数字微波传输工程设计

1、第五章 数字微波传输工程设计数字微波传输工程设计微波通信的频率配置数字微波信道的假设参考数字链路SDH传输性能指标及其分配数字微波的信道噪声与噪声指标分配数字微波信道的性能及线路参数计算路由设计概述数字微波传输工程设计微波通信的频率配置:频率配置的基本原则二频制频率配置SDH微波的射频波道配置方案微波通信的频率配置频率配置的基本原则：在一个中间站，一个单向波道的收信和发信必须使用不同的频率而且有足够的间隔多波道同时工作，相邻波道频率之间必须有足够的间隔整个频谱的安排必须合理，使给定的频段能得到经济的利用，并能传输较高的信号速率为节省费用，多波道系统要设法共用天线，选用的频率配置方案应有利于天线

2、共用，不应产生镜像干扰微波通信的频率配置二频制频率配置：占用频带窄，频谱利用率高存在反向接收干扰和越站干扰 A f1 f2B f1 f2 C f1 f2 图 71 二频制频率分配 D f2 f1 越站干扰 反向接收干扰 微波通信的频率配置二频制频率配置：越站干扰 越站干扰 越站干扰 图 72 克服越站干扰的方法 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 微波通信的频率配置二频制频率配置：当一个系统中有多个波道时相间式集中式 f1 f1 f2 f2 f3 f3 f1 f1 f2 f2 f3 f3 相间排列方案 集中排列方案 f1 f2 f3 f1 f2 f3 f1 f2 f3 f1 f2

3、f3 图 73 多个波道频率配置的两种方案 微波通信的频率配置二频制频率配置：在集中配置方案中，总的占用带宽 f带宽2（n-1）XS+YS+ZS1+ZS2（MHz） XSYSZS1ZS2波道频率配置f0f1fnf0f1fn微波通信的频率配置SDH微波的射频波道配置方案：(a) 交替波道配置方案（b）同波道方式频带复用方案（c）交插方式频带复用方案 射频波道配置方案数字微波传输工程设计第二节：数字微波信道的假设参考连接假设参考连接(HRX)假设参考数字链路（HRDL）假设参考数字段（HRDS） 假设参考连接 为什么用假设参考连接：不同的用户对通信系统的要求多种多样，但都可以用误码率指标来表示数字

4、微波通信系统的传输质量为了比较不同通信设备与通信线路的性能与质量，人们假想了一条通信线路，规定了线路的长度和结构，并提出了这条线路传输的质量标准。我们把这样的线路叫做假设参考通道 假设参考连接（HRX） 端局交换中心交换中心端局用户级中级中级高级用户级64kbps64kbps 27500km的数字信道假设参考连接国际标准的假设参考连接：假设参考连接（HRX）中国标准假设参考连接：本地节点本地节点长途节点长途节点100km用户网100km中继网6500km长途网100km用户网用户用户100km中继网中国标准假设参考通道假设参考数字链路(HRDL) 数字微波高级假设参考数字链路：2500km12

5、3456基群数字复用设备高次群数字复用设备微波电路的数字段789 数字微波高级假设参考数字链路假设参考数字链路(HRDL) 数字微波中级假设参考数字链路：1220km123456基群数字复用设备高次群数字复用设备微波电路的数字段数字微波中级假设参考数字链路假设参考数字链路(HRDL)数字微波用户级假设参考数字链路：长度为50km，有1组一次群复用设备，也可能要用到高次群数字复用设备假设参考数字段（HRDS） 假设参考数字段（HRDS）：两个相邻数字配线架或等效设备之间用来传送规定速率数字信号的全部装置构成也是具有规定长度和指标规范的参考模型由若干HRDS构成HRDL链路对HRDS的长度规定为5

6、0km和280km数字微波传输工程设计第三节：SDH传输误码性能指标及其分配误码性能参数误码性能指标误码性能指标分配G.826和G.821性能指标的比较误码率指标在中继段上的分配可用性指标SDH传输误码性能指标及其分配误码性能参数：误码率参数误块率参数误码性能参数误码率参数：误码恶化分（DM）：指一分钟统计时间内，误码率超过1*10-6的分，以及相应的时间百分数。低误码率指标，通常认为由设备不完善及干扰因素造成的严重误码秒（SES）：指一秒钟统计时间内，误码率超过1*10-3的秒，以及相应的时间百分数。高误码率指标，影响这项指标的主要因素是传播衰落 误码性能参数误码率参数：误码秒（ES）：指在

