现代通信系统课件微波中继通信系统4

现代通信系统第二章数字微波通信系统CommunicationsSystemandSimulink数字微波通信系统第二章CommunicationsSystemandSimulink2.1数字微波中继通信的基本概念2.3复用、复接和高效调制技术第二章数字微波通信系统2.2数字微波中继通信系统的组成2.5系统设计的若干问题2.4微波传播特性CommunicationsSystemandSimulink2.4微波的视距传播特性2.4.1自由空间的传播损耗2.4.2地面对微波传播的影响2.4.3大气对微波传播的影响2.4.4衰落和抗衰落技术措施CommunicationsSystemandSimulink2.4.3大气折射对微波传播的影响电波在自由空间的传播速度等于光速:电波在低空大气中层的传播速度:大气折射率：（1）大气折射率CommunicationsSystemandSimulinkΘ1Θ2电波发生折射时总是偏向折射率大的介质。n1n2n1<n2Θ1n1n2n1>n2Θ2（2）折射定律2.4.3大气折射对微波传播的影响CommunicationsSystemandSimulink

dn/dh=0，电磁波传播轨迹为直视线，称为无折射。（3）折射率梯度（dn/dh）负折射无折射正折射

dn/dh>0，电波传播的轨迹向上弯曲，称为负折射；

dn/dh<0，电波传播的轨迹向下弯曲，称为正折射。

dn/dh=-1/ρ大气折射率随高度的变化率

CommunicationsSystemandSimulink标准折射：在标准大气压下电波的折射，ρ=4R0；临界折射：电波射线弯曲程度与地球相同，ρ=R0；超折射：电波弯曲程度比地球大，0<ρ<R0

。负折射无折射标准折射临界折射超折射正折射（3）折射率梯度（dn/dh）ρ=∞ρ<0CommunicationsSystemandSimulink（4）等效地球半径

等效地球半径：保持电波射线与地球表面的相对曲率不变，使地球半径改变到电波射线为直线时的地球半径。1/ρ真实电波曲线的曲率K地球半径扩大系数R0Re=KR0真实地球半径等效地球半径真实电波曲线电波等效直线CommunicationsSystemandSimulink负折射ρ<0无折射标准折射临界折射超折射0<k<1k=1k=4/3k=

K<0（4）等效地球半径CommunicationsSystemandSimulinkHC<0Hc>F0TR引入等效地球半径之后，电波可看成是直线传播，但微波线路设计时必须代入等效后的地球半径。（4）等效地球半径CommunicationsSystemandSimulink采用等效地球半径之后，以前相应的公式稍加修正后可直接引用，如：考虑大气折射后的最大可视通信距离为：R0为真实地球半径。（4）等效地球半径CommunicationsSystemandSimulink例题：如果A站的天线高度为50m，且在A、B的中点处有一高为40m的大山，为了保证通信正常，B站的天线高度至少为多少？如果考虑大气折射，且等效地球半径，则此时B站的天线高度至少为多少？

CommunicationsSystemandSimulink

考虑大气折射时，地球半径为原来的4/3倍，传播距离50Km时的天线高度

而按传播余隙计算，考虑大气折射此时山高变为30m

因此取

CommunicationsSystemandSimulink2.4微波的视距传播特性2.4.1自由空间的传播损耗2.4.2地面对微波传播的影响2.4.3大气对微波传播的影响2.4.4衰落和抗衰落技术措施CommunicationsSystemandSimulink5.4.4衰落和分集接收技术收信电平随时间变化的现象称为衰落。CommunicationsSystemandSimulink多径衰落CommunicationsSystemandSimulink（1）分集接收技术

分集接收的原理

采用两种或两种以上的不同方法接收同一信号，然后在接收端再以一定的方式合并起来。

分集接收的理论基础

假设在两个或多个射频通道上不可能同时发生衰落。

分集接收的类型

频率分集、空间分集、混合分集CommunicationsSystemandSimulink频率分集

把同一个数字信息送到两部发信机，这两部发信机的射频频率间隔较大。在接收端同时接收这两个频道的信号，然后合并成输出信号。CommunicationsSystemandSimulink空间分集

