数字微波通信

数字微波通信

本章主要讨论数字微波通信的基本概念、常用的调制解调方式以及在进行系统设计时应考虑的若干问题，简要介绍了SDH微波通信系统。3.1数字微波通信的基本概念3.2数字微波通信中常用的调制与解调技术3.3视距传输特性3.4数字微波通信系统设计中应考虑的问题3.5

SDH微波通信系统

3.1数字微波通信的基本概念微波是指频率为300MHz～300GHz的电磁波，其所对应的波长为1m～1mm。显然，微波通信是指用微波波段的电磁波进行通信的一种通信的方式；而数字微波通信则是指利用微波频段的电磁波传输数字信息的一种通信方式。3.1.1数字微波通信的特点数字微波通信既具有数字通信的特点，又具有微波通信的特点。3.1.2数字微波通信系统的构成数字微波中继通信线路是由线路两端的终端站、若干个中继站及分路站构成，如下图所示。

一、数字微波终端站二、天线、馈线系统三、微波中继站一、数字微波终端站在下图中示出，终端站中可包括：微波收发信设备、调制解调设备以及时分复用设备。

1.微波收发信设备每个终端站中都应具有发送设备和接收设备。2.调制与解调设备所谓调制，就是将所要传输的基带信号变换成适合于信道传输的信号的一种过程。与其相反的过程就是解调。下图示出出了调制制与解调调过程的的基本方方框图。。二、天天线、馈馈线系统统微波通信信中常用用天线的的基本形形式有喇喇叭天线线、抛物物面天线线、喇叭叭抛物面面天线和和潜望镜镜天线等等。三、微微波中继继站由于微波波通信采采用的是是接力传传输方式式，因此此，长途途微波干干线上必必须要有有微波中中继站。。中继站站的转接接方式包包括以下下三种：：1.中频转转接式中中继站中中频转接接式中继继站采用用的是中中频接口口。2.微波转接接方式中中继站在微波频频率上直直接放大大，即为为微波转转接方式。。3.再生转转接式中中继站目前数字字微波通通信中常常用的转转接方式式是再生生转接式式中继站站，其示示意图如如下图所所示。3.2数字微波波通信中中常用的的调制与与解调技技术数字信号号的调制制与解调调技术，，是数字字微波通通信中的的关键问问题。在在这一节节首先介介绍二进进制数字字信号号的的基基本本调调制制方方式式，，在在此此基基础础上上介介绍绍数数字字微微波波通通信信中中常常用用的的调调制制方方式式。。3.2.1二进进制制数数字字信信号号的的基基本本调调制制方方式式3.2.2二相相相相移移键键控控3.2.3四相相相移键键控3.2.4十六进进制正正交调调幅3.2.1二进制制数字字信号号的基基本调调制方方式数字信信号三三种调调制方方式的的基本本概念念：1.幅移移键控控2.频移键键控3.相移移键控控数字微微波通通信常常用的的是相相移键键控，，因为为这种种调制制方式式在抗抗干扰扰性能能方面优优于另另外两两种方方式。。3.2.2二相相相移键键控用基带带数字字信号号对中中频载载波相相位进进行键键控的的方式式，称称为相相移键键控，，用PSK表示。。相移键键控又又可分分为绝绝对相相移键键控和和相对对相移移键控控两种种。利用载载波相相位的的绝对对数值值来传传送数数字信信息的的键控控方式式，称称为绝绝对相相移键键控。。所谓相相对相相移键键控，，是利利用载载波信信号相相位的的相对对关系系来表表示数数字信信号的的“１”码或“０”码。在上述述两种种相移移键控控中，，实际际使用用时，，采用用相对对移相相，这这是为为了克克服2PSK在在解调调时出出现的的“相位模模糊””现象象。一、2DPSK信号的的产生生2DPSK调制器器的原原理方方框图图如下图所示示。它它是由由码变变换电电路和和绝对对调相相电路路组成成。码码变换换电路路的主主要作作用是是对输输入的的基带带信号号进行行差分分编码码，得得到的的差分分码，，即是是输入入信号号的相相对码码，用此此相对对码对对载波波信号号进行行绝对对相移移键控控，即即可得得到2DPSK信号。。