楊 浩

黑龍江省廣播電視局微波總站 黑龍江省 哈爾濱市 150090

1 微波通信技術(shù)的回顧

微波通信技術(shù)是無(wú)線通信中通過(guò)地面視距進(jìn)行信息傳播的一種無(wú)線通信手段。模擬制式的微波通信系統(tǒng)是最初的傳輸方式，同軸電纜載波傳輸系統(tǒng)與通信網(wǎng)長(zhǎng)途傳輸干線為兩個(gè)重要傳輸手段。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，模擬傳輸技術(shù)的弊端逐漸顯現(xiàn)，在固定寬帶接入領(lǐng)域數(shù)字微波技術(shù)也漸漸引起人們的相對(duì)重視。在28GHz 頻段的LMDS 接入方式已在發(fā)達(dá)國(guó)家大量應(yīng)用，可以預(yù)測(cè)數(shù)字微波技術(shù)擁有很大的市場(chǎng)前景。

2 數(shù)字微波通信技術(shù)的特點(diǎn)分析

數(shù)字微波通信技術(shù)具備多方面的特點(diǎn)，具體表現(xiàn)如下：

優(yōu)點(diǎn)：（1）通信頻帶寬，傳輸信息容量大。300GHz 是微波頻段占用的頻帶，而全部MW、SW占有的頻帶總和不足30MHz。然而微波中繼通信設(shè)備可以容納幾千甚至上萬(wàn)條話路同時(shí)工作或傳輸電視圖像信號(hào)等寬頻帶信號(hào)。（2）當(dāng)通信頻率高于100MHz 時(shí)，工業(yè)干擾、天電干擾及太陽(yáng)黑子的活動(dòng)對(duì)其影響小。由于微波頻段頻率高，這些干擾對(duì)微波通信的影響極小。數(shù)字微波通信中繼站能對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行再生，使數(shù)字微波通信線路噪聲不可能逐站積累，大大增加了抗干擾性。因此，數(shù)字微波通信較穩(wěn)定。（3）通信靈活性較大。微波中繼通信采用中繼方式，可以實(shí)現(xiàn)地面上的遠(yuǎn)距離通信，在特殊地理環(huán)境下，可以跨越沼澤、江河、高山等。即使遭遇地震、洪水、戰(zhàn)爭(zhēng)等災(zāi)禍時(shí)，通信的建立及轉(zhuǎn)移都較容易，這些方面較有線通信更具靈活性。（4）當(dāng)天線面積給定時(shí)，天線增益與工作波長(zhǎng)的平方成反比，使得天線增益便高、方向性增強(qiáng)。由于微波通信的工作波長(zhǎng)短，天線尺寸可做得很小，可以降低微波發(fā)信機(jī)的輸出功率，利用微波天線的方向性使微波電磁波傳播方向?qū)?zhǔn)下一接收站，減少通信中的相互干擾。（5）投資少、建設(shè)快。微波中繼通信線路的建設(shè)費(fèi)用低，建設(shè)周期短。

缺點(diǎn)：由于微波的頻率較高，波長(zhǎng)又短，其在空中的傳播特性與光波相近，即直線前進(jìn)，遇到阻擋就被反射或被阻斷，因此，微波通信的主要方式是視距通信，超過(guò)視距以后需要中繼轉(zhuǎn)發(fā)。微波經(jīng)空中傳送，易受干擾，在同一微波電路上于同一方向不能使用相同頻率，因此微波電路必須在無(wú)線電管理部門(mén)的嚴(yán)格管控之下進(jìn)行建設(shè)。此外，由于微波直線傳播的特性，在電波波束方向上，不能有高樓阻擋，因此城市規(guī)劃部門(mén)要考慮城市空間微波通道的規(guī)劃，使之不受高樓阻隔而影響通信。

3 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，由于傳輸方式的特點(diǎn)決定了兩者有所不同，SDH 有下述幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：

3.1 編碼調(diào)制技術(shù)

