微波通信篇1

1.2通信原理

微波信号在空间传输与光波特性比较类以，以直线方式向前运行，如果碰到阻挡物就会发生发射或阻断，所以，该种通信方式为视距通信，视距通信受到地面因素影响比较大，电波在自由空间传输的损耗计算公式为，式中d是信号源至宿间距离，单位为m，f是电波发射频率，单位为Hz，C为光速，LS是空间损耗，单位为dB，如果距离单位为km，运行频率单位为GHz，可以将公式简化为LS=92.4+20logd+20logf，所以，传输损耗是由宿间距离与发射频率来决定。自由空间下的接收电平计算公式为Pro=Pt+(Gt+Gr)-(Lt+Lr)-LS，Pt是发信机输出机功率，Gt、Gr、Lt、Lr是分收发馈线损耗，LS为自由空间损耗。微波在空间传播还会受到地球曲面及空间传输产生衰减，如果想要达到远距离通信的要求，需要通过中继方式来实现，也就是使信号频率进行调整和放大，避免传输到对象的信号变弱而无法识别，这就是地面数字微波进行中续传输模式。微波信号的终端站点为通信线路两个端部，中继站为数字微波传输线路设置最多的站点，需要每间隔50公里左右就设置一个中继站点，为完成有效的信号传输，站点数量需要多大数十个。中继站点可以获取数字信号，通过滤波和放大再发送给后面的中继站，可以更好地保证数字信号的传输质量，该种微波传输方式也可以被称作接力传输模式。为实现长距离数字微波广播电视信号传输，可以通过多达数十次的中继，这样就可以将信号传送到几千公里，还可以实现较高质量的传输。广播电视信号数字微波多采用8GHz来实现信号传输，通过微波中继来保证信号传输，可以避免受到自然灾害影响，是地面有线广播电视信号传输的更有效保障手段。

1.3数字微波通信技术在广播电视信号传输中的运用

数字微波通信技术为地面条件下，进行广播电视信号传输应用最为广泛的技术手段，是通过微波信道来完成数字信号的传输，这就要求基带信号采用数字信号，建立起完善的数字微波通信系统。在进行微波数字信号传输过程中，有用数字技术对信号进行处理，可以保证很高的传输制裁量，还可以抵抗外界信号干扰，达到较长的信号传输距离。广播电视台大多采用多路数字传输终端，该终端设备有发送和接收端接口，可以为微波机与光端机进行很好的技术对接，发送端可以把传输来的模拟信号通过模数转换转变为数字信号，也可以把数字节目源样点信号等转变了串行通信的数字序列，通过对信号进行纠错编码，将各自的信号输送给微波调制机等进行信号传送，再经过微波调制机进行功率放大，然后利用天线将信号发送出去。接收端将获取到的码流完成信道解码，解析出来的信号再进行交织、纠错来形成样点信号、独立数据信号，再经过每路接口电路恢复成模拟信号或数字信号。广播电视信号，通过播控系统主控机房对数字信号进行矩阵切换，再将不同的电台节目信号发送到微波信号输入端，再采用数字微波终端对信号进行传送。信号传输线路两端都有用数字微波传输处理设备，一端安装于广播电视台，另一端安装到信号接收方。例如，四川宜宾数字微波通信系统设计，采用二级微波干线，信号传输速率为34Mb/s，为一用一备的传输线路，为解决基带信号超长距离传输问题，对备用微波通信线路进行了模拟，测试传输特性和误码性能，根据测试结果对选择通信路径，确定频率配置和极化，并对通信性能进行评估，再对微波干扰源进行分析，制定对抗干扰办法，最后对通信设备进行调试，达到理想的通信效果。

二、卫星数字通信技术

2.1功能与特征

卫星数字通信技术是由航天技术不断发展而来的，是将电子技术与航天技术进行结合的产物，具有空间通信诸多特点，不会受到地面条件的影响。将地球卫星作为是数字通信的中继站点，地面站点作为信号接受终端，地面站点可以通过地球通信卫星实现长距离、大容量的通信，通信卫星位于距离地球赤道3.6万里上空，运行速度与地球自转速度保持同步，为静止通信卫星，地面站点与卫星通讯就变得更为容易。随着数字通信技术的不断发展，卫星数字传输技术优势变得更为明显，可以实现在更为广泛的覆盖面，投资建设成本更低，可以达到更高的传输质量，比模拟信号卫星更节省频率资源，运行成本与维护费用更低，数字信号更容易处理，可以与计算机技术进行结合，便于地面站点的后续接收与调制。

