第三章数字微波通信

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• 3.2.2 二相相移键控 • 用基带数字信号对中频载波相位进行 键 控 的 方 式 ， 称 为 相 移 键 控 ， 用 PSK 表 示。 • 相移键控又可分为绝对相移键控和相 对相移键控两种。 • 利用载波相位的绝对数值来传送数字 信息的键控方式，称为绝对相移键控。 •
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• 一、 四相相移键控信号的产生 • • 1. 四相绝对调相 • 下图示出了π/４调相系统采用正交调制 法的原理方框图。
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• 2. • 下图示出了一个π/２调相系统的四 相相对调相原理方框图。
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• 二、 四相相移键控信号的解调 • 1. • 四相绝对调相信号的解调器方框图如下图所示。
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2020/12/7
第三章数字微波通信
• 本章主要讨论数字微波通信的基本 • 概念、常用的调制解调方式以及在进行 • 系统设计时应考虑的若干问题，简要介 • 绍了SDH微波通信系统。 •
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•3.1 数字微波通信的基本概念 •3.2 数字微波通信中常用的调制与解调技 术 •3.3 视距传输特性 •3.4 数字微波通信系统设计中应考虑的问 题 •3.5 SDH微波通信系统
• 一、 • 误码性能是数字微波通信系统的主要质 量指标，CCIR针对不同等级的假想参考电路 规定有不同的误码性能指标，这些指标可供 等长度的实际数字微波电路参考。 • 二、可用度
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• 3.4.2 数字微波通信的射频频率配置 • • 为了增加微波线路的通信容量，在微波站 上一般都有若干套微波收发信机同时工作，每 一套微波收发信机占有一个工作频率，构成一 条通道，称为一个波道。为了减小波道间的相 互干扰，合理选择和配置射频频率则是一个非 常重要的问题。
• 3.1.2 数字微波通信系统的构成 • • 数字微波中继通信线路是由线路两端 的终端站、若干个中继站及分路站构成，如 下图所示。
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• 一、 数字微波终端站 • 二、 天线、馈线系统 •
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• 一、 数字微波终端站 • • 在下图中示出，终端站中可包括：微 波收发信设备、调制解调设备以及时分复 用设备。 • •
• 三、 • 从前面的叙述可以看出，K值的变化将引起 余隙的变化，当K为不同值时，所对应的余隙标
• K=2/3 时(余隙较小)要求hc≥0.3F1 • K=4/3 时(标准大气)要求hc≈1.0F1 • K=∞时 (余隙较大) 要求hc≤1.35F1
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• 3.5 SDH微波通信系统 • 本节重点介绍SDH微波传输系统中采用的一
• 二、 天线、馈线系统 • • 微波通信中常用天线的基本形式有喇叭 天线、抛物面天线、喇叭抛物面天线和潜望镜 天线等。
• 三、 微波中继站
• 由于微波通信采用的是接力传输方式， 因此，长途微波干线上必须要有微波中继站。 中继站的转接方式包括以下三种：
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• 1.中频转接式中继站 • 中频转接式中继站采用的是中频接口。
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• 3.1 数字微波通信的基本概念
• 微波是指频率为300MHz～300GHz的电 磁波，其所对应的波长为1m～1mm。 • 显然，微波通信是指用微波波段的电磁 波进行通信的一种通信的方式；而数字微波通 信则是指利用微波频段的电磁波传输数字信息 •
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• 3.1.1 数字微波通信的特点 • 数字微波通信既具有数字通信的特点， 又具有微波通信的特点。
• 所谓相对相移键控，是利用载波信 号相位的相对关系来表示数字信号的“１” 码或“０”码。 • 在上述两种相移键控中，实际使用 时，采用相对移相，这是为了克服2PSK在 解调时出现的“相位模糊”现象。
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• 一、 2DPSK信号的产生 • 2DPSK调制器的原理方框图如下图所示。 它是由码变换电路和绝对调相电路组成。码变 换电路的主要作用是对输入的基带信号进行差 分编码，得到的差分码，即是输入信号的相对 码，用此相对码对载波信号进行绝对相移键控， 即可得到2DPSK信号。
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•一、 差错控制编码技术 • • 差错控制编码又称信道编码，是 •提高数字传输可靠性的一种技术。
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• 二、 自适应均衡技术 • • 在SDH微波接收设备中，一般先使用频域均 衡器，然后接基带时域均衡器。 要可以减少频率选择性衰落的影响，一般是在中 频上实现，由于此均衡器可以在接收信号时自动 调整，因此称为自适应频域均衡器。 衡是利用波形补偿法对失真的波形进行补偿，这 是目前在高速数据传输中使用的基本均衡方法， 它可以消除各种形式的码间干扰。
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• 频率分集是把同一数字信息送至两部发射 机，两部发射机的射频频率具有较大间隔，在 接收端接收这两个频率的信号，合并成输出信 号。
• 空间分集是在收信端设置几付高度不同的 天线，同时接收一个发射天线送出的信号，然 后经过合成或选择，克服衰落的影响。
• 2.
