淺議微波通信中無源中繼解決方案

1、淺議微波通信中無源中繼解決方案摘要通過分析各方面因素對微波鏈路傳輸?shù)挠绊懀榻B 無源中繼技術(shù)在微波傳輸中的應(yīng)用及其具體的解決方案，最 后介紹了微波無源中繼站的實際應(yīng)用案例。關(guān)鍵詞微波傳輸；鏈路系統(tǒng)分析；無源中繼；解決方 案引言微波傳輸是一種靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的通信是手段，具有建 設(shè)快、投資小、應(yīng)用靈活的特點，在移動電信運營商和各大 專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中均有廣泛應(yīng)用。但是微波傳輸也有其自身 的缺點。由于地球表面是一個曲面，所以微波只能在視距范 圍內(nèi)作直線傳輸。如果兩個微波站點之間有障礙物阻擋，則 需要在中間新增一個微波中繼站。增加中繼站首選是在用的 基站中是否有合適的站點作中繼傳輸。如果沒有，則需要新

2、建微波站點，這樣作的成本是巨大的。需要綜合考慮多方面 的因素，包括機(jī)房建設(shè)、供電系統(tǒng)、交通、地理環(huán)境等各方 面的因素。因此，在微波傳輸過程中，適當(dāng)?shù)牟捎脽o源中繼技術(shù)能 有效的解決微波傳輸中的鏈路傳輸阻擋，降低建設(shè)成本等問 題。1微波通信原理介紹 微波是一種頻率為0. 3-300ghz的電磁波，波長范圍在 毫米厘米數(shù)量級，其波長比普通無線電波更短。微波傳輸 是一種視距范圍內(nèi)的接力傳輸，要求兩個微波站點之間沒有 阻擋。在微波傳輸?shù)穆窂缴?，可能會受到諸如大氣、海面、 地面、高大建筑物或山峰的折射和繞射等的影響，從而造成 信號的衰落和失真，甚至中斷，此時就需要增加中繼站以解 決鏈路阻擋問題。2. 無源

3、中繼技術(shù)原理及應(yīng)用場景無源中繼站是中繼站的一種，能解決鏈路傳輸阻擋問 題。無源中繼站不同于一般的有源中繼站，它是指不經(jīng)過任 何放大直接把接收到的微波信號轉(zhuǎn)發(fā)到所需方向的站。采用無源中繼站將一條微波路徑分成兩段后，遭受到的 多徑衰落的概率比長度相同的一條路徑要小，且無源站不需 要維護(hù)，投資少，能在解決微波傳輸阻擋問題的同時有效的 降低建設(shè)成本，特別是在通信路由復(fù)雜的山區(qū)，無源中繼站 更顯示出了獨有的優(yōu)越性。在人跡罕至的山頭上建有源的微波中繼站成本是高昂 的，不但要解決供電、機(jī)房、設(shè)備、交通燈問題，還要考慮 日常維護(hù)、運行可靠性、耐惡劣氣候、抗雷擊等方面的因素, 其建設(shè)成本和運維成本都是巨大的。另

4、外一方面，在山區(qū)建 設(shè)機(jī)房還會受到地形條件的限制，能建機(jī)房的地點不一定適 合微波信號的中繼傳輸。因此，無源中繼站常用于地理環(huán)境等條件比較惡劣的山 區(qū)丘陵地帶，既能解決微波中繼傳輸問題，也不需要花費基 站建設(shè)費用。通過分析和實踐，我認(rèn)為，在一些不具備建設(shè) 有源中繼站的條件的山區(qū)是可以合理采用無源中繼方式解 決微波鏈路阻擋問題的。3. 無源中繼技術(shù)在微波傳輸中幾種解決方案最常見的無源中繼方式有反射型、折射型和繞射型3種。 采用金屬板或網(wǎng)，使入射電波產(chǎn)生反射的方式就是反射型接 力方式；采用背靠背連接天線，是電波折射的方式就是折射 型接力方式；采用屏蔽型或透過型繞射網(wǎng)使電波繞射的方式 就是繞射型接力方

