無(wú)線電通信頻率規(guī)劃的數(shù)字1和數(shù)字2選擇

無(wú)線電通信頻率規(guī)劃的數(shù)字1和數(shù)字2選擇

0通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)名運(yùn)行不暢無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)寶貴的資源，需要進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃和管理，以實(shí)現(xiàn)最高的利用率。近年來(lái),隨著無(wú)線電通信業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展,投入使用的電臺(tái)日益增多,一方面頻率資源擁擠,難以滿足日益增長(zhǎng)的通信業(yè)務(wù)的需要;另一方面,現(xiàn)有頻點(diǎn)的利用率極低,而且通信網(wǎng)之間存在嚴(yán)重的干擾,外界噪聲和干擾等因素使得現(xiàn)有通信網(wǎng)和通信質(zhì)量嚴(yán)重惡化。另外,還有許多網(wǎng)、通信設(shè)備布局不合理,頻率、功率、天線高度等參數(shù)選擇不當(dāng),使得各種干擾更加嚴(yán)重。頻譜管理一直是國(guó)內(nèi)外研究的重要課題之一。1系統(tǒng)干擾的潛在來(lái)源電磁能的無(wú)意輻射和無(wú)用的系統(tǒng)響應(yīng),是目前用電信號(hào)傳輸信息的主要限制因素,圖1中所示為一個(gè)兩系統(tǒng)(用數(shù)字1和數(shù)字2表示)的簡(jiǎn)單情況,這些系統(tǒng)產(chǎn)生有意和無(wú)意的輻射以及有用和無(wú)用的響應(yīng),它們都是干擾的潛在來(lái)源,可以區(qū)分為4種干擾:(1)由系統(tǒng)1所產(chǎn)生并影響系統(tǒng)1的干擾(P11)(內(nèi)部干擾形成噪聲)。(2)類似1的干擾,但與系統(tǒng)2相關(guān)(P22)。(3)由系統(tǒng)1的無(wú)意輻射和系統(tǒng)2無(wú)用影響的結(jié)果而產(chǎn)生的干擾(P12),即由系統(tǒng)1對(duì)系統(tǒng)2的干擾。(4)類似(3)的干擾,但情況倒過(guò)來(lái),即由系統(tǒng)2干擾系統(tǒng)1。若以系統(tǒng)1表示艦艇通信系統(tǒng),系統(tǒng)2表示雷達(dá)等其他電子系統(tǒng),那么我們?cè)谘芯客ㄐ畔到y(tǒng)干擾時(shí),除研究本系統(tǒng)內(nèi)部干擾,同時(shí)還要研究其他系統(tǒng)對(duì)通信系統(tǒng)的干擾。2頻率分配及利用無(wú)線電通信頻率規(guī)劃要在各種數(shù)據(jù)支持下,針對(duì)全部設(shè)備,計(jì)算出各種型號(hào)設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)數(shù)等。規(guī)劃之前將所有型號(hào)設(shè)備的可使用頻率作為頻率資源,扣除保護(hù)頻率、上級(jí)已使用頻率及強(qiáng)干擾頻率后得到供規(guī)劃使用的頻率資源。頻譜規(guī)劃首先按工作種類不同確定出優(yōu)先級(jí),對(duì)級(jí)別高的網(wǎng)優(yōu)先分給頻率,保證主要通信線路優(yōu)先占用頻率。頻率分配按照可以使用的頻道數(shù)與組成網(wǎng)絡(luò)使用頻率總和的比值小先分頻率的原則遂行分配?？墒褂玫念l道數(shù)是指設(shè)備頻段內(nèi)除去所需扣除的頻率,其他網(wǎng)絡(luò)占用頻帶和剩下的頻道數(shù)。因而對(duì)可使用的頻道數(shù)越少且組網(wǎng)數(shù)越多的機(jī)型設(shè)備優(yōu)先分給頻率。在規(guī)劃頻率時(shí)可采用三維空間的概念,以提高頻率利用率。三維空間指的是頻率、時(shí)間和地理區(qū)域,如圖2所示。