移動(dòng)基站微波通信基礎(chǔ)

微波通訊基礎(chǔ)側(cè)視圖俯視圖主瓣副瓣副瓣主瓣半功率角拋物面天線天線調(diào)整在天線俯仰或水平調(diào)整過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)如右下圖的電壓波形。一旦發(fā)現(xiàn)這種情況，其電壓最大點(diǎn)位置，即為俯仰或水平方向的主瓣位置，該方向無(wú)需再作大范圍調(diào)整，只需把天線微調(diào)到電壓最大點(diǎn)位置及可。天線的俯仰及水平的調(diào)整方法是一樣的。當(dāng)天線對(duì)得不太準(zhǔn)時(shí)，有可能在一個(gè)方向上只能測(cè)到一個(gè)很小的電壓，這種時(shí)候需要兩端配合，進(jìn)行粗調(diào)，把兩端天線大致對(duì)準(zhǔn)。AGC電壓檢測(cè)點(diǎn)VAGC副瓣位置主瓣位置角度天線調(diào)整天線的調(diào)整過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)如右圖的兩種錯(cuò)誤情況，即把天線對(duì)到副瓣上，使得收信電平達(dá)不到設(shè)計(jì)指標(biāo)正確錯(cuò)誤錯(cuò)誤拋物面天線天線增益

G==20logf(GHZ)+20logD(m)+20.4+10log

dB其中f為頻率，D為天線口徑，

為天線效率，一般為50-60

，天線半功率角其中

是波長(zhǎng)，D是天線口徑主瓣和副瓣對(duì)于均勻激勵(lì)的天線，主副瓣電平差為17.6dB，但是如果采用非均勻激勵(lì)，其副瓣電平可以很底。但實(shí)際上天線的口徑遮擋，加工精度及照射器的非理想性都會(huì)提高副瓣電平的幅度，但在一般情況下，主副瓣電平差總在10dB以上。拋物面天線自由空間損耗其中f為工作頻率，d為站間距.如工作頻率提高一倍或傳輸距離提高一倍，自由空間傳輸損耗都將增加6dB大口徑天線的調(diào)整DD其中D是天線口徑，如右圖的夾角就是天線的俯仰角：而俯仰角可從設(shè)計(jì)書(shū)上查到可從地圖參數(shù)計(jì)算(弧度）d其中a為地球半徑6370KM，K為大氣折射因子(為4/3）天線俯仰角饋線損耗對(duì)7/8GHZ頻段，橢圓饋線損耗一般為：6dB/100m

