第3章-微波與衛(wèi)星通信課件

第三章微波與衛(wèi)星通信3.1微波通信技術(shù)3.2微波通信系統(tǒng)3.3微波無(wú)線固定接入3.4衛(wèi)星通信技術(shù)3.5衛(wèi)星通信系統(tǒng)3.6衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展3.1微波通信技術(shù)

微波通信所使用的頻段為300MHz～300GHz，相應(yīng)的波長(zhǎng)為1m～0.1mm。人們習(xí)慣上將微波劃分為分米波、厘米波、毫米波和亞毫米波波段。通常用不同的字母代表不同的微波波段，如：S代表10cm波段、C代表5cm波段、X代表3cm波段、Ka代表8mm波段、U代表6mm波段、F代表3mm波段等。微波的主要特征如下。(1)似光性。微波的波長(zhǎng)范圍為0.1mm～1m，這樣短的波長(zhǎng)與地球上的物體(如飛機(jī)、艦船、建筑物)的尺寸相比小得多或?qū)儆谕粋€(gè)數(shù)量級(jí)，故當(dāng)微波照射到這些物體上時(shí)將產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射。微波的這種直線傳播特性與光線的傳播特性相似，所以稱微波具有“似光性”，利用這一特性可實(shí)現(xiàn)無(wú)線電定位。超視距微波通信就是依靠中繼站進(jìn)行長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸?shù)摹?2)高頻性。微波的振蕩周期在10-9～10-13s量級(jí)，利用微波的高頻特性可以設(shè)計(jì)制造出微波振蕩、放大與檢波等微波器件，如磁控管、行波管等。同時(shí)，由于微波的頻率高、頻帶寬、傳輸信息容量大，所以大信息量的無(wú)線傳輸大多采用微波通信。(3)穿透性。微波照射到媒質(zhì)時(shí)具有良好的穿透性，云、霧、雪等對(duì)微波的傳播影響小，這為微波遙感和全天候通信奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，1～10?GHz、10～30?GHz、91GHz附近波段的微波受電離層影響較小，從而成為人類探測(cè)太空的“宇宙之窗”，為射電天文學(xué)、衛(wèi)星通信、衛(wèi)星遙感提供了寶貴的無(wú)線電通道。(4)散射性。微波也具有散射性，利用這一特性，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的微波散射通信，也可以根據(jù)散射的特征進(jìn)行微波遙感。(5)抗干擾性。由于微波的頻率很高，一般自然界和電氣設(shè)備產(chǎn)生的人為電磁干擾的頻率與其差別很大，所以基本上不會(huì)影響微波通信，即它的抗干擾能力強(qiáng)。(6)熱效應(yīng)。當(dāng)微波在有耗媒質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)使媒質(zhì)分子相互碰撞、摩擦，從而使媒質(zhì)發(fā)熱，微波爐就是利用這一效應(yīng)制成的。同時(shí)，這一效應(yīng)也成了有效的理療方式，是微波醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)。

由此可見(jiàn)，利用微波進(jìn)行通信具有頻帶寬、信息傳輸量大、抗自然和人為干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，從而使微波通信技術(shù)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

3.1.2數(shù)字微波通信的特點(diǎn)

微波通信分為模擬微波通信和數(shù)字微波通信兩種制式。用于傳輸頻分多路-調(diào)頻制(FDM-FM)基帶信號(hào)的系統(tǒng)稱為模擬微波通信；用于傳輸數(shù)字基帶信號(hào)的系統(tǒng)稱為數(shù)字微波通信。遠(yuǎn)距離的微波中繼傳輸一般都采用數(shù)字通信的方式。

數(shù)字微波通信的優(yōu)點(diǎn)：①抗干擾能力強(qiáng)，整個(gè)線路噪聲不積累；②保密性強(qiáng)，便于加密；③器件便于固態(tài)化和集成化，設(shè)備體積小，耗電少；④便于組成綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)。

數(shù)字微波通信的不足：①因?yàn)橐髠鬏斝诺缼捿^寬，因此會(huì)產(chǎn)生頻率選擇性衰落；②抗衰落技術(shù)復(fù)雜。

數(shù)字微波通信系統(tǒng)主要由發(fā)射端、微波信道和接收端三部分構(gòu)成，如圖所示。不論信源提供的信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，還是模擬信號(hào)，最終都將經(jīng)編碼器轉(zhuǎn)變成符合傳輸要求的數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)微波通道傳輸，最后解碼器將接收到的信號(hào)還原為原始信號(hào)傳給信宿。

式(3-2)表明，微波通信的傳輸損耗包括真空中的基本損耗和實(shí)際媒質(zhì)損耗兩部分。所以，信道的傳輸衰減取決于不同的傳輸方式和不同的傳輸媒質(zhì)。

信道的傳輸衰減是微波通信的主要特征，這種傳輸衰減統(tǒng)稱為衰落現(xiàn)象。衰落分為兩種，即吸收型衰落和干涉型衰落。吸收型衰落主要是由于傳輸媒質(zhì)電參數(shù)的變化使得信號(hào)在媒質(zhì)中的衰減特性發(fā)生相應(yīng)的變化而引起的；干涉型衰落主要是由隨機(jī)多徑干涉現(xiàn)象引起的。衰落又有慢衰落和快衰落之分，由大氣氣象的隨機(jī)性引起信號(hào)電平在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的起伏變化稱為慢衰落；由天線傳播或媒質(zhì)的不均勻傳播而引起信號(hào)幅度和相位在較短時(shí)間內(nèi)的變化稱為快衰落?？焖ヂ浜吐ヂ涫钳B加在一起共同影響傳輸信號(hào)的，短時(shí)間內(nèi)快衰落表現(xiàn)明顯，而慢衰落不易被察覺(jué)。信號(hào)的衰落現(xiàn)象將嚴(yán)重地影響微波傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，但采取有效措施是可以加以控制的。

無(wú)線電波通過(guò)媒質(zhì)除產(chǎn)生傳輸損耗外，由于媒質(zhì)的色散效應(yīng)和隨機(jī)多徑傳輸效應(yīng)還會(huì)產(chǎn)生振幅失真和相位失真。色散效應(yīng)是由于不同頻率的無(wú)線電波在媒質(zhì)中的傳播速度有差別而引起的信號(hào)失真。載有信號(hào)的無(wú)線電波都占據(jù)一定的頻帶，當(dāng)電波通過(guò)媒質(zhì)傳播到達(dá)接收點(diǎn)時(shí)，由于各頻率成分傳播速度不同，因而不能保持原來(lái)信號(hào)中的相位關(guān)系，引起波形失真，至于色散效應(yīng)引起信號(hào)畸變的程度，則要結(jié)合具體信道的傳輸情況而定。多徑傳輸也會(huì)引起信號(hào)畸變，這是因?yàn)闊o(wú)線電波在傳播時(shí)通過(guò)兩個(gè)以上不同長(zhǎng)度的路徑到達(dá)接收端，接收天線獲得的信號(hào)是幾個(gè)不同路徑傳來(lái)的信號(hào)的總和。3.1.4微波通信的頻率配置

微波通信的頻帶雖然很寬，幾乎是普通無(wú)線電波長(zhǎng)、中、短波各波段帶寬總和的1000倍。為避免各種應(yīng)用之間的相互干擾，同時(shí)也為了提高無(wú)線電頻率資源的利用效率，人們對(duì)頻率的使用進(jìn)行了劃分。

微波通信頻率配置的基本原則是使整個(gè)微波傳輸系統(tǒng)中的相互干擾最小、頻帶利用率最高。頻率配置應(yīng)包括微波通信線路中各個(gè)微波站上多波道收、發(fā)信頻率的確定，并根據(jù)選中的中頻頻率確定收、發(fā)本振頻率，應(yīng)考慮的因素如下：(1)在一個(gè)中間站，單向波道的收信和發(fā)信必須使用不同頻率，而且要在頻率間留有足夠的間隔，以避免收、發(fā)信號(hào)之間相互干擾；(2)多波道同時(shí)工作時(shí)，相鄰波道頻率之間必須有足夠的間隔，以免發(fā)生鄰波道之間的干擾；(3)整個(gè)頻譜安排必須緊湊合理，使給定的通信頻段能得到有效的利用，并有較高的傳輸速率；(4)多波道系統(tǒng)一般使用公用天線(減少微波天線塔的建設(shè))，所以選用的頻率配置方案應(yīng)有利于天線公用，既能降低天線建設(shè)總投資，又能滿足技術(shù)指標(biāo)的要求；(5)不應(yīng)產(chǎn)生鏡像干擾，即不允許某一波道的發(fā)信頻率等于其他波道收信機(jī)的鏡像頻率。

我國(guó)國(guó)家無(wú)線電管理委員會(huì)根據(jù)國(guó)際電聯(lián)組織ITU-R關(guān)于波道頻率配置的建議，公布了我國(guó)使用的三種頻率配置方案。1.集體排列方案

射頻波道可以分為收信和發(fā)信波道。通常的做法是將某一頻段的2n個(gè)波道分割成低端與高端兩段，每段有n個(gè)波道，分別為f1、f2、…、fn?和

。對(duì)某臺(tái)收發(fā)信機(jī)來(lái)說(shuō)，如果發(fā)信波道取低端的fi的話，那么收信波道一定取高端相應(yīng)的

，反之亦然，如圖3-4所示。這樣fi??和

就組成了一對(duì)波道，整個(gè)頻段共有n對(duì)波道。還規(guī)定-?fi為同一對(duì)波道的收、發(fā)中心頻率間隔，f0為中心頻率，n為工作波道對(duì)的數(shù)目，ΔfB為占用帶寬，并有ΔfB=2(n-1)XS?+?YS?+?2ZS(MHz)(3-3)式中，XS為波道間隔；YS為中心頻率附近相鄰的收、發(fā)信波道間隔；ZS為相鄰頻段間的保護(hù)間隔。

集體排列方案的優(yōu)點(diǎn)是收、發(fā)信頻段中相鄰頻點(diǎn)的工作電平基本相同，所以相互影響較小，這是常用的方法。在集體排列方案中，相鄰收(發(fā))信頻率間隔可以小一些，而收、發(fā)頻率間隔卻可以選得大一些。2.交替波道配置方案

為了使更多的波道能夠公用天線并減小系統(tǒng)內(nèi)的干擾，現(xiàn)在微波天線大多采用雙極化天線。對(duì)于雙極化天線和圓饋線，通常使用兩種互相垂直的極化波：水平極化波和垂直極化波。由于這兩種極化波互相垂直，它們相互的影響就很小了。交替波道配置方案的奇數(shù)和偶數(shù)波道會(huì)分別使用不同的極化方法，這種方案可以減小鄰道干擾。3.同波道交叉極化方案

