姚 彥
清華大學(xué)電子工程系微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
一、引言
首先，需要說明的是：什么是數(shù)字微波通信?早期的數(shù)字微波通信專門指數(shù)字微波中繼通信，即在微波頻段利用視距和中繼的方法傳輸數(shù)字信息的一種無線通信手段。近十幾年來，無線通信得到很大的發(fā)展，也產(chǎn)生一些新的傳輸方式。但是根據(jù)同行的一般理解，可以這樣說，數(shù)字微波通信不是衛(wèi)星通信、不是散射通信，也不是移動(dòng)通信；而是在微波頻段通過地面視距傳播進(jìn)行數(shù)字信息傳輸?shù)囊环N無線通信手段，既包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)字微波，也包括點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)數(shù)字微波。
從本世紀(jì)70年代中、后期發(fā)展起來的數(shù)字微波通信，到今天為止已經(jīng)經(jīng)歷了20多年的歷程。作為對(duì)人類的通信建設(shè)起到過重要作用的數(shù)字微波通信技術(shù)，曾經(jīng)和衛(wèi)星、光纖一起被稱為現(xiàn)代通信傳輸?shù)娜笾е�，有過自己的輝煌歲月，但也遇到了挑戰(zhàn)和冷落，在這世紀(jì)之交的時(shí)刻，在全球通信網(wǎng)面臨重大彎革的浪潮中，如何正確總結(jié)數(shù)字微波技術(shù)的起落，找到自己的市場(chǎng)定位，對(duì)數(shù)字微波技術(shù)今后的發(fā)展是十分重要的。
本文結(jié)合作者在這個(gè)領(lǐng)域的親身經(jīng)歷，談一些自己的看法，供國(guó)內(nèi)同行參考，不當(dāng)之處敬請(qǐng)批評(píng)指正。
二、我國(guó)數(shù)字微波通信發(fā)展的歷史回顧
1、模擬微波的發(fā)展階段。我國(guó)的模擬微波通信技術(shù)的研究、開發(fā)、引進(jìn)和應(yīng)用始于1958年，有很長(zhǎng)的歷史。郵電部也先后完成了300路、600路和960路模擬微波通信系統(tǒng)的研制和開發(fā)。但是到70年代中，有三個(gè)技術(shù)問題始終沒有得到解決，影響它的推廣使用。這三個(gè)技術(shù)問題是：(1)全數(shù)字化，(2)全固態(tài)化，(3)無人值守。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)的發(fā)展，許多專用通信網(wǎng)(如：石油、電力、水利、礦山和部隊(duì)等)要求傳輸數(shù)據(jù)、對(duì)信息進(jìn)行加密、工作高度可靠、運(yùn)行維護(hù)方便，這就要求微波通信必須實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化、全固態(tài)化和無人值守，而滿足這些要求的新一代微波通信系統(tǒng)，即數(shù)字微波通信系統(tǒng)被提到日程上來了。
2、中、小容量數(shù)字微波的發(fā)展階段。我國(guó)數(shù)字微波通信真正有影響的研究、開發(fā)是從川漢輸氣工程開始的。這是由四機(jī)部主持的一項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)工程，分為“北方點(diǎn)”和“南方點(diǎn)”。北方點(diǎn)由石家莊19所牽頭，包括：北京大學(xué)、北京廣播器材廠、北京電控廠等，主攻6GHz120路系統(tǒng)；南方點(diǎn)由清華大學(xué)綿陽分校牽頭，包括：重慶716廠、綿陽730廠等，主攻2GHz120路系統(tǒng)。以上系統(tǒng)經(jīng)過二年多的努力攻關(guān)，于1978年3月在石家莊的全國(guó)總聯(lián)試中取得成功，并先后轉(zhuǎn)入工廠生產(chǎn)。以川漢輸氣工程為應(yīng)用背景的二次群數(shù)字微波通信系統(tǒng)研制成功，在我國(guó)數(shù)字微波通信的發(fā)展史上是具有劃時(shí)代意義的事件，它成套地突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)，培養(yǎng)了一大批研究開發(fā)人才，為我國(guó)專用通信網(wǎng)的全數(shù)字化改造作出了重大貢獻(xiàn)。隨后，四機(jī)部又組織了6GHz480路和2GHz480路數(shù)字微波通信系統(tǒng)的研制、開發(fā)，并于1983年4月在石家莊進(jìn)行全國(guó)總聯(lián)試，取得成功。這些成果標(biāo)志著我國(guó)在80年代初期已經(jīng)系統(tǒng)地掌握了中、小容量數(shù)字微波的全套技術(shù)，并且已經(jīng)在某些專用通信網(wǎng)上得到推廣應(yīng)用。
3、大容量數(shù)字微波的發(fā)展階段。80年代后期，在國(guó)家“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目中，安排了大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)的研制和開發(fā)。由郵電部主持，安排郵電部西安4所和電子部石家莊54所承擔(dān)6GHz1920路16QAM系統(tǒng)，清華大學(xué)承擔(dān)11GHz1920路16QAM系統(tǒng)和140Mb/s64QAM中頻系統(tǒng)。經(jīng)過各個(gè)單位的努力，以上工作在90年代初先后完成并通過了國(guó)家主管部門的驗(yàn)收，由于種種原因，在國(guó)家“八五”計(jì)劃中沒有繼續(xù)安排大容量數(shù)字微波的攻關(guān)項(xiàng)目，使得上述成果的推廣應(yīng)用受到很大的影響。