2.2通信原理

卫星广播电视传输系统为地面卫星接收站、上行信号发射站、测控站点和星载转发器构成，广播电视通信卫星上安装C波段、Ku波段信号转发系统，通过上行站点将广播电视台传输过来的数字信号、模拟信号等进行处理、调制，调整上行信号频率，通过大功率放大利用定向天线对通信卫生发射C波段、Ku波段信号，也可以获取到通信卫星下行微波信号，可以对通信卫星转播节目质量星检验。星载转发器可以获取到地面站点发送的上行微波信号，再对信号进行放大、改变运行频率、再放大，再将信号发送到地面信号通信服务区域，所以，星载转发器也就是在地球空间中作为中继站，更好地降低附加噪声及失真，更好地保证广播电视传播质量。广播电视台节目信号利用通信卫星将其传送到世界各地，上行站点系统是保证传输质量的关键部分，对信号上行站点有着更高的安全要求，需要每台设备都具有较高的稳定性、可靠性。当上行站点设备存在运行故障，则会引起广播电视信号中断传送，容易引起不良的社会影响。地面上行站点频率采用S、C、Ku和Ka波段，通信卫星下行频率比上行增加L波段，上行发射站点可以对通信卫生发送一路或多路信号，转发器设置有C、Ku波段信号发转系统，可以获取到地面上行发射站点节目信号，对通信卫星地面接收站点发送下行信号。上行站点通信设备中有调制解调器、高功率放大器、监控系统、天线分系统、上下行变频器等构成。天线分系统为地面上行站点重要通信设备，会地上行信号质量造成很大的影响，天线可以把上行站点发送功率转变为电磁波，并对通信卫星定点发射信号，把地球空间通信卫生发射出的微弱信号进行转换处理，再将同频信号发送给接收机。高功率放大装置可以把地面上行站点发射信号进行最后放大，低噪接收设备对上行站信号进行首级放大，上下变频器可以将信号在射频和中频相互间实现频谱搬移，调制解调器可把广播电视台机房信号进行调制处理，并向地球空间传输微波信号，可以进一步提升微号信号传输信噪比和抗电磁干扰能力。地面上行站点还需要配置监控设备，可以对站点内的通信设备进行监控，可以实时了解通信设备运行状态。星载转发器为通信卫星关键构成部分，可以使通信卫星发挥出到信号中继作用，转发性能会对卫星通信质量产生很大的影响。需要转发器具备很小的附加噪声和失真，这样才能更好地对接收到的地面上行站点信号行放大和转发。转发器运行噪声为热噪声、非线性噪声，热噪声为转发器内部运行噪声、信号天线外部噪声，非性能噪声为电路或电子元件非线性特点引起的。处理转发器获取到地面站点的信号，再进行前置放大、变频，对中频数字信号进行解调处理、纠错编码处理。再通过信号发射单元进行数字调制、变频和放大，再将其发回到地面站点，应用处理转发器可以去除掉噪声积累，在保证信号通信质量的前提下，降低转发器发射功率。上、下行通信线路还可以选择不同的信号调制模式，可以达到理想的传输效果，并对基带信号信号进行多种处理，可以在通信卫星上完成数字交换，卫生通信原理框见图1所示。2.3卫星数字通信在广播传输中的运用广播电视通信卫星必须要与地球赤道保持相对静止，具有精准位置和姿态，这样就不再别外设置跟踪卫生及具有定功能的接收天线。广播卫星还应该具有足够大的辐射功率，这样就可以使地面微波信号接收设备得到简化，还要求卫星有着较长的使用寿命，较高的稳定性、可靠性，这样可以有效降低节目信号停播率，也可以防止更换通信卫星所带来的资金浪费。一颗广播电视通信卫星信号可以将地面30%覆盖，如果地球赤道空间间隔120°放置三颗通信卫星，就可以将广播电视信号传送给全世界绝大部分区域，建立起全球性的广播电视通讯网。将广播电视节目通过数字矩阵切换送送到卫星地面站，备路信号被输送给微波端机，通过微波通信技术传送给赤道上的卫星。卫星转播车、现场直播车可以将实时发生新闻事件进行直播，通过高质量的无线数字传输来解决应急制作和节目传播的需要，该技术节目采集、制作、传输集于一体，可以作为独立的体系来实现节目直播、传送，是一种功能强大的移动微波通信技术。

微波通信篇2

【关键词】数字微波技术广播电视信号传输

数字微波技术是科学技术研究的重要产物，在各行业领域的应用越来越广泛。在广播电视信号的传输中，应用数字微波技术形成输在微波传输网，以数字微波的独特优势，为广播电视的信号传输提供重要保障。

