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1、微波通信原理,微波通信基础微波传播特性微波新技术简介微波组成和原理微波系统技术指标典型应用,内容安排,微波技术讲座,微波通信基础典型微波通讯网络,通信系统,微波定义,频率：300MHZ300GHZ波长：1m0.1mm波段：UHF:0.3-1.12 K:18-26 L:1.12-1.7 U:40-60 KU：12.4-18,微波特点,特点：1.波长短，可直线传播，可设计成体积小，方向性好，增益高的天馈系统2.频率高，可用的带宽大，信息容量大3.可穿透电离层4.描述需用场的概念，电场、磁场、电磁波5.具有波动性,传输微波频率划分,微波频段：,2GHz频段（GHz;1.9-2.3GHz;2.4GHz
2、;2.49-2.69GHz)4/5GHz频段（GHz;3.8-4.2GHz;4.4-5.0GHz;5.8GHz)6GHz频段（GHz;6.430-7.110GHz)7GHz频段（GHz;7.425-7.725GHz;)8GHz频段（GHz;8.275-8.5GHz;8.50-8.75GHz)11/13GHz频段（GHz;12.75-13.25GHz;)15/18GHz频段（GHz;17.7-19.7GHz;)23GHz频段;26GHz频段;38GHz频段,微波传输容量,传输速率及容量：,微波通信系统配置,设备基本配置ODU-室外单元IDU室内单元IF CABLE-中频电缆 天线机架（可选）公务
3、（可选）,微波传播特性,自由空间传输损耗,其中f为工作频率，d为站间距.如工作频率提高一倍或传输距离提高一倍，自由空间传输损耗都将增加6dB,正常收信电平,设备入口的收信电平为,其中 为发端设备的出口发信功率，为发，收端天线增益，为两端馈线损耗，为自由空间损耗,阻挡和费涅尔半径,一阶费涅尔半径如下：,T,R,一般情况余隙都要保证一个一阶费涅尔半径(7/8GHZ),余隙计算,地球凸起高度：,d,其中K为大气折射因子,路径余隙的计算公式如下：,余隙可得大于一阶费涅尔半径,传输余隙,6,10,对主接收天线 a.微波频率低于7GHz 当K4/3时取1.0F 当K2/3时取0.4F(平坦地带)当K2/3
4、时取0F(锲型阻挡物)当K2/3时取0.3F(非锲型阻挡物)b.微波频率大于7GHz 当K4/3时取1.0F 当K2/3时取0.577F(平坦地带)当K2/3时取0F(锲型阻挡物)当K2/3时取0.3F(非锲型阻挡物)对空间分集接收天线 当K4/3时取0.6F F：第一费涅尔半径,余隙选择标准,大气折射,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半径为 的地球上空沿直线传播。即：=KR R为实际地球半径。K值的实际测量平均值为4/3左右。但实际地段的K值和该地段的气象有关，可以在较大范围内变化，影响视距传播。,衰落及其原因,K型衰落由于折射系数
5、（K）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性衰落。这种衰落的周期较长，约几分钟,还是气候原因,衰落及其原因,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,所以设计时就要考虑当地地形与气候,衰落及其原因,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。多径衰落周期较短一般为几秒。多径衰落分平衰落和频率选择性衰落。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,地面,大气不均匀水面光滑地面是主要原因,雨雾衰耗,在1
6、0GHZ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。在10GHZ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，100mm/小时的降雨会引起5dB/km的损耗，所以在13GHZ，15GHZ频段，一般最大中继距离在10km左右在20GHZ以上频段，由于降雨损耗影响，中继间距只能有几公里,越高频段雨衰越厉害！,高频段可以做用户级传输,采用新技术简介,1.MLCM:多电平编码调制 与TCM相当的卓越的编码增益(BER=10-3时2.5 dB)降低编码冗余度,可提供2Mbits的旁路通道 2.DFE:判决反馈均衡器：有效地均衡最小相位衰落 3.空间分集接收技术
7、4.XPIC:交叉极化干扰消除器 实现了两倍的传输容量5.ATPC:自动发信功率控制 降低对相邻系统的干扰 发生衰落时增加 2dB的输出功率,多电平编码调制MLCM,映射,128 QAMMOD,码速变换80/84(84-80)/80=5%,奇偶校验码（R=11/12),卷积码(R=3/4),11,12,3,4,与TCM（网格状编码调制）相当的高编码增益.编码冗余度低，可增加两路 2 Mbit/s的旁路业务.通过降低操作速度实现了稳定的解码操作.,空间分集接收技术,天线间距100,到,200,极大地改善多径衰落提高长距离传输的带内色散性能,空间分集合路系统,空间分集系统采用电子调节的DADE（自
8、适应绝对时延均衡）,MOD,TX,MainRX,DADE,DEM,RX,TX,MOD,SDRX,COMB,用固定的延时器件进行粗调：0或40nsec,自动的DADE进行细调：0到75nsec,EQL,交叉极化干扰消除器XPIC,优点：传输容量增加一倍，提高频谱利用率,自 动 传 输 功 率 控 制 器,在传输信道情况比较好时，输出功率降低 减少对相邻系统的干扰 减少上行衰落问题 改善了RF AMP的非线性 降低直流功耗，提高可靠性在发生深衰落时，可提高输出功率2dB 改善深衰落改善残余误码性能,微波通信系统原理,IDU单元,1.PDH接口 2.信号处理模块 调制/解调和均衡器 监控维护接口 保
