微波知識培訓演示文稿當前第1頁\共有64頁\編于星期日\1點微波知識培訓當前第2頁\共有64頁\編于星期日\1點了解數(shù)字微波通信的更多相關信息請參考：《電信網(wǎng)及計算機基礎》《SDH基本原理》《數(shù)據(jù)通信原理》《信號與系統(tǒng)》《通信原理》《天線原理》《電磁場理論》《微波技術基礎》《微波技術與天線》當前第3頁\共有64頁\編于星期日\1點一、微波發(fā)展歷史、微波傳輸?shù)奶攸c、前景

微波通信技術問世已半個多世紀，最初的微波通信系統(tǒng)都是模擬制式的，它與當時的同軸電纜載波傳輸系統(tǒng)同為通信網(wǎng)長途傳輸干線的重要傳輸手段。我國的模擬微波通信技術的研究、開發(fā)、引進和應用始于1958年，有很長的歷史。70年代起研制出了中小容量(如8Mb/s、34Mb/s)的數(shù)字微波通信系統(tǒng)，這是通信技術由模擬向數(shù)字發(fā)展的必然結果。80年代后期，隨著同步數(shù)字系列(SDH)在傳輸系統(tǒng)中的推廣應用，出現(xiàn)了N×155Mb/s的SDH大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)。SDH微波系統(tǒng)在90年代得到了迅速發(fā)展。現(xiàn)在數(shù)字微波通信和光纖通信、衛(wèi)星通信一起被稱為現(xiàn)代通信傳輸?shù)娜笾饕侄巍．斍暗?頁\共有64頁\編于星期日\1點

國外發(fā)達國家的微波中繼通信在長途通信網(wǎng)中所占的比例高達50%以上。據(jù)統(tǒng)計美國為66%，法國為54%。我國自1956年從東德引進第一套微波通信設備以來，經(jīng)過仿制和自發(fā)研制過程，已經(jīng)取得了很大的成就，在1976年的唐山大地震中，在京津之間的同軸電纜全部斷裂的情況下，六個微波通道全部安然無恙。九十年代的長江中下游的特大洪災中，微波通信又一次顯示了它的巨大威力。在當今世界的通信革命中，微波通信仍是最有發(fā)展前景的通信手段之一。當前第5頁\共有64頁\編于星期日\1點微波的定義微波Microwave:微波是一種電磁波，微波射頻為300MHz～300GHz，是全部電磁波頻譜的一個有限頻段。微波一般稱為厘米波。根據(jù)微波傳播的特點，可視其為平面波。平面波沿傳播方向是沒有電場和磁場縱向分量的，所以稱為橫電磁波，記為TEM波。有時我們把這種電磁波簡稱為電波。當前第6頁\共有64頁\編于星期日\1點微波頻率劃分數(shù)字微波傳輸常用頻段包括：7/8/11/13/15/18/23/26/32/38GHz（ITU-R建議規(guī)定）微波：頻率為300MHz～300GHz范圍內的電磁波30

KHz3003MHz303003GHz303003THz10Km1100m101100mm101100mVLF特長波LF長波UHF特高頻VHF甚高頻MF中波HF短波SHF超高頻EHF毫米波光波頻率波長名稱主要用途航行無線航行廣播廣播FM廣播TVTVTV衛(wèi)星通信微波中繼

當前第7頁\共有64頁\編于星期日\1點BroadcastingMaximumcoverageOneprogrammeperradiochannelApplications:Radio(LW,MW,SW,FM);TVetc...射頻傳輸?shù)膬煞N基本形式MicrowavelinksRadiobeamOnemultiplexperradiochannelApplications:Civiliarsandmilitarytelecommunicationnetworks廣播點－點視距微波當前第8頁\共有64頁\編于星期日\1點微波通信特點1) 微波通信要求應具備視距傳輸條件。2) 傳輸距離長，能適應各種傳播環(huán)境。3) 通信容量適中（1E1-NxSTM-1）。4) 通信質量能夠滿足各種通信業(yè)務的需求。5) 組網(wǎng)靈活方便。6) 具有很強的抗自然災害能力。7) 投資省、見效快。當前第9頁\共有64頁\編于星期日\1點