一、数字微波技术简析

数字微波技术是目前通信系统中一种应用较为广泛通信技术，通过微波发送设备与接受设备进行数字微波信号的收发。在数字微波技术中，具有较为明显的技术特点，可以总结为：（1）传输能力强。数字微波技术通过微波频率的传输和改变进行信号的传递，微波本身是一种频率，在应用环境中微波的射频频段较宽，波长较短，频率较高。在进行信号的传输过程中，通过设置抛物面天线，改变天线口的面积大小来调节波长的长度，提高获得天线的强度。利用微波进行数字信号的接受和传送大大增强了传输能力[1]。（2）传输容量大。数字微波传输过程中具有多路的特点，在较宽的工作射频频段中，可以通过设置多个载波频点，增强信息的空间容量。（3）传输可靠性强。在数字微波技术应用中，采用中继通信的方式，即在两个信号传输点之间设置中继站。通过接力的方式进行信号的传输获取，能够提高信号接收的准确性，具有一定的可靠性。

二、数字微波传输网应用于广播电视信号传输的独特优势

（1）抗破坏能力强。在不可预知的社会生活中，存在自然的和人为的各种危害。在数字微波传输技术的应用中，对抵御自然灾害和防范人为破坏有着较强的能力。例如在2008年四川汶川地震中，地面的各种设施受到严重的破坏，使周边各城市的通信实效。微波站发挥独特的优势，保证了大部分地区的广播信号畅通，将信息有效的对灾区人民传播。在如，在动荡的国家习惯对国家的广播电视信号进行恶意破坏。应用数字微波传输技术，能够最大程度的减少和避免他人的恶意攻击[2]。（2）应急能力强。在突发事件发生时，第一时间进行信息的发送和传播具有重要意义。应用数字微波传输技术，在广播电视信号的传输上，能够在突发事件发生的第一时间进行信号的传送。通过摄像微波传送一体机，将微波信号准确的进行传送，保证了新闻信息的时效性。同时，应用成本较低，后期维护简单。（3）限制因素较少。在广播电视信号传输中，部分区域采用铺设光缆信号，数字微波传输网的设置与其他方式相比较，受环境的限制因素较少。例如在人烟稀少的高寒地区，或交通匮乏的山区，进行数字微波技术的应用，能够大大降低信号传输的成本，同时扩大信号的普及范围。另外，对数字微波技术的应用过程中，成本较低，传输网络的维护较为简单，且设备运行环境稳定，减少了人力财力的成本支出。

三、数字微波传输网在广播电视信号传输中的作用

（1）国家预警保障。广播电视是我国重要的媒体机构，有着广泛的受众人群。通过广播电视能够对广大人民群众重要信息，在遇到突发事件和危机事件时，应用数字微波信号传输，对发生的新闻进行第一时间的传播[3]。应用数字微波在广播电视信号传输的应用，发挥出广播电视媒体的重要作用，在关键时刻，结合自身优势，体现出重要的预警保障价值。（2）节目传输保障。微波电路传输的业务以公益性业务为主，为省、地、市电台、电视台和发射台、转播台提供中央和省台重要节目源，与卫星、光缆互为备份，形成保护环，确保重要广播电视信号安全可靠传输。（3）完善传输业务。为省、市电台、电视台提供节目传输服务，为无线发射台、转播台和有线前端提供信号源，并为地方台提供新闻回传通路。特别是开展地面数字电视业务后，数字微波是很好的节目源传输手段。

四、结束语

数字微波技术在广播电视技术的应用中有着至关重要的作用。数字微波传输网在信号传输的过程中具有传输稳定、抗破坏能力强，容量大、应急性强，可靠性强、限制因素少的优势，为维护信息传输安全以及提高传输效率起到了一定的推进作用。为更好的进行广播电视技术的应用，应加大对数字微波传输技术的研究探讨，促进我国科学技术的进步。

参考文献

[1]王胜利.数字微波传输网在广播电视信号传输中的作用分析[J].硅谷，2013（12）

微波通信篇3

关键词：微波传输演进应用IP

中图分类号：TN934文献标识码：A文章编号：1007-9416（2014）05-0040-02

1引言

微波是指频率在300MHz-300GHz范围内的电磁波，数字微波通信是指利用微波（射频）携带数字信息，在保证视距可通场景下的一种通信方式。目前常用的微波频段是6GHz-50GHz，但是现在E-Band微波也已经采用70GHz-80GHz频段。现在，数字微波通信和光纤通信、卫星通信一起被称为现代通信传输的三大主要手段。由于微波技术可以有效节约移动宽带的建设成本，并加快建网速度，目前已经成为全球移动回传网络（MBH）中主要的接入层传输手段。如今全球范围内，有60%的基站是以微波相连。除去中国和美国之外，以微波相连的基站甚至超过了80%[1]。

2微波传输技术简介

微波通信利用电磁波来承载信息，具有可用带宽大、天线增益高、部署快捷、抗损耗强等优势特点，但传输效果也受制于视距（微波传输路径可视性）和天气。微波通讯的传输容量主要由频率带宽和调制模式决定，一般而言，频率带宽有7MHz、14MHz、28MHz，56MHZ，112MHz等[2]，调制模式有QPSK、16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM、512QAM、1024QAM等。比如说，频率带宽选用28MHz，调制模式选用256QAM，则该微波链路的空口传输带宽已然确定。

