数字微波通信实现

WaveLink-PDH 标准型数字微波通信设备WaveLinkPDH 标准型数字微波通信设备是由本公司美国加州 核心技术研发中心开发、桂林生产基地生产。

其符合GB131599－ 1《数字微波接力通信系统进网技术要求》相关技术要求。

本设备提供标准机型，由室外高频部分（ODU ）、室内中低 频（IDU ）两大部分组成，高频部分与天线硬连接，无射频馈线 损耗；ODU 与IDU 通过中频电缆连接，安装灵活，工作方式可选 ▲WaveLink PDH ODU(室外单元)用1+0与1+1热备份方式。

通过前后面板指示可以了解设备工 主要特点：作状态、接收电平等，控制设备工作状态。

本设备采用计算机辅助设计技术(CAD)和计算机辅助制造技 术(CAM)进行设计，保证了设备高可靠性、高稳定性；采用MMIC （单片微波集成电路）及超大规模集成电路FPGA 等先进技术，大 大提高了设备集成度；采用模块化和频率合成技术，使发信频率、 收信本振频率稳定度高；QPSK 调制解调器在对数据流处理上采用 了能量扩散随机化处理、编码、卷积交织、收缩卷积编码纠错技 术、大大改善了系统误码性能；具有完善监控管理接口，实现了 对设备灵活地进行监控和测试。

该设备工作频段为8GHz 、13 GHz 、15 GHz 、18GHz 、23 GHz 传输容量为4E1 、8E1、16 E1；还提供了一个数据口、一个监控口、 一个数字公务电话口。

除了以上标准配置外，本设备还可以提供以 用 途： 两种选件，一是以太网10/100BASE-T 接口（可以将任意一个或多个E1接口配置成10/100BASE-T 接口）；二是美中戴维斯电信设备有限 公司专用网管软件（可以将一跳或多跳设备集中进行监控和管理）。

该设备具备高可靠性，并且具有体积小、重量轻、结构合理，易 于安装、调试帮维护方便等特点。

目前已被广泛用于各公用电信网、专信网本地数字微波接入 特别是对于中国移动、联通、网通、铁通等交换中心到基站互联。

• 频分多址 • 时分多址 • 空分多址 • 码分多址
卫星通信多址方式
卫星通信系统
• 卫星通信系统的线路
– 在一个卫星通信系统中，各地球站经过通信卫星转发器可以组成多条 单跳单工或双跳单工卫星通信线路。
– 单工是指通信的双方分别被固定为发信站和收信站。 发信站发送的信 号只经一次卫星转发后就被接收站接收的卫星通信线路叫做单跳单工 卫星通信线路。
– 发信站发送的信号经过两次卫星转发后被接收站接收的卫星通信线路 叫做双跳单工卫星通信线路。
卫星通信系统
卫星通信系统的分类
– 同步卫星通信系统(GEO)
• 卫星绕地球的运行周期与地球自转同步，而对地 球应相对静止，又称为静止轨道卫星系统。
– 非同步卫星通信系统
• 中轨道卫星系统(ICO或MEO) • 高轨道卫星系统(HEO) • 低轨道卫星系统(LEO)
同步通信卫星的设置和可通信区
• 通信卫星一般是指同步卫星， 同步卫星的轨道是圆形且在赤 道平面上，同步卫星离地面 35785.6公里，飞行方向与地 球自转方向相同时，从地面上 任意一点看，卫星都是静止不 动，这种对地静止的卫星称为 通信卫星。利用三或四颗同步 卫星，就能够使信号基本覆盖 地球的表面。
5.微波设备 微波设备主要由IDU、ODU、中频电缆、天线等部分组成
IDU是室内单元，Indoor Unit。ODU是室外单元， Outdoor Unit。 中频是指发射机将信号载 波变换成发射频率，或者 将接收频率变换成基带的 一个中间频率，一般由系 统架构决定。 而射频，就是天线发射出 去的、在空中传播的电磁 波信号频率。
微波通信
5.微波设备组成
IDU负责完成业务接入、复分接 和调制解调，在室内将业务信