• 能够适应时间变化的均衡器为自适应均衡 器。
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• 二、 抗衰落技术
• 微波传输过程中的衰落现象，给高质量的信 息传输带来不利影响，因此，人们提出了各种抗 衰落技术，目前常用的是分集技术、自适应均衡 技术及备用波道倒换技术。 • • 1. • 分集就是指通过两条或两条以上途径传输同 一信息，以减轻衰落影响的一种技术措施。 • 分集接收技术有频率分集和空间分集。 •
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• 三、 自动发信功率控制技术(ATPC)
• ATPC技术的要点是：微波发信机的 输出功率在ATPC的控制范围内可以自动 地随接收电平的变化而变化，即ATPC技 术可以根据收信机的收信电平而自动调整 发信电平，以克服电波衰落的影响。 •
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• 二、 16QAM • 对于正交调制信号的解调，主要是采用正交相干
•
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• 3.3 视距传输特性
• 这一节主要介绍自由空间电波传播的一些 特点，电波衰落现象及抗衰落技术。
• 3.3.1 自由空间传播损耗和收信电平的计 算 • 3.3.2
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• 3.3.1 自由空间传播损耗和收信电平的计算 • • 平面波在自由空间传播时，能量由于扩散， 随传输距离的增加而减小，这种衰减称为自由空 间的传播损耗，用Ls表示。 • 自由空间收信电平的计算: • 收信电平是指接收机输入电平，在工程上 常用dBm表示。
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• 3.3.2 多径衰落
• 上面讨论的问题是假定电磁波在无限大的 自由空间传输，这是理想情况，在实际的微波 传输路径中，必须考虑地面反射和大气折射的
• 一、
• 接收的信号应是各射线的矢量和，而且接收 信号的大小和周边条件及气象条件有关。我们 把接收信号电平随时间而变化的现象称为多径 衰落。
些关键技术、SDH微波传输系统的性能指标。
• 3.5.1 SDH微波传输系统中的关键技术 • 3.5.2 SDH微波通信系统的传输误码性能指 标 • •
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• 3.5.1 SDH微波传输系统中的关键技术
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•
一、 差错控制编码技术
• 二、 自适应均衡技术
•
三、 自动发信功率控制技术(ATPC)
• 目前在微波通信中采用比较多的是用分割 制配置收发频率。
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• 3.4.3 数字微波线路中的干扰问题
• 下面主要介绍几种系统内的常见干扰。 • • 一、 回波干扰 • • 二、
• 三、
• 四、
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• 3.4.4 数字微波线路中天线高度的选取 • 天线高度选取的是否合适，主要通过天线余
• 3.2.1 二进制数字信号的基本调制方式 • 3.2.2 二相相移键控 • 3.2.3 • 3.2.4 十六进制正交调幅
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• 3.2.1 二进制数字信号的基本调制方 式
•
数字信号三种调制方式的基本概念 ：
• 1.幅移键控
• 2.频移键控
• 3.相移键控
• 数字微波通信常用的是相移键控，因为 这种调制方式在抗干扰性能方面优于另外两 种方式。
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• 2. 2DPSK信号的解调 • 对2DPSK信号除采用上述的相干解调方法以 外，还可以采用延迟解调，这种方法的原理方框 图，如下图所示。
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• 3.2.3