為了提高頻譜利用率，可以采用同波道交叉極化方案。為了更好地減小交叉極化干擾的影響，又提出了波道中心頻率交替的同波道交叉極化頻率復(fù)用方案。

另外，根據(jù)CCIR第746號(hào)建議，SDH微波通信系統(tǒng)的射頻波道配置與現(xiàn)有的射頻波道配置方法兼容，便于SDH微波傳輸系統(tǒng)的推廣，盡量減小對(duì)現(xiàn)有PDH微波傳輸系統(tǒng)的影響。原有PDH微波傳輸系統(tǒng)單波道傳輸?shù)淖罡咚俾蕿?40Mb/s，波道的最大帶寬小于30MHz。在小于30MHz的波道帶寬內(nèi)傳輸SDH的各個(gè)速率等級(jí)有著很大的技術(shù)難度。為了適合SDH微波傳輸?shù)男枨?，CCIR將微波波道的最大傳輸帶寬提高到40MHz。加拿大北方電信采用512QAM調(diào)制及雙波道并行傳輸?shù)姆椒ǎ脙蓚€(gè)40MHz波道傳輸STM-4的信息速率；日本公司使用同波道交叉極化的方法，在一個(gè)波道中傳輸2?×?STM-1的信息速率，并且30MHz和40MHz兩種波道帶寬分別使用128QAM和64QAM的調(diào)制方法，較好地實(shí)現(xiàn)了與PDH微波傳輸系統(tǒng)的兼容。1～30?GHz數(shù)字微波接力通信系統(tǒng)容量系列及射頻波道配置的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定1.5GHz和2GHz頻段的波道帶寬較窄，取2?GHz、4?GHz、8?GHz、14?GHz波道帶寬用于中、小容量的信號(hào)傳輸速率；4?GHz、5?GHz、6?GHz頻段的電波傳輸條件較好，用于大容量的高速率信號(hào)傳輸，如SDH信號(hào)的傳輸。部分射頻波道的配置參數(shù)見(jiàn)下表。3.1.5信號(hào)的傳輸與復(fù)用

目前在長(zhǎng)距離微波通信干線中以傳輸數(shù)字信號(hào)為主，構(gòu)成數(shù)字微波通信系統(tǒng)。常用脈沖形式的基帶序列對(duì)中頻頻率為70MHz或140MHz的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，然后再變換到微波頻率進(jìn)行傳輸。

在SDH數(shù)字微波通信系統(tǒng)中，采用多進(jìn)制編碼的64QAM、128QAM、256QAM、512QAM調(diào)制方式。同時(shí)還采用多載頻的傳輸方式，如采用4個(gè)載頻使每個(gè)載頻都用256QAM調(diào)制方式去傳輸100Mb/s信息，這樣一個(gè)波道的4個(gè)載頻同時(shí)傳送，就可以傳輸4倍這樣的信息，而其占用的頻譜卻與只用一個(gè)載頻傳輸時(shí)所占用的頻譜相當(dāng)。這樣可使數(shù)字微波朝著既擴(kuò)大容量，又不占用較大信道帶寬的方向發(fā)展。

目前，廣泛采用的多路復(fù)用方式有兩種：頻分多路復(fù)用(FDM)和時(shí)分多路復(fù)用(TDM)。FDM是從頻域的角度進(jìn)行分析的，其使各路信號(hào)在頻率上彼此分開(kāi)，而在時(shí)域上相互混疊在一起；TDM是從時(shí)域的角度進(jìn)行分析的，其使各路信號(hào)在時(shí)間上彼此分開(kāi)，而在頻域上相互混疊在一起。

模擬信號(hào)一般采用頻分多路(FDM)方式，各路用戶信號(hào)采用單邊帶調(diào)制(SSB)將其頻譜分別搬移到互不重疊的頻率上，形成多路復(fù)用信號(hào)，然后在一個(gè)信道中同時(shí)傳輸；接收端用濾波器將各路信號(hào)分離。由于使用頻率來(lái)區(qū)分信號(hào)，故稱之為頻分多路復(fù)用。

在頻分復(fù)用中，信道的可用頻帶被分成若干彼此互不重疊的頻段，每路信號(hào)占據(jù)其中一個(gè)頻段。為了使各路信號(hào)的頻譜互不重疊，在各路信號(hào)的發(fā)送端都使用了適當(dāng)?shù)臑V波器。若不考慮信道中所引入的噪聲和干擾的影響，在接收端進(jìn)行信息接收時(shí)，各路信號(hào)應(yīng)嚴(yán)格地限制在本信道通帶之內(nèi)。這樣，當(dāng)信號(hào)經(jīng)過(guò)帶通濾波器之后，就可提取出各自信道的已調(diào)波，然后通過(guò)解調(diào)器、低通濾波器獲得原信號(hào)。

頻分復(fù)用系統(tǒng)中的主要問(wèn)題在于各路信號(hào)之間存在相互干擾。這是由于系統(tǒng)非線性器件的影響使各路信號(hào)之間產(chǎn)生組合波，且當(dāng)其落入本波道通帶之內(nèi)時(shí)，就構(gòu)成了干擾。特別值得注意的是信道傳輸中的非線性所造成的干擾是無(wú)法消除的，因而頻分復(fù)用系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)線性的要求很高，同時(shí)還必須合理地選擇各路載波頻率，并在各路載波頻率帶之間增加保護(hù)帶寬來(lái)減小干擾。

對(duì)數(shù)字信號(hào)而言，通常采用時(shí)分多路復(fù)用方式。它將一條通信線路的工作時(shí)間周期性地分割成若干個(gè)互不重疊的時(shí)隙，分配給若干個(gè)用戶，每個(gè)用戶分別使用指定的時(shí)隙。這樣，多路信號(hào)可在時(shí)間軸上互不重疊地穿插排列在同一條公共信道上進(jìn)行傳輸。因此在接收端可以利用適當(dāng)?shù)倪x通門電路在各時(shí)隙中選出各路用戶的信號(hào)，然后再恢復(fù)成原來(lái)的信號(hào)。3.1.6信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)

在數(shù)字微波通信系統(tǒng)中，常用脈沖形式的基帶序列對(duì)中頻頻率70MHz或140MHz的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，然后再變換到微波頻率進(jìn)行傳輸。

在數(shù)字調(diào)制中以正弦波作為載波信號(hào)，用數(shù)字基帶信號(hào)去鍵控正弦信號(hào)的振幅、頻率和相位便可得到振幅鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK及DPSK)三種基本調(diào)制方式。其中相移鍵控在衛(wèi)星通信中使用較多。另外，正交振幅調(diào)制(QuadratureAmplitudeModulation，QAM)、最小頻移鍵控(MSK)和高斯最小頻移鍵控(GMSK)也得到較多應(yīng)用。3.1.7編解碼技術(shù)1．信源編碼技術(shù)

信源編碼是指先將語(yǔ)音、圖像等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)，然后再根據(jù)傳輸信息的性質(zhì)采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行編碼。為了降低系統(tǒng)的傳輸速率、提高通信系統(tǒng)效率，需對(duì)語(yǔ)音或圖像信號(hào)進(jìn)行頻帶壓縮傳輸。

數(shù)字微波通信系統(tǒng)采用的最基本的語(yǔ)音編碼方式為標(biāo)準(zhǔn)的脈沖編碼調(diào)制(PCM)方式，即以奈奎斯特抽樣定理為基準(zhǔn)，將頻帶寬度為300～3400Hz的語(yǔ)音信號(hào)變換成編碼速率為64kb/s的數(shù)字信號(hào)，調(diào)制后經(jīng)微波線路傳輸，然后在收端進(jìn)行解調(diào)，經(jīng)數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換便恢復(fù)出原有的模擬信號(hào)。系統(tǒng)可以在有限的傳輸帶寬內(nèi)保證系統(tǒng)的誤碼性能，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的信號(hào)傳輸。在數(shù)字系統(tǒng)中所采用的語(yǔ)音信號(hào)的基本編碼方式包括三大類：波形編碼、參數(shù)編碼和混合編碼。

波形編碼是直接將時(shí)域信號(hào)變?yōu)閿?shù)字代碼的一種編碼方式，如PCM、ΔM、ADPCM、SBC、VQ等。

參數(shù)編碼是以發(fā)音機(jī)制模型為基礎(chǔ)直接提取語(yǔ)音信號(hào)的一些特征參量，并對(duì)其進(jìn)行編碼的一種編碼方式。其基本原理是先由語(yǔ)音產(chǎn)生的條件建立語(yǔ)音信號(hào)產(chǎn)生的模型，然后提取語(yǔ)音信號(hào)中的主要參量經(jīng)編碼發(fā)送到接收端；接收端經(jīng)解碼恢復(fù)出與發(fā)送端相應(yīng)的參量，再根據(jù)語(yǔ)音產(chǎn)生的物理模型合成輸出相應(yīng)語(yǔ)音。即參數(shù)編碼采取的是語(yǔ)音分析與合成的方法，其特點(diǎn)是可以大大壓縮數(shù)碼率，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然，其語(yǔ)音質(zhì)量與波形編碼相比要差一點(diǎn)。

混合編碼是一種綜合編碼方式，它吸取了波形編碼和參數(shù)編碼的優(yōu)點(diǎn)，使編碼數(shù)字語(yǔ)音中既包括語(yǔ)音特征參量，又包括部分波形編碼信號(hào)。

無(wú)論是PCM信號(hào)還是ΔM信號(hào)，其所占用的頻帶寬度均遠(yuǎn)大于模擬語(yǔ)音信號(hào)。因此，人們長(zhǎng)期以來(lái)一直在進(jìn)行壓縮數(shù)字化語(yǔ)音占用頻帶的工作，即在相同質(zhì)量指標(biāo)條件下降低數(shù)字化語(yǔ)音的數(shù)碼率以提高數(shù)字通信系統(tǒng)的頻帶利用率。這一點(diǎn)對(duì)于頻率資源十分緊張的超短波陸地移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等很有實(shí)用意義。

通常把編碼速率低于64kb/s的語(yǔ)音編碼方法稱為語(yǔ)音壓縮編碼技術(shù)。其方法很多，如自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制(ADPCM)、自適應(yīng)增量調(diào)制(ADM)、子帶編碼(SBC)、矢量量化編碼(VQ)、變換域編碼(ATC)、參量編碼(聲碼器)等。2．信道編碼技術(shù)

信道編碼是指在數(shù)據(jù)發(fā)送之前，在信息碼之外附加一定比特?cái)?shù)的監(jiān)督碼元使監(jiān)督碼元與信息碼元構(gòu)成某種特定的關(guān)系，接收端根據(jù)這種特定的關(guān)系來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)。