在大城市和市區(qū)，在建設數(shù)字節(jié)點和分配網(wǎng)絡時，數(shù)字微波常常是可以與光纜相比的唯一的可供選擇的方案。事實上，除了在大城市和小城鎮(zhèn)內埋設地下電纜費用非常昂貴外，在鬧市區(qū)開挖管道常常是很難得到批準的。這種情況在歐美發(fā)達國家表現(xiàn)尤為突出。據(jù)稱，在歐美發(fā)達國家用于移動覆蓋的傳輸中大約80％－90％采用數(shù)字微波系統(tǒng)。在世界上許多國家中，微波接力鏈路可能是可以穿越數(shù)千里林區(qū)、山區(qū)、大草原、沙漠、沼澤地和其他困難地域的唯一可用的大容量傳輸媒質。而且，由于功率消耗相當?shù)停瑧锰柲茈娫匆呀?jīng)成為在這種條件嚴酷的地區(qū)應用數(shù)字微波接力系統(tǒng)的一個重要因素。由于微波電路不易人為破壞，不易受自然災害的影響，因此微波系統(tǒng)是組成我國通信網(wǎng)的不可缺少的組成部分，是保證通信網(wǎng)安全所不可缺少的。當前第10頁\共有64頁\編于星期日\1點

但微波也存在著相應的缺點：應具備視距傳輸條件，兩站之間傳輸?shù)木嚯x不是很遠；頻率必須申請；通信質量受環(huán)境的影響較大；通信容量不能做到很大。當前第11頁\共有64頁\編于星期日\1點光纖、微波傳輸方式比較光纖微波傳輸媒介光纖自由空間抗自然災害能力弱強靈活性較低高建設費用高低建設周期長短傳輸速率頻帶寬、速率高頻帶窄、速率低當前第12頁\共有64頁\編于星期日\1點數(shù)字微波的發(fā)展機遇

數(shù)字微波作為一種無線傳輸方式，在靈活性、抗災性和移動性方面具有光纖傳輸所無法比擬的優(yōu)點，這也是它的優(yōu)勢所在。當前數(shù)字微波的發(fā)展機遇可以歸納如下：用于專網(wǎng)或作專網(wǎng)光纖傳輸?shù)膫浞菁把a充，我國的專網(wǎng)如：廣電、石油及天然氣管道、煤炭、水利等，這些專網(wǎng)本身所需的傳輸容量不大，一般一個STM-1或幾個STM-1,它們要么沒建光纖通信電路，要么只建了單線的光纖通信鏈路，不具備電信光纖傳輸網(wǎng)絡八縱八橫的優(yōu)勢，所以它們必須建設SDH或PDH微波電路用于主傳電信及數(shù)據(jù)業(yè)務或用于光纖傳輸系統(tǒng)在遇到自然災害時的備用保護，以及由于種種原因不適合使用光纖的地段和場合。我國2G及2.5G移動通信基站覆蓋中使用了眾多的PDH微波通信電路。當前第13頁\共有64頁\編于星期日\1點微波傳輸系統(tǒng)的基本構成ModTransmitterReceiverDemDownconverterinIFIFSignalRecoveryIFCarrierModulationUpconverterRFchannelTxRx天線系統(tǒng)IFmicrowaveIFBB:BasebandBasebandBasebandIF:IntermediateFrequencyRF:RadioFrequency(300MHz-30GHz)調制原理二、微波設備的基本原理當前第14頁\共有64頁\編于星期日\1點

數(shù)字微波信號的調制過程對數(shù)字基帶信號的調制過程用數(shù)學方法可簡單表示成：當前第15頁\共有64頁\編于星期日\1點微波原理框圖放大下變頻中頻濾波解調接收天線調制中放上變頻功放濾波調制中頻上變頻功放濾波發(fā)送天線基帶基帶當前第16頁\共有64頁\編于星期日\1點

地面微波中繼的應用場合：微波通訊組網(wǎng)靈活，建設周期短，成本低，特別適合于不便于鋪設光纜的地區(qū)使用。1，作為光線傳輸?shù)膫浞菖c補充。2，在農(nóng)村，海島等邊遠地區(qū)為用戶提供基本業(yè)務的場合。3，城市內短距離支線連接。4，寬帶無線接入。當前第17頁\共有64頁\編于星期日\1點

