1微波通信概念

微波通信（Microwave Communication）是使用波長(zhǎng)在1 mm~1 m之間的電磁波——微波進(jìn)行的通信。該波長(zhǎng)段電磁波所對(duì)應(yīng)的頻率范圍是300 MHz~300 GHz。廣義上的微波通信包括地面微波接力通信、對(duì)流層散射通信、衛(wèi)星通信、空間通信及工作于微波波段的移動(dòng)通信。微波通信具有可用頻帶寬、通信容量大、傳輸損傷小、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)或廣播等通信方式。狹義的微波通信主要指地面微波接力通信。

與同軸電纜通信、光纖通信和衛(wèi)星通信等現(xiàn)代通信網(wǎng)傳輸方式不同的是，微波通信是直接使用微波作為介質(zhì)進(jìn)行的通信，不需要固體介質(zhì)，當(dāng)兩點(diǎn)間直線距離內(nèi)無(wú)障礙時(shí)就可以使用微波傳送。利用微波進(jìn)行通信具有容量大、質(zhì)量好等特點(diǎn)，并可傳至很遠(yuǎn)的距離，因此是國(guó)家通信網(wǎng)的一種重要通信手段，也普遍適用于各種專用通信網(wǎng)。

由于微波的頻率極高，波長(zhǎng)又很短，其在空中的傳播特性與光波相近，也就是直線前進(jìn)，遇到阻擋就被反射或被阻斷，因此微波通信的主要方式是視距通信，超過(guò)視距以后需要中繼轉(zhuǎn)發(fā)。

一般說(shuō)來(lái)，由于地球曲面的影響以及空間傳輸?shù)膿p耗，每隔50 km左右就需要設(shè)置中繼站，將電波放大轉(zhuǎn)發(fā)而延伸。這種通信方式也稱為微波中繼通信或微波接力通信。長(zhǎng)距離微波通信干線可以經(jīng)過(guò)幾十次中繼而傳至數(shù)千公里仍可保持很高的通信質(zhì)量。

2 數(shù)字微波通信優(yōu)點(diǎn)

由于光纖的巨大傳輸容量、極低的傳輸損耗和低廉的造價(jià)，使得光纖通信早已成為國(guó)家骨干網(wǎng)的通信手段。然而，數(shù)字微波通信擁有很多光纖通信所不具備的優(yōu)點(diǎn)，具體如下：

 （1）快速安裝。微波通信系統(tǒng)的每個(gè)終端站或中繼站一般由體積較小的室外單元（ODU）和一副定向天線連接在一起，室外單元再通過(guò)中頻電纜與室內(nèi)單元（IDU）接連，完成信號(hào)傳輸和饋電。不同于光纖通信需要大面積開(kāi)挖和鋪設(shè)光纖，微波通信占用機(jī)房面積小，安裝 維護(hù)方便，便于快速組網(wǎng)。

（2）抵御自然災(zāi)害和人為破壞能力強(qiáng)。微波通信的通信鏈路是空間介質(zhì)，傳輸路線不易因自然災(zāi)害和人為破壞而受到影響，即使站點(diǎn)受到自然或人為因素的破壞，也會(huì)因其易于安裝和維護(hù)的特點(diǎn)而避免遭受大的損失，這一優(yōu)點(diǎn)是需要大面積鋪設(shè)光纖的光纖通信所不具備的。

（3）受地理?xiàng)l件制約小。在大城市和市區(qū)，除了鋪設(shè)電纜費(fèi)用非常昂貴之外，大面積的開(kāi)挖和鋪設(shè)管道是比較難獲得允許的，而微波通信站點(diǎn)不需要開(kāi)挖管道，只需將站點(diǎn)架在樓層頂部即可；另外，在許多地形復(fù)雜的山區(qū)、大草原、沙漠、沼澤地帶和被水面、公路隔斷的區(qū)域，鋪設(shè)光纖難度大、費(fèi)用高，而數(shù)字微波通信則因其空間介質(zhì)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)基本不受地理?xiàng)l件的影響與制約，很好地完成了光纖通信網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)足的任務(wù)。

（4）設(shè)備體積小、功耗低。由于微波傳輸設(shè)備大量采用集成電路，使得設(shè)備的體積小、電源損耗小；數(shù)字信號(hào)在傳播的過(guò)程中抵抗干擾能力強(qiáng)，因此可以降低設(shè)備的發(fā)射功率，使功放體積和輸出功率減小，功耗降低。

3新型微波通信的關(guān)鍵技術(shù)

（1）編碼

自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC）在移動(dòng)通信中得到了廣泛應(yīng)用，根據(jù)信道質(zhì)量對(duì)編碼速率予以調(diào)整，以此來(lái)獲取較高的吞吐量。當(dāng)無(wú)線通信速率較低時(shí)，信道估計(jì)相對(duì)準(zhǔn)確，AMC 的應(yīng)用效果較好。隨著終端移動(dòng)速度的不斷加快，信道質(zhì)量已經(jīng)無(wú)法滿足信道的變化，在信道測(cè)量錯(cuò)誤的情況下，導(dǎo)致 AMC 調(diào)制編碼方式和實(shí)際情況不相同，影響了系統(tǒng)容量、吞吐量等性能指標(biāo)，值得相關(guān)人員進(jìn)行深入研究。