信道編碼不同于信源編碼，信源編碼的目的是為了提高數(shù)字信號(hào)的有效性，具體地講就是盡可能壓縮信源的冗余度，其去掉的冗余度是隨機(jī)的、無(wú)規(guī)律的；而信道編碼的目的在于提高數(shù)字通信的可靠性，它通過(guò)加入冗余碼來(lái)減少誤碼，其代價(jià)是降低了信息的傳輸速率，即以減小有效性來(lái)增加可靠性，其增加的冗余度是特定的、有規(guī)律的，故可利用其在接收端進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)以保證傳輸質(zhì)量。因此，信道編碼技術(shù)也稱差錯(cuò)控制編碼技術(shù)。

差錯(cuò)控制編碼的基本思想是：通過(guò)對(duì)信息序列做某種變換使原來(lái)彼此獨(dú)立、相關(guān)性極小的信息碼元產(chǎn)生某種相關(guān)性，這樣在接收端就可利用這種特性來(lái)檢出并糾正信息碼元在信道傳輸中所造成的差錯(cuò)。

差錯(cuò)的類型可分為隨機(jī)差錯(cuò)和突發(fā)差錯(cuò)兩類。差錯(cuò)控制方式可以分為前向糾錯(cuò)(FEC)和自動(dòng)請(qǐng)求重傳(ARQ)兩類，結(jié)合這兩種方式的優(yōu)點(diǎn)便產(chǎn)生了混合糾錯(cuò)(HEC)方式。在HEC方式中，發(fā)送端發(fā)送的碼不僅能夠檢測(cè)錯(cuò)誤，而且還具有一定的糾錯(cuò)能力。所接收的信號(hào)如果在碼的糾錯(cuò)能力以內(nèi)，接收端會(huì)自動(dòng)進(jìn)行糾錯(cuò)；如果錯(cuò)誤很多超出了碼的糾錯(cuò)能力，那么只能檢錯(cuò)而不能糾錯(cuò)，這時(shí)接收端需通過(guò)反饋信道向發(fā)送端發(fā)送要求重發(fā)的指令，然后發(fā)送端再次重傳正確的信碼。

差錯(cuò)控制編碼按照功能的不同可分為檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼。檢錯(cuò)碼只能檢測(cè)誤碼，不能糾錯(cuò)；但糾錯(cuò)碼則兼有檢錯(cuò)和糾錯(cuò)的能力，并且在發(fā)現(xiàn)有不可糾正的錯(cuò)誤時(shí)還會(huì)給出錯(cuò)誤指示。按照信息碼元和附加的監(jiān)督碼元之間的檢驗(yàn)關(guān)系，差錯(cuò)控制編碼又可分為線性碼和非線性碼，若信息碼元與監(jiān)督碼元之間滿足一組線性方程式，則稱為線性碼；否則稱為非線性碼。常用的差錯(cuò)控制編碼一般都是線性碼，線性碼又包括了分組碼和卷積碼。漢明碼是1950年由漢明提出的糾正單一隨機(jī)錯(cuò)誤的線性分組碼，因其編譯碼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而得到廣泛應(yīng)用；分組碼的重要分支循環(huán)碼具有許多特殊的代數(shù)性質(zhì)。BCH碼有嚴(yán)密的代數(shù)結(jié)構(gòu)，在SDH微波通信設(shè)備中常常使用能糾多重錯(cuò)誤的BCH碼來(lái)降低傳輸誤碼率。

實(shí)際通信系統(tǒng)中除了隨機(jī)差錯(cuò)外，還常會(huì)遇到突發(fā)干擾使一個(gè)碼字內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)碼元的連續(xù)錯(cuò)誤。交織編碼將一糾錯(cuò)碼的碼字交織，使突發(fā)誤碼轉(zhuǎn)換為一個(gè)糾錯(cuò)誤碼字內(nèi)的隨機(jī)誤碼，因而交織碼是突發(fā)差錯(cuò)的有效糾錯(cuò)碼。

與分組碼不同，卷積碼在任意給定的時(shí)間單元內(nèi)，編碼器的n個(gè)輸出不僅與本時(shí)間單元的k個(gè)輸出碼元有關(guān)，而且與前m

-

1個(gè)時(shí)間單元的輸入碼元有關(guān)。這里m是約束度，這種約束關(guān)系使已編碼序列的相鄰碼字之間存在著相關(guān)性，正是這一記憶特性使該序列可以看做是輸入序列經(jīng)某種卷積運(yùn)算的結(jié)果。由卷機(jī)碼的相關(guān)性導(dǎo)出的維特比(Viterbi)譯碼算法是一種最佳的譯碼方法。由于維特比算法具有一定的克服突發(fā)錯(cuò)誤的能力，因此在譯碼、信號(hào)解調(diào)和SDH微波傳輸方面得到廣泛的應(yīng)用。3.2微波通信系統(tǒng)3.2.1數(shù)字微波通信系統(tǒng)1．?dāng)?shù)字微波的發(fā)信系統(tǒng)

從目前使用的數(shù)字微波通信設(shè)備來(lái)看，數(shù)字微波發(fā)信機(jī)可分為直接調(diào)制式發(fā)信機(jī)(使用微波調(diào)相器)和變頻式發(fā)信機(jī)。中小容量的數(shù)字微波(480路以下)設(shè)備采用前一種方案，而中大容量的數(shù)字微波設(shè)備大多數(shù)采用后一種方案，這是因?yàn)樽冾l式發(fā)信機(jī)的數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制是在中頻上實(shí)現(xiàn)的，可得到較好的調(diào)制特性和設(shè)備兼容性。下面以一種典型的變頻式發(fā)信機(jī)加以說(shuō)明，如圖3-5所示。

由調(diào)制機(jī)或收信機(jī)送來(lái)的中頻已調(diào)信號(hào)經(jīng)發(fā)信機(jī)的中頻放大器放大后送到發(fā)信混頻器，再經(jīng)發(fā)信混頻器將中頻已調(diào)信號(hào)變?yōu)槲⒉ㄒ颜{(diào)信號(hào)，并使用單向器和濾波器取出混頻后的一個(gè)邊帶(上邊帶或下邊帶)。然后由功率放大器把微波已調(diào)信號(hào)放大到額定電平，最后經(jīng)分路濾波器送往天線。

微波功放及輸出功放多采用場(chǎng)效應(yīng)晶體管功率放大器。為了保證末級(jí)的線性工作范圍、避免過(guò)大的非線性失真，常用自動(dòng)電平控制電路使輸出維持在一個(gè)合適的電平。

公務(wù)信號(hào)是采用復(fù)合調(diào)制方式傳送的，并運(yùn)用變?nèi)莨茉诎l(fā)信本振前對(duì)公務(wù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻。這種調(diào)制方式設(shè)備簡(jiǎn)單，在沒(méi)有復(fù)用設(shè)備的中繼站也可以傳輸上、下公務(wù)信號(hào)。2．?dāng)?shù)字微波的收信系統(tǒng)

數(shù)字微波的收信設(shè)備和解調(diào)設(shè)備組成了收信系統(tǒng)，這里所講的收信設(shè)備只包括射頻和中頻兩部分。

圖3-6是一個(gè)空間分集接收的收信設(shè)備組成框圖，分別來(lái)自上天線、下天線的直射波和經(jīng)過(guò)各種途徑(多徑傳播)到達(dá)接收點(diǎn)的電波經(jīng)過(guò)兩個(gè)相同的信道(帶通濾波器、低噪聲放大器、抑鏡濾波器、收信混頻器、前置中放)進(jìn)行合成，再經(jīng)主中頻放大器后輸出中頻已調(diào)信號(hào)。圖3-6中畫出的是最小振幅偏差合成分集接收方式。下天線的本機(jī)振蕩源是由中頻檢出電路的控制電壓對(duì)移相器進(jìn)行相位控制的，以便抵消上、下天線收到多徑傳播的干涉波(反射波和折射波)、改善帶內(nèi)失真、獲得最好的抗多徑衰落效果。

為了更好地改善因衰落造成的帶內(nèi)失真，在性能較好的數(shù)字微波收信機(jī)中還要加入中頻自適應(yīng)均衡器使它與空間分集技術(shù)配合使用，這樣可最大限度地減少通信中斷的時(shí)間。

圖3-6中的低噪聲放大器采用砷化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)放大器，這種放大器的低噪聲性能很好，并能使整機(jī)的噪聲系數(shù)降低。由于FET放大器是寬頻帶工作的，其輸出信號(hào)的頻率范圍很寬，因此在其前面要加帶通濾波器，其輸出要加裝抑制鏡像干擾的抑鏡濾波器，要求對(duì)鏡像頻率噪聲的抑制度為13?dB～20?dB以上。3.2.2數(shù)字微波通信系統(tǒng)的性能1．?dāng)?shù)字微波發(fā)信系統(tǒng)的性能指標(biāo)1)工作頻段

從無(wú)線電頻譜的劃分來(lái)看，把頻率為0.3～300?GHz的射頻稱為微波頻率，目前使用范圍只有1～40?GHz。工作頻率越高，越能獲得較寬的通頻帶和較大的通信容量，也可以得到更尖銳的天線方向性和天線增益。但是，當(dāng)頻率較高時(shí)，雨、霧及水蒸氣對(duì)電波的散射或吸收衰耗增加，會(huì)造成電波衰落和收信電平下降。這些影響對(duì)12GHz以上的頻段尤為明顯，甚至隨頻率的增加而急劇增加。

目前我國(guó)主要使用2?GHz、4?GHz、6?GHz、7?GHz、8?GHz、11GHz頻段。其中2?GHz、4?GHz、6GHz頻段因電波傳播比較穩(wěn)定，故用于干線微波通信，而支線或?qū)Ｓ镁W(wǎng)微波通信常用2?GHz、7?GHz、8?GHz、11?GHz。當(dāng)然，對(duì)頻率的使用還要申請(qǐng)，由上級(jí)主管部門和國(guó)家無(wú)線電管理委員會(huì)批準(zhǔn)才行。2)輸出功率

輸出功率是指發(fā)信機(jī)輸出端口處功率的大小。輸出功率的確定與設(shè)備的用途、站距、衰落影響及抗衰落方式等因素有關(guān)。由于數(shù)字微波的輸出比模擬微波有較好的抗干擾性能，故在要求同樣的通信質(zhì)量時(shí)，數(shù)字微波的輸出功率可以小些。當(dāng)用場(chǎng)效應(yīng)晶體管功率放大器做末級(jí)輸出時(shí)，輸出功率一般為幾十毫瓦到1瓦左右。

對(duì)于采用PSK調(diào)制方式的數(shù)字微波通信系統(tǒng)而言，若發(fā)信機(jī)工作頻率不穩(wěn)，即有頻率漂移，將使解調(diào)的有效信號(hào)幅度下降后誤碼率則增加。對(duì)于PSK調(diào)制方式，要求頻率穩(wěn)定度為1?×?10-5～5?×?10-5。發(fā)信本振源的頻率穩(wěn)定度與本振源的類型有關(guān)。近年來(lái)由于微波媒質(zhì)穩(wěn)頻振蕩源可以直接產(chǎn)生微波頻率，并具有電路簡(jiǎn)單、雜波干擾及熱噪聲較小的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛采用，其自身的頻率穩(wěn)定度可達(dá)到1?×?10-5～2?×?10-5左右。當(dāng)用公務(wù)信號(hào)對(duì)媒質(zhì)穩(wěn)頻振蕩源進(jìn)行淺調(diào)制時(shí)，其頻率穩(wěn)定度會(huì)有所下降。當(dāng)對(duì)頻率穩(wěn)定度要求較高或較嚴(yán)格時(shí)，如要求頻率穩(wěn)定度達(dá)到2?×?10-6～5?×?10-6左右時(shí)，可采用脈沖抽樣鎖相振蕩源等形式的本振源。4)交調(diào)失真

發(fā)信設(shè)備處在大信號(hào)工作狀態(tài)時(shí)往往工作在非線性區(qū)域，如功率放大器、上變頻器等。

如果存在兩個(gè)正弦信號(hào)，其角頻率分別為1和2，那么由于電路的非線性作用將產(chǎn)生許多交叉調(diào)制分量(m1±

n2,m，n=0,1,2,…)。在各階交調(diào)分量中，21?-?

