微波通信技術(shù)ppt課件

1、Center for Wireless Communications (CWC), BUPT微波通訊技術(shù)微波通訊技術(shù)Center for Wireless Communications (CWC), BUPT11.1 微波通訊概述微波通訊概述微波通訊的開(kāi)展微波通訊的開(kāi)展19世紀(jì)世紀(jì)30年代年代20世紀(jì)世紀(jì)60年代年代模擬微波通訊模擬微波通訊主要采用模擬調(diào)頻主要采用模擬調(diào)頻1951年，美國(guó)紐約舊金山商用微波通訊線路開(kāi)通，年，美國(guó)紐約舊金山商用微波通訊線路開(kāi)通，100多個(gè)站接力，多個(gè)站接力，480路話音第路話音第1條實(shí)現(xiàn)中容量，長(zhǎng)間隔的微波通訊線路條實(shí)現(xiàn)中容量，長(zhǎng)間隔的微波通訊線路我國(guó)從我國(guó)從“七

2、五期間開(kāi)場(chǎng)建立長(zhǎng)途微波通訊線路七五期間開(kāi)場(chǎng)建立長(zhǎng)途微波通訊線路Center for Wireless Communications (CWC), BUPT微波通訊開(kāi)展微波通訊開(kāi)展20世紀(jì)世紀(jì)60年代年代90年代初年代初數(shù)字微波通訊數(shù)字微波通訊數(shù)字交換技術(shù)的出現(xiàn)、數(shù)字信號(hào)處置技術(shù)開(kāi)展、大規(guī)模集成電路開(kāi)展、數(shù)字交換技術(shù)的出現(xiàn)、數(shù)字信號(hào)處置技術(shù)開(kāi)展、大規(guī)模集成電路開(kāi)展、調(diào)制解調(diào)技術(shù)調(diào)制解調(diào)技術(shù)更好的長(zhǎng)途傳輸質(zhì)量、高頻譜利用率、高容量更好的長(zhǎng)途傳輸質(zhì)量、高頻譜利用率、高容量20世紀(jì)世紀(jì)90年代年代光纖、衛(wèi)星通訊的沖擊光纖、衛(wèi)星通訊的沖擊數(shù)字微波通訊的新趨勢(shì)數(shù)字微波通訊的新趨勢(shì)基于基于SDH的數(shù)字微波通

3、訊系統(tǒng)的數(shù)字微波通訊系統(tǒng)更高的容量更高的容量512QAM、1024QAM無(wú)線接入網(wǎng)無(wú)線接入網(wǎng)LMDS、MMDS、暫時(shí)通訊、緊急通訊、暫時(shí)通訊、緊急通訊Center for Wireless Communications (CWC), BUPT微波通訊根本概念微波通訊根本概念微波微波頻率在頻率在300Mhz300GHz的電磁波的電磁波微波的傳播特性微波的傳播特性似光性似光性直線傳播直線傳播極化特性極化特性線極化線極化電場(chǎng)矢量電場(chǎng)矢量E的端點(diǎn)隨時(shí)間的端點(diǎn)隨時(shí)間t的變化在一條直線上的變化在一條直線上程度極化：程度極化：E的軌跡與程度面平行的軌跡與程度面平行垂直極化：垂直極化：E的軌跡與程度面垂直的軌

4、跡與程度面垂直圓橢圓極化圓橢圓極化電場(chǎng)矢量電場(chǎng)矢量E的端點(diǎn)隨時(shí)間的端點(diǎn)隨時(shí)間t的變化在圓橢圓上的變化在圓橢圓上左旋極化：左旋極化：E的軌跡成逆時(shí)針?lè)较虻能壽E成逆時(shí)針?lè)较蛴倚龢O化：右旋極化：E的軌跡成順時(shí)針?lè)较虻能壽E成順時(shí)針?lè)较駽enter for Wireless Communications (CWC), BUPT微波中繼通訊系統(tǒng)在整個(gè)通訊網(wǎng)中的位置微波中繼通訊系統(tǒng)在整個(gè)通訊網(wǎng)中的位置端局交換中心交換中心端局終端終端微波中繼交換中心交換中心交換中心光纖通信衛(wèi)星通信Center for Wireless Communications (CWC), BUPT11.2 微波通訊系統(tǒng)微波通訊系統(tǒng)中繼

