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關(guān)鍵詞:通信,電子戰(zhàn),技術(shù)
電子戰(zhàn)主要包括:即電子支援措施(ESM)、電子對抗措施(ECM)、電子反對抗措施,通信對抗措施既是電子對抗的重要組成部分,又是通信的伴生物,它的主要任務是:截收,檢測、測向定位和識別敵方的通信信號,進而采取通信干擾措施,達到阻止破壞或削弱敵人C41系統(tǒng),同時又要保護己方通信暢通是雙方在通信領(lǐng)域內(nèi)為爭奪制電磁權(quán)而展開的電子對抗,專家認為:未來戰(zhàn)爭,交戰(zhàn)雙方誰贏得了制電磁權(quán),誰就贏得戰(zhàn)爭的主動權(quán),乃至整個戰(zhàn)爭。
一、現(xiàn)代通信對抗的特點
通信對抗經(jīng)過幾十年的發(fā)展,進入當今的信息時代,已發(fā)生了深刻的變化,注入了很多新的內(nèi)容。主要表現(xiàn)為:
1、通信對抗技術(shù)與通信技術(shù)同步發(fā)展,并且兩者出現(xiàn)了交叉與交融
通信方式從單網(wǎng)臺工作向綜合多網(wǎng)臺發(fā)展時,通信對抗也迅速從單部干擾機作戰(zhàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對抗。新的通信方式跳頻、擴頻通信一出現(xiàn),則多種干擾樣式,跳頻、擴頻通信干擾也立即跟上。當C41作為一種系統(tǒng)開始成為現(xiàn)代戰(zhàn)場體系的核心,世界各國對于C4CM(C41對抗措施)的研究很快成為熱門課題。通信對抗技術(shù)的向前發(fā)展,又推動了通信方式的不斷更新。
――如今,對于研究通信技術(shù)一方,希望利用通信抗干擾原理,在確保已方通信的同時,向敵方實施干擾;對于研究通信對抗一方,也希望在向?qū)Ψ绞┓鸥蓴_時,能將已方的通信信息調(diào)制在干擾載波上發(fā)射出去。這樣,既能保護已方的通信,又能破壞敵方的通信,并將兩種目標同時實現(xiàn)。
2、通信對抗的工作頻段向兩極擴展
隨著通信的發(fā)展,通信對抗的工作頻段由低端深入到超長波甚至聲納波段,以對付海上艦船、海底潛艇的通信。由高端擴展到毫米波、亞毫米波乃至光通信。這樣使通信對抗在頻域上能與雷達對抗、光學對抗、聲學對抗等的工作頻段相融。
3、通信對抗己發(fā)展成為系統(tǒng)對抗,電子一體化成為發(fā)展趨勢
在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中,C41系統(tǒng)日趨成熟,使系統(tǒng)對抗、體系對抗成為現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭的基本特征。系統(tǒng)對抗的核心就是作戰(zhàn)雙方在保持已方的C41系統(tǒng)發(fā)揮正常效能、設法去破壞或削弱對方的C41系統(tǒng),是雙方以已方的C4CM破壞對方的C41系統(tǒng)的對抗。由于各種電子對抗的工作頻段都在相應擴展,通信情報、雷達情報、光電情報的相互支援,多種干擾手段的綜合使用,促使通信對抗的一體化發(fā)展成為必然趨勢。
4、通信對抗成為一種獨立隨電子戰(zhàn)兵器
目前,通信對抗廣泛使用于陸、海、空和其他兵種。例如,有通信偵察車、測向車、干擾車,通信偵察船、艦載通信干擾系統(tǒng),無人機載通信對抗系統(tǒng),直升機通信對抗系統(tǒng),遠距離作戰(zhàn)的通信電子戰(zhàn)專用飛機,通信偵察衛(wèi)星等。這些戰(zhàn)略和戰(zhàn)述通信對抗裝備,已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的重要手段。
二、通信抗干擾主要技術(shù)
(一)擴展頻譜抗干擾技術(shù)
1、跳頻擴頻技術(shù)(FH-SS):跳頻技術(shù)是用擴頻碼去進行頻移鍵控,使載波頻率不斷跳變而擴展頻譜的一種方法,因技術(shù)比較成熟,抗干擾能力較強,已在戰(zhàn)術(shù)通信中得到廣泛應用。國外自60年代起開始研究,到了80年代,跳頻電臺已成為世界各主要國家的重要通信裝備,到了90年代更融入了DSP技術(shù)和計算機網(wǎng)絡技術(shù),目前正向著適應、高速,變數(shù)率和寬帶的方向發(fā)展。
(1)自適應跳頻,使得適應帶寬和速率調(diào)整更加靈活。典型設備美國的Milsta軍事星在EHF頻段因頻譜資源豐富,可在1GHz的頻帶內(nèi)實現(xiàn)快速寬帶跳頻,使得現(xiàn)有的干擾技術(shù)無法對它實施有效的干擾。英國Racal公司生產(chǎn)的Panther-H高頻電臺有通用定頻、自適應定頻和智能跳頻三種方式。在智能跳頻方式中可對128個頻率掃描,從中選出一組靜噪頻率據(jù)稱這種智能跳頻方式在傳輸質(zhì)量上優(yōu)于傳統(tǒng)方式。采用跳速多變的方式,可不斷打亂敵方的偵察和跟蹤部署,是有效的抗跟蹤干擾措施之一。
