微波通信原理全解.ppt

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1、Communication Basic,#1Microwave total solutions华为技术华为技术华为技术华为技术华为技术华为技术 为您提供更先进的通信网络解决方案为您提供更先进的通信网络解决方案为您提供更先进的通信网络解决方案为您提供更先进的通信网络解决方案为您提供更先进的通信网络解决方案为您提供更先进的通信网络解决方案HUAWEIHUAWEICommunication Basic,#2Microwave total solutions无线通信产品无线通信产品点对点数字微波点对点数字微波点对点数字微波点对点数字微波 21367/81518233826E1E3/16E1STM-12

2、x E14 x E18 x E1HNM&Starview/SNMP Proxy Network Management11 GHz7/8 GHz5/6 GHzMegaStar 155N x STM-11:NAurora 2400STM-0ConstellationGHz11Aurora 5800GalaxyMicroStar EMicroStar LMicroStar MMicroStar HCommunication Basic,#3Microwave total solutions室内单元室内单元（IDU）四个部分四个部分天线天线 产品结构产品结构互连电缆互连电缆小巧的室外单元小巧的室外单元

3、（ODU）标准天线标准天线集成天线集成天线Communication Basic,#4Microwave total solutions15/18/23/26/38GHz天线全室外信道机单根电缆接口用于电源和信号的接入无线遥控天线调整装置Communication Basic,#5Microwave total solutions典型应用典型应用(移动网移动网)Intra-CityIntra-CityHigh Frequency(no congestion)High FrequencyCongested EnvironmentMobileTelephoneSwitchingOfficeCent

4、ralOfficeBTSBTSBTSBTSBTSBTSLow FrequencyMedium EfficiencyNetworkManagement Communication Basic,#6Microwave total solutionsLow FrequencyHigh CapacityBackboneHigh FrequencyLow/Medium CapacitySpurs典型应用典型应用(接入网接入网)Communication Basic,#7Microwave total solutions微波通讯基础微波通讯基础微波通讯基础微波通讯基础Communication Basic

5、,#8Microwave total solutions侧视图侧视图俯视图俯视图主瓣主瓣副瓣副瓣副瓣副瓣主瓣主瓣半功率角半功率角抛物面天线抛物面天线抛物面天线抛物面天线Communication Basic,#9Microwave total solutions天线调整天线调整天线调整天线调整在天线俯仰或水平调整过程中，会出在天线俯仰或水平调整过程中，会出现如右下图的电压波形。一旦发现这现如右下图的电压波形。一旦发现这种情况，其电压最大点位置，即为俯种情况，其电压最大点位置，即为俯仰或水平方向的主瓣位置，该方向无仰或水平方向的主瓣位置，该方向无需再作大范围调整，只需把天线微调需再作大范围调整，

6、只需把天线微调到电压最大点位置及可。到电压最大点位置及可。天线的俯仰及水平的调整方法是一样天线的俯仰及水平的调整方法是一样的。的。当天线对得不太准时，有可能在一个当天线对得不太准时，有可能在一个方向上只能测到一个很小的电压，这方向上只能测到一个很小的电压，这种时候需要两端配合，进行粗调，把种时候需要两端配合，进行粗调，把两端天线大致对准。两端天线大致对准。AGC电压检测点电压检测点VAGC副瓣位置副瓣位置主瓣位置主瓣位置角度角度Communication Basic,#10Microwave total solutions天线调整天线调整天线调整天线调整天线的调整过程中天线的调整过程中常常会出

7、现如右图常常会出现如右图的两种错误情况，的两种错误情况，即把天线对到副瓣即把天线对到副瓣上，使得收信电平上，使得收信电平达不到设计指标达不到设计指标正确正确错误错误错误错误Communication Basic,#11Microwave total solutions抛物面天线抛物面天线抛物面天线抛物面天线天线增益天线增益G=20logf(GHz)+20logD(m)+20.4+10log dB其中其中f为频率，为频率，D为天线口径，为天线口径，为天线效率，一般为为天线效率，一般为50-60，天线半功率角天线半功率角其中其中 是波长，是波长，D是天线口径是天线口径Communication B

8、asic,#12Microwave total solutions主瓣和副瓣主瓣和副瓣对对于于均均匀匀激激励励的的天天线线，主主副副瓣瓣电电平平差差为为17.6dB，但但是是如如果果采采用用非非均均匀匀激激励励，其其副副瓣瓣电电平平可可以以很很底底。但但实实际际上上天天线线的的口口径径遮遮挡挡，加加工工精精度度及及照照射射器器的的非非理理想想性性都都会会提提高高副副瓣瓣电电平平的的幅幅度度，但但在在一一般般情情况下，主副瓣电平差总在况下，主副瓣电平差总在10dB以上。以上。抛物面天线抛物面天线抛物面天线抛物面天线Communication Basic,#13Microwave total so

