SDH和WDM光通信技術(shù)在分布式雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用

1分布式雷達(dá)的特點

隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)對信號的傳輸提出了很多新要求�，F(xiàn)代很多新體制雷達(dá)系統(tǒng)由多個雷達(dá)站協(xié)同工作，各雷達(dá)站相距較遠(yuǎn)，達(dá)幾十公里甚至幾百公里，雷達(dá)信號的遠(yuǎn)距離傳輸是多站協(xié)同工作的基礎(chǔ)。這種多站協(xié)同工作雷達(dá)體制有多基地雷達(dá)、柵欄雷達(dá)、雷達(dá)組網(wǎng)和分布式雷達(dá)等。多基地雷達(dá)、柵欄雷達(dá)、雷達(dá)組網(wǎng)等只需傳輸點跡和航跡信息，其數(shù)據(jù)通信速率較低，通信容量較小；分布式雷達(dá)需傳輸接收信號A／D轉(zhuǎn)換后的實時回波數(shù)據(jù)，其通信需求的最大特點也是最大難點在于超寬帶大容量數(shù)據(jù)的長距離實時傳輸。

分布式雷達(dá)系統(tǒng)由一個聯(lián)合處理控制中心和多個發(fā)射站及多個接收站組成。聯(lián)合處理控制中心產(chǎn)生基準(zhǔn)信號送到各雷達(dá)，使各雷達(dá)具有相同的時間基準(zhǔn)，便于各雷達(dá)之間的時間同步；不同接收站、不同頻率的接收信號傳輸?shù)铰?lián)合處理控制中心，綜合起來進(jìn)行信號級的積累處理(相參和非相參)。分布式雷達(dá)的本質(zhì)特征是：采用多個同頻或不同頻輻射信號，采用多個接收站接收信號，將多站接收到的多個頻段信號傳輸?shù)教幚碇行倪M(jìn)行積累(相參或非相參)處理。

寬帶通信網(wǎng)絡(luò)是分布式雷達(dá)的主干神經(jīng)，雷達(dá)信號和控制信息的傳輸完全依賴于通信網(wǎng)絡(luò)的支持，其性能的好壞直接影響整個系統(tǒng)的性能發(fā)揮。

2光通信技術(shù)

光纖通信系統(tǒng)是以光波作為傳輸信息的載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的一種通信系統(tǒng)，具有速率高、損耗低、抗干擾能力強、保密性好、重量輕、體積小等優(yōu)點。

在目前的雷達(dá)通信系統(tǒng)中，常常采用自定義的高速傳輸協(xié)議。用高速復(fù)接技術(shù)將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)復(fù)接成專用的高速數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，經(jīng)電光轉(zhuǎn)換變成光信號在光纖中傳輸，在對端經(jīng)光電轉(zhuǎn)換、分接后恢復(fù)所需數(shù)據(jù)。這種方法的好處是采用自定義高速傳輸協(xié)議，協(xié)議開銷少，傳輸效率高。缺點是自定義高速傳輸協(xié)議與通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議不兼容，不能利用成熟的光通信技術(shù)與設(shè)備，不能接入公共通信網(wǎng)。隨著通信容量需求的增加，不但需要增加光通信設(shè)備，還需要增加光纖鋪設(shè)，使成本成倍增加。

在分布式雷達(dá)通信系統(tǒng)中采用SDH(同步數(shù)字體系)和WDM(波分復(fù)用)光通信技術(shù)，可以很好地利用成熟的光通信技術(shù)與設(shè)備，大大提高系統(tǒng)的通信容量，在必要時能夠接入公共通信網(wǎng)，大大擴(kuò)展了雷達(dá)系統(tǒng)的布防范圍。

2.1 SDH技術(shù)

SDH是一種將復(fù)接、線路傳輸及交換功能融為一體、并由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)操作的綜合信息傳送網(wǎng)絡(luò)。

