數(shù)字微波通訊發(fā)展研討論文

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編者按：本文主要從我國數(shù)字微波通訊發(fā)展歷史；微波與光纖相比主要優(yōu)點；數(shù)字微波通信關(guān)鍵技術(shù)；數(shù)字微波技術(shù)的提高空間；發(fā)展方向進行論述。其中，主要包括：數(shù)字微波通信則在微波傳輸中,采用了數(shù)字訊號處理技術(shù)、于光纖通訊技術(shù)的興起,數(shù)字微波的干線傳輸功能,已被光纖逐步取代、抵御自然災(zāi)害的能力強、地理環(huán)境的限制小,應(yīng)對突發(fā)事件的能力強、建設(shè)和維護成本相對較低、較光纖無論軍用或是商用數(shù)字微波通訊裝備,架設(shè)起來都十分方便、高頻段傳輸技術(shù)、在現(xiàn)有頻段上的兼容技術(shù)、適用于各種用戶的組網(wǎng)及接口技術(shù)、將已調(diào)制的中頻信號進行放大、自動發(fā)信功率控制等，具體請詳見。

[摘要]微波通信是一種利用微波傳輸信息的一種通訊手段。本文就數(shù)字微波通訊的發(fā)展及其與光纖比較的優(yōu)點作簡要分析。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字微波通信微波光纖特點比較

數(shù)字微波通信則在微波傳輸中,采用了數(shù)字訊號處理技術(shù),不僅具備了微波通訊建線快,投資小應(yīng)用靈活的特點,還具有傳輸質(zhì)量可靠,抗干擾能力強,傳輸線路長等多種優(yōu)點。目前數(shù)字微波通訊已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟建設(shè)中,重要通訊手段中發(fā)揮著巨大的作用。

一、我國數(shù)字微波通訊發(fā)展歷史

我國數(shù)字微波通訊發(fā)展先后經(jīng)歷了模擬微波發(fā)展階段、中小容量數(shù)字微波發(fā)階段和大容量數(shù)字微波發(fā)展階段。

上世紀80年代中后期,我國的數(shù)字微波發(fā)展受阻。主要原因是由于光纖通訊技術(shù)的興起,數(shù)字微波的干線傳輸功能,已被光纖逐步取代。光纖通訊以其巨大的帶寬超低損耗和較低成本而成為干線傳輸?shù)闹饕侄?并對數(shù)字微波形成巨大沖擊。自上世紀90年代以來,以大容量光纖傳輸,作為國家信息高速公路建設(shè)的主要傳輸手段,已經(jīng)成為無法阻擋的歷史潮流。在這種情況之下,數(shù)字微波何去何從,怎樣發(fā)展是從事該領(lǐng)域研發(fā)和使用的單位及人員十分關(guān)心的問題。

二、微波與光纖相比主要優(yōu)點

1.抵御自然災(zāi)害的能力強。如在1976年的唐山大地震,90年代的特大洪災(zāi)中,在其他通訊手段失效的情況下,微波保證了通訊和廣播訊號的暢通。

2.受地理環(huán)境的限制小,應(yīng)對突發(fā)事件的能力強。微波信號即可翻山又可跨海,與光纜相比,受地理條件的限制小,隨著微波設(shè)備集成度提高,使用攝像微波傳送一體機,和容易在突發(fā)事件現(xiàn)場實現(xiàn)信號的實時傳輸。

3.建設(shè)和維護成本相對較低。特別是在山區(qū),人煙稀少的地區(qū)。鋪設(shè)光纜非常困難,而且成本會很高。由于數(shù)字微波是采用無線電傳輸因此基本的設(shè)備架設(shè)簡單,安裝起來也相當(dāng)簡易快速。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃上,較光纖和光纜之類的有線傳輸容易,并且能降低施工和維修上的成本。

4.運用靈活。如果有移動性的需要,較光纖無論軍用或是商用數(shù)字微波通訊裝備,架設(shè)起來都十分方便,且通訊效率也非常高,

目前數(shù)字微波發(fā)展主要用于光纖干線傳輸信號的互相備份和特殊不適合光纖地段和場合的應(yīng)用,如:點對點SDH微波,PDH微波,主要作用是在光纖傳輸,遇到自然或者人為破壞時,緊急修復(fù)的備份。也用于農(nóng)村,海島等邊遠地區(qū)和專用通訊網(wǎng)。

