新型微波通信技术的发展及应用

肖逸男

（南京三乐集团有限公司，江苏 南京 210000）

1 传统微波通信技术存在的问题

传统微波通信技术存在不少的问题。长时间以来，改进空中接口性能是传统微波通信技术主要的发展方向，如进一步改进传输距离和接口传输速度等。即便如此，传统微波通信技术的发展还是与光纤通信技术存在较大差距，具体表现为传统微波通信技术的传输速率明显低于光纤通信技术，并且组网模式与设备形态等也无法与光纤通信技术媲美。例如，分体式微波通信系统可分为室外单元（ODU）和室内单元（IDU），其中IDU主要承担中频信号与基带信号之间转换的任务，可实现点到点业务透明化传输。但IDU组网模式不具备业务调度功能，如果需要组成较为复杂的网络则需要将多个IDU级联堆叠，之后将ADM设备引入。

2 微波通信技术概述

微波通信技术是科技发展的产物，被广泛应用在人们生产和生活中。所谓微波通信技术就是微波点对点通信技术，其通信原理与微波在大气层电离层的反射作用密切相关。超过1 000 MHz的高频率电磁波称为微波，具有反射性、直线性、穿透性以及吸收性等特点。大气层电离层上的微波发生反射作用后，因为反射角度精准且线性作用较好，所以在中等距离通信中可使用微波。微波通信技术需要数字调制信号，调制的信号可以是视频、文字以及声音等。数字调制后的信号可以在微波发生器下转换为高频电磁波。高频电磁波可以在发射馈源的作用下指向既定的方向，随后特定接收点可以接收到高频电磁波信号，通过解调将高频电磁波转换为之前的信号，由此满足远程无线通信的需求。

受外界干扰较小和传播较为稳定等是微波通信技术的优点。目前，微波通信技术已经成为人们研究的重点，与其他通信技术相比，受人为干扰较小，并能跨越障碍，因此广泛应用在特殊地段通信中。起源于20世纪的微波通信技术，经过多年发展功能越来越完善，应用范围越来越大，可实现两点之间直线路径无障碍的微波传输。由此可见，微波通信技术在人们生产和生活中十分重要，专用通信网络中也可以借助微波通信技术建立通信[1]。

3 新型微波通信技术系统创新分析

新型微波通信技术系统上的革新主要体现在SDH数字微波通信技术上，该通信技术的传输线路是一条主干线，中间存在向若干方向分支的枢纽站。此外，新型微波通信技术还从设备、技术、网络以及自适应调试等方面进行了进一步创新。

3.1 设备上的融合创新

新型微波通信技术可以将之前需要IDU、MUX、DDF以及ADM等协同完成的功能融合到IDU中，实现多种功能。新型微波通信设备IDU具有跟光传输设备对接的STM-N光接口和连接天馈线的中频接口，可以满足E1和FE业务直接传输的要求。不同接口之间可以在IDU集成交叉总线的帮助下调度业务。设计人员可以将IDU业务板件组合成较为复杂的网络结构，如树型网络结构、环型网络结构、链型网络结构以及星型网络结构等。IDU在微波系统退网后仍然可以充当光传输MADM设备来使用，其较高的集成性可以提升机房空间的利用率，直接传输PDH、FE以及SDH等多种业务。此外，新型微波通信技术可以用VC-4/VC-12交叉连接取代较为复杂的转接电缆，促使原先的外部电缆手动连接方式转变成设备内部交叉总线连接方式，使微波链路成为SDH网络中非常重要的部分，方便后续的维护和管理。

3.2 技术上的融合创新

新型微波通信技术可以将SDH与PDH融合在一起，使两者在同一个平台下，借助软件调整空中接口容量，实现扩容的目的。技术上的融合可以有效减少传统微波通信技术到新型微波通信技术升级所需成本，降低升级难度[2]。

3.3 网络上的融合创新

传统的微波通信技术光网络与微波网络是各自独立的，而网络融合可以将微波网络与光网络融合在一起，使用同一个网络管理系统。统一的网络管理系统可以无障碍和无差别化地管理光网络和微波网络，避免较大运维管理成本的投入。

3.4 自适应调试技术的发展

微波通信技术中的自适应调试技术不仅可以满足系统自动监控链路状况的需求，而且还可以改变原有的传输容量和调制方式，将微波传输通道划分为非实时传输通道和实时传输通道两种方式。实时传输通道可按照严格要求同步传输的语言和数据，确保连接的可靠性，而非实时通道可以传输对时延要求不高的业务[3]。

4 微波通信技术发展现状

4.1 微波中继通信

微波中继通信技术是现代化通信技术之一，可解决地区与地区、城市与城市之间大容量信息的传输问题。目前，该技术广泛应用在电视节目传输和备用干线通信线路。科学技术高速发展下，现代通信技术趋向智能化和动态化等方向发展。PDH作为准同步数字体系可以满足微波点对点通信的需求，但是在动态联网上普遍存在适应性不强的问题，并且难以拓展和开发新的通信业务，实现现代化网络管理。SDH作为同步数字体系伴随数字微波传输体制而产生，在光纤网络通信中已经成了非常重要的保护和补充手段。SDH和传统的PDH相比优势更加明显，主要体现在如下4个方面。第一，SDH与PDH兼容性较好，可实现世界统一标准的高速率数字传输。第二，SDH传输容量更大，多个干路数字信息可以由一个微波射频信道同时传输，大容量的传输特点可以更好地满足宽带通信业务的要求。第三，数字交叉连接过程更加简化，SDH在字节复接技术下可以明确不同等级PDH信号在帧结构中的具体位置，需要时可以同时取出，避免了逐级分解，提高了信息下载的速度，简化了数字交叉连接模式。第四，硬件构成更加简化，不同网络单元中都可以安入标准化光接口，避免了传输和复用分开，使得硬件构成更加简化。此外，开放性接口下更具互动性，可满足多个运营商管理的需求，能明显节约运营商管理成本。