(2)功率自適應跳頻是通信方對每個有效頻率自適應地調(diào)整發(fā)射功率,使功率輸出在滿足收端正常接收的情況下達到最低,提高信號的隱蔽性,從而達到抗干擾目的,其關(guān)鍵技術(shù)是寬帶、大動態(tài)范圍的可變增益功率放大器。以色列Yadiran通信公司的HF-6000自適應HF/SSB跳頻電臺,可在全頻段自適應跳頻,其跳速在15-20跳/秒范圍可變。具有自適應射頻功率輸出,自動化信道頻率選擇,機內(nèi)自動建立鏈路等功能。
(3)跳頻空閑信道搜索跳頻(跳頻Fcs)是一種新的跳頻自適應技術(shù)。法國Thomson-CSF公司的新型戰(zhàn)術(shù)通信系列電臺PR4G在1996年的改進中增加了跳頻空閑信道搜索功能,這種方式在每次通話前對全部信道進行空閑信道檢測,即使大部分頻率擾,仍可保持通信。
(4)差分跳頻(DFH)技術(shù)是一種新的跳頻技術(shù),美國Lockheed Sanders公司1995出品的HF增強型相關(guān)跳頻電臺(CHESS)是一種能保障低截收和檢測概率及高抗干擾能力的高速短波跳頻系統(tǒng)。它是新一代短波擴展頻譜技術(shù)的代表。跳速5000跳/秒,信道探鍘每秒開銷200個頻率,其余4800個頻率用于傳數(shù)據(jù)。
2、直接序列擴頻(DS)技術(shù)
直接序列擴頻是一種真正對抗的抗干擾體制,它將有用信號在很寬的頻帶上進行擴展,使單位頻帶內(nèi)的功率變小,即信號的功率譜密度變低,通信可在信道噪聲和熱噪聲的背景下,用很低的信號功率譜進行通信,使信號淹沒的噪聲里,敵方不容易發(fā)現(xiàn)信號。該技術(shù)的特點是信號隱蔽性好,截獲概率低,并能抗多徑干擾,而且容易實現(xiàn)碼分多址(CDMA)體制。
3、跳時擴頻(TH)
由于簡單的跳時抗干擾性不強,很少單獨使用,常與其它方式組合使用。此外還有將以上各種方式集成后混合擴頻技術(shù),進一步增強了系統(tǒng)抗干擾性。限于篇幅限制,不做詳細討論。
(二)非擴頻類的通信抗干擾技術(shù)
1、自適應天線技術(shù)
對于空間不同方向來的各種干擾,自適應天線可以通過調(diào)整其備單元上的振幅和相位分布,波瓣在這些干擾方向上形成零點,從而減小或避免干擾信號的影響,如果干擾源在空間不斷運動,自適應天線則可以相應改變波瓣零點的位置,繼續(xù)對干擾信號進行抑制。如果干擾信號是寬帶的,自適應天線還可以在對應的方向處,形成較寬角度的凹口,以對抗寬頻帶干擾。美軍的第三代國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)(DSCS一Ⅲ)就使用了抗干擾的自適應調(diào)零天線。
2、猝發(fā)通信技術(shù)
所謂猝發(fā)通信技術(shù)是先將信息存儲起來,然后在某一瞬間以正常時10-100倍或更高速率猝發(fā)。一方面可使用較大的脈沖功率來抵御有意干擾,另一方面由于發(fā)射時間的隨機性和短暫性使偵收概率大大降低。國外一些數(shù)據(jù)通信設備如美國Racal公司的6288型數(shù)據(jù)終端,以色列TADIRAN公司生產(chǎn)的配有TMD--326猝發(fā)通信終端的PRC-174電臺都具有信息猝發(fā)能力。
3、糾錯編碼和交織編碼
采用數(shù)字技術(shù)和糾錯編碼技術(shù)在一定程度上可提高抗干擾性。糾錯編碼能糾正因受干擾而產(chǎn)生的錯誤,是一種有效的輔EcCM措施。
GMDSS由衛(wèi)星通信系統(tǒng)和地面無線電通信系統(tǒng)組成。它主要包括遇險報警與值守、搜救協(xié)調(diào)通信與救助現(xiàn)場通信、定位、海上安全信息播發(fā)、常規(guī)公眾業(yè)務通信及駕駛臺與駕駛臺間互通信等功能。作為SOLAS公約締約國,我國自1999年2月1日起要求符合SOLAS公約第一條要求的所有船舶和300總噸以上的貨船應按要求強制配備GMDSS設備,中國船級社也對20米以上非公約尺度船舶配備GMDSS設備也做了相應強制性規(guī)定。海岸電臺作為水上安全監(jiān)管和搜尋救助的重要環(huán)節(jié),代表國家承擔了水上無線電通信系統(tǒng)中部分MF/HF/VHF通信工作,具體包括公益性的遇險安全值守及后續(xù)通信、常規(guī)公眾業(yè)務通信及海上安全信息播發(fā)等業(yè)務。
2.GMDSS復審與現(xiàn)代化進展
隨著近些年來通信和信息網(wǎng)絡技術(shù)的迅猛發(fā)展,國際海事組織(IMO)和國際電信聯(lián)盟(ITU)積極推進水上遇險及安全通信領(lǐng)域新技術(shù)、政策和頻譜需求研究,以滿足航運界的日益增長的通信信息服務需求。
2. 1IMO相關(guān)工作進展
2008年IMO的無線電通信與搜救(COMSAR)分委會第12次會議首次提出審議GMDSS需求,2009年IMO的海安會(MSC)第86次會議批準了COMSAR第13次會議關(guān)于“開展對 GMDSS要素和程序復審問題范圍研究”的提案,并于次年的COMSAR第14次會議上成立特別工作組。按照該工作組計劃,已于2012年2月COMSAR第16次會議確定GMDSS復審和現(xiàn)代化研究范圍和任務;海安會第90次會議正式批準并啟動GMDSS復審和現(xiàn)代化項目。
