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[摘要]利用LTE技術實現基材數據實時傳輸的方法，通過利用民用LTE技術及設備搭建了LTE地空寬帶通信系統方案，進行地空通信技術中關鍵技術的分析，對該系統的應用前景進行了展望。
[關鍵詞]LTE；地空通信；OFDM；多普勒頻移
試飛使用的地空通信包括語音通信和數據通信兩部分，語音通信主要使用甚高頻（VHF）話音通信和視距范圍外的高頻（HF）地空話音通信；數據通信則主要使用遙測技術，利用一部遙測天線跟蹤一架飛機，進行數據傳輸，即采用點對點數據傳輸方式。當前通信方式存在許多不足，地空語音通信方面，HF電臺傳播信號是利用電離層反射，容易受到干擾，話音質量較差。VHF電臺也存在許多局限和不足，如話音傳信速度慢，占用信道時間較長，存在口音不一致可能導致聽不懂、聽錯等，此外由于空中傳輸信號為語音信號，無任何保密措施。地空數據通信方面，飛機試飛過程中需要對參試飛機本身的飛行參數以及機載設備的測試數據等進行分析、判斷和處理，如飛機的位置、飛行高度、油量、發動機測試參數、飛控系統監測參數、航電系統監測參數、以及其他機載設備測試參數等。目前日益繁重的試飛任務，使得點對點跟蹤方式的遙測數據傳輸，已不能滿足對飛機飛行安全數據的監控以及飛行監測數據實時處理的要求。因此，需要研究新的數據通信手段，實現參試飛機的安全監控數據和試飛測試監控數據的實時傳輸。LTE技術作為民用移動通信的新技術，具有覆蓋廣、容量大等優點，因此，本文研究利用LTE技術進行飛機與地面的地空寬帶通信，意在解決地空數據實時傳輸問題。
1基于LTE技術的地空寬帶技術
基于LTE技術的地空寬帶通信技術采用宏蜂窩網絡結構，在特定飛行空域架設地面基站，向不同高度飛行的飛機提供無線數據傳輸通道。該地空寬帶通信技術主要包括機載CPE設備、無線接入網設備（地面基站）、核心網設備等三大部分。各地面基站通過專用IP網絡連接，組成一個獨立的無線通信網絡，并在地面建立多個網關，供地空寬帶通信系統與其他地面通信系統互聯。機載設備（CPE）：主要提供數據處理、數據傳輸控制以及數據收發三部分功能，提供機上數據的收發。數據處理是提供將需要實時傳輸的機載數據經過數據采集、打包、加密等數據處理過將機載數據封裝成IP數據包，供后續數據編碼調制和發射。并對從地面接收到的數據進行數據處理，并進行數據分發和顯示；數據傳輸控制主要提供數據傳輸、信道復用等控制功能；數據收發，即機載數據發射和接收設備，功能類似于機載電臺，負責數據發射數據前的編碼、復用、調制、映射等，以及數據接收時的時統、解碼、解調等并將解調的數據送入下一級數據處理模塊。CPE終端是將無線信號轉換為有線信號或wifi信號的設備，需要配置USIM卡簽約數據，下發IP地址、DNS、寬帶速率信息實現網絡配置，接入地空通信網，CPE終端要求檢測得參考信號接收功率（RSRP）≥-100dBm，信號與干擾加噪聲比（SINR）≥10dB。核心網設備：是對各基站收發數據進行控制，接收基站傳輸的數據并分發到各數據處理終端進行數據處理、分析，此外還具有用戶移動性管理、鑒權、用戶簽約等功能。核心網設備包括移動性管理實體（MME，提供移動性管理功能）、服務網關（S-GW，提供承載控制、地址分配等功能）、策略控制服務器（PCRF，提供數據業務QoS保障和資源管控）。
2應用前景展望
飛機飛行狀態實時監控：飛機在飛行過程中，可通過地空寬帶通信技術把飛機上傳感器的數據實時傳輸到地面，也可通過飛行管理計算機FMC或飛行記錄儀的數據接口，把飛機的飛行狀態實時傳輸到地面，試驗基地數據中心將實時飛行狀態數據傳給監控人員和保障人員，當飛行發成安全隱患或出現異常情況時，地面各專業專家可通過實時反饋數據采取應急措施，輔助飛行員排除異常，完成科研試飛任務并保證飛機安全著陸。地面技術人員與飛行員實時雙向視頻語音通話：地空寬帶通信技術可用于指揮引導與飛行員實時雙向視頻語音通話，可用于指揮引導人員與飛行員進行雙向語音視頻通話，輔助引導人員完成引導科研試飛任務；同時當飛行過程中發生故障或異常時，實驗基地的專家可通過實時雙向視頻語音通話，幫助飛行員診斷和排除故障。飛機輔助監控系統：地空寬帶通信技術支持北斗和GPS雙模全球定位系統，可以實時采集飛機的位置、速度、航線以及姿態信息，通過地空寬帶通信技術可實時將這些數據傳輸至地面，可供地面監控人員和指揮引導人員實時查看飛機位置和姿態信息。機載測試數據實時下傳：科研試飛過程中需要大量遙測數據的實時傳輸，隨著科研任務的加劇，我院當前的遙測雷達已無法滿足需求。因此可利用低空寬帶通信技術實現機載測試數據的實時下傳，及時進行數據處理，提高科研效率。航空氣象資料下傳：若飛機上安裝了氣象傳感器以及自動數據收集和處理系統，可利用地空寬帶通信技術，把飛機飛行過程中采集到的氣象數據信息實時傳遞到地面，有助于地面對飛行空域做出較為精準的氣象預報。
3結語
基于LTE的地空寬帶通信技術正處于研究驗證階段，未能真正投入使用，其技術能力和方案成熟度仍需實踐檢驗，通過文中對LTE技術用于地空寬帶通信中關鍵技術的分析，以及現階段國內各通信公司致力于將LTE技術應用于民航飛機無線上網技術和產品的研究，可以知道相關的技術研究不斷發展。
【參考文獻】
[1]紀海軍.民航地空寬帶系統[M].廣漢：中國民用航空飛行學院,2012.
作者:袁春娟 韓永樂 單位:中國飛行試驗研究院場務部