微波通信系统的解决方案随着科技的不断发展，通信技术也在不断更新，微波通信已逐渐成为一种重要的通讯方式。

微波通信系统又可以分为微波传输系统和微波接收系统两种，本文将围绕这两种系统的构成和解决方案展开。

一、微波传输系统微波传输系统是传送信息的核心组成部分。

微波信号需要通过天线将信号发射出去，然后通过一系列的设备将信号传输到对面的接收天线。

在传输过程中，常常会遇到一些问题。

1.信号干扰问题微波信号经过长距离传输后可能会受到一些信号干扰，导致信号质量下降，从而影响通讯的效果。

为了解决这个问题，可以采用一些抗干扰的技术，比如采用数字信号处理技术、采用多普勒雷达技术、差分编码传输等方法。

2.信号衰减问题微波信号传输过程中会因为传输介质的吸收和散射等原因而产生信号衰减。

为了避免这个问题，可以采用一些经济有效的增益设备来加强信号，比如低噪声放大器、中频放大器等等。

3.天气干扰问题微波传输系统受天气的影响非常大，尤其是雨、雾、云等天气，会引起信号的严重衰减。

为了解决这个问题，可以采用一些技术手段，如采用功率控制、跳频技术、智能监测等技术，来实现天气快速干扰的处理与恢复。

二、微波接收系统微波接收系统是承接微波信号的另一部分，它需要确保接收到的信号可以快速准确地被转化为数字信号以传输，同时也要考虑一些其他的问题。

1.传输效率问题为了能够提高微波接收系统的传输效率，可以采用一些高效的技术，如开放式平台接口、集成智能、移动云计算等技术，以此来提高数据的处理和交换的效率。

2.接受质量问题微波接收系统需要确保接收到的信号质量高，同时也需要能够快速且准确地将信号转化为数字信号。

为了解决这个问题，可以通过一些改进技术，比如三维数字化、现场数字采样等技术来优化信号的质量和处理速度。

3.安全性问题微波接收系统需要保障数据的安全性，保持关键数据的机密性，以避免被反碰和攻击。

为了解决这一问题，可以采用一些加密技术，如虚拟专用网、安全传输层协议等技术，保证通讯的安全和稳定。

微波通信简介微波通信是一个系统工程，安装、维护、调测涉及的知识面宽，需要扎实的基础知识和丰富的实际经验，在较短的时间内掌握有一定困难。

一、微波通信的基本概念:微波通信是现代化重要通信手段之一，与其他通信方式相比它具有以下优点:建设周期短;投资底;抗自然灾害性能强;不容易遭受人为性的破坏。

对信息传输可靠性比较高，跨越山河比较方便，它的传输方式具有独道的特点。

缺点:微波经空中传送，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。

因此，世界许多国家尤其是比较发达的国家作为一种重要的通信手段予以大力的发展形成很大的通信网，在世界通信事业的发展中起过非常重要的作用。

1、微波通信的基本概念通常人们把通信使用什么频率，称为什么通信。

如把30,300千赫称长波用于通信,称长波通信，(电台)把300,3000千赫称为中波,用于广播，称中波广播，把3,30兆赫称短波用于通信称短波通信。

在电信领域通常把3000M,30000M频段的通信，称微波通信。

———————————————————————————————————————————————从另一个概念讲，电磁波有长波中波短波,而波长在1米至0.1毫米之间的电磁波,称为微波。

使用微波进行的通信被称为微波通信。

微波通信具有可用频带宽、通信容量大、传输损伤小、抗干扰能力强等特点,可用于点对点、一点对多点或广播等通信方式。

名词解释:频率 :在单位时间内物体完成全振动的次数叫频率，用f表示单位: HZ KHZ MHZ GHZ 1GHZ=1000MHZ1MHZ=1000KHZ波长波速波长,波速/频率频率,波速/波长电磁波的波速由介质决定的，真空中等于光速，空气中略低于光速，而波速=波长*频率，即波长越长频率越低，波长越短频率越高。

