數(shù)字微波原理課件

微波通信原理微波通信基礎(chǔ)微波傳播特性微波新技術(shù)簡介微波組成和原理微波系統(tǒng)技術(shù)指標典型應(yīng)用內(nèi)容安排微波技術(shù)講座微波通信基礎(chǔ)——典型微波通訊網(wǎng)絡(luò)23GHz(nxE1)13GHz(nxE1)15GHz(nxE1)微波站MicroStar微波站MicroStar微波站MicroStar微波站MicroStar通信中心MicroStar區(qū)域中心區(qū)域中心MicroStarQUADRALINKIIorMegaStarSDH

2-11GHz(1E1-STM1)2-11GHz1E1/STM1QUADRALINKIIorMegaStarSDHMicroStarQUADRALINKIIorMegaStarSDH2-11GHz(1E1-STM1)13GHz(nxE1)通信系統(tǒng)微波特點特點：1.波長短，可直線傳播，可設(shè)計成體積小，方向性好，增益高的天饋系統(tǒng)2.頻率高，可用的帶寬大，信息容量大3.可穿透電離層4.描述需用場的概念，電場、磁場、電磁波5.具有波動性傳輸微波頻率劃分微波頻段：2GHz頻段（1.7--1.9GHz;1.9--2.3GHz;2.4GHz;2.49--2.69GHz)4/5GHz頻段（3.4--3.8GHz;3.8--4.2GHz;4.4--5.0GHz;5.8GHz)6GHz頻段（5.925--6.425GHz;6.430--7.110GHz)7GHz頻段（7.125--7.425GHz;7.425--7.725GHz;)8GHz頻段（7.725--8.275GHz;8.275--8.5GHz;8.50--8.75GHz)11/13GHz頻段（10.7--11.7GHz;12.75--13.25GHz;)15/18GHz頻段（14.50--15.35GHz;17.7--19.7GHz;)23GHz頻段;26GHz頻段;38GHz頻段微波傳輸容量傳輸速率及容量：d其中a為地球半徑6370KM，K為大氣折射因子微波傳播特性自由空間傳輸損耗其中f為工作頻率，d為站間距.如工作頻率提高一倍或傳輸距離提高一倍，自由空間傳輸損耗都將增加6dB正常收信電平設(shè)備入口的收信電平為其中為發(fā)端設(shè)備的出口發(fā)信功率，為發(fā)，收端天線增益，為兩端饋線損耗，為自由空間損耗余隙計算地球凸起高度：d其中K為大氣折射因子路徑余隙的計算公式如下：余隙可得大于一階費涅爾半徑傳輸余隙TR0.50dB1.00當(dāng)相對余隙大于0.5，阻擋損耗為0dB,障礙物的頂部恰好在視距連線上時，阻擋損耗為6dB。余隙－6－10對主接收天線a.微波頻率低于7GHz

當(dāng)K＝4/3時取1.0F

當(dāng)K＝2/3時取0.4F(平坦地帶)

當(dāng)K＝2/3時取0F(鍥型阻擋物)

當(dāng)K＝2/3時取0.3F(非鍥型阻擋物)b.微波頻率大于7GHz

當(dāng)K＝4/3時取1.0F

當(dāng)K＝2/3時取0.577F(平坦地帶)

當(dāng)K＝2/3時取0F(鍥型阻擋物)

當(dāng)K＝2/3時取0.3F(非鍥型阻擋物)

對空間分集接收天線

當(dāng)K＝4/3時取0.6FF：

第一費涅爾半徑余隙選擇標準衰落及其原因K型衰落由于折射系數(shù)（K）的變化，使直射波和地面反射波相干涉而產(chǎn)生的衰落，或直射波因折射下凹而被地面的高地或高山阻擋而發(fā)生的繞射性衰落。這種衰落的周期較長，約幾分鐘還是氣候原因衰落及其原因波導(dǎo)型衰落在無風(fēng)的氣候，在平原和水網(wǎng)地區(qū)，容易形成接近地面的波導(dǎo)層，使波束發(fā)生匯聚或發(fā)散而導(dǎo)致衰減性衰落。這種衰落的時間較長，有時可達幾十分鐘所以設(shè)計時就要考慮當(dāng)?shù)氐匦闻c氣候衰落及其原因多徑衰落由于折射波，反射波，散射波等多途徑傳播引起的衰落。多徑衰落周期較短一般為幾秒。多徑衰落分平衰落和頻率選擇性衰落。合成波的電平比正常傳輸?shù)头Q為下衰落，比正常傳輸高稱為上衰落地面大氣不均勻水面光滑地面是主要原因采用新技術(shù)簡介1.[MLCM]:多電平編碼調(diào)制與TCM相當(dāng)?shù)淖吭降木幋a增益(BER=10-3時2.5dB)

降低編碼冗余度,可提供2Mbits的旁路通道

2.

