主要類型
根據(jù)通信方式和確定信道主要性質(zhì)的傳輸媒質(zhì)的不同,微波通信可分為大氣層視距地面微波通信、對(duì)流層超視距散射通信、穿過(guò)電離層和外層自由空間的衛(wèi)星通信,以及主要在自由空間中傳播的空間通信。按基帶信號(hào)形式的不同,微波通信可分為主要用于傳輸多路載波電話、載波電報(bào)、電視節(jié)目等的模擬微波通信,以及主要用于傳輸多路數(shù)字電話、高速數(shù)據(jù)、數(shù)字電視、電視會(huì)議和其它新型電信業(yè)務(wù)的數(shù)字微波通信。
微波接力通信
利用微波視距傳播以接力站的接力方式離微波通信,也稱微波中繼通信。微波接力系統(tǒng)由兩端的終端站及中間的若干接力站組成,為地面視距點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。各站收發(fā)設(shè)備均衡配置,站距約50km,天線直徑1.5~4m,半功率角3~5°,發(fā)射機(jī)功率1~10W,接收機(jī)噪聲系數(shù)3~10dB(相當(dāng)噪聲溫度290~261K),必要時(shí)二重分集接收。模擬調(diào)頻微波容量可達(dá)1800~2700路,數(shù)字多進(jìn)制正交調(diào)幅微波容量可達(dá)144Mbit/s。設(shè)備投資和施工費(fèi)用較少,維護(hù)方便;工程施工與設(shè)備安裝周期較短,利用車載式微波站,可迅速搶修溝通電路。
對(duì)流層散射通信
利用對(duì)流層中媒質(zhì)的不均勻體的不連續(xù)界面對(duì)微波的散射作用實(shí)現(xiàn)的超視距無(wú)線通信。常用頻段為0.2~5GHz,為地面超視距點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。跨距數(shù)百公里,大型廣告牌(拋物面)天線等效直徑可達(dá)30~35m,射束半功率角1~2°,有孔徑介質(zhì)耦合損耗,發(fā)射機(jī)功率5~50kW,四重分集接收,容量數(shù)十話路至百余話路。對(duì)流層散射通信一般不受太陽(yáng)活動(dòng)及核爆炸的影響,可在山區(qū)、丘陵、沙漠、沼澤、海灣島嶼等地域建立通信電路。
衛(wèi)星通信
地球站之間利用人造地球衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的無(wú)線電通信,為地一空視距多址通信系統(tǒng),衛(wèi)星中繼站受能源和散熱條件的限制,故地-空設(shè)備偏重配置。同步衛(wèi)星系統(tǒng),空間段單程大于3.6萬(wàn)公里,地面站天線直徑15~32m,增益60dB,射束半功率角0.1~1°,需要自動(dòng)跟蹤,發(fā)射機(jī)功率0.5~5kW。
衛(wèi)星中繼站,下行全球波束用喇叭天線,點(diǎn)波束用拋物面天線,可借助波束分隔進(jìn)行頻率再用。轉(zhuǎn)發(fā)器功率數(shù)十瓦,帶寬一般為36MHz,容量5000~10000話路。衛(wèi)星通信覆蓋面廣,時(shí)延長(zhǎng),信號(hào)易被截獲、竊聽(tīng)、甚至干擾。一種容量較小的可適用于稀路由的甚小天線地球站(VSAT)適用于數(shù)據(jù)通信。
空間通信
利用微波在星體(包括人造衛(wèi)星、宇宙飛船等航天器)之間進(jìn)行的通信。它包括地球站與航天器、航天器與航天器之間的通信、以及地球站之間通過(guò)衛(wèi)星間轉(zhuǎn)發(fā)的衛(wèi)星通信。地球站與航天器之間的通信分近空通信與深空通信。在深空通信時(shí),為了實(shí)現(xiàn)從髙噪聲背景中提取微弱信號(hào),需采用特種編碼和調(diào)制、相干接收和頻帶壓縮等技術(shù)。
微波移動(dòng)通信
通信雙方或一方處于運(yùn)動(dòng)中的微波通信,分陸上、海上及航空三類移動(dòng)通信。陸上移動(dòng)通信多使用150,450或900MHz的頻段,并正向更高頻段發(fā)展。海上、航空及陸上移動(dòng)通信均可使用衛(wèi)星通信。海事衛(wèi)星可提供此種移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。低地球軌道(LEO)的輕衛(wèi)星將廣泛用于移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。
抗衰落技術(shù)
微波傳輸也會(huì)受到很多外界因素的干擾而衰落。有時(shí)衰落的持續(xù)時(shí)間很短,在幾秒鐘至幾分鐘內(nèi),稱為快衰落,有時(shí)衰落的時(shí)間持續(xù)十幾分鐘甚至幾個(gè)小時(shí),稱為慢衰落。衰落時(shí),接收電平高于正常電平稱為上衰落,低于正常電平稱為下衰落。 衰落時(shí),接收電平低于收信機(jī)最低接收電平以下稱為深衰落??臻g衰落現(xiàn)象對(duì)微波通信的影響主要有兩個(gè)方面:一是接收電平降低,稱為平衰落;二是由于衰落的頻率選擇性而引起傳輸波形的失真,稱為頻率選擇性衰落。