SDH有一套標(biāo)準(zhǔn)的信息速率結(jié)構(gòu)等級，稱為STM(同步傳送模塊)。最基本、也是最重要的模塊是STM-1，接口速率155.52 Mbit／s。更高等級的STM-N信號是將N個STM-1同步復(fù)用、字節(jié)間插后形成。SDH標(biāo)準(zhǔn)接口速率見表1。

國際電聯(lián)在ITU-T G.707中對STM-N信號的幀結(jié)構(gòu)作了規(guī)定。STM-N的幀是以字節(jié)為單位的矩形塊狀幀結(jié)構(gòu)，由縱向9行和橫向270×N列字節(jié)組成。傳輸時按從左至右、從上之下的順序依次傳輸，幀周期為125μs。

如圖l所示，STM-N的幀結(jié)構(gòu)由SOH(段開銷)、Au-PTR(管理單元指針)、信息凈負(fù)荷(payload)3部分組成。信息凈負(fù)荷是在STM-N幀結(jié)構(gòu)中存放各種信息碼塊的地方，其中還含有POH(通道開銷字節(jié))。

SDH傳輸業(yè)務(wù)信號時各種業(yè)務(wù)信號要進(jìn)入SDH的幀結(jié)構(gòu)都要經(jīng)過映射、定位和復(fù)用3個步驟。映射是將各種速率的信號先經(jīng)過碼速調(diào)整裝入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)容器(C)，再加入POH形成VC(虛容器)的過程。幀相位發(fā)生偏差稱為幀偏移，定位即是將幀偏移信息收進(jìn)TU(支路單元)或AU(管理單元)的過程，它通過TUPTR(TU指針)或AUPTR(管理指針)的功能來實現(xiàn)。復(fù)用則是將多個低價通道層信號通過碼速調(diào)整使之進(jìn)入高價通道，或?qū)⒍鄠�高價通道層信號通過碼速調(diào)整使之進(jìn)入復(fù)用層的過程。

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多不同類型的應(yīng)用需要通過SDH傳送網(wǎng)絡(luò)承載。由于SDH自身能夠?qū)ν馓峁┑臉?biāo)準(zhǔn)接口種類有限，為了更高效的承載某些速率類型的業(yè)務(wù)，出現(xiàn)了VC-4帶寬捆綁的級聯(lián)技術(shù)和虛級聯(lián)技術(shù)。采用VC級聯(lián)的技術(shù)，將多個VC組合起來，形成一個組合容量更大的容器，使SDH設(shè)備可以滿足任意速率的高效接入。

2.2 WDM技術(shù)

WDM技術(shù)是利用單模光纖的寬帶及低損耗的特性，采用多個波長的光作為載波，允許各載波信道在同一根光纖內(nèi)同時傳輸。WDM技術(shù)采用光路復(fù)用器(光合波器)將多路不同波長的光信號合在一起，在同一根光纖中傳輸；在對端采用光路解復(fù)用器(光分波器)將來自同一根光纖中的合波信號分解成多路不同波長的光信號，分別進(jìn)行處理。與通用的單信道系統(tǒng)相比，WDM不僅極大地提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信容量，充分利用了光纖的帶寬，而且它具有擴(kuò)容簡單和性能可靠等優(yōu)點，特別是它可以直接接人多種業(yè)務(wù)更使得它的應(yīng)用前景十分光明。

人們通常把光信道間隔較大(甚至在光纖不同窗口上)的WDM稱為CWDM(稀疏波分復(fù)用)，而把在同一窗口中信道間隔較小的WDM稱為DWDM(密集波分復(fù)用)。隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代的技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)波長間隔為納米級的復(fù)用，甚至可以實現(xiàn)波長間隔為零點幾納米級的復(fù)用。

如果采用CWDM，一般可用到10多波，通信距離一般為40 km左右，小于80 km。要實現(xiàn)長距離通信，必須采用DWDM技術(shù)。DWDM技術(shù)目前可用到100多波，無中繼傳輸距離已經(jīng)可以達(dá)到400 km。

3分布式雷達(dá)通信系統(tǒng)工作原理

3.1總體方案

該分布式雷達(dá)通信系統(tǒng)總體方案如圖2所示。