現(xiàn)代通信系統(tǒng)課件微波中繼通信系統(tǒng)4

現(xiàn)代通信系統(tǒng)第二章數(shù)字微波通信系統(tǒng)CommunicationsSystemandSimulink數(shù)字微波通信系統(tǒng)第二章CommunicationsSystemandSimulink2.1數(shù)字微波中繼通信的基本概念2.3復用、復接和高效調(diào)制技術(shù)第二章數(shù)字微波通信系統(tǒng)2.2數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)的組成2.5系統(tǒng)設計的若干問題2.4微波傳播特性CommunicationsSystemandSimulink2.4微波的視距傳播特性2.4.1自由空間的傳播損耗2.4.2地面對微波傳播的影響2.4.3大氣對微波傳播的影響2.4.4衰落和抗衰落技術(shù)措施CommunicationsSystemandSimulink2.4.3大氣折射對微波傳播的影響電波在自由空間的傳播速度等于光速:電波在低空大氣中層的傳播速度:大氣折射率：（1）大氣折射率CommunicationsSystemandSimulinkΘ1Θ2電波發(fā)生折射時總是偏向折射率大的介質(zhì)。n1n2n1<n2Θ1n1n2n1>n2Θ2（2）折射定律2.4.3大氣折射對微波傳播的影響CommunicationsSystemandSimulink

dn/dh=0，電磁波傳播軌跡為直視線，稱為無折射。（3）折射率梯度（dn/dh）負折射無折射正折射

dn/dh>0，電波傳播的軌跡向上彎曲，稱為負折射；

dn/dh<0，電波傳播的軌跡向下彎曲，稱為正折射。

dn/dh=-1/ρ大氣折射率隨高度的變化率

CommunicationsSystemandSimulink標準折射：在標準大氣壓下電波的折射，ρ=4R0；臨界折射：電波射線彎曲程度與地球相同，ρ=R0；超折射：電波彎曲程度比地球大，0<ρ<R0

。負折射無折射標準折射臨界折射超折射正折射（3）折射率梯度（dn/dh）ρ=∞ρ<0CommunicationsSystemandSimulink（4）等效地球半徑

等效地球半徑：保持電波射線與地球表面的相對曲率不變，使地球半徑改變到電波射線為直線時的地球半徑。1/ρ真實電波曲線的曲率K地球半徑擴大系數(shù)R0Re=KR0真實地球半徑等效地球半徑真實電波曲線電波等效直線CommunicationsSystemandSimulink負折射ρ<0無折射標準折射臨界折射超折射0<k<1k=1k=4/3k=

K<0（4）等效地球半徑CommunicationsSystemandSimulinkHC<0Hc>F0TR引入等效地球半徑之后，電波可看成是直線傳播，但微波線路設計時必須代入等效后的地球半徑。（4）等效地球半徑CommunicationsSystemandSimulink采用等效地球半徑之后，以前相應的公式稍加修正后可直接引用，如：考慮大氣折射后的最大可視通信距離為：R0為真實地球半徑。（4）等效地球半徑CommunicationsSystemandSimulink例題：如果A站的天線高度為50m，且在A、B的中點處有一高為40m的大山，為了保證通信正常，B站的天線高度至少為多少？如果考慮大氣折射，且等效地球半徑，則此時B站的天線高度至少為多少？

CommunicationsSystemandSimulink

考慮大氣折射時，地球半徑為原來的4/3倍，傳播距離50Km時的天線高度

而按傳播余隙計算，考慮大氣折射此時山高變?yōu)?0m

因此取

CommunicationsSystemandSimulink2.4微波的視距傳播特性2.4.1自由空間的傳播損耗2.4.2地面對微波傳播的影響2.4.3大氣對微波傳播的影響2.4.4衰落和抗衰落技術(shù)措施CommunicationsSystemandSimulink5.4.4衰落和分集接收技術(shù)收信電平隨時間變化的現(xiàn)象稱為衰落。CommunicationsSystemandSimulink多徑衰落CommunicationsSystemandSimulink（1）分集接收技術(shù)

分集接收的原理

采用兩種或兩種以上的不同方法接收同一信號，然后在接收端再以一定的方式合并起來。

分集接收的理論基礎

假設在兩個或多個射頻通道上不可能同時發(fā)生衰落。

分集接收的類型

頻率分集、空間分集、混合分集CommunicationsSystemandSimulink頻率分集

把同一個數(shù)字信息送到兩部發(fā)信機，這兩部發(fā)信機的射頻頻率間隔較大。在接收端同時接收這兩個頻道的信號，然后合并成輸出信號。CommunicationsSystemandSimulink空間分集