該項目分為高級復審和詳細復審兩個階段,其中2012至2014年開展高級復審,高級復審包括:(1)對GMDSS已有九項功能進行復審;(2)對正在使用無線電通信優(yōu)先等級順序進行復審;(3)對海區(qū)劃分及設備配備需求進行復審;(4)對船舶類別差異性要求的審查;(5)對遇險通信和其他類型的通信分離審查等5個方面內(nèi)容。目前GMDSS高級復審已基本完成,高級復審報告在2015年導航、通信與搜救(NCSR)分委會第1次會議上已獲得通過。
在高級復審基礎上,2015至2017年計劃進行詳細復審,詳細復審包括:(1)GMDSS功能要求變化而帶來的要求及解決建議;(2)GMDSS遇險報警傳輸途徑與岸-岸通信;(3)用甚高頻(VHF)+衛(wèi)星替代中頻(MF)/高頻(HF)和數(shù)字選擇性呼叫(DSC)設備;(4)窄帶印制電報(NBDP)在GMDSS中的作用;(5)中高頻誤報警跟蹤調(diào)查機制;(6)結(jié)合IMO對e航海研究,以及ITU對無線電頻譜的研究,考慮未來水上甚高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)(VDES)的引入等15個方面內(nèi)容。
2.2 ITU相關(guān)工作進展
由于國際水上無線電通信技術(shù)主要由ITU無線電通信組(ITU-R)主導,NCSR分委會就GMDSS復審和現(xiàn)代化工作與ITU-R保持了密切聯(lián)系。ITU在2012年世界無線電通信大會上通過了與GMDSS復審與現(xiàn)代化工作密切相關(guān)的兩項重要議題
(1)359號決議審議頻譜劃分規(guī)則以支持IMO的GMDSS現(xiàn)代化和e航海戰(zhàn)略;
(2)360號決議審議有助于引入可能的新的通信技術(shù)應用和新應用方面的規(guī)則條款并考慮調(diào)整相應的頻譜劃分,以改善水上無線電通信質(zhì)量。該決議建議在ITU-R研究結(jié)果基礎上修訂了國際《無線電規(guī)則》以引入更多水上無線電通信應用。
3.GMDSS現(xiàn)代化背景下水上數(shù)字無線電通信技術(shù)
通過對IMO和ITU最新會議文件研究,筆者認為為滿足船舶從泊位到泊位間航行的通信信息服務需求,GMDSS復審及現(xiàn)代化必然將推動傳統(tǒng)水上無線電通信向著數(shù)字化,高帶寬,全覆蓋等方向不斷發(fā)展,進而形成新一代的水上無線電數(shù)字通信網(wǎng)。下面對ITU-R推薦的GMDSS現(xiàn)代化部分關(guān)鍵通信技術(shù)進行簡要探討。
3.1水上中頻安全信息數(shù)字廣播系統(tǒng)(NAVDAT)
根據(jù)ITU-R M.2010技術(shù)建議方案,中頻水上安全信息數(shù)字廣播系統(tǒng)(NAVDAT)是ITU-R推薦的基于中頻500kHz建立岸到船的(NAVDAT)數(shù)字通信技術(shù)方案。
NAVDAT采用10kHz帶寬發(fā)射,通過正交頻分復用數(shù)字調(diào)制技術(shù),在16-QAM調(diào)制模式下,NAVDAT理論數(shù)據(jù)傳輸速率可達25kbps。考慮糾錯編碼率后實際傳輸速率約為18kbps,是現(xiàn)有航行警告電傳系統(tǒng)(NAVTEX)5 0 b p s的3 6 0倍,可有效解決當前NAVTEX系統(tǒng)因速率低導致的業(yè)務過載和及時性等不足。NAVDAT可播發(fā)包括文本、圖像、音頻、數(shù)據(jù)集等多種數(shù)據(jù)格式。實現(xiàn)對航行警告、氣象警告、搜救信息、海盜警告、遇險等優(yōu)先信息,氣象預報、波浪潮流信息、VTS交通信息、引航信息、航標信息、AIS報告等航行信息及電子海圖更新、港口信息和交通狀態(tài)圖等來自安全和可控的信息源的所有相關(guān)信息的廣泛播發(fā),有效播發(fā)范圍約300海里,可實現(xiàn)對A1,A2海區(qū)覆蓋。
技術(shù)上,由于集成了船舶位置和水上移動識別碼(MMSI),NAVDAT支持一般性廣播、區(qū)域性廣播和選擇性廣播等多種播發(fā)方式,并在需要時可實現(xiàn)對授權(quán)用戶的加密廣播。此外,NAVDAT采用與NAVTEX類似的時隙分配方式,可重用現(xiàn)有的NAVTEX系統(tǒng)基礎設施,并支持通過數(shù)字接口擴展,對GMDSS現(xiàn)代化的新通信應用及信息服務提供了良好的開放性。
東海航海保障中心于2013年起開展NAVDAT試驗系統(tǒng)研究工作,并完成了電子海圖遠程更新傳輸試驗。東海航海保障中心已于2016年1月1日起在上海提供NAVDAT試運行服務;目前系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率約18kbps,并基本實現(xiàn)對A1,A2海區(qū)覆蓋。
3.2水上高頻數(shù)字化數(shù)據(jù)交換及電子郵件系統(tǒng)
