郝如泉 安徽省長途電信傳輸局
【摘 要】 發(fā)信功率的自適應控制（Automatic transmitPower control）即為微波發(fā)信機的輸出功率在ATPC的控制范圍內，自動跟蹤接收端接收電平的變化。它是確保SDH數字微波通信高質量、高可靠性傳輸的措施之一。本文對該技術在微波傳送設備運用中的特點、控制原理和主要技術性能進行論述。
【關鍵詞】 ATPC SDH 微波 應用
一、 前言
ATPC（Automatic transmitPowercontrol）即發(fā)信功率的自適應控制技術在SDH數字微波通信中得到廣泛應用，目前我省境內的滬-漢SDH微波、合-六-阜SDH微波、合-蕪-安ADH微波均采用此項技術，它是對抗傳播衰落的主要措施之一。
SDH微波采用多狀態(tài)調制技術，對傳輸信道，特別是高功率放大器的線性提出了嚴格的要求。例如，對采用64QAM的系統(tǒng)而言，要求傳輸通道的三階交調失真產物要比主信號低45dB左右。若采用128QAM或256QAM調制技術，則要求更嚴。為了滿足系統(tǒng)總傳輸性能的要求，除了對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償技術，如加中頻或射頻預失真器或采用前饋等技術來改善發(fā)信機的線性。ITU-T第751號建議規(guī)定，SDH微波系統(tǒng)還要采用自動發(fā)信功率控制（ATPC）技術。該技術的要點是微波發(fā)信機的輸出功率在ATPC的控制范圍內自動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)信機輸出功率固定在某個比較低的電平上，例如比正常電平低10～15dB左右。當發(fā)生傳播衰落時，接收機檢測到傳播衰落并達到ATPC所規(guī)定的最低接收電平時，立即通過微波段開銷（RFSOH）字節(jié)控制對方發(fā)信機提高發(fā)信功率，直到發(fā)信機功率達到額定功率后，若對方接收電平仍繼續(xù)下降，則發(fā)信機輸出功率則維持在額定輸出功率上不再變化。通常嚴重的傳播衰落發(fā)生的時間率是很短的，一般不足1％，所以采用ATPC裝置后，發(fā)信機在99％以上的時間內均以比額定輸出功率低10～15dB的狀態(tài)工作。
ATPC主要優(yōu)點是：
（1）降低了對相鄰系統(tǒng)的干擾；
（2）減小了上衰落對系統(tǒng)的影響；
�。�3）降低了電源消耗，使射頻放大器的功耗相當于正常電平時的50％；
（4）改善了系統(tǒng)的殘余比特差錯性能。
二、 二電平ATPC的控制原理
所謂二電平的ATPC控制，是指發(fā)信機的發(fā)信功率在ATPC控制下有兩個發(fā)信功率電平，即正常發(fā)信功率電平PTnor（又稱最小發(fā)信功率電平）和最大發(fā)信功率電平PTmax 。PTnor是在收信機Rx正常接收信號電平PRnor期間的發(fā)信功率電平，PTmax是收信機接收信號電平等于或低于ATPC控制門限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系圖�！�
由圖1可知，當收信電平因衰落下降到ATPC控制門限電平PRTH之前，發(fā)信機以正常發(fā)信功率電平PTnor發(fā)射；當衰落使PR＝PRTH時，ATPC在控制指令下接通，使發(fā)信機以最大發(fā)信功率電平PTmax發(fā)射；當發(fā)信機在最大發(fā)信功率電平工作期間，只要收信機的收信電平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ATPC不起作用。當收信電平PR下降到收信誤碼率為10－3時，用PRTH3表示此時收信功率電平，并把此時的衰落深度稱之為平衰落容限。而發(fā)信功率仍維持在PTmax上。
三、 ATPC的控制模式
1． ATPC對一個射頻波道發(fā)信功率的控制模式
圖2是它的功能框圖，控制過程如下： 2 ATPC對一個射頻波道Tx發(fā)信功率控制
（1）當收信端Rx收信電平比予置的ATPC門限電平PRTH低時，微處理器MPU把ATPC的啟動指令送給反向傳輸通道的調制器MOD，與此同時解調器DEM也向MOD送出一個ATPC的啟動指令，此啟動指令是指解調器檢測出一個比特誤碼時信號檢測電平。