微波通信的应用由于微波具有频率高,频带宽,信息量大的特点,所以被广泛应用于各种通信业务,包括微波多路通信,微波中继通信,移动通信和卫星通信.目前数字微波在通信系统的主要应用场合有如下这些,我们在后面将重点介绍一下无线微波接入技术.1.干线光纤传输的备份及补充如点对点的SDH微波,PDH微波等.主要用于干线光纤传输系统在遇到自灾害时的紧急修复,以及由于种种原因不适合使用光纤的地段和场合.2.农村,海岛等边远地区和专用通信网中为用户提供基本业务的场合这些场合可以使用微波点对点,点对多点系统,微波频段的无线用户环路也属于这一类.3.城市内的短距离支线连接如移动通信基站之间,基站控制器与基站之间的互连,局域网之间的无线联网等等,既可使用中小容量点对点微波,也可使用无须申请频率的微波数字扩频系统.4.未来的宽带业务接入(如LMDS)5.无线微波接入技术近十年来,国内信息网络的发展对通信基础设施提出了越来越高的要求.各种网络接入技术越来越受到人们的重视.网络接入大致上可分为网络接入和单机接入两类.许多技术如DDN,xDSL,56K,ISDN,微波,帧中继,卫星通信等都成为人们的关注对象.尽管中国电信基础建设取得了极大的发展,但是仍无法满足网络迅速发展的迫切需要.因此,无线微波扩频通信以其建设快速简便等优势成为建立广域网连接的另一重要方式,并在一些城市中形成一定规模, 是国内城市通信基础设施的有效补充,引起了很多网络建设单位的兴趣.180活力2005.10微波通信的应用黄江(哈尔滨商业大学,哈尔滨150076) 微波扩频通信目前在国内的重要应用领域之一是企事业单位组建Intranet并接入ISP.一般接入速率为64K一2Mbps,使用频段为2.4G一2.4835GHz,该频段属于工业自由辐射频段,也是国内目前唯一不需要无委会批准的自由频段.微波扩频通信技术特点是利用伪随机码对输入信息进行扩展频谱编码处理,然后在某个载频进行调制以便传输.属于中程宽带通信方式. 微波扩频通信技术来源于军事领域, 主要开发目的是对抗电子战干扰.微波扩频通信具有以下特点:建设无线微波扩频通信系统目前无须申请,带宽较高,建设周期短; 一次性投资,建设简便,组网灵活,易于管理,设备可再次利用相连单位距离不能太远,并且两点直线范围内不能有阻挡物.抗噪声和干扰能力强, 具极强的抗窄带瞄准式干扰能力,适应军事电子对抗;能与传统的调制方式共用频段;信息传输可靠性高;保密性强,伪随机噪声使得不易发现信号的存在而有利于防止窃听;多址复用,可以采用码分复用实现多址通信;设备使用寿命较长.扩频通信按调制方式可以划分为四种基本类型:1.直接序列扩频(DirectSe—quenceSpreadSpectrum,简称DSSS);2.跳频扩频(FrequencyHopping SpreadSpectrum,简称FHSS);3.跳时扩频(TimeHopping SpreadSpectrum,简称THSS);4.宽带线性调频扩频(Chirp SpreadSpectrum,简称切普扩频).以上四种基本扩频系统各有优缺点,如果采用以上扩频技术的混合方式,技术折中而使其优势互补,则可以满足高要求的抗干扰指标.采用混合扩频技术系统所获得的扩频增益等于其中所有单独扩频系统的扩频增益的总和.微波扩频系统按接入方式分为点对点,点对多点两种.点对点方式是指连接的双方用一对微波扩频传输设备相连.采用点对点方式的微波系统主要使用802.3协议,传输效率高于802.11协议.一般通信速率为64Kbps一2Mbps,另外,可将若干点对点微波设备的通信信道进行复合,使得通信速率达到10Mpbs.其应用场合为:为连接两个地点提供专用可靠的通信信道,且要求通信速率较高.相应设备的价钱随通信速率的提高而增加,一般报价为5万一20万元(指一对设备).点对多点方式是指扩频系统含一个中心点和若干分布接入点,若干分布接入点以竞争方式或固定分配方式分享中心点提供的总信道带宽.主要使用802.11协议.系统各分布接入点所分享的带宽一般为64K一128Kbps(总带宽一般为lM一2Mbps).竞争方式可根据接入用户实时需要分配总带宽,但缺点是竞争时将浪费带宽,造成拥挤;而以固定方式分享带宽可以保证传输带宽,但缺乏带宽实时分配的灵活性.其应用场合为:需组建一微波通信网络,包括一个信息中心站和若干个分支接入站,分支接入站通过一条速率要求不高的通信信道(<=512Kbps)访问中心站,并通过中心站访问到其他分支接入站.802.11协议是专门为微波无线网使用的,其目的是规范无线网产品,增加各种无线网产品的兼容性. 虽然各种无线网产品号称都使用802.11协议,但实际上因软件,载波和扩频方式不同而很难兼容.802.11 协议由于分时机制,点对点传输效率低于802.3协议.在点对多点传输情况下,分配给各接入点用户的速率呈指数下降趋势,实际使用中接入点的数目一般不超过l0.口(编辑/穆杨)。

微波通信系统的优点和挑战作者：韩钧来源：《中国新通信》 2020年第15期韩钧辽宁省广播电视沈阳辽中转播站【摘要】微波指的是频率在300MHZ至300GHZ范围内的电磁波。

依靠空间电磁波来传递信息的一种通信方式。

微波是卫星，光纤，微波，电缆几大传输方式之一。

数字微波通信指的是利用微波携带一定的数字信息，而后可以通过电波空间，传送若干信息，进行再生中继的通信方式。

在终端设备中将各种信号先转换为数字信号，然后合并成基带信号，再将基带信号的频谱搬移到微波频段，最后以接力的形式进行传输的一种通信方式。

通过地面多座中继站建立通信线路，相邻的中继站叫做视距，视距约为50KM。

通过这种方式把信号一段一段的往前传达。

【关键词】微波通信基带信号微波频段韩钧，女，汉族，籍贯：辽宁辽中，单位：辽宁省广播电视沈阳辽中转播站，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：微波传输系统。

引言：我国是在20世纪60年代开始一系列微波的研究工作，经过长时间的发展，取得了一定的研究成果。

微波通信系统有很多的优点，其优点是，具有快速安装的能力，容易穿越复杂地形的能力。

自然灾害后快速恢复通信的能力，不易受自然灾害影响的能力。

一、微波传输的优点微波传输使得通信的灵活性较大。

在很多地区，在建设数字节点和分配网络时，数字微波是常常是和电缆相较的一种可行方案，因为埋设地下电缆发热费用非常昂贵，而且在市区中挖管道常常会对城市破坏严重，影响城市交通秩序，往往都是难以得到批准。

在欧美发达国家，目前还是大部分都采用数字微波系统。

微波链路接力传输也是非常重要的大容量传输媒介，在千里林区，山地，草原，沙漠，等困难地区显现的更为明显。

微波电路另一方面的优点即是不易受到大自然的灾害影响，同时也不易受到人为的破坏。

能很好的应对突发情况，抵御自然灾害的能力强。

由于微波传输没有固定的介质，铺设简单，突发情况中可以迅速铺设开来，保证两地正常通信。

在唐山大地震，20世纪90年代的特大洪水中，当其他手段均失效后，微波传输都能及时保证各路通信的畅通，在出现山洪，地震或者战争等不可避免的灾难时，微波抵御自然灾害的能力就会很强，可以在突发情况中保障正常的通信，满足信息沟通渠道顺畅运行。

