第一課現(xiàn)代通信技術(shù)下42章微波通信

５０公里圖微波中繼通信線路1.通信容量大2.方向性強(qiáng)即抗干擾強(qiáng)3.可以減少地理?xiàng)l件的影響4.波長(zhǎng)短,直射波因地球曲面距離受限制4.21.2微波通信的特點(diǎn)“微波、多路、接力”。

“微波”是指微波工作頻段寬，它包括了分米波、厘米波和毫米波三個(gè)頻段?！岸嗦贰笔侵肝⒉ㄍㄐ诺耐ㄐ湃萘看?，即微波通信設(shè)備的通頻帶可以做得很寬。“接力”是目前廣泛使用于視距微波的通信方式。用于傳輸頻分多路-調(diào)頻制（FDM-FM）基帶信號(hào)的系統(tǒng)叫作模擬制微波通信系統(tǒng)；用于傳輸數(shù)字基帶信號(hào)的系統(tǒng)叫作數(shù)字微波通信系統(tǒng)數(shù)字微波除了具有上面所說(shuō)的微波通信的普遍特點(diǎn)外，還具有數(shù)字通信的特點(diǎn)：

（1）抗干擾性強(qiáng)、整個(gè)線路噪聲不累積；（2）保密性強(qiáng)，便于加密；（3）器件便于固態(tài)化和集成化，設(shè)備體積小、耗電少；（4）便于組成綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）。數(shù)字微波的缺點(diǎn):要求信道帶寬較寬,因而產(chǎn)生了頻率選擇性衰落,其抗衰落技術(shù)比模擬微波復(fù)雜4.21.3微波中繼通信系統(tǒng)在通信網(wǎng)中的地位終端端局交換中心交換中心交換中心端局終端微波中繼交換中心交換中心衛(wèi)星通信光纖通信4.22數(shù)字微波通信系統(tǒng)4.22.1數(shù)字微波通信系統(tǒng)的組成信源信道信宿信源編碼器信道編碼器數(shù)字調(diào)制器數(shù)字解調(diào)器信道譯碼器信源譯碼器噪聲干擾發(fā)端基帶信號(hào)收端基帶信號(hào)頻帶傳輸信道數(shù)字微波通信系統(tǒng)模型4.22.2

數(shù)字信道的性能指標(biāo)傳輸容量(1)波特率RB:是指系統(tǒng)每秒能傳送的碼元數(shù)，單位波特(2)比特率Rb：是指每秒鐘通信系統(tǒng)所傳輸?shù)男畔⒘?單位比特／秒2.傳輸質(zhì)量（１）碼元誤碼率：（２）比特誤碼率：3.信道頻帶利用率:是指單位頻帶的信息傳輸速率,即每赫茲秒所傳送的比特?cái)?shù),記作b/(s.Hz)4.23微波中繼通信系統(tǒng)4.2３.１數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)的基本組成端站中間站樞紐站再生中繼站端站端站圖．?dāng)?shù)字微波中繼線路組成處于線路兩端或分支線路終點(diǎn)的站,可上下全部支路信號(hào),可配備ADM或TM設(shè)備處于長(zhǎng)途干線上,需要完成數(shù)個(gè)方向上的通信任務(wù)溝通本站上下部分支路,另外溝通干線上兩個(gè)方向之間通信對(duì)收到的已調(diào)信號(hào)進(jìn)行解調(diào),判決再生,轉(zhuǎn)發(fā)至下一方向微波中繼站的中繼方式可以分為直接中繼(射頻轉(zhuǎn)接),外差中繼(中頻轉(zhuǎn)接),基帶中繼(再生中繼)三種方式微波放大微波放大移頻(a)直接中繼方式(b)外差中繼方式低噪聲放大功率放大下變頻上變頻中放設(shè)備量少,電源功耗低,適于不須上下話路的無(wú)人值守中繼站低噪聲放大功率放大下變頻上變頻中放解調(diào)調(diào)制中放載波載波圖基帶中繼方式4.23.2數(shù)字微波中繼通信的波道及其射頻頻率配置1.波道的設(shè)置