（2）在調制器MOD根據啟動指令產生4bit的ATPC的控制數據，邏輯功能如下表。同時調制器對反向傳輸的信碼和4bit串行ATPC控制數據執(zhí)行"或"（"OR"）操作，這樣就把ATPC控制數據插入到反向傳輸的數據流中。
�。�3）在發(fā)信端的反向傳輸解調器，要從反向傳輸的數據流中把ATPC控制數據提取出來，并把它送給微處理器MPU。
�。�4）微處理器MPU根據4bit的控制數據碼解成ATPC的控制指令，并送給發(fā)信機Tx。
被控發(fā)信機Tx發(fā)信功率的控制速率常用三個時間指標去衡量。如圖3所示，圖中t1是受控制時間，t2是受控時間，t3是恢復時間。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
當一個波道被檢測時，收信電平下降到PRTH以下對全部無線通道實施控制的功能如圖4所示。
假定正向傳輸的主通道Ⅰ接收的收信電平下降到PRTH門限電平以下，ATPC的啟動指令通過主通道Ⅰ的反向傳輸通道把ATPC控制數據送到發(fā)信端主通道的MPU。MPU一方面把ATPC變換成啟動指令去控制主通道Ⅰ的正向傳輸發(fā)信機Tx的發(fā)信功率，另一方面MPU通過無線通信控制總線把ATPC控制數據傳送到無線公務通道接口（RSCINTF）。再通過無線控制總線把ATPC控制數據從RSCINTF傳送到通道Ⅱ和其它主通道的正向傳輸MPU，并把ATPC控制數據變換成啟動指令去控制各發(fā)信機的輸出功率電平。
四、 ATPC的控制程序和時間及主要技術性能
1．ATPC的控制程序
ATPC的控制程序已經敘述過，現(xiàn)用圖5作總結。圖中實線箭頭表示對發(fā)生衰落射頻通道的ATPC控制，虛線箭頭表示對其它射頻通道的ATPC控制。T表示對發(fā)生衰落射頻通道的ATPC控制時間，T'表示對其它射頻通道的控制時間。T≤100ms，T＇≤130m s。
2．ATPC控制時間
ATPC控制時間是一個很重要的指標，但實際從ATPC啟動到ATPC執(zhí)行要經過很多環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)均需花費時間，人們希望ATPC控制時間越短越好。由圖5可見，從收信機檢測出下衰落發(fā)生或解調器檢測出一個比特差錯開始算ATPC控制時間，自身通道控制時間為AT，全部通道控制時間為T'。
3．ATPC的主要技術性能
（1）Tx輸出功率范圍：標準型輸出功率范圍
�。ǎ�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
控制時間t1：100ms
受控時間：t2：1min、4min、20min（自選）
恢復時間：t3：100ms
�。�3）ATPC調整范圍：（10±1）dB
�。�4）自身通道ATPC控制時間（T）。T定義為從告警檢測到自身通道功率控制開始，T≤100ms
（5）其它通道ATPC控制時間（T'）。T'定義為告警檢測至其它通道功率控制開始，T'≤130ms
（6）功率損耗節(jié)省比（PTnor／PTmax）＜80％。
為了實現(xiàn)這一性能，ATPC采取動作保護，由于傳播衰落的變化是隨機的，為了減少ATPC對發(fā)信功率調節(jié)的頻度，人為地設定了ATPC的磁帶范圍，在規(guī)定的磁帶范圍內，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)信功率調整頻度，保護了發(fā)信功率放大器，滿足該項指標要求。
�。�7）ATPC啟動指令
�、傧滤ヂ錂z測（從三個電平中選）（－40、－50、－60）dBm；
�、诩m錯前1bit誤碼檢測。
五、結束語
綜上所述，由于發(fā)信機在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并路波道的干擾，同時也減小了對同頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)干擾。本文對ATPC技術進行一些探討，在實際的維護工作中需繼續(xù)研究，進一步完善該技術的性能，確保通信可靠傳輸。