對(duì)13GHZ頻段，軟波導(dǎo)損耗為：0.59dB/m

對(duì)15GHZ頻段，軟波導(dǎo)損耗為：0.99dB/m

對(duì)2GHZ頻段，饋線損耗為：

LDF4P-50A（1/2”）11.3dB/100m LDF5P-50A(7/8”)6.46dB/100m饋線收信電平設(shè)備入口的收信電平為其中為發(fā)端設(shè)備的出口發(fā)信功率，為發(fā)，收端天線增益，為兩端饋線損耗，為自由空間損耗雨霧衰耗在10GHZ頻段以下，雨霧損耗并不顯得特別嚴(yán)重，對(duì)一個(gè)中繼段可能會(huì)引入幾個(gè)分貝。在10GHZ以上頻段，中繼間隔主要受降雨損耗的限制，如對(duì)13GHZ頻段，100mm/小時(shí)的降雨會(huì)引起5dB/km的損耗，所以在13GHZ，15GHZ頻段，一般最大中繼距離在10km左右在20GHZ以上頻段，由于降雨損耗影響，中繼間距只能有幾公里越高頻段雨衰越厲害??！高頻段可以做用戶級(jí)傳輸阻擋和費(fèi)涅爾半徑TR一階費(fèi)涅爾半徑如下：一般情況余隙都要保證一個(gè)一階費(fèi)涅爾半徑(7/8GHZ)傳輸余隙TR0.50dB1.0-10-60當(dāng)相對(duì)余隙大于0.5，阻擋損耗為0dB,障礙物的頂部恰好在視距連線上時(shí)，阻擋損耗為6dB。余隙余隙計(jì)算d地球凸起高度：其中K為大氣折射因子路徑余隙的計(jì)算公式如下：余隙可得大于一階費(fèi)涅爾半徑大氣折射哇！微波是彎著走的因?yàn)榇髿庹凵涞挠绊?，波在傳播過(guò)程中，實(shí)際上是彎曲的。大氣折射的最后效果可看成電磁波在一個(gè)等效半徑為的地球上空沿直線傳播。即：=KRR為實(shí)際地球半徑。K值的實(shí)際測(cè)量平均值為4/3左右。但實(shí)際地段的K值和該地段的氣象有關(guān)，可以在較大范圍內(nèi)變化，影響視距傳播。R衰落及其原因多徑衰落由于折射波，反射波，散射波等多途徑傳播引起的衰落。多徑衰落周期較短一般為幾秒。多徑衰落又叫頻率選擇性衰落。合成波的電平比正常傳輸?shù)头Q為下衰落，比正常傳輸高稱為上衰落地面大氣不均勻水面光滑地面是主要原因衰落及其原因K型衰落由于折射系數(shù)（K）的變化，使直射波和地面反射波相干涉而產(chǎn)生的衰落，或直射波因折射下凹而被地面的高地或高山阻擋而發(fā)生的繞射性衰落。這種衰落的周期較長(zhǎng)，約幾分鐘還是氣候原因衰落及其原因波導(dǎo)型衰落在無(wú)風(fēng)的氣候，在平原和水網(wǎng)地區(qū)，容易形成接近地面的波導(dǎo)層，使波束發(fā)生匯聚或發(fā)散而導(dǎo)致衰減性衰落。這種衰落的時(shí)間較長(zhǎng)，有時(shí)可達(dá)幾十分鐘所以設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮當(dāng)?shù)氐匦闻c氣候微波站分類終端站中繼站樞紐站背靠背天線反射板有源無(wú)源再生中繼中頻中繼射頻中繼背靠背無(wú)源這種情況往往用大口徑天線，天線調(diào)整要借助于儀表。費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)近端距離要小于5KM反射板無(wú)源全程自由空間損耗為：（km）（km）其中a為反射板有效面積面積A通訊系統(tǒng)23GHz(nxE1)38GHz(nxE1)13GHz(nxE1)15GHz(nxE1)BTSXP4+BTSBTSBTSBSCMSCMSCEclipse155SDH

Eclipse155SDHEclipse155SDHXP4+XP4+XP4+XP4+XP4+XP4+無(wú)線傳輸模型調(diào)制中放上變頻功放濾波調(diào)制中放上變頻功放濾波放大下變頻中放濾波解調(diào)發(fā)送部分接收部分判決V(t)等效基帶模型認(rèn)為系統(tǒng)放大，變頻等過(guò)程是線性的，則傳輸過(guò)程可以等效為如下基帶模型h(t)V(t)h(t)即為系統(tǒng)的等效傳遞函數(shù)，到底什么樣的傳遞函數(shù)，才能使我們無(wú)失真的恢復(fù)出數(shù)字信號(hào)柰奎斯特準(zhǔn)則第一準(zhǔn)則：抽樣點(diǎn)無(wú)失真，或無(wú)碼間干擾n=00,第二準(zhǔn)則：轉(zhuǎn)換點(diǎn)無(wú)失真準(zhǔn)則，或過(guò)零點(diǎn)無(wú)抖動(dòng)全響應(yīng)信號(hào)部分響應(yīng)信號(hào)基帶信號(hào)的最佳檢測(cè)一般信道都為高斯白噪聲信道，上述基帶傳輸模型又可表達(dá)為：N(t)為保證抽樣點(diǎn)信噪比最大，要求收發(fā)濾波器匹配。即互為共軛?；颍憾絺鬏斈Ｐ蚏ummler的二徑傳輸模型分集接收天線間距100到200當(dāng)其中一面天線發(fā)生多徑干擾時(shí),另一面天線不會(huì)發(fā)生多徑干擾.要求天線間的相關(guān)系數(shù)小,而塔又不可能造得很高,所以一般情況下,相關(guān)系數(shù)取0.5到0.6之間水面分集接收對(duì)分集接收到的兩路或幾路信號(hào)的處理有以下幾種辦法：。切換式接收 一般切換在基帶上進(jìn)行，先對(duì)收到的兩路信號(hào)進(jìn) 行時(shí)序調(diào)整（DADE），然后選擇好的一路輸出。 。合成式接收 就是把收到的幾路信號(hào)合成一路后輸出，一般采用 中頻合成的辦法。具體合成辦法有：最大功率合成， 最大信噪比同相合成，最小色散合成。其中最小色 散合成對(duì)抗頻率選擇性衰落性能最佳均衡頻域均衡：信號(hào)頻譜多徑衰落斜率均衡均衡后頻譜頻域均衡只能均衡信號(hào)的幅頻特性，不能均衡相位頻譜特性，但是電路簡(jiǎn)單均衡時(shí)域均衡：…..…..均衡前均衡后時(shí)域均衡直接抵消碼間干擾TTT時(shí)域均衡傳統(tǒng):為克服延時(shí)線問(wèn)題,常采用判決反饋均衡器,特點(diǎn)是體積大,級(jí)數(shù)不可能做得太多現(xiàn)在:采用高速A/D器,及FPGA電路,電路體積小,可以做很多級(jí).調(diào)制大容量微波:

