CH5 數位微波通信 基本概念 1 數位微波中繼通信系統的組成 2 微波信號的視距傳輸特性 3

一、基本概念 微波 (Microwave) 一般是指波長為 1m 到 1mm （相當於頻 率從 300MHz ～ 300GHz ）範圍的電磁波。 微波通信 (Microwave Communication) 是指利用微波作 為載波的一種無線通信方式。 當攜帶的資訊是類比信號時稱為類比微波通信，攜帶的 資訊是數位信號時稱為數位微波通信。

一、基本概念 數位微波通信傳輸網是光纖骨幹網的互補、支援、保護和 救援，其靈活的移動接入功能是實現本地網、接入網無縫 覆蓋的有效手段。 現在，數位微波通信和光纖、衛星一起被稱為現代通信傳 輸的三大支柱。

一、基本概念 一、數位微波通信的特點 1. 通頻頻寬，通信容量大。 2. 天線增益高，通信保密性好。 3. 傳輸質量高，通信穩定可靠。 4. 對傳輸距離不敏感，對遠距離通信，可以採用 “ 中繼 ” 方式。 5. 組網靈活、投資省，施工建設快，資金回報周期短。 6. 體積小，功耗低。

一、基本概念 二、微波通信的分類 1. 地面微波中繼通信 ：微波在自由空間是以直線傳播的，但地球是個橢球體， 地表面是個橢球面，當通信雙方距離大於視距 (50 km) 時，就很難甚至無法收到對方的微波信號。

圖 5.1 地面微波中繼通信方式

一、基本概念 2. 一點對多點微波通信 ：一點對多點的微波通信系統由中心站（基地台）和次 級站（用戶）構成微波通信網，其中，基地台要覆蓋 整個通信區域，在周圍 50 公里以內，可以有多個點放 置用戶站，用戶站採用小型定向天線與中心站通信， 從用戶站再分出多路電話分別接至各用戶使用。

圖 5.2 一點對多點微波通信

一、基本概念 3. 微波衛星通信 ：微波衛星通信是一種特殊的微波中繼通信方式，它的 中繼站按要求設在離地面不同的軌道高度通信衛星上 ，利用衛星上的微波轉發設備，將地面站發射來的微 波信號接收下來，並加以變頻放大等處理後，再轉發 給另一地面站，完成中繼通信任務。

圖 5.3 微波衛星中繼通信

一、基本概念 4. 微波散射通信 ：大氣對流層中的不均勻氣團有的散射特性，利用這 一特性可將一部分微波信號反射回地面，從而實現 遠距離微波通信的。一般這種通信一次跨越的通信 距離可達數百公里。

圖 5.4 微波散射通信

二、數位微波中繼通信系統的組成 一、數位微波中繼通信線路的構成 一個數位微波中繼通信系統，除有若干終端站外，還有 許多中間站、分路站、樞紐站，統稱為微波站。 在微波中繼通信網中，每隔 50km 左右就存在一個微波站 ，它是利用微波作載波來傳輸數位信號的固定通信站。

圖 5.5 典型的微波中繼通信線路的構成

二、數位微波中繼通信系統的組成 終端站是指位於微波線路兩端的微波站，其任務是多工各 路話音、資料、圖像等基帶信號，並將其調變成中頻信號 ，進行變頻成為微波信號，通過天線發射出去，當然終端 站也將接收來的微波信號變頻解調出對方送來的話路信號 或視頻信號分送給交換機或電視臺。這種站可上、下全部 支路信號，要配備多工設備和數位微波傳輸設備。

二、數位微波中繼通信系統的組成 分路站的任務是在本站對部分波道插入或取出部分話路 信號（即人們常說的上、下話路），其他話路則只再生 中繼傳輸，為此它應設有分插多工設備，視要求配備微 波再生傳輸設備。

二、數位微波中繼通信系統的組成 中間站只完成微波信號的放大和轉發，一般不插入或分 出話路，可再生中繼、中頻轉接和射頻轉接。大容量的 數位微波，一般採用再生中繼站，再生中繼站對收到的 信號解調、判斷、再生、轉發至下一方向的調變器，可 去掉傳輸中的雜訊、干擾和失真。

二、數位微波中繼通信系統的組成 主站一般處在幹線上，需完成幾個方向的分出或插入 話路，與分路站的不同在於配備交叉連接設備。 主站通常稱為樞紐站。

二、數位微波中繼通信系統的組成 二、數位微波中繼通信系統組成 一個完整的數位微波中繼通信系統除終端站和各類中繼站 外，還有許多其他設備，如圖 5.6 所示，它們是：

圖 5.6 數位微波中繼通信系統的組成

二、數位微波中繼通信系統的組成 1. 數位終端多工設備 ：其基本功能是將來自交換機的信號變換成時分多工的 數位信號後，送往高頻設備；同時，還能把高頻設備 傳送來的時分多工的數位基帶信號送往交換機。 2. 交換機 ：用於不同用戶之間的電路交換，其功能是根據用戶的 需要，建立或拆除通信的連接線路。

二、數位微波中繼通信系統的組成 3. 用戶終端 ：這是直接由用戶操作的設備，也是普通用戶最為熟 悉的一個組成部分，如電話機、傳真機、電腦等。 4. 流動站 ：當幹線發生故障時，由流動站起應急作用，或者作 為分散流動業務點的通信手段。流動站通常是由超 短波電臺及微波車構成。 5. 監控系統 ：為保證整個系統能夠正常運行，提供全線或部分設 備無人值守而設置的輔助設備。

二、數位微波中繼通信系統的組成 三、數位多工 在數位通信中，為了擴大傳輸容量，提高傳輸效率，常將 若干低次群低速數位信號以數位複接的方式合成為高速數 位信號，然後寬頻傳輸。數位多工就是將兩個或兩個以上 的支路數位信號按時分多工方式彙接成為單一的複合數位 信號，即所謂數位複接，在傳輸線路的接收端再把複合的 數位信號分離成各個支路信號，即所謂分接。 數位分接和複接合在一起稱為數位多工設備。

二、數位微波中繼通信系統的組成 四、數位信號基帶處理 未經載波調變的數位信號叫數位基帶信號，多工後的數位 信號要經線路解碼、擾碼、編碼、均衡、濾波方可調變發 射，接收解調後的信號要經過反變換才能到分接器分路， 不同數位系列 (PDH 、 SDH) 不同的數位信號速率的數位信 號的處理略有不同，下面是 STM-1 微波傳輸系統的基帶處 理過程，如圖 5.7 所示。

圖 5.7 數位微波的基帶信號處理

二、數位微波中繼通信系統的組成 五、調變與解調 微波的發射頻率很高，數位基帶信號要對中頻 70MHz 或 140MHz 進行的調變後，再變換到微波頻率。 大容量的數位微波常採用有幅移鍵控和相移鍵控相結合的 多進制正交幅度調變 (MQAM) 及高的功率 / 頻譜利用率的網 格編碼調變 (Trellis Coded Modulation) 。

二、數位微波中繼通信系統的組成 1. 多進制正交振幅調變 (QAM) ：多進制正交振幅調變是中、大容量數位微波通信中 大量使用的一種載波鍵控方式，這種方式頻率利用 率高、信號向量集的分佈合理，實現起來也很方便 。

圖 5.8 QAM 調變器原理框圖