微波设备按结构来分一般分为全室内型微波（体积最大，用于大容量骨干链路，目前用的场景很少），分体式微波（体积适中，现阶段主流微波，大量应用），全室外型微波（体积最小，采用高频，适用于末端接入，主要为V-Band微博和E-Band微波。

3微波传输技术的演进

本文按照TCP/IP协议的5层结构对不同阶段的微波传输技术进行分类。早期微波为TDM微波，分为小容量的PDH微波和后期的SDH微波，属于物理层微波（1）层微波；随后出现的Hybrid微波为数据链路层微波，基于MAC地址进行数据转发（2）层微波；近期的Packet微波对数据进行PWE3分装，基于MPLS标签进行数据转发，属于2.5层微波。最近开放出来的一体化IP微波为网络层微波，具有基于IP地址进行数据转发功能，尤其适用于LTE网络的接入层数据回传，属于3层微波。Hybrid微波和路由微波统称为IP微波。

3.1TDM微波

TDM微波为物理层微波，仅做数据透传。PDH微波为准同步数字微波，SDH微波为同步数字微波，两者的数据封装形式均为时分间插复用。目前，老式的PDH微波已被淘汰，基本不再应用，SDH微波在各国的移动承载网络中尚有很大存量。

SDH微波帧结构的原理就是对接进来的业务进行时分复用封装，最后形成SDH帧结构的业务形式后进行传输。在实际设备中，E1形式的TDM业务可以直接通过TDM交叉矩阵封装进入SDH帧中（一般为STM-1），但是以太信号必须首先经过“EthernetoverSDH”技术处理后，变成时分业务后才能通过时分交叉矩阵进入SDH帧中。随着移动承载网的IP化，SDH微波已逐渐不再适用，目前处于被替换掉的阶段（如图1）。

3.2IP微波

Hybrid微波是指可以将NativeTDM业务和NativeEthernet业务通过空口混合传输的微波，基于MAC地址进行以太业务的转发。Hybrid微波是一种兼容传统TDM网络和现阶段IP网络的产品，能够有效支撑网络冲TDM过渡到IP的过渡阶段（如图2）。

Packet微波是指可以将TDM业务、ATM/IMA业务和Ethernet业务等经过PWE3封装后，通过空口统一传输的微波，微波帧业务结构为纯以太业务，通过MPLS标签进行转发，一般基于静态路由创建Tunnel，属于L2VPN（如图3）。

3.3一体化微波

一体化IP微波内置了双业务平面，可以通过软件设置，灵活传输TDM业务平面和分组业务平面。TDM业务处理平面将接入的TDM业务（E1业务或STM-1业务）进行交叉连接处理，发送到微波端口。分组业务处理平面可以将接入的多种业务（E1业务、AMT/IMA业务和以太网业务）进行PWE3仿真并封装到MPLS报文中，然后将承载这些MPLS报文的以太网帧，发送到微波端口。其中以太网业务也可以直接进行二层交换，以Native的方式发送到微波端口。因此，当TDM业务通过TDM业务平面进行调度到微波端口而以太网业务在分组业务平面采用Native方式调度到微波端口时，一体化IP微波就是Hybrid微波；而当TDM业务是在分组业务平面封装成MPLS/PWE3报文后调度到微波端口，一体化IP微波就是Packet微波。一体化微波具备根据路由协议进行动态分配路由的功能（即动态创建Tunnel），能够支持L3VPN，所以属于3层微波设备。同时，由于能够支持高频段获取更多的频率资源，以及技术上支持更高的调制模式，一体化IP微波在传输带宽上有了重大的突破，能够支持单链路GB/S的传输带宽（如图4）。

4微波传输设备的应用

由于微波产品的特性，部署灵活实用，但是受制于频率资源，又不可能像光纤一样提供超大容量传输，因此，微波产品一般用于接入层和汇聚层。在接入层，微波可独立组网，目前最佳的组网结构是“环带链”或是纯“链结构”。在汇聚层，微波主要作为光纤环网的补网，可同时支持对接光传输设备和路由器。目前，在绝大多数移动承载网络中，微波作为传输接入层设备被广泛应用。

目前，全球已经兴起建设4G移动网络的浪潮，当需要传输LTE基站的回传业务时，可采用接入层一体化IP微波，汇聚层路由器共同组网的方式来实现（L3VPN解决方案）。相比L2VPN方案，L3VPN有效解决了L2VPN中的广播风暴、基站侧VLAN规划复杂等问题。特别是对于LTE网络，该方案还可以解决eNodeB的S1业务多归属、X2业务就近转发（在ASG处转发）等网络结构问题（如图5）。

