第三章 数字微波通信

现代通信技术
3.1 数字微波通信的基本概念
微波是指频率为300MHz～300GHz的电磁 波，其所对应的波长为1m～1mm。 显然，微波通信是指用微波波段的电磁波 进行通信的一种通信的方式；而数字微波通信 则是指利用微波频段的电磁波传输数字信息的 一种通信方式。
现代通信技术 3.1.1 数字微波通信的特点
K=4/3 时(标准大气)要求hc≈1.0F1
K=∞时 (余隙较大) 要求hc≤1.35F1
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3.5 SDH微波通信系统
本节重点介绍SDH微波传输系统中采用的一
些关键技术、SDH微波传输系统的性能指标。
3.5.1
SDH微波传输系统中的关键技术
3.5.2 SDH微波通信系统的传输误码性能指标
现代通信技术 频率分集是把同一数字信息送至两部发射 机，两部发射机的射频频率具有较大间隔，在 接收端接收这两个频率的信号，合并成输出信 号。
空间分集是在收信端设置几付高度不同的 天线，同时接收一个发射天线送出的信号，然 后经过合成或选择，克服衰落的影响。 2.自适应均衡技术
能够适应时间变化的均衡器为自适应均衡 器。 3.备用波道倒换技术
数字信号三种调制方式的基本概念 ：
1.幅移键控
2.频移键控
3.相移键控
数字微波通信常用的是相移键控，因为 这种调制方式在抗干扰性能方面优于另外两 种方式。
现代通信技术 3.2.2 二相相移键控
用基带数字信号对中频载波相位进行 键 控 的 方 式 ， 称 为 相 移 键 控 ， 用 PSK 表 示。
现代通信技术 下图示出了调制与解调过程的基本方框图。
现代通信技术 二、 天线、馈线系统
微波通信中常用天线的基本形式有喇叭天 线、抛物面天线、喇叭抛物面天线和潜望镜天 线等。
三、 微波中继站 由于微波通信采用的是接力传输方式，因 此，长途微波干线上必须要有微波中继站。中 继站的转接方式包括以下三种：
平面波在自由空间传播时，能量由于扩散，随 传输距离的增加而减小，这种衰减称为自由空间 的传播损耗，用Ls表示。 自由空间收信电平的计算: 收信电平是指接收机输入电平，在工程上常 用dBm表示。
现代通信技术 3.3.2 多径衰落
上面讨论的问题是假定电磁波在无限大的自 由空间传输，这是理想情况，在实际的微波传 输路径中，必须考虑地面反射和大气折射的影 响。 一、 多径衰落的概念
现代通信技术 二、 16QAM解调器 对于正交调制信号的解调，主要是采用正交相干 解调器，其原理方框图示于下图。
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3.3 视距传输特性
这一节主要介绍自由空间电波传播的一些 特点，电波衰落现象及抗衰落技术。
3.3.1 自由空间传播损耗和收信电平的计算
3.3.2 多径衰落
现代通信技术 3.3.1 自由空间传播损耗和收信电平的计算
现代通信技术 三、 自动发信功率控制技术(ATPC) ATPC技术的要点是：微波发信机的 输出功率在ATPC的控制范围内可以自动 地随接收电平的变化而变化，即ATPC技 术可以根据收信机的收信电平而自动调整 发信电平，以克服电波衰落的影响。
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3.5.2 SDH微波通信系统的传输误码性能指标
数字微波通信
现代通信技术 本章主要讨论数字微波通信的基本 概念、常用的调制解调方式以及在进行 系统设计时应考虑的若干问题，简要介 绍了SDH微波通信系统。
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3.1 数字微波通信的基本概念 3.2 数字微波通信中常用的调制与解调技术 3.3 视距传输特性 3.4 数字微波通信系统设计中应考虑的问题 3.5 SDH微波通信系统
现代通信技术 3.4.3 数字微波线路中的干扰问题 下面主要介绍几种系统内的常见干扰。 一、 回波干扰 二、 交叉极化干扰
三、 越站干扰
四、 邻近波道干扰
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3.4.4 数字微波线路中天线高度的选取 天线高度选取的是否合适，主要通过天线余 隙标准来验证。 一、 什么是天线余隙 从中继段上地势最高点到收、发天线连线之 间的垂直距离称为天线余隙，用hc表示，如下图所 示。
现代通信技术 3.4.2 数字微波通信的射频频率配置
为了增加微波线路的通信容量，在微波站 上一般都有若干套微波收发信机同时工作，每 一套微波收发信机占有一个工作频率，构成一 条通道，称为一个波道。为了减小波道间的相 互干扰，合理选择和配置射频频率则是一个非 常重要的问题。
目前在微波通信中采用比较多的是用分割 制配置收发频率。
相移键控又可分为绝对相移键控和相 对相移键控两种。
利用载波相位的绝对数值来传送数字 信息的键控方式，称为绝对相移键控。
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所谓相对相移键控，是利用载波信号 相位的相对关系来表示数字信号的“１” 码或“０”码。 在上述两种相移键控中，实际使用时， 采用相对移相，这是为了克服2PSK在解调 时出现的“相位模糊”现象。
现代通信技术 2. 四相相对调相信号的解调
四相相对调相信号的解调可采用两种方法进行， 一种是相干解调法。另一种解调方法是延迟解调法， 其方框图如下图所示。
现代通信技术 上面介绍的是四相相移键控的调制及解调的 基本原理。对于八相调制，同样它是提高频谱利 用率的一种方式，它是把码元周期(２π）分成八 种相位，两相位状态之间的相位差为 π／４，每 种相位状态对应一组3比特码，这样它的信息速 率比二相调相时提高了三倍。依此类推可以看出， 随着相数的增加，信息传输速率在提高，但是两 种相位状态之间的相位差在减小，这样使得解调 时产生误码的概率增加。因此，在大容量的数字 微波通信系统中广泛采用了十六进制正交调幅 (16QAM)方式。
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3.4 数字微波通信系统设计中应考虑的问题
3.4.1 数字微波通信线路的传输来自量标准 3.4.2 数字微波通信的射频频率配置 3.4.3 数字微波线路中的干扰问题 3.4.4 数字微波线路中天线高度的选取
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3.4.1 数字微波通信线路的传输质量标准
线路传输的质量标准包括：误码性能、 可用度、传输容量和接口特性等。下面重点 介绍误码性能和可用度指标。 一、 误码性能 误码性能是数字微波通信系统的主要质 量指标，CCIR针对不同等级的假想参考电路 规定有不同的误码性能指标，这些指标可供 等长度的实际数字微波电路参考。 二、可用度
现代通信技术 一、 四相相移键控信号的产生
1. 四相绝对调相
下图示出了π/４调相系统采用正交调制 法的原理方框图。