高頻段微波,可以用于城市內(nèi)的短距離支線,如13,15.18,GHZ幾個頻段的點對點微波,通訊系統(tǒng)和移動通訊基站的連接。

由于微波頻帶寬廣保密性高,且不易被竊聽,所以軍事價值相當(dāng)高,一般軍方所稱為區(qū)域網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng),是以作戰(zhàn)地區(qū)劃分的,在作戰(zhàn)地區(qū)內(nèi)設(shè)置通訊中繼站,彼此依靠微波相互連接形成網(wǎng)絡(luò)。

在區(qū)域網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中,各級指揮單位,可靠著部隊所在位置附近的中繼站連接進入網(wǎng)絡(luò),指揮官可以透過區(qū)域網(wǎng)絡(luò)直接傳達密令。同時一般區(qū)域網(wǎng)絡(luò)通常具有搜尋,使用者設(shè)定,轉(zhuǎn)移,取消用戶號碼及網(wǎng)絡(luò)其他功能。由于數(shù)字科技之運用,各種通訊皆可透過數(shù)字技術(shù)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號。因此,數(shù)字微波系統(tǒng)始終讓軍方愛不釋手,未來軍方還將朝向高頻率高功率及高方向性的發(fā)展方向,向研發(fā)更新的數(shù)字微波系統(tǒng)。

三、數(shù)字微波通信關(guān)鍵技術(shù)

當(dāng)今光纖通信和移動通信成為通信網(wǎng)的兩大主流,有著巨大的產(chǎn)業(yè)和用戶市場。在這種情況下,數(shù)字微波逐漸淡出原有的領(lǐng)域,這是技術(shù)的競爭,是不以人們意志為轉(zhuǎn)移的。在這種情況下,數(shù)字微波要得到發(fā)展,必須擺正位置,當(dāng)好光纖通信和移動通信的配角。數(shù)字微波如果突破一些關(guān)鍵技術(shù),還會有很好的前景。

1.高頻段傳輸技術(shù)。這里說的高頻段,是指10GHz以上的頻段,包括毫米波頻段。根據(jù)電信主管部門的規(guī)劃,3GHz以下頻段要分配給移動和個人通信,而3—10GHz的頻段也十分擁擠。因此,數(shù)字微波要及時調(diào)整發(fā)展方向,向高頻段進軍。

2.在現(xiàn)有頻段上的兼容技術(shù)。由于10GHz以下的頻段傳播條件較好,器件比較成熟,主管部門也劃分了某些頻段給數(shù)字微波使用。因此,現(xiàn)有的頻段也不要輕易放棄,但在技術(shù)上要較好解決兼容問題。如:擴頻及跳頻以及抗干擾技術(shù)等。

3.適用于各種用戶的組網(wǎng)及接口技術(shù)。采用軟件無線電技術(shù),使數(shù)字微波通信系統(tǒng)成為一個較為通用的平臺,能夠根據(jù)用戶的不同要求進行組網(wǎng),兵完成各種借口功能。提高可靠性及降低成本的技術(shù)。如:全數(shù)字化處理、數(shù)字專用集成電路等。

四、數(shù)字微波技術(shù)的提高空間

隨著微波通信技術(shù)的發(fā)展,高性能高速多狀態(tài)調(diào)制解調(diào)技術(shù)、自適應(yīng)交叉極化干擾抵消(XPIC)技術(shù)、前向糾錯技術(shù)、專用大規(guī)模集成電路(ASIC)設(shè)計仿真技術(shù)都應(yīng)用到SDH數(shù)字微波通信中,大大提高了微波通信的容量和可靠性。