5结语

微波传输不仅部署灵活快速，带宽也能够满足无线基站对传输设备在站点侧的需求，在即将到来的高带宽时代，一体化IP微波传输特别适用于无线承载网络传输部分的接入层，能够有效支撑传输网络接入层级别的带宽需求和业务调度。在后期发展中，微波传输会向着更更高传输带宽、业务更加智能化、设备更加小型化更加轻型的方向发展。

参考文献

微波通信篇4

关键词：典型通信信号；细微特征；小波分析；提取

小波是一种先进的时频分析理论，其在各个领域的分析中都有着广泛的应用。对于通信领域来说，小波分析在典型通信信号细微特征方面有着较大的优势，其在数据压缩、边缘检测等方面的应用效果良好。基于以上，本文简要研究了典型通信信号细微特征的小波分析和提取问题。

1典型通信信号细微特征的小波分析

相较于传统的傅里叶变换来说，小波变换在时域和频域的局部化性质十分良好，小波变换提出了变化的时间窗，如果需要低频信息，则采用长时间窗，能够有效提升频率分辨率，如果需要高频信息，则采用短时间窗，能够有效提升时间分辨率，从而保证了信息的精确性。小波变换采用的是时间-尺度域，采用的时间窗与尺度呈正比例关系，尺度越大，采用的时间窗越长，频率越小，尺度越小，采用的时间窗越短，频率越大。

对ASK、FSK、PSK等三种典型的通信信号进行小波变换：

在上述公式中，S代表信号的能量，3558077.png代表载波频率，采样过程中3558068.png远远小于π，3558060.png代表初相，3558052.png代表单位幅度的句型函数，[0，T]为其支撑区间，T代表信号的码元周期[1]。不同典型通信信号在经过小波变换之后，其时频图有着一定的差异性，细微特征也有着一定的规律：

首先，对于单极性ASK这一典型通信信号来说，其载波频率有着恒定性的特点，在载频附近能量集中，不同码元时刻的幅值有着一定的差异性，而对于小波系数图来说，其变化也体现在能量变化上。需要注意的是，对于双极性ASK信号来说，其不仅表现为能量变化，还表现为相位跳转变化。

第二，对于FSK这一典型通信信号来说，其载波频率不再是一成不变，不同码元时刻的频率有着一定的差异性，因此在经过小波变换之后，其小波系数图为阶梯状，在不同的尺度集中能量[2]。如果载频已知，则可以通过小波变化公式来推断尺度范围，如果尺度范围已知，则可以对载频的大小进行推算。

第三，对于PSK这一典型通信信号来说，其载波频率有着恒定的特点，在马原转换时刻存在相位跳变的变化时，会产生频率分量，其能够反映在小波系数图上。如果在码元转换时刻并没有出现相位跳转变化，则其特征表现为载频性质特征，而出现相位跳转的时候在小波系数图像上会反映为突变，代表着相应频率分量的产生。

2典型通信信号细微特征提取分析

利用小波基能够对典型通信信号中的“指定时间”变化和“制定频率”变化等细微特征进行提取，“指定时间”变化的提取指的是小波在某时间发生的小波动，“指定频率”变化的提取指的是低频率成分以及高频率成分的提取[3]。

针对上文中典型通信信号小波分析特征，构造小波调制识别器，其结构图如图1所示：

对于小波变换来说，其平移参数和尺度都属于连续变量，这就决定了小波变化的大冗余度，其计算相对复杂，在实际问题数值计算过程中，主要应用离散小波变换，对典型通信信号进行离散小波变换，得到的高低频信号占据一半的频带，之后不断进行离散小波分解，降低冗余度和计算复杂度，但需要注意的是，在此过程中也降低了时频分辨能力，不利于典型通信信号的提取。因此本文提出的小波调制识别器中主要采用小波包变换，其与一半离散小波函数相似，小波包基包含的视频窗能够对整个时频空间覆盖[4]。但相较于一般的离散小波来说，小波包变换不仅能够实现低频部分的分解，同时能够实现高频部分的分解，在这样的背景下，其时频元形状与位置之间没有直接联系，相较于离散小波来说，其分辨率更高。

对ASK、PSK、FSK三种典型的通信信号进行小波包变换，通过变换结果可知，在进行4级16层分解的过程中，4ASK信号结果能量在一层集中，在码元时刻，随着码元的变化，能量值也出现变化，对于FSK信号来说，其能量在四个层次中分布，不同码元能量随着码元变化而出现变化，对于PSK信号来说，其在一个层次集中能量，其能量是一个恒定的值。