4.2 移动通信

无线通信技术的基础就是多址技术和传输技术，微波存取全球互通（WiMAX）以OFDM调制技术作为传输技术。OFDM传输技术可以将高速数据流串联在一起并进行转换，再将其分配并传输到传输速度较低的多个正交子信道中。WiMAX多址技术采用正交频分多址，该技术与OFDM调制技术相比，频谱资源分配更具灵活性且分配颗粒更小，一个频带可以支持多个用户[4]。

5 新型微波通信技术优势及其应用实例分析

5.1 技术优势

5.1.1 可实现无线接入和备份功能

新型微波通信技术为无线接入宽带的应用提供了可能和依据。无线接入和备份功能的整合可以进一步扩大新型微波通信技术的应用范围，推动新型微波通信技术的发展。备份补充主要是针对干线光纤传输备份而言，可以适当补充传输漏洞，在故障发生时确定故障位置并及时采取修复措施，确保信息传输的正常进行。

5.1.2 技术之间相互融合可解决成本问题

新型微波通信技术可以将不一样的系统融合到一个平台上，不同技术之间的有效融合可在短时间内增加信息容量，降低成本消耗。由此可见，新型微波通信技术在技术融合之下可以有效解决成本问题，改善通信难和价钱高的现状[5,6]。

5.2 民航空管领域新型微波通信技术的应用

空管通信系统中应用微波通信技术，首先可以构建起地面城市之间的中短距离通信，借助微波通信技术频率快的特点，在多个城市机场之间或者区域管制中心与机场航管楼之间组建微波局域网。微波区域网的建立可以满足地域内多个单位实时通信的要求，提高民航空管对飞行器航空安全保障的等级。其次微波通信技术可满足无线宽带接入的要求，提供无线宽带接入服务，保障机场内各个生产单位的正常运行。无线宽带技术保密性较强，不易被外界干扰，在航空电子飞行包和放行服务中应用较为广泛。最后微波通信技术可搭建起应急通信网络，通信管网和基础设施一旦遭受自然灾害，会导致通信网络大面积瘫痪，影响通信设施的正常运行。借助新型微波通信技术可以搭建起应急通信网络，确保在短时间内恢复正常通信[7,8]。

6 新型微波通信技术关键技术分析及其发展趋势

6.1 关键技术分析

6.1.1 编码技术

移动通信中的自适应调制编码可以根据信道质量调整编码速度，以便获取更高的吞吐量。无线通信速率较低时信道质量估计相对准确，此时的自适应调制编码获得效果更好。随着终端移动速度的不断增加，信道质量估计与信道变化差距会越来越大，一旦信道测量出现错误，就会影响自适应调制编码的调制编码方式，出现与实际偏差较大的问题，进而影响吞吐量和系统容量等性能指标。

6.1.2 多天线技术

多天线技术可以采取多状态调试方式应用到SDH微波系统中。由于该调制方式会提高频率选择性的衰落敏感度，因此在微波中继系统中广泛应用了分集技术。分集技术的主要作用就是对抗多径衰落和降雨衰落的影响，合成或者切换多个特性不相同的收信信号。微波中继系统中常见的分集技术有多种，如空间分集技术、频率分集技术、路由器分集技术以及角度分集技术等。MIMO作为一种智能天线广泛应用在微波通信技术中，其发射端和接收端分别可以使用多个发射天线和接收天线，信号可以在发射端和接收端的多个天线下来回传送和接收，确保通信质量[9,10]。

6.2 新型微波通信技术发展趋势分析

6.2.1 大容量方向发展

SDH数字微波中继通信将朝着更大容量的方向发展，在多状态QAM调制下，可以有效借助OFDM技术开发出速率更快的宽带互联技术。

6.2.2 高集成方向发展

高集成和高微型化是新型微波通信技术今后的发展方向。高集成和高微型化下的设备体积更小，重量更轻巧，产生的能耗更少，是微波通信技术今后发展趋势之一。

6.2.3 高频段方向发展

根据我国电信管理部门的规定，小于3 GHz频段的要分配给个人通信和移动通信。生产厂家需要针对目前3～10 GHz频段拥挤不堪的问题及时调整生产方向，朝着10 GHz频段以上的方向发展。

6.2.4 高智能方向发展

未来的新型微波通信技术将朝着高智能和低成本的方向发展。在软件无线电技术的支持下，数字微波通信系统将更具通用性，能够利用统一化的平台满足用户个性化需求[11,12]。

7 结 论

在新时代背景下，新型微波通信技术不断发展，已经广泛应用在我国各个生产和生活领域。高频段、智能化以及大容量是今后新型微波通信技术的发展趋势，新型微波通信技术能够为崎岖地形网络覆盖提供有效条件。