微波通信的主要技术与应用研究分析

微波通信的主要技术与应用摘要：微波是一种具有极高频率（通常为300 MHz300GHz），波长很短，通常为1m1mm的电磁波。在微波频段，由于频率很高，电波的绕射能力弱，所以信号的传输主要是利用微波在视线距离内的直线传播，又称视距传播。微波通信是现代通信传输的重要手段之一，在微波接力通信、移动通信、广播电视通信、卫星通信等一系列领域得到了广泛的发展。关键词：微波通信；数字微波通信；相关技术引言 微波是通信的一种传输方式，微波与短波相比，虽然具有传播较稳定，受外界干扰小等优点，但在电波的传播过程中，却难免受到地形、地物和气候状况的影响而引起反射、折射、散射和吸收现象，产生传播衰落和传播失真。数字微波通信技术是基于时分复用技术的一种多路数字通信体制，其应用是非常广泛的，尤其是伴随着科学技术的飞速发展，数字微波通信技术的发展及应用前景正在变得越来越广阔。数字微波通信技术就是通过微波来实现对于数字信息的传送，与此同时，借助于电波空间，能够对于各种各样的相互之间不存在任何关联的信息进行传输，并在此基础上实现再生中继，这是一种现代化的发展非常快速的通信方式。一 微波的发展微波的发展是与无线通信的发展分不开的。无线电波可以按照频率或波长来分类和命名。由于各波段的传播特性各异, 因此可以用于不同的通信系统微波通信是20世纪50年代的产物。由于其通信的容量大、建设速度快、抗灾能力强等优点而取得迅速的发展。20世纪40年代到50年代产生了传输频带较宽、性能较稳定的微波通信, 成为长距离、大容量地面干线无线传输的主要手段,并可同时传输高质量的彩色电视,而后逐步进入中容量乃至大容量数字微波传输。微波通信技术问世已半个多世纪，它是在微波频段通过地面视距进行信息传播的一种无线通信手段。最初的微波通信系统都是模拟制式的，它与当时的同轴电缆载波传输系统同为通信网长途传输干线的重要传输手段，70年代起研制出了中小容量的数字微波通信系统，这是通信技术由模拟向数字发展的必然结果。80年代后期，随着同步数字系列（SDH）在传输系统中的推广应用，出现了N155Mb/s的SDH大容量数字微波通信系统。现在，数字微波通信和光纤、卫星一起被称为现代通信传输的三大支柱。二 微波通信技术主要特点微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电信业务传送，如电话、电报、数据、传真以及彩色电视信号等均可通过微波电路传输。微波通信具有良好的抗灾性能，对水灾、风灾以及地震等自然灾害信息预警报告，微波通信一般都不受影响。但微波经空中传送时易受干扰。在同一微波电路上不能使用相同频率于同一方向，因此微波电路必须在无线电管理部门的严格管理之下进行建设。此外由于微波直线传播的特性，在电波波束方向上，不能有高楼阻挡，因此城市规划部门要考虑城市空间微波通道的规划，使之不受高楼的阻隔而影响通信。三 微波的传输方式无线电波发射后，将在各种媒介质或媒介质分界面上传输。在传播的过程中，由于反射、折射、散射和绕射因素的存在，使电波的传播方向发生各种变化，接收点收到的电波可能是来自单一路径的电磁波，也可能是来自多条路径，经历各种变化的电磁波。无线电波的传播方式，一般可分为如下四种。一 地面波传输：电波沿着大地与空气的分界面传播。二 直射波传播：电波由发射天线经空间直接到达接收天线。该电波也叫视距内的直射空间波。三 空间波传播：电波离开天线后，射向高空并传播，经过大气上空电离层的反射、折回到接收点。当频率很高时，射向电离层的电波将穿越电离层，去而不返。四 散射传播：电波发射后，当遇到低空大气层或电离层中的不均匀介质时，发生散射，其中只有一部分电波到达接收点。四 数字微波通信的相关技术 数字微波通信是用微波作为载体传送数字信息的一种通信手段。它的进一步发展，使它兼有SDH 数字通信和微波通信两者的优点。由于微波在空间直线传输的特点，所以这种通信方式又称为视距数字微波中继通信。数字微波传输线路的组成形式可以是一条主干线，中间有若干分支；也可以是一个枢纽站，向若干方向分支。微波站按工作性质不同，可分成数字微波终端站、数字微波中继站和数字微波分路站。SDH微波中继站主要完成信号的双向接收和转发。有调制、解调设备的中继站，称再生中继站；需要上、下话路的中继站称微波分路站，它必须与SDH 的分插复用设备连接。