《现代电信网》-3

1、 第3章 微波地面中继传输系统 3.1 微波传输 3.2 PDH数字微波传输系统 3.3 SDH数字微波传输系统 3.1 微波传输 1概述 2数字微波传输系统模型 3微波射频信道的频率配置 4系统组成 微波中继通信系统在整个通信网中的位置微波中继通信系统在整个通信网中的位置 终 端 卫 星 通 信 端 局 交 换 中 心 交 换 中 心 交 换 中 心 端 局终 端 交 换 中 心 光 纤 通 信 微 波 中 继 交 换 中 心 交换交换 中心中心 交换交换 中心中心 交换交换 中心中心 交换交换 中心中心 交换交换 中心中心 微波微波 中继中继 光纤通信光纤通信 卫星通信卫星通信 端局端局端

2、局端局终端终端终端终端 2.1 2.1 微波中继通信的概念微波中继通信的概念 微波通信的发展与无线通信的发展微波通信的发展与无线通信的发展 是分不开的。是分不开的。 微波中继通信微波中继通信是利用微波频率是利用微波频率 （300MHz300GHz)作载波携带信息，作载波携带信息， 通过无线电波空间，采用中继（接力）通过无线电波空间，采用中继（接力） 通信方式在地面上进行的无线电通信。通信方式在地面上进行的无线电通信。 1 1、微波通信的频段、微波通信的频段 微波通信是依靠微波通信是依靠空间电磁波空间电磁波来传递信来传递信 息的一种通信方式，它是属于息的一种通信方式，它是属于无线通信无线通信 的

3、范畴。无线电磁波是以频率或波长来的范畴。无线电磁波是以频率或波长来 分类的，分类的，波长与频率的关系波长与频率的关系如下：如下： 其中：其中：电磁波波长电磁波波长(m) C电磁波传播速度电磁波传播速度3105(km/s) f 电磁波频率电磁波频率(Hz) C = f 频段名称频段名称频率范围频率范围 波长范围波长范围 长波长波 中波中波 短波短波 超短波超短波(特高频特高频) 30300(kHz) 3003000(kHz) 330(MHz) 30300(MHz) 100001000(m) 1000100(m) 10010(m) 101(m) 微分米波微分米波 厘米波厘米波 毫米波毫米波 300

4、MHz3(GHz) 330(GHz) 30300(GHz) 10010cm 101cm 1cm1mm 红外线红外线(光波光波) 300(GHz) 1mm 电磁波频段分类电磁波频段分类 微波频段是在较高频段，通常人微波频段是在较高频段，通常人 们所说的微波是指频率在们所说的微波是指频率在0.3300GHz范范 围的电磁波，微波通信利用此频段的电磁围的电磁波，微波通信利用此频段的电磁 波来传递信息。波来传递信息。 电磁波频率不同，波长不同电磁波频率不同，波长不同(频频 率越低，波长越长率越低，波长越长)，其空间传播的特性也，其空间传播的特性也 不一样，且用途也有不同。不一样，且用途也有不同。 中频

5、：用于广播、通信、导航（机场着中频：用于广播、通信、导航（机场着 陆系统）。采用多元天线可实现较好的陆系统）。采用多元天线可实现较好的 方向性，但是天线结构庞大。方向性，但是天线结构庞大。 高频：用于远距离通信广播，超视距天高频：用于远距离通信广播，超视距天 波及地波雷达，超视距地波及地波雷达，超视距地-空通信。空通信。 米波：用于语音广播，移动（包括卫星米波：用于语音广播，移动（包括卫星 移动）通信，接力（移动）通信，接力（50km跳距）通信，跳距）通信， 航空导航信标，以及容易实现具有较高航空导航信标，以及容易实现具有较高 增益系数的天线系统。增益系数的天线系统。 分米波（特高频）分米波（