吸收衰落
大氣中的氧分子和水分子能從電磁波吸收能量,導(dǎo)致微波在傳播的過(guò)程中的能量損耗而產(chǎn)生衰耗。頻率越高,站距越長(zhǎng),衰落越嚴(yán)重。
散射衰落
雨霧中的大小水滴能夠散射電磁波的能量,因而造成電磁波的能量損失而產(chǎn)生衰落。雨霧天氣時(shí),對(duì)高頻微波影響大。
K型衰落
多徑傳輸產(chǎn)生的干涉型衰落。由于這種衰落與大氣的折射參數(shù)K值的變化而變化的,故稱為K型衰落。這種衰落在水面、湖泊、平滑的地面時(shí)顯得特別嚴(yán)重。
波導(dǎo)型衰落
由于氣象的影響,大氣層中會(huì)形成不均勻的大氣波導(dǎo)。微波射線通過(guò)大氣波導(dǎo),則接收點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度包含了”波導(dǎo)層”以外的反射波,形成嚴(yán)重的干擾型衰落,造成通信的中斷。
閃爍衰落
對(duì)流層中的大氣常發(fā)生大氣湍流,大氣湍流形成的不均勻的塊式層狀物使介電系數(shù)與周圍的不同。當(dāng)微波射線射到不均勻的塊式層狀物上來(lái)時(shí),將使電波向周圍輻射,形成對(duì)流層散射。此時(shí)接收點(diǎn)也可以接收到多徑傳來(lái)的這種散射波,形成快衰落。由于這種衰落是由于多徑產(chǎn)生的,因此稱之為閃爍衰落。
對(duì)抗這些衰落的技術(shù)有自適應(yīng)均衡、自動(dòng)發(fā)信功率控制(ATPC)、前向糾錯(cuò)(FEC)和分集接收技術(shù)等。
抗衰落技術(shù)
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對(duì)抗效應(yīng)
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自適應(yīng)均衡
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波形失真
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自動(dòng)發(fā)信功率控制 (ATPC)
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功率降低
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前向糾錯(cuò)(FEC)
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功率降低
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分集接收技術(shù)
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功率降低和波形失真
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新型技術(shù)
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)線通信速率比較低的時(shí)候,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。
無(wú)線通信技術(shù)共含有兩種基礎(chǔ)技術(shù),分別為傳送技術(shù)以及多址技術(shù)。Wi MAX使用OFDM調(diào)制技術(shù)作為基礎(chǔ)傳送技術(shù)。OFDM調(diào)制技術(shù)令處于高速傳播狀態(tài)的數(shù)據(jù)流通過(guò),之后再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化, 并將轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)分配至傳送速率不高的多個(gè)正交子信道當(dāng)中,完成傳送過(guò)程。
至于多址技術(shù),Wi MAX選用了OFDMA技術(shù)。OFDMA技術(shù)所使用的方法為頻分多址。相比OFDM,該技術(shù)具有如下優(yōu)勢(shì):分配方法更為靈活以及相同頻帶能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)使用熱源的運(yùn)輸。OFDMA中的所有使用人員都可以選用具有良好條件的子信道作為傳送數(shù)據(jù)的通道, 完成數(shù)據(jù)傳送工作。而OFDM技術(shù)則需要利用整個(gè)頻帶傳送數(shù)據(jù)。