新型微波通信技術的發展及應用

肖逸男

（南京三樂集團有限公司，江蘇 南京 210000）

1 傳統微波通信技術存在的問題

傳統微波通信技術存在不少的問題。長時間以來，改進空中接口性能是傳統微波通信技術主要的發展方向，如進一步改進傳輸距離和接口傳輸速度等。即便如此，傳統微波通信技術的發展還是與光纖通信技術存在較大差距，具體表現為傳統微波通信技術的傳輸速率明顯低于光纖通信技術，并且組網模式與設備形態等也無法與光纖通信技術媲美。例如，分體式微波通信系統可分為室外單元（ODU）和室內單元（IDU），其中IDU主要承擔中頻信號與基帶信號之間轉換的任務，可實現點到點業務透明化傳輸。但IDU組網模式不具備業務調度功能，如果需要組成較為復雜的網絡則需要將多個IDU級聯堆疊，之后將ADM設備引入。

2 微波通信技術概述

微波通信技術是科技發展的產物，被廣泛應用在人們生產和生活中。所謂微波通信技術就是微波點對點通信技術，其通信原理與微波在大氣層電離層的反射作用密切相關。超過1 000 MHz的高頻率電磁波稱為微波，具有反射性、直線性、穿透性以及吸收性等特點。大氣層電離層上的微波發生反射作用后，因為反射角度精準且線性作用較好，所以在中等距離通信中可使用微波。微波通信技術需要數字調制信號，調制的信號可以是視頻、文字以及聲音等。數字調制后的信號可以在微波發生器下轉換為高頻電磁波。高頻電磁波可以在發射饋源的作用下指向既定的方向，隨后特定接收點可以接收到高頻電磁波信號，通過解調將高頻電磁波轉換為之前的信號，由此滿足遠程無線通信的需求。

受外界干擾較小和傳播較為穩定等是微波通信技術的優點。目前，微波通信技術已經成為人們研究的重點，與其他通信技術相比，受人為干擾較小，并能跨越障礙，因此廣泛應用在特殊地段通信中。起源于20世紀的微波通信技術，經過多年發展功能越來越完善，應用范圍越來越大，可實現兩點之間直線路徑無障礙的微波傳輸。由此可見，微波通信技術在人們生產和生活中十分重要，專用通信網絡中也可以借助微波通信技術建立通信[1]。

3 新型微波通信技術系統創新分析

新型微波通信技術系統上的革新主要體現在SDH數字微波通信技術上，該通信技術的傳輸線路是一條主干線，中間存在向若干方向分支的樞紐站。此外，新型微波通信技術還從設備、技術、網絡以及自適應調試等方面進行了進一步創新。

3.1 設備上的融合創新

新型微波通信技術可以將之前需要IDU、MUX、DDF以及ADM等協同完成的功能融合到IDU中，實現多種功能。新型微波通信設備IDU具有跟光傳輸設備對接的STM-N光接口和連接天饋線的中頻接口，可以滿足E1和FE業務直接傳輸的要求。不同接口之間可以在IDU集成交叉總線的幫助下調度業務。設計人員可以將IDU業務板件組合成較為復雜的網絡結構，如樹型網絡結構、環型網絡結構、鏈型網絡結構以及星型網絡結構等。IDU在微波系統退網后仍然可以充當光傳輸MADM設備來使用，其較高的集成性可以提升機房空間的利用率，直接傳輸PDH、FE以及SDH等多種業務。此外，新型微波通信技術可以用VC-4/VC-12交叉連接取代較為復雜的轉接電纜，促使原先的外部電纜手動連接方式轉變成設備內部交叉總線連接方式，使微波鏈路成為SDH網絡中非常重要的部分，方便后續的維護和管理。

3.2 技術上的融合創新

新型微波通信技術可以將SDH與PDH融合在一起，使兩者在同一個平臺下，借助軟件調整空中接口容量，實現擴容的目的。技術上的融合可以有效減少傳統微波通信技術到新型微波通信技術升級所需成本，降低升級難度[2]。

3.3 網絡上的融合創新

傳統的微波通信技術光網絡與微波網絡是各自獨立的，而網絡融合可以將微波網絡與光網絡融合在一起，使用同一個網絡管理系統。統一的網絡管理系統可以無障礙和無差別化地管理光網絡和微波網絡，避免較大運維管理成本的投入。

3.4 自適應調試技術的發展

微波通信技術中的自適應調試技術不僅可以滿足系統自動監控鏈路狀況的需求，而且還可以改變原有的傳輸容量和調制方式，將微波傳輸通道劃分為非實時傳輸通道和實時傳輸通道兩種方式。實時傳輸通道可按照嚴格要求同步傳輸的語言和數據，確保連接的可靠性，而非實時通道可以傳輸對時延要求不高的業務[3]。

4 微波通信技術發展現狀

4.1 微波中繼通信

微波中繼通信技術是現代化通信技術之一，可解決地區與地區、城市與城市之間大容量信息的傳輸問題。目前，該技術廣泛應用在電視節目傳輸和備用干線通信線路。科學技術高速發展下，現代通信技術趨向智能化和動態化等方向發展。PDH作為準同步數字體系可以滿足微波點對點通信的需求，但是在動態聯網上普遍存在適應性不強的問題，并且難以拓展和開發新的通信業務，實現現代化網絡管理。SDH作為同步數字體系伴隨數字微波傳輸體制而產生，在光纖網絡通信中已經成了非常重要的保護和補充手段。SDH和傳統的PDH相比優勢更加明顯，主要體現在如下4個方面。第一，SDH與PDH兼容性較好，可實現世界統一標準的高速率數字傳輸。第二，SDH傳輸容量更大，多個干路數字信息可以由一個微波射頻信道同時傳輸，大容量的傳輸特點可以更好地滿足寬帶通信業務的要求。第三，數字交叉連接過程更加簡化，SDH在字節復接技術下可以明確不同等級PDH信號在幀結構中的具體位置，需要時可以同時取出，避免了逐級分解，提高了信息下載的速度，簡化了數字交叉連接模式。第四，硬件構成更加簡化，不同網絡單元中都可以安入標準化光接口，避免了傳輸和復用分開，使得硬件構成更加簡化。此外，開放性接口下更具互動性，可滿足多個運營商管理的需求，能明顯節約運營商管理成本。

