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三跳微波電路電波衰落調(diào)研報(bào)告范文
一、**—**微波干線簡介
**—**微波系統(tǒng)是**局防汛和日常工作中最重要的微波干線，也是海委直管大型水庫**水庫對(duì)外唯一通信電路。該系統(tǒng)于1995年由中日兩國政府合作建設(shè)完成，站點(diǎn)包括**、祝官屯、臨清、館陶、**縣、**、**、**8個(gè)站（其中前三個(gè)站位于**省，后5個(gè)站位于河北省），干線全長288公里。以該干線為傳輸中樞，建立起了漳河、衛(wèi)運(yùn)河流域較為完善的防汛通信系統(tǒng)。下圖為該干線的地理位置圖：
該干線自建成使用以來，在**局的防汛和日常工作中發(fā)揮著重要作用，尤其在“96.8”洪水中發(fā)揮了不可替代的作用，為抗洪救災(zāi)取得勝利提供了可靠保障，并得到部委的表揚(yáng)。事實(shí)證明，該干線已經(jīng)成為**局防汛搶險(xiǎn)的神經(jīng)線。
根據(jù)原信息產(chǎn)業(yè)部《關(guān)于調(diào)整1-30ghz數(shù)字微波接力通信系統(tǒng)容量系列及射頻波道配置的通知》（信部無[20xx]705號(hào)）規(guī)定，該系統(tǒng)使用頻段已收回另行分配，自20xx年1月1日起將失去干擾保護(hù)，并且不得對(duì)新業(yè)務(wù)臺(tái)站產(chǎn)生干擾。因此，**局自20xx年12月起對(duì)該干線分期進(jìn)行了改造。改造后的微波工作頻段為8g，容量為155m, **—祝官屯—臨清—館陶—**縣4跳微波采用1+1設(shè)備配置，天線采用空間分集；**縣—**—**及**—**三跳微波由于資金限制，采用1+0配置，天線未采用空間分集。
系統(tǒng)建成投入使用后，運(yùn)行基本穩(wěn)定，更高的傳輸帶寬為**局的語音、數(shù)據(jù)、視頻等各項(xiàng)業(yè)務(wù)的開展提供了極大的便利。但根據(jù)幾年來的實(shí)際運(yùn)行效果來看，**縣—**—**及**—**三跳微波線路中斷率明顯較多，對(duì)**水庫、**局及漳河上游管理局的專網(wǎng)通信有較大影響。因此，有必要對(duì)這三跳微波電路的電波衰落情況進(jìn)行調(diào)查，對(duì)引起電路中斷的各種原因進(jìn)行分析，以期找出相應(yīng)的對(duì)策。
二、衰落的定義及分類
微波在空間傳輸中將受到大氣效應(yīng)和地面效應(yīng)的影響，導(dǎo)致接收機(jī)接收的電平隨著時(shí)間的變化而不斷起伏變化，這種現(xiàn)象就是衰落。
無線信道中電波的傳播不是單一路徑，而是直射波和許多路徑來的眾多反射波的合成。由于電波通過各個(gè)路徑的距離不同，因而各個(gè)路徑來的反射波到達(dá)時(shí)間不同，也就是各信號(hào)的時(shí)延不同，相位也就不同。不同相位的多個(gè)信號(hào)在接收端迭加，有時(shí)迭加而加強(qiáng)（方向相同），有時(shí)迭加而減弱（方向相反）。這樣，接收信號(hào)的幅度將急劇變化。這種衰落是由多種路徑引起的，所以稱為多徑衰落。 衰落的大小與氣候條件，站距的長短有關(guān)。衰落的時(shí)間長短不一，程度不一。
衰落根據(jù)其頻率特性又可以分為二類：非頻率選擇性衰落（又稱平衰落）和頻率選擇性衰落。
衰落影響：接收電平降低，無法保證正常通信；接收波形畸變，產(chǎn)生嚴(yán)重的誤碼；傳播延時(shí)變化，破壞與時(shí)延有關(guān)的同步。
從衰落的物理因素來看，可以分成以下幾種類型：
�。�1）k 型衰落
這是由于多徑傳輸產(chǎn)生的干涉型衰落，它是由直射波和反射波在到達(dá)接收端時(shí)，由于行程差，使它們的相位不一樣，在疊加時(shí)產(chǎn)生的電波衰落。由于這種衰落與行程差δr 有關(guān)，而δr 是隨大氣的折射參數(shù)k 值的變化而變化的，故稱為k 型衰落。這種衰落在水面，湖泊，平滑的地面時(shí)顯得特別嚴(yán)重。
�。�2）波導(dǎo)型衰落
