数字微波中继系统的总体设计考虑

1、第第6 6章章 1 微波通信 郑玉峰郑玉峰 第第6 6章章 2 第6章 数字微波中继系统数字微波中继系统 的总体设计考虑的总体设计考虑 第第6 6章章 3 主要内容 1. 假设参考通道与传输质量标准假设参考通道与传输质量标准 2. 射频波道的频率配置射频波道的频率配置 3. 系统性能的估算与指标分配系统性能的估算与指标分配 4. 路径效应和大气效应的估计与控制路径效应和大气效应的估计与控制 5. 路由工程设计举例路由工程设计举例 第第6 6章章 4 通信系统的总体设计涉及的面很广，它可以贯穿到通信系统的总体设计涉及的面很广，它可以贯穿到 通信设备的研制与生产、通信线路的架设与使用等通信设备的研

2、制与生产、通信线路的架设与使用等 各个方面。各个方面。 简单考虑一下具体的设计：简单考虑一下具体的设计：如何考虑全网的性能？如何考虑全网的性能？ 假设参考通道与传输质量标准假设参考通道与传输质量标准 频率分配频率分配-射频波道的频率配置射频波道的频率配置 调制方式选择与传输恶化调制方式选择与传输恶化 性能估算与指标分配，路由设计等知识性能估算与指标分配，路由设计等知识 第第6 6章章 5 主要内容 1. 假设参考通道与传输质量标准假设参考通道与传输质量标准 2. 射频波道的频率配置射频波道的频率配置 3. 系统性能的估算与指标分配系统性能的估算与指标分配 4. 路径效应和大气效应的估计与控制路

3、径效应和大气效应的估计与控制 5. 路由工程设计举例路由工程设计举例 第第6 6章章 6 用户对通信系统的要求是多种多样的。例如，用户对通信系统的要求是多种多样的。例如， 通信距离可以有远有近，传送的信息可以是语通信距离可以有远有近，传送的信息可以是语 言、图像或数据，每个中继段可以分出或插入言、图像或数据，每个中继段可以分出或插入 信息，也可以直接转接，话路噪声有大有小等信息，也可以直接转接，话路噪声有大有小等 等。这样，很难对不同通信线路规定一个统一等。这样，很难对不同通信线路规定一个统一 的质量标准。的质量标准。 6.1 6.1 假设参考通道与传输质量标准假设参考通道与传输质量标准 第第

4、6 6章章 7 为了比较各种通信设备与通信线路的性能，为了比较各种通信设备与通信线路的性能， 可以预先规定一条假设的通信线路，并假可以预先规定一条假设的通信线路，并假 定把通信设备安装在这条线路上，在这种定把通信设备安装在这条线路上，在这种 条件下去考察该线路的传输质量条件下去考察该线路的传输质量。通常就。通常就 把这条通信线路称为把这条通信线路称为假设参考通道假设参考通道。而传。而传 输质量标准都是针对一定的假设参考通道输质量标准都是针对一定的假设参考通道 规定的，这是系统规划、设计和设备总体规定的，这是系统规划、设计和设备总体 设计的依据。设计的依据。 第第6 6章章 8 国际电报电话咨询

5、委员会（后来的国国际电报电话咨询委员会（后来的国 际电信联盟）在上世纪际电信联盟）在上世纪80年代就提年代就提 出了以出了以64kb/s为接口基础进行交换为接口基础进行交换 链接质量要求的建议书链接质量要求的建议书G.821。我们。我们 的讨论就以这样的假设参考数字连接的讨论就以这样的假设参考数字连接 进行。进行。 第第6 6章章 9 （1）假设参考数字连接（HRX） 在微波中继通信系统中，在微波中继通信系统中，64 kbit/s的数字连的数字连 接可由高级、中级和用户级接可由高级、中级和用户级3 个质量等级的假个质量等级的假 设参考数字通道组成，最长通道为设参考数字通道组成，最长通道为27

6、500 km，这部分又可分为，这部分又可分为高级假设参考数字通道高级假设参考数字通道、 中级假设参考数字通道中级假设参考数字通道和和低级（用户级）假低级（用户级）假 设参考数字通道设参考数字通道三部分。三部分。ITU-T建议的一个标建议的一个标 准的最长准的最长HRX包含包含14个假设参考数字链路和个假设参考数字链路和 13个交换节点。个交换节点。 第第6 6章章 10 假设参考数字连接模型 第第6 6章章 11 （2）假想参考数字通道（或链路）（）假想参考数字通道（或链路）（HRDL） 为了简化数字传输系统的研究，把假设参考连为了简化数字传输系统的研究，把假设参考连 接中的两个相邻交换点的数

7、字配线架间所有的接中的两个相邻交换点的数字配线架间所有的 传输系统、复接和分接设备等各种传输单元传输系统、复接和分接设备等各种传输单元 （不包括交换），用假设参考数字通道（不包括交换），用假设参考数字通道 （HRDL）表示。）表示。 第第6 6章章 12 （3）假设参考数字段（）假设参考数字段（HRDS） 一个假设参考数字通道是由多个假设参考一个假设参考数字通道是由多个假设参考 数字段构成的。而一个假设参考数字段是指两数字段构成的。而一个假设参考数字段是指两 个相邻的数字配线架或等效设备（例如两个分个相邻的数字配线架或等效设备（例如两个分 插复用器）之间用来传输特定速率的数字信号插复用器）之间