再生中继站具有全线公务联络能力，并向网管系统汇报站信息。SDH 数字微波通信是数字微波通信的新发展。SDH微波传输设备所采用的基本技术大致与PDH 相同，但由于传输方式的特点又决定了两者有所不同。SDH 有下述几个关键技术。一是编码调制技术。微波是一种频带受限的传输媒质，要在有限的频带内传输SDH信号，必须采用更高状态的调制技术。二是交叉极化干扰抵消（XPIC）技术。为了进一步增加数字微波系统的容量，提高频谱利用率，在数字微波系统中除了采用多状态调制技术（64QAM，128AQM 或512AQM 调制）外，还采用双极化频率复用技术，使单波道数据传输速率成倍增长。但在出现多径衰落时，交叉极化鉴别率（XPD）会降低，从而产生交叉极化干扰。为此，需要一个交叉极化抵消器，用以减小来自正交极化信号的干扰。三是自适应频域和时域均衡技术当系统采用多状态QAM 调制方式时，要达到ITU-R 所规定的性能指针，对多径衰落必须采取相应的对抗措施。考虑到ITU-R的新建议将不再给数字微波系统提供额外的差错性能配额。因此，必须采取强有力的抗衰落措施。在微波的较低频段，研究的热点是多个器件的集成化，以实现通信系统的小型化，并最终实现便携式甚至微型化的微波通信系统。在更高的频率段，即毫米波频段，是微波技术发展史上的误区，在相当长的一段时间内被忽略，技术上处于起步发展时期。 数字微波通信是用微波作为载体传送数字信息的一种通信手段。它的进一步发展,使它兼有SDH 数字通信和微波通信两者的优点,由于微波在空间直线传输的特点,故这种通信方式又称为视距数字微波中继通信。数字微波传输线路的组成形式可以是:一条主干线,中间有若干分支；也可以是一个枢纽站,向若干方向分支。微波站按工作性质不同,可分成数字微波终端站、数字微波中继站和数字微波分路站。SDH 微波中继站主要完成信号的双向接收和转发。有调制、解调设备的中继站,称再生中继站。需要上、下话路的中继站称微波分路站,它必须与SDH 的分插复用设备连接。再生中继站具有全线公务联络能力,并向网管系统汇报站信息。五 当前数字微波通信技术的主要发展方向第一，实现QAM（正交幅度调制）调制级数的提升以及严格限带。要实现目前数字微波通信技术的频谱利用率的大幅度提升，通常都是借助于多电平QAM 调制技术的应用，在现阶段，主要就是应用256 和512QAM，在将来将会应用1024/2048QAM。在此基础上，对信道滤波器的设计的要求也是更加严格的，必须保证它的余弦滚降系数能够保持在一定程度。第二，网格编码调制及维特比检测技术。为了降低系统误码率，必须采用复杂的纠错编码技术，然而，同时也会造成频带利用率的降低。对于这一问题，必须采取有效的方法来予以应对，应该选择网格编码调制（TCM）技术进行处理。采用TCM 技术就应该选择维特比算法解码。在高速数字信号传输中，采取这种解码算法存在困难。第三，自适应时域均衡技术。使用高性能、全数字化二维时域均衡技术来实现码间干扰率的降低，与此同时，可以在一定程度上避免正交干扰及多径衰落等等问题。第四，多载波并联传输技术。运用多载波并联传输技术有利于实现发信码元的速率的大幅度降低，也有利于在一定程度上避免传播色散的影响，与此同时，又能够保证瞬断率能够改变为之前的十分之一。第五，其它技术。主要涵盖了多重空间分集接收、发信功放非线性预校正、自适应正交极化干扰消除电路等技术。结束语 由于微波的各种特点使得其近些年得到巨大的发展。随着数字微波通信技术的飞速发展，除了在传统的传输领域之外，数字微波通信技术在固定宽带接入领域也将不断地引起人们更加广泛的重视。参考文献：1丁利华.浅谈微波传输中的衰落及抗衰落措施J.有线电视技术， 2004 2许永富,陈虎亮.低加疏水泵对330MW机组热经济性的影响J.创新科技,2013(10).3叶义新.发电机组厂用电切换失败跳闸原因分析及处理措施J.中小企业管理与科技,2013(10).4傅海阳.SDH 数字微波传输系统 M .北京:人民邮电出版社, 1998.5姚彦, 梅顺良, 高葆新.数字微波中继通信工程 M .北京:人民邮电出版社, 1990.6谢冰,刘继权,曹晓东. 电厂机组UPS事故案例分析J.煤炭科技,2012(4).7黑宗华.变频凝结水泵振动问题的分析与处理J.广东电力,2013(9).5技术l类别