数字微波中继系统的总体设计考虑解读

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1、第6章 1 微波通信 郑玉峰 第6章 2 第6章 数字微波中继系统 的总体设计考虑 第6章 3 主要内容 1. 假设参考通道与传输质量标准 2. 射频波道的频率配置 3. 系统性能的估算与指标分配 4. 路径效应和大气效应的估计与控制 5. 路由工程设计举例 第6章 4 通信系统的总体设计涉及的面很广，它可以贯穿到 通信设备的研制与生产、通信线路的架设与使用等 各个方面。 简单考虑一下具体的设计：如何考虑全网的性能？ 假设参考通道与传输质量标准 频率分配-射频波道的频率配置 调制方式选择与传输恶化 性能估算与指标分配，路由设计等知识 第6章 5 主要内容 1. 假设参考通道与传输质量标准 2.

2、 射频波道的频率配置 3. 系统性能的估算与指标分配 4. 路径效应和大气效应的估计与控制 5. 路由工程设计举例 第6章 6 用户对通信系统的要求是多种多样的。例如， 通信距离可以有远有近，传送的信息可以是语 言、图像或数据，每个中继段可以分出或插入 信息，也可以直接转接，话路噪声有大有小等 等。这样，很难对不同通信线路规定一个统一 的质量标准。 6.1 假设参考通道与传输质量标准 第6章 7 为了比较各种通信设备与通信线路的性能 ，可以预先规定一条假设的通信线路，并 假定把通信设备安装在这条线路上，在这 种条件下去考察该线路的传输质量。通常 就把这条通信线路称为假设参考通道。而 传输质量标

3、准都是针对一定的假设参考通 道规定的，这是系统规划、设计和设备总 体设计的依据。 第6章 8 国际电报电话咨询委员会（后来的国 际电信联盟）在上世纪80年代就提出 了以64kb/s为接口基础进行交换链接 质量要求的建议书G.821。我们的讨 论就以这样的假设参考数字连接进行 。 第6章 9 （1）假设参考数字连接（HRX） 在微波中继通信系统中，64 kbit/s的数字连 接可由高级、中级和用户级3 个质量等级的假 设参考数字通道组成，最长通道为27 500 km，这部分又可分为高级假设参考数字通道 、中级假设参考数字通道和低级（用户级） 假设参考数字通道三部分。ITU-T建议的一个 标准的最

4、长HRX包含14个假设参考数字链路 和13个交换节点。 第6章 10 假设参考数字连接模型 第6章 11 （2）假想参考数字通道（或链路）（HRDL） 为了简化数字传输系统的研究，把假设参考连 接中的两个相邻交换点的数字配线架间所有的 传输系统、复接和分接设备等各种传输单元（ 不包括交换），用假设参考数字通道（HRDL ）表示。 第6章 12 （3）假设参考数字段（HRDS） 一个假设参考数字通道是由多个假设参考 数字段构成的。而一个假设参考数字段是指两 个相邻的数字配线架或等效设备（例如两个分 插复用器）之间用来传输特定速率的数字信号 的线路及设备。 第6章 13 高级假设参考数字通道 每个

5、射频波道容量大于二次群的数字微 波通信系统高级假设参考数字通道，长 度为2500km，其中包括9 段等长相同 的数字段，一般用于长途电路。 第6章 14 中级假设参考数字通道 每个射频波道容量大于二次群的数字 微波通信系统中级假设参考数字通道 ，其基本长度为1220km，常用于长途 支线电路。 1 220km 第6章 15 中级假设参考数字通道的数字段可 分为6段，共分为4类，其中第一类 和第二类长度为280km（4段）， 第三类和第四类长度为50km，每 类的性能指标是不同的。 第6章 16 用户级假设参考数字通道 数字微波通信系统用户级假设参考数 字通道长度为50 km ，用于本地通信 第

