姚 彥
清華大學電子工程系微波與數(shù)字通信國家重點實驗室
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，也不是移動通信；而是在微波頻段通過地面視距傳播進行數(shù)字信息傳輸?shù)囊环N無線通信手段，既包括點對點數(shù)字微波，也包括點對多點數(shù)字微波。
從本世紀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羞^自己的輝煌歲月，但也遇到了挑戰(zhàn)和冷落，在這世紀之交的時刻，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，找到自己的市場定位，對數(shù)字微波技術(shù)今后的發(fā)展是十分重要的。
本文結(jié)合作者在這個領(lǐng)域的親身經(jīng)歷，談一些自己的看法，供國內(nèi)同行參考，不當之處敬請批評指正。
二、我國數(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。我國的模擬微波通信技術(shù)的研究、開發(fā)、引進和應用始于1958年，有很長的歷史。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，有三個技術(shù)問題始終沒有得到解決，影響它的推廣使用。這三個技術(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)濟建設(shè)和國防建設(shè)的發(fā)展，許多專用通信網(wǎng)(如：石油、電力、水利、礦山和部隊等)要求傳輸數(shù)據(jù)、對信息進行加密、工作高度可靠、運行維護方便，這就要求微波通信必須實現(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。這是由四機部主持的一項國家重點工程，分為“北方點”和“南方點”。北方點由石家莊19所牽頭，包括：北京大學、北京廣播器材廠、北京電控廠等，主攻6GHz120路系統(tǒng)；南方點由清華大學綿陽分校牽頭，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用背景的二次群數(shù)字微波通信系統(tǒng)研制成功，在我國數(shù)字微波通信的發(fā)展史上是具有劃時代意義的事件，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，為我國專用通信網(wǎng)的全數(shù)字化改造作出了重大貢獻。隨后，四機部又組織了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月在石家莊進行全國總聯(lián)試，取得成功。這些成果標志著我國在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)上得到推廣應用。
3、大容量數(shù)字微波的發(fā)展階段。80年代后期，在國家“七五”科技攻關(guān)項目中，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6GHz1920路16QAM系統(tǒng)，清華大學承擔11GHz1920路16QAM系統(tǒng)和140Mb/s64QAM中頻系統(tǒng)。經(jīng)過各個單位的努力，以上工作在90年代初先后完成并通過了國家主管部門的驗收，由于種種原因，在國家“八五”計劃中沒有繼續(xù)安排大容量數(shù)字微波的攻關(guān)項目，使得上述成果的推廣應用受到很大的影響。
三、數(shù)字微波通信面臨的挑戰(zhàn)
80年代中、后期，我國的數(shù)字微波發(fā)展受阻。原因是多方面的：如國產(chǎn)設(shè)備和國際上的先進產(chǎn)品存在較大差距、缺乏競爭力；又如國家對數(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)嵱没詠恚饫w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)闹饕侄危?shù)字微波形成巨大的沖擊。從本世紀90年代以來，以大容量光纖傳輸作為國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)展機遇
數(shù)字微波作為一種無線傳輸方式，在靈活性、抗災性和移動性方面具有光纖傳輸所無法比擬的優(yōu)點，這也是它的優(yōu)勢所在。
當前數(shù)字微波的發(fā)展機遇是否可以歸納如下：
·干線光纖傳輸?shù)膫浞菁把a充，如：點對點的SDH微波、PDH微波等，主要用于干線光纖傳輸系統(tǒng)在遇到自然災害時的緊急修復，以及由于種種原因不適合使用光纖的地段和場合。·點對多點微波通信系統(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、海島等邊遠地區(qū)和專用通信網(wǎng)，但也遇到光纖通信的激烈競爭。
·微波擴頻數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，如：點對點24GHz擴頻微波，點對多點24GHz擴頻微波數(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幾個頻段的點對點微波通信系統(tǒng)，可以用于城市內(nèi)的短距離支線，如移動通信基站的連接。
·本地多點分配業(yè)務(LMDS)，工作在28GHz頻段，用于未來的寬帶業(yè)務接入，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)通信傳輸是一個非常活躍的技術(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，還必須在當前市場中有正確的定位，突破一些關(guān)鍵技術(shù)，并且能夠很好預測今后的發(fā)展趨勢。下面就如何發(fā)展數(shù)字微波通信技術(shù)談談個人的一些看法。］
1、市場定位
光纖通信和移動通信已成為當前通信網(wǎng)的兩大主流，并形成十分巨大的產(chǎn)業(yè)和用戶市場。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“嬰兒”長大，光纖通信和移動通信就成長為巨人，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)的競爭，是不以人們意志為轉(zhuǎn)移的。那么，在當前的情況下，數(shù)字微波的市場定位到底是什么?
本人認為，在當前情況下，數(shù)字微波要得到發(fā)展，必須放下架子，甘當配角，當好光纖通信和移動通信的配角。搞技術(shù)的人往往都希望當主角，寧可在小市場當主角，也不愿在大市場當配角，這樣就會失去許多發(fā)展的機遇。
2、關(guān)鍵技術(shù)
當前數(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和個人通信，而3～10GHz的頻段也已十分擁擠。因此，數(shù)字微波要及時調(diào)整發(fā)展方向，向高頻段進軍。
·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)擴頻及跳頻抗干擾技術(shù)；
(4)糾錯技術(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)是一個較為通用的平臺，能夠根據(jù)用戶的不同要求進行組網(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
20世紀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；移動型和固定型。移動型的用戶線肯定是移動通信的天下，而固定型的用戶線是數(shù)字微波可以涉及的一個陣地。特別是寬帶業(yè)務的發(fā)展和第三代移動通信的應用，會對寬帶業(yè)務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
看準市場，站穩(wěn)腳跟，抓住機遇，預測未來，迎接數(shù)字微波發(fā)展的第二個春天。在較大差距、缺乏競爭力；又如國家對數(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。
