數(shù)字微波通信系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢分析

文 松

（中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所 河北石家莊 050000）

在信息時代這個整體背景之下，通信技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展，而在眾多通信技術(shù)之中，數(shù)字微波通信占據(jù)一席不容忽視的位置。從概念的角度看，微波是無線電波領(lǐng)域中的一個頻帶，即波長處于0.1mm～1m范圍內(nèi)，頻率在300MHz～300GHz范圍內(nèi)的電磁波，統(tǒng)稱為微波。微波的頻率比普通無線電波要高，因此也會被稱為超高頻電磁波。從微波的傳輸角度看，其能夠穿透玻璃、塑料制品以及瓷器，但是會被金屬所反射，會被水或者食物所吸收。從根本上看，微波通信秉承了高頻電磁波的相關(guān)特征，具有穿透性、選擇性加熱、熱慣性小、似光性和似聲性、非電離性、信息性等特點(diǎn)[1]。

微波通信屬于無線通信的范疇，傳播過程中并不需要固態(tài)介質(zhì)支持，只需要保證信號的發(fā)送和接收端之間無障礙，就可以實(shí)現(xiàn)傳輸。這是微波通信應(yīng)用于移動通信環(huán)境的根本優(yōu)勢所在。在實(shí)際的傳輸應(yīng)用中，微波通信用于廣播式和點(diǎn)對點(diǎn)兩種模式，但是微波數(shù)字傳輸雖然能夠?qū)崿F(xiàn)無線通信，卻存在比較嚴(yán)重的衰減問題，因此在實(shí)際工作中更多應(yīng)用于點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸。而這種傳輸模式，同時也提供了更好的保密和安全水平[2]。

微波通信主要應(yīng)用在視距傳輸領(lǐng)域，就是保持信號的發(fā)送和接收兩個端點(diǎn)之間無障礙，在這樣的環(huán)境下才能實(shí)現(xiàn)微波的有效傳輸。但是這樣一來，微波通信必然無法面對遠(yuǎn)距離傳輸挑戰(zhàn)，因?yàn)檫^長的距離會導(dǎo)致地表曲線直接成為傳輸通路上的障礙，進(jìn)一步考慮到微波數(shù)據(jù)傳輸自身較強(qiáng)的衰減特征，因此以中繼的方式對其信號進(jìn)行處理就成為一種必然選擇。在數(shù)字微波通信體系之下通常間隔50km即設(shè)置一個中繼站，中繼站獲取發(fā)送中的信號，并且將其中的噪聲進(jìn)行過濾之后再次發(fā)射。數(shù)字微波通信通過這種方式構(gòu)建起鏈路，接力實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，而其工作特征，也都與這種工作方式密切相關(guān)。

從工作特征的角度看，大傳輸容量、靈活快速部署，并且能夠支持多種傳輸業(yè)務(wù)是微波通信系統(tǒng)的突出優(yōu)勢，與之相對，低時延以及高精度時間同步雖然也可以列為優(yōu)勢，但是就不顯得那么突出。

從微波通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)角度看，由于同一信道不能在同一方向使用相同的頻率，否則會導(dǎo)致微波在傳輸過程中受到干擾，加之其只能展開視距傳輸，因此微波站必須經(jīng)過相關(guān)部門批準(zhǔn)才能展開建設(shè)。這在一定程度上凈化了微波傳輸體系的整體環(huán)境，對于質(zhì)量也能有所保證[3]。

