兰天翔201012701063,数字微波通信.doc

论文（设计）题目：
数字微波通信

学 院： 电子工程学院
专 业： 通信工程
学 号： 201012701063
姓 名： 兰天翔

数字微波通信
摘要：digital microwave communication 基于时分复用技术的一类多路数字通信体制。可以用来传输电话信号，也可以用来传输数据信号与图像信号。与数字微波通信相对应的是它的前身——模拟微波通信，它是基于频分复用技术的一类多路通信体制，主要用来传输模拟电话信号和模拟电视信号。本文介绍了，微波的传输方式、微波传播中的衰落现象及抗衰落技术、ＳＤＨ 微波通信新一代数字微波通信技术
关键字： 微波传输 衰落 ＳＤＨ 微波通信

一、 数字微波通信技术特征
数字微波通信具有两大技术特征：①它所传送的信号是按照时隙位置分列复用而成的统一数字流，具有综合传输的性质。②它利用微波信道来传送信息，拥有很宽的通过频带，可以复用大量的数字电话信号，可以传送电视图像或高速数据等宽带信号。由于微波电磁信号按直线传播，数字微波(模拟微波也如此)通信可以按直视距离设站(站距约50千米)，因此，建设起来比较容易。特别在丘陵山区或其他地理条件比较恶劣的地区，数字微波通信具有一定的优越性。在整个国家通信的传输体系中，数字微波通信也是重要的辅助通信手段。
二、 微波的传输方式
我们知道，无线电波发射后，将在各种媒介质或媒介质分界面上传输。这些媒介质，可能是大地（陆地、水面等），也可能是天空的大气层和高空的电离层。在传播的过程中，由于反射、折射、散射和绕射因素的存在，使电波的传播方向发生各种变化，接收点收到的电波可能是来自单一路径的电磁波，也可能是来自多条路径，经历各种变化的电磁波。同时，由于波束的扩散和媒介质的吸收，将使电波的场强不断地减弱，并引入各种信号失真。无线电波的传播方式，一般可分为如下四种。
● 地面波传输：电波沿着大地与空气的分界面传播。
● 直射波传播：电波由发射天线经空间直接到达接收天线。该电波也叫视距内的直射空间波。
● 空间波传播：电波离开天线后，射向高空并传播，经过大气上空电离层的反射、折回到接收点。当频率很高时，射向电离层的电波将穿越电离层，去而不返。
● 散射传播：电波发射后，当遇到低空大气层或电离层中的不均匀介质时，发生散射，其中只有一部分电波到达接收点。
以上四种传播方式用于无线电通信中的不同通信方式和不同频段，而微波通信系统所使用的频率大多在2GHz-20GHz的范围内。目前，微波通信系统主要占用该频率范围中的2，4，5，6，7，8，11GHz等频段。在这个频段范围内由于频率很高，电波沿地面传播时衰耗很大，遇到障碍物时绕射能力很弱，投射到高空电离层将逸入太空。因此，只能采用直射波作为微波通信的传播方式。
三、 微波传播中的衰落现象
如前所述，微波传输必须采用直射波（视距传输），接收点的场强是直射空间波与地面反射波的迭加，传播媒介质是地面上的低空大气层和路由上的地面、地物。当时间（季节、昼夜等）和气象（雨、雾、雪等）条件发生变化时，大气的温度、湿度、压力和地面反射点的位置，反射系数等也将发生变化。这必然引起接收点场强的高低起伏变化。这种现象叫做电波传播的衰落现象。显然，衰落现象具有很大的随机性。
衰落可按持续时间的长短分为慢衰落和快衰落两种，持续时间长的叫慢衰落，其持续时间一般为数分钟到几小时。有时衰落的持续时间很短，在几秒钟至几分钟内，称为快衰落；衰落时，接收电平低于收信机最低接收电平以下称为深衰落。慢衰落随时间变化缓慢，往往是慢慢形成，又慢慢消失，它常由一个较大地区范围内的大气折射的缓慢变化所引起。快衰落与大气中存在的大气波导的薄层、湍流等引起的多径传播密切相关，在微波范围内只要上述多径传播的每条射线之间路径稍有变动，它们在接收点合成的信号就会产生明显的起伏，形成快衰落。
衰落也可以按接收点场强的高低分类。高于自由空间电平值的叫上衰落，低于自由空间电平值的叫下衰落。但是，微波通信工程中常按衰落发生的物理成因，把衰落分为闪烁衰落和多径衰落，闪烁衰落主要是因为大气局部微小扰动引起电波射束散射所造成的。各散射波的振幅小，相位随着大气变化而随机变化。结果它们在接收点的合成振幅变化很小，对主波影响不大。因此，这种衰落对视距微波接力电路的稳定性影响不大。而多径衰落主要是由多径传播造成的，它是视距微波传播信道深衰落的主要原因。
根据大量的传播测试试验表明，10GHz以下频段微波传播的衰落现象常遵循以下规律：
● 波长越短，距离越长，衰落越严重。
● 跨越水面（湖泊、海洋）、平原的路径比跨越山区的路径衰落严重。
● 夏秋季节比冬春季节衰落频繁，衰落深度也大。
● 晴天和白天，白天接收的信号场强一般比夜间稳定。
● 阴雨、大雾及刮风天气比晴天、宁静天气接收信号稳定，雨过天晴及雾散时，又常出现快衰落。
数字微波接力通信线路接力段根据地型、气候、电波传输条件等，按地区划分为四种类型。
A型地区：其断面由山岭、城市建筑物或二者混合组成，中间无宽敞的河谷和湖泊。这种地区的反射和大气不均匀层引起的衰落概率很小。
B型地区：其断面由起伏不大的丘陵组成，中间无宽敞的河谷和湖泊。这种地区由反射所引起的衰落不可忽视，又不十分严重，但大气不均匀层引起的衰落概率较大。
C型地区：其断面由平地、水网较多的区域组成，这种区域由地面反射和大气不均匀引起的衰落都比较严重。
D型地区：跨河路径，沿海路径和大部分越水面的电路，这种区域电波的衰落严重。
微波电路的选择应使接力段面为A型或B型，避免或尽量减少处于C型和D型断面。对于C型和D型断面在技术上可采取一些补偿措施，如采用分集接收和自适应均衡技术。
四、 微波系统的抗衰落技术
由于多径衰落引起传输信道的衰落和失真都是随地理环境和时间而变化的。因此，各种抗多径衰落的措施也必须具有实时适应能力，也就是说必须是自适应的。对于抗信号电平衰落，人们早已熟悉的措施之一就是在中频放大器中加入自动增益控制电路，这里不再叙述。而对于抗频率选择性衰落，常采用以下措施：
● 分集接收。它能有效地抑制带内电平下跌与幅度色散。
● 中频自适应均衡器。它能有效地均衡中频带内幅度色散与群迟延色散。
● 自动发信功率控制。微波发射机工作时输出功率是可变的，只有当远端接收机检测到不利衰落条件时，用反向的通信业务信道来控制反馈环配置中的发射机。
● 备用波道倒换。当主用波道中任一波道由于设备故障或者电波传播发生深衰落时，系统都会在信号中断前，将其倒换到备用波道，这样有可能完全避免中断。
● 组成环路自愈网。利用电磁波在不同的通路中传输时，不可能同时中断的特点来实现抗衰落的。