一條微波線路提供的可用帶寬一般都比較寬,(幾百兆).而一般收發(fā)信機(jī)的通頻帶較之小的多,(幾十兆).為了使一條微波通信線路的可用帶寬得到充分利用,將微波線路的可用帶寬劃分成若干頻率小段,并在每個(gè)頻率小段上設(shè)置一套微波收發(fā)信機(jī),構(gòu)成一條微波通信的傳輸通道,也稱為波道.通常一條微波通信線可以設(shè)置6,8,12個(gè)波道2.射頻波道配置波道頻率配置的原則:在給定的可用頻率范圍內(nèi)盡可能多安排波道數(shù),增加通信容量;減少各波道間的干擾,以提高通信質(zhì)量;有利于通信設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化,系列化.(1)一個(gè)波道的頻率配置(a)二頻制：優(yōu)點(diǎn)占用頻帶窄，頻率利用率高．缺點(diǎn)存在反向干擾f1f2f1f2f2f1f2f1ABCD越站干擾反向干擾f1f3f1f3f2f4f2f14ABCD越站干擾(b)四頻制：優(yōu)點(diǎn)不存在反向干擾，缺點(diǎn)占用頻帶比二頻制寬一倍解決越區(qū)干擾的有效措施之一:是在設(shè)計(jì)微波線路時(shí),使相鄰的第四微波站不要選擇在第一、二兩微波站的延長(zhǎng)線上１２３４越區(qū)干擾１２３４越區(qū)干擾１２３４無(wú)越區(qū)干擾越區(qū)干擾與無(wú)越區(qū)干擾示意圖（２）多個(gè)波道的頻率配置Ａ方向Ｂ方向Ａ方向Ｂ方向圖一.收發(fā)頻率相間排列方式缺點(diǎn):收發(fā)要分開(kāi)使用天線圖二.收發(fā)頻率集中排列方始每個(gè)波道采用二頻制,收發(fā)頻率間隔大,可以共用一副天線4.24微波傳輸信道

微波傳輸信道包括微波的傳輸空間,天線和饋線等微波傳輸設(shè)備,在兩個(gè)微波站之間的電波傳播存在衰減,這種衰減可以按自由空間天線能量的衰落進(jìn)行計(jì)算,但實(shí)際傳播情況與兩站所處的環(huán)境和自然環(huán)境有關(guān).4.24.1微波傳播特性

1.自由空間傳播所謂電波傳播的自由空間.理想的介質(zhì)空間，自由空間里充滿了均勻、理想的介質(zhì)。電波在自由空間的傳播損耗指電波在自由空間傳播時(shí)的擴(kuò)散損耗。在理想自由空間傳播的電波，不產(chǎn)生反射、折射、吸收、散射及熱損耗。dAPt接收天線的有效面積ＢPr天線接收到的功率為：其中：Pt----發(fā)射功率；c—光速f---工作頻率；d---收、發(fā)距離路徑損耗用分貝表示：接收功率為：例．已知微波設(shè)備發(fā)信功率為1W，工作頻率為3800MHz，兩站間距離45km，收、發(fā)天線增益為39dB，饋線衰減每端為2dB，分路系統(tǒng)每端為1dB，求收信電平。解：

Ls=-32.4-20lgd-20lgf=-92.4-20lg45-20lg3.8=137.1(dB)Pr=Pt+Gt+Gr-（Lft+Lft）-LO=30+39+39-（（2+1）+（2+1））-137.1=-35.1(dBm)答：收信電平為-35.1dBm。2.最大視距h1h2dR0其中：Ｒ0＝6370km為地球半徑．５.４.２微波反射特性TRAPh2h1dr1r2直射波行程：反射波行程：行程差：假設(shè)d>>h1h2:反射波與直射波因行程差引起相位差：另外，反射引起180度相移,因此接收到的合成電場(chǎng)的強(qiáng)度為:L0反映距離因素造成的衰減,

