基于OFDM(正交频分复用)调制的安全宽带通信系统-电子发烧友网

LDACS(L-band Digital Aeronautical Communications System, L波段数字航空通信系统)是一种新的空对地通信标准，用于空中交通管制(ATC)通信系统，可显著增加带宽。它允许现代基于IP的数据链通信，这是未来航空通信基础设施中的一项重要技术。LDACS提供额外的安全功能，除了ATC通信服务(集成CNS)外，还可以集成导航和监视服务。

LDACS是一种数字宽带无线链路，可以像蜂窝电话一样将飞机和地面基础设施连接起来。这种安全、可扩展和频谱高效的数据链具有嵌入式导航能力，是第一个真正集成的CNS(通信、导航和监视)系统。LDACS正在被国际民用航空组织(民航组织)标准化，与罗德-施瓦茨样机进行的首次飞行试验已成功验证了LDACS的能力。大量的数据可以实时交换，比如飞行轨迹或飞行计划。这将最终实现新的空中交通控制概念，如即将推出的四维(4D)轨道或商业轨道概念和无扇区飞行，这两种技术都将带来减少二氧化碳排放的环境效益，从而通过优化路线和降低燃料使用量对气候变化产生影响。

LDACS是一种基于OFDM(正交频分复用)调制的安全宽带通信系统，与4G/5G 无线通信系统共享许多技术概念。它提供陆域地面站和飞机之间的数字数据链接。在海洋领域，它是由卫星链接补充。LDACS的范围是航空交通服务(ATS)和航空操作控制(AOC)，但不包括旅客通讯。该系统将在L波段的航空部分运行，频带范围从960MHz到1164MHz。在2007年的世界无线电会议上，这个频段被指定为未来航空通信的频段。

由于L波段没有大的连续的自由频谱块可用，传输带宽被限制在大约500kHz。为了避免在前向链路和反向链路之间分割有限的带宽，应用了频分双工。因此，对于一对正向和反向链路信道，这种LDACS设计方法实现了从561 kbps(最强编码、鲁棒调制)到2.6 Mbps(弱编码和高阶调制)的净数据速率。相比之下，VDL模式2只提供几个kbps的实际净数据速率。因此，与目前的空中/地面通信相比，LDACS将数据吞吐量提高了至少50到200倍。

LDACS设计的最重要的要求是:

提供足够高的传输能力。未来空中交通的预期增长和从语音通信向数据通信的转变，对LDACS的设计提出了很高的要求，以实现足够高的传输能力。

除了乘客通信外，ATS和AOC的信息对安全和时间都至关重要。LDACS的目的是保证消息的安全、可靠和及时的传输。

为了满足这些要求，LDACS采用蜂窝点对多的概念，这意味着空域被分割成多个蜂窝。在每个小区中，所有飞机都连接到一个中央地面站，该地面站控制单元内的整个空中/地面通信。LDACS是一种频分双工系统，使地面站以某一频率连续发射，而小区内所有飞行器以不同频率并行发射。

不幸的是，L波段已经被不同的传统系统所利用（例如卫星），未使用的频谱非常稀少。为了保证高传输容量，LDACS最好采用镶嵌方式部署。在这种情况下，系统试图利用DME(距离测量设备)系统使用的信道之间的频谱间隙。

为了完美地利用相邻DME信道之间的频谱间隙，LDACS使用OFDM作为调制技术，因为它允许灵活地占用频谱。这种调制技术也应用于WiFi、LTE和NR等系统中。

为了确保数据传输的可靠性，LDACS采用了多种措施，如强前向纠错编码。这种前向纠错编码还可以根据传输条件进行调整。在信道质量较好的情况下，可以采用较弱的编码，从而提高数据速率。LDACS的框架结构设计保证了飞机的及时通道访问。此外，根据航空领域的期望信息大小选择帧大小。

LDACS协议栈如下图所示，AS(Aircraft Station)与AVI (Airborne Voice Interface)和ANI (Airborne Network Interface)相连。GS(Ground Station)与VU (Voice Unit)对接，用于对接外部语音业务接入路由器(AC-R)和地面站控制器(GSC)。