Vhf/uhf頻段超長距離無線鏈路通信網的製作方法

2023-04-29 15:29:11

專利名稱：Vhf/uhf頻段超長距離無線鏈路通信網的製作方法
技術領域：
本發明提供一種在超長距離範圍內實現無線鏈路組網通信的技術方案，確切地說，它是一種通過對通信鏈路中各個中繼站所使用的兩部轉信電臺之間不進行任何直接連接，在VHF或UHF頻段採取頻率重組，自動轉信的方法，在相距400公裡以上的超長距離範圍內，實現無線鏈路組網的通信方式。
目前，在我國長途公用通信網，已達到普及的程度。但是，隨著移動通信產業的不斷發展和行業管理的實際需求，以省級行政區域為中心的專用調度通信網，以其靈活、方便、可靠的特性越來越受到人們的歡迎。例如集群專用調度系統，自動撥號無線通信系統都為相應的行業管理起了積極的作用。不過，它們均存在投資太大，建設周期過長的同題，這與我國經濟發展實際情況還不相適應。因此，如何利用傳統的VHF或UHF頻段的無線電通信設備來解決這一問題，具有其十分廣泛的意義。
本發明的目的是為克服現有技術的不足而提供的一種利用VHF或UHF頻段的無線電通信設備，在對通信鏈路各個中繼站所設置的2部轉信臺之間不進行任何直接連接，採取頻率重組，自動轉信的方法，在相距400公裡以上的超長距離範圍內，實現無線鏈路組網通信的技術方案，即無線鏈路通信網。


圖1是本發明網絡結構示意圖。
圖2是本發明無連接中繼方式信號流向圖。
圖3是傳統的有連接中繼方式信號流向圖。
圖4是本發明網絡無線鏈路頻率分配示意圖。
圖5是本發明求同頻復用信幹比示意圖。
從圖1可以看出，本發明的網絡結構為有1個指揮調度中心[1]，它只有1部基地臺BS，其中BST為發射機，BSR為接收機；有4個中繼站，每個中繼站有2部轉信臺，其中，第一中繼站[2]的2部轉信臺分別為RSa1和RSa2，且RSa1負責下行信號的轉信，RSa2負責上行信號的轉信；第二中繼站[3]的2部轉信臺分別為RSb1和RSb2，且RSb1負責下行信號的轉信，RSb2負責上行信號的轉信；第三中繼站[4]的2部轉信臺分別RSc1和RSc2，且RSc1負責下行信號的轉信，RSc2負責上行信號的轉信；第四中繼站[5]的2部轉信臺分別為RSd1和RSd2，且RSd1負責下行信號的轉信，RSd2負責上行信號的轉信。根據通信距離的遠近，中繼站可以設置多個，最後是目的地的移動臺[6]，它用MR表示，其MRT是發射機，MRR是接收機，根據實際情況，移動臺可以設置若干部。
本發明的主要技術特徵之一，指揮調度中心[1]只用1部基地臺BS，且BST發射機發送的F2A調製信號為起始的下行信號，BSR接收機接收的第一中繼站[2]轉信臺RSa2發送的F3B調製信號為最後的上行信號。
本發明的主要技術特徵之二，各中繼站設置的2部轉信臺均各自獨立完成轉信任務，2部轉信臺之間無任何電氣上和機械上的連接關係。如第一中繼站[2]中的轉信臺RSa1和RSa2，其中RSa1接收來自指揮調度中心[1]基地臺BS發送的F2B調製信號，經RSa1的接收機解調後，直接從其內部的轉信電路送至RSa1的發射機並調製成F4B調製信號下行送至第二中繼站[3]的轉信臺RSb1，經其接收解調後直接從其內部轉信電路送至發射機調製成F5A調製信號下行送至第三中繼站[4]的轉信臺RSc1，經其接收處理轉換成F3B調製信號，再下行到第四中繼站[5]的轉信臺RSd1，經其接收處理轉換成F3A調製信號，最後送到目的地的移動臺[6]MR的MRR接收機，經其接收處理轉換成MRT發射機的F4B調製信號，開始上行至第四中繼站[5]的轉信臺RSd2，經其接收處理轉換成F2A調製信號，接著上行到第三中繼站[4]的轉信臺RSc2，轉換成F5B調製信號再上行至第二中繼站[3]的轉信臺RSb2轉換成F3A調製信號，繼續上行到第一中繼站[2]的轉信臺RSa2，轉換成F3B調製信號，最後上行到指揮調度中心[1]基地臺BS的BSR接收機，由此完成指揮調度中心與目的地之間的通信聯絡。BSR經過相應的處理轉換信號，又重新開始下行，直至目的地的移動臺，移動臺接著又相反的上行，直至指揮調度中心，如此循環，實現超長距離無線鏈路網絡通信。
