SDH 数字微波通信技术的特点及其应用

 

□ 郭金峰 孙庆山   钟 群

 

 

    SDH 微波通信是新一代的数字微波传输体制。数字微波通信是用微波作为载体传送数字信息的一种通信手段。它兼有SDH 数字通信和微波通信两者的优点，由于微波在空间直线传输的特点，故这种通信方式又称为视距数字微波中继通信。

    一、SDH微波通信系统的组成

    数字微波传输线路的组成形式可以是一条主干线，中间有若干分支，也可以是一个枢纽站向若干方向分支。如图1所示是一条数字微波通信线路的示意图，其主干线可长达几千公里，另有若干条支线线路，除了线路两端的终端站外，还有大量中继站和分路站，构成一条数字微波中继通信线路。

   

 

组成此通信线路设备的连接方框图如图2所示。它分为以下几个部分：

 

 

    用户终端。直接为用户所使用的终端设备，如自动电话机、电传机、计算机、调度电话等。

    交换机。这是用于功能单元、信道或电路的暂时组合以保证所需通信动作的设备，用户可通过交换机进行呼叫连接，建立暂时的通信信道或电路。这种交换可以是模拟交换，也可以是数字交换。目前，大容量干线绝大部分采用数字程控交换机。

    数字电话终端复用设备（即数字终端机）。其基本功能是把来自交换机的多路信号变换为时分多路数字信号，送往数字微波传输信道，以及把数字微波传输信道收到的时分多路数字信号反变换为交换机所需的信号，送至交换机。对于PDH系统，一般采用编码调制数字电话终端机，它还包括二次群和高次群复接器、保密机及其他数字接口设备，按工作性质不同，它可以组成数字终端或数字分路终端机。而对于SDH系统，则采用SDH 数字复用设备，简称SDH 设备，它由一些基本功能块灵活地组成不同类型的总的设备。图中的数字分路终端机可由分插复用器（ADM）来替代。

    微波站。按工作性质不同，它可分成数字微波终端站、数字微波中继站和数字微波分路站。有两个以上方向的上、下话路的微波站则称之为数字微波枢纽站。SDH 微波终端站的发送端完成主信号的发信基带处理（包括CMI／NRZ变换、SDH 开销的插入与提取、微波帧开销的插入及旁路业务的提取等）、调制（包括纠错编码、扰码及发信差分编码等）、发信混频及发信功率放大等；终端站的收信端完成主信号的低噪声接收（根据需要可含分集接收及分集合成）、解调（含中频频域均衡、基带或中频时域均衡、收信差分译码、解扰码、纠错译码等）、收信基带处理（含旁路业务的提取、微波帧开销的插入与提取、SDH 开销的插入与提取、NRZ／CMI变换等）。 在公务联络方面，终端站具有全线公务和选站公务两种能力。在网络管理方面，终端站可以通过软件设定为网管主站或主站，收集各站汇报过来的信息，监视线路运行质量，执行网管系统配置管理及遥控、遥测指令，需要时还可通过Q3接口与电信管理网（TMN）连接。终端站基带接口与SDH 复用设备连接，用于上、下低价支路信号。终端站还具有备用倒换功能，包括倒换基准的识别，倒换指令的发送与接收，倒换动作的启动与证实等。

   SDH 微波中继站。主要完成信号的双向接收和转发。有调制、解调设备的中继站，称再生中继站。需要上、下话路的中继站称微波分路站，它必须与SDH 的分插复用设备连接。再生中继站具有全线公务联络能力，以及向网管系统汇报站信息、线路运行质量的能力，并可执行网管系统的配置管理及进行遥控及遥测。再生中继站也可以上、下旁路业务信号。

    二、SDH数字微波采用的关键技术

    SDH 微波传输设备所采用的基本技术大致与PDH 相同，但由于传输方式的特点又决定了两者有所不同。SDH有下述几个关键技术：

    1．编码调制技术

微波是一种频带受限的传输媒质，根据ITU－R 建议，我国在4～11GHz 频段大都采用的波道间隔为28～30MHz及40MHz（ITU－R相关的频率配置建议）。要在有限的频带内传输SDH 信号，必须采用更高状态的调制技术。SDH 微波与PDH 微波在相同的波道间隔下，所需调制状态数的区别如表1所示。

 

 