6、特高频）：用于电视广播，飞机：用于电视广播，飞机 导航、着陆，警戒雷达，卫星导航，卫星导航、着陆，警戒雷达，卫星导航，卫星 跟踪、数传及指令网，蜂窝无线电通信。跟踪、数传及指令网，蜂窝无线电通信。 厘米波（超高频）厘米波（超高频） ：用于多路语音与电：用于多路语音与电 视信道，雷达，卫星遥感，固定及移动卫视信道，雷达，卫星遥感，固定及移动卫 星信道。星信道。 毫米波（极高频）毫米波（极高频） ：用于短路径通信，：用于短路径通信， 雷达，卫星遥感。雷达，卫星遥感。 2、采用中继方式的原因、采用中继方式的原因 （1 1）微波传播具有视距传播特性。微波传播具有视距传播特性。 微波波长短，接近于光波，

7、微波波长短，接近于光波，具有与光具有与光 一样的传输特性，因此微波在自由空间中一样的传输特性，因此微波在自由空间中 只能沿直线传播只能沿直线传播, , 其绕射能力很弱其绕射能力很弱, , 且在且在 传播中遇到不均匀的介质时传播中遇到不均匀的介质时, , 将产生折射将产生折射 和反射现象。和反射现象。 （2 2）微波传播有损耗，）微波传播有损耗，在远距离通信时有在远距离通信时有 必要采用中继方式对信号逐段接收、放大必要采用中继方式对信号逐段接收、放大 和发送。和发送。 地球表面是个曲面，且天线所架地球表面是个曲面，且天线所架 高度有限，发信端发出的电磁波会受到地高度有限，发信端发出的电磁波会受到

8、地 面的阻挡。面的阻挡。在一定天线高度的情况下，为在一定天线高度的情况下，为 了克服地球的凸起而实现远距离通信，必了克服地球的凸起而实现远距离通信，必 须采用中继接力的方式，须采用中继接力的方式，两个通信点两个通信点( (信信 号转节点号转节点) )间间设立中继站设立中继站，即所谓的视距，即所谓的视距 通信。通信。否则否则A站发射出的微波射线将远离站发射出的微波射线将远离 地面而根本不能被地面而根本不能被D站接收。站接收。 微波中继接力的方式微波中继接力的方式 D 终端站终端站 终端站终端站 中继站中继站 中继站中继站 2、微波中继通信的作用、微波中继通信的作用 目前，世界上许多国家都把微波目

9、前，世界上许多国家都把微波 中继通信作为其通信网的主要传输手段之中继通信作为其通信网的主要传输手段之 一。模拟微波中继通信逐渐被数字微波中一。模拟微波中继通信逐渐被数字微波中 继通信取代。继通信取代。 数字微波通信数字微波通信是指利用微波携带数字信息，是指利用微波携带数字信息， 通过电波空间，同时传送若干相互无关信通过电波空间，同时传送若干相互无关信 息，并进行再生中继的通信方式。息，并进行再生中继的通信方式。 微波中继通信主要用来传送长途电话信微波中继通信主要用来传送长途电话信 号、宽频带信号（如电视信号）、数据号、宽频带信号（如电视信号）、数据 信号、移动通信系统基地站与移动业务信号、移动

10、通信系统基地站与移动业务 交换中心之间的信号等，还可用于通向交换中心之间的信号等，还可用于通向 孤岛等特殊地形的通信线路以及内河船孤岛等特殊地形的通信线路以及内河船 舶电话系统等移动通信的入网线路。舶电话系统等移动通信的入网线路。 微波通信自第二次世界大战后期开始微波通信自第二次世界大战后期开始 应用，历经由模拟到数字，使用频段由应用，历经由模拟到数字，使用频段由 低频段向高频段的发展，其频谱利用率低频段向高频段的发展，其频谱利用率 也不断由于技术的进步而得到不断的提也不断由于技术的进步而得到不断的提 高，应用领域也由长途电信、彩色电视高，应用领域也由长途电信、彩色电视 传输，拓展到一点多址、

11、无线接入、无传输，拓展到一点多址、无线接入、无 线局域网等领域，微波通信的发展应用线局域网等领域，微波通信的发展应用 历程，是它特点的充分体现。历程，是它特点的充分体现。 3、微波中继通信的特点、微波中继通信的特点 （1 1）通信频段的频带宽，传输信息容量较大）通信频段的频带宽，传输信息容量较大 微波频段占用的频带约微波频段占用的频带约300GHz，而全，而全 部长波、中波和短波频段占有的频带总和不部长波、中波和短波频段占有的频带总和不 足足30MHz，前者是后者的，前者是后者的10000多倍。占多倍。占 用的频带越宽，用的频带越宽，可容纳同时工作的无线电设可容纳同时工作的无线电设 备就越多，