6、6章 17 6.1.2 数字微波通信的 线路传输质量指标 误码性能指标 可用性指标 传输容量 基带接口 第6章 18 1.误码性能指标 误码率指标是数字微波中继通信系统在可用 期间内的主要质量指标，也是确定不可用门 限的一项重要指标。ITU-R针对数字微波假 设参考通道的误码性能做了以下几项规定。 误码恶化分 误码秒 严重误码秒 残余误码率 第6章 19 误码恶化分（低码率指标） 指在1分钟统计时间内，误码率大于l x10-6的分钟数与相应的恶化分占总通信 时间(也以分钟计)的百分比，通常认为 这时的误码主要是由设备不完善及干扰 等因素造成的。 第6章 20 严重误码秒（高误码率指标） 指在1

7、秒钟统计时间内，误码率大于l x10-3的秒数与相应的误码秒占总通信 时间(也以秒计)的百分比，影响这项 指标的主要因素是传播衰落。 第6章 21 误码秒 指在1秒钟统计时间内出现一个或多 个误码的秒数相应的误码秒占总通信 时间的百分比，此项指标主要是针对 数据传输而规定的，主要取决于设备 性能的完善程度 。 第6章 22 残余误码率 即背景小误码率，指在较长的一定时间 间隔内(例如15分钟等)进行统计处理所得 的平均比特误码率，或其他较长统计时 间统计方法所获得的平均比特误码率， 这往往用于表征设备及环境不完善引起 的极小的背景误码性能。这一指标要求 主要针对ISDN的多种业务综合传输时必

8、须具备严格的传输质量要求而规定，以 限制各数字微波传输段低误码率不断累 计造成不可收拾的传输性能恶化。 第6章 23 对于这些指标，在各级建设参考数字 通道中都有具体的要求。 具体如何呢？ 第6章 24 对高级假设参考数字通道 的误码性能要求（1） 考虑衰落、干扰及其他性能恶化因素的影响，对 2500km长的64kbs高级假设参考数字通道输出端 的比特误码率要求应满足： 任何月份一分钟的平均误码率大于1xl0-6的时间概 率不得超过0.4(低误码率指标)； 任何月份一秒钟的平均误码率大于1x10-3的时间 概率不得超过0.054(高误码率指标) 任何月份的误码秒累计时间概率不大于0.32； 残

9、余误码率不大于5x10-9。 第6章 25 对高级假设参考数字通道 的误码性能要求（2） 对长度为2802500km时的误码率指标，对于非 2500km的实际高级数字通道微波电路，当线路长度L时 的64kbs码流的数字电路上，其误码率指标为： 任何月份一分钟的平均误码率大于1xl0-6的时间概率不 得超过0.4 L/2500 (恶化分)； 任何月份一秒钟的平均误码率大于1x10-3的时间概率 不得超过0.054 L/2500 (严重误码秒) 任何月份的误码秒累计时间概率不大于0.32 L/2500 ； 残余误码率不大于5x10-9 L/2500 ； 当L280km时，按L280km规定其误码性

10、能指标。 第6章 26 中级通道的误码性能指标 当实际数字微波通道作为数字通信网络的中级通道 时（标准情况下），误码性能指标如下： 任何月份一分钟的平均误码率大于1xl0-6的时间 概率不得超过1.5(低误码率指标)； 任何月份一秒钟的平均误码率大于1x10-3的时间 概率不得超过0.04(高误码率指标) 任何月份的误码秒累计时间概率不大于1.2； 残余误码率不大于1.8x10-9。 第6章 27 长度不标准的情况下的中级参考通道 误码秒 （不大 于） 严重误 码秒 （不大 于） 残余误 码率（不 大于） 误码恶 化分（ 不大于 ） 年可用 性 （不小 于） 第一类 280km 0. 036

11、% 0.006 % 5.510-100.045%0.9996 7 第二类 280km 0.16 % 0.0075 % 2.410-90.2 %0.9996 第三类 50km 0.16 % 0.002 % 2.410-90.2 %0.9996 第四类 50km 0.4 %0.005 % 6.010-90.5 %0.998 第6章 28 用户级通道的误码性能指标 当实际数字微波通道作为数字通信网络的用户级通道 ，且其长度不大于50 km时，误码性能指标如下： 任何月份一分钟的平均误码率大于1xl0-6的时间概 率不得超过0.75(恶化分)； 任何月份一秒钟的平均误码率大于1x10-3的时间概 率不