2和22?-?

1處在1和2附近，大多數(shù)情況下都處在通頻帶之內(nèi)，從而成為干擾信號(hào)。在數(shù)字微波通信中，更高階的交調(diào)分量和高次諧波分量已處在頻帶之外，而且功率也不大，所以不構(gòu)成危害。電路非線性度越高，交調(diào)分量越大。

用來(lái)表示交調(diào)分量大小的指標(biāo)為交調(diào)系數(shù)Mm+n，它是各交調(diào)分量功率Pm+n與基頻功率P1或P2之比。例如，三階交調(diào)系數(shù)是M3=

10?lg(P3/P1)?=

10?lg(P3/P2)，P3是21?-?

2或22?-?

1的功率。5)電源效率

由于系統(tǒng)整機(jī)電源功率的主要消耗是在發(fā)信信道，因此，設(shè)計(jì)發(fā)信各部件時(shí)，要著重考慮電源效率。尤其是射頻功率放大器的電源效率，其中射頻功放的平均電源效率一般約為35%，甲類功放電源效率一般低于15%。但是，對(duì)于中、大容量數(shù)字微波系統(tǒng)，為了保證信道傳輸?shù)姆蔷€性指標(biāo)，電源效率的高低應(yīng)以線性條件是否滿足為原則。6)諧波抑制度

總體設(shè)計(jì)在規(guī)定此項(xiàng)指標(biāo)時(shí)，除了考慮數(shù)字微波通信系統(tǒng)本身的各種干擾以外，還應(yīng)考慮其對(duì)模擬通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)的干擾。因此，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)嘏渲霉ぷ黝l率和采取必要的防護(hù)措施。7)通頻帶寬度

除了濾波器以外，發(fā)信信道的各組成部件都應(yīng)具有寬頻帶特性。通常，上變頻器和微波小信號(hào)功率放大器易于實(shí)現(xiàn)寬帶設(shè)計(jì)，而要求大功率微波放大器有很寬的工作頻帶則是不合適的，一般只要求其能覆蓋兩個(gè)工作波段。這樣，總體設(shè)計(jì)時(shí)，可不考慮它們對(duì)發(fā)信信道通頻帶的影響。8)非線性指標(biāo)

不是所有的系統(tǒng)都要求有較高的功率非線性指標(biāo)，如2PSK系統(tǒng)中信道的功率非線性指標(biāo)意義不大。這時(shí)為了保證較高的電源效率，往往首先考慮采用丙類射頻功率放大器。對(duì)于含有調(diào)幅信息的調(diào)制方式，如16QAM系統(tǒng)，信道的功率非線性指標(biāo)就顯得至關(guān)重要。這時(shí)，為了保證非線性指標(biāo)，往往不得不犧牲其他性能，如電源效率、經(jīng)濟(jì)成本、設(shè)備的復(fù)雜程度等。實(shí)際上，不同的調(diào)制信號(hào)對(duì)信道的非線性指標(biāo)要求也不同。2．?dāng)?shù)字微波收信系統(tǒng)的性能指標(biāo)1)工作頻率

收信機(jī)是與發(fā)信機(jī)相配合的，對(duì)于一個(gè)中繼段而言，前一個(gè)微波站的發(fā)信頻率就是本收信機(jī)同一波道的收信頻率。頻段的使用可參見(jiàn)前面有關(guān)發(fā)信設(shè)備主要性能指標(biāo)中的內(nèi)容。

接收的微波射頻的頻率穩(wěn)定度是由發(fā)信機(jī)決定的，但是收信機(jī)輸出的中頻是收信本振與收信微波射頻進(jìn)行混頻的結(jié)果，所以若收信本振偏離標(biāo)稱值較大，就會(huì)使混頻輸出的中頻偏離標(biāo)稱值。這樣，就會(huì)使中頻已調(diào)信號(hào)頻譜的一部分不能通過(guò)中頻放大器，造成頻譜能量的損失，導(dǎo)致中頻輸出信噪比下降，引起信號(hào)失真，使誤碼增加。對(duì)收信本振頻率穩(wěn)定度的要求與收信設(shè)備的基本一致，通常為1?×?10-5～2?×?10-5，要求較高者為2?×?10-6～5?×?10-6。

收、發(fā)本振頻率雖常用同一方案，但它是兩個(gè)獨(dú)立的振蕩源，收信本振的輸出功率往往比發(fā)信本振要小些。2)噪聲系數(shù)

數(shù)字微波收信機(jī)的噪聲系數(shù)一般為3.5～7?dB，比模擬微波收信機(jī)的噪聲系數(shù)小5dB左右。噪聲系數(shù)是衡量收信機(jī)熱噪聲性能的一項(xiàng)指標(biāo)，它的基本定義為：在環(huán)境溫度為標(biāo)準(zhǔn)室溫(17℃)、一個(gè)網(wǎng)絡(luò)(或收信機(jī))的輸入與輸出端匹配的條件下，噪聲系數(shù)NF等于輸入端的信噪比與輸出端的信噪比的比值，即

設(shè)網(wǎng)絡(luò)的增益系數(shù)為G?=?Pso/Psi，由于輸出端的噪聲功率是由輸入端的噪聲功率(被放大G倍)和網(wǎng)絡(luò)本身產(chǎn)生的噪聲功率兩部分組成的，因此可寫為則式(3-5)可改寫為

由式(3-6)可以看出，網(wǎng)絡(luò)(或收信機(jī))的噪聲系數(shù)最小值為1(合0dB)。NF=

1說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)本身不產(chǎn)生熱噪聲，即N網(wǎng)=0，其輸出端的噪聲功率僅由輸出端的噪聲源所決定。

實(shí)際的收信機(jī)不可能NF=

1，即NF>

1。式(3-6)說(shuō)明，收信機(jī)本身產(chǎn)生的熱噪聲功率越大，NF值越大。收信機(jī)本身的噪聲功率比輸入端的噪聲功率經(jīng)放大G倍后的值還要大很多。根據(jù)噪聲系數(shù)的定義，可以說(shuō)NF是衡量收信機(jī)熱噪聲性能的一項(xiàng)指標(biāo)。

在工程上微波無(wú)源損耗網(wǎng)絡(luò)(如饋線和分路系統(tǒng)的波導(dǎo)組件)的噪聲系數(shù)在數(shù)值上近似于其正向傳輸損耗。對(duì)圖3-6所示的收信機(jī)(是由多級(jí)網(wǎng)絡(luò)組成的)，在FET放大器增益較高時(shí)，其整機(jī)的噪聲系數(shù)可近似為NF(dB)≈L0(dB)+NF場(chǎng)

(dB)式中，L0(dB)為輸入帶通濾波器的傳輸損耗；NF場(chǎng)(dB)為FET放大器的噪聲系數(shù)。

假設(shè)分路帶通濾波器損耗為1?dB，F(xiàn)ET放大器的噪聲系數(shù)為1.5～2.5?dB，則數(shù)字微波收信機(jī)噪聲系數(shù)的理論值僅為3.5?dB?？紤]到使用時(shí)的實(shí)際情況，較好的數(shù)字微波收信機(jī)的噪聲系數(shù)為3.5～7?dB。3)通頻帶

收信機(jī)接收的已調(diào)波是一個(gè)頻帶信號(hào)，即已調(diào)波頻譜的主要成分要占有一定的帶寬。收信機(jī)要使這個(gè)頻帶信號(hào)無(wú)失真地通過(guò)，就要具有足夠的工作帶寬，這就是通頻帶。通頻帶過(guò)寬，信號(hào)的主要頻譜成分當(dāng)然都會(huì)無(wú)失真地通過(guò)，但也會(huì)使收信機(jī)收到較多的噪聲；反之，噪聲自然會(huì)減小下來(lái)，但卻造成了有用信號(hào)頻譜成分的損失，所以要合理地選擇收信機(jī)的通頻帶和通帶的幅頻衰減特性等。經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為，一般數(shù)字微波收信設(shè)備的通頻帶可取為傳輸碼元速率的1～2倍，對(duì)于fs=

8.448Mb/s的二相調(diào)相數(shù)字微波通信設(shè)備，可取通頻帶為13MHz，這個(gè)帶寬等于碼元速率(二相調(diào)相中與比特速率相等)的1.5倍。通頻帶的寬度是由中頻放大器的集中濾波器予以保證的。4)選擇性

對(duì)某個(gè)波道的收信機(jī)而言，要求它只接收本波道的信號(hào)，且對(duì)鄰近波道的干擾、鏡像頻率干擾及本波道的收、發(fā)干擾等要有足夠大的抑制能力，這就是收信機(jī)的選擇性。

收信機(jī)的選擇性是用增益?-?頻率(G

-?f)特性表示的。要求在通頻帶內(nèi)其增益足夠大，而且G

-?f特性平坦；通頻帶外的衰減越大越好；通帶與阻帶之間的過(guò)渡區(qū)越窄越好。

收信機(jī)的選擇性是靠混頻之前的微波濾波器和混頻后中頻放大器的集中濾波器來(lái)保證的。5)收信機(jī)的最大增益

天線收到的微波信號(hào)經(jīng)饋線和分路系統(tǒng)到達(dá)收信機(jī)。由于受衰落的影響，收信機(jī)的輸入電平在隨時(shí)變動(dòng)。要維持解調(diào)機(jī)正常工作，收信機(jī)的中放輸出應(yīng)達(dá)到所要求的電平，例如，要求中放在75?Ω?負(fù)載時(shí)輸出為250mV(相當(dāng)于?-

0.8dBm)。但是收信機(jī)的輸入端信號(hào)是很微弱的，假設(shè)其門限電平為80dBmV，則此時(shí)收信機(jī)輸出與輸入的電平差就是收信機(jī)的最大增益，對(duì)于上面給出的數(shù)據(jù)，其最大增益為79.2dB。