根據(jù)ITU-R M.1798-1技術(shù)建議方案,水上高頻數(shù)字通信采用自適應通信技術(shù),能自動評價各信道通信質(zhì)量并根據(jù)信道通信質(zhì)量來選擇最佳工作信道,經(jīng)由高頻海岸電臺可實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)互通。它共推薦了三套技術(shù)方案。
(1)使用數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)和正交頻分多路傳輸?shù)恼{(diào)制解調(diào)協(xié)議,可有效解決頻率選擇,頻譜使用等問題。該類高頻數(shù)字通信設備使用32個載波,4相位波形,中心頻率1700Hz。因為單一分載波帶寬小,能容忍中等衰減;故多載波方法可評估到衰退信道而不需要補償器,使得多載波的通信能夠簡單進行,設備缺點主要是是對頻偏和振蕩器相位噪聲較敏感。目前物理層原碼基本速率為1684bps。
(2)電子郵件系統(tǒng)(Global Link Network)基于Pactor-Ⅲ協(xié)議,使用18個子載波,物理層原碼基本速率為3600bps,頻道帶寬為3kHz雙工信道。
(3)寬帶高頻數(shù)字傳輸系統(tǒng)基于船舶通信互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議系統(tǒng)(Internet Protocol for Boat Communications),采用OFDM+xQAM或OFDM+QPSK調(diào)制方式,最佳傳輸速率為22kbps,頻道帶寬為10-20kHz的雙工通道。
高頻通信主要以天波方式靠電離層反射傳播,可實現(xiàn)數(shù)千公里遠程通信,故在通信領(lǐng)域得到了廣泛應用,是海岸電臺遠距離通信保障的有效手段。南海航海保障中心2014進行了長達2000公里的高頻組網(wǎng)通信測試,完成了與移動電話的數(shù)字化語音、文本短信的高頻數(shù)字通信。
3.3VDES
根據(jù)ITU-R M.1842-1技術(shù)建議方案,VDES系統(tǒng)集成了自動識別系統(tǒng)(AIS)、特殊應用報文(ASM)和寬帶甚高頻數(shù)據(jù)交換(VDE)三項功能,不僅能實現(xiàn)船-船、船-岸間的數(shù)據(jù)交換,還為未來實現(xiàn)衛(wèi)星與船舶的遠程雙向數(shù)字通信預留了空間。
該系統(tǒng)的優(yōu)點是在保障AIS已有功能應用基礎上,通過ASM和VDE全面強化船舶通信的數(shù)據(jù)傳輸能力。具體來說VDES為不同內(nèi)容及格式的信息劃分了專用頻譜:與航行安全密切相關(guān)的船舶位置和航行狀態(tài)信息仍保留在AIS專用信道下,以減輕該信道負擔,并保證其不被占用;與導航無關(guān)的水文氣象等非安全信息由ASM承載,并為其配置兩個25kHz信道;而對于其他內(nèi)容更豐富、格式更靈活的信息則依托100kHz的雙頻信道由VDE完成傳輸,大大提高船-船及船-岸的數(shù)字通信速度。
對航海者來說,VDES系統(tǒng)對船舶位置報告和安全性相關(guān)信息給予最高優(yōu)先級,開辟專用頻段保障信息傳輸,其次是使用更靈活,航海者可根據(jù)需要主動向其他船舶、港口推送或定制信息,最后是依托信道調(diào)整使得信息傳輸速度極大提升,VDES系統(tǒng)的理論傳輸速率可達到307kbps。
4.結(jié)束語
關(guān)鍵詞:數(shù)字微波通信;衛(wèi)星數(shù)字通信;廣播運輸;運用
對現(xiàn)在社會上的通信技術(shù)來說,廣播傳輸?shù)倪\用在很大的程度上是需要通信技術(shù)的參與,尤其是現(xiàn)在社會上廣泛應用的微波傳輸技術(shù)。在很大的程度上來說,現(xiàn)在我國社會上存在的兩種微波傳輸技術(shù)主要包括數(shù)字微波通信和衛(wèi)星數(shù)字通信這兩個方面,而且這兩個方面在廣播運輸中都有非常廣泛的應用。而且在我國現(xiàn)在使用的廣播電視的傳播途徑主要有三個方面,這三個方面主要包括光纜、地面微波和衛(wèi)星傳輸。對這三個方面來說可以說各有的優(yōu)點和缺失,因此在進行廣播傳輸?shù)倪^程中需要選擇缺失最小的方法進行合理的方法進行使用,只有這樣才能在很大的程度上實現(xiàn)廣播的傳輸。
1 數(shù)字微波通信
1.1 數(shù)字微波通信的基本功能及特點
數(shù)字微波通信的重點在于微波技術(shù)的運用,這就要求對微波的含義和相應的特征有一個全面的了解。在很多情況下可以了解到微波是屬于無線電波的一種,而且還具有一定的高頻率性,對微波的長度在相關(guān)的物理研究中可以清楚的了解微波是一種波長比較短的無線電波,所以可用的微波的頻帶比較寬,而且性能也比一些低頻率的電波的性能更加良好。另外由于微波在社會上的數(shù)字化方面得到廣泛的應用,這也從側(cè)面表示了微波是具備信息存儲量較大的特點。在微波使用的現(xiàn)階段中,主要使微波的技術(shù)包括數(shù)字微波通信,這種數(shù)字微波通信在相應的社會實踐中可以發(fā)現(xiàn)數(shù)字微波通信技術(shù)是具有投資較低,便捷可靠,而且抗干擾的能力良好的特點,這些特點的存在使得數(shù)字微波通信在廣傳輸中得到廣泛的應用。