二、2PSK信号及及2DPSK信号的的解调调目前对对于二二相相相移键键控信信号常常用的的解调调方式式是相相干解解调和和延迟迟解调调两种种。1.相相干解解调由于接接收到到的已已调波波信号号中无无载波波频率率成分分，所所以在在收端端要设设法从从已调调波中中提取取原载载波信信号。。因为为提取取的载载波信信号和和调相相波的的载波波频率率相同同，故故称其其为相相干载载波，，利用用它来来进行行解调调的方方法，，称为为相干干解调调。2.2DPSK信号的的解调调对2DPSK信号除除采用用上述述的相相干解解调方方法以以外，，还可可以采采用延延迟解解调，，这种种方法法的原原理方方框图，如如下图图所示示。3.2.3四相相相移键键控在现代代数字字微波波传输输系统统中，，为了了提高高信息息传输输速率率，常常采用用多进进制的的调相相技术术。即即利用用载波波的一一种相相位去去携带带一组组二进进制信信息码码。相数愈愈多，，传输输速率率愈高高，但但相邻邻载波波之间间的相相位差差愈小小，这这样就就使得得接收收时易易产生生误码码而使使误码码率增增加。。所以以，目目前在在多相相调制制方式式中，，通常常采用用四相相制和和八相相制，，在这这里只只介绍绍四相相调制制。一、四四相相相移移键控控信号号的产产生1.四相绝绝对调调相下图示出出了π/４４调相系系统采采用正正交调调制法法的原原理方方框图图。2.四相相相对调相下图示出了一一个π/２调调相系统的四四相相对调相相原理方框图图。二、四相相相移键控信号号的解调1.四相绝对对调相信号的的解调四相绝对调相相信号的解调调器方框图如如下图所示。。2.四相相相对调相信信号的解调四相相对调相相信号的解调调可采用两种种方法进行，，一种是相干干解调法。另一种解调方方法是延迟解解调法，其方方框图如下图图所示。上面介绍的是是四相相移键键控的调制及及解调的基本本原理。对于于八相调制，，同样它是提提高频谱利用用率的一种方方式，它是把把码元周期(２π）分成成八种相位，，两相位状态态之间的相位位差为π／／４，每种相相位状态对应应一组3比特特码，这样它它的信息速率率比二相调相相时提高了三三倍。依此类类推可以看出出，随着相数数的增加，信信息传输速率率在提高，但但是两种相位位状态之间的的相位差在减减小，这样使使得解调时产产生误码的概概率增加。因因此，在大容容量的数字微微波通信系统统中广泛采用用了十六进制制正交调幅(16QAM)方式。3.2.4十六进制正交交调幅QAM调制是既调幅幅又调相的一种方式式。一、16QAM调调制器16QAM调制器器的构成目前前主要采用两两种方法，即即正交调幅法法和叠加法。。下图示出了16QAM正正交调幅法调调制器的方框框图。图示出了采用用四相叠加法法的16QAM调制器的的原理方框图图。二、16QAM解调器器对于正交调制制信号的解调调，主要是采采用正交相干干解调器，其其原理方框图图示于下图。。3.3视距传输特性性这一节主要介介绍自由空间间电波传播的的一些特点，，电波衰落现现象及抗衰落落技术。3.3.1自由空间传播播损耗和收信信电平的计算算3.3.2多径衰落3.3.1自由空间传播播损耗和收信信电平的计算算平面波在自由由空间传播时时，能量由于于扩散，随传传输距离的增增加而减小，，这种衰减称称为自由空间的传播损耗耗，用Ls表示。自由空间收信信电平的计算算:收信电平是指指接收机输入入电平，在工工程上常用dBm表示。。3.3.2多径衰落上面讨论的问问题是假定电电磁波在无限限大的自由空空间传输，这这是理想情况况，在实际的的微波传输路路径中，必须须考虑地面反反射和大气折折射的影响。。一、多径衰衰落的概念接收的信号应应是各射线的的矢量和，而而且接收信号号的大小和周边条件及及气象条件有有关。我们把把接收信号电电平随时间而而变化的现象象称为多径衰衰落。