本發明的主要技術特徵之三，各中繼站採用雙機錯頻無連接轉信方式，使上行信號和下行信號完全分流，從圖1中可以看出本發明的上行載波信號的頻率從目的地的移動臺[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]，繼續上行到第一中繼站[2]，最後上行到指揮調度中心[1]，依次為F4B→F2A→F5B→F3A→F3B。本發明的下行載波信號的頻率從指揮調度中心[1]出發最後下行到目的地的移動臺[6]依次為F2A→F4B→F5A→F3B→F3A。即下行信號從指揮調度中心[1]出發，通過4部轉信臺一直傳到底至目的地的移動臺[6]。上行信號則由目地的移動臺[6]從第四中繼站收到的F3A載波信號，經MRR接收機解調後直接從其內部轉信電路送至MRT發射機，並調製為F4B載波信號，通過4部轉信臺一直傳至指揮調度中心[1]如此循環，完成指揮調度中心與目的地的移動臺的通信聯絡。由此可以看出在整個通信網絡結構中，上行信號和下行信號是嚴格分流的，不夠成閉環，且其載波信號頻率彼此不同。換句話說，各中繼站的2部轉信臺，不僅沒有任何直接連接關係，而且其工作頻率也不同(即錯頻)，信號流向又完全相反。
本發明由於各中繼站設置的2部轉信臺採用無連接中繼方式，因此系統累計噪聲係數小，可以實現超長距離的無線通信。而傳統的有連接中繼方式，由於各中繼設置的2部轉信臺，當其中1部接收機收到的調製信號經調解後要送到另一部發射機調製成新的調製信號，再發送出去，這樣中繼站在每一次轉信過程中，均會受到外來幹擾的影響，因此其系統累計噪聲係數大，通信距離大了，就無法通信聯絡。藉助圖2和圖3，可以進一步得出定性結果。在圖2中，RS1R和RS1T是中繼站中同一部轉信臺的收/發信機，在圖3中RS′1R是中繼站中某一部轉信臺的接收機，而RS′2T是另一部轉信臺的發射機。比較圖2和圖3的轉信過程，在不考慮其內部噪聲的同等情況下，圖3中多增加了一個外來幹擾信號(即噪聲)n(t)，在兩種中繼方式中，假設其輸入信號為同一理想信號，Us cos[ωst+Δω∫F(t)dt]，則在圖2中C點的出信號，Uc為aΔωF(t)，在圖3中C′點的輸出信號Uc′為aΔωF(t)+n(t)。可見，傳統中繼方式的輸出端噪聲大，信噪比低，經多級中繼轉信後，累積噪聲呈加性增長，系統信噪比急劇下降，轉發音頻十分嚴重，話音可懂度很低，以至進行通信聯絡。相反，採用本發明無連接中繼轉信方式，系統累積噪聲小，只要控制好各中繼站轉信信號的場強和中轉開啟的靈敏度，提高信噪比，運行多級無連接中繼轉信，就能實現遠距離通信。
本發明的抗幹擾能力，可藉助圖4、圖5加以說明。根據CCIR第358-2號報告建議「當有用信號與幹擾信號同為調頻制時，射頻通道的防護比應為8±3dB。」本發明考慮上述CCIR有關建議，依照超長距離通信沿線地形和地物的實際情況，為了充分利用頻率資源，擬採用三群頻復用，同時，為了確保全網內的通信質量，即S/I為30dB時，對應的信噪比應大於15dB。則可應用下列公式Un/Us=40logr(2n-1)r-na]]>這裡Us為有用信號；Un為幹擾信號；r為通信範圍工作半徑；n為群頻次數； a為越區切換重疊深度。
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，在整個通信網中，只要合理掌握移動臺的越區切換，就可以減少重疊深度，從而可以使區域邊緣相切處的S/I達到最佳，區間幹擾小。另外，在圖5中規定A區和K區共用同一信道，且相距Dk，則邊緣最小的信噪比為SI=1M(Dkmin-rr)]]>M為同頻基臺數目；Dk為同頻復用距離；r為小區工作半徑；α為傳播常數。令r=50Km Dk=300Km M=2 α=4則SI=10log[12(5)4]=24.9dB]]>所以對應邊緣處的信噪比為44.9(29.9+15)dB。
在區域網中，令r=50Km Dk=200Km M=2 α=4則SI=10log[12(3)4]=16dB]]>所以對應邊緣處的信噪比為31(16+15)dB。
可見當同頻復用距離為300Km時，則所需群頻復用至少為3個。A區和K區兩基臺間應相隔2個小區。
本發明抗三階互調能力與各倍道頻率的分配選用。檢驗通信系統的若干工作頻率之間是否存在三階互調，通常採用差值序列法，即Fm=F1+m·ΔfF1為基準標稱頻率；ΔF為信道頻率間隔；m為標稱頻率序號； Fm為相應頻率序號的標準頻率。
