郝如泉 安徽省長(zhǎng)途電信傳輸局
【摘 要】 發(fā)信功率的自適應(yīng)控制（Automatic transmitPower control）即為微波發(fā)信機(jī)的輸出功率在ATPC的控制范圍內(nèi)，自動(dòng)跟蹤接收端接收電平的變化。它是確保SDH數(shù)字微波通信高質(zhì)量、高可靠性傳輸?shù)拇胧┲弧１疚膶?duì)該技術(shù)在微波傳送設(shè)備運(yùn)用中的特點(diǎn)、控制原理和主要技術(shù)性能進(jìn)行論述。
【關(guān)鍵詞】 ATPC SDH 微波 應(yīng)用
一、 前言
ATPC（Automatic transmitPowercontrol）即發(fā)信功率的自適應(yīng)控制技術(shù)在SDH數(shù)字微波通信中得到廣泛應(yīng)用，目前我省境內(nèi)的滬-漢SDH微波、合-六-阜SDH微波、合-蕪-安ADH微波均采用此項(xiàng)技術(shù)，它是對(duì)抗傳播衰落的主要措施之一。
SDH微波采用多狀態(tài)調(diào)制技術(shù)，對(duì)傳輸信道，特別是高功率放大器的線性提出了嚴(yán)格的要求。例如，對(duì)采用64QAM的系統(tǒng)而言，要求傳輸通道的三階交調(diào)失真產(chǎn)物要比主信號(hào)低45dB左右。若采用128QAM或256QAM調(diào)制技術(shù)，則要求更嚴(yán)。為了滿足系統(tǒng)總傳輸性能的要求，除了對(duì)微波傳輸放大器采取回退措施外，還要采取一些非線性的補(bǔ)償技術(shù)，如加中頻或射頻預(yù)失真器或采用前饋等技術(shù)來(lái)改善發(fā)信機(jī)的線性。ITU-T第751號(hào)建議規(guī)定，SDH微波系統(tǒng)還要采用自動(dòng)發(fā)信功率控制（ATPC）技術(shù)。該技術(shù)的要點(diǎn)是微波發(fā)信機(jī)的輸出功率在ATPC的控制范圍內(nèi)自動(dòng)跟蹤接收端接收電平的變化而變化。在正常的傳播條件下，發(fā)信機(jī)輸出功率固定在某個(gè)比較低的電平上，例如比正常電平低10～15dB左右。當(dāng)發(fā)生傳播衰落時(shí)，接收機(jī)檢測(cè)到傳播衰落并達(dá)到ATPC所規(guī)定的最低接收電平時(shí)，立即通過(guò)微波段開(kāi)銷(xiāo)（RFSOH）字節(jié)控制對(duì)方發(fā)信機(jī)提高發(fā)信功率，直到發(fā)信機(jī)功率達(dá)到額定功率后，若對(duì)方接收電平仍繼續(xù)下降，則發(fā)信機(jī)輸出功率則維持在額定輸出功率上不再變化。通常嚴(yán)重的傳播衰落發(fā)生的時(shí)間率是很短的，一般不足1％，所以采用ATPC裝置后，發(fā)信機(jī)在99％以上的時(shí)間內(nèi)均以比額定輸出功率低10～15dB的狀態(tài)工作。
ATPC主要優(yōu)點(diǎn)是：
（1）降低了對(duì)相鄰系統(tǒng)的干擾；
（2）減小了上衰落對(duì)系統(tǒng)的影響；
（3）降低了電源消耗，使射頻放大器的功耗相當(dāng)于正常電平時(shí)的50％；
（4）改善了系統(tǒng)的殘余比特差錯(cuò)性能。
二、 二電平ATPC的控制原理
所謂二電平的ATPC控制，是指發(fā)信機(jī)的發(fā)信功率在ATPC控制下有兩個(gè)發(fā)信功率電平，即正常發(fā)信功率電平PTnor（又稱(chēng)最小發(fā)信功率電平）和最大發(fā)信功率電平PTmax 。PTnor是在收信機(jī)Rx正常接收信號(hào)電平PRnor期間的發(fā)信功率電平，PTmax是收信機(jī)接收信號(hào)電平等于或低于ATPC控制門(mén)限PRTH期間的發(fā)信功率電平。圖1是ATPC控制下發(fā)信功率電平和收信功率電平之間的關(guān)系圖。
