微波传输与数字化发展1、微波与微波传输微波是指波长为 1 米至 1 毫米或频率为 300MHz 至 300GHz 的范围内的电磁波。用微波波段的电磁波进行通信传输叫微波传输。微波传输有它独具的优势特点，主要表现在：微波波段频带宽，微波波段的带宽为 29700MHz，频带宽，通信容量也就大；在微波波段，电磁波的能量主要是按直线传播的，并具有近似光波的传播特性，所以微波通信大都是利用其直线传播的特点，进行视距内的通信，远距离通信传输时，需要采用中继的方式；由于微波波长很短，可以用尺寸较小的方向性很强的天线，把电磁波聚集成一个很窄的波束，定向发射，使传播能量高度集中，这样，微波发信机只需要发射几瓦的功率就能传输几十公里；在微波段，电波受工业、天电和宇宙等外部干扰影响小，通信质量稳定可靠。微波通信是在微波频段通过卫星中转或地面视距进行信息传播的一种无线通信手段。最初的微波通信系统都是模拟制式的，主要用于远距离传输，作为干线传输的重要手段。例如卫星电视节目传输和城市间的电视节目传输主要依靠的就是微波传输。在广播电视的微波传输中主要有以下三种传输方式：1、卫星传输卫星通信也是微波通信的一种，只是将微波中继站转到了同步卫星上。我国（第三区）用于固定卫星业务和卫星广播业务的微波频段，常用的有 C 波段（如上行 5.7257.075GHz，下行3.74.2GHz） ，Ku 波段（如上行 14.014.8GHz，下行11.712.5GHz）和 Ka 波段（如上行 27.027.5GHz，下行22.523.0GHz） 。在我国，由于幅员辽阔、地形复杂、人口众多而又分布不均，无线传输和有线传输不能完全解决广播电视覆盖问题。利用卫星传输广播和电视节目，是一种提高广播电视人口覆盖率、改进传输质量的最有效、最经济、最先进的手段，十多年来在我国广播电视事业中得到了蓬勃发展和广泛应用。2、地面中继传输地面微波远距离通信传输时，需要采用中继的方式，且发射天线和接收天线必须精确对准。中继站之间的距离受地形和天线高度的限制，一般每隔 50-60 公里设一个中继站，因此又被称为微波中继通信。而对于 100m 高的微波塔，中继站之间的距离可以达到80KM。在地面中继传输中，其典型的工作频率为2GHz、4GHz、8GHz 和 12GHz。我国的模拟微波干线通信线路，多数采用国产的 960 路模拟微波设备（全系统共配制 6 个波道，一个波道可传送 960 路电话或一路彩色电视） 。地面微波中继传输主要作为连接从北京到各主要城市，及各省内的广播电视节目传送。3、用户接入覆盖网传输随着网络接入技术的发展，微波技术在用户接入方面越来越受到人们的重视，多路微波传输系统就是最早用于有线电视用户覆盖的一种微波接入系统，它又有两大类，一种是全向辐射的多路微波分配系统，也称 MMDS，它是一个分配系统，电波直接到达用户家庭。另一种是定向辐射的多路微波传输系统，调幅系统称为 AML，调频系统称为 FML。 MMDS 使用的频段为 2.52.69GHz，带宽为190MHz，可传送 23 套模拟电视节目；AML 使用的频段为12.613.25GHz，带宽为 550MHz，能传送多达 68 套模拟电视节目。MMDS 主要是为解决零散用户的收看问题，而 AML 可作为一种传输手段，常代替长干线，将节目传送至几个固定的接收点，然后再进行电缆的分配，分配信号可进行三级以上的放大覆盖。多路微波传输系统以其投资低、维护费用低、人为破坏、自然灾害影响小、建设速度快等优势，方便、经济地在我国农村人口占80%的大部分郊区和农村地区，及某些电缆和光缆覆盖不到的特殊地区得到广泛应用，体现其优越性。LMDS（本地多点分配业务）又是一种崭新的宽带无线微波接入技术，属于固定无线接入的范畴。