《微波通信技术》PPT课件.ppt

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1、Center for Wireless Communications(CWC),BUPT微波通信技术微波通信技术Center for Wireless Communications(CWC),BUPT11.1 微波通信概述微波通信概述微波通信的发展微波通信的发展19世纪世纪30年代年代20世纪世纪60年代年代模拟微波通信模拟微波通信主要采用模拟调频主要采用模拟调频1951年，美国纽约旧金山商用微波通信线路开通，年，美国纽约旧金山商用微波通信线路开通，100多个站接力，多个站接力，480路路话音（第话音（第1条实现中容量，长距离的微波通信线路）条实现中容量，长距离的微波通信线路）我国从我国从“七

2、五七五”期间开始建设长途微波通信线路期间开始建设长途微波通信线路Center for Wireless Communications(CWC),BUPT微波通信发展微波通信发展20世纪世纪60年代年代90年代初年代初数字微波通信数字微波通信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、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、调制解调技术调制解调技术更好的长途传输质量、高频谱利用率、高容量更好的长途传输质量、高频谱利用率、高容量20世纪世纪90年代年代光纤、卫星通信的冲击光纤、卫星通信的冲击数字微波通信的新趋势数字微波通信的新趋势基于基于SDH的数字微波通信

3、系统的数字微波通信系统更高的容量（更高的容量（512QAM、1024QAM）无线接入网（无线接入网（LMDS、MMDS）、）、临时通信、紧急通信临时通信、紧急通信Center for Wireless Communications(CWC),BUPT微波通信基本概念微波通信基本概念微波微波频率在频率在300Mhz300GHz的电磁波的电磁波微波的传播特性微波的传播特性似光性似光性直线传播直线传播极化特性极化特性线极化线极化电场矢量电场矢量E的端点随时间的端点随时间t的变化在一条直线上的变化在一条直线上水平极化：水平极化：E的轨迹与水平面平行的轨迹与水平面平行垂直极化：垂直极化：E的轨迹与水平面

4、垂直的轨迹与水平面垂直圆（椭圆）极化圆（椭圆）极化电场矢量电场矢量E的端点随时间的端点随时间t的变化在圆（椭圆上）的变化在圆（椭圆上）左旋极化：左旋极化：E的轨迹成逆时针方向的轨迹成逆时针方向右旋极化：右旋极化：E的轨迹成顺时针方向的轨迹成顺时针方向Center for Wireless Communications(CWC),BUPT微波中继通信系统在整个通信网中的位置微波中继通信系统在整个通信网中的位置Center for Wireless Communications(CWC),BUPT11.2 微波通信系微波通信系统统中继通信中继通信信号经过长距离传输的恶化信号经过长距离传输的恶化接收

5、、再生、转发接收、再生、转发一条通信线路服务多地点一条通信线路服务多地点上下话路上下话路三种中继通信方式三种中继通信方式直接中继直接中继外差中继外差中继基带再生中继基带再生中继Center for Wireless Communications(CWC),BUPT数字微波中继线路组成示数字微波中继线路组成示意意Center for Wireless Communications(CWC),BUPT直接中直接中继继Center for Wireless Communications(CWC),BUPT外差中外差中继继Center for Wireless Communications(CWC),

6、BUPT基带中基带中继继Center for Wireless Communications(CWC),BUPT11.2.2 波道及射频频率配波道及射频频率配置置波道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微波收发信机，构成一条微波通信的传输通道。波道频率配置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波频率进行分配 频率的分配应尽可能做到：频率的

7、分配应尽可能做到：在给定的可用频率范围内尽可能多安排波道数量在给定的可用频率范围内尽可能多安排波道数量 尽可能减少各波道间的干扰尽可能减少各波道间的干扰 尽可能地有利于通信设备的标准化、系列化尽可能地有利于通信设备的标准化、系列化 Center for Wireless Communications(CWC),BUPT单波道频率配单波道频率配置置二频制二频制Center for Wireless Communications(CWC),BUPT单波道频率配单波道频率配置置四频制四频制Center for Wireless Communications(CWC),BUPT有效减小越站干扰有效减小

8、越站干扰Center for Wireless Communications(CWC),BUPT二频制二频制&四频制四频制四频制：多用一倍频率，但二频制有反向干扰的问题四频制：多用一倍频率，但二频制有反向干扰的问题天线前后隔离度：好的在天线前后隔离度：好的在40dB上下上下二频制下，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干扰Center for Wireless Communications(CWC),BUPT多波道频率配多波道频率配置置收发频率相间排列收发频率相间排列 收发频率集中排列收发频率集中排列Center

9、 for Wireless Communications(CWC),BUPT射频波道的频率再射频波道的频率再用用Center for Wireless Communications(CWC),BUPT微波通信中的备份与切微波通信中的备份与切换换备份备份设备备份设备备份波道备份：波道备份：1:1备份、备份、n:1备份备份切换切换人工切换人工切换自动切换自动切换Center for Wireless Communications(CWC),BUPT微波通信的监控和勤微波通信的监控和勤务务监控系统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，将恶化波道上的信对通信状况进行实时监测和控制，