序界面 选择某 一外 围站 ， 中央 外 围站 微 机 通过 串 口
换 、 制和 共享等 管理 行 为 ， 控 已经是超 市 、 行 、 路 银 铁
等行 业 的重 要 工作 。而 如何 迅 速 、 确 、 全 、 定 准 安 稳
随 即发 送包 含有 该站地 址指 令信 息 的数据 到接 口适
接 器处理 ， 用无 线 信 道 传 输 至 中心 站 。当 中心 站 使
无处不 在 ， 智能 化 的设 备 被 广 为 应 用 。利 用信 息 化
网络 ， 对重 要 部 位 进 行 视 频 监 控 ， 而进 行 视 频 切 进
需 要传 输外 围站 的视 频 数 据 时 ， 作员 通 过应 用 程 操
中央站 的计 算机 界面上 立 即可 以显示 出外 围站 内各
微 波通 信设 备工作 在微 波波段 。 与短 波 、 短波 甚
通信设 备 相 比， 相 同的相 对通 频带 条件 下 ， 在 载频 越
高 ， 对通 频带越 宽 。 因此 。 套微 波通信 设备可 容 绝 一 纳几千个 话 路 同时工作 ， 合 于传输 图像 、 适 视频 等宽 频信号 。利 用数 字 微 波通 信 系统 ， 就可 以建 立起 免 维护 、 本无 人值 守 、 基 技术 先进 、 能强大 、 功 易于 管理
还 负 责实现 流量控 制功 能 ， 当缓存 即将溢 出时 ， 通知 ＮＩ Ｃ停止数 据传输 。
组成 了计算机 网络 ， 以进行 视 频数据 的传 榆 、 可 处理 。
关 键 词 ： 波 通 信 ； 频 ； 线 网 络 微 视 无
中圈分 类号 ： ２ ５ Ｐ ２
之 外 ， 围站要 向 中心站 传 送 实 时 的无 压 缩 的视 频 外 １ 引 言 当前 ， 国正 以前 所 未 有 的速 度 建设 新 型 的信 我 息化社 会 ． 网络 和 ｌ ＮＴＥ ＮＥ 作 为 信 息 共 享 的 平 Ｒ Ｔ

闪烁衰落:主要是因为大气局部微小扰动引起电波射束散射所造成,各散射 波的振幅小,相位着大气变化而随机变化.结果它们在接收点的合成振幅变 化很小,对主波影响不大,因此,这种衰落对视距微波接力电路的稳定性影 响不大. 多径衰落:主要是由于多径传播造成的,它是视距传播信道深衰落的主要原 因.所谓多径传播,就是电波离开发射天线后,通过两条以上的不同路径到 达接收天线的传播现象.
上衰落Up fading和下衰落 和下衰落Down fading(按接收点场强的高低划分 按接收点场强的高低划分): 上衰落Up fading和下衰落Down fading(按接收点场强的高低划分):
上衰落:高于自由空间电平值的叫上衰落 下衰落:低于自由空间的电平值的叫下衰落
多径衰落Multipath fading和闪烁衰落 按衰落发生的物理成因划分): 和闪烁衰落( 多径衰落Multipath fading和闪烁衰落(按衰落发生的物理成因划分):
(refer to isotropic antennas)
D 或 f 增加一倍,损耗将增加6 dB 增加一倍,损耗将增加
自由空间的电波传播
自由空间传输损耗(Free GTX
Power Level Space Basic Transmission Loss )
GRX
P = 发射功率 发射功率(TX Power) G = 天线增益 天线增益(Antenna Gain) A0 = 自由空间损耗 自由空间损耗(Free Space Loss) M = 衰落储备(Fading 衰落储备(Fading Margin)
自由空间的电波传播 自由空间传输损耗(Free Space Basic Transmission Loss )
d
f
Free Space Loss A 0 = 92.4 + 20 log d + 20 log f

Y
EY
EX Z
地面
X
入射面 E
Z
椭圆极化波
水平线极化波
地面
入射面 E
Z
垂直线极化波
Techie.han
几个基本概念 矩形波导中H10模的场结构
a
b
H10模是波导中传输的电磁 波主模，截至波长最长为2a。
向左图那样放置波导，它的 电力线与地面垂直。
所以这样的极化方式称垂直 极化
V＝Vertical
H=Horizontal
Techie.han
自由空间的电波传播
自由空间损耗的定义
自由空间损耗 Free space loss:
在自由空间传播的电磁波不产生反射、折射、吸收和散射等现象， 即总能量未被损耗。 但电波在自由空间传播时，会因能量向空间扩散而衰耗，这如空中 一只孤独的灯泡所发出的光，均匀地向四周扩散。 显然距离光源越远的地方，单位面积上的能量就越少。这种电波的 扩散衰耗就称为自由空间损耗。
180
Techie.han
几个基本概念
费涅耳区定义(The Fresnel Zone Definition) The Second Fresnel Zone
Techie.han
Line of sight
1st zone
+
2nd -zone
The signal power is distributed in the space surrounding the direct line of sight
FM); TV etc ...
Techie.han
Microwave links
Radio beam One multiplex per radio channel Applications: Civiliars and military