5、式。反射型接力方式有提高增益大、改善效果好的優(yōu)點，但 反射板計算繁瑣，制作工藝要求髙，實施難度大。繞射型接 力方式除計算繁瑣、制作工藝要求高、實施難度大外，安裝 調(diào)測耗時，很難操作實施。背靠背天線無源中繼方式相對而 言可操作性強(qiáng)，較容易實施，安裝調(diào)測容易，只要安裝調(diào)測 固定好，基本無需維護(hù)。本文主要介紹折射型無源中繼方式 的原理及應(yīng)用要求。折射型無源中繼方式是采用背靠背連接天線，通過電波 折射的方式實現(xiàn)中繼傳輸。3. 1無源中繼鏈路原理及主要性能指標(biāo)計算方法典型的背靠背連接天線無源中繼傳輸方式示意圖如圖1所示:下面介紹背靠背天線方式無源中繼站的鏈路傳輸計算 方法。各參數(shù)說明如下：dla站到c站

6、的站距d2b站到c站的站距l(xiāng)ia站到c站的自由空間損耗l2b站到c站的自由空間損耗lcr插入損耗，即背靠背天線之間的饋線及接頭損 耗(饋線長度通常按5m考慮，綜合考慮饋線及接頭損耗 后，lcr通常按ldb考慮)gt 發(fā)射端天線增益gr接收端天線增益glr、g2r無源中繼站的天線增益pt-a站發(fā)射功率(dbm)prb站接收電平(dbm)f微波電路使用的頻率(1) 自由空間損耗ll=92. 4+201gf+201gdl；l2=92. 4+201gf+201gd2；帶無源中繼站的自由空間總損耗：l=ll+l2+lcr-glr-g2r=185+401gf+201gdld2+lcr-glr-g2r(2)

7、 接收電平b 站的接收電平 pr=pt-ll-l2-lcr+gt+gr+glr+g2r(3) 電平衰落儲備二接收電平一收信機(jī)門限電平3. 2無源中繼站的站址選擇采用背靠背天線方式進(jìn)行無源中繼傳輸，對無源中繼站 的站址選擇有一定的要求。一方面，無源中繼站點應(yīng)盡量靠近兩個有源站的其中一 個站點，即兩段電路之一要盡可能短。這樣使得傳輸?shù)膬蓷l 鏈路段站距之和最小，兩段電路的自由空間損耗也就最小， 能更好的進(jìn)行微波傳輸。根據(jù)工程經(jīng)驗，近端站距一般要求 小于5km,工程應(yīng)用時站距常為1 2km左右，能更好的保證 鏈路傳輸質(zhì)量。另一方面，兩面中繼天線之間的轉(zhuǎn)折角應(yīng)在90° - 160°之

8、間。背靠背天線無源中繼站只是直接將有源微波站 的信號放大傳輸?shù)搅硪粋€有源微波站，兩面背靠背天線采用 的是同一頻率，如果背靠背天線的轉(zhuǎn)折角太小或者太大，會 使兩端的有源微波站信號產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。同時，無源中繼站的通信方向近區(qū)應(yīng)開闊，以免因附近 障礙引起的發(fā)射增加兩天線之間的耦合而形成干擾。4. 實際應(yīng)用案例舉例某電臺建設(shè)微波鏈路進(jìn)行通信傳輸，其中發(fā)信部和收信 部站距約為10. 83km,電路中間有阻擋，無法視通。該電臺 通過采用背靠背天線無源中繼站的方式解決了鏈路阻擋問 題，實現(xiàn)了整條電路的微波通信傳輸。發(fā)信部一一收信部使用的微波設(shè)備及電路各項參數(shù)如 下微波設(shè)備：nec pdh微波設(shè)備；設(shè)備配置

9、：傳輸容量為40mb,使用頻率為7ghz,中心 頻率為7. 275ghz：設(shè)備參數(shù)：發(fā)信功率為27dbm, h限電平為-84. 5dbm；發(fā)信部至無源中繼站站距：3. 26kin；無源中繼站至收信部站距：7. 57kin；天線口徑：采用4面3. 2m 口徑單極化高性能拋物面天 線，g=45. 3dbo計算過程如下：自由空間損耗：ll=92. 4+201g7. 275+201g3. 26=119. 96dbl2=92. 4+201g7. 275+201g7. 57=127. 29dbl=l1+l2+lcr-glr-g2r=l19. 96+127. 29+1-45. 3-45. 3=157. 6 5db接收電平：pr=pt-ll-l2-lcr+gt+gr+glr+g2r=27-119. 96-127. 29-1+45. 3