這個(gè)增益值要分配到FET低噪聲放大器、前置中放和主中放的各級(jí)放大器，而且由它們來(lái)增益和控制。6)自動(dòng)增益控制范圍

以自由空間傳播條件的收信電平為基準(zhǔn)，當(dāng)收信電平高于基準(zhǔn)電平時(shí)，稱為上衰落；低于基準(zhǔn)電平時(shí)，稱為下衰落。假定數(shù)字微波通信系統(tǒng)的上衰落為?+5?dB，下衰落為?-

40?dB，則其動(dòng)態(tài)范圍(即收信機(jī)輸入電平變化范圍)為45dB。當(dāng)收信電平變化時(shí)，若仍要求收信機(jī)的額定輸出電平不變，就應(yīng)在收信機(jī)的中頻放大器內(nèi)設(shè)置自動(dòng)增益控制(AGC)電路，這樣，當(dāng)收信電平下降時(shí)，中放增益隨之增大；收信電平增大時(shí)，中放增益隨之減小。3.3微波無(wú)線固定接入3.3.1LMDS無(wú)線接入LMDS(LocalMultipointDistributeService)是近年逐漸發(fā)展起來(lái)的一種工作于10GHz以上頻段、寬帶無(wú)線點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的接入技術(shù)，在某些國(guó)家也稱之為本地多點(diǎn)通信系統(tǒng)(LocalMultipointCommunicationSystem，LMCS)。所謂“本地”是指單個(gè)基站所能夠覆蓋的范圍，LMDS因?yàn)槭芄ぷ黝l率電波傳播特性的限制，單個(gè)基站在城市環(huán)境中所覆蓋的半徑通常小于5?km；“多點(diǎn)”是指信號(hào)由基站到用戶端是以點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的廣播方式傳送的，而信號(hào)由用戶端到基站則以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式傳送；“分配”是指基站將發(fā)出的信號(hào)(可能同時(shí)包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)及Internet、視頻業(yè)務(wù))分別分配至各個(gè)用戶；“業(yè)務(wù)”是指系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者與用戶之間的業(yè)務(wù)提供與使用關(guān)系，即用戶從LMDS網(wǎng)絡(luò)所能得到的業(yè)務(wù)完全取決于運(yùn)營(yíng)者對(duì)業(yè)務(wù)的選擇。

在不同國(guó)家或地區(qū)，電信管理部門分配給LMDS的具體工作頻段及頻帶寬度有所不同，其中大約有80%的國(guó)家將27.5～29.5GHz定為L(zhǎng)MDS頻段。LMDS工作在24～38?GHz頻段，所以一般在毫米波的波段附近，可用頻譜往往達(dá)到1?GHz以上。由于該技術(shù)利用高容量點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)微波通過(guò)毫米波進(jìn)行傳輸，因此它幾乎可以提供任何種類的業(yè)務(wù)，支持雙向語(yǔ)音、數(shù)據(jù)及視頻圖像業(yè)務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)從64kb/s到2Mb/s，甚至高達(dá)155Mb/s的用戶接入速率，具有很高的可靠性，被稱為“無(wú)線光纖”技術(shù)。1．LMDS系統(tǒng)的組成

一個(gè)完善的LMDS網(wǎng)絡(luò)是由4部分組成的：基礎(chǔ)骨干網(wǎng)絡(luò)、基站、用戶端設(shè)備以及網(wǎng)管系統(tǒng)。(1)基礎(chǔ)骨干網(wǎng)絡(luò)，又稱為核心網(wǎng)絡(luò)。為了使LMDS系統(tǒng)能夠提供多樣化的綜合業(yè)務(wù)，該核心網(wǎng)絡(luò)可以由光纖傳輸網(wǎng)、ATM交換或IP交換或IP?+?ATM架構(gòu)而成的核心交換平臺(tái)以及與Internet、公共電話網(wǎng)(PSTN)的互連模塊等組成。(2)基站?；局苯舆M(jìn)入電信骨干網(wǎng)絡(luò)或核心網(wǎng)絡(luò)。由于LMDS直接支持ATM協(xié)議(無(wú)線ATM)，所以通過(guò)使用無(wú)線ATM協(xié)議可以使鏈路效率得到提高?；矩?fù)責(zé)進(jìn)行用戶端的覆蓋，并提供骨干網(wǎng)絡(luò)的接口，包括PSTN、Internet、ATM、幀中繼、ISDN等?；緦?shí)現(xiàn)信號(hào)在基礎(chǔ)骨干網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線傳輸之間的轉(zhuǎn)換?；驹O(shè)備包括與基礎(chǔ)骨干網(wǎng)絡(luò)相連的接口模塊、調(diào)制與解調(diào)模塊及通常置于樓頂或塔頂?shù)奈⒉ㄊ瞻l(fā)模塊。LMDS系統(tǒng)的基站采用多扇區(qū)覆蓋，即使用在一定角度范圍內(nèi)聚焦的喇叭天線來(lái)覆蓋用戶端設(shè)備?；镜娜萘咳Q于以下技術(shù)因素：可用頻譜的帶寬、扇區(qū)數(shù)、頻率復(fù)用方式、調(diào)制技術(shù)、多址方式及系統(tǒng)可靠性指標(biāo)等；系統(tǒng)支持的用戶數(shù)則取決于系統(tǒng)容量和每個(gè)用戶所要求的業(yè)務(wù)?；靖采w半徑的大小與系統(tǒng)可靠性指標(biāo)、微波收發(fā)信機(jī)性能、信號(hào)調(diào)制方式、電波傳播路徑以及當(dāng)?shù)亟涤昵闆r等許多因素密切相關(guān)。(3)用戶端設(shè)備。用戶端設(shè)備的配置差異較大，不同的設(shè)備供應(yīng)商有不同的選擇。一般來(lái)說(shuō)都包括室外單元(含定向天線、微波收發(fā)設(shè)備)與室內(nèi)單元(含調(diào)制與解調(diào)模塊以及與用戶室內(nèi)設(shè)備相連的網(wǎng)絡(luò)接口模塊)。LMDS無(wú)線收發(fā)雙工方式大多數(shù)為頻分雙工(FDD)。下行鏈路一般由基站到用戶端設(shè)備通過(guò)時(shí)分復(fù)用(TDM)的方式進(jìn)行復(fù)用；上行鏈路中，多個(gè)用戶端設(shè)備可通過(guò)時(shí)分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)等多址方式與基站進(jìn)行通信。FDMA用于大量的連續(xù)非突發(fā)性數(shù)據(jù)接入較為合適；TDMA則適于支持多個(gè)突發(fā)性或低速率數(shù)據(jù)用戶的接入。LMDS運(yùn)營(yíng)者應(yīng)根據(jù)用戶業(yè)務(wù)的特點(diǎn)及分布來(lái)選取適合的多址方式。LMDS系統(tǒng)可以采用的調(diào)制方式為相移鍵控PSK(包括BPSK、DQPSK、QPSK等)和正交幅度調(diào)制QAM(包括4QAM)。目前可以提供6QAM、16QAM等調(diào)制技術(shù)。(4)網(wǎng)管系統(tǒng)。網(wǎng)管系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成告警與故障診斷、系統(tǒng)配置、計(jì)費(fèi)、系統(tǒng)性能分析、安全管理等功能。與傳統(tǒng)微波技術(shù)不同的是，LMDS系統(tǒng)還可以組成蜂窩網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作形式，并向特定區(qū)域提供業(yè)務(wù)。當(dāng)由多基站提供區(qū)域覆蓋時(shí)，需要進(jìn)行頻率復(fù)用與極化方式規(guī)劃、無(wú)線鏈路計(jì)算、覆蓋與干擾的仿真與優(yōu)化等工作。2．LMDS系統(tǒng)的服務(wù)范圍LMDS可以采用蜂窩式的小區(qū)結(jié)構(gòu)覆蓋整個(gè)城域范圍。典型的LMDS系統(tǒng)利用地理上分散的類似蜂窩的配置，由多個(gè)樞紐發(fā)射機(jī)(或稱為基地站)在一定小區(qū)范圍的服務(wù)區(qū)管理用戶群，每個(gè)發(fā)射機(jī)經(jīng)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)線鏈路與服務(wù)區(qū)內(nèi)的固定用戶通信。每個(gè)蜂窩站的覆蓋區(qū)為5～7?km，若采用具有更高發(fā)射功率、更強(qiáng)接收靈敏度的基地站，則可增加基站的覆蓋范圍，使覆蓋范圍達(dá)到10km以上。

