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广电系统模拟微波数字化改造中电路设计的几个关键问题的研究

2006-05-26 广东省广播电视技术中心 麦卓平 依马狮网


    【摘要】 本文系统地分析了广电系统大容量SDH数字微波网络的特点,并针对其小夹角路由传输、长站距传输、抗衰落和系统干扰协调等几个关键问题进行了分析和研究,最终提出了一些行之有效的解决措施。
    【关键词】
小夹角路由传输  分支电路干扰  长站距  抗衰落  分集


一. 引言
    目前,广电系统正在进行模拟微波电路的数字化改造,由于改造的基本原则要尽可能地利用原有传输路由,其在网络结构、业务特点、站点布置等方面与标准的微波网络有着很大的区别,因此给电路的设计工作提出了一些新的课题。本文针对广电系统微波电路数字化改造电路设计中出现的一些关键问题进行了分析研究,并总结出了一些行之有效的解决措施,以期在今后的大容量数字微波网络建设中起到一定的指导作用。


二. 关键问题的提出及解决措施
    1.小夹角路由传输问题
    各省广电系统的业务信号均是从省会城市向下传送至省内各个骨干转播台或地级市电视台,同时各骨干转播台和地级市电视台还有回传至省会城市中心站的业务信号,这决定了其数字微波传送网为“星形+链形”的网络结构,同以往国家干线SDH数字微波网的链形网络结构比较,该网中包含了更多的分支电路形式,因此需要更多地考虑小夹角路由的传输问题。
    对于小夹角路由传输,一般根据具体情况,建议依次按下述办法解决干扰问题:
    (1)采用高性能和超高性能天线;
    (2)采用交叉极化方式;
    (3)采用ATPC技术;
    (4)在频率安排允许时,采用邻波道或不同频段;
    (5)采用特殊性能天线(贝壳和角锥形等)。
    一般首先考虑采用前三项措施,在还不能满足干扰指标要求时,考虑采用第四项措施。特殊情况下,采用第五项措施,特殊性能天线在电路分支夹角为30°~40°时其F/B≥60~70dB,因此,这是解决城市中密度较高电路之间干扰的最好天线。但是,其重量重、座式安装复杂、价格高等不利因素也限制了其使用范围,使用时需要权衡利弊。
    2.长站距问题
    由于广电系统的微波站大都与高山骨干转播台合建,因此大多位于各个地区的最高峰上,从而导致相邻站间的站距一般很长(如广东广电SDH微波网最长站距为107.8公里)。因此,长站距问题也是广电系统数字微波电路改造中需要重点考虑的。对于长站距电路问题不能一概而论,只能对每一个具体传输条件具体分析,采取不同的技术措施。
    对于广电系统的大多数微波电路而言,虽然站距相对较长,但它们大多有一个共同的特点,就是两端或一端站点海拔高度较高,电波处于高路径传播,这样较少受地面低空(100~200米)波导层影响,或者由于两端站址海拔高差较大,电波穿越低空波导层,避免了在波导层内形成多径传播衰落,因而一般传播比较稳定。
    对于部分站距较长而且路径断面条件不是很好的情况,首先会考虑在经济条件允许的条件下在中间加站,从而使1跳断面条件不好的长路径电路变成2跳断面条件相对较好的短路径电路,这样同时解决了长站距和断面条件不好两个难题。
    例如在广东省广播电视微波电路数字化改造设计中,原模拟微波圭峰山-恩平段站距为84.12公里,两站址海拔高度分别为420m和200m,高差不大,而且微波路径全部是沿潭江河谷地区,地面起伏不大,并有5~6处穿越江面宽阔水域和多处水网地段,因此,传播条件较差,原模拟微波电路运行过程中,该段电路传播经常出现衰落并造成电路中断,在工程设计中必须改善该路段的传播条件以提高传输质量。通过读取断面数据和现场勘查,最终确定在开平地区的梁金山(海拔400m)增加新站(新站与开平市电视调频转播台同址),这样两中继段距离合理(37.37公里和47.10公里),微波路径偏离潭江水面,而且两段电路站址海拔高度增加,高差加大,电波受近地面波导层影响减少,传播条件改善。经计算,该段电路改造后的总衰落中断概率(严重误码秒比)为2.54×10-5,而原来圭峰山-恩平一段时为2.32×10-4,即指标改善了25倍(13.98dB)以上。电路指标估算比较表如下:

起点站站名 圭峰山 圭峰山
中间站站名 开平  
终点站站名 恩平 恩平
站      距 84.49 84.12
总衰落中断概率(%) 2.51E-06 6.28E-05

    对于部分站距较长,断面条件不好,而且无法加站的微波电路,会考虑减少分路系统损耗、采用低阶调制方式、自适应均衡、空间分集加角度分集的合成技术、前向纠错编码、编码调制混合编码等技术措施来解决电路传输质量问题。另外,对于长站距微波我们不建议采用过高的发射功率以弥补系统增益损失的办法。因为,在实际电路测试时发现,当发射功率大于32dBm时,三阶交调已超标。因此,采用提高发射功率来增加平衰落储备的办法要慎重。
    3.系统内干扰问题
    系统内干扰以受变动因素影响的分支(转折)电路干扰和越站干扰为主。
    (1)同站分支或转折电路干扰
    这是指因电路转折和分支夹角较小,同站内接收的异路由邻电路干扰,如前面小夹角路由传输问题中所述,这里不再赘述。
    (2)越站干扰的主要解决措施
    ·采用超高性能天线
    ·采用交叉极化方式:相邻两中继段极化相同和交替变换,即HHVV方式
    ·增加线路转折角
    以广东广电微波电路数字化改造设计为例,由于大绀山站海拔较高,大绀山站—广州站之间无任何地形阻挡,因此,必须考虑和解决广州—大绀山之间的越站干扰问题:  
    大绀山—高要与大绀山—广州在传播路径上有2°23′的夹角,广州—金古顶与广州—大绀山在传播路径上有2°18′的夹角。根据计算:在广州采用2.4米超高性能天线(分集天线),其在2°时的方向鉴别度为24dB,天线交叉极化隔离度为23dB,在金古顶和大绀山采用3.7米高性能天线,其在2°的方向鉴别度为24dB,交叉极化隔离度为6dB,广州—金古顶距离为55.29公里,广州—大绀山距离为133.39公里,在广州—金古顶段与大绀山—高要段采用不同极化方式的情况下,广州站接收到信号电平与越站干扰电平之比(C/I)为:24+24+23+7.6=78.6dB,越站干扰在允许范围内。可见,在采用超高性能天线和HHVV极化方式的条件下,可以使广州—大绀山间的越站干扰满足指标要求。
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