第1章数字微波通信绪论

2013-09-10CopyrightByDr.Fang120201313年年88月月2727日日数字微波通信房少军2013-09-10CopyrightByDr.Fang22013-09-10CopyrightByDr.Fang20绪论1数字微波通信系统概述2微波收发信机3数字微波通信的基带信号4数字微波通信的调制与解调5天馈线和分路系统6微波传播与衰落7数字微波通信波道倒换8系统举例0绪论2013-09-10CopyrightByDr.Fang31931年从英国多佛尔到法国加来建立了世界上第一条超短波通信线路，跨越了英吉利海峡。绪论数字微波通信实质是地面数字微波接力通信，是由微波接力通信发展来的。什么是微波接力通信？在微波频段上，通过接力的方式进行通信。什么是数字微波接力通信？一、数字微波接力通信系统的发展历史一、数字微波接力通信系统的发展历史数字微波接力通信指微波接力通信传输的是数字信号。1947年美国贝尔实验室在纽约和波士顿之间建设了世界上第一条模拟微波通信线路。真空管作信号放大，采用调频方式。2013-09-10CopyrightByDr.Fang4一、数字微波接力通信系统的发展历史（续）一、数字微波接力通信系统的发展历史（续）50年代初，澳大利亚、加拿大、法国、意大利、和日本的主干路由上都安装了与美国类似的微波接力通信系统。60年代末期国外出现了数字微波接力通信系统。数字微波接力通信经历了PDH和SDH两个阶段的发展。PDH（PlesiochronousDigitalHierarchy）SDH（SynchronousDigitalHierarchy）plesiochronous['pli:siə｀krɔnəs]adj.准同步hierarchy[｀haiərɑ:ki]n.体系,系统,数据层次Synchronous[｀siŋkrənəs]adj.同时存在的，同步的2013-09-10CopyrightByDr.Fang51957年我国开始了60路及300路模拟微波通信系统的研发。1964年我国开始600路微波的研发。1966年我国开发960路微波系统。1986年我国完成1800路模拟微波的开发工作。1992年我国研制6GHz的PDH微波系统建于武昌与阳逻之间。1997年我国研制的6GHzSDH微波系统在山东通过鉴定验收。2013-09-10CopyrightByDr.Fang6二、二、数字微波接力通信系统的用途数字微波接力通信系统的用途1.传输长途电话2.2.长距离传输电视节目长距离传输电视节目3.大型企业专用通信网4.船舶交通管理系统5.移动通信基站与移动交换中心MSC通信2013-09-10CopyrightByDr.Fang7三、三、数字微波接力通信系统的地位数字微波接力通信系统的地位现代通信三大手段现代通信三大手段::光纤通信光纤通信数字微波接力通信数字微波接力通信卫星通信卫星通信2013-09-10CopyrightByDr.Fang8卫星通信具有距离远、覆盖面积大、不受地形条件限制、可靠性高等特点。成本高，通信费昂贵，有时受到天气的影响。卫星通信2013-09-10CopyrightByDr.Fang9发端电端机将信息模/数转换，用转换后的数字信号去调制发送机中的光源，输出携带信息的光波。光波经光纤传输后到达收端，光接收机从光波中检测出数字信号送给电端机，电端机进行数/模转换，恢复成原信息。电端机（模/数）光发送机光纤中继器光接收机电端机（模/数）模拟信号光纤模拟信号典型的数字光纤通信系统光纤通信容量大、速率高，但需要在地下铺设光缆，造价高、建设周期长、受到地形地质条件的影响。2013-09-10CopyrightByDr.Fang10ACDEB微波中继通信微波中继通信常用于电缆无法铺设或极难铺设的地方,而且相对而言，线路铺设简单,建设周期短,投资少。2013-09-10CopyrightByDr.Fang11光纤、微波传输方式比较光纤、微波传输方式比较光光纤纤微微波波传输媒介传输媒介光纤光纤自由空间自由空间抗自然灾害能力抗自然灾害能力弱弱强强灵活性灵活性较低较低高高建设费用建设费用高高低低建设周期建设周期长长短短传输速率传输速率频带宽、速率高频带宽、速率高频带窄、速率低频带窄、速率低2013-09-10CopyrightByDr.Fang12四、本课程的基础知识四、本课程的基础知识五、五、课程目的课程目的六、学习方法和注意事项六、学习方法和注意事项通信原理（特别是数字通信）掌握数字微波通信系统基本知识，提升就业竞争能力。在框图的层次上学习系统的组成和原理；注意系统的技术指标的定义和理解；注意与线路设计有关的概念。微波技术电波传播与天线电磁波理论2013-09-10CopyrightByDr.Fang13房少军，数字微波通信，电子工业出房少军，数字微波通信，电子工业出版社，版社，20082008年年..姚冬苹，数字微波通信，清华大学出姚冬苹，数字微波通信，清华大学出版社，版社，20042004年年..唐朝京，数字微波通信技术，国防工业出版社，2002.七、有关考试的问题七、有关考试的问题期末考试70分；平时成绩根据点名、作业、实验成绩和小测验给出，共30分。八、教材与参考书籍八、教材与参考书籍2013-09-10CopyrightByDr.Fang142013-09-10CopyrightByDr.Fang140绪论1数字微波接力通信系统概述2微波收发信机3数字微波接力通信的基带信号4数字微波接力通信的调制与解调5天馈线和分路系统6微波传播与衰落7数字微波接力通信波道倒换8系统举例1数字微波接力通信系统概述2013-09-10CopyrightByDr.Fang15一、微波通信及其分类第一章数字微波接力通信系统概述§1.1微波通信的基本概念1.无线电波频段划分2013-09-10CopyrightByDr.Fang16（2）短波利用电离层反射来进行远距离通信；2.