5、通訊中繼通訊信號(hào)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)間隔傳輸?shù)膼夯盘?hào)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)間隔傳輸?shù)膼夯蛹{、再生、轉(zhuǎn)發(fā)接納、再生、轉(zhuǎn)發(fā)一條通訊線路效力多地點(diǎn)一條通訊線路效力多地點(diǎn)上下話路上下話路三種中繼通訊方式三種中繼通訊方式直接中繼直接中繼外差中繼外差中繼基帶再生中繼基帶再生中繼ACB微波中繼接力方式示意圖Center for Wireless Communications (CWC), BUPT數(shù)字微波中繼線路組成表示數(shù)字微波中繼線路組成表示端站樞紐站再生中繼站端站端站中間站一條數(shù)字微波中繼線路組成Center for Wireless Communications (CWC), BUPT直接中繼直接中繼微波放大移頻微波放大直接中

6、繼方式Center for Wireless Communications (CWC), BUPT外差中繼外差中繼低噪聲放大下變頻中放上變頻功率放大外差中繼方式Center for Wireless Communications (CWC), BUPT基帶中繼基帶中繼低噪聲放大下變頻中放解調(diào)調(diào)制中放上變頻功率放大基帶中繼方式Center for Wireless Communications (CWC), BUPT11.2.2 波道及射頻頻率配置波道及射頻頻率配置波道波道微波線路的可用帶寬劃分成假設(shè)干頻率小段，并在每一個(gè)頻率小段上設(shè)微波線路的可用帶寬劃分成假設(shè)干頻率小段，并在每一個(gè)頻率小段上設(shè)

7、置一套微波收發(fā)信機(jī)，構(gòu)成一條微波通訊的傳輸通道置一套微波收發(fā)信機(jī)，構(gòu)成一條微波通訊的傳輸通道 。波道頻率配置波道頻率配置一條微波線路上允許有多套微波收發(fā)信機(jī)同時(shí)任務(wù)，這就必需對(duì)各波道一條微波線路上允許有多套微波收發(fā)信機(jī)同時(shí)任務(wù)，這就必需對(duì)各波道的微波頻率進(jìn)展分配的微波頻率進(jìn)展分配 頻率的分配應(yīng)盡能夠做到：頻率的分配應(yīng)盡能夠做到： 在給定的可用頻率范圍內(nèi)盡能夠多安排波道數(shù)量在給定的可用頻率范圍內(nèi)盡能夠多安排波道數(shù)量 盡能夠減少各波道間的干擾盡能夠減少各波道間的干擾 盡能夠地有利于通訊設(shè)備的規(guī)范化、系列化盡能夠地有利于通訊設(shè)備的規(guī)范化、系列化 Center for Wireless Communi

8、cations (CWC), BUPT單波道頻率配置單波道頻率配置二頻制二頻制ABCDf1f2f2f1f1f2f2f1反向干擾越站干擾二頻制頻率分配Center for Wireless Communications (CWC), BUPT單波道頻率配置單波道頻率配置四頻制四頻制ABCDf1f3f2f4f1f3f2f4越站干擾四頻制頻率分配Center for Wireless Communications (CWC), BUPT有效減小越站干擾有效減小越站干擾143214321432越站干擾越站干擾無(wú)越站干擾Center for Wireless Communications (CWC),