[DFE]:判決反饋均衡器：有效地均衡最小相位衰落

3.空間分集接收技術(shù)

4.[XPIC]:交叉極化干擾消除器

實現(xiàn)了兩倍的傳輸容量5.[ATPC]:自動發(fā)信功率控制降低對相鄰系統(tǒng)的干擾發(fā)生衰落時增加2dB的輸出功率多電平編碼調(diào)制MLCM映射128QAM

MOD碼速變換

80/84(84-80)/80=5%奇偶校驗碼（R=11/12)卷積碼(R=3/4)111234與TCM（網(wǎng)格狀編碼調(diào)制）相當(dāng)?shù)母呔幋a增益.

編碼冗余度低，可增加兩路2Mbit/s的旁路業(yè)務(wù).

通過降低操作速度實現(xiàn)了穩(wěn)定的解碼操作.空間分集接收技術(shù)天線間距100到200極大地改善多徑衰落提高長距離傳輸?shù)膸?nèi)色散性能空間分集系統(tǒng)采用電子調(diào)節(jié)的DADE（自適應(yīng)絕對時延均衡）MODTXMainRXDADEDEMRXTXMOD

SDRXCOMB用固定的延時器件進行粗調(diào)：0或40nsec

自動的DADE進行細調(diào)：0到75nsec

EQL交叉極化干擾消除器XPICSTM-1STM-1 PROT REG1 REG2 REG3 REG4 REG5 REG6 REG7H-Pol.V-Pol.[同波道(雙極化)頻率計劃]優(yōu)點：傳輸容量增加一倍，提高頻譜利用率自動傳輸功率控制器在傳輸信道情況比較好時，輸出功率降低

減少對相鄰系統(tǒng)的干擾

減少上行衰落問題改善了RFAMP的非線性

降低直流功耗，提高可靠性在發(fā)生深衰落時，可提高輸出功率2dB

改善深衰落改善殘余誤碼性能IDU單元1.PDH接口

2.信號處理模塊調(diào)制/解調(diào)和均衡器監(jiān)控維護接口保護切換模塊

勤務(wù)接口

IDU-ODU接口適配單元

IDU——PDH接口模塊PDH接口是數(shù)字微波要傳輸?shù)闹餍盘柦涌?。在功能上完成E1鏈路的信號極性變換，HDB3編解碼、分接/復(fù)接功能。

IDU——信號處理單元主要完成勤務(wù)信號與主數(shù)據(jù)信號的復(fù)合/分解，F(xiàn)EC編解碼，以及擾碼/解擾等功能

FEC前向糾錯技術(shù)多電平編碼調(diào)制（MLCM）

低的編碼冗余調(diào)制相位圖+前向糾錯里德-索羅門（R-S）塊糾錯卷積碼和交織碼

前向糾錯（FEC）的用途IDU——調(diào)制/解調(diào)和均衡器

實現(xiàn)QPSK/16QAM調(diào)制/解調(diào),均衡器的功能調(diào)制/解調(diào)

大容量微波:

要求調(diào)制,解調(diào)簡單,頻率利用率高，信號星座點分布合理，以保證傳輸質(zhì)量。所以常采用64/128/256QAM調(diào)制。

小容量微波:

要求調(diào)制方式對器件的線性要求不高,所以常采用FSK,QPSK,16QAM調(diào)制。自適應(yīng)頻域、時域均衡技術(shù)數(shù)字式自適應(yīng)頻域均衡器： 用于校正射頻通道的幅頻特性。數(shù)字式自適應(yīng)時域均衡器： 確保在動態(tài)環(huán)境下的高質(zhì)量傳輸，校正由快速多徑衰落引起的碼間干擾（特性用色散衰落儲備DFM，dB值表示）。頻域均衡信號頻譜多徑衰落斜率均衡均衡后頻譜頻域均衡只能均衡信號的幅頻特性，不能均衡相位頻譜特性，但是電路簡單時域均衡——判決反饋均衡器（DFE)TTTTTTUN-1+ -+-UN-2U0CN-1CN-2C0nn-Mn-2n-1dMd2d1FE(前饋均衡器)

6抽頭LE(線性均衡器)不受最小相位衰落影響B(tài)E(后饋均衡器)