由于氣象的影響，大氣層中會(huì)形成不均勻的結(jié)構(gòu)，當(dāng)電磁波通過這些不均勻?qū)訒r(shí)將產(chǎn)生超折射現(xiàn)象，稱為大氣波導(dǎo)傳播。若微波射線通過大氣波導(dǎo)，而收，發(fā)兩點(diǎn)在波導(dǎo)層外，則接收點(diǎn)的電場強(qiáng)度除了有直線波和地面反射波以外，還有“波導(dǎo)層”以外的反射波，形成嚴(yán)重的干擾型衰落，造成通信的中斷。
一般認(rèn)為k型衰落持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短，衰落程度較淺，且變化快，很少能夠中斷通信；而波導(dǎo)型衰落持續(xù)時(shí)間長，衰落程度深，極易造成通信長時(shí)間中斷。
�。�3）閃爍衰落
對(duì)流層中的大氣湍流形成的不均勻的塊式層狀物使介電系數(shù)ε與周圍的不同，當(dāng)微波射線射到上面時(shí)，將使電波向周圍輻射，形成對(duì)流層散射。此時(shí)接收點(diǎn)也可以接收到多徑傳來的這種散射波，它們的振幅和相位是隨機(jī)的，這就使接收點(diǎn)的場強(qiáng)的振幅發(fā)生變化，稱之為閃爍衰落。這種衰落持續(xù)時(shí)間短，電平變化小，一般不會(huì)造成通信的中斷。
三、**縣—**等三跳微波電路衰落調(diào)查
3.1 衰落情況測試及觀察
從微波系統(tǒng)及語音交換機(jī)的網(wǎng)管系統(tǒng)的運(yùn)行記錄來看，**水庫及**局交換機(jī)與**局中心交換機(jī)的2m連接有時(shí)會(huì)快速中斷，然后自行恢復(fù)，而臨清局的交換機(jī)則基本無中斷現(xiàn)象。因此需要對(duì)各段電路的誤碼性能進(jìn)行測試分析，找出誤碼率較高的傳輸區(qū)段。嫌疑最大的就是那三跳無空間分集的線路。于是，在**中心站機(jī)房架設(shè)誤碼儀，對(duì)**—**縣段及**—**段同時(shí)進(jìn)行長時(shí)間誤碼測試，結(jié)果表明：**—**縣段傳輸質(zhì)量非常好，而**—**段則出現(xiàn)了較高的誤碼率，這就說明了**縣—**段的傳輸質(zhì)量不太理想。用同樣的方法也證明了**縣—**段存在同樣問題。因此需要對(duì)以上三跳微波電路進(jìn)行進(jìn)一步的誤碼測試。于是把誤碼儀安裝到**站，對(duì)**—**縣、**—**、**—**三跳微波逐一進(jìn)行誤碼測試，七天的測試結(jié)果如下：
**—**縣段誤碼測試結(jié)果
**—**段誤碼測試結(jié)果
**—**段誤碼測試結(jié)果
從以上測試結(jié)果可以看出：三跳微波傳輸質(zhì)量皆不理想，衰落往往能導(dǎo)致系統(tǒng)中斷，而尤以**—**段為甚。
通過微波網(wǎng)管系統(tǒng)得到的接收電平可以更直觀地對(duì)衰落情況進(jìn)行觀察。以下就是抽取的比較典型的各段電路傳輸衰落時(shí)的接收電平曲線：
**—**縣段衰落時(shí)的接收電平曲線圖
**—**段衰落時(shí)的接收電平曲線圖
**—**段衰落時(shí)的接收電平曲線圖
微波系統(tǒng)接收機(jī)門限電平為-70dbm，從各個(gè)曲線圖中可以很直觀地看到系統(tǒng)中斷的情形。閃爍衰落的情形也有，但由于電平浮動(dòng)的幅度較小，對(duì)傳輸質(zhì)量影響不大，在此不予考慮。
3.2 實(shí)際傳輸路徑調(diào)查
從1/50000地圖可以看出：**縣—**—**二傳輸區(qū)段的地形為平原，中間沒有大的水面；而**—**段的傳輸斷面為b型和c型，傳輸距離較遠(yuǎn)（36.5公里），衰落的情況也最嚴(yán)重，因此著重對(duì)此段傳輸路徑進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查。
下圖為該段傳輸路徑實(shí)地勘察路線的示意圖。
情況說明：
從**出發(fā)，沿電波傳輸路徑進(jìn)行勘察，路線確定的依據(jù)為1/50000地圖和gps。