不同頻率可以傳送不同信息,提高頻率可以容納更多的業(yè)務(wù)無(wú)干擾地工作。在同一地區(qū)內(nèi)多種電臺(tái)可以使用相同頻率工作于不同的時(shí)間,即分時(shí)操作。只要地理間隔足夠,可以使用相同的頻率,也就是可以重新指配頻率。這種手段一直被認(rèn)為是有效的,可使頻譜得到充分利用。利用三維空間概念可以達(dá)到有效的頻譜利用。因此,對(duì)頻譜的利用進(jìn)行下述定義:U=B·S·T(1)式中:B為占用的帶寬;S為使用的地理區(qū)域;T為占用頻譜的時(shí)間。應(yīng)當(dāng)指出上述頻譜利用定義只描述了頻譜的帶寬被使用的情況,至于使用的效率應(yīng)當(dāng)是取所傳送的信息與U的比值,這種確切的度量方法和單位需進(jìn)一步認(rèn)真研究確認(rèn)。3進(jìn)行頻譜管理頻譜管理的基本任務(wù)是對(duì)現(xiàn)有頻譜資源進(jìn)行合理分配,以達(dá)到較高的利用率。要科學(xué)地進(jìn)行頻譜管理。電磁兼容性(EMC)分析是其基礎(chǔ)。進(jìn)行EMC分析,各種數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)學(xué)模型是必不可少的。3.1干擾面積的界定事實(shí)上,在無(wú)線電通信中存在著各種干擾,如同道干擾、鄰道干擾、互調(diào)干擾等,在頻率指配實(shí)現(xiàn)“無(wú)干擾指配”是不現(xiàn)實(shí)的。很多人有一種誤解,認(rèn)為頻率指配應(yīng)是無(wú)干擾指配,如無(wú)三階互調(diào)指配等。其主要原因是對(duì)干擾沒(méi)有進(jìn)行定量分析。無(wú)線電通信中的EMC主要是分析干擾問(wèn)題,那么對(duì)干擾的定量就顯得非常重要,可以說(shuō)它是EMC分析的基礎(chǔ)。各種干擾的機(jī)理和程度各不相同,按照CCIR的定義,干擾為:“在通信系統(tǒng)中無(wú)用信號(hào)作用于接收機(jī),造成無(wú)干擾信號(hào)時(shí)不存在的某些特性,如信息丟失,通信性能惡化等”。艦艇移動(dòng)通信具有時(shí)間、空間、頻率三維特性。有的文獻(xiàn)提出用干擾面積來(lái)衡量干擾的大小,這無(wú)疑是很有意義的,但也有其局限性,它未能體現(xiàn)出通信中的時(shí)間特性。根據(jù)CCIR的定義:事件A:有用信號(hào)發(fā)射機(jī)正在發(fā)射有信號(hào);事件B:不存在干擾時(shí),接收有用信號(hào);事件C:干擾設(shè)備在發(fā)射無(wú)用信號(hào);事件D:存在干擾時(shí),接收機(jī)正確接收有用信號(hào)。經(jīng)推導(dǎo),得:P(I)=[P(B/A)-P(D/AC)P(C/A)](2)對(duì)于雙工移動(dòng)通信系統(tǒng),主要干擾模式為固定臺(tái)對(duì)移動(dòng)臺(tái)的干擾。每個(gè)干擾源周圍都有一個(gè)或大或小的干擾區(qū)。由于移動(dòng)臺(tái)處于移動(dòng)之中,P(I)的精確計(jì)算是非常困難的,為了簡(jiǎn)化處理,根據(jù)實(shí)際情況,我們作如下較保守的假定:(1)各干擾源引起的干擾區(qū)互不重疊;(2)各干擾源相互獨(dú)立;(3)無(wú)干擾情況下,接收機(jī)正確接收有用信號(hào)的概率為I。經(jīng)推導(dǎo),得:P(I)=(1/S0)∑i=1mSiPi(3)Ρ(Ι)=(1/S0)∑i=1mSiΡi(3)式中:S0為通信服務(wù)區(qū)面積;Si為第I個(gè)干擾源引起的干擾面積;Pi為第I個(gè)干擾源的工作概率;m為干擾源的個(gè)數(shù)。3.2接收頻率校核頻率間隔設(shè)置準(zhǔn)則:在收發(fā)信機(jī)給定時(shí),設(shè)發(fā)射機(jī)發(fā)射頻率為ft,接收機(jī)接收頻率為fr,IM(ft,fr)<0,則滿足兼容狀態(tài)的收發(fā)頻率最小間隔為δfmin=|ft-fr|min。