《数字微波通信》PPT课件

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。BPSKQPSKMSKMQAMCCIR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FDMTDM,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（FrequencyShiftKeying,FSK），也叫频率调制（FrequencyModulation,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01001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（AmplitudeShiftKeying,ASK），也叫调幅（AmplitudeModulation,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00110110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,Cost,定时脉冲,输入,输出,常用调制技术-PSK,移键控（DifferentialPhaseShiftKeying,DPSK）。BPSK(Binary3.相位调制相移键控（PhaseShiftKeying,PSK），也叫相位调制（PhaseModulation,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PhaseShiftKeying)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（BinaryDifferentialPhaseShiftKeying）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,0101Q信道100000111110I信道自然码格雷码(a)/2调相系统Q信道01000111I信道01100010自然码(b)/4调相系统格雷码图4.22QPSK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