專利名稱：Vhf/uhf頻段超長(zhǎng)距離無(wú)線鏈路通信網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種在超長(zhǎng)距離范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)線鏈路組網(wǎng)通信的技術(shù)方案，確切地說(shuō)，它是一種通過(guò)對(duì)通信鏈路中各個(gè)中繼站所使用的兩部轉(zhuǎn)信電臺(tái)之間不進(jìn)行任何直接連接，在VHF或UHF頻段采取頻率重組，自動(dòng)轉(zhuǎn)信的方法，在相距400公里以上的超長(zhǎng)距離范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線鏈路組網(wǎng)的通信方式。
目前，在我國(guó)長(zhǎng)途公用通信網(wǎng)，已達(dá)到普及的程度。但是，隨著移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和行業(yè)管理的實(shí)際需求，以省級(jí)行政區(qū)域?yàn)橹行牡膶Ｓ谜{(diào)度通信網(wǎng)，以其靈活、方便、可靠的特性越來(lái)越受到人們的歡迎。例如集群專用調(diào)度系統(tǒng)，自動(dòng)撥號(hào)無(wú)線通信系統(tǒng)都為相應(yīng)的行業(yè)管理起了積極的作用。不過(guò)，它們均存在投資太大，建設(shè)周期過(guò)長(zhǎng)的同題，這與我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)際情況還不相適應(yīng)。因此，如何利用傳統(tǒng)的VHF或UHF頻段的無(wú)線電通信設(shè)備來(lái)解決這一問(wèn)題，具有其十分廣泛的意義。
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種利用VHF或UHF頻段的無(wú)線電通信設(shè)備，在對(duì)通信鏈路各個(gè)中繼站所設(shè)置的2部轉(zhuǎn)信臺(tái)之間不進(jìn)行任何直接連接，采取頻率重組，自動(dòng)轉(zhuǎn)信的方法，在相距400公里以上的超長(zhǎng)距離范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線鏈路組網(wǎng)通信的技術(shù)方案，即無(wú)線鏈路通信網(wǎng)。


圖1是本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明無(wú)連接中繼方式信號(hào)流向圖。
圖3是傳統(tǒng)的有連接中繼方式信號(hào)流向圖。
圖4是本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)無(wú)線鏈路頻率分配示意圖。
圖5是本發(fā)明求同頻復(fù)用信干比示意圖。
從圖1可以看出，本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為有1個(gè)指揮調(diào)度中心[1]，它只有1部基地臺(tái)BS，其中BST為發(fā)射機(jī)，BSR為接收機(jī)；有4個(gè)中繼站，每個(gè)中繼站有2部轉(zhuǎn)信臺(tái)，其中，第一中繼站[2]的2部轉(zhuǎn)信臺(tái)分別為RSa1和RSa2，且RSa1負(fù)責(zé)下行信號(hào)的轉(zhuǎn)信，RSa2負(fù)責(zé)上行信號(hào)的轉(zhuǎn)信；第二中繼站[3]的2部轉(zhuǎn)信臺(tái)分別為RSb1和RSb2，且RSb1負(fù)責(zé)下行信號(hào)的轉(zhuǎn)信，RSb2負(fù)責(zé)上行信號(hào)的轉(zhuǎn)信；第三中繼站[4]的2部轉(zhuǎn)信臺(tái)分別RSc1和RSc2，且RSc1負(fù)責(zé)下行信號(hào)的轉(zhuǎn)信，RSc2負(fù)責(zé)上行信號(hào)的轉(zhuǎn)信；第四中繼站[5]的2部轉(zhuǎn)信臺(tái)分別為RSd1和RSd2，且RSd1負(fù)責(zé)下行信號(hào)的轉(zhuǎn)信，RSd2負(fù)責(zé)上行信號(hào)的轉(zhuǎn)信。根據(jù)通信距離的遠(yuǎn)近，中繼站可以設(shè)置多個(gè)，最后是目的地的移動(dòng)臺(tái)[6]，它用MR表示，其MRT是發(fā)射機(jī)，MRR是接收機(jī)，根據(jù)實(shí)際情況，移動(dòng)臺(tái)可以設(shè)置若干部。
