數(shù)字微波通信的特點(diǎn)及其應(yīng)用

微波通信是新一代的數(shù)字微波傳輸體制，數(shù)字微波通信是用微波作為載體傳送數(shù)字信息的一種通信手段。它兼有數(shù)字通信和微波通信兩者的優(yōu)點(diǎn)，由于微波在空間直線傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，故這種通信方式又稱為視距數(shù)字微波中繼通信。

　　 一、數(shù)字微波通信系統(tǒng)的組成

　　 數(shù)字微波傳輸線路的組成形式可以是一條主干線，中間有若干分支，也可以是一個(gè)樞紐站向若干方向分支。如圖1所示是一條數(shù)字微波通信線路的示意圖，其主干線可長(zhǎng)達(dá)幾千公里，另有若干條支線線路，除了線路兩端的終端站外，還有大量中繼站和分路站，構(gòu)成一條數(shù)字微波中繼通信線路。

　　 組成此通信線路設(shè)備的連接方框圖如圖2所示。它分為以下幾個(gè)部分：

　　 用戶終端，直接為用戶所使用的終端設(shè)備，如自動(dòng)電話機(jī)、電傳機(jī)、計(jì)算機(jī)、調(diào)度電話等。

　　 交換機(jī)。這是用于功能單元、信道或電路的暫時(shí)組合以保證所需通信動(dòng)作的設(shè)備，用戶可通過交換機(jī)進(jìn)行呼叫連接，建立暫時(shí)的通信信道或電路。這種交換可以是模擬交換，也可以是數(shù)字交換。目前，大容量干線絕大部分采用數(shù)字程控交換機(jī)。

　　 數(shù)字電話終端復(fù)用設(shè)備（即數(shù)字終端機(jī)）。其基本功能是把來自交換機(jī)的多路信號(hào)變換為時(shí)分多路數(shù)字信號(hào)，送往數(shù)字微波傳輸信道，以及把數(shù)字微波傳輸信道收到的時(shí)分多路數(shù)字信號(hào)反變換為交換機(jī)所需的信號(hào)，送至交換機(jī)。對(duì)于PDH系統(tǒng)，一般采用編碼調(diào)制數(shù)字電話終端機(jī)，它還包括二次群和高次群復(fù)接器、保密機(jī)及其他數(shù)字接口設(shè)備，按工作性質(zhì)不同，它可以組成數(shù)字終端或數(shù)字分路終端機(jī)。而對(duì)于SDH系統(tǒng)，則采用SDH數(shù)字復(fù)用設(shè)備，簡(jiǎn)稱SDH設(shè)備，它由一些基本功能塊靈活地組成不同類型的總的設(shè)備。圖中的數(shù)字分路終端機(jī)可由分插復(fù)用器（ADM）來替代。

　　 微波站。按工作性質(zhì)不同，它可分成數(shù)字微波終端站、數(shù)字微波中繼站和數(shù)字微波分路站。有兩個(gè)以上方向的上，下話路的微波站則稱之為數(shù)字微波樞紐站。SDH微波終端站的發(fā)送端完成主信號(hào)的發(fā)信基帶處理（包括CMI／NRZ變換、SDH開銷的插入與提取，微波幀開銷的插入及旁路業(yè)務(wù)的提取等）、調(diào)制（包括糾錯(cuò)編碼、擾碼及發(fā)信差分編碼等）、發(fā)信混頻及發(fā)信功率放大等；終端站的收信端完成主信號(hào)的低噪聲接收（根據(jù)需要可含分集接收及分集合成）、解調(diào)（含中頻頻域均衡、基帶或中頻時(shí)域均衡、收信差分譯碼、解擾碼、糾錯(cuò)譯碼等）、收信基帶處理（含旁路業(yè)務(wù)的提取、微波幀開銷的插入與提取石DH開銷的插入與提取、NRZ／CMI變換等）。在公務(wù)聯(lián)絡(luò)方面，終端站具有全線公務(wù)和選站公務(wù)兩種能力。在網(wǎng)絡(luò)管理方面，終端站可以通過軟件設(shè)定為網(wǎng)管主站或主站，收集各站匯報(bào)過來的信息，監(jiān)視線路運(yùn)行質(zhì)量，執(zhí)行網(wǎng)管系統(tǒng)配置管理及遙控、遙測(cè)指令，需要時(shí)還可通過Q3接口與電信管理網(wǎng)（TMN）連接。終端站基帶接口與SDH復(fù)用設(shè)備連接，用于上、下低價(jià)支路信號(hào)。終端站還具有備用倒換功能，包括倒換基準(zhǔn)的識(shí)別，倒換指令的發(fā)送與接收，倒換動(dòng)作的啟動(dòng)與證實(shí)等。