而本發明實例中選用450、200MHz和460MHz為2個基標稱頻率F1，信道頻率間隔ΔF為25KHz，共選用五組雙工頻率，按上式計算得標稱頻率序列為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，本發明的頻率差值無得重複，不存在三階互調幹擾問題。
此外，本發明在實際運用中，對於通信網外來的幹擾信號均採用單音靜噪抑制法，即各轉信臺附設一亞音靜噪，備用戶臺均設置在該亞音點打開轉信臺，將幹擾信號排除在外，進一步提高了超長距離的通信質量。
本發明的主要優點如下採用多級(5級)以上無線中繼接力，網絡覆蓋範圍達400公裡以上，可實現超長距離通信聯絡。
採用雙機無連接中繼轉信，上行信號和下行信號嚴格分流，各行其道且頻率不同(即錯頻)，系統噪聲小，通信質量高。
採用三群頻復用技術組網，既避免了網內的同頻幹擾，又提高了頻率資源的利用，同時還可以消除三階互調幹擾的影響。且設備簡單、安裝容易、投資少、建設周期短等。
圖1也是本發明一實施例，其系統組成的主要設備是KG110型轉信臺若干部、TK-808型基地臺若干部、TK-808型車載臺若干部，N888U型手持臺若干部、還有高增益全向天線、定向天線、車載臺吸頂天線、手持臺螺璇天線若干等。本實施例工作原理如前所述。
本發明還可以利用太陽能作能源，實現無人值守，全天候工作。
權利要求
1.一種VHF/UHF頻段超長距離無線鏈路通信網，有一個指揮調度中心[1]，若干(可達5級以上)個中繼站和目的地的移動臺[6](按需設置)構成，其特徵在於指揮調度中心[1]只設置基地臺BS一部，其中BST為發射機，BSR為接收機，由BST發送的F2A調製信號為起始的下行信號，直接送至第一中繼站[2]中的一部轉信臺RSSa1的接收機，而BSR接收來自第一中繼站[2]的另一部轉信臺RSa2的發射機發送的F3B調製信號；每個中繼站只設置轉信臺2部。
2.按照權利要求1所述的通信網，其特徵在於每個中繼站設置的2部轉信臺，第一中繼站[2]的轉信臺為RSa1和RSa2，其中RSa1接收來自指揮調度中心[1]基地臺BST發送的F2B調製信號，經RSa1接收解調後直接從其內部的轉信電路送至RSa1的發射機調製成F4B調製調信號，接著下行至第二中繼站[3]轉信臺RSb1和RSb2中的RSb1，經其接收解調後直接從其內部轉信電路送至RSb1的發射機調製成F5A調製信號，再下行送至第三中繼站[4]轉信臺RSc1和RSc2中的RSc1，經其接收解調後直接從其內部轉信電路送至RSc1的發射機調製成F3B調製信號，繼續下行至第四中繼站[5]的轉信臺RSd1和RSd2中的RSd1，經其接收解調後直接從其內部轉信電路送至RSd1的發射機調製成F3A調製信號，最後下行到目的地的移動臺[6]MR的接收機MRR，即下行信號依次為F2A→F4B→F5A→F3B→F3A，下行信號通過的電臺依次為BSTT→RSa1→RSb1→RSc1→RSd1→MRR，在移動臺[6]MR的接收機MRR從第四中繼站[5]的轉信臺SRd1發送來的F3A調製信號，經其接收解調，內部轉信至移動臺的發射機MRT調製成F4B調製信號開始上行，最後到達指揮調度中心[1]基地臺的BSR接收機，上行信號同下行信號方向相反，依次為F4B→F2A→F5B→F3A→F3B，上行信號通過的電臺依次為MRT→RSd2→RSc2→RSb2→RSa2→BSR。
全文摘要
VHF/UHF頻段超長距離無線鏈路通信網,有1個指揮調度中心,設基地臺1部,若干個(可達5級以上)中繼站,各中繼站設轉信臺2部,二者無任何直接連接,採用頻率重組,自動轉信的方法使上行/下行信號嚴格分流,互不影響,在相距400公裡以上的範圍內,實現無線鏈路組網通信,與傳統中繼通信方式相比,具有系統噪聲小,通信距離長,話音質量好,抗三階互調幹擾性能強,且設備簡單,安裝容易,投資少,建設周期短等優點。
文檔編號H04B7/00GK1233920SQ9811352
公開日1999年11月3日 申請日期1998年4月28日 優先權日1998年4月28日
發明者陸德寶 申請人:陸德寶