本發(fā)明的主要技術(shù)特征之一，指揮調(diào)度中心[1]只用1部基地臺(tái)BS，且BST發(fā)射機(jī)發(fā)送的F2A調(diào)制信號(hào)為起始的下行信號(hào)，BSR接收機(jī)接收的第一中繼站[2]轉(zhuǎn)信臺(tái)RSa2發(fā)送的F3B調(diào)制信號(hào)為最后的上行信號(hào)。
本發(fā)明的主要技術(shù)特征之二，各中繼站設(shè)置的2部轉(zhuǎn)信臺(tái)均各自獨(dú)立完成轉(zhuǎn)信任務(wù)，2部轉(zhuǎn)信臺(tái)之間無(wú)任何電氣上和機(jī)械上的連接關(guān)系。如第一中繼站[2]中的轉(zhuǎn)信臺(tái)RSa1和RSa2，其中RSa1接收來(lái)自指揮調(diào)度中心[1]基地臺(tái)BS發(fā)送的F2B調(diào)制信號(hào)，經(jīng)RSa1的接收機(jī)解調(diào)后，直接從其內(nèi)部的轉(zhuǎn)信電路送至RSa1的發(fā)射機(jī)并調(diào)制成F4B調(diào)制信號(hào)下行送至第二中繼站[3]的轉(zhuǎn)信臺(tái)RSb1，經(jīng)其接收解調(diào)后直接從其內(nèi)部轉(zhuǎn)信電路送至發(fā)射機(jī)調(diào)制成F5A調(diào)制信號(hào)下行送至第三中繼站[4]的轉(zhuǎn)信臺(tái)RSc1，經(jīng)其接收處理轉(zhuǎn)換成F3B調(diào)制信號(hào)，再下行到第四中繼站[5]的轉(zhuǎn)信臺(tái)RSd1，經(jīng)其接收處理轉(zhuǎn)換成F3A調(diào)制信號(hào)，最后送到目的地的移動(dòng)臺(tái)[6]MR的MRR接收機(jī)，經(jīng)其接收處理轉(zhuǎn)換成MRT發(fā)射機(jī)的F4B調(diào)制信號(hào)，開始上行至第四中繼站[5]的轉(zhuǎn)信臺(tái)RSd2，經(jīng)其接收處理轉(zhuǎn)換成F2A調(diào)制信號(hào)，接著上行到第三中繼站[4]的轉(zhuǎn)信臺(tái)RSc2，轉(zhuǎn)換成F5B調(diào)制信號(hào)再上行至第二中繼站[3]的轉(zhuǎn)信臺(tái)RSb2轉(zhuǎn)換成F3A調(diào)制信號(hào)，繼續(xù)上行到第一中繼站[2]的轉(zhuǎn)信臺(tái)RSa2，轉(zhuǎn)換成F3B調(diào)制信號(hào)，最后上行到指揮調(diào)度中心[1]基地臺(tái)BS的BSR接收機(jī)，由此完成指揮調(diào)度中心與目的地之間的通信聯(lián)絡(luò)。BSR經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理轉(zhuǎn)換信號(hào)，又重新開始下行，直至目的地的移動(dòng)臺(tái)，移動(dòng)臺(tái)接著又相反的上行，直至指揮調(diào)度中心，如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離無(wú)線鏈路網(wǎng)絡(luò)通信。
本發(fā)明的主要技術(shù)特征之三，各中繼站采用雙機(jī)錯(cuò)頻無(wú)連接轉(zhuǎn)信方式，使上行信號(hào)和下行信號(hào)完全分流，從圖1中可以看出本發(fā)明的上行載波信號(hào)的頻率從目的地的移動(dòng)臺(tái)[6]MR開始上行到第四中繼站[5]，接著上行到第三中繼站[4]，再上行到第二中繼站[3]，繼續(xù)上行到第一中繼站[2]，最后上行到指揮調(diào)度中心[1]，依次為F4B→F2A→F5B→F3A→F3B。本發(fā)明的下行載波信號(hào)的頻率從指揮調(diào)度中心[1]出發(fā)最后下行到目的地的移動(dòng)臺(tái)[6]依次為F2A→F4B→F5A→F3B→F3A。即下行信號(hào)從指揮調(diào)度中心[1]出發(fā)，通過(guò)4部轉(zhuǎn)信臺(tái)一直傳到底至目的地的移動(dòng)臺(tái)[6]。上行信號(hào)則由目地的移動(dòng)臺(tái)[6]從第四中繼站收到的F3A載波信號(hào)，經(jīng)MRR接收機(jī)解調(diào)后直接從其內(nèi)部轉(zhuǎn)信電路送至MRT發(fā)射機(jī)，并調(diào)制為F4B載波信號(hào)，通過(guò)4部轉(zhuǎn)信臺(tái)一直傳至指揮調(diào)度中心[1]如此循環(huán)，完成指揮調(diào)度中心與目的地的移動(dòng)臺(tái)的通信聯(lián)絡(luò)。