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2. 四相相对调相
下图示出了一个π/２调相系统的四 相相对调相原理方框图。
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现代通信技术 二、 四相相移键控信号的解调 1.四相绝对调相信号的解调 四相绝对调相信号的解调器方框图如下图所示。
数字微波通信既具有数字通信的特点， 又具有微波通信的特点。 3.1.2 数字微波通信系统的构成

数字微波中继通信线路是由线路两端的 终端站、若干个中继站及分路站构成，如下 图所示。
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一、 数字微波终端站
二、 天线、馈线系统
三、 微波中继站
现代通信技术 一、 数字微波终端站
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3.5.1
SDH微波传输系统中的关键技术
一、 差错控制编码技术

二、 自适应均衡技术
三、 自动发信功率控制技术(ATPC)
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一、 差错控制编码技术
差错控制编码又称信道编码，是
提高数字传输可靠性的一种技术。
现代通信技术 二、 自适应均衡技术
在SDH微波接收设备中，一般先使用频域均 衡器，然后接基带时域均衡器。频域均衡器主 要可以减少频率选择性衰落的影响，一般是在中 频上实现，由于此均衡器可以在接收信号时自动 调整，因此称为自适应频域均衡器。而时域均 衡是利用波形补偿法对失真的波形进行补偿，这 是目前在高速数据传输中使用的基本均衡方法， 它可以消除各种形式的码间干扰。
数字信号的调制与解调技术，是数字微波通信 中的关键问题。在这一节首先介绍二进制数字 信号的基本调制方式，在此基础上介绍数字微波通 信中常用的调制方式。
3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 二进制数字信号的基本调制方式 二相相移键控 四相相移键控 十六进制正交调幅
现代通信技术 3.2.1 二进制数字信号的基本调制方式
接收的信号应是各射线的矢量和，而且接收 信号的大小和周边条件及气象条件有关。我们 把接收信号电平随时间而变化的现象称为多径 衰落。
现代通信技术 二、 抗衰落技术
微波传输过程中的衰落现象，给高质量的信 息传输带来不利影响，因此，人们提出了各种抗 衰落技术，目前常用的是分集技术、自适应均衡 技术及备用波道倒换技术。 1.分集技术 分集就是指通过两条或两条以上途径传输同 一信息，以减轻衰落影响的一种技术措施。 分集接收技术有频率分集和空间分集。
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二、 天线余隙标准的计算 天线余隙值的大小和等效地球半径系数K及 第一费涅尔区半径F1有关。 根据费涅尔椭球面及费涅尔区的定义，经 推导得出第一费涅尔区半径的近似式为：
F1 31.6
d d
1
2
d
现代通信技术 三、 余隙标准的计算 从前面的叙述可以看出，K值的变化将引起 余隙的变化，当K为不同值时，所对应的余隙标 准为： K=2/3 时(余隙较小)要求hc≥0.3F1
现代通信技术 一、 2DPSK信号的产生 2DPSK调制器的原理方框图如下图所示。 它是由码变换电路和绝对调相电路组成。码变 换电路的主要作用是对输入的基带信号进行差 分编码，得到的差分码，即是输入信号的相对 码，用此相对码对载波信号进行绝对相移键控， 即可得到2DPSK信号。
现代通信技术 二、 2PSK信号及2DPSK信号的解调 目前对于二相相移键控信号常用的解调方式 是相干解调和延迟解调两种。 1. 相干解调 由于接收到的已调波信号中无载波频率成分， 所以在收端要设法从已调波中提取原载波信号。 因为提取的载波信号和调相波的载波频率相同， 故称其为相干载波，利用它来进行解调的方法， 称为相干解调。