11抽頭DFE(判決反饋均衡器)優(yōu)點：均衡時域內(nèi)的波形失真和符號間的干擾完全均衡最小相位失真直射信號直射信號DirectSignal反射信號非最小相位衰減：

反射信號大于直射信號

反射信號是主要的

直射信號被認為是干擾，提前到達最小相位衰減:直射信號大于反射信號反射信號被認為是干擾，受到延遲反射信號2025303540455045403530252015-20-1001020凹口(dB)凹口偏置頻率(MHz)非最小相位判決反饋

EQL線性

EQL最小相位冄=6.3nsBER=10-3判決反饋均衡器(DFE)特性IDU——監(jiān)控維護接口對IDU,ODU的監(jiān)控通過RS232串行異步通信來實現(xiàn)

IDU——保護切換程序?qū)崿F(xiàn)1＋1保護和切換功能在正常情況下，主用波道傳送主業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，備用波道備用。在收信端由誤碼檢測電路檢測電路質(zhì)量（常采用判決電平偏移偽誤碼檢測）。一旦發(fā)現(xiàn)超標，發(fā)出告警信號，同時向發(fā)信端發(fā)出并發(fā)指令，經(jīng)通道傳輸至發(fā)端。發(fā)信端收到并發(fā)指令后，選擇倒換門，完成并發(fā)工作，同時向收信端發(fā)回發(fā)信端并聯(lián)工作已完成，請求收信端倒換指令。該指令由收信端接收后，對備用信道進行延遲調(diào)整，使碼流與主信道同相；然后選擇倒換門進行切換。從而完成保護切換功能。IDU——保護切換模塊（1＋1）IDU——IDU-ODU接口適配單元

IDU和ODU之間的信號有：

IF收、IF發(fā)、雙向ASK監(jiān)控信號、-48V直流電源。在物理上只通過一根阻抗為50Ω的同軸電纜連接。各信號頻分復(fù)用。

ODU單元

主要完成發(fā)送混頻，功率放大，以及接收低噪聲放大和下變頻功能；以及對ODU監(jiān)控功能。饋線微波饋線分兩類：一般根據(jù)不同頻段的而選用軟波導(dǎo)(≥13GHz用)

橢圓型軟波導(dǎo)

射頻電纜（≤8GHz用）

饋線損耗對7/8GHZ頻段，射頻電纜損耗一般為：

6dB/100m

對13GHZ頻段，軟波導(dǎo)損耗為：0.59dB/m

對15GHZ頻段，軟波導(dǎo)損耗為：0.99dB/m饋線損耗天線

天線常分普通和高性能兩種；又根據(jù)生產(chǎn)廠家分國產(chǎn)和國外兩種。頻段：4G/5G/6G/7G/8G/13G/15G/18G/23GHz口徑：0.6m，1.2m，1.6m，2.0m，3.0m,3.7m等

≤1.2m的天線直接與ODU相連；＞1.2m的天線通過饋線與ODU相連。側(cè)視圖俯視圖主瓣副瓣副瓣主瓣半功率角拋物面天線波瓣圖拋物面天線性能天線增益

G=20logf(GHZ)+20logD(m)+20.4+10logdB其中f為頻率，D為天線口徑，為天線效率，一般為50-60，天線半功率角其中是波長，D是天線口徑前后比，駐波天線調(diào)整

在天線俯仰或水平調(diào)整過程中，會出現(xiàn)如右下圖的電壓波形。一旦發(fā)現(xiàn)這種情況，其電壓最大點位置，即為俯仰或水平方向的主瓣位置，該方向無需再作大范圍調(diào)整，只需把天線微調(diào)到電壓最大點位置及可。天線的俯仰及水平的調(diào)整方法是一樣的。當(dāng)天線對得不太準時，有可能在一個方向上只能測到一個很小的電壓，這種時候需要兩端配合，進行粗調(diào)，把兩端天線大致對準。AGC電壓檢測點VAGC副瓣位置主瓣位置角度天線調(diào)整

天線的調(diào)整過程中常常會出現(xiàn)如右圖的兩種錯誤情況，即把天線對到副瓣上，使得收信電平達不到設(shè)計指標正確錯誤錯誤微波IDU技術(shù)指標(PDH)微波ODU技術(shù)指標(PDH)微波系統(tǒng)性能(PDH)LowFrequencyHighCapacityBackboneHighFrequencyLow/MediumCapacitySpurs典型應(yīng)用(接入網(wǎng))典型應(yīng)用