9、BUPT二頻制二頻制 & 四頻制四頻制四頻制：多用一倍頻率，但二頻制有反向干擾的問(wèn)題四頻制：多用一倍頻率，但二頻制有反向干擾的問(wèn)題天線前后隔離度：好的在天線前后隔離度：好的在40dB上下上下二頻制下，假設(shè)前向發(fā)生衰落，后向沒(méi)有發(fā)生衰落，那么發(fā)生后向?qū)η岸l制下，假設(shè)前向發(fā)生衰落，后向沒(méi)有發(fā)生衰落，那么發(fā)生后向?qū)η跋虻母蓴_向的干擾Center for Wireless Communications (CWC), BUPT多波道頻率配置多波道頻率配置收發(fā)頻率相間陳列收發(fā)頻率相間陳列 收發(fā)頻率集中陳列收發(fā)頻率集中陳列A方向B方向1f1f1f1f6f6f5f5f4f4f3f3f2f2f6f6f

10、5f5f4f4f3f3f2f2f圖a、收發(fā)頻率相間方案A方向B方向1f1f1f1f6f6f5f5f4f4f3f3f2f2f6f6f5f5f4f4f3f3f2f2f圖b、收發(fā)頻率集中方案Center for Wireless Communications (CWC), BUPT射頻波道的頻率再用射頻波道的頻率再用主用頻率再用頻率主用頻率再用頻率水平極化垂直極化圖a、同波道型頻率再用圖b、插入波道型頻率再用Center for Wireless Communications (CWC), BUPT微波通訊中的備份與切換微波通訊中的備份與切換備份備份設(shè)備備份設(shè)備備份波道備份：波道備份：1:1備份、備

11、份、n:1備份備份切換切換人工切換人工切換自動(dòng)切換自動(dòng)切換Center for Wireless Communications (CWC), BUPT微波通訊的監(jiān)控和勤務(wù)微波通訊的監(jiān)控和勤務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)通訊情況進(jìn)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，一旦發(fā)現(xiàn)通訊中斷時(shí)，將惡化波道上對(duì)通訊情況進(jìn)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，一旦發(fā)現(xiàn)通訊中斷時(shí)，將惡化波道上的信號(hào)切換到備用波道的信號(hào)切換到備用波道 對(duì)遠(yuǎn)方站的監(jiān)視和控制對(duì)遠(yuǎn)方站的監(jiān)視和控制 Center for Wireless Communications (CWC), BUPT微波通訊的監(jiān)控與勤務(wù)微波通訊的監(jiān)控與勤務(wù)勤務(wù)勤務(wù)用來(lái)為線路中各微波站上的維護(hù)人員傳送業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)，

12、以及為監(jiān)控系統(tǒng)提用來(lái)為線路中各微波站上的維護(hù)人員傳送業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)，以及為監(jiān)控系統(tǒng)提供監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸通道供監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸通道 三種勤務(wù)虛現(xiàn)方式：三種勤務(wù)虛現(xiàn)方式：配置獨(dú)立的勤務(wù)傳輸波道配置獨(dú)立的勤務(wù)傳輸波道 在主通道的信息流中插入一定的勤務(wù)比特來(lái)傳輸勤務(wù)信號(hào)在主通道的信息流中插入一定的勤務(wù)比特來(lái)傳輸勤務(wù)信號(hào) 對(duì)主信道的載波進(jìn)展附加調(diào)制來(lái)傳送勤務(wù)信號(hào)如載波用淺調(diào)頻方式來(lái)對(duì)主信道的載波進(jìn)展附加調(diào)制來(lái)傳送勤務(wù)信號(hào)如載波用淺調(diào)頻方式來(lái)傳輸站間話務(wù)傳輸站間話務(wù) Center for Wireless Communications (CWC), BUPT實(shí)例實(shí)例 一個(gè)典型的數(shù)字微波通訊系統(tǒng)的端站設(shè)備一個(gè)典型的數(shù)