二、抗衰落落技术微波传输过程程中的衰落现现象，给高质质量的信息传传输带来不利利影响，因此此，人们提出出了各种抗衰衰落技术，目目前常用的是是分集技术、、自适应均衡衡技术及备用用波道倒换技技术。1.分集技术术分集就是指通通过两条或两两条以上途径径传输同一信信息，以减轻轻衰落影响的的一种技术措措施。分集接收技术术有频率分集集和空间分集集。频率分集是把把同一数字信信息送至两部部发射机，两两部发射机的的射频频率具具有较大间隔隔，在接收端端接收这两个个频率的信号号，合并成输输出信号。。空间分集是在在收信端设置置几付高度不不同的天线，，同时接收一一个发射天线线送出的信号号，然后经过过合成或选择择，克服衰落落的影响。2.自适应均均衡技术能够适应时间间变化的均衡衡器为自适应应均衡器。3.备用波道道倒换技术3.4数字微波通信信系统设计中中应考虑的问问题3.4.1数字微波通信信线路的传输输质量标准3.4.2数字微波通信信的射频频率率配置3.4.3数字微波线路路中的干扰问问题3.4.4数字微波线路路中天线高度度的选取3.4.1数字微波通信信线路的传输输质量标准线路传输的质质量标准包括括：误码性能能、可用度、、传输容量和和接口特性等等。下面重点点介绍误码性性能和可用度度指标。一、误码性性能误码性能是数数字微波通信信系统的主要要质量指标，，CCIR针对不同等级级的假想参考考电路规定有有不同的误码性能能指标，这些些指标可供等等长度的实际际数字微波电电路参考。二、可用度3.4.2数字微波通信信的射频频率率配置为了增加微波波线路的通信信容量，在微微波站上一般般都有若干套套微波收发信信机同时工作作，每一套微微波收发信机机占有一个工工作频率，构构成一条通道道，称为一个个波道。为了了减小波道间间的相互干扰扰，合理选择择和配置射频频频率则是一一个非常重要要的问题。目前在微波通通信中采用比比较多的是用用分割制配置置收发频率。。3.4.3数数字微微波线路中的的干扰问题下面主要介绍绍几种系统内内的常见干扰扰。一、回波干干扰二、交叉极极化干扰三、越站干干扰四、邻近波波道干扰3.4.4数数字微微波线路中天天线高度的选选取天天线高度选取取的是否合适适，主要通过过天线余隙标标准来验证。。一、什么是是天线余隙从中继段上地地势最高点到到收、发天线线连线之间的的垂直距离称称为天线余隙隙，用hc表示，如下图图所示。二、天线余余隙标准的计计算天线余隙值的的大小和等效效地球半径系系数K及第一一费涅尔区半半径F1有关。根据费涅尔椭椭球面及费涅涅尔区的定义义，经推导得得出第一费涅涅尔区半径的的近似式为：：三、余隙标标准的计算从前面的叙述述可以看出，，K值的变化将引引起余隙的变变化，当K为不同值时，，所对应的余余隙标准为：：K=2/3时时(余隙较小小)要求hc≥0.3F1K=4/3时时(标准大气气)要求hc≈1.0F1K=∞时(余隙较大)要求hc≤1.35F13.5SDH微波通信系统统本节重点介绍绍SDH微波传输系统统中采用的一一些关键技术术、SDH微波传输系统统的性能指标标。3.5.1SDH微波传输系统统中的关键技技术3.5.2SDH微波通信系统统的传输误码码性能指标3.5.1SDH微波传输系统统中的关键技技术一、差错控控制编码技术术二、自适应应均衡技术三、自动发发信功率控制制技术(ATPC)一、差错控控制编码技术术差错控制编码码又称信道编编码，是提高数字传输输可靠性的一一种技术。二、自适应应均衡技术在SDH微波波接收设备中中，一般先使使用频域均衡衡器，然后接接基带时域均均衡器。频频域均衡器主主要可以减少少频率选择性性衰落的影响响，一般是在在中频上实现现，由于此均均衡器可以在在接收信号时时自动调整，，因此称为自自适应频域均均衡器。而而时域均衡是是利用波形补补偿法对失真真的波形进行行补偿，这是是目前在高速速数据传输中