8、用来传输特定速率的数字信号 的线路及设备。的线路及设备。 第第6 6章章 13 高级假设参考数字通道 每个射频波道容量大于二次群的数字微每个射频波道容量大于二次群的数字微 波通信系统高级假设参考数字通道，长波通信系统高级假设参考数字通道，长 度为度为2500km，其中包括，其中包括9 段等长相同段等长相同 的数字段，一般用于长途电路。的数字段，一般用于长途电路。 第第6 6章章 14 中级假设参考数字通道 每个射频波道容量大于二次群的数字每个射频波道容量大于二次群的数字 微波通信系统中级假设参考数字通道，微波通信系统中级假设参考数字通道， 其基本长度为其基本长度为1220km，常用于长途支，常

9、用于长途支 线电路。线电路。 1 220km 第第6 6章章 15 中级假设参考数字通道的数字段可中级假设参考数字通道的数字段可 分为分为6段，共分为段，共分为4类，其中第一类类，其中第一类 和第二类长度为和第二类长度为280km（4段），段）， 第三类和第四类长度为第三类和第四类长度为50km，每，每 类的性能指标是不同的。类的性能指标是不同的。 第第6 6章章 16 用户级假设参考数字通道 数字微波通信系统用户级假设参考数数字微波通信系统用户级假设参考数 字通道长度为字通道长度为50 km ，用于本地通，用于本地通 信信 第第6 6章章 17 6.1.2 数字微波通信的 线路传输质量指标

10、误码性能指标误码性能指标 可用性指标可用性指标 传输容量传输容量 基带接口基带接口 第第6 6章章 18 1.误码性能指标 误码率指标是数字微波中继通信系统在可用误码率指标是数字微波中继通信系统在可用 期间内的主要质量指标，也是确定不可用门期间内的主要质量指标，也是确定不可用门 限的一项重要指标。限的一项重要指标。ITU-R针对数字微波假针对数字微波假 设参考通道的误码性能做了以下几项规定。设参考通道的误码性能做了以下几项规定。 误码恶化分误码恶化分 误码秒误码秒 严重误码秒严重误码秒 残余误码率残余误码率 第第6 6章章 19 误码恶化分（低码率指标） 指在指在1分钟统计时间内，误码率大于分

11、钟统计时间内，误码率大于l x10-6的分钟数与相应的恶化分占总通信的分钟数与相应的恶化分占总通信 时间时间(也以分钟计也以分钟计)的百分比，通常认为的百分比，通常认为 这时的这时的误码主要是由设备不完善及干扰误码主要是由设备不完善及干扰 等因素造成等因素造成的。的。 第第6 6章章 20 严重误码秒（高误码率指标） 指在指在1秒钟统计时间内，误码率大于秒钟统计时间内，误码率大于l x10-3的秒数与相应的误码秒占总通信的秒数与相应的误码秒占总通信 时间时间(也以秒计也以秒计)的百分比，影响这项的百分比，影响这项 指标的指标的主要因素是传播衰落主要因素是传播衰落。 第第6 6章章 21 误码秒

12、 指在指在1秒钟统计时间内出现一个或多秒钟统计时间内出现一个或多 个误码的秒数相应的误码秒占总通信个误码的秒数相应的误码秒占总通信 时间的百分比，此项指标主要是针对时间的百分比，此项指标主要是针对 数据传输而规定的，主要取决于设备数据传输而规定的，主要取决于设备 性能的完善程度性能的完善程度 。 第第6 6章章 22 残余误码率 即背景小误码率，指在较长的一定时间即背景小误码率，指在较长的一定时间 间隔内间隔内(例如例如15分钟等分钟等)进行统计处理所得进行统计处理所得 的平均比特误码率，或其他较长统计时的平均比特误码率，或其他较长统计时 间统计方法所获得的平均比特误码率，间统计方法所获得的平

13、均比特误码率， 这往往这往往用于表征设备及环境不完善引起用于表征设备及环境不完善引起 的极小的背景误码性能的极小的背景误码性能。这一指标要求。这一指标要求 主要针对主要针对ISDN的多种业务综合传输时必的多种业务综合传输时必 须具备严格的传输质量要求而规定，以须具备严格的传输质量要求而规定，以 限制各数字微波传输段低误码率不断累限制各数字微波传输段低误码率不断累 计造成不可收拾的传输性能恶化。计造成不可收拾的传输性能恶化。 第第6 6章章 23 对于这些指标，在各级建设参考数字对于这些指标，在各级建设参考数字 通道中都有具体的要求。通道中都有具体的要求。 具体如何呢？具体如何呢？ 第第6 6章

14、章 24 对高级假设参考数字通道 的误码性能要求（1） 考虑衰落、干扰及其他性能恶化因素的影响，对考虑衰落、干扰及其他性能恶化因素的影响，对 2500km长的长的64kbs高级假设参考数字通道输出端高级假设参考数字通道输出端 的比特误码率要求应满足：的比特误码率要求应满足： 任何月份一分钟的平均误码率大于任何月份一分钟的平均误码率大于1xl0-6的时间概的时间概 率不得超过率不得超过0.4(低误码率指标低误码率指标)； 任何月份一秒钟的平均误码率大于任何月份一秒钟的平均误码率大于1x10-3的时间的时间 概率不得超过概率不得超过0.054(高误码率指标高误码率指标) 任何月份的误码秒累计时间概

15、率不大于任何月份的误码秒累计时间概率不大于0.32； 残余误码率不大于残余误码率不大于5x10-9。 第第6 6章章 25 对高级假设参考数字通道 的误码性能要求（2） 对长度为对长度为2802500km时的误码率指标，对于非时的误码率指标，对于非 2500km的实际高级数字通道微波电路，当线路长度的实际高级数字通道微波电路，当线路长度L时时 的的64kbs码流的数字电路上，其误码率指标为：码流的数字电路上，其误码率指标为： 任何月份一分钟的平均误码率大于任何月份一分钟的平均误码率大于1xl0-6的时间概率不的时间概率不 得超过得超过0.4 L/2500 (恶化分恶化分)； 任何月份一秒钟的平