• 在现代数字微波传输系统中，为了提高 信息传输速率，常采用多进制的调相技术。即 利用载波的一种相位去携带一组二进制信息码。 • 相数愈多，传输速率愈高，但相邻载波 之间的相位差愈小，这样就使得接收时易产生 误码而使误码率增加。所以，目前在多相调制 方式中，通常采用四相制和八相制，在这里只 介绍四相调制。
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• 2. 四相相对调相信号的解调 • • 四相相对调相信号的解调可采用两种方法进行， 一种是相干解调法。另一种解调方法是延迟解调法， 其方框图如下图所示。
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• 上面介绍的是四相相移键控的调制及解调的 基本原理。对于八相调制，同样它是提高频谱利 用率的一种方式，它是把码元周期(２π）分成八 种相位，两相位状态之间的相位差为 π／４，每 种相位状态对应一组3比特码，这样它的信息速 率比二相调相时提高了三倍。依此类推可以看出， 随着相数的增加，信息传输速率在提高，但是两 种相位状态之间的相位差在减小，这样使得解调 时产生误码的概率增加。因此，在大容量的数字 微波通信系统中广泛采用了十六进制正交调幅 (16QAM)方式。
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• 3.2.4 十六进制正交调幅
• QAM调制是既调幅又调相的一种方式。
• 一、 16QAM调制器 • 16QAM调制器的构成目前主要采用两种方 法，即正交调幅法和叠加法。 •
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• 下图示出了16QAM正交调幅法调制器的方框图。
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• 图示出了采用四相叠加法的16QAM调制器的原 理方框图。
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• 二、 2PSK信号及2DPSK信号的解调 • 目前对于二相相移键控信号常用的解调方 式是相干解调和延迟解调两种。 • • 1. • 由于接收到的已调波信号中无载波频率成 分，所以在收端要设法从已调波中提取原载波信 号。因为提取的载波信号和调相波的载波频率相 同，故称其为相干载波，利用它来进行解调的方 法，称为相干解调。
• 2. 微波转接方式中继站 • 在微波频率上直接放大，即为微波转 •接方式。
• 3. • 目前数字微波通信中常用的转接方式是再 生转接式中继站，其示意图如下图所示。
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•3.2 数字微波通信中常用的调制与解调技术
• 数字信号的调制与解调技术，是数字微波通信 中的关键问题。在这一节首先介绍二进制数字 •信号的基本调制方式，在此基础上介绍数字微波通 信中常用的调制方式。
• 一、 什么是天线余隙 • • 从中继段上地势最高点到收、发天线连线之 间的垂直距离称为天线余隙，用hc表示，如下图所
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• 二、 • 天线余隙值的大小和等效地球半径系数K及 第一费涅尔区半径F1有关。 • 根据费涅尔椭球面及费涅尔区的定义，经 •
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• 1. • 每个终端站中都应具有发送设备和接收 设备。 • 2. 调制与解调设备 • 所谓调制，就是将所要传输的基带信号 变换成适合于信道传输的信号的一种过程。 与其相反的过程就是解调。
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•下图示出了调制与解调过程的基本方框图。
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• 3.
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• 3.4 数字微波通信系统设计中应考虑的问 题
• 3.4.1 数字微波通信线路的传输质量标准 • 3.4.2 数字微波通信的射频频率配置 • 3.4.3 数字微波线路中的干扰问题 • 3.4.4
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• 3.4.1 数字微波通信线路的传输质量标准
• 线路传输的质量标准包括：误码性能、 可用度、传输容量和接口特性等。下面重点