NEXUS系统的关键技术及特点

作 ,并且提供一个很难监视 、截取和阻塞的安全信道 。 跳频技术大大降低了多径效应导致的瑞利衰落 , 这是因为 使用了频率分集 ,如果一个频率上的信号丢失了 ,可以使用另一 1

概述

N EXU S 双向寻呼和定位系统是建立在现有的单向寻呼系 个频率上的信号 。

( 5) 系统同步 N EXU S 双向寻呼系统和现有的单向寻呼系统 (出站信道) 之间

N EXU S 双向系统所有的组成部分 , 包括终端单元 、接收基 采用 TN P P 协议进行连接 , N EXU S 双向系统通过这个协议进 站和中心控制单元 , 都同步于一个中心时钟 ( GPS 时钟) , 精确

行寻呼信息和同步建立消息的发送 。系统也接收 TN P P 消息 ,

度为 ±250μs 。由于所有的系统是同步的 ,因此提高了接收机的 灵尤其是漫游寻呼机的 TN P P 消息 。 敏度 ,使相邻的信道能同时传送信号 ,尽管他们之间的间隔只 有 7. 5 k Hz 。 2 NEXUS 系统的主要特点

( 6) 协议简单

( 1) 扩谱跳频 N EXU S 双向系统的协议设计为一个简单的协议 , 不需要 N EXU S 系 统 的 上 行 信 道 符 合 美 国 FCC 规 则 15. 247 “请求授权”指令 ,系统是利用这样一个事实 :通过对发送时间的 统计可以避免碰撞 。如果发生碰撞 , 因为采用了“重复使用”功 ( ISM 频段) ,因此 ,N EXU S 双向寻呼系统是专门设计能工作于

有其他发射机采用同一频段的扩谱干扰环境下 。为了能工作在 能 , 消息被多个基站接收 , 接收机可以取出最强的信号 , 因此系 同一频段 , N EXU S 双向寻呼系统采用了扩谱 、跳频技术 , 以及 统仍可以接收到消息 。系统是利用这样一个事实来实现 “重复

使用”:信道带宽比信号带宽要大得多 。 强纠错编码 ,具体指标如下 :

( 7) 定位 ·数据用 7 个不同的频率传输 7 次 。

N EXU S 双向系统能发现网络中的远端发射机的位置 。通

·协议包含 个正交的跳频序列 (跳频群) ,每个还有 4

过增加特殊设计的干涉仪阵列 , 每个站可以测量和估计任何一 个子群 。

个特定发射机的方位 , 然后中心控制站可以通过三角形测量确 ·跳频的跨度是 1. 92 M Hz 。

定发射机的位置 。在市区和开阔地区的精度可以达到 100 m ,这 项功能可以用于如下的应用 :

·数据速率和瞬间带宽是 200 Hz 。

·追踪被窃汽车 。 ( 2) 1 : 1 的比率

·用于警务 、医护 、交通救援的紧急呼叫 。

接收基站 (上行信道) 的数量等于发射基站的数量 (下行信 ·追踪昂贵的货物 。 道) 。接收基站和发射基站可以安装在同一站址 ,从而降低了安 ·人员定位 。 装和维护费用 。

( 3) 数字信号处理接收机

窄带接收机使用了 D SP (数字信号处理) 技术 , 允许有更大 的灵活性和模块化 。

( 4) 抗干扰和克服多径效应

统基础上 , 而无需对现有的单向寻呼系统进行任何改动 。在

3 与 GSM 的共存问题

为了分析 N EXU S 系统发射机对 GSM 的干扰问题 , 我们

N EXU S 双向系统使用跳频扩谱技术及强纠错编码 。由于 采用了数字信号处理技术 , 因此它可以在强干扰信号下进行工

联通进行 I P 电话网试验 , 我们的数据与多媒体网将满足 I P 电 话各种服务质量的要求 。另一个焦点是 I P 传真 , 目前 , 有人统 计传真已占有 40 %的国际长途通信量 。据统计 , 目前全世界传 真机的拥有量为 7000 万台 , 并以每年 700～800 万台的速度增

简单地回顾一下这两个系统的基本特点 。

长 。由于 I P 传真价格低 , 可以实现一点对多点通信 , 可与因特

网电子邮件互通 , 因此 I P 传真将占有国际长途传真通信较大 的比重 。中国联通将把 I P 传真业务作为数据与多媒体网络的 重要业务 ,实现 I P 实时传真和 I P 存储转发传真 。

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( 1) GSM

电信科学 1999 年第 6 期

·分数除法器噪声.