13、字微波通訊系統(tǒng)的端站設(shè)備雙工器帶通帶通帶通帶通解調(diào)解調(diào)調(diào)制調(diào)制微波發(fā)送微波發(fā)送微波接收微波接收無(wú)損傷切換無(wú)損傷切換三次群分接三次群復(fù)接二次群二次群二次群二次群二次群二次群二次群二次群Center for Wireless Communications (CWC), BUPT雙工器雙工器將發(fā)送和接納的信號(hào)分隔開(kāi)，即從公用天線接納到的信號(hào)經(jīng)過(guò)雙工器后將發(fā)送和接納的信號(hào)分隔開(kāi)，即從公用天線接納到的信號(hào)經(jīng)過(guò)雙工器后進(jìn)入接納設(shè)備而不通向發(fā)送設(shè)備，發(fā)送信號(hào)經(jīng)過(guò)雙工器后直接經(jīng)過(guò)天線進(jìn)入接納設(shè)備而不通向發(fā)送設(shè)備，發(fā)送信號(hào)經(jīng)過(guò)雙工器后直接經(jīng)過(guò)天線發(fā)射出去而不通向接納設(shè)備。發(fā)射出去而不通向接納設(shè)備。 Center

14、 for Wireless Communications (CWC), BUPT波道濾波器波道濾波器分隔各個(gè)波道的信號(hào)，防止呵斥波道間干擾分隔各個(gè)波道的信號(hào)，防止呵斥波道間干擾 Center for Wireless Communications (CWC), BUPT微波收信機(jī)微波收信機(jī)帶通低噪放大抑鏡濾波混頻前置中放自適應(yīng)均衡中頻放大中頻濾波本振射頻輸入中頻輸出Center for Wireless Communications (CWC), BUPT微波發(fā)信機(jī)微波發(fā)信機(jī)中放上變頻隔離濾波微波前放輸出功放信道濾波AGC中頻信號(hào)去天線淺調(diào)頻主振蕩器隔離放大勤務(wù)信號(hào)Center for Wir

15、eless Communications (CWC), BUPT調(diào)制解調(diào)設(shè)備調(diào)制解調(diào)設(shè)備將數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制到中頻，將中頻信號(hào)解調(diào)位數(shù)字基帶信號(hào)將數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制到中頻，將中頻信號(hào)解調(diào)位數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制方式多為高階調(diào)制如調(diào)制方式多為高階調(diào)制如DQPSK、16QAM、256QAM、9QPR等等與數(shù)字基帶的接口可以為：與數(shù)字基帶的接口可以為：AMI碼、碼、HDB3碼、碼、CMI碼碼Center for Wireless Communications (CWC), BUPT無(wú)損傷切換無(wú)損傷切換無(wú)損切換的兩個(gè)要求：無(wú)損切換的兩個(gè)要求：切換前主備用波道間的時(shí)變時(shí)延和殘留固定時(shí)延能快速平衡，保證主備切換前主

16、備用波道間的時(shí)變時(shí)延和殘留固定時(shí)延能快速平衡，保證主備用碼流對(duì)齊用碼流對(duì)齊 即使在快衰落下，全部切換過(guò)程必需在門(mén)限誤碼率到來(lái)之前完成即使在快衰落下，全部切換過(guò)程必需在門(mén)限誤碼率到來(lái)之前完成 Center for Wireless Communications (CWC), BUPT無(wú)損傷切換無(wú)損傷切換兩路之間切換時(shí)，結(jié)果就像一路一樣兩路之間切換時(shí)，結(jié)果就像一路一樣要點(diǎn)要點(diǎn)時(shí)辰調(diào)整各路時(shí)延，使其一致時(shí)辰調(diào)整各路時(shí)延，使其一致閱歷的信道不一樣，所以時(shí)延有不一樣的能夠性閱歷的信道不一樣，所以時(shí)延有不一樣的能夠性及時(shí)預(yù)測(cè)各路的誤碼率，以便提早切換到好的一路上及時(shí)預(yù)測(cè)各路的誤碼率，以便提早切換到好的一路