浅谈SDH数字微波传输系统的应用与优点分析摘要：本文首先介绍了sdh数字微波传输系统的工作原理和应用，结合广播电视信号传输中频谱的利用情况，对该系统的特性和优点进行比较分析。

同时，对sdh数字微波传输技术与模拟微波技术的传输性能进行了定量比较，得出sdh数字微波传输系统的优点是频谱利用率高和传输质量好。

关键词：sdh数字微波传输系统；广播电视信号；频谱利用率；传输质量中图分类号：f253.3文献标识码：a 文章编号：1. sdh数字微波传输系统sdh数字微波传输系统由若干个终端站和中间站构成，包括枢纽站、分路站和大量的中继站。

其工作过程如图1所示，从甲地终端站送来的数字信号，经过数字基带信号处理(数字多路复用或数字压缩处理)后，经数字调制，形成数字中频调制信号，信号频率为70 mhz或140 mhz。

将调制信号送入发送设备，进行射频调制，成为微波信号，通过发射天线向微波中继站发送。

微波中继站收到信号后再处理，并向下一站再发送，当传送到收端站时，收端站把微波信号经过混频、中频解调，恢复出数字基带信号，最后经分路还原，恢复成原始的数字信号。

图1 sdh数字微波通信系统框图2.sdh数字微波传输系统在广播电视信号传输中的应用模拟广播电视的频谱资源非常有限，有效地开发利用数字技术，使得频谱资源得到更有效地释放，是目前发展广播电视业的一个重要方面。

2.1 sdh技术传输广播电视信号的过程用sdh技术传输广播电视信号必须先对信号进行数字化处理，数字化处理分为取样、量化、编码等步骤。

sdh的传输速率中34.368mbit/s和139.264mbit/s是最适合电视图像传输的速率，广播电视节目信号是模拟信号，要先经过编码器变换成数字信号压缩后形成139.264mbit/s码率进入到c4容器或者压缩后形成34.368mbit/s进入c3容器并最终形成stm-1，广播电视节目的视频和音频信号存放在sdh的帧结构中的净负荷区域内，sdh设备的45mbit/s和139.264mbit/s接口接图像编码器，2mbit/s接口数据和话音输入设备，转换成sdh形式的广播电视信号通过光纤或者微波发射进行传输，信号传到业务站点后经解码器视网传到用户家中。

卫星移动通信系统与地面固定网、 地面移动通信网提供接口以实现彼 此间的互通，另一方面，还负责卫 星移动终端的接入控制工作，从而 保证通信的正常运行。
3.卫星移动通信系统的工
作过程
其呼叫过程如下。 （1）卫星移动终端开机后，便自动向 其归属关口站发出一个移动终端开机通知信息， 并告知其具体所在位置。 （2）移动用户向卫星移动终端（主叫
。图中可以看出，从公务信道和开销接入
电路来的段开销(SOH)数据插入到RC6数 据流中，然后再经扰码后插入微波辅助开
销（RFCOH）。

③
如图7-9所示的是波道A，B信号发 送编程。
发信过程
STM-4群路数据流经光传输接口 （OTI）接入A，B波道的数字信号在中频 调制解调器中包括两个光传输接口OTI， 并采用1+1保护方式，互为备份。

①
终端站是指位于线路两端或分支线路
终点的站。

②
中继站是指位于线路中间、不上下话路
的站，可分为再生中继站、中频转接站、射频有 源转接站和无源转接站。

③
分路站是指位于线路中间的站，
它既可以上、下某收、发信波道的部分支 路，也可以沟通干线上两个方向之间的通
信。

④
枢纽站是指位于干线上的、需完
成多个方向通信任务的站。
数字微波系统框图_图文.ppt
卫星转发器组成的方框图
合
地球站的总体方框图
数字微波 变频式发信机方框图
微波通信接收系统的FM解调过程
数字微波通信外差式收信机 方框图
数字微波 接收系统的FM解调过程
3.交叉极化干扰抵消（
XPIC）技术
由于SDH微波传输容量大，为了能 够提高频谱利用率，因此在数字微波系统中 除采用多级调制技术（64QAM，128QAM 或512QAM调制）外，还采用了双极化频率 复用技术，使单波道数据传输速率成倍增长 。

1．微波通信频段划分
• 微波通信是把微波信号作为载波信号， 用被传输的模拟信号或数字信号来调制 它，故微波通信是模拟传输。
微波波段 300MHz~300GHz
2．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。
短波电离层反射
• 离地面60~600 km的大气层为电离层。当 频率范围为3~30 MHz 的短波射入电离层 时，由于折射现象会使电波发生反射， 返回地面。
0
A
地球
F F
DE300km
B
F
地球反射点
A
B
3．微波通信的特点
• 通信频段的频带宽，传输信息容量大 • 通信稳定、可靠 • 接力 • 通信灵活性较大 • 天线增益高、方向性强 • 投资少、建设快 • 数字化
7.1.2 数字微波通信系统的组成
终端站、 分路站、 枢纽站和
中继站
7.1.3 微波站设备
– 利用35786.6km高的人造同步地球卫星
B 地球 A
7.2.1 卫星通信的特点
• 通信覆盖面积大
– 1颗卫星覆盖地球表面42%
• 通信距离远
– 卫星单跳最大通信距离达1800km
• 传输容量大 • 线路稳定可靠，质量高
– 畅通率在99.8%以上
• 通信灵活 • 传输延迟大
– 往返传播延迟约为0.54s
卫星通信系统的分类
• 同步卫星通信系统(GEO) • 非同步卫星通信系统
– 中轨道卫星系统(ICO或MEO) – 椭圆轨道卫星系统(HEO) – 低轨道卫星系统(LEO)
1．同步卫星
2．铱星系统
• 铱元素：银白色金属，原子序数77。 • 摩托罗拉 • “铱星”电话系统于1998年11月正式投入