五、SDH数字微波通信系统的组成
ＳＤＨ 微波通信是新一代的数字微波传输体制。数字微波通信是用微波作为载体传送数字信息的一种通信手段。它兼有ＳＤＨ 数字通信和微波通信两者的优点，由于微波在空间直线传输的特点，故这种通信方式又称为视距数字微波中继通信。本文主要介绍SDH数字微波通信技术的组成、特点及应用。
（1）数字微波传输线路的组成形式可以是一条主干线，中间有若干分支，也可以是一个枢纽站向若干方向分支。如图1所示是一条数字微波通信线路的示意图，其主干线可长达几千公里，另有若干条支线线路，除了线路两端的终端站外，还有大量中继站和分路站，构成一条数字微波中继通信线路。　　　　 组成此通信线路设备的连接方框图如图2所示。它分为以下几个部分：　　
(2)用户终端，直接为用户所使用的终端设备，如自动电话机、电传机、计算机、调度电话等。
(3) 交换机。这是用于功能单元、信道或电路的暂时组合以保证所需通信动作的设备，用户可通过交换机进行呼叫连接，建立暂时的通信信道或电路。这种交换可以是模拟交换，也可以是数字交换。
(4) 数字电话终端复用设备（即数字终端机）。其基本功能是把来自交换机的多路信号变换为时分多路数字信号，送往数字微波传输信道，以及把数字微波传输信道收到的时分多路数字信号反变换为交换机所需的信号，送至交换机。
(5) 微波站。按工作性质不同，它可分成数字微波终端站、数字微波中继站和数字微波分路站。SDH微波终端站的发送端完成主信号的发信基带处理 、调制 、发信混频及发信功率放大等；终端站的收信端完成主信号的低噪声接收 、解调 、收信基带处理。终端站还具有备用倒换功能，包括倒换基准的识别，倒换指令的发送与接收，倒换动作的启动与证实等。
(6) 数字微波中继站。主要完成信号的双向接收和转发。有调制、解调设备的中继站，称再生中继站。需要上、下话路的中继站称微波分路站，它必须与SDH的分插复用设备连接。再生中继站具有全线公务联络能力，以及向网管系统汇报站信息。
六、结束语
通过一学期傅得立老师精心的讲解和自我学习，对微波通信课程有了初步了解，在今后要做到理论结合实际，充分发挥此学科的精髓，我相信，随着数字微波通信的发展，ＳＤＨ 微波通信技术，抗衰落技术也将更加完善，使微波电路更好地为通信网络服务。

参考文献
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[2]韦乐平等，SDH及其新应用，人民邮电出版社　
[3]张坚武,移动通信第二版，西安电子科技大学出版社
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[5] 王彧.数字微波通信中的抗衰落技术[J].山西科技，2005
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