因此,再進(jìn)行組網(wǎng)頻率選擇時(shí),應(yīng)遵循該原則來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)頻率收發(fā)間隔的設(shè)定。3.3子模型及其位距頻譜管理的地域模式排列,可用具有規(guī)則幾何圖形的格子模型來(lái)近似地表示。格子模型M表示相鄰臺(tái)間最近的距離;配位距離dc表示共頻道臺(tái)間的最短距離。該規(guī)則在具有兼容性的頻率重復(fù)使用的頻譜管理中指導(dǎo)頻率分配。3.4干擾模型的研究EMC分析中所需的工程模型包括各種干擾模型、場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)模型、電波傳播模型和發(fā)射機(jī)模型。對(duì)場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)模型很多文獻(xiàn)都有詳細(xì)介紹。對(duì)干擾模型大部分文獻(xiàn)都討論點(diǎn)-點(diǎn)通信干擾模式,這對(duì)艦艇移動(dòng)通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是不夠的。我們認(rèn)為干擾模型應(yīng)以分析干擾概率為基礎(chǔ)。在艦艇移動(dòng)通信中,可以根據(jù)點(diǎn)-點(diǎn)通信干擾模型、通信質(zhì)量要求及通信環(huán)境(衰落惡化量等)算出其干擾半徑,然后根據(jù)式(3)計(jì)算出其干擾概率。3.5數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)頻譜管理需要以大量的數(shù)據(jù)庫(kù)作為基礎(chǔ),包括地形地物數(shù)據(jù)庫(kù)、臺(tái)站數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)備性能數(shù)據(jù)庫(kù)、環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)等。其特點(diǎn)是這些數(shù)據(jù)庫(kù)具有工程型和事物型相結(jié)合的特點(diǎn),且以工程型為主,兼顧工程計(jì)算和事物管理兩方面的需求。3.6數(shù)據(jù)處理軟件頻譜管理中需要的軟件包括:電波傳播預(yù)測(cè)軟件,電磁干擾預(yù)測(cè)軟件,電磁兼容評(píng)估軟件,頻譜規(guī)劃指配軟件,電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)處理軟件和動(dòng)態(tài)頻率調(diào)整軟件。4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析建立在EMC基礎(chǔ)模型上的頻譜管理是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程。由于應(yīng)用需求的多樣性,基于功能的設(shè)計(jì)方法所建立的模型難以滿足實(shí)際要求。如何使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、易擴(kuò)充、適應(yīng)性強(qiáng)、生命周期長(zhǎng)是系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。圖4是一典型頻譜管理系統(tǒng)模型,在充分分析了臺(tái)站數(shù)據(jù)庫(kù)、環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)備性能數(shù)據(jù)庫(kù)、地形地物數(shù)據(jù)庫(kù)和進(jìn)行同道干擾、鄰道干擾、互調(diào)干擾、邊帶噪聲干擾、阻塞干擾等計(jì)算后,實(shí)現(xiàn)頻點(diǎn)指配、頻率協(xié)調(diào)、干擾分析等功能。5基于mc的頻譜管理模型