交换 中心
交换 中心
端局
终端
光纤通信
交换 中心
交换 中心
卫星通信
11.2 微波通信系统
❖ 中继通信
信号经过长距离传输的恶化
❖接收、再生、转发
一条通信线路服务多地点
❖上下话路
B
❖ 三种中继通信方式
直接中继 外差中继
A
C
微波中继接力方式示意
图
基带再生中继
数字微波中继线路组成示意
端站
端站
中间站
端站
枢纽站
❖配置独立的勤务传输波道 ❖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 ❖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
微
二次群
三
无
解
波
带
调
接
通
二次群
次
损
收
群
伤
二次群
分
切
微
二次群
接
换
解
波
带
调
接
通
收
双
工
器
二次群 二次群 二次群 二次群
指标联系起来 ❖ 通话质量BEREb/N0S/N ❖ 因此，线路设计的实质是要保证信噪比
S/N
S C N Nt I C－有用信号功率 Nt－收信机热噪声 I－各种干扰
如极化干扰、前背干扰、越站干扰
S/N的计算
微波通信基本概 念
❖ 微波
频率在300Mhz－300GHz的电磁波
❖ 微波的传播特性
似光性
❖直线传播
极化特性
❖线极化

!"#调制与解调的全数字实现于风云$张平%西安电子科技大学机电工程学院陕西西安&’((&’)摘要*论述了适用于数字微波系统的全数字正交幅度调制解调方式$并根据星座图的形状指出了’+,-.$+/,-.%星座图为矩形)与01,-.$’12,-.%星座图为十字形)在调制与解调方法上的区别$最后用-34%-56789:53:;<=84>;?:@)对’+,-.$01,-.$+/,-.$’12,-.全数字调制与解调过程进行仿真$并给出了+/,-.在加性高斯白噪声条件下的误码率A 实验证明$全数字正交幅度调制解调易于实现$且性能良好A关键词*,-.B 调制解调B 星座图B 误码率中图分类号*C D E’E F 0文献标识码*G文章编号*’((/0&0H %1((I )(0(I 0(0"J J K L M L N L O P KQ R S J P R P T N U N L V TV W !"##V K X J U N L V TU T KY P R V K X J U N L V TZ [\:8=>]8$^_-D ‘a <8=%49b c c d c e f d :9?g c @:9b 78<97d f 8=<8::g <8=$H <5<78[8<6:g ;<?>$H <h 78$&’((&’$i b <87)j k l m n o p m *C b :q 7q :g 5:7d ;r <?b7d d 5<=<?<s :5@c 5]d 7?<c 87855:@c 5]d 7?<c 8?b 7?7q q d >;?c5<=<?7d @<9g c r 76:;>;?:@$785q c <8?;c ]?5<e e :g :89:;<8@:78;c e @c 5]d 7?<c 87855:@c 5]d 7?<c 8t :?r ::8’+,-.$+/,-.78501,-.$’12,-.799c g 5<8=?c ?b :;b 7q :ce 9c 8;?:d d 7?<c 8F u::@]d 7?:?b :q g c 9:;;<c 8c e 7d d 5<=<?<s :5@c 5]d 7?<c 87855:@c 5]d 7?<c 8c e ’+,-.$01,-.$+/,-.$’12,-.F -?d 7;?$?b :q 7q :g ;b c r ;G f v ce +/,-.r <?b-55<?<6:‘7];;ub <?:D c <;:;F C b ::w q :g <@:8?;;b c r ;?b 7?7d d 5<=<?7d ,-.@c 5]d 7?<c 87855:@c 5]d 7?<c 8<;:7;<d ><@q d :@:8?:5785b 7;=c c 597q 7t <d <?<:;F x y z {|n }l *,-.B @c 5]d 7?<c 87855:@c 5]d 7?<c 8B 9c 8;?:d d 7?<c 8BG f v收稿日期*1((/(E 10~引言数字振幅调制!数字频率调制和数字相位调制是数字调制的基础$然而$这0种数字调制方式都存在不足之处A 如频谱利用率低!抗多径衰落能力差!功率谱衰减慢!带外辐射严重等A 为了改善这些不足$几十年来人们不断提出一些新的数字调制解调技术$以适应各种通信系统的要求A 其主要研究内容围绕减小信号带宽以提高频谱利用率$提高功率利用率以增强抗干扰性能等A 正交幅度调制解调%"]75g 7?]g :7@q d <?]5:@c 5]d 7?<c 87855:@c 5]d7?<c 8)就是一种高效的数字调制解调方式$他在中!大容量数字微波通信系统!有线电视网络高数据传输!