在细微特征信号提取的过程中，主要设定三个步骤：①对门限进行设定，以此来对能量分布层次进行判断，提取能量分布信息，从而将FSK这一典型通信信号区分出来，在层次个数为多个情况下，还能够提取出FSK信号M数这一细微特征；②在经过小波包变换之后，如果能量在一层集中，提取此层信号中的低通滤波特征和小波脊特征[5]；③对提取的低通滤波和小波脊进行抽样判决处理，对低通滤波处理后的幅值特征和小波脊的起伏变化进行判断，如果低通滤波幅值有多个，而小波脊没有出现起伏变化，则可以判断信号为单极性ASK信号，且确定幅值个数M，如果低通滤波幅值有多个，但小波脊有起伏变化，则可以判定信号为PSK，如果低通滤波幅值没有出现变化，小波脊出现起伏变化，则可以判定信号为PSK，确定小波脊包络层次个数M。

3结论

相较于其他时频分析方法而言，小波变换分析有着时间局域化和频域局域化的特点，小波在典型通信信号细微特征分析及提取的过程中有着重要的应用。本文以三种典型通信信号为例，对三种信号进行了小波变换分析，并探讨了三种典型通信信号细微特征的提取，针对典型通信信号的特征提出了小波调制识别器和小波包变化提取方法。

参考文献

[1]陆满君，詹毅，司锡才，杨小牛.基于瞬时频率细微特征分析的FSK信号个体识别[J].系统工程与电子技术，2009，05：1043-1046.

[2]彭健航.通信辐射源个体特征提取技术[J].电子测试，2012，07：6-14.

[3]周斌，王秀敏，果然，李绍滨，毛兴鹏.辐射源个体特征提取技术综述[J].电讯技术，2011，06：162-168.

[4]孙娜.通信电台细微特征研究[D].北京邮电大学，2010.

[5]周斌.信号细微特征提取及识别技术研究[D].哈尔滨工业大学，2011.

微波通信篇5

[关键词]微波传输；链路系统分析；无源中继；解决方案

引言

微波传输是一种灵活、适应性强的通信是手段，具有建设快、投资小、应用灵活的特点，在移动电信运营商和各大专网的网络建设中均有广泛应用。但是微波传输也有其自身的缺点。由于地球表面是一个曲面，所以微波只能在视距范围内作直线传输。如果两个微波站点之间有障碍物阻挡，则需要在中间新增一个微波中继站。增加中继站首选是在用的基站中是否有合适的站点作中继传输。如果没有，则需要新建微波站点，这样作的成本是巨大的。需要综合考虑多方面的因素，包括机房建设、供电系统、交通、地理环境等各方面的因素。

因此，在微波传输过程中，适当的采用无源中继技术能有效的解决微波传输中的链路传输阻挡，降低建设成本等问题。

1.微波通信原理介绍

微波是一种频率为0.3-300GHz的电磁波，波长范围在毫米～厘米数量级，其波长比普通无线电波更短。微波传输是一种视距范围内的接力传输，要求两个微波站点之间没有阻挡。在微波传输的路径上，可能会受到诸如大气、海面、地面、高大建筑物或山峰的折射和绕射等的影响，从而造成信号的衰落和失真，甚至中断，此时就需要增加中继站以解决链路阻挡问题。

2.无源中继技术原理及应用场景

无源中继站是中继站的一种，能解决链路传输阻挡问题。无源中继站不同于一般的有源中继站，它是指不经过任何放大直接把接收到的微波信号转发到所需方向的站。

采用无源中继站将一条微波路径分成两段后，遭受到的多径衰落的概率比长度相同的一条路径要小，且无源站不需要维护，投资少，能在解决微波传输阻挡问题的同时有效的降低建设成本，特别是在通信路由复杂的山区，无源中继站更显示出了独有的优越性。

在人迹罕至的山头上建有源的微波中继站成本是高昂的，不但要解决供电、机房、设备、交通灯问题，还要考虑日常维护、运行可靠性、耐恶劣气候、抗雷击等方面的因素，其建设成本和运维成本都是巨大的。另外一方面，在山区建设机房还会受到地形条件的限制，能建机房的地点不一定适合微波信号的中继传输。

因此，无源中继站常用于地理环境等条件比较恶劣的山区丘陵地带，既能解决微波中继传输问题，也不需要花费基站建设费用。通过分析和实践，我认为，在一些不具备建设有源中继站的条件的山区是可以合理采用无源中继方式解决微波链路阻挡问题的。

3.无源中继技术在微波传输中几种解决方案

最常见的无源中继方式有反射型、折射型和绕射型3种。采用金属板或网，使入射电波产生反射的方式就是反射型接力方式；采用背靠背连接天线，是电波折射的方式就是折射型接力方式；采用屏蔽型或透过型绕射网使电波绕射的方式就是绕射型接力方式。