电波传播特性L波段：1.12－1.7GHz；Ls波段：1.7－2.6GHz；S波段：2.6－3.95GHz；C波段：3.95－5.85GHz；Xc波段：5.85－8.2GHz；（1）中长波绕射能力强，可沿地面传播；（3）微波像光波一样作直线传播，能够穿透电离层。3.微波通信所用主要频段X波段：8.2－12.4GHz；Ku波段：12.4－18GHz；K波段：18－26.5GHz；Ka波段：26.5－40GHz；2013-09-10CopyrightByDr.Fang17Point-to-multipointMicrowaveCommunicationSystem4.微波通信分类（1）地面微波接力通信（2）微波一点多址通信地面微波接力通信为什么要进行接力？①地球是一个椭球体；②补充信号能量的损耗。2013-09-10CopyrightByDr.Fang18（3）卫星通信微波卫星通信(MicrowaveSatelliteCommunication)是一种特殊的微波接力通信系统。通信卫星离地面多高？离地面几千公里高的卫星保持在地面某处上空时间一昼夜只有几十分钟。后来发射了大椭圆轨道的通信卫星，卫星离地面3万多公里，在地面通信站上空的时间一昼夜可达十几小时。1963年2月，美国发射了静止卫星，可实现24小时连续通信。它的中继站设在离开地面的天空中。2013-09-10CopyrightByDr.Fang19利用对流层不均匀团的散射作用，使部分微波信号返回地面，实现远距离通信。一次跨越距离可达数百公里。微波散射通信用于军事方面，一般较少用于民用通信。（4）微波散射通信2013-09-10CopyrightByDr.Fang20（5）平流层天星通信高度：20km；直径：61m；长度：245m；重量：32.4T。ITU批准频段：上行47.2－47.5GHz下行47.9－48.2GHz固定业务：宽带无线接入和高速无线因特网；移动业务：第四代移动通信；广播业务：数字电视和遥感信息；监视业务：无线电波、气象、地面交通监视。2013-09-10CopyrightByDr.Fang21总结其特点如下：高使其作用远，近使其损耗低；独立可照省市，组网可盖地球；长可十年五载，短可抢险救灾；多种信息业务，一星多家使用。2013-09-10CopyrightByDr.Fang22二、微波通信的特点1．微波频段的频带很宽；2．微波通信设备工作频率高；3．传输质量高，通信稳定可靠；4．天线增益高，保密性好；5．方便灵活，成本较低。2013-09-10CopyrightByDr.Fang231.系统性能要求，质量评价标准不同。2.解调器的构成也就不同。3．数字微波传输信息可进行再生接力方式。4．模拟微波系统采用频分复用，而数字微波系统则采用时分复用，所以信号同步是关键。5．数字信号频谱较模拟信号宽。多径衰落影响将加剧。6.数字微波系统除抗干扰性能较模拟系统强外，对基带信号便于根据需要进行处理，有利于实现集成化和数字化电路以及综合业务数字网的建立。数字微波与模拟微波相比，有以下特点：2013-09-10CopyrightByDr.Fang24§1.2数字微波中继通信线路的构成郑州北京石家庄平顶山许昌武汉右图所示的是一个专用数字微波中继通信线路，其主干线长约1260公里，共有34个微波站，并有一些支线，加上总站和各地区程控汇接交换机的信息迂回转接，距离超过2500公里。2013-09-10CopyrightByDr.Fang25§1.2数字微波中继通信线路的构成（续）郑州北京石家庄平顶山许昌武汉一、数字微波中继通信网组成1.微波站：微波终端站、微波中间站、微波主站、分路站。这些微波站上主要的高频系统设备有：微波收发信机，天线，馈线等。2013-09-10CopyrightByDr.Fang26图1－5数字微波中继通信网组成2013-09-10CopyrightByDr.Fang272.数字终端复用设备：对电话业务而言，是把来自交换机的音频模拟信号变换成时分多路复用的数字信号，将其送往高频系统设备去。另一方面，把高频系统传送来的时分多路复用的基带数字信号，变换成模拟电话信号，送到交换机去。3.交换机：用于不同用户之间的电话交换。4.用户终端：如自动电话单机，电传机等。5.流动站：作为分散流动业务的通信联络，或作为发生故障时的一种应急手段。6.监控系统：提供全线或部分设备实现无人值守而设的一套进行维护管理的辅助设备。2013-09-10CopyrightByDr.Fang281.终端站(TerminalStation)2.中间站(IntermediateRelayStation)将数字终端送来的信号进行调制与上变频，变成微波信号，通过天线发射出去；接收A向站发射来的微波信号，处理后，向B向站转发；将天线接收的微波信号下变频与解调，送给数字终端机。接收B向站发射来的微波信号，放大等处理后，向A向站转发。二、站型的配置终端站中间站分路站终端站枢纽站AB2013-09-10CopyrightByDr.Fang293.分路站(Channel-GroupControlSwitchingStation)中间站可分为再生中继（基带转接）站、中频转接站、射频有源转接站和无源转接站。收A向站（B向站）发来的信号，处理后送终端机，从中分出部分话路；并插入部分新话路，处理后向B向站（A向站）转发。二、站型的配置(续)2013-09-10CopyrightByDr.Fang304．主站或枢纽站承担三个以上方向的信号转接任务的分路站称为主站；(MainRelayStation)或称作枢纽站(JunctionCenterStation)。郑州北京石家庄平顶山许昌武汉这种站一般设置在大城市附近。2013-09-10CopyrightByDr.Fang31三、微波站的基本设备图1－6微波站单方向设备框图2013-09-10CopyrightByDr.Fang32图1－7基带倒换说明需要说明：由于各种微波站