由于LMDS覆蓋區(qū)可相互重疊，每個(gè)蜂窩的覆蓋區(qū)又可以劃分為多個(gè)扇區(qū)，而且可以根據(jù)需要在該扇區(qū)提供特定業(yè)務(wù)或服務(wù)。通過(guò)采用多扇區(qū)、先進(jìn)的調(diào)制方式、不同極化等途徑可以進(jìn)一步增加頻譜利用率、提高網(wǎng)絡(luò)容量。LMDS系統(tǒng)特別適合在高密度用戶地區(qū)使用，如繁華的城市商貿(mào)區(qū)、技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、寫字樓群、城市居民小區(qū)等。3．LMDS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的有線接入或者低頻段無(wú)線接入方式相比，LMDS具有以下優(yōu)勢(shì)。(1)工作頻帶寬、可提供寬帶接入。目前，各國(guó)分配的LMDS工作頻帶帶寬至少有1000MHz，可支持的用戶接入數(shù)據(jù)速率高達(dá)155Mb/s，能夠滿足廣大用戶對(duì)通信帶寬日益增長(zhǎng)的需求。(2)運(yùn)營(yíng)商啟動(dòng)資金較少，后期擴(kuò)容能力強(qiáng)，投資回收快。在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，服務(wù)商只需小部分投資建立一個(gè)配置較簡(jiǎn)單的基站，覆蓋若干用戶即可開(kāi)始運(yùn)營(yíng)。運(yùn)營(yíng)者所需的初期投資較少，僅在用戶數(shù)量增加即有業(yè)務(wù)收入時(shí)才需再增加資金投入，所以投資回收很快。(3)業(yè)務(wù)提供速度快。LMDS系統(tǒng)實(shí)施時(shí)，不僅避免了有線接入開(kāi)挖路面的高額補(bǔ)償費(fèi)，而且設(shè)備安裝調(diào)試容易、建設(shè)周期大大縮短，因此可以迅速為用戶提供服務(wù)。(4)在用戶發(fā)展方面極具靈活性。LMDS系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性，容量的擴(kuò)充和新業(yè)務(wù)的提供都很容易，服務(wù)商可以隨時(shí)根據(jù)用戶需求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)或動(dòng)態(tài)分配系統(tǒng)資源、添加所需的設(shè)備、提供新的服務(wù)，也不會(huì)因用戶變化而造成資金或設(shè)備的浪費(fèi)。(5)可提供質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的多種業(yè)務(wù)。LMDS工作在毫米波波段上，被許可的頻率是24GHz、28GHz、31GHz、38GHz，其中以28GHz獲得的許可較多，因?yàn)樵擃l段具有較寬松的頻譜范圍，最有潛力提供多種業(yè)務(wù)。LMDS的寬帶特性決定了它幾乎可以承載任何業(yè)務(wù)，包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等。(6)頻率復(fù)用度高、系統(tǒng)容量大。LMDS基站的容量很可能超過(guò)其覆蓋區(qū)內(nèi)可能的用戶業(yè)務(wù)總量，因此，LMDS系統(tǒng)很可能是一個(gè)“范圍”受限系統(tǒng)而不是“容量”受限系統(tǒng)，所以LMDS系統(tǒng)特別適合在高密度用戶地區(qū)使用。4．LMDS系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)LMDS系統(tǒng)可提供多種業(yè)務(wù)，可同時(shí)向用戶提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)及視頻綜合業(yè)務(wù)；還可以提供承載業(yè)務(wù)，如蜂窩系統(tǒng)或PCS/PCN基站之間的傳輸?shù)取?1)語(yǔ)音業(yè)務(wù)。LMDS系統(tǒng)是一種高容量的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)微波傳輸技術(shù)，可提供高質(zhì)量的語(yǔ)音服務(wù)；與傳統(tǒng)的POTS業(yè)務(wù)相連，可實(shí)現(xiàn)PSTN主干網(wǎng)無(wú)線接入。(2)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。LMDS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)包括低、中、高速三擋：低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率為1.2～9.6?kb/s，能處理開(kāi)放協(xié)議的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)允許從本地接入點(diǎn)接到增值業(yè)務(wù)網(wǎng)；中速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的速率為9.6kb/s～2Mb/s，這樣的數(shù)據(jù)接口通常是增值網(wǎng)絡(luò)本地接點(diǎn)；高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的速率為2～155?Mb/s，BER低于10-9。提供這樣的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)必須有以太網(wǎng)和光纖分布數(shù)據(jù)接口。(3)視頻業(yè)務(wù)。LMDS能提供模擬和數(shù)字視頻業(yè)務(wù)，如遠(yuǎn)程醫(yī)療、高速會(huì)議電視、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程商業(yè)及用戶電視、VOD等。5．LMDS在有線電視網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用在CATV寬帶城域網(wǎng)的接入網(wǎng)中，固定無(wú)線接入技術(shù)雖不是主要的接入方式，但它是光纖接入方式必要且有益的補(bǔ)充，在適當(dāng)情況下甚至可以完全替代光纖接入方式。在固定無(wú)線接入方式中，新興的LMDS接入技術(shù)與MMDS(多路多點(diǎn)分配業(yè)務(wù))和DBS(直播衛(wèi)星系統(tǒng))接入技術(shù)相比，可提供更高的帶寬和更多的寬帶交互式業(yè)務(wù)。

在擁有HFC網(wǎng)絡(luò)的城市和地區(qū)，利用已有的光纖網(wǎng)絡(luò)作為部署LMDS的網(wǎng)絡(luò)核心層(光纖骨干網(wǎng)絡(luò))來(lái)連接各個(gè)LMDS基站。由于接入網(wǎng)方式最終要實(shí)現(xiàn)光纖到樓(FTTB)、光纖到戶(FTTH)，因此，LMDS憑借其優(yōu)勢(shì)完全可以充當(dāng)光纖接入網(wǎng)的補(bǔ)充手段。先通過(guò)光纖到小區(qū)、光纖到樓的接入方式連接LMDS基站，然后通過(guò)LMDS基站向覆蓋區(qū)內(nèi)的固定用戶提供各類寬帶交互式多媒體業(yè)務(wù)(包括各類窄帶業(yè)務(wù))。

在使用LMDS時(shí)，為了使帶寬不受限制，CATV網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營(yíng)者可以根據(jù)需要任意劃分使用頻段。假定LMDS的頻段有1100GHz?？蓪⒃擃l段中的500GHz用于數(shù)字廣播電視，600GHz用于雙向數(shù)據(jù)。即使采用QPSK方式調(diào)制，該頻寬也可提供所有的DBS廣播信道和最高達(dá)1Gb/s的全部雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，即提供比衛(wèi)星電視更豐富的電視節(jié)目、比銅軸電纜更多的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。CATV構(gòu)架的LMDS系統(tǒng)開(kāi)始向用戶提供業(yè)務(wù)時(shí)，要考慮上/下行鏈路采用何種設(shè)計(jì)方式。通常設(shè)計(jì)無(wú)線系統(tǒng)有三個(gè)主要的接入方式：時(shí)分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)和碼分多址(CDMA)。大多數(shù)廠商在提供LMDS下行鏈路的通信方式上都采用TDMA技術(shù)，而上行鏈路的通信方式可選擇TDMA技術(shù)和FDMA技術(shù)。LMDS成功的關(guān)鍵在于識(shí)別和服務(wù)于有潛在商業(yè)用戶的人口密集地區(qū)，故非常適合在市(城)區(qū)使用。CATV寬帶城域網(wǎng)正是面向并服務(wù)于工商貿(mào)產(chǎn)業(yè)區(qū)集中、人口密集、覆蓋地域緊湊的市(城)區(qū)，而LMDS又具備無(wú)線通信特有的優(yōu)勢(shì)，即實(shí)施迅速、投資較低、可靠性高等特點(diǎn)，因此為CATV網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者開(kāi)展各類接入業(yè)務(wù)、發(fā)展寬帶用戶提供了高成效、低成本的方法，所以受到業(yè)界人士的廣泛關(guān)注。當(dāng)然，LMDS作為CATV接入網(wǎng)的發(fā)展情況最終還取決于市場(chǎng)。

總的來(lái)看，寬帶無(wú)線接入技術(shù)代表了寬帶接入技術(shù)中一種新的不可忽視的發(fā)展趨勢(shì)，不僅鋪設(shè)開(kāi)通快、維護(hù)簡(jiǎn)單、用戶較密時(shí)成本低，而且改變了本地電信業(yè)務(wù)的傳統(tǒng)觀念，最適合于新的電信競(jìng)爭(zhēng)者與傳統(tǒng)電信公司和有線電視網(wǎng)絡(luò)公司展開(kāi)有效的競(jìng)爭(zhēng)，也可以作為電信公司和有線電視網(wǎng)絡(luò)公司有線接入的重要補(bǔ)充。LMDS系統(tǒng)對(duì)于寬帶業(yè)務(wù)的經(jīng)營(yíng)者和用戶雙方都是一種多用途且具有良好成本效益的選擇方案。由于它能迅速和廉價(jià)地建立起來(lái)，因此對(duì)經(jīng)營(yíng)者和用戶來(lái)說(shuō)，特別有吸引力。3.3.2MMDS無(wú)線接入1．MMDS的概念