SDH數(shù)字微波接力系統(tǒng)出現(xiàn)后,為了提高頻譜效率出現(xiàn)了64QAM、128QAM、512QAM等高狀態(tài)調(diào)制方式,頻譜效率提高到1Obit/HZ。SDH系統(tǒng)采用了同步復(fù)用和靈活映射結(jié)構(gòu),可以從高階支路直接分插低階支路信號,避免了逐級分復(fù)接過程,使設(shè)備簡化,而且SDH系統(tǒng)安排了大量的開銷字節(jié),使網(wǎng)絡(luò)的操作、管理、維護的配置能力大大加強。

在數(shù)字微波系統(tǒng)中,多徑衰落是微波信道中頻譜失真的主要原因,因此需要各種各樣的對抗多徑衰落的措施,在數(shù)字微波系統(tǒng)中自適應(yīng)均衡和空間分集接收成了不可缺少的設(shè)備。

1.調(diào)制器。數(shù)字調(diào)制過程的基本原理是把比特率為R(bits/s)的二進制數(shù)字序列變換為適當(dāng)?shù)闹蓄l或射頻信號的處理過程,其中包括數(shù)字信號處理(如狀碼、信號編碼和微波幀開銷插入等),頻譜成型,信號映射和調(diào)制過程。

2.中頻放大器。它的作用就是將已調(diào)制的中頻信號進行放大。

3.本地振蕩器:本振產(chǎn)生適當(dāng)?shù)纳漕l頻段內(nèi)的本地振蕩信號,與已調(diào)制的中頻信號進行混頻產(chǎn)生出所要發(fā)射的微波信號,對于本振,除了要達到一定的功率電平,以滿足必信混頻器的需要,還要求頻率穩(wěn)定度高和相位噪聲低。

4.功率放大器。它是用以將發(fā)射混頻器輸出的微弱信號電平(常為一dBm～一50dBm)放大到所需要的電平。常用的射頻功率放大器為砷化稼FET器件,由于SDH系統(tǒng)一般采用高狀態(tài)調(diào)制方式,對放大器的線性要求很高,故一般采用預(yù)失真來對放大器的殘余非線性進行補償。

5.自動發(fā)信功率控制(ATPC)。ATPC是微波接力系統(tǒng)中能得到許多好處的一個實用措施,與固定工作條件下相反,微波發(fā)射機工作時輸出功率是可變的,最大值為Pmax,最小值或正常值為Pnom。在絕大多數(shù)時間內(nèi),發(fā)射機工作于Pnom,只有當(dāng)遠端接收機檢測到不利衰落條件時,即接收信號電平低時才達到Pmax,它是利用反向通道業(yè)務(wù)信道來控制反饋環(huán)配置中的發(fā)射機。

五、發(fā)展方向

20世紀80年代以前的通信網(wǎng)基本框架:中繼線以無線為主(微波、衛(wèi)星),在天上;用戶線以有線為主(市話電纜),在地下。未來通信網(wǎng)的基本框架;中繼線以有線為主,(光纜),在地下;用戶線以無線為主,在天上。這就給數(shù)字微波的今后發(fā)展提供了十分廣闊的天地。

從最終用戶的角度,用戶線可以分為兩類;移動型和固定型。移動型的用戶線肯定是移動通信的天下,而固定型的用戶線是數(shù)字微波可以涉及的一個陣地。特別是寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展和第三代移動通信的應(yīng)用,會對寬帶業(yè)務(wù)的固定無線接入提出要求,微波傳輸?shù)狞c對點、點對多點等快速部署、調(diào)通可用等特性仍然是光網(wǎng)絡(luò)所無法比擬的優(yōu)點。因此,即使在3G時代,作為光網(wǎng)絡(luò)的有效補充,其仍然有相當(dāng)大的應(yīng)用空間。在歐洲市場上,由于禁止對城市道路隨便開挖建設(shè),因此運營商中有六成的通信傳輸都是通過微波。隨著中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展,不久的將來,中國也會和歐洲市場一樣,大量的采用微波傳輸。同時,由于中國處于社會轉(zhuǎn)型之中,中國有其獨特的發(fā)展優(yōu)勢,經(jīng)濟高速發(fā)展帶來巨大的市場消費需求,這為微波傳輸在中國的發(fā)展提供了必要的前提條件,相信未來中國的微波傳輸市場前景會十分廣闊,數(shù)字微波具有很大的發(fā)展前景。