点进行复用。
2_3_2自组网模式頻率规划
自组网模式时，使用的频率以及时隙根据实际拓扑情况
闸道机>防震型投光灯动态分配。系统支持网络拓扑结构动态变化，满足星型、线型、
网状网络拓扑场景的动态按需组网需求，具有较强的传输抗 毁功能。
当拓扑结构为星型网络时，使用单频点组网，不同节点在 不同的时隙上进行通信。当拓扑结构为线性网络或网状网 络时，可以使用单频点组网和多频点组网。单频点组网时，由于全网内只能通过时隙隔离，所有节点分配固定数量的时 隙，全网吞吐量受到影响。多频点组网时，不同的节点可以 使用相同的时隙，在不同的频点上进行通信，提高了整个网 络的吞吐量。
3远距离传输物理层技术
考虑到海上机动试验通信系统的应用场景需求，在特定 的场景下，需要支持更远的覆盖距离，针对T D-L T E的特点，有 针对性的对帧结构和调度算法进行优化，加大用于收发的保 护时隙，以应对距离引起的传输延时。目前，系统设计的最远 传输距离为120K m(满足视距条件)。同时，考虑到不同距离 的节点间的传输延时上的差异，对收发子帧的调度进行优化。系统采用了支持超远距离高速传输T O D优化机制的自适应 帧结构，保证了超远距离用户的可靠通信。
3.1空口无线传输技术
系统采用基于L T E规范的O F D M A传输技术，易于与多 天线、髙效调制和编码等先进技术结合，提供了符号、子载波 二维的多用户信息承载平台，简化了系统在宽带传输条件下 收发信机的实现复杂度，降低了设备成本。
通信节点的信道编码采用了性能优良的■n iA o码方案，支 持的码率包括1/3, 1/2,2/3, 3/4, 5/6等。T u rb o码将两个分量 码通过伪随机交织器并行级联，通过在两个软入/软出译码器 之间进行多次迭代实现了伪随机译码，其性能远远超过传统 的信道编码方式。通信节点支持Q P S K、16Q A M和64Q A M 等各种调制方式与T\irix>编码相结合，提高了宽带无线网络节 点的传输效率。
3.2高效远距离覆盖技术
系统设计了支持超远距离高速传输的基于T O D优化机 制的自适应帧结构，如图2所示。在这种帧结构中，系统根据 超远距离、远距离以及近距离这三类用户节点，调整子帧中保 护G A P时隙的大小。在与近距离节点通信时，子帧使用较小 的保护G A P时隙：当与远距离节点通信时，子帧使用较大的 保护G A P时隙。该帧结构可以独立地支持各类通信节点的 信息传输，整个网络中可以同时存在多种类型子帧结构，因而 频谱利用率得到了充分的提髙。
图2自适应帧结构
自动变光电焊面罩3.3频谱聚合技术
在使用给定带宽进行通信的过程中，如果可用带宽并不
连续、或者连续带宽内出现了干扰信号，无法形成原有的宽带
调制无线传输9针对这一问题，系统在通信节点中采用了频
谱聚合技术，可以将不同的频段汇聚结合起来实现宽频传输，
从而有效提高频谱利用效率。根据频谱聚合的位置不同，可
分为连续频谱聚合和非连续频谱聚合。联合使用连续频谱聚
合和非连续频谱聚合，可以满足复杂频段分布时的大容量带
宽传输需求。非连续频谱聚合如图3所示。
2个不迮线的]OMI lz f带聚i>=20MHz带览
例如：视-舰M倍例如：舰-单兵iflHJ
图3非连续頻谱聚合示意图
配合频谱感知技术，可以在各个载频点上动态配置承载
业务《根据实际安装条件，频谱聚合的各载频点可以使用不
同天馈单元（例如岸基接入站)，也可以共用同一个天馈系统 (例如舰载、升空节点站)，从而增强适装性。
4结论
通过采用频谱感知和窄带千扰规避等抗千扰技术，并采
用合理的频谱规划设计，系统信号干扰比不小于-10dB，干扰
总计带宽不大于工作带宽的60%，系统可进行带内子载波自
动扣除。通过远距离传输物理层技术，系统支持超过100公
里(满足视距条件）的远距离传输，能够满足机动状态下的高
带宽、远距离无线通信传输的任务保障。
参考文献：
[1]李燕，徐珩，韩晓东.海上机动试验通信系统设计[J].信息通
信，2016(4).
[2]杜宏，王海青.机动通信中信息传输质量保证方法[J].军事
通信技术,2014,35〇):50-51.
[3]肖天成.无线通信技术在远程测量系统中的应用.华中科
技大学硕士学位论文,2012.
作者简介：李燕(1975-)，女，高级工程师，硕士研究生，从事通
信总体工作。
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