由圖1可知，當(dāng)收信電平因衰落下降到ATPC控制門(mén)限電平PRTH之前，發(fā)信機(jī)以正常發(fā)信功率電平PTnor發(fā)射；當(dāng)衰落使PR＝PRTH時(shí)，ATPC在控制指令下接通，使發(fā)信機(jī)以最大發(fā)信功率電平PTmax發(fā)射；當(dāng)發(fā)信機(jī)在最大發(fā)信功率電平工作期間，只要收信機(jī)的收信電平PR≤PRTH，發(fā)信功率電平PT固定在PTmax上，收信功率電平PR隨衰落而下降 ，此時(shí)ATPC不起作用。當(dāng)收信電平PR下降到收信誤碼率為10－3時(shí)，用PRTH3表示此時(shí)收信功率電平，并把此時(shí)的衰落深度稱(chēng)之為平衰落容限。而發(fā)信功率仍維持在PTmax上。
三、 ATPC的控制模式
1． ATPC對(duì)一個(gè)射頻波道發(fā)信功率的控制模式
圖2是它的功能框圖，控制過(guò)程如下： 2 ATPC對(duì)一個(gè)射頻波道Tx發(fā)信功率控制
（1）當(dāng)收信端Rx收信電平比予置的ATPC門(mén)限電平PRTH低時(shí)，微處理器MPU把ATPC的啟動(dòng)指令送給反向傳輸通道的調(diào)制器MOD，與此同時(shí)解調(diào)器DEM也向MOD送出一個(gè)ATPC的啟動(dòng)指令，此啟動(dòng)指令是指解調(diào)器檢測(cè)出一個(gè)比特誤碼時(shí)信號(hào)檢測(cè)電平。
（2）在調(diào)制器MOD根據(jù)啟動(dòng)指令產(chǎn)生4bit的ATPC的控制數(shù)據(jù)，邏輯功能如下表。同時(shí)調(diào)制器對(duì)反向傳輸?shù)男糯a和4bit串行ATPC控制數(shù)據(jù)執(zhí)行"或"（"OR"）操作，這樣就把ATPC控制數(shù)據(jù)插入到反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流中。
（3）在發(fā)信端的反向傳輸解調(diào)器，要從反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流中把ATPC控制數(shù)據(jù)提取出來(lái)，并把它送給微處理器MPU。
（4）微處理器MPU根據(jù)4bit的控制數(shù)據(jù)碼解成ATPC的控制指令，并送給發(fā)信機(jī)Tx。
被控發(fā)信機(jī)Tx發(fā)信功率的控制速率常用三個(gè)時(shí)間指標(biāo)去衡量。如圖3所示，圖中t1是受控制時(shí)間，t2是受控時(shí)間，t3是恢復(fù)時(shí)間。通常t1和t3為100ms，t2可從1min，4min和20min中自選。
2．全部射頻通道發(fā)信功率的控制模式
當(dāng)一個(gè)波道被檢測(cè)時(shí)，收信電平下降到PRTH以下對(duì)全部無(wú)線通道實(shí)施控制的功能如圖4所示。
假定正向傳輸?shù)闹魍ǖ愧窠邮盏氖招烹娖较陆档絇RTH門(mén)限電平以下，ATPC的啟動(dòng)指令通過(guò)主通道Ⅰ的反向傳輸通道把ATPC控制數(shù)據(jù)送到發(fā)信端主通道的MPU。MPU一方面把ATPC變換成啟動(dòng)指令去控制主通道Ⅰ的正向傳輸發(fā)信機(jī)Tx的發(fā)信功率，另一方面MPU通過(guò)無(wú)線通信控制總線把ATPC控制數(shù)據(jù)傳送到無(wú)線公務(wù)通道接口（RSCINTF）。再通過(guò)無(wú)線控制總線把ATPC控制數(shù)據(jù)從RSCINTF傳送到通道Ⅱ和其它主通道的正向傳輸MPU，并把ATPC控制數(shù)據(jù)變換成啟動(dòng)指令去控制各發(fā)信機(jī)的輸出功率電平。