從**至鐵路，地形為平原，傳輸反射點(diǎn)（19.6公里處）為高速公路附近，周圍沒有水面，但雨后可能會(huì)有積水）；離**28km處有一孤立山丘，其海拔為129米，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算的余隙值（65米），此山丘的高度在k值變化時(shí)不足以引入傳輸損耗；再往前直至**為起伏山丘。
在**站和**站的鐵塔上沿傳輸方向用望遠(yuǎn)鏡瞭望，沒有發(fā)現(xiàn)可能的阻擋物。
四、 衰落調(diào)查結(jié)論及應(yīng)對(duì)措施
4.1 調(diào)查結(jié)論
三跳電路的反射點(diǎn)均在平原地帶，在下雨及大面積灌溉時(shí)容易導(dǎo)致k型衰落，造成電波的深衰落。在干旱的季節(jié)會(huì)比較穩(wěn)定，這也和實(shí)際情況基本吻合。
在晚19：00至次日晨8：30，是極易形成大氣波導(dǎo)的時(shí)段，這時(shí)容易發(fā)生衰落時(shí)間較長、幅度較大的波導(dǎo)型衰落。
由于本微波系統(tǒng)容量較大，傳輸信號(hào)的帶寬較寬，容易導(dǎo)致頻率選擇性衰落，這時(shí)的信號(hào)電平并沒有大的起伏，但信號(hào)頻譜變形嚴(yán)重，導(dǎo)致誤碼增多，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)引起傳輸中斷。
4.2 應(yīng)對(duì)措施
一般地，應(yīng)對(duì)衰落的主要措施有：
（1）自適應(yīng)均衡技術(shù)
所謂均衡就是接收端的均衡器產(chǎn)生與信道特性相反的特性，用來抵消信道的時(shí)變多徑傳播特性引起的干擾。這項(xiàng)技術(shù)在該微波系統(tǒng)中已應(yīng)用，但不能有效抗拒程度較深的衰落。
�。�2）頻率分集（fd）
用兩個(gè)以上的頻率同時(shí)傳送一個(gè)信號(hào)，在接收端對(duì)不同頻率的信號(hào)進(jìn)行合成，利用電磁波在不同頻率下的不同行程來減少或消除影響。但由于無線電主管部門給予該微波線路僅一對(duì)頻點(diǎn)，對(duì)于本套系統(tǒng)無法實(shí)施。
�。�3）空間分集（sd）
在接收端架幾副高度不同的天線，利用電磁波到達(dá)各接收天線的不同行程來減少衰減。下圖就是**—祝官屯段的分集接收對(duì)抗衰落的曲線圖：
上圖可以明顯看到1#和2#接收系統(tǒng)在衰落發(fā)生時(shí)的保護(hù)作用：1#天線接收信號(hào)衰落時(shí)，2#天線接收信號(hào)正常，反之亦然，這樣通過切換裝置，系統(tǒng)的接收信號(hào)始終在門限電平之上，維持系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。這表明空間分集接收對(duì)相位干擾型衰落是非常有效的，對(duì)于該套微波系統(tǒng)也是可行的。
**、**、**、**縣的鐵塔均在70米以上，高度完全可以滿足分集天線的余隙要求。根據(jù)對(duì)三跳微波電路采用空間分集后的電路傳輸指標(biāo)計(jì)算及其他已分集區(qū)段的運(yùn)行情況，可以判定：只要計(jì)算好分集天線的高差，就能夠有效的消除衰落的影響，從而大大提高電路的穩(wěn)定性，同時(shí)，升級(jí)后的1+1設(shè)備配置對(duì)設(shè)備故障判定和故障處理，會(huì)更加準(zhǔn)確和容易，增加系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
總之：針對(duì)**縣—**—岳成、**—**三跳微波時(shí)有中斷問題，我們進(jìn)行了長時(shí)間的調(diào)查分析，其中做了路由地面的調(diào)查、儀器測試、與通訊質(zhì)量好的區(qū)段比較以及計(jì)算分析等方法，找準(zhǔn)了主要原因，同時(shí)調(diào)查分析了解決問題的主要方法。認(rèn)為：增加上述三跳站微波設(shè)備至1+1是解決問題的最好途徑。
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