要求調(diào)制,解調(diào)簡(jiǎn)單,頻率利用率高，信號(hào)星座點(diǎn)分布合理以保證傳輸質(zhì)量所以常采用QAM調(diào)制方式中小容量微波:

要求調(diào)制方式對(duì)器件的線性要求不高,所以常采用,象FSK,PSK等的恒包絡(luò)調(diào)制調(diào)制QPSK調(diào)制:其中g(shù)(t)為升余弦脈沖當(dāng)時(shí),上述信號(hào)即成為16QAM調(diào)制如果把正交通道的信號(hào)延時(shí)半個(gè)碼元的時(shí)間,那上述的調(diào)制方式又分別成為OQPSK,或SQAM調(diào)制16QAM的信號(hào)星座點(diǎn)IQ判決線調(diào)制MQAM的信號(hào)星座點(diǎn)調(diào)制恒包絡(luò)調(diào)制當(dāng)時(shí),為PSK調(diào)制當(dāng)為FSK調(diào)制此類調(diào)制通稱為功率-頻譜有效調(diào)制.要求相位連續(xù)性好，即頻譜效率高抗誤碼性能好。如MSK,GMSK,TFM等都是認(rèn)為性能較好常用的調(diào)制方式。射頻波道頻率配置射頻波道頻率配置方式f1f2f3f4f5f6f1'f2'f3'f4'f5'f6'收發(fā)收發(fā)f1f2f3f4f5f6f1'f2'f3'f4'f5'f6'YSXSZS在高段和低段分別劃出N個(gè)等間隔波道，如低段為發(fā)，則高段為收，反之也然。這種排列叫集體排列好處是1、3、5波道可共用一副天線。2、4、6波道共用另一副天線。射頻波道頻率配置微波中繼系統(tǒng)頻率配置二頻制和四頻制

在整個(gè)微波線路上的雙向波道，采用四個(gè)頻率，叫四頻制 如采用兩個(gè)頻率，叫二頻制。隨著頻率資源的日趨緊張， 越來(lái)越頃向于采用二頻制。但在二頻制中，要解決越站 干擾問(wèn)題。要求天線的前后比好65-70dB以上。另外在線 路設(shè)計(jì)上，要采用之字形排列。高站和低站