　　 數(shù)字微波中繼站。主要完成信號(hào)的雙向接收和轉(zhuǎn)發(fā)。有調(diào)制、解調(diào)設(shè)備的中繼站，稱再生中繼站。需要上、下話路的中繼站稱微波分路站，它必須與SDH的分插復(fù)用設(shè)備連接。再生中繼站具有全線公務(wù)聯(lián)絡(luò)能力，以及向網(wǎng)管系統(tǒng)匯報(bào)站信息。線路運(yùn)行質(zhì)量的能力，并可執(zhí)行網(wǎng)管系統(tǒng)的配置管理及進(jìn)行遙控及遙測(cè)。再生中繼站也可以上、下旁路業(yè)務(wù)信號(hào)。二、數(shù)字微波采用的關(guān)鍵技術(shù)

　　 數(shù)字微波傳輸設(shè)備所采用的基本技術(shù)大致與PDH相同，但由于傳輸方式的特點(diǎn)又決定了兩者有所不同，SDH有下述幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：

　　 1．編碼調(diào)制技術(shù)

　　 微波是一種頻帶受限的傳輸媒質(zhì)，根據(jù)ITU-R建議，我國(guó)在4～11GHz頻段大都采用的波道間隔為28～30MHz及40MHz（ITU-R相關(guān)的頻率配置建議）。要在有限的頻帶內(nèi)傳輸SDH信號(hào)，必須采用更高狀態(tài)的調(diào)制技術(shù)。SDH微波與PDH微波在相同的波道間隔下，所需調(diào)制狀態(tài)數(shù)的區(qū)別如表1所示。

　　 2．交叉極化干擾抵消以（XPIC）技術(shù)

　　 為了進(jìn)一步增加數(shù)字微波系統(tǒng)的容量，提高頻譜利用率，在數(shù)字微波系統(tǒng)中除了采用多狀態(tài)調(diào)制技術(shù)（64QAM，128QAM或512QAM調(diào)制）外，還采用雙極化頻率復(fù)用技術(shù)，使單波道數(shù)據(jù)傳輸速率成倍增長(zhǎng)。但在出現(xiàn)多徑衰落時(shí)，交叉極化鑒別率（XPD）會(huì)降低，從而產(chǎn)生交叉極化干擾。為此，需要一個(gè)交叉極化抵消器，用以減小來自正交極化信號(hào)的干擾。

　　 自適應(yīng)交叉極化干擾抵消技術(shù)的基本原理是從所傳輸信號(hào)相正交的干擾信道中取出部分信號(hào)，經(jīng)過適當(dāng)處理后與有用信號(hào)相加，用以抵消疊加在有用信號(hào)上的來自正交極化信號(hào)的干擾。原則上干擾抵消過程可以在射頻、中頻或基帶上進(jìn)行。采用XPIC技術(shù)后，對(duì)干擾的抑制能力一般可達(dá)15dB左右。

　　 3．自適應(yīng)頻域和時(shí)域均衡技術(shù)

　　 當(dāng)系統(tǒng)采用多狀態(tài)0AM調(diào)制方式時(shí)，要達(dá)到ITU-R所規(guī)定的性能指標(biāo)，對(duì)多徑衰落必須采取相應(yīng)的對(duì)抗措施。考慮到ITU一R的新建議將不再給數(shù)字微波系統(tǒng)提供額外的差錯(cuò)性能配額，因此，必須采取強(qiáng)有力的抗衰落措施。在各種抗衰落技術(shù)中，除了分集接收技術(shù)外，最常用的技術(shù)是自適應(yīng)均衡技術(shù)，包括自適應(yīng)頻域均衡技術(shù)和自適應(yīng)時(shí)域均衡技術(shù)。