由此可以看出在整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，上行信號(hào)和下行信號(hào)是嚴(yán)格分流的，不夠成閉環(huán)，且其載波信號(hào)頻率彼此不同。換句話說(shuō)，各中繼站的2部轉(zhuǎn)信臺(tái)，不僅沒有任何直接連接關(guān)系，而且其工作頻率也不同(即錯(cuò)頻)，信號(hào)流向又完全相反。
本發(fā)明由于各中繼站設(shè)置的2部轉(zhuǎn)信臺(tái)采用無(wú)連接中繼方式，因此系統(tǒng)累計(jì)噪聲系數(shù)小，可以實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離的無(wú)線通信。而傳統(tǒng)的有連接中繼方式，由于各中繼設(shè)置的2部轉(zhuǎn)信臺(tái)，當(dāng)其中1部接收機(jī)收到的調(diào)制信號(hào)經(jīng)調(diào)解后要送到另一部發(fā)射機(jī)調(diào)制成新的調(diào)制信號(hào)，再發(fā)送出去，這樣中繼站在每一次轉(zhuǎn)信過(guò)程中，均會(huì)受到外來(lái)干擾的影響，因此其系統(tǒng)累計(jì)噪聲系數(shù)大，通信距離大了，就無(wú)法通信聯(lián)絡(luò)。借助圖2和圖3，可以進(jìn)一步得出定性結(jié)果。在圖2中，RS1R和RS1T是中繼站中同一部轉(zhuǎn)信臺(tái)的收/發(fā)信機(jī)，在圖3中RS′1R是中繼站中某一部轉(zhuǎn)信臺(tái)的接收機(jī)，而RS′2T是另一部轉(zhuǎn)信臺(tái)的發(fā)射機(jī)。比較圖2和圖3的轉(zhuǎn)信過(guò)程，在不考慮其內(nèi)部噪聲的同等情況下，圖3中多增加了一個(gè)外來(lái)干擾信號(hào)(即噪聲)n(t)，在兩種中繼方式中，假設(shè)其輸入信號(hào)為同一理想信號(hào)，Us cos[ωst+Δω∫F(t)dt]，則在圖2中C點(diǎn)的出信號(hào)，Uc為aΔωF(t)，在圖3中C′點(diǎn)的輸出信號(hào)Uc′為aΔωF(t)+n(t)?？梢?，傳統(tǒng)中繼方式的輸出端噪聲大，信噪比低，經(jīng)多級(jí)中繼轉(zhuǎn)信后，累積噪聲呈加性增長(zhǎng)，系統(tǒng)信噪比急劇下降，轉(zhuǎn)發(fā)音頻十分嚴(yán)重，話音可懂度很低，以至進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)。相反，采用本發(fā)明無(wú)連接中繼轉(zhuǎn)信方式，系統(tǒng)累積噪聲小，只要控制好各中繼站轉(zhuǎn)信信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)和中轉(zhuǎn)開啟的靈敏度，提高信噪比，運(yùn)行多級(jí)無(wú)連接中繼轉(zhuǎn)信，就能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。
本發(fā)明的抗干擾能力，可借助圖4、圖5加以說(shuō)明。根據(jù)CCIR第358-2號(hào)報(bào)告建議“當(dāng)有用信號(hào)與干擾信號(hào)同為調(diào)頻制時(shí)，射頻通道的防護(hù)比應(yīng)為8±3dB?！北景l(fā)明考慮上述CCIR有關(guān)建議，依照超長(zhǎng)距離通信沿線地形和地物的實(shí)際情況，為了充分利用頻率資源，擬采用三群頻復(fù)用，同時(shí)，為了確保全網(wǎng)內(nèi)的通信質(zhì)量，即S/I為30dB時(shí)，對(duì)應(yīng)的信噪比應(yīng)大于15dB。則可應(yīng)用下列公式Un/Us=40logr(2n-1)r-na]]>這里Us為有用信號(hào)；Un為干擾信號(hào)；r為通信范圍工作半徑；n為群頻次數(shù)； a為越區(qū)切換重疊深度。