16、均误码率大于任何月份一秒钟的平均误码率大于1x10-3的时间概率的时间概率 不得超过不得超过0.054 L/2500 (严重误码秒严重误码秒) 任何月份的误码秒累计时间概率不大于任何月份的误码秒累计时间概率不大于0.32 L/2500 ； 残余误码率不大于残余误码率不大于5x10-9 L/2500 ； 当当L280km时，按时，按L280km规定其误码性能指标。规定其误码性能指标。 第第6 6章章 26 中级通道的误码性能指标 当实际数字微波通道作为数字通信网络的中级通道当实际数字微波通道作为数字通信网络的中级通道 时（标准情况下），误码性能指标如下：时（标准情况下），误码性能指标如下： 任何

17、月份一分钟的平均误码率大于任何月份一分钟的平均误码率大于1xl0-6的时间的时间 概率不得超过概率不得超过1.5(低误码率指标低误码率指标)； 任何月份一秒钟的平均误码率大于任何月份一秒钟的平均误码率大于1x10-3的时间的时间 概率不得超过概率不得超过0.04(高误码率指标高误码率指标) 任何月份的误码秒累计时间概率不大于任何月份的误码秒累计时间概率不大于1.2； 残余误码率不大于残余误码率不大于1.8x10-9。 第第6 6章章 27 长度不标准的情况下的中级参考通道 误码秒误码秒 （不大（不大 于）于） 严重误严重误 码秒码秒 （不大（不大 于）于） 残余误残余误 码率码率（不（不 大于

18、）大于） 误码恶误码恶 化分化分 （不大（不大 于）于） 年可用年可用 性性 （不小（不小 于）于） 第一类第一类 280km 0. 036 % 0.006 % 5.510- 10 0.045%0.9996 7 第二类第二类 280km 0.16 % 0.0075 % 2.410-90.2 %0.9996 第三类第三类 50km 0.16 % 0.002 % 2.410-90.2 %0.9996 第四类第四类 50km 0.4 %0.005 % 6.010-90.5 %0.998 第第6 6章章 28 用户级通道的误码性能指标 当实际数字微波通道作为数字通信网络的用户级通道，当实际数字微波通道

19、作为数字通信网络的用户级通道， 且其长度不大于且其长度不大于50 km时，误码性能指标如下：时，误码性能指标如下： 任何月份一分钟的平均误码率大于任何月份一分钟的平均误码率大于1xl0-6的时间概的时间概 率不得超过率不得超过0.75(恶化分恶化分)； 任何月份一秒钟的平均误码率大于任何月份一秒钟的平均误码率大于1x10-3的时间概的时间概 率不得超过率不得超过0.0075(严重误码秒严重误码秒) 任何月份的误码秒累计时间概率不大于任何月份的误码秒累计时间概率不大于0.6； 残余误码率不大于残余误码率不大于0.9x10-9。 第第6 6章章 29 误码率指标在各中继段上的分配 在进行误码率指标

20、分配时，假定下述条件在进行误码率指标分配时，假定下述条件 成立：成立： 全线共全线共m个中继段，其特性相同；个中继段，其特性相同； 衰落是造成高误码率的主要原因，且各衰落是造成高误码率的主要原因，且各 中继段的衰落是相互独立的；中继段的衰落是相互独立的； 码间干扰及外来干扰是造成低误码的主码间干扰及外来干扰是造成低误码的主 要原因，而且在低误码率的统计时间内，要原因，而且在低误码率的统计时间内， 这些干扰可近似看成是平稳的。这些干扰可近似看成是平稳的。 第第6 6章章 30 假设全程高误码率指标为假设全程高误码率指标为Peth，其时间百分数为，其时间百分数为 Kth；全程低误码率指标为；全程低

21、误码率指标为Petl，其时间百分数为，其时间百分数为Ktl； 下标下标t表示全程，以表示全程，以s取代取代t时，表示某一段的指标，时，表示某一段的指标， m表示所分段数则有表示所分段数则有 高误码率指标分配高误码率指标分配： Pesh=Peth Ksh=Kth/m 低误码率指标分配低误码率指标分配： Pesl=Petl/m Ksl=Ktl 第第6 6章章 31 意义是：意义是：低误码率指标按误码率数值在各中继低误码率指标按误码率数值在各中继 段均匀分配，而时间百分数不变；高误码率指段均匀分配，而时间百分数不变；高误码率指 标按时间百分数在各中继段均匀分配，而误码标按时间百分数在各中继段均匀分配

22、，而误码 率数值不变率数值不变。 例子：共有例子：共有10个中继段个中继段 任何月份一分钟的平均误码率大于任何月份一分钟的平均误码率大于1xl0-6的时间的时间 概率不得超过概率不得超过a(恶化分恶化分)； （ 1xl0-7 ； a） 任何月份一秒钟的平均误码率大于任何月份一秒钟的平均误码率大于1x10-3的时的时 间概率不得超过间概率不得超过b(严重误码秒严重误码秒) （ 1x10-3；b/10 ） 第第6 6章章 32 2.可用性 假设参考数字通道假设参考数字通道(或数字段或数字段)的可用性定义如下的可用性定义如下 可用性可用性l-不可用性不可用性 =可用时间可用时间/（可用时间（可用时间