1.2 數(shù)字微波通信系統(tǒng)的基本原理
很多無線電波的傳輸方式在相關(guān)的物理研究中都可以發(fā)現(xiàn)其傳輸方式與光波的傳輸方式有很大的相似,都是屬于只能直線射進,在遇到障礙時會發(fā)生阻斷或者反射的情況。這種與光波、相似的特點從一定的程度上決定了數(shù)字微波通信的主要特點。通信的主要特點。切在進行地球與相應空間之間的傳輸過程中,由于傳輸?shù)目臻g比較廣泛,距離也比較遠,這就會導致在進行傳輸?shù)倪^程中需要設立相關(guān)的中轉(zhuǎn)站機構(gòu),也就是說在進行傳輸?shù)倪^程中是在一種接力的過程中進行的,這種做法能夠減少相應傳輸信息的損害,使得信息的傳輸達到全面完善的傳輸。
而且在進行數(shù)字微波通信的傳輸過程中,由于設立了相應的空間中轉(zhuǎn)站,這就在很大的程度上決定了數(shù)字微波通信兩個終端之間對信息傳輸?shù)母疽螅覍υO立的中轉(zhuǎn)站的要求在于設立的中轉(zhuǎn)站的數(shù)量,由于距離過遠,所設置的中轉(zhuǎn)站的數(shù)量在幾個到幾十個范圍,數(shù)量的多少也通常由距離的長短決定。中轉(zhuǎn)站的存在是為了將終端所發(fā)送的信號進行一個接受,并將其放大,之后在轉(zhuǎn)入其他的中轉(zhuǎn)站的過程。這種中轉(zhuǎn)站的存在的根本目的是對進行傳輸?shù)男畔⒌馁|(zhì)量有一定的保證。
1.3 數(shù)字微波通信在廣播電臺中的運用
在進行微波傳輸時數(shù)字化微波將采用相關(guān)數(shù)字化技術(shù)進行處理,其傳輸?shù)馁|(zhì)量具有高可靠性、具有較強的抗干擾力、能夠遠程傳輸?shù)戎T多優(yōu)點。廣播電視大多使用多條路經(jīng)終端傳輸設備,相關(guān)設備具有收、發(fā)端機兩部分。該設備有光端口和數(shù)字化微波端口,與光端和微波端都能夠方便連接。發(fā)端機能夠把數(shù)字化節(jié)目源樣點節(jié)目信號、相關(guān)數(shù)據(jù)及通道情況轉(zhuǎn)換為數(shù)字式序列,再通過編碼糾錯、交結(jié)、信號通道編碼與復接,然后分別傳送至光端調(diào)制機與微波端調(diào)制機進行傳輸,送至微波端調(diào)制機的相關(guān)信號經(jīng)由天線與功放在進行發(fā)射。收端機解碼其所收編碼流,所解出信號通過交結(jié)、編碼糾錯電路得出相關(guān)數(shù)據(jù)與各類樣點信號,而后經(jīng)由各相應接口電路將其恢復至數(shù)字化模擬信號。
2 衛(wèi)星數(shù)字通信
2.1 衛(wèi)星數(shù)字通信的基本功能及特點
廣播節(jié)目信號最主要的傳輸手段就是衛(wèi)星數(shù)字通信,伴隨現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)快速的發(fā)展,其優(yōu)勢尤為明顯。相比于微波數(shù)字通信等現(xiàn)代化傳輸手段,其具有低投資、覆蓋范圍較廣、設便捷、傳輸過程質(zhì)量有保證、維護簡單、操作成本低等諸多優(yōu)點。
2.2 衛(wèi)星數(shù)字通信系統(tǒng)的基本原理
衛(wèi)星電視體系包括四個重要部分,即衛(wèi)星發(fā)射站、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器、監(jiān)測站、接收站。轉(zhuǎn)發(fā)器主要接收由地面上行站所傳送過來的上行信號(C或Ku波段),且對其進行放大、變頻、然后再放大操作后,將其發(fā)射至地面接受范圍內(nèi),所以,轉(zhuǎn)發(fā)器實質(zhì)上所起到的作用完全可以代替一個中繼站,它能夠在傳輸過程中將附加的噪聲降至最低且失真對廣播信號進行傳送。
2.3 衛(wèi)星數(shù)字通信在廣播電臺的運用
廣播電視衛(wèi)星相對于地面必須靜止,這樣可以方便觀眾使用便捷,不追蹤衛(wèi)星與具有較強定向性的天線進行接收,所以需要運用同步赤道衛(wèi)星,還需要確保衛(wèi)星在其軌道中位置與狀態(tài)保持精確;廣播電視衛(wèi)星務必具有足夠輻射的功率,廣播電視衛(wèi)星同時需要具備高可信度與長壽命,從而減少停播故障,且規(guī)避了頻繁更換衛(wèi)星和停播所需費用及損失。
2.3.1 衛(wèi)星數(shù)字廣播
通過衛(wèi)星來傳送廣播電視信號是衛(wèi)星現(xiàn)代化技術(shù)飛躍性的發(fā)展,在廣播電視數(shù)字化傳輸體系中,衛(wèi)星數(shù)字傳輸相當必要。
2.3.2 衛(wèi)星轉(zhuǎn)播車和現(xiàn)場直播車
直播車與轉(zhuǎn)播車節(jié)目輸送方式更加豐富,使活動直播安全得到有力保障。相關(guān)車載體系統(tǒng)不但能夠高質(zhì)量傳輸無線數(shù)字化信號,執(zhí)行高質(zhì)量轉(zhuǎn)播任務和相關(guān)直播操作,還能夠在非正常情況下,獨立應對緊急制作及相關(guān)傳輸任務。