MMDS(MultichannelMicrowaveDistributionSystem)是一種無(wú)線通信技術(shù)，這種技術(shù)的全名為多路微波分配系統(tǒng)，它是最近才發(fā)展起來(lái)的、通過(guò)無(wú)線微波傳送有線電視信號(hào)的一種新型傳送技術(shù)。這種技術(shù)不但方便安裝調(diào)試，而且由這種技術(shù)組成的系統(tǒng)重量輕、體積小、占地面積少，很適合中小城市或郊區(qū)有線電視覆蓋不到的地方；這種技術(shù)是一種以視距傳輸為基礎(chǔ)的圖像分配傳輸技術(shù)，它的正常工作頻段一般為2.5～3.5?GHz；這種技術(shù)不需要安裝太多的屋頂設(shè)備就能覆蓋一大片區(qū)域，因此利用這種技術(shù)可以在反射天線周圍50km范圍內(nèi)將100多路數(shù)字電視信號(hào)直接傳送至用戶。一個(gè)發(fā)射塔的服務(wù)區(qū)就可以覆蓋一座中型城市，同時(shí)控制上行和下行的數(shù)據(jù)流。MMDS是一種新的寬帶數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)，在移動(dòng)用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動(dòng)用戶提供高速無(wú)線寬帶接入服務(wù)。在系統(tǒng)的更新?lián)Q代方面，MMDS技術(shù)將會(huì)比其他通信技術(shù)更容易升級(jí)。MMDS最顯著的特點(diǎn)就是各個(gè)降頻器本振點(diǎn)可以不同，可由用戶自選頻點(diǎn)，即多點(diǎn)本振，所以，各降頻器變頻后的信號(hào)可以分別落在電視標(biāo)準(zhǔn)頻道的VHFI、III頻段及增補(bǔ)的A、B頻段和UHF的13CH～45CH(頻段)，這對(duì)于用戶避開(kāi)當(dāng)?shù)氐拈_(kāi)路無(wú)線電視或CATV占用的頻道有極大的好處。早期的MMDS主要是一種單向非分配型圖像業(yè)務(wù)傳輸系統(tǒng)，但現(xiàn)在已可以用比T-1更快的速率發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信號(hào)。MMDS不需要與本地的電話和有線電信服務(wù)公司打太多的交道，在MMDS系統(tǒng)中，通常是用以太網(wǎng)與無(wú)線Modem連接的。2．MMDS提供的業(yè)務(wù)MMDS技術(shù)可以為用戶提供多種業(yè)務(wù)功能，包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。(1)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是在兩個(gè)用戶或者多個(gè)用戶之間發(fā)送多分組的業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送以及連接釋放等工作程序。(2)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)可以根據(jù)某個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求者的要求把單一信息傳送給多個(gè)用戶，該業(yè)務(wù)又可以分為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)多信道廣播業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)群呼業(yè)務(wù)等。(3)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中的各個(gè)數(shù)據(jù)分組彼此獨(dú)立，用戶之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序，分組的傳送沒(méi)有邏輯連接，分組的交付沒(méi)有確認(rèn)保護(hù)。2．MMDS提供的業(yè)務(wù)MMDS技術(shù)可以為用戶提供多種業(yè)務(wù)功能，包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。(1)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是在兩個(gè)用戶或者多個(gè)用戶之間發(fā)送多分組的業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送以及連接釋放等工作程序。(2)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)可以根據(jù)某個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求者的要求把單一信息傳送給多個(gè)用戶，該業(yè)務(wù)又可以分為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)多信道廣播業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)群呼業(yè)務(wù)等。(3)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中的各個(gè)數(shù)據(jù)分組彼此獨(dú)立，用戶之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序，分組的傳送沒(méi)有邏輯連接，分組的交付沒(méi)有確認(rèn)保護(hù)。2．MMDS提供的業(yè)務(wù)MMDS技術(shù)可以為用戶提供多種業(yè)務(wù)功能，包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。(1)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是在兩個(gè)用戶或者多個(gè)用戶之間發(fā)送多分組的業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送以及連接釋放等工作程序。(2)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)可以根據(jù)某個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求者的要求把單一信息傳送給多個(gè)用戶，該業(yè)務(wù)又可以分為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)多信道廣播業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)群呼業(yè)務(wù)等。(3)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中的各個(gè)數(shù)據(jù)分組彼此獨(dú)立，用戶之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序，分組的傳送沒(méi)有邏輯連接，分組的交付沒(méi)有確認(rèn)保護(hù)。3．MMDS的發(fā)射與接收MMDS的傳輸發(fā)射方式分單頻點(diǎn)發(fā)射機(jī)和寬帶發(fā)射機(jī)兩種。1)單頻點(diǎn)發(fā)射機(jī)特點(diǎn)(1)可靠性比較高。如果某一路發(fā)射機(jī)發(fā)生故障中斷了發(fā)射，不會(huì)影響其他路信號(hào)的傳輸。(2)傳輸距離較大。覆蓋范圍最大可達(dá)50km以上，通常傳輸12路電視信號(hào)的農(nóng)村有線電視網(wǎng)要覆蓋30km以上距離都使用此類發(fā)射機(jī)。(3)由于它采用獨(dú)立發(fā)射機(jī)，成本造價(jià)較高。(4)發(fā)射機(jī)置于室內(nèi)，維護(hù)方便。2)寬帶發(fā)射機(jī)特點(diǎn)(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。(2)覆蓋范圍較小，一般在30km半徑以內(nèi)。(3)成本低，很受經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)用戶的歡迎。(4)可置于室外天線后部，省去建機(jī)房及購(gòu)買饋管和波導(dǎo)的費(fèi)用。4．MMDS的特點(diǎn)隨著通信人數(shù)的不斷增長(zhǎng)以及人們對(duì)通信能力要求的不斷提高，接入網(wǎng)的寬帶化將成為未來(lái)接入網(wǎng)發(fā)展的主要技術(shù)趨向，其特點(diǎn)如下。(1)MMDS技術(shù)使用了最新傳送數(shù)字信號(hào)的信源編碼與信道編碼技術(shù)，同時(shí)在MMDS系統(tǒng)中還引入了最新的調(diào)制技術(shù)，這使得數(shù)字信號(hào)的頻譜壓縮，從而大大提高頻道利用率，最終有助于通信功率與頻譜的綜合利用。(2)與傳統(tǒng)的AML、FM微波傳輸方式的工作頻段相比，MMDS的工作頻段要稍微低一點(diǎn)；與地面電視廣播VHF、UHF頻段相比，MMDS的繞射能力要弱一點(diǎn)，各種樓層建筑物對(duì)其吸收大，反射波弱，不會(huì)產(chǎn)生重影。此外組建MMDS技術(shù)系統(tǒng)需要的設(shè)備價(jià)格費(fèi)用很低，特別是變頻器小型化、集成化、大批量生產(chǎn)更顯示其性能/價(jià)格比優(yōu)的獨(dú)特魅力，所以MMDS技術(shù)很適用于大、中城市個(gè)人用戶或單位用戶，不需鋪設(shè)光纜、耗費(fèi)大量的財(cái)力物力，而且操作簡(jiǎn)單方便。(3)MMDS無(wú)線傳輸網(wǎng)與有線電視光纖網(wǎng)一樣可采用加/解擾技術(shù)和實(shí)現(xiàn)可尋址收費(fèi)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)用戶管理系統(tǒng)。MMDS無(wú)線傳輸網(wǎng)與光纖網(wǎng)一樣，可實(shí)現(xiàn)雙向傳送話務(wù)和數(shù)據(jù)信息、視頻點(diǎn)播、電視會(huì)議等。數(shù)字壓縮技術(shù)最終解決了MMDS頻道容量少的缺陷，可將4～10路電視節(jié)目壓縮在一個(gè)模擬的8MHz通道中傳輸。(4)MMDS通信技術(shù)采用數(shù)字濾波與數(shù)字存儲(chǔ)方式，因此人們用很簡(jiǎn)單的方法就能消除伴隨圖像傳輸?shù)脑肼?、高效改善圖像傳輸?shù)男旁氡?；此外，MMDS技術(shù)采用的數(shù)字濾波與數(shù)字存儲(chǔ)方式也很容易實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的二維、三維亮度分離，徹底消除亮度干擾；有了這些提高圖像質(zhì)量的措施，通過(guò)MMDS系統(tǒng)來(lái)傳輸數(shù)字電視信號(hào)的圖像質(zhì)量要比通過(guò)普通方式傳遞的信號(hào)質(zhì)量高得多。(5)MMDS通信系統(tǒng)采用數(shù)字壓縮發(fā)射機(jī)來(lái)大大減少模擬發(fā)射機(jī)的數(shù)量，而且從建設(shè)的成本來(lái)考慮，采用數(shù)字傳輸系統(tǒng)要比采用相應(yīng)的模擬發(fā)射機(jī)的成本低幾倍，這種方式甚至比通信光纜的鋪設(shè)更能節(jié)省投資。且它的圖像質(zhì)量等同于光纜傳輸質(zhì)量，大大優(yōu)于模擬傳輸質(zhì)量，其可靠性也大大高于光纜傳輸。如果省、市級(jí)已采用了MPEG-2數(shù)字壓縮傳輸，那么縣、鄉(xiāng)級(jí)不必自行解決壓縮設(shè)備。3.3.3LMDS/MMDS混合無(wú)線接入MMDS與LMDS系統(tǒng)在容量、傳播距離上各有優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)。在業(yè)務(wù)上，MMDS系統(tǒng)適合于用戶分布較分散而業(yè)務(wù)需求量不大的用戶業(yè)務(wù)模型；LMDS系統(tǒng)則適合于用戶分布集中、業(yè)務(wù)需求量大的用戶業(yè)務(wù)模型，如大、中城市密集城區(qū)的商業(yè)大廈、高檔寫字樓、大集團(tuán)等用戶。因此，必須對(duì)目前開(kāi)展的業(yè)務(wù)及短期內(nèi)的發(fā)展做一個(gè)綜合的評(píng)估，根據(jù)用戶的需求和分布來(lái)選擇適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)和解決方案。目前，大唐移動(dòng)公司根據(jù)中國(guó)市場(chǎng)的具體情況，結(jié)合各寬帶無(wú)線接入設(shè)備的特點(diǎn)，提出了LMDS/MMDS混合型無(wú)線寬帶接入的整體解決方案。LMDS/MMDS混合型無(wú)線寬帶接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為3個(gè)層次：第1層，以容量較大的LMDS設(shè)備建設(shè)“無(wú)線光纖”骨干網(wǎng)，同時(shí)解決大容量業(yè)務(wù)接入業(yè)務(wù)；第2層，依托LMDS骨干網(wǎng)，以LMDS提供傳輸資源、建設(shè)MMDS網(wǎng)、加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、解決中小容量的接入業(yè)務(wù)；第3層，以PDH微波、2.4/5.8GHz點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)微波作為補(bǔ)充接入手段。LMDS由于具有超大容量和高QoS的ATM傳輸機(jī)制，完全可以在城域網(wǎng)建網(wǎng)初期起到城域接入的作用；同時(shí)配合ATM交換機(jī)與骨干網(wǎng)資源相連，起到匯聚、接入的功能。LMDS/MMDS混合型無(wú)線寬帶接入網(wǎng)具有以下主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)：(1)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面。在大中城市重點(diǎn)發(fā)展LMDS/MMDS混合型無(wú)線寬帶接入網(wǎng)，適合于擁有骨干網(wǎng)傳輸資源而本地接入資源相對(duì)匱乏的運(yùn)營(yíng)商快速開(kāi)展業(yè)務(wù)、參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、提高骨干網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。(2)業(yè)務(wù)能力方面。充分利用LMDS傳輸容量大的特點(diǎn)，集中解決大集團(tuán)、大客戶的多業(yè)務(wù)接入；利用MMDS設(shè)備成本低，特別是終端價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)發(fā)展中小企業(yè)、小商業(yè)用戶的接入業(yè)務(wù)。(3)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)方面。由于大的商業(yè)用戶多集中在各商業(yè)中心，所以在市中心、各商業(yè)中心、產(chǎn)業(yè)區(qū)以LMDS網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)覆蓋，而由MMDS解決城市、城郊的普遍覆蓋問(wèn)題。LMDS/MMDS混合型無(wú)線寬帶接入網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)覆蓋和系統(tǒng)容量分配上，符合城市商業(yè)用戶在地域上分布的實(shí)際情況。根據(jù)用戶情況，可以靈活進(jìn)行資源配置，最大程度節(jié)約投資。(4)網(wǎng)絡(luò)傳輸方面。利用LMDSATM傳輸機(jī)制作為無(wú)線寬帶接入的骨干網(wǎng)絡(luò)，可提高QoS的保證；同時(shí)解決無(wú)線寬帶接入網(wǎng)中第二層MMDS網(wǎng)絡(luò)的接入和傳輸。(5)頻率資源和覆蓋方面。LMDS具有較豐富的頻率資源，便于運(yùn)營(yíng)商特別是大運(yùn)營(yíng)商在全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一規(guī)劃和統(tǒng)一建設(shè)；同時(shí)可利用MMDS良好的傳播特性，在網(wǎng)絡(luò)的覆蓋上對(duì)無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力進(jìn)行有力的補(bǔ)充。3.4衛(wèi)星通信技術(shù)3.4.1衛(wèi)星通信的特點(diǎn)

衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)或反射無(wú)線電信號(hào)，在兩個(gè)或多個(gè)地球站之間進(jìn)行的通信。這里，地球站是指設(shè)在地球表面(包括地面、海洋和大氣)的無(wú)線電通信站，這種用于實(shí)現(xiàn)通信目的的人造地球衛(wèi)星叫做通信衛(wèi)星。衛(wèi)星通信工作在微波頻段300MHz～300GHz，相應(yīng)的波長(zhǎng)為0.1m～1mm。衛(wèi)星通信實(shí)際上就是利用通信衛(wèi)星作為中繼站而進(jìn)行的一種特殊的微波中繼通信，這里主要指靜止衛(wèi)星通信。衛(wèi)星通信示意圖如圖3-7所示。

衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)如下：(1)通信距離遠(yuǎn)，費(fèi)用與距離無(wú)關(guān)。(2)覆蓋面積大，可以進(jìn)行多址通信。(3)通信頻帶寬，傳輸容量大，適于多種業(yè)務(wù)傳輸。(4)通信質(zhì)量高，通信線路穩(wěn)定可靠。(5)通信電路靈活機(jī)動(dòng)性好。(6)可以自發(fā)自收，進(jìn)行監(jiān)測(cè)。衛(wèi)星通信的缺點(diǎn)如下：(1)發(fā)射與控制技術(shù)比較復(fù)雜。(2)地球兩極為通信盲區(qū)，而且在地球的高緯度地區(qū)通信效果不好。(3)存在星蝕和日凌中斷現(xiàn)象。(4)有較大的信號(hào)傳輸延遲和回波干擾。(5)具有廣播特性，保密措施要加強(qiáng)。