23、+不可用时间）不可用时间） 不可用时间定义为：在至少一个传输方向上，只要不可用时间定义为：在至少一个传输方向上，只要 下述两个条件中有一个连续出现下述两个条件中有一个连续出现10秒，即认为该通秒，即认为该通 道不可用时间开始道不可用时间开始(这这10秒计入不可用时间秒计入不可用时间)。 (1)数字信号阻断数字信号阻断(即定位或定时丧失即定位或定时丧失)； (2)每秒平均误码率大于每秒平均误码率大于1x10-3。 第第6 6章章 33 可用时间定义为：在两个传输方向上，可用时间定义为：在两个传输方向上， 下述两个条件同时连续出现下述两个条件同时连续出现10秒，即认秒，即认 定该通道可用时间开始定

24、该通道可用时间开始(这这10秒计入可用秒计入可用 时间时间) (1)数字信号恢复数字信号恢复(即定位或定时恢复即定位或定时恢复)； (2)每秒平均误码率小于每秒平均误码率小于1x10-3。 第第6 6章章 34 3.传输容量 目前对于大多数通信用户来说，电话依然是一种主目前对于大多数通信用户来说，电话依然是一种主 要的业务内容。因此数字微波通信系统的传输容量要的业务内容。因此数字微波通信系统的传输容量 基本上是按照多路数字电话的容量等级来规定的。基本上是按照多路数字电话的容量等级来规定的。 关于多路数字电话的群路等级，国际电信联盟曾规关于多路数字电话的群路等级，国际电信联盟曾规 定过两种标准，

25、第一种是西欧各国主要采用的定过两种标准，第一种是西欧各国主要采用的30路路 系列；一种是日本和北关各国主要采用的系列；一种是日本和北关各国主要采用的24路系列：路系列： 其他一些数字业务其他一些数字业务(如频分多路模拟电话的编码信如频分多路模拟电话的编码信 号、彩色电视编码信号、数据信号等号、彩色电视编码信号、数据信号等)的比特率应的比特率应 纳入这两个标准系列之中，或者复用成纳入这两个标准系列之中，或者复用成64kbb。 第第6 6章章 35 我国数字微波中继通信的传输容量采用脉我国数字微波中继通信的传输容量采用脉 码调制码调制30路系列和增量调制系列混合传输路系列和增量调制系列混合传输 的

26、体制。为了满足用户的更广泛要求。在的体制。为了满足用户的更广泛要求。在 脉码调制脉码调制30路标准系列基础上，又增设了路标准系列基础上，又增设了 几种中间等级的非标准系列，如几种中间等级的非标准系列，如60路、路、240 路、路、960路等：按照人们一般的习惯，认为路等：按照人们一般的习惯，认为 比特率比特率100Mbs以上为大容量数字微波系以上为大容量数字微波系 统；统；10-100Mb/s为中容量数字微波系统；为中容量数字微波系统； 10Mbs以下为小容量数字微波系统。以下为小容量数字微波系统。 第第6 6章章 36 4.基带接口 是指微波设备与数字复用设备之间或者再生型中继设是指微波设备

27、与数字复用设备之间或者再生型中继设 备之间的接口关系。备之间的接口关系。 基带接口参数是数字微波设备的一项重要指标。为了基带接口参数是数字微波设备的一项重要指标。为了 便于不同设备在组成通信网时能够互相连接，基带接便于不同设备在组成通信网时能够互相连接，基带接 口必须标准化。对于脉码调制系列的各种群路等级，口必须标准化。对于脉码调制系列的各种群路等级， ITU_T的的G.703和和G.823建议已规定数字接口的物理建议已规定数字接口的物理 电气特性。电气特性。 对数字接口一般需考虑以下几项性能指标：对数字接口一般需考虑以下几项性能指标： 比特率容差比特率容差；接口码型接口码型；输入、输出口规范

28、输入、输出口规范； 定时时钟抖动特性定时时钟抖动特性等。等。 第第6 6章章 37 主要内容 1. 假设参考通道与传输质量标准假设参考通道与传输质量标准 2. 射频波道的频率配置射频波道的频率配置 3. 系统性能的估算与指标分配系统性能的估算与指标分配 4. 路径效应和大气效应的估计与控制路径效应和大气效应的估计与控制 5. 路由工程设计举例路由工程设计举例 第第6 6章章 38 6.2 射频波道的频率配置 在微波中继通信中为了提高射频频在微波中继通信中为了提高射频频 谱的利用率和减少波道间或路由间谱的利用率和减少波道间或路由间 的干扰，必须很好地解决波道频率的干扰，必须很好地解决波道频率 配

29、置问题。配置问题。 第第6 6章章 39 6.2.1 波道 波道是波道是指无线电通信设备的不同射频通道指无线电通信设备的不同射频通道。微。微 波中继通信的波道有波中继通信的波道有固定波道固定波道与与可变波道可变波道两类。两类。 固定波道，就是对每台收发信机来说，其射固定波道，就是对每台收发信机来说，其射 频中心频率标称值是固定的，一旦建站以后一频中心频率标称值是固定的，一旦建站以后一 般就不再变了，固定站大都属于这种情况。般就不再变了，固定站大都属于这种情况。 可变波道，就是收发信机的射频中心频率标可变波道，就是收发信机的射频中心频率标 称值随时可变。一般移动站或军用站住往属于称值随时可变。一

30、般移动站或军用站住往属于 这种情况。这种情况。 第第6 6章章 40 6.2.2 收发波道的频率配置方式 对两套对通的微波收发信机而言，它们的射频频对两套对通的微波收发信机而言，它们的射频频 带宽度是有限的，因而其传输容量也是有限的。带宽度是有限的，因而其传输容量也是有限的。 为了增加微波中继通信系统的传输容量，各微波为了增加微波中继通信系统的传输容量，各微波 站在每个通信方向上可以使用多套微波收发信机站在每个通信方向上可以使用多套微波收发信机 同时工作，而同一方向的每套收发信机必须使用同时工作，而同一方向的每套收发信机必须使用 不同的微波收发频率，以避免相互干扰。这样，不同的微波收发频率，以