卫星通信等领域被广泛应用A单独使用振幅和相位携带信息时$不能最充分利用信号平面$这可由矢量图中信号矢量端点的分布直观观察到A 多进制振幅调制时$矢量端点在一条轴上分布B 多进制相位调制时$矢量点在一个圆上分布A 随着进制数#的增大$这些矢量端点之间的最小距离也随之减少A 但如果充分利用整个平面$将矢量端点重新合理地分布$则可能在不减小最小距离的情况下$增加信号的端点数A 基于上述概念引出的振幅与相位结合的调制方式被称为数字复合调制方式$一般的复合调制称为幅相键控%-a $)$1个正交载波幅相键控称为正交振幅调制%,-.)A #,-.信号可以表示为*%%&)’()*+*,%&-*./)09c ;12&-()*3*,%&-*./)0;<812&他是1个已调正交载波信号的和A 在电路实现中$正交载波;<812&可用同相载波9c ;12&经移相451后得到$所以取负号A ,%&)为系统的单位脉冲响应$取幅度为’$+*$3*分别表示所要传输的1路多电平信号第*个码元的值$./是一个码元的持续时间$12是载波角频率A 6调制原理在理想状态下$#,-.的#个载波状态可以调制d c =1#个比特$如’+,-.的载波状态最多可调制一个/t 的信号%d c =1’+’/)$也就是说#,-.的频谱利用率为d c =1#t 5;5_s A 目前星座图里的样点数$例如’+,-.$确定,-.的类型$’+个样点表示这是’+,-.信号$星座图里每个样点表示一种状态A ’+,-.有’+态$每d c =1#’/位规定’+态中的’态A ’+,-.中规定了’+种载波幅度和相位的组合$’+,-.的每个符号或周期传送/I !现代电子技术"#$$%年第&期总第’()期!通信与信息技术"万方数据!"解调器根据星座图及接收到载波信号的幅度和相位来判断发送端发送的信息比特"#$%&’也是二维调制技术(在实现时也采用正交调幅的方式(某星座点在)坐标上的投影去调制同相载波的幅度(在*坐标上的投影去调制正交载波的幅度(然后将+个调幅信号相加就是所需的调相信号"可见星座点数越大(在一个周期内可传送的数据比特数就越多(频谱利用率就越高"#$%&’(,+%&’($-%&’(#+.%&’的频谱利用率理论值分别为-(/($(01单位2!343567"此处的频谱利用率理论值是指当传输信号的频谱为理想低通频谱时所实现的频谱效率(但在实际应用中达不到这一理论效率(因为在实际应用中传输信号通常采用升余弦滚降波形(他所实现的频谱效率要比理论效率下降一个滚降系数8倍"#$%&’(,+%&’($-%&’(#+.%&’的星座图如图#所示"图#星座图由图#可知(当9:#$或$-时星座图为矩形(而9:,+或#+.时则为十字形"前者9为+的偶次方(即每个符号携带偶数个比特信息;后者9为+的奇次方(每个符号携带奇数个比特信息"每个符号可分解为<(=两个分量(常标为同相分量和正交分量(即)(*分量">具有矩形星座图信号的调制与解调,?#具有矩形星座图的信号调制输入数据序列经串并变换分成)(*两路(再经+@电平变换及星座图映射(形成<A (=A "9为了抑制已调信号的带外辐射(<A (=A 要通过预调制低通滤波器(再分别与相互正交的+路载波相乘(形成+路&B C 调制信号(最后将+路信号相加就可得到不同幅度和相位的已调%&’输出信号"下面详细解释这部份的实现(9%&’信号共有9个信号点(代表一个9进制信号集"每个符号用D :E F G +9个比特表示"使用矩形星座图时(+路正交信号的电平代码可分别用D 3+!表示?若9:#$或$-(D :E F G +9:-或$(则)(*两路的电平代码分别用+或,!表示(@:++或+,即-或.(经+@电平转换后)(*两路输出的值分别由H (#(+(,或H (#(+(,(-(/($(0组成"星座图映射完成的是将由H (#(+(,或H (#(+(,(-(/($(0组成的数字序列分别转换成由I,(I#(#(,或I0(I/(I,(I#(#(,(/(0组成的数字序列"由此可见()路取值电平数为J 9(即<:K#(K,(L(K @I#"*路的取值方法与<完全相同",?+具有矩形星座图的信号解调将输入信号分成+路分别与本地恢复的+个正交载波相乘(经过低通滤波器滤掉倍频分量得到<1M 7(=1M 7"再根据本地恢复时钟进行多电平判决(#$%&’以K +(K H ?/为判决电平(判决后得到一组由K#(K,组成的数据;$-%&’以K$(K-(K+(KH ?/为判决电平(判决后得到一组由K#(K,(K/(K0组成的数据"#$%&’星座图反映射完成的是将K#(K,映射成为H (#(+(,;$-%&’星座图反映射完成的是将K#(K,(K/(K0映射成为H (#(+(,(-(/($(0;其对应关系分别与星座图映射时相同"再经过@I+电平转换和串并变换就可以得到输出数据序列"其原理如图+所示"图+#$%&’1@:-7($-%&’1@:$7调制解调的原理框图1#7#$%&’之所以以K+(KH ?/而非K+(H 为判决电平(是因为在调制解调过程会产生延迟(使解调后在最初的时候产生直流(经判决后为H (这也是在看解调后的星座图时(最初会在原点处有点出现(一会又消失的原因;以#$%&’(,+%&’为例(其星座图见图#的#$%&’解调后初始星座图"若以K+(H 为判决电平(则将会将延迟产生的直流误判为N#或I#",+%&’($-%&’(#+.