　　 頻域均衡主要用于減少頻率選擇性衰落的影響，即利用中頻通道插入的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的頻率特性去補(bǔ)償實(shí)際信道頻率特性的畸變；時(shí)域自適應(yīng)均衡用于消除各種形式的碼間干擾，可用于最小相位和非最小相位衰落，為消除正交干擾，可引進(jìn)二維時(shí)域均衡器。

　　 4．高線性功率放大器和自動(dòng)發(fā)射功率控制

　　 多狀態(tài)調(diào)制技術(shù)對(duì)傳輸信道，特別是高功率放大器的線性提出了嚴(yán)格的要求。例如，對(duì)采用640AM的系統(tǒng)而言，要求傳輸信道的三階交調(diào)失真要比主信號(hào)至少低45dB。若采用128QAM或256QAM調(diào)制技術(shù)，則要求更嚴(yán)。為滿足系統(tǒng)總傳輸性能的要求，除了對(duì)微波高功放采取輸出回退措施外，還要采取一些非線性的補(bǔ)償技術(shù)，如加中頻或射頻失真器或采用前饋技術(shù)等來改善放大器的線性。

　　 高線性功率放大器和自動(dòng)發(fā)射功率控制（ATPC）技術(shù)的關(guān)鍵是微波發(fā)信機(jī)的輸出功率在ATPC的控制范圍內(nèi)自動(dòng)地隨接收端接收電平的變化而變化。采用ATPC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，降低了同一路由相鄰系統(tǒng)的干擾，減小了上衰落對(duì)系統(tǒng)的影響，降低了電源消耗，減小非線性失真。

　　 5．大規(guī)模專用集成電路（ASIC）設(shè)計(jì)技術(shù)

　　 三、SDH微波在SDH電信網(wǎng)中的應(yīng)用

　　 微波作為三大傳輸手段之一也在SDH網(wǎng)中起著重要作用。盡管光纖傳輸網(wǎng)在容量方面有微波無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，但不管是通信干線上還是支線，SDH微波網(wǎng)仍然是光纖網(wǎng)不可缺少的補(bǔ)充和保護(hù)手段。SDH微波網(wǎng)可以利用現(xiàn)有模擬或PDH微波網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行建設(shè)。其主要應(yīng)用有下列幾種：用SDH微波系統(tǒng)使光纖電信網(wǎng)形成閉合環(huán)路；與SDH光纖系統(tǒng)串接使用；作為SDH光纖網(wǎng)的保護(hù)，以解決整個(gè)通信網(wǎng)的安全保護(hù)問題；自成鏈路或環(huán)路。

　　 四、工程綜合應(yīng)用網(wǎng)圖

　　 在許多通信系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的建設(shè)過程中，不可避免地要考慮到已有系統(tǒng)的再利用因素，以及不同型號(hào)設(shè)備的兼容問題，SDH數(shù)字微波通信系統(tǒng)在此方面具有獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。它不僅具有光纖級(jí)傳輸性能及全面的網(wǎng)絡(luò)管理性能，還包括一個(gè)開放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能方便地實(shí)現(xiàn)不同型號(hào)的ADM（上、下話路復(fù)用器）之間的切換和交叉互連。其綜合應(yīng)用（典型）網(wǎng)絡(luò)鏈接如圖3所示。

　　 我國(guó)地域遼闊，各地自然條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況差別相當(dāng)大，因此，必須因地制宜的安排各種傳輸手段。各國(guó)的經(jīng)驗(yàn)表明，在發(fā)生自然災(zāi)害的情況下，總是首先靠無線通信方式恢復(fù)電信業(yè)務(wù)。同時(shí)在某些應(yīng)用場(chǎng)合，如連接到衛(wèi)星地球站、移動(dòng)通信網(wǎng)基站及其專用網(wǎng)，以及連接到廣大農(nóng)村及偏遠(yuǎn)的廠礦等，還是用微波作為傳輸手段比較靈活方便，而且，其性能價(jià)格比也十分理想。所以，我國(guó)在大力發(fā)展光纖干線傳輸網(wǎng)的同時(shí)，也十分注意發(fā)展建設(shè)SDH數(shù)字微波通信網(wǎng)。原郵電部已決定在“九五”至“十五”期間新建30條左右的國(guó)家一級(jí)干線數(shù)字微波電路，總長(zhǎng)約30000km。