31、避免相互干扰。这样， 每两套对通的微波收发信机构成了一条独立的双每两套对通的微波收发信机构成了一条独立的双 向微波信道，称为射频波道。因此，在一条微波向微波信道，称为射频波道。因此，在一条微波 中继通信线路上，相邻两个微波站之间将有多条中继通信线路上，相邻两个微波站之间将有多条 射频波道。所谓射频波道。所谓射频波道的频率配置，就是如何射频波道的频率配置，就是如何 分配各相邻两条微波站之间各条射频波道收发信分配各相邻两条微波站之间各条射频波道收发信 机的微波收发频率机的微波收发频率。 第第6 6章章 41 频率配置的基本原则：(1) 尽可能在给定的微波频段内多安排一尽可能在给定的微波频段内多安排

32、一 些波道，以增加传输容量；些波道，以增加传输容量； 尽可能减小波道之间的相互干扰，以尽可能减小波道之间的相互干扰，以 保证系统总体指标和通信质量；保证系统总体指标和通信质量； 尽可能有利于通信设备的标准化、系尽可能有利于通信设备的标准化、系 列化生产，以便于维修和降低成本。列化生产，以便于维修和降低成本。 第第6 6章章 42 因微波天线和天线塔建设费用很高，多波因微波天线和天线塔建设费用很高，多波 道系统要设法共用天线。所以选用的频率配道系统要设法共用天线。所以选用的频率配 置方案应有利于天线共用，达到天线建设费置方案应有利于天线共用，达到天线建设费 用低，又能满足技术指标的目的。用低，又

33、能满足技术指标的目的。 对于外差式收信机，不应产生镜像干扰，对于外差式收信机，不应产生镜像干扰， 即不允许某一波道的发信频率等于其他波道即不允许某一波道的发信频率等于其他波道 收信机的镜像频率。收信机的镜像频率。 频率配置的基本原则：(2) 第第6 6章章 43 单波道频率配置 当一条微波中继通信线路各相邻两个微当一条微波中继通信线路各相邻两个微 波站之间只有一条波道上工作时，其频波站之间只有一条波道上工作时，其频 率配置称为率配置称为单波道频率配置单波道频率配置。常采用。常采用二二 频制频制方案，即整个微波线路共使用两个方案，即整个微波线路共使用两个 不同的微波频率不同的微波频率f1，f2，

34、且这两个频率，且这两个频率 在两个信息传输方向上都是交替出现的。在两个信息传输方向上都是交替出现的。 第第6 6章章 44 由于发信电平比收信电平高很多，由于发信电平比收信电平高很多， 因此，如何防止本机的发信电平对因此，如何防止本机的发信电平对 收信电平的干扰将是考虑收发波道收信电平的干扰将是考虑收发波道 频率配置的重要因素。频率配置的重要因素。 第第6 6章章 45 单波道频率配置还可采用单波道频率配置还可采用四频制四频制方案，方案， 即整个微波线路共使用四个不同的微即整个微波线路共使用四个不同的微 波频率波频率f1，f2，f3和和f4，f2与与f4、f1与与f3各各 组成一条双向波道，这

35、两条双向波道组成一条双向波道，这两条双向波道 在两个信息传输方向上交替出现在两个信息传输方向上交替出现。 f3 f1 f3f4f3 f1f2f2 f4 第第6 6章章 46 采用二频制方案时，每个中间站的两个通信方采用二频制方案时，每个中间站的两个通信方 向的收发频率均相同，但收发频率逐站更换一向的收发频率均相同，但收发频率逐站更换一 次。其优点是次。其优点是占用频带窄（频谱利用率高占用频带窄（频谱利用率高），）， 缺点是缺点是存在反向干扰和越站同频干扰存在反向干扰和越站同频干扰问题。反问题。反 向干扰是指一个通信方向的收信机会收到相反向干扰是指一个通信方向的收信机会收到相反 通信方向的同频干

36、扰信号，这就要求天线必须通信方向的同频干扰信号，这就要求天线必须 具备较高的前后比。为防止越站同频干扰，在具备较高的前后比。为防止越站同频干扰，在 微波线路设计和站址选择时应妥善安排。采用微波线路设计和站址选择时应妥善安排。采用 四频制方案时，没有反向干扰问题，但仍然存四频制方案时，没有反向干扰问题，但仍然存 在越站同频干扰在越站同频干扰问题，且其占用频带比二频制问题，且其占用频带比二频制 方案宽一倍。方案宽一倍。 第第6 6章章 47 多波道频率配置 当一条微波中继通信线路各相邻两个微当一条微波中继通信线路各相邻两个微 波站之间波站之间有多条波道同时工作有多条波道同时工作时，其频时，其频 率

37、配置称为多波道频率配置。率配置称为多波道频率配置。 第第6 6章章 48 通常是将某一频段的通常是将某一频段的2n个波道分割成低个波道分割成低 端与高端两段，每段有端与高端两段，每段有n个波道，分别记个波道，分别记 为为f1、f2、fn及及f1、f2、fn。对某。对某 台收发信机来说，如果发信波道取低端的台收发信机来说，如果发信波道取低端的 fi，则收信波道一定取高端相应的，则收信波道一定取高端相应的fi。这。这 样，样，fi与与fi就组成了一对波道，整个频段就组成了一对波道，整个频段 共有共有n对波道。对波道。 第第6 6章章 49 6.2.3 多波道的频率配置间隔 规定规定fi-fi为同一