在理想條件下，令a=0則在三群頻組中Un/Us=40logr5e-3a=-40log15=-28dB]]>令Un/Us=-27dB得a=4.47Km可見，在整個(gè)通信網(wǎng)中，只要合理掌握移動(dòng)臺(tái)的越區(qū)切換，就可以減少重疊深度，從而可以使區(qū)域邊緣相切處的S/I達(dá)到最佳，區(qū)間干擾小。另外，在圖5中規(guī)定A區(qū)和K區(qū)共用同一信道，且相距Dk，則邊緣最小的信噪比為SI=1M(Dkmin-rr)α]]>M為同頻基臺(tái)數(shù)目；Dk為同頻復(fù)用距離；r為小區(qū)工作半徑；α為傳播常數(shù)。令r=50Km Dk=300Km M=2 α=4則SI=10log[12(5)4]=24.9dB]]>所以對(duì)應(yīng)邊緣處的信噪比為44.9(29.9+15)dB。
在區(qū)域網(wǎng)中，令r=50Km Dk=200Km M=2 α=4則SI=10log[12(3)4]=16dB]]>所以對(duì)應(yīng)邊緣處的信噪比為31(16+15)dB。
可見當(dāng)同頻復(fù)用距離為300Km時(shí)，則所需群頻復(fù)用至少為3個(gè)。A區(qū)和K區(qū)兩基臺(tái)間應(yīng)相隔2個(gè)小區(qū)。
本發(fā)明抗三階互調(diào)能力與各倍道頻率的分配選用。檢驗(yàn)通信系統(tǒng)的若干工作頻率之間是否存在三階互調(diào)，通常采用差值序列法，即Fm=F1+m·ΔfF1為基準(zhǔn)標(biāo)稱頻率；ΔF為信道頻率間隔；m為標(biāo)稱頻率序號(hào)； Fm為相應(yīng)頻率序號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)頻率。
而本發(fā)明實(shí)例中選用450、200MHz和460MHz為2個(gè)基標(biāo)稱頻率F1，信道頻率間隔ΔF為25KHz，共選用五組雙工頻率，按上式計(jì)算得標(biāo)稱頻率序列為f1=F1B/F1A=450*200/460*200(MHz)f11=F2B/F2A=450*470/460*475(MHz)m=11f46=F3B/F3A=451*350/461*350(MHz)m=46f116=F4B/F4A=453*100/463*100(MHz) m=116f135=F5B/F5A=453*575/463*575(MHz) m=135由引，可以得出五組頻率的差值陣列
可見，本發(fā)明的頻率差值無(wú)得重復(fù)，不存在三階互調(diào)干擾問(wèn)題。
此外，本發(fā)明在實(shí)際運(yùn)用中，對(duì)于通信網(wǎng)外來(lái)的干擾信號(hào)均采用單音靜噪抑制法，即各轉(zhuǎn)信臺(tái)附設(shè)一亞音靜噪，備用戶臺(tái)均設(shè)置在該亞音點(diǎn)打開轉(zhuǎn)信臺(tái)，將干擾信號(hào)排除在外，進(jìn)一步提高了超長(zhǎng)距離的通信質(zhì)量。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)如下采用多級(jí)(5級(jí))以上無(wú)線中繼接力，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍達(dá)400公里以上，可實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離通信聯(lián)絡(luò)。
采用雙機(jī)無(wú)連接中繼轉(zhuǎn)信，上行信號(hào)和下行信號(hào)嚴(yán)格分流，各行其道且頻率不同(即錯(cuò)頻)，系統(tǒng)噪聲小，通信質(zhì)量高。
采用三群頻復(fù)用技術(shù)組網(wǎng)，既避免了網(wǎng)內(nèi)的同頻干擾，又提高了頻率資源的利用，同時(shí)還可以消除三階互調(diào)干擾的影響。且設(shè)備簡(jiǎn)單、安裝容易、投資少、建設(shè)周期短等。
圖1也是本發(fā)明一實(shí)施例，其系統(tǒng)組成的主要設(shè)備是KG110型轉(zhuǎn)信臺(tái)若干部、TK-808型基地臺(tái)若干部、TK-808型車載臺(tái)若干部，N888U型手持臺(tái)若干部、還有高增益全向天線、定向天線、車載臺(tái)吸頂天線、手持臺(tái)螺璇天線若干等。本實(shí)施例工作原理如前所述。
本發(fā)明還可以利用太陽(yáng)能作能源，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，全天候工作。
權(quán)利要求