7、一秒内出现一个或多个误码的秒，以及相应时间百分数。主要是针对数据传输而规定的，取决于设备性能的完善程度残余误码率：指在一个较长时间内（如：15分钟）进行统计所得到的平均误码率。是对设备性能提出的要求，即要求设备本身具有极小的背景误码误码性能参数误块率参数：误块（EB）：当块内的任意比特发生差错时，就称该块是误块。Errored Block 误块秒(EBS)：具有一个或一个以上误块的秒，此秒称之为误块秒。Errored Block Second严重差错秒（SES）：严重差错秒是指包含30%的误码（EB）或者至少一个严重干扰周期SDP的秒。Severely Errored Second。至少有连续

8、4块BER10-2等效时间或者出现信号丢失，则认为发生SDP情况误码性能参数误块率参数：严重差错秒比（SESR）：在规定测量时间内出现的SES数和与总的可用时间之比。在系统性能估算时，用作电波传播衰落引起的中断率参数，有时也称为瞬时中断率背景误块（BBE）：扣除SES期间出现的误块以后剩下的误块。Background Block Error背景误块比（BBER）：BBE数与扣除SES期间所有块数后的总块数之比SDH传输误码性能指标及其分配误码性能指标：高级假设参考数字链路的误码性能指标中级假设参考数字链路的误码性能指标用户级通道的误码性能指标假设参考数字段的误码性能指标高比特率通道误码性能指标

9、误码性能指标高级假设参考数字链路的误码性能指标：任何月份0.4%*L/2500以上时间的1分钟平均误码率不大于1*10-6任何月份0.054%*L/2500以上时间的1秒钟平均误码率不大于1*10-3任何月份的误码秒累积时间率不大于0.32%*L/2500残余误码率不大于5*10-9*L/2500当L小于280km时，按L=280km规定其误码性能指标 误码性能指标 中级假设参考数字链路的误码性能指标：任何月份1.5%以上时间的1分钟平均误码率不大于1*10-6任何月份1.5%以上时间的1秒钟平均误码率不大于1*10-3任何月份的误码秒累积时间率不大于1.2%残余误码率不大于1.8*10-8当

10、作为中级通道的实际数字微波段长度不大于对应类别的假设参考数字段时，相应误码性能指标同假设参考数字段误码性能指标用户级通道的误码性能指标：任何月份0.75%以上时间的1分钟平均误码率不大于1*10-6任何月份0.0075%以上时间的1秒钟平均误码率不大于1*10-3任何月份的误码秒累积时间率不大于0.6%残余误码率不大于9.0*10-9 误码性能指标假设参考数字段的误码性能指标：第1类(280km) 第2类(280km) 第3类(50km)第4类(50km) 严重恶化分 0.045% 0.2% 0.2% 0.5%严重误码秒 0.006% 0.0075% 0.002% 0.005%误码秒 0.03

11、6% 0.16% 0.16% 0.4% 误码性能指标高比特率通道误码性能指标：速率(Mbps)1.555151555551601607507503500比特/块200080002000800040002000060002000015000300001500030000ESR0.040.050.0750.16待定待定SESR0.0020.0020.0020.0020.0020.002BBER4103410241024102410410SDH传输误码性能指标及其分配误码性能指标分配：终结国中间国家（最多4个）1%+2%/每个转接国+1%+1%/500km国内部分17.5%+1%/500km国内部分

12、17.5%+1%/500km国际部分27500kmPTPIGIGIGIGIGPTP误码性能指标分配误码性能指标分配国内部分的分配：指IG到线路终结点(PTP)之间的部分将全程端到端指标按区段分配给国内部分和国际部分，其中两端的终结国家无论大小各分得一固定的区段容限，其值为17.5%。然后在按距离每500km分给1%的端到端指标IG到PTP之间的距离按实际路由长度计，如果不知道实际路由长度则按两者空中直线距离乘以路由系数1.5来计算，再按最接近的500km或其整数倍靠近取整误码性能指标分配国际部分的分配：指两个终结国家的IG之间的部分首先国际部分按每个中间国家可分得2%的端到端指标，最多允许有4

