数字微波通讯发展研讨论文

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编者按：本文主要从我国数字微波通讯发展历史；微波与光纤相比主要优点；数字微波通信关键技术；数字微波技术的提高空间；发展方向进行论述。其中，主要包括：数字微波通信则在微波传输中,采用了数字讯号处理技术、于光纤通讯技术的兴起,数字微波的干线传输功能,已被光纤逐步取代、抵御自然灾害的能力强、地理环境的限制小,应对突发事件的能力强、建设和维护成本相对较低、较光纤无论军用或是商用数字微波通讯装备,架设起来都十分方便、高频段传输技术、在现有频段上的兼容技术、适用于各种用户的组网及接口技术、将已调制的中频信号进行放大、自动发信功率控制等，具体请详见。

[摘要]微波通信是一种利用微波传输信息的一种通讯手段。本文就数字微波通讯的发展及其与光纤比较的优点作简要分析。

[关键词]数字微波通信微波光纤特点比较

数字微波通信则在微波传输中,采用了数字讯号处理技术,不仅具备了微波通讯建线快,投资小应用灵活的特点,还具有传输质量可靠,抗干扰能力强,传输线路长等多种优点。目前数字微波通讯已经成为我国国民经济建设中,重要通讯手段中发挥着巨大的作用。

一、我国数字微波通讯发展历史

我国数字微波通讯发展先后经历了模拟微波发展阶段、中小容量数字微波发阶段和大容量数字微波发展阶段。

上世纪80年代中后期,我国的数字微波发展受阻。主要原因是由于光纤通讯技术的兴起,数字微波的干线传输功能,已被光纤逐步取代。光纤通讯以其巨大的带宽超低损耗和较低成本而成为干线传输的主要手段,并对数字微波形成巨大冲击。自上世纪90年代以来,以大容量光纤传输,作为国家信息高速公路建设的主要传输手段,已经成为无法阻挡的历史潮流。在这种情况之下,数字微波何去何从,怎样发展是从事该领域研发和使用的单位及人员十分关心的问题。

二、微波与光纤相比主要优点

1.抵御自然灾害的能力强。如在1976年的唐山大地震,90年代的特大洪灾中,在其他通讯手段失效的情况下,微波保证了通讯和广播讯号的畅通。

2.受地理环境的限制小,应对突发事件的能力强。微波信号即可翻山又可跨海,与光缆相比,受地理条件的限制小,随着微波设备集成度提高,使用摄像微波传送一体机,和容易在突发事件现场实现信号的实时传输。

3.建设和维护成本相对较低。特别是在山区,人烟稀少的地区。铺设光缆非常困难,而且成本会很高。由于数字微波是采用无线电传输因此基本的设备架设简单,安装起来也相当简易快速。在网络规划上,较光纤和光缆之类的有线传输容易,并且能降低施工和维修上的成本。

4.运用灵活。如果有移动性的需要,较光纤无论军用或是商用数字微波通讯装备,架设起来都十分方便,且通讯效率也非常高,

目前数字微波发展主要用于光纤干线传输信号的互相备份和特殊不适合光纤地段和场合的应用,如:点对点SDH微波,PDH微波,主要作用是在光纤传输,遇到自然或者人为破坏时,紧急修复的备份。也用于农村,海岛等边远地区和专用通讯网。

高频段微波,可以用于城市内的短距离支线,如13,15.18,GHZ几个频段的点对点微波,通讯系统和移动通讯基站的连接。

由于微波频带宽广保密性高,且不易被窃听,所以军事价值相当高,一般军方所称为区域网络通讯系统,是以作战地区划分的,在作战地区内设置通讯中继站,彼此依靠微波相互连接形成网络。

在区域网络通信系统中,各级指挥单位,可靠着部队所在位置附近的中继站连接进入网络,指挥官可以透过区域网络直接传达密令。同时一般区域网络通常具有搜寻,使用者设定,转移,取消用户号码及网络其他功能。由于数字科技之运用,各种通讯皆可透过数字技术转成数字信号。因此,数字微波系统始终让军方爱不释手,未来军方还将朝向高频率高功率及高方向性的发展方向,向研发更新的数字微波系统。

三、数字微波通信关键技术

当今光纤通信和移动通信成为通信网的两大主流,有着巨大的产业和用户市场。在这种情况下,数字微波逐渐淡出原有的领域,这是技术的竞争,是不以人们意志为转移的。在这种情况下,数字微波要得到发展,必须摆正位置,当好光纤通信和移动通信的配角。数字微波如果突破一些关键技术,还会有很好的前景。