9、lutions大口径天线的调整大口径天线的调整大口径天线的调整大口径天线的调整DD其中其中D是天线口径是天线口径，如右图的夹角就是天线的俯仰如右图的夹角就是天线的俯仰角：角：而俯仰角可从设计书上查到而俯仰角可从设计书上查到 可从地图参数计算可从地图参数计算(弧度）弧度）Communication Basic,#14Microwave total solutionsd其中其中a为地球半径为地球半径6370KM，K为大气折射因子为大气折射因子天线俯仰角天线俯仰角天线俯仰角天线俯仰角Communication Basic,#15Microwave total solutions 馈线损耗馈线损耗 对

10、对7/8GHZ频段，椭圆馈线损耗一般为：频段，椭圆馈线损耗一般为：6dB/100m 对对13GHZ频段，软波导损耗为：频段，软波导损耗为：0.59dB/m 对对15GHZ频段，软波导损耗为：频段，软波导损耗为：0.99dB/m馈线馈线馈线馈线Communication Basic,#16Microwave total solutions收信电平收信电平收信电平收信电平设备入口的收信电平为设备入口的收信电平为其中其中 为发端设备的出口发信功率，为发端设备的出口发信功率，为发，收端为发，收端天线增益，天线增益，为两端馈线损耗，为两端馈线损耗，为自由空间损耗为自由空间损耗注：注：MICROSTAR，

11、及及GLOBESTAR设备显示的收信电平设备显示的收信电平是收信机的入口电平是收信机的入口电平Communication Basic,#17Microwave total solutions雨雾衰耗雨雾衰耗雨雾衰耗雨雾衰耗在在10GHZ频段以下，雨雾损耗并不显得特别严重，对一个中继段可频段以下，雨雾损耗并不显得特别严重，对一个中继段可能会引入几个分贝。能会引入几个分贝。在在10GHZ以上频段，中继间隔主要受降雨损耗的限制，如对以上频段，中继间隔主要受降雨损耗的限制，如对13GHZ以上频段，以上频段，100mm/小时的降雨会引起小时的降雨会引起5dB/km的损耗，所以在的损耗，所以在13GHZ，

12、15GHZ频段，一般最大中继距离在频段，一般最大中继距离在10km左右左右在在20GHZ以上频段，由于降雨损耗影响，中继间距只能有几公里以上频段，由于降雨损耗影响，中继间距只能有几公里越高频段雨越高频段雨衰越厉害！衰越厉害！高频段可以高频段可以做用户级传做用户级传输输Communication Basic,#18Microwave total solutions阻挡和费涅尔半径阻挡和费涅尔半径阻挡和费涅尔半径阻挡和费涅尔半径TR一阶费涅尔半径如一阶费涅尔半径如下：下：一般情况余隙都要保证一个一一般情况余隙都要保证一个一阶费涅尔半径阶费涅尔半径(7/8GHZ)Communication Basi

13、c,#19Microwave total solutions传输余隙传输余隙传输余隙传输余隙TR0.50dB1.0-10-60当当相相对对余余隙隙大大于于0.5，阻阻挡挡损损耗耗为为0dB,障障碍碍物物的的顶顶部部恰恰好好在在视距连线上时，阻挡损耗为视距连线上时，阻挡损耗为6dB。余隙Communication Basic,#20Microwave total solutions余隙计算余隙计算余隙计算余隙计算d地球凸起高度：地球凸起高度：其中其中K为大气折射因子为大气折射因子路径余隙的计算公路径余隙的计算公式如下：式如下：余隙可得大于一阶余隙可得大于一阶费涅尔半径费涅尔半径Communica

14、tion Basic,#21Microwave total solutions大气折射大气折射R哇！微波是哇！微波是弯着走的弯着走的因为大气折射的影响，波在传播过程中，实际上是弯因为大气折射的影响，波在传播过程中，实际上是弯因为大气折射的影响，波在传播过程中，实际上是弯因为大气折射的影响，波在传播过程中，实际上是弯曲的。大气折射的最后效果可看成电磁波在一个等效曲的。大气折射的最后效果可看成电磁波在一个等效曲的。大气折射的最后效果可看成电磁波在一个等效曲的。大气折射的最后效果可看成电磁波在一个等效半径为半径为半径为半径为 的地球上空沿直线传播。的地球上空沿直线传播。的地球上空沿直线传播。的地球上