結(jié)合上述針對數(shù)字微波通信展開的分析可以確定出其主要的應(yīng)用方向，應(yīng)當(dāng)是在災(zāi)后重建和軍事領(lǐng)域最為見長，除此以外，在民航通導(dǎo)領(lǐng)域同樣占有不容忽視的地位。歸根結(jié)底，在這些領(lǐng)域中的應(yīng)用，主要是借數(shù)字微波通信系統(tǒng)靈活的規(guī)劃部署，以及配置成本有限的優(yōu)點(diǎn)，除此以外，微波通信和衛(wèi)星通信之間資源成本的取舍也是一個突出需要考慮的方面。在微波通信領(lǐng)域之中，除了其固有的優(yōu)勢以外，干擾是必須要關(guān)注的重點(diǎn)問題之一。一方面源于傳輸鏈路中的噪聲必須能夠?qū)崿F(xiàn)有效的剔除，另一個方面，則是必須對系統(tǒng)內(nèi)部的細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)改進(jìn)，才能獲取到最優(yōu)的數(shù)據(jù)傳輸效果。具體而言，有如下幾個方面的重點(diǎn)需要關(guān)注：

（1）電路設(shè)計(jì)優(yōu)化。對于微波通信體系而言，單子設(shè)備中電路回路的面積必須有所控制，在可能的情況下盡量減小回路面積，是避免共模干擾和差模干擾發(fā)生的重要舉措。復(fù)雜的電路回路會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，進(jìn)而引起設(shè)備之間的相互擾動造成磁場耦合。因此加強(qiáng)對于電路回路面積的控制，是降低感應(yīng)電動勢的重要手段，也是優(yōu)化微波通信系統(tǒng)的有效途徑。

（2）分集接收。分集接收是一種對信號接收端衰落影響進(jìn)行控制的手段，從根本上看，分集接收就是在若干支路上接收相互間相關(guān)性很小的載有統(tǒng)一消息的信號，然后通過合并技術(shù)再將各個支路信號合并輸出。分集接收框架之下，包括空間分集和頻率分集，其中前者比較比較常見，具體來說，就是利用多個不同高度上的天線來實(shí)現(xiàn)對于同一個頻率信號的接收，從而實(shí)現(xiàn)對于衰落的克服。除了此種形式以外，空間分集還可以利用在同一地點(diǎn)兩個極化方向相互正交的天線發(fā)出的信號可以呈現(xiàn)不相關(guān)的衰落特性進(jìn)行分集接收，通過此種方式來實(shí)現(xiàn)對于兩路衰落特征無關(guān)的信號進(jìn)行極化分集。

（3）阻抗匹配。在高頻電子線路環(huán)境中，相鄰的導(dǎo)線如果存在線線方向相反和通電電流值相等的情況，就可能會發(fā)生相互抵消各自產(chǎn)生的磁場的情況。進(jìn)一步具體到微波通信領(lǐng)域之中，如果某一類設(shè)備存在干擾風(fēng)險(xiǎn)，但是又承擔(dān)有重要任務(wù)，那么就可以利用該項(xiàng)規(guī)則來幫助實(shí)現(xiàn)電磁干擾的抑制，通常的做法是在信號傳輸中選用雙線。除此以外，如果設(shè)備中外部導(dǎo)線的長度不小于微波四分之一波長情況，則應(yīng)當(dāng)考慮對線路展開阻抗匹配，從而來實(shí)現(xiàn)對于駐波現(xiàn)象的防治，避免微波通信框架下干擾的產(chǎn)生。

（4）積極發(fā)展自適應(yīng)均衡技術(shù)。在微波通信領(lǐng)域中，接收端均衡器可以產(chǎn)生與信道特性相反的特性，從而來抵消信道的時變多徑傳播特性而造成的干擾。均衡的實(shí)現(xiàn)有兩個方案，即頻域均衡和時域均衡。前者會針對幅頻特性和群時延特性展開分別的校正，而后者則是直接從時間的角度考慮，使整個微波通信系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)能夠滿足無碼間串?dāng)_的條件。在實(shí)際的工作中，時域均衡相對來說更為常見。

微波通信是無線通信領(lǐng)域中不容忽視的重要技術(shù)，同每一項(xiàng)技術(shù)一樣，微波通信有著其自身不能克服的優(yōu)劣勢，因此在實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境中，也只有對其作出客觀分析，才能實(shí)現(xiàn)合理選擇和落實(shí)。