TDMA微波系統的一種自動時延調整技術

2012-10-20 02:28:36肖振鵬鄭宜忠黃桂樹

無線電通信技術 2012年6期

肖振鵬，鄭宜忠，黃桂樹

(1.吉林省高速公路管理局，吉林長春 130022;2.中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北石家莊 050081)

0 引言

較早時期，微波通信又被理解為微波接力通信，即一點對一點的干線接力傳輸。隨著通信技術的發展，通信需求的增加，微波通信技術也有了較大發展，比如實現了點對多點雙向通信，即多址通信技術。

微波多址通信技術中，考慮設備成本，使用效率等因素，大多采用時分多址(TDMA)技術，本文從使用和實際設計出發，簡要分析了3種常用多址技術的特點，并結合實例，介紹了1種TDMA微波通信的時延調整技術，通過各外圍站和中心站在正式通信前的幀定位信息溝通，計算并確定適時傳輸時延，從而實現自動時延調整。

1 多址技術與TDMA微波通信

簡而言之，多址通信技術就是根據信號分割原理，把頻率資源以頻帶、時間、空間和碼型等參數，分成相互正交或準正交的子空間，即信道。再把這些信道以適當的方式分配給那些需要通信的各個地點的用戶，就實現了多址通信。常見的分配方式有按需分配、預分配和自適應分配等。

基本的多址通信方式有3種:即頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)。頻分多址技術是以不同的頻率信道而實現點對多點的分配，碼分多址技術是以不同的代碼序列實現多址通信，而時分多址是以不同的時隙分配來實現多址通信。本文介紹的TDMA微波傳輸系統，就是基于時分多址技術的多址通信系統，是一種實現共享傳輸介質或網絡的通行技術。它把時間分割成周期性的幀，每一幀再分割成若干個時隙，通過介質或者網絡發送信號。在滿足定時和同步的條件下，接收方可以分別在各個時隙中接收到對應的信號而不混擾。時分多址技術的最大優點是頻譜利用率高，與頻分多址相比，可以有多用戶使用同一信道，且用戶傳輸速率變化比較靈活。與碼分多址相比，又有技術難度和設備復雜度低的優點，是無線電通信系統中較常用也很實用的多址通信技術。

TDMA微波通信系統，一般由一個中心站和多個外圍站組成，各外圍站相對中心站距離遠近不同，點對3點系統組成如圖1所示。

2 時延的計算方法

傳輸時延是指一個站點從開始發送數據幀到數據幀發送完畢所需要的全部時間，也可說是接收站點接收一個數據幀的全部時間。

信號從發射端經過無線傳輸到達接收端以后，會有時間上的延遲。引起的原因有以下幾種:①由于基帶和調制解調的處理過程，會對信息產生一定的延遲，該延遲只與處理電路有關，在確定處理電路后，其數值是固定的;②微波遠距離傳輸，同樣會給信號帶來延遲，這個延遲會根據傳輸距離的變化而發生變化。

微波遠距離傳播時延計算公式:

式中，c為真空光速3×108m/s;

d為無線傳輸距離。

傳輸時延調整bit計算公式:

式中，v為微波通信設備傳輸信號的群路信息速率。

按上述計算方法，假設微波傳輸距離最大為30 km，則微波雙向傳播時延為20 ms;傳輸信號的群路速率為2560 kb/s，則微波傳輸時延調整bit則達到512 bit。而數字電路處理過程傳輸時延為10 bit，則總的時延調整bit為522 bit。

3 時延調整

由于點對多點通信系統各外圍站與中心站通信距離遠近各不相同，系統要求各個外圍站根據自己與中心站通信距離的遠近，設定向中心站發送信號時刻，從而保證信號能夠“準時”的到達中心站。

TDMA模式的點對多點通信，必須采取措施保證各外圍站上報數據信號在中心站各個接收時隙中不混擾。現有保證措施有2種:一是在傳輸時隙中預留距離保護比特，這種方法會增加傳輸冗余度，增加設備傳輸帶寬;另一種是進行時延調整，通過提前預設時延調整值，減少距離保護比特，提高數據傳輸效率。上下行幀收發對應關系和時延調整示意圖如圖2所示。

圖2 上下行幀收發對應關系和時延調整示意圖

時延調整就是用于抵消收發數字處理的固定時延和遠距離通信帶來的傳輸時延。通常的時延調整方法有人工設置和自動調整2種方法。人工設置方法就是人工計算，通過設備監控操作，直接輸入時延調整值，外圍站根據輸入值進行時延調整;自動調整方法為外圍站上傳管理幀，中心站根據各個外圍站上報管理幀起始位置和本地接收管理幀起始位置，自動計算時延調整值，再通過下行管理信息以廣播方式發送給各個外圍站，外圍站根據接收到的時延調整值自動進行時延調整，上報數據信息，從而實現時延自動調整。自動時延調整所帶來的好處就是更方便、更快捷、更準確。