四、 ATPC的控制程序和時(shí)間及主要技術(shù)性能
1．ATPC的控制程序
ATPC的控制程序已經(jīng)敘述過(guò)，現(xiàn)用圖5作總結(jié)。圖中實(shí)線箭頭表示對(duì)發(fā)生衰落射頻通道的ATPC控制，虛線箭頭表示對(duì)其它射頻通道的ATPC控制。T表示對(duì)發(fā)生衰落射頻通道的ATPC控制時(shí)間，T'表示對(duì)其它射頻通道的控制時(shí)間。T≤100ms，T＇≤130m s。
2．ATPC控制時(shí)間
ATPC控制時(shí)間是一個(gè)很重要的指標(biāo)，但實(shí)際從ATPC啟動(dòng)到ATPC執(zhí)行要經(jīng)過(guò)很多環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)均需花費(fèi)時(shí)間，人們希望ATPC控制時(shí)間越短越好。由圖5可見(jiàn)，從收信機(jī)檢測(cè)出下衰落發(fā)生或解調(diào)器檢測(cè)出一個(gè)比特差錯(cuò)開(kāi)始算ATPC控制時(shí)間，自身通道控制時(shí)間為AT，全部通道控制時(shí)間為T(mén)'。
3．ATPC的主要技術(shù)性能
（1）Tx輸出功率范圍：標(biāo)準(zhǔn)型輸出功率范圍
（＋19～＋29）dBm
高功率型輸出功率范圍
（＋22～＋32）dBm
（2）Tx輸出功率控制速率
控制時(shí)間t1：100ms
受控時(shí)間：t2：1min、4min、20min（自選）
恢復(fù)時(shí)間：t3：100ms
（3）ATPC調(diào)整范圍：（10±1）dB
（4）自身通道ATPC控制時(shí)間（T）。T定義為從告警檢測(cè)到自身通道功率控制開(kāi)始，T≤100ms
（5）其它通道ATPC控制時(shí)間（T'）。T'定義為告警檢測(cè)至其它通道功率控制開(kāi)始，T'≤130ms
（6）功率損耗節(jié)省比（PTnor／PTmax）＜80％。
為了實(shí)現(xiàn)這一性能，ATPC采取動(dòng)作保護(hù)，由于傳播衰落的變化是隨機(jī)的，為了減少ATPC對(duì)發(fā)信功率調(diào)節(jié)的頻度，人為地設(shè)定了ATPC的磁帶范圍，在規(guī)定的磁帶范圍內(nèi)，發(fā)信功率將維持在原功率電平上。在一定程度上減少了發(fā)信功率調(diào)整頻度，保護(hù)了發(fā)信功率放大器，滿足該項(xiàng)指標(biāo)要求。
（7）ATPC啟動(dòng)指令
①下衰落檢測(cè)（從三個(gè)電平中選）（－40、－50、－60）dBm；
②糾錯(cuò)前1bit誤碼檢測(cè)。
五、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，由于發(fā)信機(jī)在ATPC控制下使大部分正常傳輸條件下用最小的功率發(fā)射，從而能有效地降低同路波道之間以及對(duì)并路波道的干擾，同時(shí)也減小了對(duì)同頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)干擾。本文對(duì)ATPC技術(shù)進(jìn)行一些探討，在實(shí)際的維護(hù)工作中需繼續(xù)研究，進(jìn)一步完善該技術(shù)的性能，確保通信可靠傳輸。
