微波通信技术课件

11.1 微波通信概述v微波通信的发展19世纪30年代20世纪60年代模拟微波通信主要采用模拟调频1951年，美国纽约旧金山商用微波通信线路开通，100多个站接力，480路话音（第1条实现中容量，长距离的微波通信线路）我国从“七五”期间开始建设长途微波通信线路微波通信发展v20世纪60年代90年代初数字微波通信v数字交换技术的出现、数字信号处理技术发展、大规模集成电路发展、调制解调技术v更好的长途传输质量、高频谱利用率、高容量v20世纪90年代光纤、卫星通信的冲击数字微波通信的新趋势v基于SDH的数字微波通信系统v更高的容量（512QAM、1024QAM）v无线接入网（LMDS、MMDS）、临时通信、紧急通信微波通信基本概念v微波频率在300Mhz300GHz的电磁波v微波的传播特性似光性v直线传播极化特性v线极化电场矢量E的端点随时间t的变化在一条直线上水平极化：E的轨迹与水平面平行垂直极化：E的轨迹与水平面垂直v圆（椭圆）极化电场矢量E的端点随时间t的变化在圆（椭圆上）左旋极化：E的轨迹成逆时针方向右旋极化：E的轨迹成顺时针方向微波中继通信系统在整个通信网中的位置11.2 微波通信系统v中继通信信号经过长距离传输的恶化v接收、再生、转发一条通信线路服务多地点v上下话路v三种中继通信方式直接中继外差中继基带再生中继数字微波中继线路组成示意直接中继外差中继基带中继11.2.2 波道及射频频率配置v波道微波线路的可用带宽划分成若干频率小段，并在每一个频率小段上设置一套微波收发信机，构成一条微波通信的传输通道。v波道频率配置一条微波线路上允许有多套微波收发信机同时工作，这就必须对各波道的微波频率进行分配 频率的分配应尽可能做到：v在给定的可用频率范围内尽可能多安排波道数量 v尽可能减少各波道间的干扰 v尽可能地有利于通信设备的标准化、系列化 单波道频率配置v二频制单波道频率配置v四频制有效减小越站干扰二频制&四频制v四频制：多用一倍频率，但二频制有反向干扰的问题v天线前后隔离度：好的在40dB上下v二频制下，若前向发生衰落，后向没有发生衰落，则发生后向对前向的干扰多波道频率配置v收发频率相间排列 收发频率集中排列射频波道的频率再用微波通信中的备份与切换v备份设备备份波道备份：1:1备份、n:1备份v切换人工切换自动切换微波通信的监控和勤务v监控系统对通信状况进行实时监测和控制，一旦发现通信中断时，将恶化波道上的信号切换到备用波道 对远方站的监视和控制 微波通信的监控与勤务v勤务用来为线路中各微波站上的维护人员传递业务联络电话，以及为监控系统提供监控数据的传输通道 三种勤务实现方式：v配置独立的勤务传输波道 v在主通道的信息流中插入一定的勤务比特来传输勤务信号 v对主信道的载波进行附加调制来传送勤务信号（如载波用浅调频方式来传输站间话务）实例一个典型的数字微波通信系统的端站设备双工器v将发送和接收的信号分隔开，即从公用天线接收到的信号经过双工器后进入接收设备而不通向发送设备，发送信号经过双工器后直接经过天线发射出去而不通向接收设备。波道滤波器v分隔各个波道的信号，避免造成波道间干扰 微波收信机微波发信机调制解调设备v将数字基带信号调制到中频，将中频信号解调位数字基带信号v调制方式多为高阶调制（如DQPSK、16QAM、256QAM、9QPR等）v与数字基带的接口可以为：AMI码、HDB3码、CMI码无损伤切换v无损切换的两个要求：切换前主备用波道间的时变时延和残留固定时延能快速均衡，保证主备用码流对齐 即使在快衰落下，全部切换过程必须在门限误码率到来之前完成 无损伤切换v两路之间切换时，结果就像一路一样v要点时刻调整各路时延，使其一致v经历的信道不一样，所以时延有不一样的可能性及时预测各路的误码率，以便提前切换到好的一路上v伪误码技术微波线路设计v事情：要在北京到上海建立微波线路v问题：设几个站？设在哪儿？每个站的一些具体事情（如天线高度）该怎么定？v原则：少花钱，但要保证指标指标v指标的根本在于通话质量v通话质量是个主观概念，可同BER这个客观指标联系起来v通话质量BEREb/N0S/Nv因此，线路设计的实质是要保证信噪比S/NS/N的计算vNt：用设备商提供的数据计算Nt=KTBNFvNF收信机的噪声系数vK常数vB带宽vT温度vI：按具体干扰来源各个计算vC：要点在于确定传播损耗路径损耗（距离因素、大气折射因素等）建筑物遮挡（通过站址选择尽量避免）多径影响（地面微波一般可以假设成2径模型）信号衰落（留出一定的余量）微波信道的衰落v大部分时间内，微波信道是无衰落的v个别时间内由于大气折射率的变化会导致信道的时间变化日出日没时分，大气层上下的温度不均匀富含水蒸气气候剧变的地方沙漠最好中断率及衰落余量v衰落使路径损耗随机变化v中断率当信噪比因为衰落而低于预订的设计目标时，称发生了中断。中断出现的时间比率叫中断率（outage rate）或瞬断率。通常Pout=Pr(Pe1e-3)。v衰落余量不能设想让中断率为0。但可要求中断率低于一定的指标，为此需要在设计时打出足够的余量。余量留多少，取决于中断率指标及衰落的分布情况 衰落的分布v发生衰落时，接收信号的强度的典型分布为：瑞利衰落v接收信号由多个时延、强度等无明显差别的折射射束或地面反射射束构成。莱斯衰落v除了构成瑞利衰落的哪些射束外，还有一个明显很强的射束频率选择性衰落v发生衰落时，除了肯定有接收电平的随机起伏外，往往还伴随有频率选择性衰落v其影响是造成ISI。v加大设计余量对于频率选择性衰落收效甚微，因为ISI是自己干扰自己。v均衡是解决这一问题的基本手段频域均衡时域均衡