《数字微波通信》PPT课件.ppt

数字微波通信,基本概念 微波（Microwave）:波长1m-1mm，频率300MHz-300GHz. 微波通信的特点： 通信频带宽，通信容量大。 天线增益高，方向性强，通信保密性好。 传输质量高，通信稳定可靠。 组网灵活，建设周期短，成本低。 中继传输方式。,微波中继通信,沿地球表面直线传播，一般只有50km左右。但若采用100m高的天线塔，则距离可增大到l00km。,图5-1-1数字微波通信系统方框图,天线方向性图,微波通信的分类 按通信方式分： （1）地面微波中继通信 （2）一点对多点微波中继 （3）微波卫星通信 （4）微波散射通信 按信道中的所传输的信号形式 （1）模拟微波通信 （2）数字微波通信,数字微波通信的发展 数字微波通信是一种采用微波做载体来传送多路数字信号的一种通信手段。 BPSKQPSKMSKMQAM CCIR建议工作频段；2，4，6，8，11，13，18GHz 我国采用：2，4，8GHz 与模拟微波通信相比，数字微波通信的特点： 1. 便于组成ISDN. 2. 有较强的保密性 3. 便于采用数字信号处理技术 4. 线路噪声不积累,抗干扰能力强 5. 便于集成化、小型化 6. 频带利用率较低,数字微波通信系统组成,用户终端设备 交换设备 数字终端复用设备 微波站,数字微波通信系统的组成,用 户 终 端,交 换 设 备,时 分 复 用 设 备,信 道 机,收 信 机,信 道 机,发 信 机,时 分 复 用 设 备,交 换 设 备,用 户 终 端,微波站的组成,天线、馈线系统 调制、解调设备 数字微波的监控系统 数字微波发信机 数字微波收信机,微波站设备,微波收、发信设备 工作频段：1.7GHz12GHz 发信：输出功率(1瓦左右)、频率稳定度(10-5) 收信：通频带 微波天线设备：天线的基本形式有喇叭天线、抛物面天线、喇叭抛物面天线和潜望镜天线等。 调制解调设备（重点介绍） 中继设备（ 中频转接式中继站；微波转接方式中继站；再生转接式中继站：使用最多） 电源设备 监测设备,收信设备,信设备收结构,天馈 系统,低噪音 放大器,混 频,前置 放大,滤波,主放器,本振,自动 增益 系统,数字收信设备的基本指标,*工作频率 ：依据信道容量和波道的合理配置来确定； *通频带 *噪音系数 *本振的频率稳定度 *最大增益 *自动增益控制范围,发信设备,发信设备结构图,功率 放大,上 变 频,滤 波,微波 功率,天馈 系统,本振,已调 信号,微波传输一般发生在两个地面站之间。微波传输的两个特性限制了它的使用范围。 首先，微波是直线传播的，它无法象某些低频波那样沿着地球的曲面传播。 其次，大气条件和固体物将妨碍微波的传播。比如说，微波就无法穿过建筑物. 接受器 发射器,发信机的主要指标,工作频率，本振稳定频率；同频带；输出功率；谐波抑制机构；非线线性 输出功率：一定负载条件下，发信机输出端口出功率，也就是天馈系统入口处功率。 谐波抑制度 非线性,数字微波中继通信,中继方式 基带转接 中频转接 微波转接 多路复用方式 FDM TDM,数字微波通信中的调制解调技术,接口电路与码型 中频调制 中频载波频率是70MHz 二进制数字信号的调制与解调 三种调制方式的基本原理 ASK幅移键控 FSK频移键控 PSK相移键控 2DPSK二相相对调相的调制与解调原理 四相调相原理 八相调相原理 正交调制的原理（QAM ）,调制与解调,1.二相相移键控(2PSK) 1.四相相移键控(QPSK) 2.正交振幅调制(QAM) 3.频移键控（FSK) 4.最小频移键控(MSK),常用调制技术-FSK,模拟信号的三种变化方式：频率，振幅和相移。每一种参数都可以作为调制的参量 1.频率调制 频移键控（F r e q u e n c y Shift Keying, FSK ），也叫频率调制（F r e q u e n c y Modulation, FM ），它给数字0 和1 分别分配一个模拟信号频率。