12、通信容量也就越大。备就越多，通信容量也就越大。 一套短波通信设备一般只能容纳几一套短波通信设备一般只能容纳几 条话路同时工作，而一套微波中继通信条话路同时工作，而一套微波中继通信 设备可以容纳几千甚至上万条话路同时设备可以容纳几千甚至上万条话路同时 工作，并可传输电视图像等宽频带信号。工作，并可传输电视图像等宽频带信号。 （2 2）受外界干扰的影响小）受外界干扰的影响小 工业干扰、天电干扰及太阳黑子的活工业干扰、天电干扰及太阳黑子的活 动对微波频段通信的影响小（当通信频率动对微波频段通信的影响小（当通信频率 高于高于100MHz时，这些干扰对通信的影响时，这些干扰对通信的影响 极小），但这些干

13、扰源严重影响短波以下极小），但这些干扰源严重影响短波以下 频段的通信。因此，微波中继通信信号比频段的通信。因此，微波中继通信信号比 较稳定和可靠。较稳定和可靠。 （3 3）通信灵活性较大）通信灵活性较大 微波中继通信采用中继方式，微波中继通信采用中继方式， 可以实现地面上的远距离通信，并且可以可以实现地面上的远距离通信，并且可以 跨越沼泽、江河、湖泊和高山等特殊地理跨越沼泽、江河、湖泊和高山等特殊地理 环境。在遭遇地震、洪水、战争等灾祸时，环境。在遭遇地震、洪水、战争等灾祸时， 通信的建立、撤收及转移都比较容易，这通信的建立、撤收及转移都比较容易，这 些方面比电缆通信具有更大的灵活性。些方面比

14、电缆通信具有更大的灵活性。 （4 4）天线增益高、方向性强）天线增益高、方向性强 中继通信可以减小对发射功率的中继通信可以减小对发射功率的 要求而获得满意的通信效果。另外，由于要求而获得满意的通信效果。另外，由于 微波具有直线传播特性，因此，可利用微微波具有直线传播特性，因此，可利用微 波天线把电磁波聚集成很窄的波束，使微波天线把电磁波聚集成很窄的波束，使微 波天线具有很强的方向性，以减少通信中波天线具有很强的方向性，以减少通信中 的相互干扰。的相互干扰。 （5 5）投资少、建设快）投资少、建设快 在通信容量和质量基本相同的条在通信容量和质量基本相同的条 件下，按话路公里计算，微波中继通信线件

15、下，按话路公里计算，微波中继通信线 路的建设费用不到同轴电缆通信线路的一路的建设费用不到同轴电缆通信线路的一 半，而且还可以节省大量的有色金属，另半，而且还可以节省大量的有色金属，另 外，建设时间也比后者短。外，建设时间也比后者短。 （6）中继传输）中继传输 在微波波段，电磁波按直线传在微波波段，电磁波按直线传 播，要进行远距离长途通信时，就必须播，要进行远距离长途通信时，就必须 采用中继采用中继(接力接力)传输方式，将信号多次转传输方式，将信号多次转 发，才能到达接收点。如一条发，才能到达接收点。如一条2500 km 的微波线路，中间大约有中继站的微波线路，中间大约有中继站50个。个。 2.

16、2 2.2 微波中继通信系统的组微波中继通信系统的组 成成 通信线路由终端通信线路由终端 站、中间站和再站、中间站和再 生中继站及电波生中继站及电波 空间组成。空间组成。 一条微波中继信道一条微波中继信道主干线主干线可以长达可以长达 几百公里甚至几千公里，几百公里甚至几千公里，支线支线可以有多可以有多 条。除了在线路未端设置微波终端站外，条。除了在线路未端设置微波终端站外， 还在线路中间每隔一定距离设置若干微还在线路中间每隔一定距离设置若干微 波中继站和微波分路站。波中继站和微波分路站。 微波站的类型微波站的类型 （中继站）（中继站） 1. 微波中继通信系统的微波中继通信系统的主要设备主要设备