17、上偽誤碼技術(shù)偽誤碼技術(shù)Center for Wireless Communications (CWC), BUPT微波線路設(shè)計(jì)微波線路設(shè)計(jì)事情：要在北京到上海建立微波線路事情：要在北京到上海建立微波線路問(wèn)題：設(shè)幾個(gè)站？設(shè)在哪兒？每個(gè)站的一些詳細(xì)事情如天線高度該問(wèn)題：設(shè)幾個(gè)站？設(shè)在哪兒？每個(gè)站的一些詳細(xì)事情如天線高度該怎樣定？怎樣定？原那么：少花錢，但要保證目的原那么：少花錢，但要保證目的Center for Wireless Communications (CWC), BUPT目的目的目的的根本在于通話質(zhì)量目的的根本在于通話質(zhì)量通話質(zhì)量是個(gè)客觀概念，可同通話質(zhì)量是個(gè)客觀概念，可同BER這個(gè)客觀

18、目的聯(lián)絡(luò)起來(lái)這個(gè)客觀目的聯(lián)絡(luò)起來(lái)通話質(zhì)量通話質(zhì)量BEREb/N0S/N因此，線路設(shè)計(jì)的本質(zhì)是要保證信噪比因此，線路設(shè)計(jì)的本質(zhì)是要保證信噪比Center for Wireless Communications (CWC), BUPTS/NINCNSt有用信號(hào)功率C收信機(jī)熱噪聲tN、越站干擾如極化干擾、前背干擾各種干擾 ICenter for Wireless Communications (CWC), BUPTS/N的計(jì)算的計(jì)算Nt：用設(shè)備商提供的數(shù)據(jù)計(jì)算：用設(shè)備商提供的數(shù)據(jù)計(jì)算Nt=KTBNFNF收信機(jī)的噪聲系數(shù)收信機(jī)的噪聲系數(shù)K常數(shù)常數(shù)B帶寬帶寬T溫度溫度I：按詳細(xì)干擾來(lái)源各個(gè)計(jì)算：按詳細(xì)干

19、擾來(lái)源各個(gè)計(jì)算C：要點(diǎn)在于確定傳播損耗：要點(diǎn)在于確定傳播損耗途徑損耗間隔要素、大氣折射要素等途徑損耗間隔要素、大氣折射要素等建筑物遮擋經(jīng)過(guò)站址選擇盡量防止建筑物遮擋經(jīng)過(guò)站址選擇盡量防止多徑影響地面微波普通可以假設(shè)成多徑影響地面微波普通可以假設(shè)成2徑模型徑模型信號(hào)衰落留出一定的余量信號(hào)衰落留出一定的余量Center for Wireless Communications (CWC), BUPT微波信道的衰落微波信道的衰落大部分時(shí)間內(nèi)，微波信道是無(wú)衰落的大部分時(shí)間內(nèi)，微波信道是無(wú)衰落的個(gè)別時(shí)間內(nèi)由于大氣折射率的變化會(huì)導(dǎo)致信道的時(shí)間變化個(gè)別時(shí)間內(nèi)由于大氣折射率的變化會(huì)導(dǎo)致信道的時(shí)間變化日出日沒(méi)時(shí)分，大氣層上下的溫度不均勻日出日沒(méi)時(shí)分，大氣層上下的溫度不均勻富含水蒸氣氣候劇變的地方富含水蒸氣氣候劇變的地方沙漠最好沙漠最好Center for Wireless Communications (CWC), BUPT中斷率及衰落余量中斷率及衰落余量衰落使途徑損耗隨機(jī)變化衰落使途徑損耗隨機(jī)變化中斷率中斷率當(dāng)信噪比由于衰落而低于預(yù)訂的設(shè)計(jì)目的時(shí)，稱發(fā)生了中斷。中斷出現(xiàn)當(dāng)信噪比由于衰落而低于預(yù)訂的設(shè)計(jì)目的時(shí)，稱發(fā)生了中斷。中斷出現(xiàn)的時(shí)間比率叫中斷率的時(shí)間比率叫中斷率