4.2 移動通信

無線通信技術的基礎就是多址技術和傳輸技術，微波存取全球互通（WiMAX）以OFDM調制技術作為傳輸技術。OFDM傳輸技術可以將高速數據流串聯在一起并進行轉換，再將其分配并傳輸到傳輸速度較低的多個正交子信道中。WiMAX多址技術采用正交頻分多址，該技術與OFDM調制技術相比，頻譜資源分配更具靈活性且分配顆粒更小，一個頻帶可以支持多個用戶[4]。

5 新型微波通信技術優勢及其應用實例分析

5.1 技術優勢

5.1.1 可實現無線接入和備份功能

新型微波通信技術為無線接入寬帶的應用提供了可能和依據。無線接入和備份功能的整合可以進一步擴大新型微波通信技術的應用范圍，推動新型微波通信技術的發展。備份補充主要是針對干線光纖傳輸備份而言，可以適當補充傳輸漏洞，在故障發生時確定故障位置并及時采取修復措施，確保信息傳輸的正常進行。

5.1.2 技術之間相互融合可解決成本問題

新型微波通信技術可以將不一樣的系統融合到一個平臺上，不同技術之間的有效融合可在短時間內增加信息容量，降低成本消耗。由此可見，新型微波通信技術在技術融合之下可以有效解決成本問題，改善通信難和價錢高的現狀[5,6]。

5.2 民航空管領域新型微波通信技術的應用

空管通信系統中應用微波通信技術，首先可以構建起地面城市之間的中短距離通信，借助微波通信技術頻率快的特點，在多個城市機場之間或者區域管制中心與機場航管樓之間組建微波局域網。微波區域網的建立可以滿足地域內多個單位實時通信的要求，提高民航空管對飛行器航空安全保障的等級。其次微波通信技術可滿足無線寬帶接入的要求，提供無線寬帶接入服務，保障機場內各個生產單位的正常運行。無線寬帶技術保密性較強，不易被外界干擾，在航空電子飛行包和放行服務中應用較為廣泛。最后微波通信技術可搭建起應急通信網絡，通信管網和基礎設施一旦遭受自然災害，會導致通信網絡大面積癱瘓，影響通信設施的正常運行。借助新型微波通信技術可以搭建起應急通信網絡，確保在短時間內恢復正常通信[7,8]。

6 新型微波通信技術關鍵技術分析及其發展趨勢

6.1 關鍵技術分析

6.1.1 編碼技術

移動通信中的自適應調制編碼可以根據信道質量調整編碼速度，以便獲取更高的吞吐量。無線通信速率較低時信道質量估計相對準確，此時的自適應調制編碼獲得效果更好。隨著終端移動速度的不斷增加，信道質量估計與信道變化差距會越來越大，一旦信道測量出現錯誤，就會影響自適應調制編碼的調制編碼方式，出現與實際偏差較大的問題，進而影響吞吐量和系統容量等性能指標。

6.1.2 多天線技術

多天線技術可以采取多狀態調試方式應用到SDH微波系統中。由于該調制方式會提高頻率選擇性的衰落敏感度，因此在微波中繼系統中廣泛應用了分集技術。分集技術的主要作用就是對抗多徑衰落和降雨衰落的影響，合成或者切換多個特性不相同的收信信號。微波中繼系統中常見的分集技術有多種，如空間分集技術、頻率分集技術、路由器分集技術以及角度分集技術等。MIMO作為一種智能天線廣泛應用在微波通信技術中，其發射端和接收端分別可以使用多個發射天線和接收天線，信號可以在發射端和接收端的多個天線下來回傳送和接收，確保通信質量[9,10]。

6.2 新型微波通信技術發展趨勢分析

6.2.1 大容量方向發展

SDH數字微波中繼通信將朝著更大容量的方向發展，在多狀態QAM調制下，可以有效借助OFDM技術開發出速率更快的寬帶互聯技術。

6.2.2 高集成方向發展

高集成和高微型化是新型微波通信技術今后的發展方向。高集成和高微型化下的設備體積更小，重量更輕巧，產生的能耗更少，是微波通信技術今后發展趨勢之一。

6.2.3 高頻段方向發展

根據我國電信管理部門的規定，小于3 GHz頻段的要分配給個人通信和移動通信。生產廠家需要針對目前3～10 GHz頻段擁擠不堪的問題及時調整生產方向，朝著10 GHz頻段以上的方向發展。

6.2.4 高智能方向發展

未來的新型微波通信技術將朝著高智能和低成本的方向發展。在軟件無線電技術的支持下，數字微波通信系統將更具通用性，能夠利用統一化的平臺滿足用戶個性化需求[11,12]。

7 結 論

在新時代背景下，新型微波通信技術不斷發展，已經廣泛應用在我國各個生產和生活領域。高頻段、智能化以及大容量是今后新型微波通信技術的發展趨勢，新型微波通信技術能夠為崎嶇地形網絡覆蓋提供有效條件。