12、得超过0.0075(严重误码秒) 任何月份的误码秒累计时间概率不大于0.6； 残余误码率不大于0.9x10-9。 第6章 29 误码率指标在各中继段上的分配 在进行误码率指标分配时，假定下述条件 成立： 全线共m个中继段，其特性相同； 衰落是造成高误码率的主要原因，且各 中继段的衰落是相互独立的； 码间干扰及外来干扰是造成低误码的主 要原因，而且在低误码率的统计时间内， 这些干扰可近似看成是平稳的。 第6章 30 假设全程高误码率指标为Peth，其时间百分数为 Kth；全程低误码率指标为Petl，其时间百分数为Ktl ；下标t表示全程，以s取代t时，表示某一段的指 标，m表示所分段数则有 高误

13、码误码 率指标标分配： Pesh=Peth Ksh=Kth/m 低误码误码 率指标标分配： Pesl=Petl/m Ksl=Ktl 第6章 31 意义是：低误码率指标按误码率数值在各中继 段均匀分配，而时间百分数不变；高误码率指 标按时间百分数在各中继段均匀分配，而误码 率数值不变。 例子：共有10个中继段 任何月份一分钟的平均误码率大于1xl0-6的时间 概率不得超过a(恶化分)； （ 1xl0-7 ； a） 任何月份一秒钟的平均误码率大于1x10-3的时 间概率不得超过b(严重误码秒) （ 1x10-3；b/10 ） 第6章 32 2.可用性 假设参考数字通道(或数字段)的可用性定义如下

14、可用性l-不可用性 =可用时间/（可用时间+不可用时间） 不可用时间定义为：在至少一个传输方向上，只要 下述两个条件中有一个连续出现10秒，即认为该通 道不可用时间开始(这10秒计入不可用时间)。 (1)数字信号阻断(即定位或定时丧失)； (2)每秒平均误码率大于1x10-3。 第6章 33 可用时间定义为：在两个传输方向上， 下述两个条件同时连续出现10秒，即认 定该通道可用时间开始(这10秒计入可用 时间) (1)数字信号恢复(即定位或定时恢复)； (2)每秒平均误码率小于1x10-3。 第6章 34 3.传输容量 目前对于大多数通信用户来说，电话依然是一种主 要的业务内容。因此数字微波通

15、信系统的传输容量 基本上是按照多路数字电话的容量等级来规定的。 关于多路数字电话的群路等级，国际电信联盟曾规 定过两种标准，第一种是西欧各国主要采用的30路 系列；一种是日本和北关各国主要采用的24路系列 ：其他一些数字业务(如频分多路模拟电话的编码信 号、彩色电视编码信号、数据信号等)的比特率应纳 入这两个标准系列之中，或者复用成64kbb。 第6章 35 我国数字微波中继通信的传输容量采用脉 码调制30路系列和增量调制系列混合传输 的体制。为了满足用户的更广泛要求。在 脉码调制30路标准系列基础上，又增设了 几种中间等级的非标准系列，如60路、240 路、960路等：按照人们一般的习惯，认

16、为 比特率100Mbs以上为大容量数字微波系 统；10-100Mb/s为中容量数字微波系统； 10Mbs以下为小容量数字微波系统。 第6章 36 4.基带接口 是指微波设备与数字复用设备之间或者再生型中继设 备之间的接口关系。 基带接口参数是数字微波设备的一项重要指标。为了 便于不同设备在组成通信网时能够互相连接，基带接 口必须标准化。对于脉码调制系列的各种群路等级， ITU_T的G.703和G.823建议已规定数字接口的物理 电气特性。 对数字接口一般需考虑以下几项性能指标： 比特率容差；接口码型；输入、输出口规范； 定时时钟抖动特性等。 第6章 37 主要内容 1. 假设参考通道与传输质量标准 2. 射频波道的频率配置 3. 系统性能的估算与指标分配 4. 路径效应和大气效应的估计与控制 5. 路由工程设计举例 第6章 38 6.2 射频波道的频率配置 在微波中继通信中为了提高射频频 谱的利用率和减少波道间或路由间 的干扰，必须很好地解决波道频率