17、 （1）用户终端）用户终端 用户终端是逻辑上最靠近用户的输用户终端是逻辑上最靠近用户的输 入输出设备，入输出设备，是用户使用的终端设备是用户使用的终端设备 ，如自动电话机、电传机、计算机、调如自动电话机、电传机、计算机、调 度电话机等。度电话机等。用户终端主要通过交换机用户终端主要通过交换机 集中在微波终端站或微波分路站集中在微波终端站或微波分路站。 微波分路站和枢纽站微波分路站和枢纽站 在长途线路中间，除了可以在本站上、在长途线路中间，除了可以在本站上、 下某收、发信波道的部分支路外，还可以下某收、发信波道的部分支路外，还可以 沟通干线上沟通干线上两个方向两个方向之间通信的站称为之间通信的站

18、称为分分 路站。路站。在此类站，亦有部分波道的信号需在此类站，亦有部分波道的信号需 再生后继续传输。再生后继续传输。 当两条以上的微波中继通信线路在某当两条以上的微波中继通信线路在某 一微波站（配有交叉连接设备）交汇时，一微波站（配有交叉连接设备）交汇时， 可以沟通干线上数个方向之间通信，该微可以沟通干线上数个方向之间通信，该微 波站称为波站称为枢纽站枢纽站（能上、下话路），（能上、下话路），它具它具 有通信枢纽功能。有通信枢纽功能。 微波分路站和枢纽站统称微波主站微波分路站和枢纽站统称微波主站。 2. 数字微波通信系统的工作过程数字微波通信系统的工作过程 数字微波通信系统由两个终数字微波通信

19、系统由两个终 端站和若干个中间站构成。端站和若干个中间站构成。 数字微波通信系统数字微波通信系统 工作过程工作过程： 用户终端用户终端A通过微波通信系统把通过微波通信系统把 信号发给用户终端信号发给用户终端B。从发信终端站到收。从发信终端站到收 信终端站中间一般要经过若干个微波中继信终端站中间一般要经过若干个微波中继 站，中继站中有两组中继机，从一个方向站，中继站中有两组中继机，从一个方向 的天线收到的微波信号从某中继机的收信的天线收到的微波信号从某中继机的收信 机转接到另一中继机的发信机，又朝另一机转接到另一中继机的发信机，又朝另一 方向天线发送出去。方向天线发送出去。 从甲地端站送来的数字

20、信号，经从甲地端站送来的数字信号，经 过数字过数字基带信号处理基带信号处理(数字多路复用或数字数字多路复用或数字 压缩处理压缩处理)后，经后，经数字调制数字调制，形成数字中频，形成数字中频 调制信号调制信号(70MHz或或140MHz) ，再送入，再送入发发 送设备送设备，进行，进行射频调制射频调制变成为微波信号，变成为微波信号， 送入发射天线向微波中间站送入发射天线向微波中间站(微波中继站微波中继站)发发 送。微波中间站收到信号后经再处理，使送。微波中间站收到信号后经再处理，使 数字信号数字信号再生再生后又恢复为微波信号向下一后又恢复为微波信号向下一 站再发送，这样一直传送到收端站，收端站再

21、发送，这样一直传送到收端站，收端 站把微波信号经过站把微波信号经过混频混频、中频解调中频解调恢复出恢复出 数字基带信号，再数字基带信号，再分路分路还原为原始的数字还原为原始的数字 信号。信号。 数字微波系统实例数字微波系统实例 2 2 系统基本设备系统基本设备 组成：户终端、交换机、终端复用设备、微波站 用户终端：直接为用户所使用的输入输出终端 设备，如自动电话机、电传机、调度电话机等。 交换机：用户通过交换机进行呼叫连接，建立暂 时的通信信道，即可以实现本地用户终端之间的 业务互通，又可通过微波中继通信线路实现本地 用户终端与远地用户终端之间的业务互通。 2 2 系统基本设备系统基本设备 终端复用设备：将交换机送来的多路信号或 群路信号适当变换，送到微波终端站、微 波分路站或微波枢纽站；或将微波终端站、 微波分路站或微波枢纽站送来的多路信号 或群路信号适当变换后送到交换机。对于 SDH系统，终端复用设备配置