微波基礎原理

1、微波基礎原理微波基礎原理 目錄目錄 微波設備的應用 第二部分 第三部分 第一部分 微波通信原理 網絡規(guī)劃 微波設備的應用微波設備的應用 以太網應用 移動網應用 蜂窩網應用 應用/解決方案 秘密 應用/解決方案 復用 設備 衛(wèi)星 光纜 微波鏈路微波鏈路 同軸電纜 復用 設備 點到點數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)點到點數(shù)字微波傳輸系統(tǒng) 秘密 移動網應用 sdh bsc msc pstn bsc . msc bsc bsc bts bts bts bts bts bts bts bts bts bts bts bts bts bts bts bts pdh pdh bts pdh bts bts bts bts

2、bts bts sdh sdh sdh pdh pdh pdh pdh pdh pdh sdhsdh pstn：公共交換電話網 msc ： 移動交換中心 bsc ：基站控制器 bts ： 基站 sdh微波微波 sdh pdh微波微波 pdh 秘密 蜂窩網應用（1） umts:通用移動通訊系統(tǒng) 秘密 蜂窩網應用（2） rnc：區(qū)域控制中心 adm：分插復用器 mux：復用器 stm：同步傳輸模塊 秘密 以太網應用 (1) lan to lan bridge 秘密 以太網應用(2) 秘密 以太網應用(3) 秘密 小結小結 n現(xiàn)代的主要傳輸方式有哪些？ n微波設備主要應用在哪些領域？ 微波通信原理

3、系統(tǒng)結構 微波原理介紹 微波原理介紹 無線頻譜利用 微波傳輸?shù)奶匦?微波頻率 不同的傳輸系統(tǒng) 微波無線鏈路 衰落 干擾 無線電波傳播 無源中繼站 秘密 不同的傳輸系統(tǒng) 復用 設備 衛(wèi)星衛(wèi)星 光纜光纜 微波鏈路微波鏈路 同軸電纜同軸電纜 復用 設備 秘密 微波頻率 10km1km100m10m1m10cm1cm1mm f30khz300khz3mhz30mhz300mhz3ghz30ghz300ghz lfmfhfvhfuhfshfehf microwave 頻率：300mhz 300ghz 波長 ： 1m1mm 頻帶： uhf: 0.3-1.12g x：8.2-12.4g l: 1.12-1.

4、7g ku：12.4-18g ls：1.7-2.6 g k: 18-26g s：2.6-3.95 g ka: 26.5-40g c：3.95-5.85g u: 40-60g xc：5.85-8.2g 秘密 微波傳輸?shù)奶匦?波長短/頻率高 頻帶寬 視距傳播、反射、衍射、散射 存在自由空間損耗 其它類型的路徑損耗會引起的衰落 存在干擾，誤碼積累，噪聲不積累可糾錯 1 2 3 4 5 6 秘密 8543210201304050 1.52.5 區(qū)域網 國家骨干網 區(qū)域與當?shù)鼐W絡 2 8 34 mbit/s 34 140 155 mbit/s 2 8 34 140 155 mbit/s 3.311 gh

5、z ghz 無線頻譜利用（1）容量與頻率 無關，本圖也不準確 秘密 無線頻譜利用（2） 波道數(shù) 頻率 f3 f1 f2 f0 12n1n 低頻帶高頻帶 帶寬 f0: 中心頻率 2 信道帶寬信道帶寬 信道間隔信道間隔間隔間隔 秘密 無線電波傳播（1） 無線鏈路傳播是直線視距傳播，要求收發(fā)天線間有較好的傳播條件。 傳播媒質主要是低層大氣。 （地面以的幾米到幾百米之間） 非均勻大氣對電波傳播影響: 1. 傳播路徑彎曲 2. 反射、繞射等突發(fā)性事件 自由空間損耗（lfs）=92.4+20log(fd) (db) 其中, f:ghz, d:km 秘密 i.1 i.2 n1 n2 n1sin i.1 =