1.高频段传输技术。这里说的高频段,是指10GHz以上的频段,包括毫米波频段。根据电信主管部门的规划,3GHz以下频段要分配给移动和个人通信,而3—10GHz的频段也十分拥挤。因此,数字微波要及时调整发展方向,向高频段进军。

2.在现有频段上的兼容技术。由于10GHz以下的频段传播条件较好,器件比较成熟,主管部门也划分了某些频段给数字微波使用。因此,现有的频段也不要轻易放弃,但在技术上要较好解决兼容问题。如:扩频及跳频以及抗干扰技术等。

3.适用于各种用户的组网及接口技术。采用软件无线电技术,使数字微波通信系统成为一个较为通用的平台,能够根据用户的不同要求进行组网,兵完成各种借口功能。提高可靠性及降低成本的技术。如:全数字化处理、数字专用集成电路等。

四、数字微波技术的提高空间

随着微波通信技术的发展,高性能高速多状态调制解调技术、自适应交叉极化干扰抵消(XPIC)技术、前向纠错技术、专用大规模集成电路(ASIC)设计仿真技术都应用到SDH数字微波通信中,大大提高了微波通信的容量和可靠性。

SDH数字微波接力系统出现后,为了提高频谱效率出现了64QAM、128QAM、512QAM等高状态调制方式,频谱效率提高到1Obit/HZ。SDH系统采用了同步复用和灵活映射结构,可以从高阶支路直接分插低阶支路信号,避免了逐级分复接过程,使设备简化,而且SDH系统安排了大量的开销字节,使网络的操作、管理、维护的配置能力大大加强。

在数字微波系统中,多径衰落是微波信道中频谱失真的主要原因,因此需要各种各样的对抗多径衰落的措施,在数字微波系统中自适应均衡和空间分集接收成了不可缺少的设备。

1.调制器。数字调制过程的基本原理是把比特率为R(bits/s)的二进制数字序列变换为适当的中频或射频信号的处理过程,其中包括数字信号处理(如状码、信号编码和微波帧开销插入等),频谱成型,信号映射和调制过程。

2.中频放大器。它的作用就是将已调制的中频信号进行放大。

3.本地振荡器:本振产生适当的射频频段内的本地振荡信号,与已调制的中频信号进行混频产生出所要发射的微波信号,对于本振,除了要达到一定的功率电平,以满足必信混频器的需要,还要求频率稳定度高和相位噪声低。

4.功率放大器。它是用以将发射混频器输出的微弱信号电平(常为一dBm～一50dBm)放大到所需要的电平。常用的射频功率放大器为砷化稼FET器件,由于SDH系统一般采用高状态调制方式,对放大器的线性要求很高,故一般采用预失真来对放大器的残余非线性进行补偿。

5.自动发信功率控制(ATPC)。ATPC是微波接力系统中能得到许多好处的一个实用措施,与固定工作条件下相反,微波发射机工作时输出功率是可变的,最大值为Pmax,最小值或正常值为Pnom。在绝大多数时间内,发射机工作于Pnom,只有当远端接收机检测到不利衰落条件时,即接收信号电平低时才达到Pmax,它是利用反向通道业务信道来控制反馈环配置中的发射机。

五、发展方向

20世纪80年代以前的通信网基本框架:中继线以无线为主(微波、卫星),在天上;用户线以有线为主(市话电缆),在地下。未来通信网的基本框架;中继线以有线为主,(光缆),在地下;用户线以无线为主,在天上。这就给数字微波的今后发展提供了十分广阔的天地。

从最终用户的角度,用户线可以分为两类;移动型和固定型。移动型的用户线肯定是移动通信的天下,而固定型的用户线是数字微波可以涉及的一个阵地。特别是宽带业务的发展和第三代移动通信的应用,会对宽带业务的固定无线接入提出要求,微波传输的点对点、点对多点等快速部署、调通可用等特性仍然是光网络所无法比拟的优点。因此,即使在3G时代,作为光网络的有效补充,其仍然有相当大的应用空间。在欧洲市场上,由于禁止对城市道路随便开挖建设,因此运营商中有六成的通信传输都是通过微波。随着中国经济的飞速发展,不久的将来,中国也会和欧洲市场一样,大量的采用微波传输。同时,由于中国处于社会转型之中,中国有其独特的发展优势,经济高速发展带来巨大的市场消费需求,这为微波传输在中国的发展提供了必要的前提条件,相信未来中国的微波传输市场前景会十分广阔,数字微波具有很大的发展前景。