比如，假设0 对应一个较高的频率，而1 对应一个较低的频率，那么比特串0 1 0 0 1 所对应的模拟信号如图 所示。,常用调制技术-FSK,非相干解调,常用调制技术-ASK,2. 调幅 幅移键控（Amplitude Shift Keying, ASK ），也叫调幅（Amplitude Modulation, AM ），这里的每一个比特组对应于一个给定大小的模拟信号 假设设定四个大小级别：A1 ，A2 ，A3 和A4 。比特串0 0 11 0 11 0 所对应的模拟信号如图。在这里，比特率是波特率的两倍。两个比特位的每一个组合（从左向右）对应一个适当大小的信号。同频移键控一样，每个信号的持续周期是固定不变的。,ASK的解调,带通滤波器,相 乘器,低通滤波器,抽样判决电路,Cos t,定时脉冲,输入,输出,常用调制技术-PSK,移键控（D i fferential Phase Shift Keying, DPSK ）。 BPSK(Binary 3. 相位调制 相移键控（Phase Shift Keying, PSK ），也叫相位调制（Phase Modulation, PM ），也是和前面类似的一种技术。信号的差异在于相移，而不是频率或振幅。通常，一个信号的相移是相对于前一个信号而言的。因此，它也经常被人们称为差分相Phase Shift Keying) 比如 0对应载波的0相位，1对应载波的 相位,常用调制技术-BDPSK,相对码 相对码以其本身前后码元相位是否相同来表示所传输的数字信息， 绝对码为1， 相对码改变电平， 绝对码为0， 相对码保持不变。 绝对码和相对码的转换 a设为绝对码，b为相对码 BDPSK（Binary Differential Phase Shift Keying）称为二相差分相移键控，即以相对码进行调相。BDPSK有两种调相规则。 规则1为：绝对码为0，载波相位相对前一码元不变；绝对码为1，载波相位相对前一码元改变 。这样长连0将没有相位变化。 规则2为：绝对码为0，载波相位相对前一码元改变/2；绝对码为1，载波相位相对前一码元改变-/2 。这样长连0也有相位变化,二相相移键控(2PSK),Ut,“0”,“1”,未调载波矢量,绝对调相信号示意图,(a)波形图,基带信号,未调载波,绝对调相,u(t),uc(t),s(t),1,0,1,1,0,0,(b)矢量图,1,0,1,1,0,0,t,(a) 数字信号（绝对码）,t,s(t),(b) 2DPSK 信号,Ut,“0”,“1”,前一码元的矢量,( c ) 矢量图,0,0,1,0,0,0,t,1,(d) 数字信号 (a) 的相对码,二相相对移相键控信号示意图,2PSK信号及2DPSK信号的解调 相干解调 由于接收到的已调波信号中无载波频率成分，所以在收端要设法从已调波中提取原载波信号。因为提取的载波信号和调相波的载波频率相同，故称其为相干载波，利用它来进行解调的方法，称为相干解调。,图 4PSK示意图,数字微波系统，为了提高系统的频带利用率，常采用多进制的调相技术,QPSK调制器的双比特码元与相位对应关系,-sin0t,cos0t,cos0t,10,00,11,01,sin0t,表4.3 载波相位与双比特码的关系,01 01 Q信道 10 00 00 11 11 10 I信道 自然码 格雷码 (a)/2调相系统 Q信道 01 00 01 11 I信道 01 10 00 10 自然码 (b) /4调相系统 格雷码 图4.22 QPSK信号的相位逻辑,十六进制正交调幅 QAM调制是既调幅又调相的一种方式。 一、 16QAM调制器 16QAM调制器的构成目前主要采用两种方法，即正交调幅法和叠加法。,2/4 电平转换,2/4 电平转换,调制,载波,+,调制,二进信息,/2,16QAM,信号,16QAM调制器,正交振幅调制(QAM),大四相信号,小四相信号,合成信号,16QA