三、數(shù)字微波通信面臨的挑戰(zhàn)
80年代中、后期，我國(guó)的數(shù)字微波發(fā)展受阻。原因是多方面的：如國(guó)產(chǎn)設(shè)備和國(guó)際上的先進(jìn)產(chǎn)品存在較大差距、缺乏競(jìng)爭(zhēng)力；又如國(guó)家對(duì)數(shù)字微波技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的投入不足，研究和生產(chǎn)單位處境艱難等等；但是更主要的原因是由于光纖通信的興起，數(shù)字微波的干線傳輸功能已逐步被光纖所代替。
光纖通信的興起是20世紀(jì)最重大的科技事件。自從70年代提出光纖傳輸理論，80年代走向?qū)嵱没詠�，光纖通信得到很大的發(fā)展。光纖通信以其巨大帶寬、超低損耗和較低成本而成為干線傳輸?shù)闹饕侄�，并�?duì)數(shù)字微波形成巨大的沖擊。從本世紀(jì)90年代以來，以大容量光纖傳輸作為國(guó)家信息高速公路的主要傳輸手段，已經(jīng)成為不可抗拒的歷史潮流。在這種背景之下，數(shù)字微波向何處去?數(shù)字微波還有沒有發(fā)展的天地?這些都是從事該領(lǐng)域研究、開發(fā)、生產(chǎn)和使用的單位及人員十分關(guān)心的問題。
四、數(shù)字微波通信的發(fā)展機(jī)遇
數(shù)字微波作為一種無線傳輸方式，在靈活性、抗災(zāi)性和移動(dòng)性方面具有光纖傳輸所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，這也是它的優(yōu)勢(shì)所在。
當(dāng)前數(shù)字微波的發(fā)展機(jī)遇是否可以歸納如下：
·干線光纖傳輸?shù)膫浞菁把a(bǔ)充，如：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的SDH微波、PDH微波等，主要用于干線光纖傳輸系統(tǒng)在遇到自然災(zāi)害時(shí)的緊急修復(fù)，以及由于種種原因不適合使用光纖的地段和場(chǎng)合�！c(diǎn)對(duì)多點(diǎn)微波通信系統(tǒng)，有用戶線型和中繼線型兩大類，微波頻段的無線用戶環(huán)也可以屬于這一類，主要用于農(nóng)村、海島等邊遠(yuǎn)地區(qū)和專用通信網(wǎng)，但也遇到光纖通信的激烈競(jìng)爭(zhēng)。
·微波擴(kuò)頻數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，如：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)24GHz擴(kuò)頻微波，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)24GHz擴(kuò)頻微波數(shù)據(jù)網(wǎng)等，主要問題是干擾協(xié)調(diào)問題。
·高頻段微波，如：13，15，18GHz幾個(gè)頻段的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波通信系統(tǒng)，可以用于城市內(nèi)的短距離支線，如移動(dòng)通信基站的連接。
·本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)(LMDS)，工作在28GHz頻段，用于未來的寬帶業(yè)務(wù)接入，被稱為無線光纖。
·軍用數(shù)字微波通信系統(tǒng)，主要解決抗干擾和加密等問題。
五、如何發(fā)展數(shù)字微波通信技術(shù)
人類電信技術(shù)的發(fā)展歷史告訴我們：(1)通信傳輸是一個(gè)非�；钴S的技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常處于發(fā)展變化之中；(2)通信傳輸向來都是多手段的，不可能由某種傳輸方式包打天下。但是，在一定時(shí)期內(nèi)，要讓某種傳輸技術(shù)得到較好的發(fā)展，還必須在當(dāng)前市場(chǎng)中有正確的定位，突破一些關(guān)鍵技術(shù)，并且能夠很好預(yù)測(cè)今后的發(fā)展趨勢(shì)。下面就如何發(fā)展數(shù)字微波通信技術(shù)談?wù)剛�(gè)人的一些看法。］
1、市場(chǎng)定位
光纖通信和移動(dòng)通信已成為當(dāng)前通信網(wǎng)的兩大主流，并形成十分巨大的產(chǎn)業(yè)和用戶市場(chǎng)。數(shù)字微波是在企圖扮演通信網(wǎng)傳輸主角的情況下開始發(fā)展的，但是很不幸，還沒有等這個(gè)“嬰兒”長(zhǎng)大，光纖通信和移動(dòng)通信就成長(zhǎng)為巨人，并且在空間和頻段上把數(shù)字微波逐出原有的領(lǐng)地。這是技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，是不以人們意志為轉(zhuǎn)移的。那么，在當(dāng)前的情況下，數(shù)字微波的市場(chǎng)定位到底是什么?