6、n2sin i.2 n1 n2 氣體與水霧的影響氣體與水霧的影響 freq. 10 ghz diffusion volume 500km 無線電波傳播（2） 大氣影響 吸收部分反射 幾乎是水平程度 散射折射 秘密 無線電波傳播（3） 地面影響 反射衍射 球面衍射 發(fā)生在突起處的衍射 秘密 r 假想地球半徑 實際地球半徑 ro 標準大氣 n = - 39 n km k = r/ro = 4/3 h h n = 315 n units n : 大氣折射率指數(shù) n 可能會超出此值范圍： + 250 或 - 350, 在少數(shù)時間里 無線電波傳播（4） 海平面的大氣折射率 : n = 1.000 315

7、 用一個假想的地球，地球半徑為8500km,則會簡化電波的折射傳播分析。 n 衰落 原因 類型 選擇性衰落 雨雪衰落 抗衰落措施 秘密 原因 引起衰落的因素有：引起衰落的因素有： 傳播媒質改變 表面反射 大氣 降雨 1 2 3 4 秘密 類型類型 快衰落與慢衰落 上衰落與下衰落 頻率選擇性衰落與平衰落 1 2 3 秘密 選擇性衰落 折射 接收器發(fā)射器 a max a min frequency radio channel 1 non-minimal phase fading a f0 f a a a for a1 = a2 a max db = + 6 a min db = - a f = 1

8、 1 1 1 2 - a + a 2 2 8 = t = a a 2 2 1 - t1 反射 a ,t22 a ,t11 1 minimal-phase fading 起因：起因：多徑傳播多徑傳播 直射信號大于反射信號 最小相位衰落 非最小相位衰落 秘密 雨雪衰落 發(fā)射器 fi -80 dbm pr 10ghz 秘密 抗衰落措施 h 頻率分集 多頻率發(fā)射 擇優(yōu)接受 1 2 3 非分集技術 分集技術 空間分集 單頻發(fā)射，多接受 降低地面反射程度 增加路徑的一致性 各種均衡器 1 2 10.2/f0h37/f0 干擾 分類 干擾對抗措施 秘密 分類 a b 同波道干擾 鄰波道干擾 秘密 對抗干擾措

9、施對抗干擾措施 a b 增加發(fā)射功率 改善帶通濾波器特性。 秘密 微波無線鏈路 tx/rx hop no.1 或 tx/rx hop no.2 hop no.n tx/rx tx/rx 收發(fā)間距（d）, 幾 km d 100 km 可用性與質量，與itu-r建議所述的距離有關。 終端站 有線 中繼站（無源） 終端站 中繼站（有源） 有線 無線鏈路 秘密 中繼中繼 n終端站中間站（放大、再生）再生中繼站 （上下業(yè)務+放大再生，采用基帶中繼）樞紐站 （多方向+中繼站）終端站 n1.直接中繼（無源） )低功放大頻移高功放( n2.外插中繼（有源） )lna（下變頻）中頻中頻放大（上變頻）射頻高功 放

10、( 3.基帶中繼（再生中繼、有源） )lna（下變頻）中頻（解調）基帶（放大、調制）中頻射 頻高功放( 上下業(yè)務 終端站終端站 秘密 無源中繼站（實物照片） 雙拋物面無源中繼站 parabolic reflectors 反射板式無源中繼站 plane reflectors 系統(tǒng)結構 傳輸速率級別 數(shù)字系統(tǒng)結構 秘密 數(shù)字系統(tǒng)結構 2400/19200 bit/s datavf tn 1 64 kbit/s 2.048 mbit/s 8.448 mbit/s 34.268 mbit/s 139.264 mbit/s tn 2 tn 3 tn 4 4 x 480 channels 1920 cha

11、nnels 4 x 120 channels 480 channels 4 x 30 channels 120 channels + frame + stuffing 30 channels 64 kbit/s + 64 kbit/s signalling + 64 kbit/s frame 32 x 64 = 2048 kbit/s data muxpcm 秘密 傳輸速率級別 tx/rx cmi tx/rx hdb3 tx/rx hdb3 tx/rx hdb3 1 4 3 2 1 4 3 2 tn2 1 4 3 2 1 30 140 mbit/s 34,268 mbit/s 8,448 mb