Lr反映反射因素附加的衰減．當(dāng)行程差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí):惠更斯的電磁波動(dòng)性學(xué)說(shuō):光和電磁波都是一種振動(dòng),振動(dòng)源周圍的媒質(zhì)是有彈性的,故一點(diǎn)的振動(dòng)可通過(guò)媒質(zhì)傳遞給鄰近的質(zhì)點(diǎn),并依次向外擴(kuò)展,而成為在媒質(zhì)中傳播的波.根據(jù)惠更斯原理:一個(gè)點(diǎn)源的振動(dòng)傳遞給鄰近的質(zhì)點(diǎn)后,就形成了二次波源,三次波源等,若點(diǎn)源發(fā)出的是球面波,那么其產(chǎn)生的二次,三次波前面也應(yīng)是球面波.費(fèi)涅耳在這個(gè)基礎(chǔ)上又提出了”費(fèi)涅耳區(qū)”的概念,進(jìn)一步解釋了電波的反射,繞射等現(xiàn)象,并為實(shí)踐所證實(shí).２．費(fèi)涅爾區(qū)費(fèi)涅耳區(qū)的概念：滿足的所有點(diǎn)Ｐ的集合TRPd1d2dF1第二費(fèi)涅耳區(qū)第一費(fèi)涅耳區(qū)求第一費(fèi)涅耳區(qū)的半徑：因?yàn)樵谶吔缟蠞M足所以：收信點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)與各費(fèi)涅爾區(qū)的關(guān)系：相鄰費(fèi)涅爾區(qū)在收信點(diǎn)Ｒ產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)反相，奇數(shù)費(fèi)涅爾區(qū)使收信場(chǎng)強(qiáng)增強(qiáng)，偶數(shù)費(fèi)涅爾區(qū)使收信場(chǎng)強(qiáng)減弱．實(shí)際微波系統(tǒng)線路設(shè)計(jì)時(shí)第一件事是線路勘探，大致確定微波站的選點(diǎn)．在一條微波接力線上，不僅要求相鄰的兩個(gè)接力站之間通視,而且要求兩站之間應(yīng)保證第一費(fèi)涅爾區(qū)的完整性,因此,應(yīng)驗(yàn)算余隙及接收電平能否滿足要求,仔細(xì)計(jì)算天線的高度.即:讓反射點(diǎn)落在奇數(shù)費(fèi)涅爾區(qū)(如第一費(fèi)涅爾區(qū))的邊緣附近路徑上刃形障礙物的阻擋損耗:刃形障礙物的阻擋使電波傳播損耗增加,這個(gè)增加的損耗叫做附加損耗,這將使自由空間條件下的收信點(diǎn)電平降低.在傳播路徑上有刃形障礙物阻擋時(shí)(a)如果障礙物的尖峰恰好落在收發(fā)兩端天線上（hc=0)時(shí)，附加損耗為６dB；(b)當(dāng)障礙物峰頂超出連線（hc為負(fù))時(shí)，附加損耗很快增加；(c)當(dāng)障礙物頂峰在連線以下，且相對(duì)余隙hc／F1大于０.５,附加損耗在0dB左右，實(shí)際傳播損耗與自由空間損耗接近．余隙的計(jì)算：He：地球突起高度He：地球突起高度的求解BCAEDd1d2K為等效地球半徑系數(shù)，R0=6370km３．等效地球半徑由于大氣的折射作用，使實(shí)際的電波傳播不是按直線進(jìn)行，而是按曲線傳播的．為了便于分析，引入等效地球半徑的概念，把電波射線仍然看成直線，而把地球的半徑Ｒ0等效為Red1d2dK=2/3K=1K=4/3真實(shí)地球ad1d2daeK=2/3K=1K=4/3等效后電波射線hc實(shí)際電波射線等效后的情況TRTRＫ決定于折射率梯度，也即受溫度，濕度和壓力等條件影響，它是反映對(duì)流層氣象條件變化對(duì)電波傳播影響的重要參數(shù)，是電路設(shè)計(jì)必須考慮的重要因素5.5.3