 （2）多天線技術(shù)

在微波中繼通信系統(tǒng)中，分集接收得到了廣泛應(yīng)用，是對(duì)抗多徑衰落以及增強(qiáng)數(shù)字微波傳輸質(zhì)量的主要途徑。在 SDH 微波通信系統(tǒng)中，因?yàn)槎酄顟B(tài)調(diào)制方式的運(yùn)用，使得其對(duì)頻率選擇性衰落更加敏感，所以，為分集接收的普遍應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。分集技術(shù)就是為了削弱多徑衰落與降雨衰落的干擾， 對(duì)不同的特性收信信號(hào)予以合成或者切換，從而得到良好信號(hào)的技術(shù)。在微波中繼通信系統(tǒng)中，分集技術(shù)主要包括四種： 路由分集、角度分集、空間分集、頻率分集。 在移動(dòng)通信中， MIMO技術(shù)得到了普遍應(yīng)用， 其是在發(fā)送端與接收端借助天線傳輸無(wú)線信號(hào)的一種技術(shù)，屬于一種智能天線。MIMO 技術(shù)主要就是將用戶數(shù)據(jù)分解成若干并行數(shù)據(jù)流，在指定的寬帶內(nèi)由多個(gè)發(fā)射天線同時(shí)發(fā)射，經(jīng)過(guò)無(wú)線信道之后，由多個(gè)接收天線予以接收，結(jié)合各并行數(shù)據(jù)流的空間特征，對(duì)原有數(shù)據(jù)流予以解調(diào)。MIMO 技術(shù)的核心內(nèi)容就是空時(shí)信號(hào)的處理，也就是借助空間天線對(duì)時(shí)間域、空間域信號(hào)進(jìn)行處理。

4 微波通信發(fā)展現(xiàn)狀

（1）大容量、大帶寬。 得益于高階調(diào)制技術(shù)和鏈路聚合技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，以及逐漸開(kāi)發(fā)的微波頻率資源，數(shù)字微波傳輸速率得到了很大提升。目前商用的分組微波傳輸產(chǎn)品， 256QAM~1024QAM調(diào)制方式已經(jīng)成為主流，先進(jìn)的微波設(shè)備更是達(dá)到2048QAM，相比上一代TDM微波， 調(diào)制方式的升級(jí)帶來(lái)了30%~50%的傳輸速率提升。在射頻帶寬方面，傳統(tǒng)微波頻段（6 GHz~38 GHz） 已經(jīng)開(kāi)放了56 MHz/112 MHz帶寬的使用，使傳輸速率成倍增加。

（2）業(yè)務(wù)多樣化?；旌衔⒉▊鬏敭a(chǎn)品，采用TDM/ Ethernet雙平面架構(gòu)，在單一設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了PDH、SDH、分組業(yè)務(wù)的共平臺(tái)接入和傳輸。 更新的純分組微波產(chǎn)品全面支持分組傳送，提供豐富的二三層特性，支持端對(duì)端MPLS，擁有更強(qiáng)的QoS功能，可感知網(wǎng)絡(luò)的豐富業(yè)務(wù)。同時(shí)分組微波的 PWE3技術(shù)提供TDM業(yè)務(wù)的電路仿真。

（3）高傳輸可靠性。自適應(yīng)編碼調(diào)制（ACM）和抗多徑干擾技術(shù)的運(yùn)用，極大地提高了微波傳輸?shù)目垢蓴_特性。無(wú)線通路自身的不確定性，導(dǎo)致微波傳輸質(zhì)量的不確定。自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)，使微波設(shè)備能自適應(yīng)地根據(jù)信道質(zhì)量來(lái)調(diào)整工作的調(diào)制方式。在信道環(huán)境惡化時(shí)，自動(dòng)地降低調(diào)制方式以確保鏈路的可靠連接，保障高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)。

5微波通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)階段，光纖通信以其損耗低、帶寬大、成本低等優(yōu)勢(shì)，成為了干線傳輸?shù)闹匾绞?，?duì)微波中繼通信產(chǎn)生了巨大沖擊。 通過(guò)綜合分析可知， 新型微波通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要包括：

（1） 高速大容量發(fā)展。SDH 數(shù)字微波中繼通信技術(shù)將繼續(xù)擴(kuò)大容量，運(yùn)用多狀態(tài) QAM 予以調(diào)制。

（2） 更高頻段發(fā)展。根據(jù)有關(guān)部門(mén)的規(guī)定可知，低于 3 GHz的頻段要合理給配給個(gè)人通信與移動(dòng)通信，而 3~10 GHz 的頻段已經(jīng)非常擁擠。很多數(shù)字微波通信設(shè)備生產(chǎn)廠家需要及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)方向，逐漸向大于 10 GHz 的頻段研發(fā)，從而有效提高微波通信技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)

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