LMDS 工作在毫米波段，一般选择 24-38GHz 频段，频率高，可用频带可达 1GHz 以上，它的带宽特性有着诱人的应用前景，它与 MMDS 相比具有更高的带宽，支持双向传输，真正实现了交互式通信。由于毫米波在空间传播的损耗较大，所以 LMDS 业务覆盖面积比较小，覆盖半径一半为 3-10km。另外，LMDS 系统支持多种协议或标准，如 ATM、TCP/IP 、帧中继、MPEG2 标准等，能够提供包括 RJ-11、以太网在内的多种标准接口，方便与其他系统互连。LMDS 系统带宽巨大，业务齐全，被称为“无线光纤” ，比较适合在城区使用，在 FTTH（光纤到户）还不可能马上实现的情况下，可为用户提供急需的宽带接入服务，是传统用户接入网的一种有力补充。2、数字化给微波传输带来了新的发展空间1、采用压缩编码技术，可以减少信源中各信息的相关性、去除信号中的冗余成分、提高视频信号的传输效率。在整个数字电视传输系统中，从卫星传输、有线传输到地面无线传输都采用了 MPEG-2 压缩格式，它不仅在较低的数据传输率上实现广播级品质，而且使各种传输在信源部分方便对接，也使多厂家设备能够互联。2、采用数字复用技术，可将若干个低次群低速数字信号以数字复用的方式合成某一高次群高速数字信号，以扩大传输容量和提高传输效率。配合数字分接技术，可使中间站上下节目更加灵活方便。3、采用纠错编码技术可以尽可能保证信号传输的准确性，增强信号传输的可靠性，或者说是为了提高整个系统的抗干扰能力。使图像和伴音信号更好、更稳定。纠错编码技术亦即信道编码，一般分为三类：前向差错控制（FEC ） 、自动要求重发（ARQ）以及 FEC 与 ARQ 混合的技术。在单向的广播传输系统中常采用的是 FEC 技术。前向纠错（FEC） ，它由一个内纠错码、一个交织方案和一个外纠错码组成。内纠错码用卷积码，外纠错码用 RS（里德索罗门）码（204，188） 。比如DVB-S 系统中采用了级联的卷积码和 RS 码的前向差错控制方式，并采用能量扩散及卷积交织等技术处理，使系统的抗干扰能力更加提高。4、高效调制技术的引入，进一步提高了数字电视系统的频率和信道的利用率。在数字电视微波传输系统中常用的调制方式有：四相移相键控（QPSK）和多进制正交幅度调制（MQAM） 。在数字卫星电视传输系统中采用 QPSK 调制，可使一个 32MHz 的卫星转发器传输 59 套电视节目，通常一颗卫星上装有 24 个 C 波段转发器，可以传送 120 套以上的数字电视节目，另外卫星上还装有若干个54MHz 的 Ku 波段发射器，每个转发器可传十套以上的数字电视节目。在中容量数字微波通信系统中使用 QPSK 调制方式，每个波道可传六套以上数字电视节目。在大型数字微波通信系统中，使用MQAM 调制方式，容量可高达 N155Mb/s。5、较低的接收门限电平使传输距离更远模拟调幅（AM）微波与 64QAM 调制数字微波相比，门限下降了约 20dB：模拟调频（FM ）微波与 QPSK 调制数字微波相比，也相差约 10dB。所以在保证信号质量的前提下数字微波传输距离可以更远。或者在同样的有效发射功率、同样的天馈系统、同样的路由前提下，采用数字微波传输后，其传输距离将提高一倍。6、丰富的接口技术，不但能方便的上下电视节目，还能接入各种综合业务。如语音、数据、IP、会议电视、高速数据广播及商业租用通道等。7、安全的有条件接收和加密技术，有利于管理网络用户，更方便开展增值业务服务。随着数字技术的发展，准同步数字系列 PDS、同步数字系列（SDH）微波传输系统已普遍推广应用，大容量 N155Mb/s 的SDH 数字微波通信系统也已问世。现在数字化的卫星传输、地面数字微波中继、数字微波接入在通信领域仍然起着越来越重要的作用，数字微波技术仍将拥有良好的发展前景。【张掖微波台 常菊珍】