模擬數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)字信道傳輸時(shí)效率高、失真小，可以開(kāi)發(fā)新的通信業(yè)務(wù)。例如在數(shù)字電話系統(tǒng)中可以提供語(yǔ)音信箱功能。把模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，要使用編碼解碼器。這種設(shè)備的作用和調(diào)制解調(diào)器的作用相反，它是把模擬數(shù)據(jù)（例如聲音、圖像等）變換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)傳輸?shù)竭_(dá)接收端再解碼還原為模擬數(shù)據(jù)。用編碼解碼器把模擬數(shù)據(jù)變換為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程叫模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字化。常用的數(shù)字化技術(shù)就是脈沖編碼調(diào)制技術(shù)。

微波是一種頻帶受限的傳輸媒質(zhì)，根據(jù)ITUR 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，見(jiàn)表1。表格中（cc）表示采用交叉極化干擾抵消技術(shù)實(shí)現(xiàn)交叉極化同波道傳輸方式。

表1 SDH 微波與PDH 微波所需調(diào)制狀態(tài)數(shù)的區(qū)別

3.2 交叉極化干擾抵消（XPIC）技術(shù)

CCDP 和 XPIC （Co-Channel Dual-Polarization）是指在一個(gè)信道中采用水平極化波和垂直極化波傳輸兩路信號(hào)。XPIC（Cross-Polarization Interference Cancellation）即交叉極化干擾抵消，是配合CCDP 使用的一種技術(shù)。CCDP 利用兩路正交的極化波傳輸信號(hào)實(shí)現(xiàn)傳輸容量加倍，而XPIC 則用來(lái)消除兩路極化波間的交叉干擾。

理想情況下，CCDP 的2 個(gè)同頻微波信號(hào)是正交信號(hào)，二者之間不會(huì)發(fā)生干擾，接收機(jī)很容易恢復(fù)出這2 個(gè)信號(hào)。但在實(shí)際工程條件下，無(wú)論2個(gè)信號(hào)的正交性如何，總是要受天線XDP 和信道傳輸劣化的影響，無(wú)法避免信號(hào)之間的干擾。為了抵消這些干擾，就需要使用XPIC 技術(shù)。XPIC 技術(shù)的基本原理是從水平和垂兩個(gè)極化方向上接收信號(hào)，并將二者進(jìn)行一定處理，以便從被干擾的信號(hào)中恢復(fù)出原始信號(hào)。

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(lái)自正交極化信號(hào)的干擾。

根據(jù)交叉極化干擾抵消的實(shí)現(xiàn)階段不同可以分為射頻抵消、中頻抵消和基帶IQ 抵消等方式，業(yè)界基本使用中頻抵消和基帶IQ 抵消兩種方式。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(guò)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)上來(lái)自正交極化信號(hào)的干擾。原則上干擾抵消過(guò)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。

3.3 自適應(yīng)頻域和時(shí)域均衡技術(shù)

時(shí)域均衡通常采用自適應(yīng)方式技術(shù)，即均衡器的參數(shù)隨接收信號(hào)頻譜的變化而自適應(yīng)的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)接收信號(hào)的頻譜畸變實(shí)現(xiàn)矯正的均衡方式。其基本原理就是使具有不同相對(duì)實(shí)延的信號(hào)乘以自適應(yīng)于信道狀態(tài)的加權(quán)值，然后將這些乘積相加，加權(quán)的結(jié)果達(dá)到消除符號(hào)間干擾，實(shí)現(xiàn)正確判決的目的。

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?？紤]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(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)。在無(wú)線傳輸環(huán)境中，接收信號(hào)會(huì)存在多徑時(shí)延，時(shí)間選擇性衰落和頻率偏差帶來(lái)的子載波干擾，除了依靠頻率糾正來(lái)補(bǔ)償外，還需要估計(jì)出信道特性作出進(jìn)一步補(bǔ)償，即頻域均衡和時(shí)域均衡。

結(jié) 束 語(yǔ)

微波通信與普通光纖傳輸和遠(yuǎn)距離衛(wèi)星傳輸不盡相同，數(shù)字微波還有待完善成熟。相信不久的將來(lái)微波通信也會(huì)與5G 移動(dòng)端技術(shù)結(jié)合，加速微波技術(shù)的完善與成熟，為我們的生活帶來(lái)更多便捷和服務(wù)。