%&’与#$%&’在这一点上相同"1+7调制信号经信道传输过程会有能量损耗(所以在解调时应加必要的增益1下同7"O 具有十字形星座图的信号的调制与解调-?#具有十字形星座图的信号调制具有十字形星座图的信号调制与具有矩形星座图的信号调制不同的是(输入数据序列不能先进行)(*分路后做星座图映射(只能是先进行星座图映射(然后再)(*分路"否则会导致某些失量端点无法扣除(即在,+%&’中会有1K/(K/7这多余的-个点(在#+.%&’中会有1KP (KP 7(1KP (K##7(1K##(KP 7(1K##(K##7这多余的#$个点无法扣除"其实现如下2输入数据+@电平变换(@:E F G +9(对与,+%&’或#+.%&’7而言(@为/或07(此时的输出值的范围为H (#(+(L(,#或H (#(+(L(#+07;,+%&’星座图映射完成将H (#(+(L(,#这,+个数字分别转换为,+%&’-/军事通信于风云等2%&’调制与解调的全数字实现万方数据星座图中的!"个矢量端点的坐标#这些矢量点的实部和虚部分别由$%#$!#$&组成#但不包括’&#&(#’)&#)&(#’&#)&(#’)&#&(这*个矢量点+对于%",-./而言#则是将0#%#"#1#%"2这%",个数字分别转换为%",-./星座图中的%",个矢量端点的坐标#这些矢量点的实部和虚部分别由$%#$!#$&#$2#$3#$%%组成#但不包括’$3#$3(#’$3#$%%(#’$%%#$3(#’$%%#$%%(这%4个矢量点+然后将得到的56#76通过预调制低通滤波器#再分别与相互正交的"路载波相乘#形成"路.89调制信号#最后将"路信号相加得到不同幅度和相位的已调-./输出信号+*:"具有十字形星座图的信号解调此过程恰为调制的逆过程#他将输入信号分成"路分别与本地恢复的"个正交载波相乘#经过低通滤波器滤掉倍频分量得到5’;(#7’;(#再根据本地恢复的时钟进行多电平判决#!"-./以$*#$"#$0:&为判决电平#判决后得到一组由$%#$!#$&组成的数据<%",-./以$%0#$,#$4#$*#$"#$0:&为判决电平#判决后得到一组由$%#$!#$&#$2#$3#$%%组成的数据:然后进行=#>合路以形成星座图<!"-./星座图反映射完成的是将!"个矢量端点分别映射成为0#%#"#1#!%起对应关系#与映射时相同<%",-./星座图反映射完成的是将%",个矢量端点分别映射成为0#%#"#1#%"2起对应关系#与映射时相同<再经过?"电平转换和串并变换就可以得到输出数据序列+其原理如图!所示+此外#!"-./或%",-./也可以用与%4-./或4*-./相同的解调方法+@结语多进制正交振幅调制’A -./(是在中B 大容量数字微波通信系统大量使用的一种载波键控方式+A -./是对载波的振幅和相位同时进行调制的一种复合的调制形式#他同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特+通过仿真#可以看到本文提出的全数字-./全数字调制与解调方式频谱利用率较高#在调制的进制数较高时#信号矢量集的分布也比较合理#同时实现起来也比较方便且性能良好+图!!"-./’?C&(#%",-./’?C2(调制解调的原理框图图*4*-./在加性高斯白噪声条件下的误码率参考文献D %E 傅海阳#赵品勇:8FG 微波通信系统D /E:北京H 人民邮电出版社#"000:D "E 焦欣然:浅析数字信号的载波调制D IE:西部广播电视#"00*#%H"4!%:D !E 赵民建#袁梦涛#李世巨#等:全数字多星座图B 可变符号率-./调制器D I E:电路与系统学报#"00%#4’%(H %4:D *E 宫丰奎#张力#连冰#等:针对-./信号的解调系统设计D I E:电视技术#"00!#%"H404&:D &E 王兴亮#达新宇#林家薇#等:数字通信原理与技术D /E:西安H 西安电子科技大学出版社#"00%:作者简介于风云女#%323年出生#西安电子科技大学"00"级硕士研究生+专业方向为信与信息处理+张平男#硕士研究生导师JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ JJJJJJJJJJJJ J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J KKKK+欢迎订阅!现代电子技术"#半月刊$L M M @年N现代电子技术O 征订工作即将结束#请广大读者朋友抓紧时间订阅#N 现代电子技术O 将以优惠的价格#还您超值的服务P 邮发代号@L )Q L R订购热线M L S TU @V S V V W R U @V S W S R Q U @V S U W W Q&&!现代电子技术"#$$%年第&期总第’()期!通信与信息技术"万方数据。