在收信端采用空间位置相距足够远的两副天线，同时接收同一个发射天线发出的信号。接收天线的高度不同，因此它们的行程差也不一样，彼此的衰落是无关的。

CommunicationsSystemandSimulink分集接收抗衰落的效果某微波通信系统不采用分集接收时的中断率是P1=0.01，若采用双重空间分集，并假设两路信号具有相同的中断率，求合成信号的中断率？解：两路信号同时中断时，合成信号才会中断，所以分集合并后的中断率是

P=P1×P2=0.0001

即中断率提高了100倍，相当于把微波发信机的功率从1W提高到100W。CommunicationsSystemandSimulink（2）分集信号的合并选择式合并最大比合并等增益合并CommunicationsSystemandSimulink2.1数字微波中继通信的基本概念2.3复用、复接和高效调制技术第二章数字微波通信系统2.2数字微波中继通信系统的组成2.5系统设计的若干问题2.4微波传播特性CommunicationsSystemandSimulink2.5微波通信系统的设计2.5.1微波波道的频率配置2.5.2假想参考电路2.5.3微波系统中的干扰2.5.4微波系统的站址选择2.5.5微波通信质量的核查CommunicationsSystemandSimulink

2.5.1射频波道的频率配置射频波道波道是指频分制微波系统中的射频通道。射频波道频率配置所谓射频波道的频率配置就是指各波道中收发信机的射频频率分配。CommunicationsSystemandSimulink射频波道配置的原则1.提高频带利用率，尽量多安排波道；2.提高通信质量，尽量减少各波道间干扰；3.降低成本，尽量使设备标准化、系列化。CommunicationsSystemandSimulink（1）单波道频率配置单波道

一条微波线路上只有一个波道配置方法

二频制一个双向波道采用的是两个不同的微波频率四频制一个双向波道采用的是四个不同的微波频率CommunicationsSystemandSimulink二频制各站交叉使用两个不同的收发频率。越站干扰：非相邻站的同方向同频信号干扰。越站干扰二频制占据频带较窄，但是存在反向干扰，要求天线的反向防卫度高。反向干扰CommunicationsSystemandSimulink四频制各站的发设备和收设备分别交叉使用两个频率，共有四个不同的收发频率。反向干扰小，但占据频带宽。CommunicationsSystemandSimulink(2)多波道频率配置多波道

一条微波线路上有多个波道同时工作配置方法

交错制每站各个波道的收、发频率按波道的次序间隔排列分割制每站各个波道的收、发频率分别相对集中CommunicationsSystemandSimulink交错制每站各个波道的收发频率按波道的次序间隔排列,相邻站的收发频率配置正好相反。CommunicationsSystemandSimulink分割制每站各个波道的收发频率分别相对集中。收发频率相隔较远，抗干扰能力优于交错制。CommunicationsSystemandSimulink分割制频率配置的参数

相邻波道间隔Δf波道相邻收发间隔Δf收发边沿保护间隔Δf保护Δf带宽=2(n-1)Δf波道+Δf收发+2Δf保护CommunicationsSystemandSimulink（3）射频波道的频率再用常用圆极化椭圆极化

频率再用在相同或相近的波道频率上,借助于不同的极化方式来安排更多的射频波道。CommunicationsSystemandSimulink波道频率再用方案同波道型再用主、再用波道频率完全重合!CommunicationsSystemandSimulink插入波道型再用主、再用波道频率互相错开!波道频率再用方案CommunicationsSystemandSimulink再用方案的选择接收天线的交叉极化鉴别率(XPD)

当XPD>15dB，可使用两种方案；当XPD<15dB时，只能用插入波道型频率再用方案。

CommunicationsSystemandSimulink例题MDR-11微波设备采用8PSK调制,系统容量90Mb/s,射频频率配置如下图。图中射频频段是10.68~11.72GHz，中心频率f0=11200MHz,波道对数n=6。请根据图上给出的参数值计算边沿保护间隔Δf保护。40MHz90MHz80MHzCommunicationsSystemandSimulink例题解（1）不考虑频率再用时：

Δf带宽=2(n-1)Δf波道+Δf收发+2Δf保护

n=6Δf波道=80MHzΔf收发=90+40=130MHz