10、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号切换到备用波道 对远方站的监视和控制对远方站的监视和控制 Center for Wireless Communications(CWC),BUPT微波通信的监控与勤微波通信的监控与勤务务勤务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供监控数据的传输通道 三种勤务实现方式：三种勤务实现方式：配置独立的勤务传输波道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在主通道的信息流中插入一定的勤务比特来传输勤务

11、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）传输站间话务）Center for Wireless Communications(CWC),BUPT实实例例一个典型的数字微波通信系统的端站设备一个典型的数字微波通信系统的端站设备Center for Wireless Communications(CWC),BUPT双工双工器器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

12、后直接经过天线发射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。出去而不通向接收设备。Center for Wireless Communications(CWC),BUPT波道滤波波道滤波器器分隔各个波道的信号，避免造成波道间干扰分隔各个波道的信号，避免造成波道间干扰 Center for Wireless Communications(CWC),BUPT微波收信微波收信机机Center for Wireless Communications(CWC),BUPT微波发信微波发信机机Center for Wireless Communications(C

13、WC),BUPT调制解调设调制解调设备备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调制方式多为高阶调制（如调制方式多为高阶调制（如DQPSK、16QAM、256QAM、9QPR等）等）与数字基带的接口可以为：与数字基带的接口可以为：AMI码、码、HDB3码、码、CMI码码Center for Wireless Communications(CWC),BUPT无损伤切无损伤切换换无损切换的两个要求：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，保证主备用码切换前主备用波道间的时变时延和残留固定时延能快速

14、均衡，保证主备用码流对齐流对齐 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 Center for Wireless Communications(CWC),BUPT无无损损伤伤切切换换两路之间切换时，结果就像一路一样两路之间切换时，结果就像一路一样要点要点时刻调整各路时延，使其一致时刻调整各路时延，使其一致经历的信道不一样，所以时延有不一样的可能性经历的信道不一样，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及时预测各路的误码率，以便提前切换到好的一路上伪误码技术伪误码技术Center for Wi

15、reless Communications(CWC),BUPT微波线路设微波线路设计计事情：要在北京到上海建立微波线路事情：要在北京到上海建立微波线路问题：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？怎么定？原则：少花钱，但要保证指标原则：少花钱，但要保证指标Center for Wireless Communications(CWC),BUPT指指标标指标的根本在于通话质量指标的根本在于通话质量通话质量是个主观概念，可同通话质量是个主观概念，可同BER这个客观指标联系起来这个客观指标联系起来通话质量通话质量BE

16、REb/N0S/N因此，线路设计的实质是要保证信噪比因此，线路设计的实质是要保证信噪比Center for Wireless Communications(CWC),BUPTS/NCenter for Wireless Communications(CWC),BUPTS/N的的计计算算Nt：用设备商提供的数据计算：用设备商提供的数据计算Nt=KTBNFNF收信机的噪声系数收信机的噪声系数K常数常数B带宽带宽T温度温度I：按具体干扰来源各个计算：按具体干扰来源各个计算C：要点在于确定传播损耗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）路径损耗（距离因素、大气折射因素等）建筑物遮挡（通

17、过站址选择尽量避免）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多径影响（地面微波一般可以假设成2径模型）径模型）信号衰落（留出一定的余量）信号衰落（留出一定的余量）Center for Wireless Communications(CWC),BUPT微微波波信信道道的的衰衰落落大部分时间内，微波信道是无衰落的大部分时间内，微波信道是无衰落的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富含水蒸气气候剧变的地方沙漠最好沙漠

18、最好Center for Wireless Communications(CWC),BUPT中中断断率率及及衰衰落落余余量量衰落使路径损耗随机变化衰落使路径损耗随机变化中断率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。中断出现的时。中断出现的时间比率叫间比率叫中断率中断率（outage rate）或或瞬断率瞬断率。通常。通常Pout=Pr(Pe1e-3)。衰落余量衰落余量不能设想让中断率为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。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。时打出足够

19、的余量。余量留多少，取决于中断率指标及衰落的分布情况余量留多少，取决于中断率指标及衰落的分布情况 Center for Wireless Communications(CWC),BUPT衰衰落落的的分分布布发生衰落时，接收信号的强度的典型分布为：发生衰落时，接收信号的强度的典型分布为：瑞利衰落瑞利衰落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。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。莱斯衰落莱斯衰落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Center for Wireless Communications(CWC),BUPT频率选择性衰落频率选择性衰落发生衰落时，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择性衰落其影响是造成其影响是造成ISI。加大设计余量对于频率选择性衰落收效甚微，因为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。是自己干扰自己。均衡是解决这一问题的基本手段均衡是解决这一问题的基本手段频域均衡频域均衡时域均衡时域均衡