38、对波道的为同一对波道的收发中心频率间隔收发中心频率间隔。 规定规定fi+1-fi为为相邻波道的频率间隔相邻波道的频率间隔。 F1与频段与频段 的下限或的下限或FN与频段的上限的间隔为与频段的上限的间隔为边沿保护边沿保护 间隔间隔。 第第6 6章章 50 6.2.4 波道频率再用 利用电波的水平与垂直极化分割，利用电波的水平与垂直极化分割， 不仅可以减少干扰，还可以对射频不仅可以减少干扰，还可以对射频 波道实行频率再用，即波道实行频率再用，即在相同或相在相同或相 近的波道频率位置借助于不同的极近的波道频率位置借助于不同的极 化来安排更多的射频通道化来安排更多的射频通道。数字微。数字微 波波道频率

39、再用技术，有波波道频率再用技术，有同波道型同波道型 频率再用方案频率再用方案和和插入波道型频率再插入波道型频率再 用方案用方案两种。两种。 利用电波的水平与垂直极化分割，利用电波的水平与垂直极化分割， 不仅可以减少干扰，还可以对射频不仅可以减少干扰，还可以对射频 波道实行频率再用，即波道实行频率再用，即在相同或相在相同或相 近的波道频率位置借助于不同的极近的波道频率位置借助于不同的极 化来安排更多的射频通道化来安排更多的射频通道。数字微。数字微 波波道频率再用技术，有波波道频率再用技术，有同波道型同波道型 频率再用方案频率再用方案和和插入波道型频率再插入波道型频率再 用方案用方案两种。两种。

40、第第6 6章章 51 同波道型频率再用方案 主用与再用的波道频率相同，极化主用与再用的波道频率相同，极化 方式不同。方式不同。 第第6 6章章 52 插入波道型频率再用方案 主用与再用的波道频率交叉错开，极化主用与再用的波道频率交叉错开，极化 方式不同。方式不同。 第第6 6章章 53 8543210201304050 1.52.5 区域网 长距离干线网 区域和本地网，边际网 2 8 34 Mbit/s 34 140 155 Mbit/s 2 8 34 140 155 Mbit/s 3.311 GHz GHz 微波频率资源的使用微波频率资源的使用 6.2.5 射频波道配置举例 第第6 6章章

41、54 频率频率收发频差收发频差 (MHz) 用途用途 4-7161, 154, 245 ，340长距离干线长距离干线 126, 161，154，199,266, 311，长距离干线长距离干线 11-13266中，短距离中，短距离 308,420,490,315，720， 728中，短距离中，短距离 340，1092.5 1008,1010, 1560中，短距离中，短距离 600,1050,1232, 1008, 1200, 中，短距离中，短距离 855,1008短距，离城区短距，离城区 1008短距，离城区短距，离城区 812短距，离城区短距，离城区 700,1260短距，离城区短距，离城区

42、微波设备主要工作频段微波设备主要工作频段 第第6 6章章 55 下面是以下面是以6.7GHz为中心的为中心的6GHz干线大容量干线大容量 数字微波传输的射频波道配置。（单极化数字微波传输的射频波道配置。（单极化 天线，上下的极化方式不同）天线，上下的极化方式不同） 第第6 6章章 56 这是双极化天线这是双极化天线 各波道的中心频率为：各波道的中心频率为： 上半频段：上半频段： 下半频段：下半频段： MHznffn40350 0 MHznffn4010 0 第第6 6章章 57 主要内容 1. 假设参考通道与传输质量标准假设参考通道与传输质量标准 2. 射频波道的频率配置射频波道的频率配置 3

43、. 系统性能的估算与指标分配系统性能的估算与指标分配 4. 路径效应和大气效应的估计与控制路径效应和大气效应的估计与控制 5. 路由工程设计举例路由工程设计举例 第第6 6章章 58 6.3 系统性能的估算与指标分配 性能估算是总体设计的一项重要内性能估算是总体设计的一项重要内 容，它将根据给定的传输质量标准容，它将根据给定的传输质量标准 确定各分机的主要技术指标，或者确定各分机的主要技术指标，或者 根据分机性能估算此设备的通信能根据分机性能估算此设备的通信能 力，例如跨距、中断率及在某些地力，例如跨距、中断率及在某些地 理条件下要不要采用分集接收等。理条件下要不要采用分集接收等。 第第6 6

44、章章 59 数字微波中继通信系统通常是一种再数字微波中继通信系统通常是一种再 生中继型通信系统。在中继段所遇到生中继型通信系统。在中继段所遇到 的各种干扰和传输畸变只要不超过产的各种干扰和传输畸变只要不超过产 生误码的门限，则对于整个系统的性生误码的门限，则对于整个系统的性 能没有影响。因此，数字微波中继系能没有影响。因此，数字微波中继系 统的设备能力估算主要根据误码率这统的设备能力估算主要根据误码率这 项指标。项指标。 第第6 6章章 60 为了分析误码产生的原因，让我们考虑为了分析误码产生的原因，让我们考虑 数字信息在微波通道上的传输过程，如数字信息在微波通道上的传输过程，如 图所示：图中

45、的信道包括天馈系统及自图所示：图中的信道包括天馈系统及自 由空间传播。发射功率由空间传播。发射功率Pt经信道传输后经信道传输后 在收信入口处得到的功率为在收信入口处得到的功率为Pr，Pr的大的大 小还与传播衰落有关。收信机将一定信小还与传播衰落有关。收信机将一定信 噪比的中频信号送给解调器还原成和发噪比的中频信号送给解调器还原成和发 端相同的信码，如果干扰与失真超过一端相同的信码，如果干扰与失真超过一 定限度就会产生误码。定限度就会产生误码。 第第6 6章章 61 数字微波通道传输模型 第第6 6章章 62 在一个正常的数字微波中继系统中，在一个正常的数字微波中继系统中， 通常把干扰用高斯噪声

