微波頻譜利用

簡介

微波頻譜利用是為解決微波頻譜擁擠問題，研究提高頻譜利用率從而更有效更充分地利用頻率資源的科學與技術。微波通信中的衛星通信、接力通信和移動通信可根據具體情況，採用不同的頻譜利用技術，如壓縮頻譜技術、交叉極化技術及頻率再用技術等。

為防止對相鄰信道的相互干擾，數字微波通信發射機的輸出頻譜應加以限制，其輸出譜應符合規定的功率譜框架的要求；並對2、4、6、11GHz的可用頻帶及最少傳輸話路作了規定。

單位頻帶傳輸的信息量。它是評估不同頻譜利用技術性能的重要指標，一個頻寬為B，持續時問為T的m進制信號的信息速率為f_b，頻譜利用率η_B為

由此可知，加大m，或減少BT_n都可以提高頻譜利用率。前者可採用多迸制調製技術，後者可採用單邊帶、部分回響等壓縮傳送頻譜技術。

多進制調製及壓縮頻譜技術多進制調製技術是提高頻譜利用率的有效方法，它包括多進制調幅（MASK）、多進制調頻（MFSK），多進制調相（MPSK）和組合調製方式〈如AM-PM調製）。這樣，一個碼元就可傳送多個比特的信息。但多電平的數目也受到一定限制。使用較多的調製方法有：

①八相移相鍵控（8PSK）技術，用8個不同相位的載波來代表8進制碼元（0，1，2，3，4，5，6，7）這個不同相位載波的矢量圖如圖1所示。

②十六進制正交調幅（16QAM）技術，屬於線性調製技術。它是用兩路四電平的信號分別對正交的兩個載波進行調製合成而得。採用雙四相調製合成法（又稱16APSK）的調製器及矢量圖如圖2所示。由圖可知，它占據了16個點，故它的頻譜利用率較高。

③正交部分回響的調製技術，可在中頻或射頻上形成部分回響信號。一種在頻譜上形成正交部分回響信號的框圖及相應的矢量圖如圖3所示。它先在中頻上實現常規的四相調製，經微波功率放大後，採用特殊的限帶濾波器，將普通四相調製信號的頻譜加以限制，造成前後碼元重疊，形成部分回響信號。

數字微波通信的有效性通常是用頻譜利用率來衡量的，提高頻譜利用率有三種途徑：增加調製狀態數；同波道雙極化復用和單頻中繼技術。

為了提高頻譜利用率，擴大通信容量主要是通過開發新的調製技術來實現。數字微波通信的可靠性包括兩個方面，一是設備的可靠性，一是電波傳播的可靠性。設備的可靠性主要靠系統的質量和電路的集成技術來解決，傳播的可靠性主要靠提高功率利用率和採取各種抗衰落技術解決。不同的調製方式的功率利用率是不同的。

相對功率因子在達到相同比特差錯率的情況下，以QPSK所需的歸一化信噪比需要增加的dB數來衡量。相對功率因子越大，表示這種調製方式的功率利用率差。數字微波通信系統與衛星通信系統不一樣，它是功率和頻寬都受限制的系統，因而在地面微波系統中二者必須兼顧。

提高頻譜效率的另一種技術是同波道雙極化，它可使數字微波的容量加倍。在無線傳輸中，若用同一頻帶內相互正交的兩個極化的傳輸信號，與單一極化波傳輸相比可以獲得兩倍的傳輸容量，亦即頻譜利用率提高了。為了實現正交極化復用技術，則要求兩種極化波之間必須有足夠良好的交叉極化鑑別即XPD。