當前第18頁\共有64頁\編于星期日\1點

當前第19頁\共有64頁\編于星期日\1點

終端站：處于微波線路的兩端或分支線路終點。它只對一個方向收信和發(fā)信。終端站可以上下所有的支路信號，并可以作為監(jiān)控系統(tǒng)的集中監(jiān)視站或主站。中間站：處于線路中間，只完成微波信號的放大和轉發(fā)，不上下話路。設備比較簡單。再生中繼站：處于線路中間，可以在本站上下部分支路。還可溝通干線上兩方向間的通信。可作監(jiān)控系統(tǒng)的主站或受控站。再生中繼站只能采用基帶中繼方式。樞紐站：處于干線上，完成數(shù)個方向的通信任務，可以上下全部或部分支路信號。監(jiān)控系統(tǒng)中，樞紐站一般作為主站當前第20頁\共有64頁\編于星期日\1點

◆電信運營商電信、聯(lián)通、移動及廣電等基礎運營商◆公共事業(yè)專網(wǎng)電力、水力、石油、煤炭、礦山、林業(yè)、大型工地等專網(wǎng)◆政府專網(wǎng)銀行、稅務、交通、運輸?shù)葘＞W(wǎng)應急通信◆軍隊專網(wǎng)駐地網(wǎng)應急通信

應用場合

當前第21頁\共有64頁\編于星期日\1點

應用舉例一光網(wǎng)絡補網(wǎng)：移動基站接收無線信號后，要將信號回傳到BSC以進入核心網(wǎng)進行傳輸，移動基站的回程傳輸。在傳輸光網(wǎng)絡和BSC

之間，由于地理位置等其他原因，不便于鋪設光纜，則需要采用微波傳輸?shù)姆绞健．斍暗?2頁\共有64頁\編于星期日\1點

應用舉例二當前第23頁\共有64頁\編于星期日\1點

全球微波廠商當前第24頁\共有64頁\編于星期日\1點三、微波系統(tǒng)設備組成網(wǎng)管系統(tǒng)和IDU設備(1+0,1U)

0.6m天線和ODU(直接安裝,1+0)

微波設備由室內單元(IDU)、室外單元(ODU)、網(wǎng)管系統(tǒng)、同軸電纜和天線組成當前第25頁\共有64頁\編于星期日\1點一跳系統(tǒng)之間的通信當前第26頁\共有64頁\編于星期日\1點IDU的作用IDU主要把業(yè)務數(shù)據(jù)、輔助數(shù)據(jù)、網(wǎng)管及交換數(shù)據(jù)按一定數(shù)據(jù)格式復接成幀，傳給調制解調模塊，調制解調模塊再完成基帶調制解調、中頻變頻等功能。

當前第27頁\共有64頁\編于星期日\1點行業(yè)內其他廠家的IDU構架IDU610IDU620中興華為采用的是業(yè)務盤、系統(tǒng)盤、調制解調盤分立的方式當前第28頁\共有64頁\編于星期日\1點系統(tǒng)框圖當前第29頁\共有64頁\編于星期日\1點系統(tǒng)技術框圖當前第30頁\共有64頁\編于星期日\1點其他廠家單盤介紹調制解調盤中頻電纜接口XPIC信號補償輸入、輸出口ODU電源開關指示燈當前第31頁\共有64頁\編于星期日\1點E1業(yè)務盤1～16路E117～32路E1MDR68接口指示燈當前第32頁\共有64頁\編于星期日\1點STM1業(yè)務盤LC光接口當前第33頁\共有64頁\編于星期日\1點系統(tǒng)控制盤當前第34頁\共有64頁\編于星期日\1點我司目前規(guī)劃開發(fā)的產(chǎn)品，單盤式。其單盤框圖如下圖所示：當前第35頁\共有64頁\編于星期日\1點當前第36頁\共有64頁\編于星期日\1點開發(fā)的產(chǎn)品面板結構類似于上圖當前第37頁\共有64頁\編于星期日\1點具體介紹發(fā)送方向信號：數(shù)據(jù)進入調制解調芯片BCM85620的GPM模塊（