9、护切换模块 勤务接口 IDU-ODU接口适配单元,IDUPDH接口模块,PDH接口是数字微波要传输的主信号接口。在功能上完成E1链路的信号极性变换，HDB3编解码、分接/复接功能。,IDU信号处理单元,主要完成勤务信号与主数据信号的复合/分解，FEC编解码，以及扰码/解扰等功能,FEC前向纠错技术,多电平编码调制（MLCM）低的编码冗余调制相位图+前向纠错里德-索罗门（R-S）块纠错卷积码和交织码,前向纠错（FEC）的用途,IDU调制/解调和均衡器,实现QPSK/16QAM 调制/解调,均衡器的功能,调制/解调,大容量微波:要求调制,解调简单,频率利用率高，信号星座点分布合理，以保证传输质量。
10、所以常采用 64/128/256QAM调制。小容量微波:要求调制方式对器件的线性要求不高,所以常采用FSK,QPSK,16QAM调制。,自适应频域、时域均衡技术,数字式自适应频域均衡器：用于校正射频通道的幅频特性。数字式自适应时域均衡器：确保在动态环境下的高质量传输，校正由快速多径衰落引起的码间干扰（特性用色散衰落储备DFM，dB值表示）。,频域均衡,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,时域均衡判决反馈均衡器（DFE),T,T,T,T,T,T,UN-1,+-,+-,UN-2,U0,CN-1,CN-2,C0,n,n-M,n-2,n-1,dM,d2,d1,FE(前馈
11、均衡器)6 抽头 LE(线性均衡器),不受最小相位衰落影响,BE(后馈均衡器)11 抽头 DFE(判决反馈均衡器),优点：均衡时域内的波形失真和符号间的干扰完全均衡最小相位失真,直射信号,直射信号 Direct Signal,反射信号,非最小相位衰减：反射信号大于直射信号反射信号是主要的直射信号被认为是干扰，提前到达,最小相位衰减:直射信号大于反射信号 反射信号被认为是干扰，受到延迟,反射信号,20,25,30,35,40,45,50,45,40,35,30,25,20,15,-20,-10,0,10,20,凹口(dB),凹口偏置频率(MHz),非最小相位,判决反馈EQL,线性EQL,最小相位
12、,冄=6.3nsBER=10-3,判决反馈均衡器(DFE)特性,IDU监控维护接口,对IDU,ODU的监控通过RS232串行异步通信来实现,IDU保护切换程序,实现11保护和切换功能 在正常情况下，主用波道传送主业务数据，备用波道备用。在收信端由误码检测电路检测电路质量（常采用判决电平偏移伪误码检测）。一旦发现超标，发出告警信号，同时向发信端发出并发指令，经通道传输至发端。发信端收到并发指令后，选择倒换门，完成并发工作，同时向收信端发回发信端并联工作已完成，请求收信端倒换指令。该指令由收信端接收后，对备用信道进行延迟调整，使码流与主信道同相；然后选择倒换门进行切换。从而完成保护切换功能。,ID
13、U保护切换模块（11）,IDUIDU-ODU接口适配单元,IDU和ODU之间的信号有：IF收、IF发、双向ASK监控信号、-48V直流电源。在物理上只通过一根阻抗为50的同轴电缆连接。各信号频分复用。,ODU单元,主要完成发送混频，功率放大，以及接收低噪声放大和下变频功能；以及对ODU监控功能。,馈线,微波馈线分两类：一般根据不同频段的而选用 软波导(13GHz用)椭圆型软波导 射频电缆（8GHz用）,馈线损耗 对7/8GHZ频段，射频电缆损耗一般为：6dB/100m 对13GHZ频段，软波导损耗为：0.59dB/m 对15GHZ频段，软波导损耗为：0.99dB/m,馈线损耗,天线,天线常分普
14、通和高性能两种；又根据生产厂家分国产和国外两种。频段：4G/5G/6G/7G/8G/13G/15G/18G/23GHz口径：0.6m，1.2m，1.6m，2.0m，3.0m,3.7m等 1.2m的天线直接与ODU相连；1.2m的天线通过馈线与ODU相连。,抛物面天线波瓣图,抛物面天线性能,天线增益G=20logf(GHZ)+20logD(m)+20.4+10log dB其中f为频率，D为天线口径，为天线效率，一般为50-60，天线半功率角,其中是波长，D是天线口径,前后比，驻波,天线调整,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。一旦发现这种情况，其电压最大点位置，即为俯仰或水平方
15、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的。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，这种时候需要两端配合，进行粗调，把两端天线大致对准。,天线调整,天线的调整过程中常常会出现如右图的两种错误情况，即把天线对到副瓣上，使得收信电平达不到设计指标,正确,错误,错误,微波 IDU技术指标(PDH),微波 ODU技术指标(PDH),微波系统性能(PDH),典型应用(接入网),典型应用(移动网),Intra-City,Intra-City,传输体制（PDH、SDH）与通信网络,PDH、SDH是在通信传输网络管理发展
16、的不同阶段产生的两种体制，互相兼容（E1、E3）、互为补充。,中、小容量区域级干线（或支线）数字微波通信电路移动通信接入系统微波传输电路,PDH数字微波的应用范围：,SDH数字微波的应用范围：,大容量省级通信干线数字微波通信电路通信网络中的骨干传输电路对网络管理综合能力要求较高的重要通信电路,PDH、SDH混合传输网络,STM-4（OC-12）自愈环作为局间连接的备用路由,微波通信的特点,微波通信的基本要求-应具备视距传输条件传输距离长能适应各种传播环境通信容量适中（1E1NxSTM-1)通信质量能够满足各种通信业务（B-ISDN）的需求组网灵活方便具有很强的抗自然灾害能力投资省、见效快,谢谢大家！,微波通信原理,