在收信端采用空間位置相距足夠遠的兩副天線，同時接收同一個發(fā)射天線發(fā)出的信號。接收天線的高度不同，因此它們的行程差也不一樣，彼此的衰落是無關的。

CommunicationsSystemandSimulink分集接收抗衰落的效果某微波通信系統(tǒng)不采用分集接收時的中斷率是P1=0.01，若采用雙重空間分集，并假設兩路信號具有相同的中斷率，求合成信號的中斷率？解：兩路信號同時中斷時，合成信號才會中斷，所以分集合并后的中斷率是

P=P1×P2=0.0001

即中斷率提高了100倍，相當于把微波發(fā)信機的功率從1W提高到100W。CommunicationsSystemandSimulink（2）分集信號的合并選擇式合并最大比合并等增益合并CommunicationsSystemandSimulink2.1數(shù)字微波中繼通信的基本概念2.3復用、復接和高效調(diào)制技術(shù)第二章數(shù)字微波通信系統(tǒng)2.2數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)的組成2.5系統(tǒng)設計的若干問題2.4微波傳播特性CommunicationsSystemandSimulink2.5微波通信系統(tǒng)的設計2.5.1微波波道的頻率配置2.5.2假想?yún)⒖茧娐?.5.3微波系統(tǒng)中的干擾2.5.4微波系統(tǒng)的站址選擇2.5.5微波通信質(zhì)量的核查CommunicationsSystemandSimulink

2.5.1射頻波道的頻率配置射頻波道波道是指頻分制微波系統(tǒng)中的射頻通道。射頻波道頻率配置所謂射頻波道的頻率配置就是指各波道中收發(fā)信機的射頻頻率分配。CommunicationsSystemandSimulink射頻波道配置的原則1.提高頻帶利用率，盡量多安排波道；2.提高通信質(zhì)量，盡量減少各波道間干擾；3.降低成本，盡量使設備標準化、系列化。CommunicationsSystemandSimulink（1）單波道頻率配置單波道

一條微波線路上只有一個波道配置方法

二頻制一個雙向波道采用的是兩個不同的微波頻率四頻制一個雙向波道采用的是四個不同的微波頻率CommunicationsSystemandSimulink二頻制各站交叉使用兩個不同的收發(fā)頻率。越站干擾：非相鄰站的同方向同頻信號干擾。越站干擾二頻制占據(jù)頻帶較窄，但是存在反向干擾，要求天線的反向防衛(wèi)度高。反向干擾CommunicationsSystemandSimulink四頻制各站的發(fā)設備和收設備分別交叉使用兩個頻率，共有四個不同的收發(fā)頻率。反向干擾小，但占據(jù)頻帶寬。CommunicationsSystemandSimulink(2)多波道頻率配置多波道

一條微波線路上有多個波道同時工作配置方法

交錯制每站各個波道的收、發(fā)頻率按波道的次序間隔排列分割制每站各個波道的收、發(fā)頻率分別相對集中CommunicationsSystemandSimulink交錯制每站各個波道的收發(fā)頻率按波道的次序間隔排列,相鄰站的收發(fā)頻率配置正好相反。CommunicationsSystemandSimulink分割制每站各個波道的收發(fā)頻率分別相對集中。收發(fā)頻率相隔較遠，抗干擾能力優(yōu)于交錯制。CommunicationsSystemandSimulink分割制頻率配置的參數(shù)

相鄰波道間隔Δf波道相鄰收發(fā)間隔Δf收發(fā)邊沿保護間隔Δf保護Δf帶寬=2(n-1)Δf波道+Δf收發(fā)+2Δf保護CommunicationsSystemandSimulink（3）射頻波道的頻率再用常用圓極化橢圓極化

頻率再用在相同或相近的波道頻率上,借助于不同的極化方式來安排更多的射頻波道。CommunicationsSystemandSimulink波道頻率再用方案同波道型再用主、再用波道頻率完全重合!CommunicationsSystemandSimulink插入波道型再用主、再用波道頻率互相錯開!波道頻率再用方案CommunicationsSystemandSimulink再用方案的選擇接收天線的交叉極化鑒別率(XPD)

當XPD>15dB，可使用兩種方案；當XPD<15dB時，只能用插入波道型頻率再用方案。

CommunicationsSystemandSimulink例題MDR-11微波設備采用8PSK調(diào)制,系統(tǒng)容量90Mb/s,射頻頻率配置如下圖。圖中射頻頻段是10.68~11.72GHz，中心頻率f0=11200MHz,波道對數(shù)n=6。請根據(jù)圖上給出的參數(shù)值計算邊沿保護間隔Δf保護。40MHz90MHz80MHzCommunicationsSystemandSimulink例題解（1）不考慮頻率再用時：

Δf帶寬=2(n-1)Δf波道+Δf收發(fā)+2Δf保護

n=6Δf波道=80MHzΔf收發(fā)=90+40=130MHz