振蕩器和解調器混合模塊），傳給基帶調制單元。基帶調制解調單元對數(shù)據(jù)進行信道編碼、數(shù)字調制等數(shù)字信號處理，然后進行D/A轉換，成為IQ基帶信號。中頻單元（PVG710）對IQ基帶信號做模擬調制、信號放大等處理，形成中頻頻率為350MHz的模擬中頻發(fā)送信號，同時對IDU與ODU之間的O&M信號進行FSK調制，形成頻率為10.7MHz的模擬O&M信號，中心頻率為350MHz的模擬中頻信號、中心頻率為10.7MHz的模擬O&M信號、-48VDC的電壓信號通過中頻饋線送給ODU。當前第38頁\共有64頁\編于星期日\1點接收方向信號：中頻單元對來自ODU的信號進行分離處理，獲得中心頻率為140MHz的模擬中頻信號和中心頻率為5.5MHz的O&M信號。對接收到的中心頻率為5.5MHz的O&M信號進行FSK解調，通過FPGA的GPA接口送給CPU控制單元；對接收到的中心頻率為140MHz的模擬中頻信號通過PVG710變頻到基帶信號，再經(jīng)過BCM85620的解調變成數(shù)字信號給FPGA去處理。當前第39頁\共有64頁\編于星期日\1點ODU7~38GODU當前第40頁\共有64頁\編于星期日\1點系統(tǒng)設備組成編號名稱說明1GND接地柱2RSSI收信信號強度指示（直流電壓），供調整天線時參考3IF中頻接口，N(Female),用中頻電纜與IDU連接4射頻接口波導接口，用于7GHz～23GHz頻段，直接與天線連接。當前第41頁\共有64頁\編于星期日\1點接口介紹說明?N型連接器（陰頭）中頻接口用于ODU到IDU的連接，為IDU提供140MHz中頻信號。從IDU接收-48VDC和350MHz發(fā)信中頻和OOK信號（發(fā)送5.5M，接收10.7M）。?調整天線的測試端口(BNC接口)利用RSSI端口，對接收信號的功率進行監(jiān)測，按照輸出的直流電壓于接收信號功率的對應關系進行天線對準。?射頻接口在ODU的射頻出口處安裝了圓形的法蘭適配器，便于ODU與天線的連接。?接地柱使用接地螺絲進行接地保護。當前第42頁\共有64頁\編于星期日\1點ODU組成ODU主要包括功放模塊（微波模塊）、雙工器、ODU中頻盤和電源模塊盤。當前第43頁\共有64頁\編于星期日\1點當前第44頁\共有64頁\編于星期日\1點

中頻放大為上變頻提供足夠大的混頻激勵信號用以補償變頻損失；上變頻則將已調中頻信號變?yōu)樯漕l信號并為射頻功率放大器提供激勵。射頻功率放大器最后將功率提高到所需水平。時分數(shù)字微波信號可容忍非線性失真，因而可以充分利用放大器件的（飽和）功率。當前第45頁\共有64頁\編于星期日\1點

下變頻器用于將射頻信號變?yōu)轭l率固定的中頻信號，對模擬信號，變頻過程不應引入失真。中頻放大器決定收信機的主要放大量，及通頻帶帶寬，其前置級也應采用低噪聲器件，并具有自動增益控制。解調器為調制器的逆過程，用于將已調中頻信號還原為具有標稱基帶電平的基帶信號。微波收信機用于中繼系統(tǒng)時，視中繼方式的不同，其輸出可分別送至基帶接口、中頻接口和射頻接口，為中繼系統(tǒng)的發(fā)信部分提供轉接信號。當前第46頁\共有64頁\編于星期日\1點電源模塊將來自IDU的-48V變換成其他模塊需要的±5V，+12V，+3.3V等，具備-48V供電輸入的過壓、欠壓保護功能。當前第47頁\共有64頁\編于星期日\1點中頻盤模塊包含四部分功能，微控制器單元、信號調制解調器、中頻模塊和本振模塊。微控制器單元：作為ODU的控制核心，接收IDU的指令，完成對ODU的頻率、功率等項目的控制，收集ODU各模塊的工作狀況參數(shù)，作為告警信息向IDU報告。控制信道：采用OOK調制，數(shù)據(jù)速率為19.2kbps，上行載波頻率為5.5MHz，下行頻率為10.7MHz。中頻模塊完成一次中頻到二次中頻的變頻，包含二次中頻的雙工濾波器、接收方向的下變頻及AGC電路，發(fā)送中頻的電纜補償ALC電路，上變頻器，本振電路等單元。本振模塊采用分頻鎖相技術，由MCU單元通過串行數(shù)據(jù)線設置頻蹤的參數(shù)進而控制本振頻率。當前第48頁\共有64頁\編于星期日\1點功放微波模塊由天饋系統(tǒng)接收到的微波信號，經(jīng)雙工器的濾波后進入收信模塊，經(jīng)低噪聲放大器(LNA)、鏡像抑制濾波器、混頻器、中頻放大器等電路輸出到中頻單元。此外，還包括一個中頻檢波電路，用于接收信號功率檢測，并提供給MCU單元。來自于中頻模塊的發(fā)信中頻信號經(jīng)可變增益放大器、上變頻器、功率放大器等電路，輸出到雙工器。輸出的功率信號一部分耦合到檢波器、經(jīng)過比較放大器，控制可變增益放大器的增益，以保持輸出功率穩(wěn)定，MCU輸出功率控制電壓作為比較放大器的參考電壓，設置輸出功率。當前第49頁\共有64頁\編于星期日\1點雙工器雙工器是3端口（收信、發(fā)信、公共端口）無源器件，由2個帶通濾波器組成，1個收信濾波器，1個發(fā)信濾波器；收信帶通濾波器端口與收信模塊連接，發(fā)信帶通濾波器端口與發(fā)信模塊連接，公共端口與天線連接。當前第50頁\共有64頁\編于星期日\1點ODU的工程安裝調整裝置俯仰調節(jié)桿