13、各中间国家，两边终结国家（即其IG到国际边界段）各分得1%的端到端指标值。然后再按距离每500km分给1%的端到端指标值国际部分的距离按实际路由长度计，如果不知道实际路由长度则按两者空中直线距离乘以路由系数1.5来计算，再按最接近的500km或其整数倍靠近取整 误码性能指标分配中国国内指标及其分配：国内部分总分配额17.5%+3450/500*1%=24.5% 用户 用户 本地节点 本地节点 长途节点 长途节点 100km用户网6%100km用户网100km中继网 100km中继网 6500km长途网 中国国内标准 6900km误码性能指标分配中国国内指标及其分配：假设参考数字段（HRDS）H

14、RDS SESR 420km 4.62*10-5 280km 3.08*10-5 50km 5.5*10-6 SDH传输误码性能指标及其分配 G.826和G.821性能指标的比较： G.821建议是建立在误比特秒（BER）基础上的以秒为基本度量间隔的指标体系，适用于64kbit/s数字通道G.826是建立在块基础上并以块为基本度量间隔的指标体系，适用于一次群和一次群以上的速率的数字通道G.826和G.821性能指标的比较误码秒（ES）和差错秒比（ESR）：G.821 G.826 速率（Mbit/s） 2.048 155.520 2.048 155.520 全程误码性能 8%(64kbit/s)

15、 4% 16% 等效BER值 1.25*10-6 2*10-8 1*10-9 G.826和G.821性能指标的比较严重误码秒(SES)和严重差错秒(SES）：SES指标在G.821中指误比特率BER10-3的秒 在G.826建议中规定，误块出现概率EBR=0.3时为严重差错秒。EBR与块内所含比特数N、BER的关系可用下式估算：EBR=1-(1-BER)N EBR=0.3时的BER值 N(bit/块) 19940 19224 187926120 1120 BER 1.83*10-5 1.86*10-5 1.9*10-55.8*10-5 3.2*10-4 SDH传输误码性能指标及其分配误码率指标

16、在中继段上的分配：假定下述条件成立：全线共有m个再生中继段，各段具有相同的特性深衰落是造成高误码的主要原因，并且各中继段的深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 SDH传输误码性能指标及其分配误码率指标在中继段上的分配：对于统计时间较长的低误码指标，如分钟平均误码率、残余误码率，在各个中继段均匀分配，但各段的误码的时间概率与全线相同。 Pe低总（全线）=mPe低（各段之和）对于统计较短的高误码率指标，如严重误码秒、误码秒，其误码的时间概率（又称瞬断率）在各中继段按距离成比例分配，但各段的误码率与全线相同。 K高总（全线

17、）=mK高（各段之和） SDH传输误码性能指标及其分配可用性指标：可用性=1-不可用性=不可用时间：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10秒钟，即认为该通道不可用时间开始（这10秒钟计入不可用时间）数字信号阻断（即定位或定时丧失）每秒平均误码率大于1*10-3可用时间定义：在二个传输方向上，下述两个条件同时连续出现10秒钟，即认为该通道可用时间开始（这10秒钟计入可用时间）数字信号恢复（即定位或定时恢复）每秒平均误码率小于1*10-3%100不可用时间可用时间可用时间SDH传输误码性能指标及其分配长度(km) 可用性（%） 不可用时间（分钟/年） 420 99.950 26

18、528099.9661795099.994 32可用性指标：高级和中级假设参考数字通道（双向）的年可用性目标为99.7%用户级假设参考数字通道（双向）的年可用性目标为99.8%数字微波传输工程设计第四节：数字微波的信道噪声与噪声指标分配噪声的分类噪声指标分配载噪比的计算数字微波的信道噪声与噪声指标分配 噪声的分类：热噪声（包括本振噪声）各种干扰噪声波形失真噪声其它噪声噪声的分类热噪声：收信机的固有热噪声：一部分认为是由天线（可视为信号源）引入的；另一部分是收信机本身产生的收发本振源的热噪声 ：对收发本振而言，热噪声主要由寄生调相噪声和寄生调幅噪声组成噪声的分类热噪声：当天线馈线系统与收信机匹配

19、连接时，天线送给收信机输入端的热噪声功率为N=KTAB可由收信机的环境温度T代替TA ：N=KTB噪声系数：收信机的固有热噪声：ooiiFNSNSN/KTBNNF固噪声的分类各种干扰噪声：回波干扰 交叉极化干扰收发干扰邻近波道干扰天线系统的同频干扰 数字微波的信道噪声与噪声指标分配噪声指标分配：信道的传输质量不仅取决于信号功率的大小，而是取决于信号噪声比，在数字微波通信系统中用载噪比C/N表示数字微波通信系统的噪声指标分配也就是载噪比的分配数字微波通信系统是以高误码率指标作为设计指标的数字微波的信道噪声与噪声指标分配载噪比的计算：CNCNCNCNNNNNNCNCnnn2121211111211