46、来近似。因通常把干扰用高斯噪声来近似。因 此，根据加性高斯白噪声信道中的此，根据加性高斯白噪声信道中的 误码率计算公式，就可以将误码率误码率计算公式，就可以将误码率 指标转化为对归一化信噪比的要求。指标转化为对归一化信噪比的要求。 外部干扰、码间干扰及调制、解调外部干扰、码间干扰及调制、解调 不理想等对误码的影响，可以看成不理想等对误码的影响，可以看成 是一种恶化因素，即看成有效信噪是一种恶化因素，即看成有效信噪 比的降低。比的降低。 第第6 6章章 63 性能估算的步骤(1) 根据传输质量标准确定接收机入门处归根据传输质量标准确定接收机入门处归 一化信噪比的理论门限值；一化信噪比的理论门限值

47、； 估计设备的各种恶化及干扰因素，确定估计设备的各种恶化及干扰因素，确定 恶化储备量及干扰储备量，从而得到考虑恶化储备量及干扰储备量，从而得到考虑 了恶化及干扰诸因素后所必需的归一化信了恶化及干扰诸因素后所必需的归一化信 噪比的实际门限值；噪比的实际门限值； 将恶化储备量及干扰储备量在各个分机将恶化储备量及干扰储备量在各个分机 或部件上进行分配，确定各分机及部件的或部件上进行分配，确定各分机及部件的 有关技术指标；有关技术指标； 第第6 6章章 64 性能估算的步骤(2) 将归一化信噪比的实际门限值和其将归一化信噪比的实际门限值和其 他设备参数、线路参数等代入视距传播他设备参数、线路参数等代入

48、视距传播 方程，求出在一定站距、塔高下的电平方程，求出在一定站距、塔高下的电平 余量；余量； 根据给定的传播中断率指标计算不根据给定的传播中断率指标计算不 同站距下所要求的衰落储备量，看看是同站距下所要求的衰落储备量，看看是 否满足要求，从而确定要不要加分集措否满足要求，从而确定要不要加分集措 施施,或者重新修订对分机指标的要求。或者重新修订对分机指标的要求。 第第6 6章章 65 6.3.1传输质量标准及在每跳上的分配 以以11GHz PCM-1920路数字微波中继通信设备路数字微波中继通信设备 为例。本系统作为中级假设参考数字链路中的为例。本系统作为中级假设参考数字链路中的 第第2类假设参

49、考数字段，全长类假设参考数字段，全长280 km。有关传。有关传 输质量标准如下：输质量标准如下： 低误码率低误码率：全年任何月份按分平均的误码率：全年任何月份按分平均的误码率 大于大于1x10-6的时间不超过的时间不超过0.2； 高误码率高误码率：全年任何月份按秒平均的误码率：全年任何月份按秒平均的误码率 大于大于1x10-3的时间不超过的时间不超过0.0075： 误码秒误码秒：全年任何月份误码秒：全年任何月份误码秒(最少含一个误最少含一个误 码的秒码的秒)累计时间不超过累计时间不超过0.16； 残余误码率残余误码率：不超过：不超过2.410-9； 可用性可用性：不低于：不低于99.96。

50、第第6 6章章 66 以上各项质量标准在总体设计时只对高误码率、低误码以上各项质量标准在总体设计时只对高误码率、低误码 率及可用性进行估算。假如该数字段划分成率及可用性进行估算。假如该数字段划分成10跳，每跳跳，每跳 28km。需要将这几项质量标准分配给每跳。需要将这几项质量标准分配给每跳。 高误码率高误码率：高误码率指标按时间百分数在各中继段均：高误码率指标按时间百分数在各中继段均 匀分配，而误码率数值不变。据此得到每跳指标为匀分配，而误码率数值不变。据此得到每跳指标为 110-3 / 7.510-6 (误码率误码率)(时间百分数时间百分数) 低误码率低误码率：低误码率指标按误码率数值在各中

51、继段均：低误码率指标按误码率数值在各中继段均 匀分配，而时间百分数不变；据此得到每跳指标为匀分配，而时间百分数不变；据此得到每跳指标为 110-7 / 0.2% (误码率误码率)(时间百分数时间百分数) 可用性可用性：全程双工总的中断率为：全程双工总的中断率为410-4 ，往返共，往返共20跳，跳， 分配给每跳的中断率为分配给每跳的中断率为410-5 第第6 6章章 67 6.3.2 门限接收电平 系统的可靠性性能取决于系统的可靠性性能取决于信噪比信噪比 若本系统采用若本系统采用16QAM，对于理想解调的，对于理想解调的 16QAM系统，与误码率系统，与误码率110-3 和和110-7 对应对

52、应 的归一化信噪比为的归一化信噪比为10.6dB和和14.4dB 数字信息在微波通道上传送时将遇到各种恶化数字信息在微波通道上传送时将遇到各种恶化 与干扰。这种恶化与干扰大致可以分为两大类：与干扰。这种恶化与干扰大致可以分为两大类： 一类和信号强度有关一类和信号强度有关，可以等效为信号电平的，可以等效为信号电平的 降低，用信号能量损失的分贝数来表示；降低，用信号能量损失的分贝数来表示；另一另一 类和信号强度无关类和信号强度无关，用干扰功率相加来表示。，用干扰功率相加来表示。 一般来说，设备恶化属于前一类，外部干扰属一般来说，设备恶化属于前一类，外部干扰属 于后一类。于后一类。 第第6 6章章