水平調節(jié)桿中頻電纜ODU天線當前第51頁\共有64頁\編于星期日\1點四、微波新技術

為提高數(shù)字微波的傳輸容量，微波研發(fā)人員采用了一系列高新技術：

高狀態(tài)調制解調，64QAM/128QAM/256QAM/512QAM/1024QAM

交叉極化干擾抵消(XPIC)技術自適應頻域和時域均衡技術高線性功率放大器和自動發(fā)射功率控制大規(guī)模專用集成電路(ASIC)設計技術

當前第52頁\共有64頁\編于星期日\1點更高調制模式，更高鏈路帶寬

當前第53頁\共有64頁\編于星期日\1點交叉極化干擾抵消(XPIC)技術

為了進一步增加數(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)中還采用雙極化頻率復用技術，使單波道數(shù)據(jù)傳輸速率成倍增長。但在出現(xiàn)多徑衰落時，交叉極化鑒別率(XPD)會降低，從而產(chǎn)生交叉極化干擾。為此，需要交叉極化抵消器，用以減小來自正交極化信號的干擾。自適應交叉極化干擾抵消技術的基本原理是從所傳輸信號相正交的干擾信道中取出部分信號，經(jīng)過適當處理后與有用信號相加，用以抵消疊加在有用信號上的來自正交極化信號的干擾。原則上干擾抵消過程可以在射頻、中頻或基帶上進行。采用XPIC技術后，對干擾的抑制能力一般可達15dB左右。當前第54頁\共有64頁\編于星期日\1點XPIC特性XPIC（Cross-polarizationinterferencecancellation）是配合CCDP（co-channeldual-polarization）使用的一種技術，兩項技術相配合，可以在同等信道條件下將傳輸容量提高一倍。XPIC作為一種有效提高系統(tǒng)傳輸容量、提升頻譜利用率的手段，在TRUCK微波上有及其廣泛的應用，隨著分體式微波的發(fā)展以及頻率資源的日趨緊張，該技術也應用于分體式微波當中。當前第55頁\共有64頁\編于星期日\1點XPIC雙極化技術，空口容量提升1倍

當前第56頁\共有64頁\編于星期日\1點自適應頻域和時域均衡技術

當系統(tǒng)采用多狀態(tài)QAM調制方式時，要達到ITU-R所規(guī)定的性能指標，對多徑衰落必須采取相應的對抗措施。考慮到ITU-R的新建議將不再給數(shù)字微波系統(tǒng)提供額外的差錯性能配額，因此，必須采取強有力的抗衰落措施。在各種抗衰落技術中，除了分集接收技術外，最常用的技術是自適應均衡技術，包括自適應頻域均衡技術和自適應時域均衡技術。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償網(wǎng)絡的頻率特性去補償實際信道頻率特性的畸變；時域自適應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，可引進二維時域均衡器。當前第57頁\共有64頁\編于星期日\1點高線性功率放大器和自動發(fā)射功率控制

多狀態(tài)調制技術對傳輸信道，特別是高功率放大器的線性提出了嚴格的要求。例如，對采用64QAM的系統(tǒng)而言，要求傳輸信道的三階交調失真要比主信號至少低45dB。若采用128QAM或256QAM調制技術，則要求更嚴。為滿足系統(tǒng)總傳輸性能的要求，除了對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償技術，如加中頻或射頻失真器或采用前饋技術等來改善放大器的線性。