SDH微波系統(tǒng)的主要設(shè)備端站設(shè)備分為終端站,中間站和分路站(1)終端站設(shè)備配置運(yùn)行、管理、維護(hù)和參考配置功能STM-4復(fù)用器:IFModemCh.ACh.BOAMP發(fā)信機(jī)Ch.ACh.B收信機(jī)Ch.ACh.B去發(fā)信天線自收信天線CNet4XSTM-1或４X63X2Mb/sSTM-4光接口ＳＤＨ復(fù)用設(shè)備ＳＤＨ微波傳輸設(shè)備圖終端站設(shè)備配置622Mb/s只具備ＳＴＭ－Ｎ速率的接口，無(wú)復(fù)用設(shè)備和ＳＤＨ傳輸設(shè)備，可放在樞紐站上，用作某方向的信號(hào)轉(zhuǎn)接．(2)中間站設(shè)備IFModemCh.ACh.B發(fā)信機(jī)Ch.ACh.B收信機(jī)Ch.ACh.B去發(fā)信天線自收信天線STM-4光接口ＲＦ圖中間端站設(shè)備配置ＩＦ（３）分路站設(shè)備

配備有ＳＤＨ分插復(fù)用設(shè)備（ＡＤＭ），具有ＳＴＭ－４的接口和有限個(gè)支路接口．ＳＴＭ－４用于溝通干線兩個(gè)方向的通信，２Mb/s接口用于本地上下支路ＳＤＨ分插復(fù)用IFModemCh.ACh.BOAMP發(fā)信機(jī)Ch.ACh.B收信機(jī)Ch.ACh.B去發(fā)信天線自收信天線CNetSTM-4光接口圖分路站設(shè)備配置STM-1或2Mb/s２．再生站設(shè)備

用于接收，再生和發(fā)送由微波通道所傳輸?shù)模樱模葦?shù)字信號(hào)．一對(duì)收發(fā)信波道信號(hào)的再生，由兩套分別用于向上的再生站設(shè)備來(lái)完成．它沒(méi)有光傳輸接口設(shè)備和１：Ｎ保護(hù)電路，也沒(méi)有分路部分。IFModemCh.ACh.BOAMP發(fā)信機(jī)Ch.ACh.B去發(fā)信天線CNet圖終端站設(shè)備配置收信機(jī)Ch.ACh.B自收信天線IFIFIFIFRF3.SDH微波基帶信號(hào)處理要完成微波傳送中絕大部分信號(hào)處理功能．3選1SOH插入擾碼RFCOH插入差分編碼格/自變換分配SOH分接去擾碼ROH分接糾錯(cuò)編碼格雷譯碼糾錯(cuò)編碼格雷編碼差分譯碼自/格變換時(shí)延調(diào)整SOHRFCOH主用備用主用備用RFCOH圖數(shù)字信號(hào)處理器RFCOH:微波輔助開(kāi)銷SOH-SDH段開(kāi)銷IQIQ5.5.4數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的主要技術(shù)1.抗衰落的技術(shù)微波是視距沿直線傳播,在傳輸路徑上由于氣象條件變化,傳播環(huán)境的不同,會(huì)產(chǎn)生各種對(duì)電波影響的情況,使傳送的電波隨時(shí)間而惡化衰落,稱之為時(shí)變惡化因素.主要表現(xiàn)在:

大氣吸收衰耗(2)雨霧引起的散射損耗(3)多徑衰落.(4)微波頻率選擇性的衰落數(shù)字微波常采用的抗衰落措施有:(1)自動(dòng)增益控制(AGC)技術(shù):這是在收信機(jī)中頻中普遍采用的抗衰落技術(shù),一般使用在中頻放大器中.(2)頻率分集技術(shù):采用兩個(gè)或兩個(gè)以上具有一定頻率間隔的微波頻率,同時(shí)發(fā)送和接收同一信息(3)空間分集技術(shù):在空間不同垂直高度設(shè)置幾副天線,同時(shí)接收一個(gè)發(fā)射天線的微波信號(hào),然后合成或選擇其中一個(gè)強(qiáng)信號(hào),有幾副幾副接收天線就稱幾重分集.(4)自適應(yīng)均衡技術(shù):頻域自動(dòng)均衡---利用中頻通道中插