20、1)()()()(nNCNCNCNC数字微波传输工程设计第五节 数字微波信道的性能及线路参数计算性能估算概述数字微波性能估算数字微波信道的性能及线路参数计算 性能估算概述：数字微波线路工程设计主要应包括三个方面：路径选择、确定天线高度、余隙、计算接收电平确定频率配置和极化对信道进行性能估算 性能估算概述性能估算方法：从指标给定的不可用度出发，估算由传播衰落、设备、电源故障等引起的传输系统的不可用度，将估算结果和指标给定值比较，判定系统设计是否满足要求使用有效衰落储备或严重差错秒比（SESR）指标判定系统的瞬断率是否合乎要求性能估算概述性能估算内容：验算电路接收电平是否满足高误码率（BER）时计

21、算出的实际门限电平验算电路中断率是否满足指标分配的允许值性能估算概述性能估算步骤：根据中断门限BER确定收信机入口处载噪比理论门限值估计设备制作不理想产生的设备恶化储备量、纠编码增益，通过收信滤波后的噪声功率估算此时的收信电平门限值根据发信功率、传播损耗、天线增益等估算实际收信电平，由实际收信电平和收信门限电平求出衰落储备量由衰落储备量、有无频率分集、空间分集、选择性衰落等估算传输系统瞬断率，并判定其是否符合分配的SESR指标要求数字微波信道的性能及线路参数计算数字微波性能估算：高误码率的中断率指标的分配理论门限电平实际门限电平收信电平平衰落储备多径衰落储备中断率估算分集改善数字微波性能估算高

22、误码率的中断率指标的分配：对2500km参考链路，高误码率的瞬断率指标按距离平均分配给9个数字段，数字段内各接力段也依站距直接按正比分配。如某段距离为d，该段瞬断率为Px，则有关系 ）kmkmdPx(2500)(%054. 0数字微波性能估算理论门限电平：门限载噪比（C/NT）：一定误码率下，理论上的最小载噪比接收机理论门限载波功率为)(1030mWBkTNNCNNCPFTTTth)(10lg(1030dBmBkTNNCPFdBTth数字微波性能估算实际门限电平：与实际门限载噪比对应的接收机入口处的电平称为门限接收电平PrthBkTNNCPFTrerth0数字微波性能估算收信电平：自由空间条件

23、下收信电平的计算sbrbtfrftrttrLLLLLGGdBmPdBmP)()()()()(数字微波性能估算平衰落储备：平衰落储备等于自由空间收信电平与实际门限电平之差：F=Pr-Prth (dB)复合平衰落储备 ：在同相合成的空间分集接收系统中，主接收系统和分集接收系统分别将信号送至中频合成器，经同相合成后输出。此时系统的平衰落储备可用下式计算： )101lg(103),(102112daxfcFFMF数字微波性能估算多径衰落储备：断面类型 频率选择性衰落储备 (dB) A型（高干燥地区） 36B型（大陆温带、丘陵地区） 34C型（沿海温带平原） 33D型（跨海地区） 32数字微波性能估算中

24、断率估算：由平衰落和频率选择性衰落引入的系统中断率可表示为：Pfs=Pmf+Pms数字微波性能估算分集改善：平衰落时的中断率改善系数 频率选择性衰落中断率改善系数 数字微波传输工程设计第六节：路由设计概述路由选择的技术要求室内选线站距和方位角的计算线路垂直角的计算路由设计概述路由选择的技术要求：根据视距微波通信的特点，两站间的距离必须在视线范围之内所有中继段的站距要尽量相等，每一中继段要有合理的余隙应避免越站干扰应避免其它微波站的干扰路由设计概述室内选线：在地图上确定电路的走向和站址在全线路的大体路由方案决定之后，进行微波站的站址选择列出各个站和各个中继段的基本数据，绘出地形剖面图，对各站的天线高度及传播情况进行计算、检查，并确定所需铁塔高度应选择两条或两条以上路由，从总体角度着眼，在技术上及经济上进行比较，以便确定最终方案路由设计概述站距和方位角的计算：设计用地图真子午线磁子午线坐标线C(X,Y)B(