收信頻率比發(fā)信頻率高的站稱為高站，反之，稱為低站 它們?cè)谖⒉ň€路上相間排列。即，如本站是高站，上游站 及下游站必是低站。交叉極化

利用微波傳輸中的極化特性，可以實(shí)現(xiàn) 頻率再用，即在一個(gè)頻率上用水平極化 傳一個(gè)波道，垂直極化在傳一個(gè)波道E水平極化垂直極化波導(dǎo)口外形交叉極化干擾抵消器（XPIC）為了提高頻譜利用效率，尤其是在SDH系統(tǒng)中，經(jīng)常采用同波道或插入波道型交叉極化頻率再用方式。因此，必須引入交叉極化干擾抵消器。在視距傳播路由上出現(xiàn)多徑衰落，非均勻?qū)?，地面散射，雨霧等情況下交叉極化信號(hào)會(huì)對(duì)同極化信號(hào)造成嚴(yán)重干擾。交叉極化干擾器可以在射頻實(shí)現(xiàn)，也可以在中頻和基帶實(shí)現(xiàn)。但現(xiàn)在一般采取在基帶實(shí)現(xiàn)，憑借高速A/D器件及大規(guī)模集成電路FPGA電路實(shí)現(xiàn)會(huì)顯得較為容易。其電路形式與時(shí)域均衡器非常相似。FEC前向糾錯(cuò)隨著器件集成度和速度的提高，現(xiàn)代微波設(shè)備大多會(huì)采用FEC前向糾錯(cuò)技術(shù)前向糾錯(cuò)包括兩個(gè)部分，發(fā)端的卷積編碼和收端的維特比譯碼。譯碼方式也是各廠家根據(jù)電路的復(fù)雜程度和性能之間取舍。一般情況下，采用了FEC以后會(huì)取得2-3dB的編碼增益。采用了FEC以后，設(shè)備的殘余誤碼（指的是設(shè)備本身背景噪聲引起的誤碼）會(huì)大大降低，一般可降到E-12以下。因?yàn)槭褂昧薋EC并不會(huì)對(duì)設(shè)備對(duì)抗多徑衰落和降雨衰落有明顯效果，也不會(huì)明顯提高設(shè)備的收信門限（E-3時(shí)）。備份及保護(hù)微波傳輸中為了提高通訊的可靠性，常采用一些備份措施。從通訊的物理路由來(lái)區(qū)分可分為：同路徑的1+1，或1：N設(shè)備及路由備份，環(huán)路備份在微波通訊中，常用10GHZ以下的微波作主干線通訊。另外因?yàn)榇蟛糠謱＞W(wǎng)及公網(wǎng)的特點(diǎn)常采用1+1或1：N設(shè)備及路由備份。常采用的1+1方式有：頻率分集FD，以前頻率資源豐富時(shí)常采用.雙工器收發(fā)信機(jī)1收發(fā)信機(jī)2調(diào)制解調(diào)1調(diào)制解調(diào)2復(fù)分接1復(fù)分接1雙工器收發(fā)信機(jī)1收發(fā)信機(jī)2調(diào)制解調(diào)1調(diào)制解調(diào)2復(fù)分接1復(fù)分接1F1F3頻率/空間混合分集FD/SD，長(zhǎng)距離傳輸或復(fù)雜路由傳輸時(shí)用。雙工器收發(fā)信機(jī)1收發(fā)信機(jī)2調(diào)制解調(diào)1調(diào)制解調(diào)2復(fù)分接1復(fù)分接1雙工器收發(fā)信機(jī)1收發(fā)信機(jī)2調(diào)制解調(diào)1調(diào)制解調(diào)2復(fù)分接1復(fù)分接1F1F3雙工器備份及保護(hù)隨著低頻段頻率資源的緊張，現(xiàn)在常采用同頻熱備用MHSB雙工器TR/MDM1TR/MDM2復(fù)分接1復(fù)分接1雙工器TR/MDM1TR/MDM2復(fù)分接1復(fù)分接1耦合器耦合器射頻開(kāi)關(guān)射頻開(kāi)關(guān)長(zhǎng)距離傳輸或復(fù)雜路由傳輸常會(huì)采用同頻熱備用/空間分集MHSB/SD雙工器TR/MDM1TR/MDM2復(fù)分接1復(fù)分接1雙工器TR/M