由非调制的发射机产生的全部噪声电平如图 1 所示 , X 坐 标轴是对数坐标轴 ,相位噪声如表 1 所示.

( 4) 噪声电平测量

在载频 5 M Hz 以下的噪声没有直接测量 ,因为频谱分析仪 的本地振荡器的噪声比 N EXU S 终端传输噪声高 ,因此只测量 到载频 1M Hz 内的频谱和推断到 5 M Hz 的频率. 图 2 是一个频

表 1 NEXUS 终端相位噪声

与载频 的距离

( M Hz)

·网络采用 TD MA 方式.

·分组的传输时间大约是1ms ,负载周期是 1 : 8. ·信道间隔是 200 k Hz ,信息(噪声) 带宽大约是 140 k Hz. ·前向纠错能够在不掉线的前提下 ,克服分组丢失. · 灵敏度大约是 - 100 dB m . 一般来讲 ,在市区 ,终端单元 接收的电平应高于最低电平 20～30 dB 以便克服可能的 衰落.

·入站频率是 0～915 M Hz (终端到基站) ,出站频率是 935～960 M Hz .

( 2) Ne xNet

非调制的理论 噪声电平

( dBc) / Hz

调制信号的 测量值

( dBc/ Hz) - 90

·采用跳频扩谱技术. ·跳频跨度是 1. 92 M Hz . ·跳频信道带宽是 30 k Hz . ·调制方式是 DB P S K. ·比特速率是 200 bit / s. ·传输功率是 27 dB m ( 0. 5 W) .

系统使用普通寻呼信道作为出站信道 ,入站信道 可以是在 800～ 1000 M Hz 中的任意频段 . 我们建议 在 920 M Hz 附近的大约 5 M Hz 的频率.

在 100μs 上的调制是如下的格式 :

τ= 100μs

△∫△f dτ τ= 0 φ =π = 2π分数 合 成 器 有 足 够 的 解 析 一 个 频 率 偏 移Δ f ( 5 k Hz) 在 100μs 上容许相位平滑地增加π 度. 结果

0 . 1

- 100 - 110

0 . 5

- 105 - 115

1 - 115

5

- 124

太低 ,测量 不到

是调制边带和残带可以忽略不计.

( 3) 理论上的传输噪声

发射机噪声 (非调制的) 可能由如下部分组成 :

·基准噪声 (～10 M Hz) ,被频率乘法放大. ·V CO 噪声.

·环路滤波器噪声. ·环路积分器噪声.

SSB 相位噪声

( 量值) 图 2 N EX 终端相位噪声 侧

谱分析仪 5 M Hz 频段的输出.

在偏置为 1 M Hz 的地方 ,噪声是 - 70 dBc / 30 k Hz ±5 dB

等于 - 115 dBc / Hz ±5 dB ,调制的结果是可以忽略

的 ; 距 离 载 频 0. 5 M Hz 地 方 的 噪 声 电 平 是 - 65

dBc / 10 k Hz ±2 dB 等于 - 105 dBc / Hz ±2 dB ; 距离 载

频 0. 1 M Hz 地 方 的 噪 声 电 平 是 - 50 dBc / 10 k

Hz ±2 dB 等于 - 90 dBc / Hz ±2 dB . 为了评估调制

的影响 ,在表 1 中我们列举了测量和理论的噪声值.

从表 1 中可以清楚地看出调制的影响 ,在距离 载频 0. 1 M Hz 处有影响 ,而到 1 M Hz 处已经无效 了. 从斜率上看 ,重要的是 V CO 噪声 ,因此可以安全 地 假 设 距 离 5 M Hz 处 的 噪 声 电 平 大 约 是 - 120

( 论上) 图 1 N EXU S 终端相位噪声 理

dBc / Hz .

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