結(jié)束語
多媒體廣播技術(shù)的發(fā)展帶動著相應數(shù)字化通信的進一步發(fā)展,使得相應的無線通信技術(shù)也有了新的發(fā)展方向。而且在現(xiàn)在社會上存在的微波傳輸技術(shù)中主要有兩項技術(shù)手段可以應用在相應的廣播通信技術(shù)上面,這兩項技術(shù)的特點都會使得廣播信息的傳輸能夠更加順利的進行,使其更加符合社會發(fā)展的需求。而且在現(xiàn)在社會上廣播信息的數(shù)字化也處在一個高速發(fā)展的過程,為了響應這種發(fā)展就需要對相關(guān)的技術(shù)做到更好的改善,使得廣播傳輸?shù)馁|(zhì)量和傳播道路都有相應的提高,從而使得廣播傳輸行業(yè)的發(fā)展更加符合社會的需求。
參考文獻
[1]趙孟,盧山.數(shù)字微波通信技術(shù)的發(fā)展及應用探析[J].信息與電腦(理論版),2013(7).
關(guān)鍵詞:計算機 網(wǎng)絡技術(shù) 發(fā)展
計算機網(wǎng)絡技術(shù)本身不僅是由其內(nèi)在要素構(gòu)成的一定結(jié)構(gòu)形式的有機整體,也是與其他科學技術(shù)密切相聯(lián)而構(gòu)成的具有立體網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的有機整體。研究計算機網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展模式首先應從其宏觀層次的科學技術(shù)基礎與其群體技術(shù)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)來探討。對計算機網(wǎng)絡技術(shù)的科學技術(shù)基礎的梳理和分析即是對計算機網(wǎng)絡技術(shù)的秩序意義上的技術(shù)建制進行的探討。
一、計算機網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展模式內(nèi)涵的界定
計算機網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展模式是指通過對計算機網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展的時空結(jié)構(gòu)進行分析從而找出其發(fā)展的主要構(gòu)架和各結(jié)構(gòu)間內(nèi)在作用機理。即通過對計算機網(wǎng)絡技術(shù)在發(fā)展過程中的影響因子、發(fā)展趨勢與過程的分析總結(jié)得出計算機網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展的結(jié)構(gòu)狀態(tài)軌跡的范式。計算機網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展模式作為一種實踐工具,旨在揭示計算機網(wǎng)絡技術(shù)得以快速發(fā)展的成因。它形成于各種對計算機網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展理念的探索和實踐,立足于從哲學角度對計算機網(wǎng)絡技術(shù)快速發(fā)展現(xiàn)象的研究和分析。計算機網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展模式實質(zhì)上提供了一種高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的有效的社會體制,它可以為未來計算機網(wǎng)絡發(fā)展甚至為其它領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展提供樣本和模式借鑒。
二、理論基礎為計算機網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展提供理論上的可行性
布爾代數(shù)、包交換理論是計算機網(wǎng)絡技術(shù)誕生的重要理論準備和依據(jù)。計算機網(wǎng)絡技術(shù)能安全、可靠和高效地在一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中傳遞計算機產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號,使不同計算機之間通過數(shù)據(jù)信號的傳播而連接形成了一個巨大的網(wǎng)絡。其中“數(shù)據(jù)信號”是相對于傳統(tǒng)電信中的“話音信號”和傳統(tǒng)廣播電視中的“視頻信號”等模擬信號而言。數(shù)字通信在與后來出現(xiàn)的包交換理論結(jié)合后便產(chǎn)生了真正意義上的現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡技術(shù)。