12、it/s 2,048 mbit/s 64 kbit/s 34 mbit/s 8 mbit/s 2 mbit/s tx/rx tn4 2/34 mbit/s pdh adm 155 155 mbit/s cmi 4x2 mbit/s or 4x2 mbit/s or 16x2 mbit/s tn3 tn1 秘密 小結小結 1、微波的頻率范圍是多少？300mhz 300ghz 2、簡述微波傳輸?shù)奶匦浴?3、大氣對微波傳播的影響有哪些？ 4、引起衰落的因素有哪些？ 5、引起選擇性衰落的主要因素是什么？ 6、抗衰落措施分哪兩類？分別是什么？其中的主要措 施有哪些？ 7、無源中繼有哪幾種形式？ 網絡規(guī)劃

13、網絡規(guī)劃 確定性能目標 分析用戶需求 選擇設備 頻率規(guī)劃配置 鏈路性能估算 秘密 分析客戶需求 商業(yè)需求是什么? 業(yè)務量和系統(tǒng)容量 傳輸數(shù)據速率 性能目標可用性與可靠性 安裝地點經濟性 1 2 3 4 規(guī)格可測量 網管系統(tǒng) 互通性 5 6 7 在網絡設計之前需要知道什么? 確定性能目標確定性能目標 差錯性能 一個月的可用性建議值 秘密 microwave links 2.28 差錯性能 差錯性能指標定義如下： 說明：建議一個月評估一次差錯性能。 差錯秒(errored second):一個或多個差錯塊的秒。 嚴重差錯秒(severely errored second):包含有不少于30%的差錯

14、塊或者至少出現(xiàn)一次缺陷的秒。 嚴重差錯秒率（severely errored second ratio，sesr) 背景塊差錯率（background block errored ratio ，bber) 差錯秒率（errored second ratio ，esr) 差錯性能參數(shù)如下： 背景差錯塊(background block error):在規(guī)定的測量時間間隔內，扣除嚴重差錯秒和不可用 時間之后，其余時間內的差錯塊數(shù)。 通常情況下，當sesr滿足時，esr與bber也會自動滿足。 秘密 一個月的可用性建議值一個月的可用性建議值 可用性是鏈路可用時間與總時間的比值。 可用性不可用性每年不

15、可用時間 99.9%0.1%9h 99.99%0.01%1h 99.999%0.001%5min 99.9999%0.0001%30s 頻率規(guī)劃配置頻率規(guī)劃配置 頻率申請 頻率選擇 秘密 頻率申請 頻段 (ghz) 4l6u67811131518232638 規(guī)格 (ghz) 3.6 4. 2 5.9 6.4 6.4 7.1 7.1 7.7 7.7 8.5 10.7 11.7 12.7 13.2 14.5 15.3 17.7 19.7 21.1 23.6 24.5 26.5 37.0 39.5 itu-r 建議的微波頻率帶寬: 秘密 頻率選擇 信號頻率越低，傳播越遠。 低頻率容易對周圍區(qū)域產生

16、干擾。 更高的頻率能獲得更高的天線增益。 更高的頻率，有更小的菲涅耳區(qū)。 1 2 3 4 更高的頻帶，有更寬的帶寬，可用 于更高的數(shù)據傳輸率，更小的干擾。 5 選擇設備選擇設備 pasolink外觀 paso+外觀 pasolink neo/c外觀 zxmw pr10外觀 zxmw sr10外觀 單跳系統(tǒng)的網絡配置 多跳系統(tǒng)的網絡配置 環(huán)狀系統(tǒng)的網絡配置 多分支系統(tǒng)的網絡配置 秘密 pasolink外觀 0.6m 天線 抱桿 室外單元（odu） 室內單元（idu） 秘密 paso+外觀 0.3m 天線 抱桿 室外單元（odu） 室內單元（idu） 秘密 pasolink neo/c外觀 秘密 zxmw pr10外觀 idu 中頻電纜中頻電纜 odu 秘密 zxmw sr10外觀 idu 中頻電纜中頻電纜 odu 秘密 單跳系統(tǒng)的網絡配置 秘密 多跳系統(tǒng)的網絡配置 秘密 adm adm adm adm sdh ring stm-1 iduidu