淺談數字微波通訊及其優于光纖特點和發展

[收稿日期]2009年9月15日

[作者簡介]金銳峰:省廣電局六五二臺。陳小明:吉林人民廣播電臺。

[摘 要]微波通信是一種利用微波傳輸信息的一種通訊手段。本文就數字微波通訊的發展及其與光纖比較的優點作簡要分析。

[關鍵詞]數字微波通信 微波 光纖 特點比較

[中圖分類號]TN [文獻標識碼]A [文章編號]1009-5489(2009)11-0183-02

數字微波通信則在微波傳輸中，采用了數字訊號處理技術，不僅具備了微波通訊建線快，投資小應用靈活的特點，還具有傳輸質量可靠，抗干擾能力強，傳輸線路長等多種優點。目前數字微波通訊已經成為我國國民經濟建設中，重要通訊手段中發揮著巨大的作用。

一、我國數字微波通訊發展歷史

我國數字微波通訊發展先后經歷了模擬微波發展階段、中小容量數字微波發階段和大容量數字微波發展階段。

上世紀80年代中后期，我國的數字微波發展受阻。主要原因是由于光纖通訊技術的興起，數字微波的干線傳輸功能，已被光纖逐步取代。光纖通訊以其巨大的帶寬超低損耗和較低成本而成為干線傳輸的主要手段，并對數字微波形成巨大沖擊。自上世紀90年代以來，以大容量光纖傳輸，作為國家信息高速公路建設的主要傳輸手段，已經成為無法阻擋的歷史潮流。在這種情況之下，數字微波何去何從，怎樣發展是從事該領域研發和使用的單位及人員十分關心的問題。

二、微波與光纖相比主要優點

1.抵御自然災害的能力強。如在1976年的唐山大地震，90年代的特大洪災中，在其他通訊手段失效的情況下，微波保證了通訊和廣播訊號的暢通。

2.受地理環境的限制小，應對突發事件的能力強。微波信號即可翻山又可跨海，與光纜相比，受地理條件的限制小，隨著微波設備集成度提高，使用攝像微波傳送一體機，和容易在突發事件現場實現信號的實時傳輸。

3.建設和維護成本相對較低。特別是在山區，人煙稀少的地區。鋪設光纜非常困難，而且成本會很高。由于數字微波是采用無線電傳輸因此基本的設備架設簡單，安裝起來也相當簡易快速。在網絡規劃上，較光纖和光纜之類的有線傳輸容易，并且能降低施工和維修上的成本。

4.運用靈活。如果有移動性的需要，較光纖無論軍用或是商用數字微波通訊裝備，架設起來都十分方便，且通訊效率也非常高，

目前數字微波發展主要用于光纖干線傳輸信號的互相備份和特殊不適合光纖地段和場合的應用，如:點對點SDH微波，PDH微波，主要作用是在光纖傳輸，遇到自然或者人為破壞時，緊急修復的備份。也用于農村，海島等邊遠地區和專用通訊網。

高頻段微波，可以用于城市內的短距離支線，如13，15.18，GHZ幾個頻段的點對點微波，通訊系統和移動通訊基站的連接。

由于微波頻帶寬廣保密性高，且不易被竊聽，所以軍事價值相當高，一般軍方所稱為區域網絡通訊系統，是以作戰地區劃分的，在作戰地區內設置通訊中繼站，彼此依靠微波相互連接形成網絡。

在區域網絡通信系統中，各級指揮單位，可靠著部隊所在位置附近的中繼站連接進入網絡，指揮官可以透過區域網絡直接傳達密令。同時一般區域網絡通常具有搜尋，使用者設定，轉移，取消用戶號碼及網絡其他功能。由于數字科技之運用，各種通訊皆可透過數字技術轉成數字信號。因此，數字微波系統始終讓軍方愛不釋手，未來軍方還將朝向高頻率高功率及高方向性的發展方向，向研發更新的數字微波系統。

三、數字微波通信關鍵技術

當今光纖通信和移動通信成為通信網的兩大主流，有著巨大的產業和用戶市場。在這種情況下，數字微波逐漸淡出原有的領域，這是技術的競爭，是不以人們意志為轉移的。在這種情況下，數字微波要得到發展，必須擺正位置，當好光纖通信和移動通信的配角。數字微波如果突破一些關鍵技術，還會有很好的前景。

1.高頻段傳輸技術。這里說的高頻段，是指10GHz以上的頻段，包括毫米波頻段。根據電信主管部門的規劃，3GHz以下頻段要分配給移動和個人通信，而3—10GHz的頻段也十分擁擠。因此，數字微波要及時調整發展方向，向高頻段進軍。