數(shù)字化信號的取值是離散的,幅值被限制在有限個數(shù)值之內(nèi)。現(xiàn)在計算機網(wǎng)絡技術(shù)廣泛使用的二進制碼受到噪聲影響小而且非常利于計算機網(wǎng)絡終端的接受和使用。這個看起來簡單的0和1對計算機網(wǎng)絡的意義是不言而喻的,可以說沒有布爾定律就沒有數(shù)字化信號就更不會產(chǎn)生現(xiàn)代意義上的計算機網(wǎng)絡。數(shù)字化信號最早的理論依據(jù)可以追溯至1854年,當時英國數(shù)學家喬治·布爾發(fā)表的《思維規(guī)律研究》一文中,他設計了一套用以表示邏輯理論中一些基本概念的符號,并建立了應用這些符號進行運算的法則,成功的把形式邏輯歸結(jié)為一種代數(shù)演算,從而建立了邏輯代數(shù)(布爾代數(shù))。他規(guī)定的一條特殊運算規(guī)則是 X2=X,其解只能取兩個值:0和1。X=1,表示命題為真,X=2 表示命題為假。布爾代數(shù)提出近一百年后的20世紀中葉才運用于計算機與計算機網(wǎng)絡。這一理論系統(tǒng)從提出到實際運用經(jīng)歷的漫長的建制化過程,但并不妨礙布爾代數(shù)成為計算機網(wǎng)絡技術(shù)的理論基石。
在分組交換理論出現(xiàn)前的遠程終端聯(lián)機階段還不能稱之為現(xiàn)代意義上的計算機網(wǎng)絡,那時人們將彼此獨立的計算機用通信技術(shù)結(jié)合起來形成了計算機網(wǎng)絡前身。20 世紀六十年代,美國蘭德公司的PAUL BARAN,英國國家物理實驗室的DONALD DAVIS從不同角度提出了目前被稱為分組交換的網(wǎng)絡技術(shù)。分組交換技術(shù)將用戶傳送的數(shù)據(jù)分成若干個比較短的,標準化的“分組”進行交換和傳輸,每個分組由用戶數(shù)據(jù)以及必要的地址和控制信息組成,從而保證網(wǎng)絡能夠?qū)?shù)據(jù)傳遞到目的地。這種思想完全不同于不適合計算機網(wǎng)絡技術(shù)的電話網(wǎng)所采用的電路交換技術(shù):電話網(wǎng)用戶通話前先建立連接,獨占資源。分組交換理論提出后,各國紛紛將其利用在了他們的第一代計算機實驗網(wǎng)絡。正是這一理論為今后計算機網(wǎng)絡技術(shù)提供了一個重要的技術(shù)秩序。
從計算機網(wǎng)絡的前身遠程終端聯(lián)機階段開始,計算機技術(shù)的發(fā)展就沒能離開科技理論的指導。從早期以數(shù)學、材料學、邏輯學、電磁學、微電子學、量子力學及控制論為基礎,到現(xiàn)在逐漸將光學、生物學及人工智能的納入自己的理論基礎領(lǐng)域,說明科學技術(shù)理論是計算機網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展的基礎。
三、相關(guān)群體技術(shù)的進步為計算機網(wǎng)絡技術(shù)創(chuàng)新提供了技術(shù)上的可能性
計算機網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展遵循連鎖模式,這個單元技術(shù)與群體技術(shù)是一個系統(tǒng)整體。計算機網(wǎng)絡技術(shù)它本身不僅是由內(nèi)在要素構(gòu)成的一定結(jié)構(gòu)形式的有機整體,而且它與其他技術(shù)如計算機技術(shù)與通信技術(shù),密切相關(guān)聯(lián)而構(gòu)成具有立體網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的有機整體。在計算機技術(shù)和通信發(fā)展到一定階段,計算機網(wǎng)絡技術(shù)便有了存在的土壤。例如,隨著世界第一臺電子計算機 ENIAC 的誕生和之后的計算機技術(shù)發(fā)展才有了計算機對互相信息交流的需求,在計算機出現(xiàn)后不到十年的時間,計算機網(wǎng)絡的前身遠程終端聯(lián)機系統(tǒng)應運而生。而遠程終端聯(lián)機階段的數(shù)據(jù)通信技術(shù)便是直接由當時傳統(tǒng)通信技術(shù)改進而來。
由于每一種特定單元技術(shù)都有自己固有的內(nèi)在矛盾,因而隨著客觀技術(shù) 環(huán)境的變化,計算機技術(shù)和通信技術(shù)會不斷地更新自身原有的技術(shù)構(gòu)成, 其中某項子技術(shù)的重大進步,都可能為計算機網(wǎng)絡技術(shù)創(chuàng)新提供可能性,包括如軟件技術(shù)、芯片技術(shù)、光纖技術(shù)、納米加工技術(shù)等等。另一方面,計算機網(wǎng)絡技術(shù)的這種變化,由于打破了原有群體技術(shù)的內(nèi)在平衡,也勢必會引起其他相關(guān)的單元技術(shù)產(chǎn)生適應性調(diào)節(jié),以達到群體技術(shù)自身的新的平衡,這樣又會引起其他單元技術(shù)乃至整個群體技術(shù)的發(fā)展。計算機網(wǎng)絡技術(shù)就是在這種平衡和不平衡的矛盾運動中得到不斷發(fā)展。
參考文獻