本人認(rèn)為，在當(dāng)前情況下，數(shù)字微波要得到發(fā)展，必須放下架子，甘當(dāng)配角，當(dāng)好光纖通信和移動(dòng)通信的配角。搞技術(shù)的人往往都希望當(dāng)主角，寧可在小市場(chǎng)當(dāng)主角，也不愿在大市場(chǎng)當(dāng)配角，這樣就會(huì)失去許多發(fā)展的機(jī)遇。
2、關(guān)鍵技術(shù)
當(dāng)前數(shù)字微波要注重突破一些關(guān)鍵技術(shù)：
·高頻段傳輸技術(shù)。這里說的高頻段，是指10GHz以上的頻段，包括毫米波頻段。根據(jù)電信主管部門的規(guī)劃，3GHz以下頻段要分配給移動(dòng)和個(gè)人通信，而3～10GHz的頻段也已十分擁擠。因此，數(shù)字微波要及時(shí)調(diào)整發(fā)展方向，向高頻段進(jìn)軍。
·在現(xiàn)有頻段上的兼容技術(shù)。由于10GHz以下的頻段傳播條件較好，器件比較成熟，主管部門也劃分了某些頻段給數(shù)字微波使用，因此現(xiàn)有的頻段也不要輕易放棄，但在技術(shù)上要較好解決兼容問題。如：
(1)16QAM和64QAM等高效率調(diào)制技術(shù)；
(2)定向及扇區(qū)天線技術(shù)；
(3)擴(kuò)頻及跳頻抗干擾技術(shù)；
(4)糾錯(cuò)技術(shù)。
·適用于各種用戶的組網(wǎng)及接口技術(shù)。采用軟件無線電技術(shù)，使數(shù)字微波通信系統(tǒng)是一個(gè)較為通用的平臺(tái)，能夠根據(jù)用戶的不同要求進(jìn)行組網(wǎng)，并完成各種接口功能。
·提高可靠性及降低成本的技術(shù)。如：微波單片集成、全數(shù)字化處理、數(shù)字專用集成電路等。］
3、發(fā)展趨勢(shì)
20世紀(jì)80年代以前的通信網(wǎng)基本框架：中繼線以無線為主(微波、衛(wèi)星)，在天上；用戶線以有線為主(市話電纜)，在地下。未來通信網(wǎng)的基本框架；中繼線以有線為主(光纜)，在地下；用戶線以無線為主，在天上。這就給數(shù)字微波的今后發(fā)展提供了十分廣闊的天地。
從最終用戶的角度，用戶線可以分為二類；移動(dòng)型和固定型。移動(dòng)型的用戶線肯定是移動(dòng)通信的天下，而固定型的用戶線是數(shù)字微波可以涉及的一個(gè)陣地。特別是寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展和第三代移動(dòng)通信的應(yīng)用，會(huì)對(duì)寬帶業(yè)務(wù)的固定無線接入提出需求，數(shù)字微波是有很大的發(fā)展前景的。
六、結(jié)論
看準(zhǔn)市場(chǎng)，站穩(wěn)腳跟，抓住機(jī)遇，預(yù)測(cè)未來，迎接數(shù)字微波發(fā)展的第二個(gè)春天。在較大差距、缺乏競(jìng)爭(zhēng)力；又如國(guó)家對(duì)數(shù)字微波技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的投入不足，研究和生產(chǎn)單位處境艱難等等；但是更主要的原因是由于光纖通信的興起，數(shù)字微波的干線傳輸功能已逐步被光纖所代替。