15、空沿直线传播。即：即：即：即：=KR RKR R为实际地球半径。为实际地球半径。为实际地球半径。为实际地球半径。KK值的实际测量平均值为值的实际测量平均值为值的实际测量平均值为值的实际测量平均值为4/34/3左右。但实际地段的左右。但实际地段的左右。但实际地段的左右。但实际地段的KK值和值和值和值和该地段的气象有关，可以在较大范围内变化，影响视该地段的气象有关，可以在较大范围内变化，影响视该地段的气象有关，可以在较大范围内变化，影响视该地段的气象有关，可以在较大范围内变化，影响视距传播。距传播。距传播。距传播。Communication Basic,#22Microwave total sol

16、utions衰落及其原因衰落及其原因衰落及其原因衰落及其原因多径衰落多径衰落由于折射波，反射波，散射波等多途径传播引起的衰落。多径衰落周期较短由于折射波，反射波，散射波等多途径传播引起的衰落。多径衰落周期较短一般为几秒。多径衰落又叫频率选择性衰落。合成波的电平比正常传输低称一般为几秒。多径衰落又叫频率选择性衰落。合成波的电平比正常传输低称为下衰落，比正常传输高称为上衰落为下衰落，比正常传输高称为上衰落地面地面大气不均匀大气不均匀水面水面光滑地面光滑地面是主要原因是主要原因Communication Basic,#23Microwave total solutions衰落及其原因衰落及其原因衰落

17、及其原因衰落及其原因K型衰落型衰落由于折射系数（由于折射系数（K）的变化，使直射波和地面反射波相干涉而产生的的变化，使直射波和地面反射波相干涉而产生的衰落，或直射波因折射下凹而被地面的高地或高山阻挡而发生的绕射衰落，或直射波因折射下凹而被地面的高地或高山阻挡而发生的绕射性衰落。这种衰落的周期较长，约几分钟性衰落。这种衰落的周期较长，约几分钟还是还是气候气候原因原因Communication Basic,#24Microwave total solutions衰落及其原因衰落及其原因衰落及其原因衰落及其原因波导型衰落波导型衰落在无风的气候，在平原和水网地区，容易形成接近地面在无风的气候，在平原和

18、水网地区，容易形成接近地面的波导层，使波束发生汇聚或发散而导致衰减性衰落。这的波导层，使波束发生汇聚或发散而导致衰减性衰落。这种衰落的时间较长，有时可达几十分钟种衰落的时间较长，有时可达几十分钟所以设计时就要考虑当地地所以设计时就要考虑当地地形与气候形与气候Communication Basic,#25Microwave total solutions微波站分类微波站分类微波站分类微波站分类终端站终端站中继站中继站枢纽站枢纽站 背靠背天背靠背天线线 反射板反射板有源有源无源无源 再生中继再生中继 中频中中频中继继 射频中继射频中继Communication Basic,#26Microwave

19、 total solutions背靠背无源背靠背无源背靠背无源背靠背无源这种情况往往用大这种情况往往用大口径天线，天线调口径天线，天线调整要借助于仪表。整要借助于仪表。费时较长费时较长近端距离要小于近端距离要小于5KMCommunication Basic,#27Microwave total solutions反射板无源反射板无源反射板无源反射板无源全程自由空间损耗为：全程自由空间损耗为：（km）（km）其中其中 a 为反射板有效面积为反射板有效面积面积面积ACommunication Basic,#28Microwave total solutions通讯系统通讯系统23 GHz(n x

20、E1)38 GHz(n x E1)13 GHz(n x E1)15 GHz(n x E1)BTSMicroStarBTSMicroStarBTSMicroStar PlusBTSMicroStarBSCMicroStarMSCMSCMicroStarGlobeStar,QUADRALINK or MegaStar SDH 2-11 GHz(1E1-STM1)2-11 GHz 1E1/STM1GlobeStar,QUADRALINK or MegaStar SDHMicroStar PlusGlobeStar,QUADRALINK or MegaStar SDH 2-11 GHz(1E1-STM

21、1)Communication Basic,#29Microwave total solutions无线传输模型无线传输模型无线传输模型无线传输模型调调制制中中放放上上变变频频功功放放滤滤波波调调制制中中放放上上变变频频功功放放滤滤波波放放大大下下变变频频中中放放滤滤波波解解调调发送部分发送部分接收部分接收部分判判决决V(t)Communication Basic,#30Microwave total solutions等效基带模型等效基带模型等效基带模型等效基带模型认为系统放大，变频等过程是线性的，认为系统放大，变频等过程是线性的，则传输过程可以等效为如下基带模型则传输过程可以等效为如下基带