2.在現有頻段上的兼容技術。由于10GHz以下的頻段傳播條件較好，器件比較成熟，主管部門也劃分了某些頻段給數字微波使用。因此，現有的頻段也不要輕易放棄，但在技術上要較好解決兼容問題。如:擴頻及跳頻以及抗干擾技術等。

3.適用于各種用戶的組網及接口技術。采用軟件無線電技術，使數字微波通信系統成為一個較為通用的平臺，能夠根據用戶的不同要求進行組網，兵完成各種借口功能。提高可靠性及降低成本的技術。如:全數字化處理、數字專用集成電路等。

四、數字微波技術的提高空間

隨著微波通信技術的發展，高性能高速多狀態調制解調技術、自適應交叉極化干擾抵消(XPIC)技術、前向糾錯技術、專用大規模集成電路(ASIC)設計仿真技術都應用到SDH數字微波通信中，大大提高了微波通信的容量和可靠性。

SDH數字微波接力系統出現后，為了提高頻譜效率出現了64QAM、128QAM、512QAM等高狀態調制方式，頻譜效率提高到1Obit/HZ。SDH系統采用了同步復用和靈活映射結構，可以從高階支路直接分插低階支路信號，避免了逐級分復接過程，使設備簡化，而且SDH系統安排了大量的開銷字節，使網絡的操作、管理、維護的配置能力大大加強。

在數字微波系統中，多徑衰落是微波信道中頻譜失真的主要原因，因此需要各種各樣的對抗多徑衰落的措施，在數字微波系統中自適應均衡和空間分集接收成了不可缺少的設備。

1.調制器。數字調制過程的基本原理是把比特率為R(bits/s)的二進制數字序列變換為適當的中頻或射頻信號的處理過程，其中包括數字信號處理(如狀碼、信號編碼和微波幀開銷插入等)，頻譜成型，信號映射和調制過程。

2.中頻放大器。它的作用就是將已調制的中頻信號進行放大。

3.本地振蕩器:本振產生適當的射頻頻段內的本地振蕩信號，與已調制的中頻信號進行混頻產生出所要發射的微波信號，對于本振，除了要達到一定的功率電平，以滿足必信混頻器的需要，還要求頻率穩定度高和相位噪聲低。

4.功率放大器。它是用以將發射混頻器輸出的微弱信號電平(常為一dBm～一50dBm)放大到所需要的電平。常用的射頻功率放大器為砷化稼FET器件，由于SDH系統一般采用高狀態調制方式，對放大器的線性要求很高，故一般采用預失真來對放大器的殘余非線性進行補償。

5.自動發信功率控制(ATPC)。ATPC是微波接力系統中能得到許多好處的一個實用措施，與固定工作條件下相反，微波發射機工作時輸出功率是可變的，最大值為Pmax，最小值或正常值為Pnom。在絕大多數時間內，發射機工作于Pnom，只有當遠端接收機檢測到不利衰落條件時，即接收信號電平低時才達到Pmax，它是利用反向通道業務信道來控制反饋環配置中的發射機。

五、發展方向

20世紀80年代以前的通信網基本框架:中繼線以無線為主(微波、衛星)，在天上;用戶線以有線為主(市話電纜)，在地下。未來通信網的基本框架;中繼線以有線為主，(光纜)，在地下;用戶線以無線為主，在天上。這就給數字微波的今后發展提供了十分廣闊的天地。

從最終用戶的角度，用戶線可以分為兩類;移動型和固定型。移動型的用戶線肯定是移動通信的天下，而固定型的用戶線是數字微波可以涉及的一個陣地。特別是寬帶業務的發展和第三代移動通信的應用，會對寬帶業務的固定無線接入提出要求，微波傳輸的點對點、點對多點等快速部署、調通可用等特性仍然是光網絡所無法比擬的優點。因此，即使在3G時代，作為光網絡的有效補充，其仍然有相當大的應用空間。在歐洲市場上，由于禁止對城市道路隨便開挖建設，因此運營商中有六成的通信傳輸都是通過微波。隨著中國經濟的飛速發展，不久的將來，中國也會和歐洲市場一樣，大量的采用微波傳輸。同時，由于中國處于社會轉型之中，中國有其獨特的發展優勢，經濟高速發展帶來巨大的市場消費需求，這為微波傳輸在中國的發展提供了必要的前提條件，相信未來中國的微波傳輸市場前景會十分廣闊，數字微波具有很大的發展前景。