反射型接力方式有提高增益大、改善效果好的优点，但反射板计算繁琐，制作工艺要求高，实施难度大。绕射型接力方式除计算繁琐、制作工艺要求高、实施难度大外，安装调测耗时，很难操作实施。背靠背天线无源中继方式相对而言可操作性强，较容易实施，安装调测容易，只要安装调测固定好，基本无需维护。本文主要介绍折射型无源中继方式的原理及应用要求。

折射型无源中继方式是采用背靠背连接天线，通过电波折射的方式实现中继传输。

3.1无源中继链路原理及主要性能指标计算方法

典型的背靠背连接天线无源中继传输方式示意图如图1所示：

下面介绍背靠背天线方式无源中继站的链路传输计算方法。各参数说明如下：

d1－A站到c站的站距

d2－B站到c站的站距

L1－A站到c站的自由空间损耗

L2－B站到c站的自由空间损耗

Lcr——插入损耗，即背靠背天线之间的馈线及接头损耗

（馈线长度通常按5m考虑，综合考虑馈线及接头损耗后，Lcr通常按1dB考虑）

Gt——发射端天线增益

Gr——接收端天线增益

G1r、G2r——无源中继站的天线增益

Pt－A站发射功率（dBm）

Pr－B站接收电平（dBm）

f——微波电路使用的频率

（1）自由空间损耗

L1=92.4+201gf+20lgdl；

L2=92.4+201gf+201gd2；

带无源中继站的自由空间总损耗：

L=L1+L2+Lcr-G1r-G2r=185+401gf+201gdld2+Lcr-G1r-G2r

（2）接收电平

B站的接收电平Pr=Pt-L1-L2-Lcr+Gt+Gr+G1r+G2r

（3）电平衰落储备=接收电平－收信机门限电平

3.2无源中继站的站址选择

采用背靠背天线方式进行无源中继传输，对无源中继站的站址选择有一定的要求。

一方面，无源中继站点应尽量靠近两个有源站的其中一个站点，即两段电路之一要尽可能短。这样使得传输的两条链路段站距之和最小，两段电路的自由空间损耗也就最小，能更好的进行微波传输。根据工程经验，近端站距一般要求小于5km，工程应用时站距常为1－2km左右，能更好的保证链路传输质量。

另一方面，两面中继天线之间的转折角应在90°－160°之间。背靠背天线无源中继站只是直接将有源微波站的信号放大传输到另一个有源微波站，两面背靠背天线采用的是同一频率，如果背靠背天线的转折角太小或者太大，会使两端的有源微波站信号产生严重的干扰。

同时，无源中继站的通信方向近区应开阔，以免因附近障碍引起的发射增加两天线之间的耦合而形成干扰。

4.实际应用案例举例

某电台建设微波链路进行通信传输，其中发信部和收信部站距约为10.83km，电路中间有阻挡，无法视通。该电台通过采用背靠背天线无源中继站的方式解决了链路阻挡问题，实现了整条电路的微波通信传输。

发信部——收信部使用的微波设备及电路各项参数如下

微波设备：NECPDH微波设备；

设备配置：传输容量为40MB，使用频率为7GHz，中心频率为7.275GHz：

设备参数：发信功率为27dBm，门限电平为-84.5dBm；

发信部至无源中继站站距：3.26kin；

无源中继站至收信部站距：7.57kin；

天线口径：采用4面3.2m口径单极化高性能抛物面天线，G=45.3dB。

计算过程如下：

自由空间损耗：

L1=92.4+201g7.275+201g3.26=119.96dB

L2=92.4+201g7.275+201g7.57=127.29dB

L=L1+L2+Lcr-G1r-G2r=119.96+127.29+1-45.3-45.3=157.65dB

接收电平：

Pr=Pt-L1-L2-Lcr+Gt+Gr+G1r+G2r

=27-119.96-127.29-1+45.3+45.3+45.3+45.3

=40.5

电平衰落储备=接收电平

收信机门限电平

=40.5-（84.5）

微波通信篇6

关键词：微波通信现状发展前景

0引言

黄河通信随着公网通信网快速发展和国家对事业单位改革逐步深入，以及黄河防汛和“数字黄河”对多种业务的需求，黄河通信得到了迅速发展，促进了通信网络不断完善，不断演变。并在历次黄河抗洪抢险中发挥了重要作用，由于光纤通信投入使用，使微波通信的主干线地位受到了挑战，但作为黄河微波通信同样受到威胁。