1.一種VHF/UHF頻段超長(zhǎng)距離無(wú)線鏈路通信網(wǎng)，有一個(gè)指揮調(diào)度中心[1]，若干(可達(dá)5級(jí)以上)個(gè)中繼站和目的地的移動(dòng)臺(tái)[6](按需設(shè)置)構(gòu)成，其特征在于指揮調(diào)度中心[1]只設(shè)置基地臺(tái)BS一部，其中BST為發(fā)射機(jī)，BSR為接收機(jī)，由BST發(fā)送的F2A調(diào)制信號(hào)為起始的下行信號(hào)，直接送至第一中繼站[2]中的一部轉(zhuǎn)信臺(tái)RSSa1的接收機(jī)，而BSR接收來(lái)自第一中繼站[2]的另一部轉(zhuǎn)信臺(tái)RSa2的發(fā)射機(jī)發(fā)送的F3B調(diào)制信號(hào)；每個(gè)中繼站只設(shè)置轉(zhuǎn)信臺(tái)2部。
2.按照權(quán)利要求1所述的通信網(wǎng)，其特征在于每個(gè)中繼站設(shè)置的2部轉(zhuǎn)信臺(tái)，第一中繼站[2]的轉(zhuǎn)信臺(tái)為RSa1和RSa2，其中RSa1接收來(lái)自指揮調(diào)度中心[1]基地臺(tái)BST發(fā)送的F2B調(diào)制信號(hào)，經(jīng)RSa1接收解調(diào)后直接從其內(nèi)部的轉(zhuǎn)信電路送至RSa1的發(fā)射機(jī)調(diào)制成F4B調(diào)制調(diào)信號(hào)，接著下行至第二中繼站[3]轉(zhuǎn)信臺(tái)RSb1和RSb2中的RSb1，經(jīng)其接收解調(diào)后直接從其內(nèi)部轉(zhuǎn)信電路送至RSb1的發(fā)射機(jī)調(diào)制成F5A調(diào)制信號(hào)，再下行送至第三中繼站[4]轉(zhuǎn)信臺(tái)RSc1和RSc2中的RSc1，經(jīng)其接收解調(diào)后直接從其內(nèi)部轉(zhuǎn)信電路送至RSc1的發(fā)射機(jī)調(diào)制成F3B調(diào)制信號(hào)，繼續(xù)下行至第四中繼站[5]的轉(zhuǎn)信臺(tái)RSd1和RSd2中的RSd1，經(jīng)其接收解調(diào)后直接從其內(nèi)部轉(zhuǎn)信電路送至RSd1的發(fā)射機(jī)調(diào)制成F3A調(diào)制信號(hào)，最后下行到目的地的移動(dòng)臺(tái)[6]MR的接收機(jī)MRR，即下行信號(hào)依次為F2A→F4B→F5A→F3B→F3A，下行信號(hào)通過(guò)的電臺(tái)依次為BSTT→RSa1→RSb1→RSc1→RSd1→MRR，在移動(dòng)臺(tái)[6]MR的接收機(jī)MRR從第四中繼站[5]的轉(zhuǎn)信臺(tái)SRd1發(fā)送來(lái)的F3A調(diào)制信號(hào)，經(jīng)其接收解調(diào)，內(nèi)部轉(zhuǎn)信至移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射機(jī)MRT調(diào)制成F4B調(diào)制信號(hào)開始上行，最后到達(dá)指揮調(diào)度中心[1]基地臺(tái)的BSR接收機(jī)，上行信號(hào)同下行信號(hào)方向相反，依次為F4B→F2A→F5B→F3A→F3B，上行信號(hào)通過(guò)的電臺(tái)依次為MRT→RSd2→RSc2→RSb2→RSa2→BSR。
全文摘要
VHF/UHF頻段超長(zhǎng)距離無(wú)線鏈路通信網(wǎng),有1個(gè)指揮調(diào)度中心,設(shè)基地臺(tái)1部,若干個(gè)(可達(dá)5級(jí)以上)中繼站,各中繼站設(shè)轉(zhuǎn)信臺(tái)2部,二者無(wú)任何直接連接,采用頻率重組,自動(dòng)轉(zhuǎn)信的方法使上行/下行信號(hào)嚴(yán)格分流,互不影響,在相距400公里以上的范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)無(wú)線鏈路組網(wǎng)通信,與傳統(tǒng)中繼通信方式相比,具有系統(tǒng)噪聲小,通信距離長(zhǎng),話音質(zhì)量好,抗三階互調(diào)干擾性能強(qiáng),且設(shè)備簡(jiǎn)單,安裝容易,投資少,建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04B7/00GK1233920SQ9811352
公開日1999年11月3日 申請(qǐng)日期1998年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月28日
發(fā)明者陸德寶 申請(qǐng)人:陸德寶