衛(wèi)星通信的應(yīng)用范圍極為廣泛，不僅可用于語(yǔ)音、電報(bào)、數(shù)據(jù)等的傳輸，還特別適用于廣播電視節(jié)目的傳輸。3.4.2衛(wèi)星信號(hào)的傳輸

衛(wèi)星通信線路由發(fā)端地球站、收端地球站、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器及上行、下行線傳輸路徑組成。其組成框圖如下圖所示。

衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器是衛(wèi)星中的通信系統(tǒng)，是設(shè)在空中的微波中繼站，其主要功能是接收來(lái)自發(fā)端地球站的信號(hào)，然后對(duì)其進(jìn)行低噪聲放大、混頻，再對(duì)混頻后的信號(hào)進(jìn)行功率放大，最后將處理后的信號(hào)送回收端地球站。由發(fā)端地球站傳向衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的信號(hào)稱為上行信號(hào)，由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器傳向收端地球站的信號(hào)稱為下行信號(hào)，上行信號(hào)和下行信號(hào)的頻率是不同的，目的是防止衛(wèi)星天線中產(chǎn)生同頻信號(hào)的干擾。一個(gè)通信衛(wèi)星往往有多個(gè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，每個(gè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器被分配在某一工作頻段中，并根據(jù)所使用的天線覆蓋區(qū)域把轉(zhuǎn)發(fā)器租用或分配給處在覆蓋區(qū)域內(nèi)的衛(wèi)星通信用戶。

發(fā)端和收端地球站的組成是類似的，均由天線饋電設(shè)備、發(fā)射設(shè)備、接收設(shè)備、信道終端設(shè)備等組成。天線饋電設(shè)備把發(fā)射機(jī)輸出的信號(hào)輻射給衛(wèi)星，同時(shí)把衛(wèi)星發(fā)來(lái)的電磁波收集起來(lái)送到接收設(shè)備，收發(fā)支路主要是靠饋電設(shè)備中的雙工器來(lái)分離的；發(fā)射設(shè)備主要是將信道終端設(shè)備輸出的中頻信號(hào)變換成射頻信號(hào)，并把射頻信號(hào)放大到一定值；接收設(shè)備的任務(wù)是把接收到的來(lái)自衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的微弱射頻信號(hào)先進(jìn)行低噪聲放大，然后變頻為中頻信號(hào)供信道終端設(shè)備進(jìn)行解調(diào)和其他處理；信道終端設(shè)備的基本任務(wù)是將用戶設(shè)備(電話、電話交換機(jī)、計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)等)通過(guò)傳輸線接口輸入的信號(hào)進(jìn)行處理，然后將接收設(shè)備送來(lái)的信號(hào)恢復(fù)成用戶的信號(hào)。1．衛(wèi)星信號(hào)傳播特點(diǎn)衛(wèi)星通信是在空間技術(shù)和地面微波中繼通信的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，靠大氣外衛(wèi)星的中繼實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。其載荷信息的無(wú)線電波先要穿越大氣層，然后經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的距離在地面站和衛(wèi)星之間傳播，因此它受到多種因素的影響。傳播問(wèn)題會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量和系統(tǒng)性能，這也是造成系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中斷的一個(gè)原因。因此，電波傳播特性是衛(wèi)星通信以及其他無(wú)線通信在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和線路設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的基本特性。衛(wèi)星通信的電波在傳播中要受到損耗，其中最主要的是自由空間傳播損耗，它占總損耗的大部分。其他損耗還有大氣、雨、云、雪、霧等造成的吸收、散射損耗等。衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)還會(huì)因?yàn)槭艿侥撤N陰影遮蔽而增加額外的損耗，固定業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)則可通過(guò)適當(dāng)選址來(lái)避免這一額外的損耗。衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中，由于移動(dòng)用戶的特點(diǎn)，接收電波不可避免地受到山、植被、建筑物的遮擋反射和折射所引起的多徑衰落影響，海面上的船舶、海面上空的飛機(jī)還會(huì)受到海面反射等引起的多徑衰落影響，這是衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)不同于固定業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信的地方。固定站通信時(shí)，雖然存在多徑傳播，但是信號(hào)不會(huì)快速衰落，只有由溫度等引起的信號(hào)包絡(luò)相對(duì)時(shí)間的緩慢變化，當(dāng)然條件是不能有其他移動(dòng)物體發(fā)射電波等情況發(fā)生。衛(wèi)星通信接收機(jī)輸入端存在著噪聲功率，這是由內(nèi)部和外部噪聲源引起的。內(nèi)部噪聲來(lái)源于接收機(jī)。接收機(jī)中含有大量的電子元件，由于溫度的影響，這些元件中的自由電子會(huì)做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)影響了電路的工作，這就是熱噪聲。在理論上，如果溫度降低到絕對(duì)溫度，這種內(nèi)部噪聲會(huì)變?yōu)榱悖珜?shí)際上達(dá)不到絕對(duì)溫度，所以內(nèi)部噪聲不能根除，只能抑制。外部噪聲由天線引起，分為太空噪聲和地面噪聲。太空噪聲來(lái)源于宇宙、太陽(yáng)系等；地面噪聲來(lái)源于大氣、降雨、地面、工業(yè)活動(dòng)、人為噪聲等。太陽(yáng)系噪聲指的是太陽(yáng)系中太陽(yáng)、各行星以及月亮輻射的電磁干擾被天線接收而形成的噪聲，其中太陽(yáng)是最大的熱輻射源。只要天線不對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，在靜寂期太陽(yáng)噪聲對(duì)天線影響不大；而對(duì)于行星和月亮，沒(méi)有高增益天線直接指向時(shí)，對(duì)天線影響也不大。實(shí)際上當(dāng)太陽(yáng)和衛(wèi)星匯合在一起，即太陽(yáng)接近地球站指向衛(wèi)星的延長(zhǎng)線時(shí)，地球站才會(huì)受到干擾，甚至中斷。宇宙噪聲指的是外空間星體的熱氣體及分布于星際空間的物質(zhì)所形成的噪聲，在銀河系中心的指向上達(dá)到最大值，而在天空其他部分的指向上很低。宇宙噪聲是頻率的函數(shù)，在頻率低于1GHz以下時(shí)，它是天線噪聲的主要成分。大氣噪聲指的是電離層、對(duì)流層吸收電波的能量后產(chǎn)生電磁輻射而形成的噪聲，其中主要是氧氣和蒸汽構(gòu)成的大氣噪聲。大氣噪聲是信號(hào)頻率和天線仰角的函數(shù)，大氣噪聲在頻率10GHz以上顯著增加；仰角越低，則由于電波穿越大氣層的路徑長(zhǎng)度增加，因而大氣噪聲作用加大；降雨、云、霧在產(chǎn)生電波吸收衰減的同時(shí)，也產(chǎn)生噪聲，稱為降雨噪聲。影響天線噪聲溫度的因素有雨量、信號(hào)頻率、天線仰角。即使在4GHz的頻率下，仰角低的時(shí)候，大雨對(duì)天線噪聲溫度的影響也能達(dá)到50～100K，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候要充分考慮這些因素。2．衛(wèi)星通信的頻率配置衛(wèi)星通信工作頻段的選擇將影響到系統(tǒng)的傳輸容量、地球站發(fā)信機(jī)及衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射功率、天線口徑尺寸及設(shè)備的復(fù)雜程度等。雖然這個(gè)頻段也屬于微波頻段(300MHz～300GHz)，但由于衛(wèi)星通信電波傳播的中繼距離遠(yuǎn)，所以從地球站到衛(wèi)星的長(zhǎng)距離傳輸中，電波既要受到對(duì)流層大氣噪聲的影響，又要受到宇宙噪聲的影響，因此，在選擇工作頻段時(shí)，主要考慮以下因素：?天線系統(tǒng)接收的外界干擾噪聲??；?電波傳播損耗及其他損耗??；?設(shè)備重量輕，體積小，耗電??；?可用頻帶寬，以滿足傳輸容量的要求；?與其他地面無(wú)線系統(tǒng)(微波中繼通信系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)等)之間的相互干擾盡量??；?能充分利用現(xiàn)有的通信技術(shù)和設(shè)備。

綜合考慮各方面的因素，應(yīng)將工作頻段選在電波能穿透電離層的特高頻段或微波頻段。目前大多數(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)選擇在下列頻段工作：?超高頻(UHF)頻段—400/200MHz；?微波L頻段—1.6/1.5GHz；?微波C頻段—6.0/4.0GHz；?微波X頻段—8.0/7.0GHz；?微波Ku頻段—14.0/12.0GHz和14.0/11.0GHz；?微波Ka頻段—30/20GHz。從降低接收系統(tǒng)噪聲角度考慮，衛(wèi)星通信工作頻段最好選在1～10GHz之間，而最理想的頻率在6/4GHz附近。6/4GHz頻段帶寬較寬，便于利用成熟的微波中繼通信技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，國(guó)際商業(yè)衛(wèi)星和國(guó)內(nèi)衛(wèi)星通信中大多數(shù)都使用6/4GHz頻段，其上行頻段為5.925～6.425GHz，下行頻段為3.7～4.2GHz，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬可達(dá)500GHz。為了不受上述民用衛(wèi)星通信系統(tǒng)的干擾，許多國(guó)家的軍用和政府用衛(wèi)星通信系統(tǒng)使用8/7GHz頻段，其上行頻段為7.9～8.4GHz，下行頻段為7.25～7.75GHz。由于衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)量的急劇增加，1～10GHz的無(wú)線電窗口日益擁擠，所以14/11GHz頻段已得到開(kāi)發(fā)和使用，其上行頻段為14～14.5GHz，下行頻段為10.95～11.2GHz和11.45～11.7GHz。3.信號(hào)的傳輸與復(fù)用衛(wèi)星系統(tǒng)采用了頻帶傳輸方式。衛(wèi)星通信系統(tǒng)有單路制和群路制兩種方式。所謂單路制，是指一個(gè)用戶的一路信號(hào)去調(diào)制一個(gè)載波，即單路單載波(SingleChannelPerCarrier，SCPC)方式；所謂群路制，是指多個(gè)要傳輸?shù)男盘?hào)按照某種多路復(fù)用方式組合在一起構(gòu)成基帶信號(hào)，再去調(diào)制載波，即多路單載波(MultiChannelPerCarrier，MCPC)方式。4.信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，模擬衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要采用頻率調(diào)制(FM)，這是因?yàn)轭l率調(diào)制技術(shù)成熟、傳輸質(zhì)