基于OFDM(正交頻分復(fù)用)調(diào)制的安全寬帶通信系統(tǒng)

LDACS(L-band Digital Aeronautical Communications System, L波段數(shù)字航空通信系統(tǒng))是一種新的空對地通信標準，用于空中交通管制(ATC)通信系統(tǒng)，可顯著增加帶寬。它允許現(xiàn)代基于IP的數(shù)據(jù)鏈通信，這是未來航空通信基礎(chǔ)設(shè)施中的一項重要技術(shù)。LDACS提供額外的安全功能，除了ATC通信服務(wù)(集成CNS)外，還可以集成導(dǎo)航和監(jiān)視服務(wù)。

LDACS是一種數(shù)字寬帶無線鏈路，可以像蜂窩電話一樣將飛機和地面基礎(chǔ)設(shè)施連接起來。這種安全、可擴展和頻譜高效的數(shù)據(jù)鏈具有嵌入式導(dǎo)航能力，是第一個真正集成的CNS(通信、導(dǎo)航和監(jiān)視)系統(tǒng)。LDACS正在被國際民用航空組織(民航組織)標準化，與羅德-施瓦茨樣機進行的首次飛行試驗已成功驗證了LDACS的能力。大量的數(shù)據(jù)可以實時交換，比如飛行軌跡或飛行計劃。這將最終實現(xiàn)新的空中交通控制概念，如即將推出的四維(4D)軌道或商業(yè)軌道概念和無扇區(qū)飛行，這兩種技術(shù)都將帶來減少二氧化碳排放的環(huán)境效益，從而通過優(yōu)化路線和降低燃料使用量對氣候變化產(chǎn)生影響。

LDACS是一種基于OFDM(正交頻分復(fù)用)調(diào)制的安全寬帶通信系統(tǒng)，與4G/5G無線通信系統(tǒng)共享許多技術(shù)概念。它提供陸域地面站和飛機之間的數(shù)字數(shù)據(jù)鏈接。在海洋領(lǐng)域，它是由衛(wèi)星鏈接補充。LDACS的范圍是航空交通服務(wù)(ATS)和航空操作控制(AOC)，但不包括旅客通訊。該系統(tǒng)將在L波段的航空部分運行，頻帶范圍從960MHz到1164MHz。在2007年的世界無線電會議上，這個頻段被指定為未來航空通信的頻段。

由于L波段沒有大的連續(xù)的自由頻譜塊可用，傳輸帶寬被限制在大約500kHz。為了避免在前向鏈路和反向鏈路之間分割有限的帶寬，應(yīng)用了頻分雙工。因此，對于一對正向和反向鏈路信道，這種LDACS設(shè)計方法實現(xiàn)了從561 kbps(最強編碼、魯棒調(diào)制)到2.6 Mbps(弱編碼和高階調(diào)制)的凈數(shù)據(jù)速率。相比之下，VDL模式2只提供幾個kbps的實際凈數(shù)據(jù)速率。因此，與目前的空中/地面通信相比，LDACS將數(shù)據(jù)吞吐量提高了至少50到200倍。

LDACS設(shè)計的最重要的要求是:

提供足夠高的傳輸能力。未來空中交通的預(yù)期增長和從語音通信向數(shù)據(jù)通信的轉(zhuǎn)變，對LDACS的設(shè)計提出了很高的要求，以實現(xiàn)足夠高的傳輸能力。

除了乘客通信外，ATS和AOC的信息對安全和時間都至關(guān)重要。LDACS的目的是保證消息的安全、可靠和及時的傳輸。

為了滿足這些要求，LDACS采用蜂窩點對多的概念，這意味著空域被分割成多個蜂窩。在每個小區(qū)中，所有飛機都連接到一個中央地面站，該地面站控制單元內(nèi)的整個空中/地面通信。LDACS是一種頻分雙工系統(tǒng)，使地面站以某一頻率連續(xù)發(fā)射，而小區(qū)內(nèi)所有飛行器以不同頻率并行發(fā)射。

不幸的是，L波段已經(jīng)被不同的傳統(tǒng)系統(tǒng)所利用（例如衛(wèi)星），未使用的頻譜非常稀少。為了保證高傳輸容量，LDACS最好采用鑲嵌方式部署。在這種情況下，系統(tǒng)試圖利用DME(距離測量設(shè)備)系統(tǒng)使用的信道之間的頻譜間隙。

為了完美地利用相鄰DME信道之間的頻譜間隙，LDACS使用OFDM作為調(diào)制技術(shù)，因為它允許靈活地占用頻譜。這種調(diào)制技術(shù)也應(yīng)用于WiFi、LTE和NR等系統(tǒng)中。

為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，LDACS采用了多種措施，如強前向糾錯編碼。這種前向糾錯編碼還可以根據(jù)傳輸條件進行調(diào)整。在信道質(zhì)量較好的情況下，可以采用較弱的編碼，從而提高數(shù)據(jù)速率。LDACS的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計保證了飛機的及時通道訪問。此外，根據(jù)航空領(lǐng)域的期望信息大小選擇幀大小。

LDACS協(xié)議棧如下圖所示，AS(Aircraft Station)與AVI (Airborne Voice Interface)和ANI (Airborne Network Interface)相連。GS(Ground Station)與VU (Voice Unit)對接，用于對接外部語音業(yè)務(wù)接入路由器(AC-R)和地面站控制器(GSC)。

更多關(guān)于LDACS的內(nèi)容，可參考下面的鏈接。

參考鏈接：

1.LDACS | Air to ground communications radio | L-band - Rohde & Schwarz China (rohde-schwarz.com.cn)

2.https://www.ldacs.com

審核編輯 ：李倩