目前,我省主要采用的窄帶調(diào)制解調(diào)技術(shù)主要有:(1)PSK相移鍵控。該方式通過調(diào)制載波的相位來傳輸數(shù)據(jù),也是一種線性調(diào)制技術(shù),同樣存在邊瓣再生的問題,特別在發(fā)生相位突變時,包絡不恒定而導致在通過帶限信道后頻譜發(fā)生擴散。(2)FSK頻移鍵控。通過2個不同的載波代表二進制數(shù)據(jù)中的2種狀態(tài),來完成數(shù)據(jù)的調(diào)制,它屬于非線性調(diào)制。同時,不管調(diào)制信號如何改變,載波的幅度是恒定的,所以它也是一種恒包絡調(diào)制。它可以使用功率效率高的C類放大器,而不會使發(fā)送信號占用的頻譜增大;帶外輻射低;接收機設計簡單。不過其占用帶寬比線性調(diào)制大。在大多數(shù)情況下,數(shù)字調(diào)制是利用數(shù)字信號的離散值去鍵控載波。對載波的幅度、頻率或相位進行鍵控,便可獲得ASK、FSK、PSK等。這三種數(shù)字調(diào)制方式在抗干擾噪聲能力和信號頻譜利用率等方面,以相干PSK的性能最好,目前已在中、高速傳輸數(shù)據(jù)時得到廣泛應用。以上調(diào)制方式都屬于窄帶通信技術(shù),同時窄帶通信技術(shù)還包括QAM調(diào)制、無載波調(diào)幅調(diào)相(CAP)、DMT調(diào)制及擴展頻譜技術(shù)等。窄帶通信方式易于實現(xiàn),但抗干擾能力弱,配電網(wǎng)各頻帶的衰減隨著負荷的動態(tài)投切而隨機變化,會出現(xiàn)衰減很大的頻帶,這使得想要選出一段完美的電力線通信頻帶很難,通常依靠選擇載波頻率在衰減小的頻帶里或者均衡技術(shù)來克服信道的變化。但這使得均衡技術(shù)非常復雜,以至于成本難以接受。同時盡管接收機具有較窄的通帶,使僅有一部分噪聲進入接收機,由于接收裝置中的濾波器具有高品質(zhì)因數(shù),瞬間的脈沖噪聲會使其發(fā)生自干擾,而低品質(zhì)的濾波器又會使通帶帶寬加大,令更多噪聲進入接收器。所以窄帶通信的抗脈沖噪聲性較差。
2波芯片在集抄中的應用
如圖1所示是典型的具有載波通訊功能的單相表設計原理框圖,載波電路的核心是載波發(fā)送和載波接收電路的設計及載波芯片調(diào)制電路的設計。如圖2所示是采用載波通訊方式的集抄方案拓撲圖。臺區(qū)集中抄表系統(tǒng)是以計算機應用技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)、低壓電力線載波數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)為基礎的大型信息采集處理系統(tǒng)。由系統(tǒng)主站、臺區(qū)集中器、客戶側(cè)直接載波電能表,以及主站與集中器、集中器與載波電能表之間的數(shù)據(jù)傳輸信道組成。下面對集抄應用中的幾個載波相關(guān)功能進行說明和介紹。由于各個載波芯片廠家的方案略有不同,所以只是做原理性介紹。
2.1耦合電路(Coupling電路)。耦合電路如圖3所示,其是載波信號的輸出和輸入通路,并起隔離220V/50Hz的工頻的作用。該電路在設計時需考慮220V線路側(cè)的阻抗特性。信號耦合變壓器,220V線路側(cè)阻抗一般取3~30n。然后確定線圈初次級的匝數(shù)比或阻抗比。最后設計功率放大器的輸出匹配電阻。
2.2濾波電路(Filter電路)。如圖4所示濾波電路,該濾波器為帶通濾波器。其不僅要將帶外雜波濾除,還要保證前后級之間的阻抗匹配,以達到順利傳遞信號的目的。由于主晶振的工作頻率不同,載頻也不同;調(diào)制周波數(shù)和數(shù)據(jù)傳輸速率不同,帶寬也不同。因此,濾波器的參數(shù)在主晶振頻率不同時也將有所變化的。本電路的帶通頻率范圍是400kHz~600kHz。
2.3信號放大電路(PAMP電路)。如圖5所示為信號放大電路,其放大的目的是將濾波后的信號不失真的放大75倍以上,以達到30dB以上增益的要求。特別注意的是小信號的不失真。因為主要是完成小信號的放大。并注意電路本身的噪聲干擾不能過大。經(jīng)該放大電路放大后可接入運算放大器繼續(xù)將信號放大。
2.4自動路由功能。集中器與載波表之間的傳輸距離受線路特性的影響,而一次成功的通信,首先要滿足本地接收信號的解調(diào)信噪比。根據(jù)我國電網(wǎng)的實際經(jīng)驗,500m以內(nèi)的范圍是單級載波可靠傳輸?shù)睦硐刖嚯x。要做到任何情況下抄通率的100%,肯定需要中繼。在集抄系統(tǒng)中,自動路由算法包含在集中器內(nèi),通過載波協(xié)議,每一電表終端模塊都可作為其他電表的中繼。當需要中繼時,集中器能根據(jù)線路的情況,實時、智能、快速地調(diào)整路由,完成集中器到目的電表的通信,無需人工干預。而固定中繼是不可取的,既難以維護,實效性也差。綜合各地需求,集中器的自動路由最多要求達到7級,保證系統(tǒng)2km的最遠距離。
3結(jié)束語
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