53、68 假设归一化信噪比的理论门限为假设归一化信噪比的理论门限为 ，考，考 虑到设备恶化和外部干扰后的实际门限虑到设备恶化和外部干扰后的实际门限 ， 则有则有 L代表设备恶化引起的等效信号下降的倍数，代表设备恶化引起的等效信号下降的倍数， 为外部干扰干扰功率密度。这说明为外部干扰干扰功率密度。这说明实际门限信实际门限信 噪比扣除设备恶化及外部干扰的影响后，净得噪比扣除设备恶化及外部干扰的影响后，净得 到的有效信噪比必须等于理论门限信噪比，才到的有效信噪比必须等于理论门限信噪比，才 能保证总体设计所需要的误码性能能保证总体设计所需要的误码性能 0 /NEs 0 / NEs I ss NN LE N

54、 E 00 / I N 第第6 6章章 69 变换为变换为 写成分贝形式写成分贝形式 干扰储备量干扰储备量 恶化储备量恶化储备量 我们给本系统的恶化储备量为我们给本系统的恶化储备量为5dB，干扰储，干扰储 备量为备量为1dB，可以的到实际门限信噪比为，可以的到实际门限信噪比为 高误码率高误码率110-3 ：16.6dB（7.510-6） 高误码率高误码率110-7 ：20.4dB （0.2%） 0 0 00 N NN L N E N E Iss dB I dBdB s dB s N NN L N E N E )()()()( 0 0 00 第第6 6章章 70 与门限信噪比相应的接收机入口处的

55、电平称与门限信噪比相应的接收机入口处的电平称 为门限接收电平，他们存在以下的关系：为门限接收电平，他们存在以下的关系： ：门限接收电平：门限接收电平 ：接收机噪声系数：接收机噪声系数 ：波尔兹曼常数：波尔兹曼常数 ：环境温度：环境温度 ：数字信息的比特率：数字信息的比特率 bF s r fkTN N E P 0 0 0 0r P 0 T F N k b f 第第6 6章章 71 将将 和和 带入上式，带入上式， 并用并用dB表示表示 本系统中本系统中 可以得到可以得到 )()()(lg10144)( 0 0 dB N E dBNMHzfdBWP s Fbr KT300 0 KJk/1038.

56、1 23 MHzf b 264.139 dBdB N E dBN s F .4206 .16,5 0 和 低误码率门限 高误码率门限 dBW dBW dBWP r 2 .97 101 )( 0 第第6 6章章 72 6.3.3 系统增益 系统的增益为系统的增益为 本系统中，若本系统中，若 得到得到G=183dB Art GPPG2 0 天线增益，：门限接收电平，发送功率: 0Art GPP dBGdBWPdBWP Art 441016 0 ， 第第6 6章章 73 6.3.4 传输损耗和电平余量 自由空间的损耗为：自由空间的损耗为： 已知已知 还要加传输线损耗还要加传输线损耗3.5dB，收发公

57、用器损耗，收发公用器损耗 1dB,总的损耗为总的损耗为 故得到的电平余量故得到的电平余量 )(lg20)(lg204.92)( 0 kmdGHzfdBL kmdGHzf28,11 dBLLdBLL cf 2 .15122)( 0 dBLGF8 .312 .151183 第第6 6章章 74 6.3.5 高误码率指标验算 根据第三章的计算多径衰落超过某个根据第三章的计算多径衰落超过某个 门限值的时间百分数公式：门限值的时间百分数公式： 满足高误码率时间百分数的要求。满足高误码率时间百分数的要求。 10/5.32.1 10 d F r dKQfP .8dB31F km28GHz111107.90

58、9- dfQK，取 -6-6 107.510.31 r P 第第6 6章章 75 6.3.6 恶化储备量分配 恶化储备量共恶化储备量共5dB，分配给调制器与，分配给调制器与 解调器的不理想、信道失真、勤务调解调器的不理想、信道失真、勤务调 频、逻辑运算的误码扩散等。见书上频、逻辑运算的误码扩散等。见书上 表表6-2. 第第6 6章章 76 6.3.7 干扰储备量的分配 干扰分为两类：凡是和有用信号同时衰干扰分为两类：凡是和有用信号同时衰 落的干扰，其信号干扰功率比不随时间落的干扰，其信号干扰功率比不随时间 而变化，称为而变化，称为恒定干扰恒定干扰，如同一路径同，如同一路径同 一频率的干扰就属于

59、这种情况；凡是不一频率的干扰就属于这种情况；凡是不 随有用信号同时衰落的干扰，其信号干随有用信号同时衰落的干扰，其信号干 扰功率比将随着衰落而发生变化，称为扰功率比将随着衰落而发生变化，称为 变动干扰。变动干扰。 第第6 6章章 77 本系统的干扰量为本系统的干扰量为1dB，即，即 把总干扰量在各种干扰源上进行分配。如把总干扰量在各种干扰源上进行分配。如 表所示表所示 057.00 6 .15 6 .16 i i 0 0 s I s I I s s E N E N dB NN E dB N E 可以算出， 第第6 6章章 78 干扰干扰 储备储备 量的量的 分配分配 类别类别干扰来源干扰来源干

60、扰量干扰量信号干扰比信号干扰比 恒定干扰恒定干扰 主振噪声主振噪声0.00030.000335dB35dB 回波干扰回波干扰0.00030.000335dB35dB 越站干扰越站干扰0.00030.000335dB35dB 临近波道干扰临近波道干扰0.00010.000130dB30dB 总计总计0.00190.001927dB27dB 变动干扰变动干扰 本站收发干扰本站收发干扰0.0010.00130dB30dB 本振噪声本振噪声0.00030.000335dB35dB 本站背背干扰本站背背干扰0.00010.000140dB40dB 本站肩肩干扰本站肩肩干扰0.00010.000140dB