1微波通信的主要特点

微波通信工作在300MHZ-300GHZ频段，是利用无线电波作为“载波”发送信号的通信方式。近年来微波通信得到了快速发展，大容量的PDH数字微波传输系统和具有全球统一标准接口的SDH微波通信系统相继出现。SDH技术的应用，使微波通信步入一个新的里程碑，翻开了微波通信新的一页。微波通信主要有如下特点：一是微波是以“直接波”的方式在大气中的视线距离传播，其传输特性受地形、地貌和大气层的影响。所以决定了微波通信必须采用中继方式传输。二是通信容量较大，可传送综合业务信息，它占有39GHZ的频宽，具有较大的通信容量，可以传送综合业务。现在我国主要微波通信采用SDH技术，现在SDH电路速率可达620Mbit/s，预计最高速率可达10Gbit/s。三是组网建设速度快、灵活性大、投资少，与同轴电缆通信和现代光纤通信而言，微波通信由于不需要铺设电缆和光缆，所以建设速度快，灵活性大，适应黄河治理，抗洪抢险，微波通信的灵活性更大。

2黄河微波通信面临的威胁

光纤通信的发展是微波通信面临的最大威胁，20世纪90年代以来，特别是近几年，由于采用了新型的光导纤维和新的信号传送技术，光纤的传输容量越来越大，特别是采用密集波分复用技术后，使光纤的传输容量有了质的飞跃。

另外，由于微波通信的工作频带大部分集中在2-11GHZ，使得这段频率资源越来越紧张，再加上一些部门使用的频率没有经过国家无委会的批准私自使用，客观上对微波通信造成一定的威胁，使微波通信受到外界干扰越来越严重，构成了通信质量的下降，使微波通信的信誉度受到影响。而光纤通信是利用光波携带信息在光导纤维中进行传输，不受外界干扰的影响，传输比较稳定。光纤通信的众多优点，使光纤通信一跃成为20世纪90年代的主要通信手段，从国家骨干网到各地区、各县市、重要乡镇都有光纤通信网。光纤通信网已经成为信息高速公路的主干传输平台。

3黄河微波通信的发展前景

根据黄河防汛、水量调度、“数字黄河”，通信信息建设规划的总体要求，结合全河通信信息的实际情况，在已建的现有黄河通信网的基础上，本着既能满足当前黄河防汛、水量调度工作的需要，又要符合今后通信信息发展方向原则，维持现有通信状况，加紧建设光纤通信，在技术水平上与地方公网同步，使今后的黄河专网通信数字化、综合化、宽带化、智能化、个人化的方向发展。

3.1采用微波传输方式：在目前的黄河微波干、支线的基础，采用SDH微波传输技术对现有PDH微波系统进行更新，形成高速率的SDH同步数字体系。干支线采用STM-1或STM-4设备，网络接口在15Mbit/s和622Mbit/s两个速率上，微波传输选用48GHZ范围内的传输频率，使用原有微波铁塔和机房设施。

3.2采用光纤传输方式：以经过整修机淤加固的黄河两岸大堤作光纤传输的通道，沿黄河两岸大堤各敷设一条24芯或更多对数的单摸光纤干线，通过下游现有的黄河大桥敷设过河光纤，使两条光纤干线交叉相连，形成多个8字形光环。整个系统可采用STM-16或STM-64的SDH设备，容量为2.5Gbit/s或10Gbit/s。

3.3采用微波和光纤混合的SDH数字传输方式：从三门峡到东营黄河入海口干线范围内，根据地形地貌条件，分区段选用不同的传输方式。在部分区间选用SDH微波传输方式，选用STM-1或STM-4容量的微波设备，在部分区间选用SDH光纤传输方式，选用单摸光纤，光纤传输容量为2.5Gbit/s或10Gbit/s。

对以上三种传输方式，从理论技术上讲都是可以实现的，但结合具体实施过程，系统工作的可靠性以及今后通信信息发展等因素考虑各有其优缺点。①微波传输方式优点、简单易行，能充分利用原有的微波站部分设备，投资少，建设周期短，抵抗自然灾害的能力强，能够实现大汛情可靠通信。缺点、SDH微波设备比较复杂，收发信机占用的波道多，对今后扩大传输容量有困难。②光纤传输方式优点、容量大，可以逐级逐年进行扩容，而且采用多个8字光环进行组网，电路的可靠性得到保障。缺点、光纤敷设比较困难，投资大，建设周期长，在局部易受自然和人为破坏。③混合传输方式虽然在技术上可行，但在实际实施上确实有一些难度，因为具体哪些区间采用SDH微波，哪些区间采用SDH光纤，必须根据目前和今后通信发展的业务需要以及不同地区用户的实际需求，进行反复比较论证才能确定。

对黄河通信干支线建设采用SDH技术，利用光纤传输方式来建设黄河宽带通信网，尽快与地方公网同步，决不能再搞重复建设，修修补补的事。真正实现黄河通信信息宽带、高速现代化。

参考文献：

[1]丁俊，孙志锋，王玉芬.数字微波通信在水库系统视频监控中的应用[J].电子技术，2011（11）.