22、模型h(t)V(t)h(t)即为系统的等效传递函数，到底什么样的传递函数，即为系统的等效传递函数，到底什么样的传递函数，才能使我们无失真的恢复出数字信号才能使我们无失真的恢复出数字信号Communication Basic,#31Microwave total solutions柰奎斯特准则柰奎斯特准则柰奎斯特准则柰奎斯特准则第一准则：抽样点无失真，或无码间干扰n=00,第二准则：转换点无失真准则，或过零点无抖动第二准则：转换点无失真准则，或过零点无抖动全响应信号全响应信号部分响应信号部分响应信号Communication Basic,#32Microwave total solutions基

23、带信号的最佳检测基带信号的最佳检测基带信号的最佳检测基带信号的最佳检测一般信道都为高斯白噪声信道，上述基带传输模型又可表达为：一般信道都为高斯白噪声信道，上述基带传输模型又可表达为：N(t)为保证抽样点信噪比最大，要求收发滤波器匹配。即互为共轭。为保证抽样点信噪比最大，要求收发滤波器匹配。即互为共轭。或：或：Communication Basic,#33Microwave total solutions二径传输模型二径传输模型二径传输模型二径传输模型Rummler的二径传输模型的二径传输模型Communication Basic,#34Microwave total solutions分集接收

24、分集接收分集接收分集接收天线间距天线间距100到到200当其中一面天线发生多径干扰时当其中一面天线发生多径干扰时,另一面天线不会发生另一面天线不会发生多径干扰多径干扰.要求天线间的相关系数小要求天线间的相关系数小,而塔又不可能造得而塔又不可能造得很高很高,所以一般情况下所以一般情况下,相关系数取相关系数取0.5到到0.6之间之间Communication Basic,#35Microwave total solutions均衡均衡均衡均衡频域均衡：频域均衡：信号频谱信号频谱多径衰落多径衰落斜率均衡斜率均衡均衡后频谱均衡后频谱频域均衡只能均衡信号的幅频特性，不能均衡相位频谱特性，但是电路简单频域

25、均衡只能均衡信号的幅频特性，不能均衡相位频谱特性，但是电路简单Communication Basic,#36Microwave total solutions均衡均衡均衡均衡时域均衡：时域均衡：.均衡前均衡前均衡后均衡后时域均衡直接抵消码间干扰时域均衡直接抵消码间干扰TTTCommunication Basic,#37Microwave total solutions时域均衡时域均衡时域均衡时域均衡传统传统:为克服延时线问题为克服延时线问题,常采用判决反馈均衡器常采用判决反馈均衡器,特点是特点是体积大体积大,级数不可能做得太多级数不可能做得太多现在现在:采用高速采用高速A/D器器,及及FPGA

26、电路电路,电路体积小电路体积小,可以做可以做很多级很多级.如如HARRIS的的MEGASTAR采用采用11级的全数字级的全数字横向均衡器横向均衡器Communication Basic,#38Microwave total solutions调制调制调制调制 大容量微波大容量微波:要求调制要求调制,解调简单解调简单,频率利用率高，信号星座点频率利用率高，信号星座点分分 布合理以保证传输质量所以常采用布合理以保证传输质量所以常采用QAM调制方式调制方式 中小容量微波中小容量微波:要求调制方式对器件的线性要求不高要求调制方式对器件的线性要求不高,所以常采用所以常采用,象象FSK,PSK等的恒包络调

27、制等的恒包络调制Communication Basic,#39Microwave total solutions调制调制调制调制QPSK调制调制:其中其中g(t)为升余弦脉冲为升余弦脉冲当当时时,上述信号即成为上述信号即成为16QAM调制调制如果把正交通道的信号延时半个码元的时间如果把正交通道的信号延时半个码元的时间,那上述那上述的调制方式又分别成为的调制方式又分别成为OQPSK,或或SQAMCommunication Basic,#40Microwave total solutions调制调制调制调制16QAM的信号星座点的信号星座点IQ判决线判决线Communication Basic,#41Microwave total solutions调制调制调制调制恒包络调制恒包络调制当当时时,为为PSK调制调制当当为为FSK调制调制此类调制通称为功率此类调制通称为功率-频谱有效调制频谱有效调制.要求相位要求相位连续性好，即频谱效率高抗误码性能好。连续性好，即频谱效率高抗误码性能好。如如MSK,GMSK,TFM等都是认为性能较好常用等都是认为性能较好常用的调制方式。的调制方式。Communication Basic,#42Microwave total solutions谢谢谢谢!