    2．交叉极化干扰抵消（XPIC）技术

    为了进一步增加数字微波系统的容量，提高频谱利用率，在数字微波系统中除了采用多状态调制技术（64QAM，128QAM或512QAM调制）外，还采用双极化频率复用技术，使单波道数据传输速率成倍增长。但在出现多径衰落时，交叉极化鉴别率（XPD）会降低，从而产生交叉极化干扰。为此，需要一个交叉极化抵消器，用以减小来自正交极化信号的干扰。

    自适应交叉极化干扰抵消技术的基本原理是从所传输信号相正交的干扰信道中取出部分信号，经过适当处理后与有用信号相加，用以抵消叠加在有用信号上的来自正交极化信号的干扰。原则上干扰抵消过程可以在射频、中频或基带上进行。采用XPIC 技术后，对干扰的抑制能力一般可达15dB左右。

    3．自适应频域和时域均衡技术

    当系统采用多状态QAM 调制方式时，要达到ITU－R 所规定的性能指标，对多径衰落必须采取相应的对抗措施。考虑到ITU－R 的新建议将不再给数字微波系统提供额外的差错性能配额，因此，必须采取强有力的抗衰落措施。在各种抗衰落技术中，除了分集接收技术外，最常用的技术是自适应均衡技术，包括自适应频域均衡技术和自适应时域均衡技术。

    频域均衡主要用于减少频率选择性衰落的影响，即利用中频通道插入的补偿网络的频率特性去补偿实际信道频率特性的畸变；时域自适应均衡用于消除各种形式的码间干扰，可用于最小相位和非最小相位衰落，为消除正交干扰，可引进二维时域均衡器。

    4．高线性功率放大器和自动发射功率控制

    多状态调制技术对传输信道，特别是高功率放大器的线性提出了严格的要求。例如，对采用64QAM的系统而言，要求传输信道的三阶交调失真要比主信号至少低45dB。若采用128QAM或256QAM调制技术，则要求更严。为满足系统总传输性能的要求，除了对微波高功放采取输出回退措施外，还要采取一些非线性的补偿技术，如加中频或射频失真器或采用前馈技术等来改善放大器的线性。

    高线性功率放大器和自动发射功率控制（ATPC）技术的关键是微波发信机的输出功率在ATPC 的控制范围内自动地随接收端接收电平的变化而变化。采用ATPC 技术的优点是，降低了同一路由相邻系统的干扰，减小了上衰落对系统的影响，降低了电源消耗，减小非线性失真。

    5．大规模专用集成电路（ASIC）设计技术

    三、SDH微波在SDH电信网中的应用

    微波作为三大传输手段之一也在SDH 网中起着重要作用。尽管光纤传输网在容量方面有微波无法比拟的优点，但不管是通信干线上还是支线，SDH 微波网仍然是光纤网不可缺少的补充和保护手段。SDH微波网可以利用现有模拟或PDH 微波网的基础设施进行建设。其主要应用有下列几种：用SDH 微波系统使光纤电信网形成闭合环路；与SDH 光纤系统串接使用；作为SDH 光纤网的保护，以解决整个通信网的安全保护问题；自成链路或环路。

    四、工程综合应用网图

在许多通信系统工程设计的建设过程中，不可避免地要考虑到已有系统的再利用因素，以及不同型号设备的兼容问题，SDH 数字微波通信系统在此方面具有独有的优势。它不仅具有光纤级传输性能及全面的网络管理性能，还包括一个开放的系统结构，能方便地实现不同型号的ADM（上、下话路复用器）之间的切换和交叉互连。其综合应用（典型）网络链接如图3所示。

 

 

    我国地域辽阔，各地自然条件和经济发展情况差别相当大，因此，必须因地制宜的安排各种传输手段。各国的经验表明，在发生自然灾害的情况下，总是首先靠无线通信方式恢复电信业务。同时在某些应用场合，如连接到卫星地球站、移动通信网基站及其专用网，以及连接到广大农村及偏远的厂矿等，还是用微波作为传输手段比较灵活方便，而且，其性能价格比也十分理想。所以，我国在大力发展光纤干线传输网的同时，也十分注意发展建设SDH 数字微波通信网。原邮电部已决定在"九五"至"十五"期间新建30条左右的国家一级干线SDH 微波电路，总长约30 000km。