GB-T13619-1992微波接力通信系统干扰计算方法.pdf

中华人民共和国国家标准微波接力通信系统干扰计算方法发布实施国 家 技 术 监 督 局发 布免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准微波接力通信系统干扰计算方法国家技术监督局批准实施主题内容与适用范围本标准给出了模拟微波与数字微波接力通信系统的干扰容限干扰类型以及干扰计算方法其中包括路径传输损耗地形影响雷达干扰以及不同调制方式的系统干扰计算等本标准适用于频段 微波接力通信系统之间以及雷达系统对模拟微波接力通信系统的干扰计算本标准是微波通信系统之间干扰协调的主要依据和验算手段也是各种容量微波通信系统的总体设计电路建设以及维护的依据引用标准大容量长距离模拟微波通信干线电话传输干扰容限模拟微波接力通信系统容量系列及波道配置术语同波道干扰在可以预料的频率稳定度范围内干扰信号与有用信号载波频率相同或相近时产生的干扰相邻波道干扰参见单频干扰参见鉴别角干扰站或被干扰站天线的主波束中心轴方向偏离两站连线的夹角参见图干扰抑制因子在微波系统中由于射频与中频电路的选择性对相邻波道无用边带的衰减量干扰分析基本方程本章主要给出干扰计算过程中所涉及的传输损耗有用信号电平和干扰信号电平以及一些基本参数的计算方法传输损耗的计算为了计算传输损耗将世界划分为四个无线电气候区其定义分别为区与区或区相邻的海岸或海湾陆地其海拔标高不超过并且离最近的区或区的距离不超过的海岸地区区除区以外的所有陆地区纬度高于的海洋和其他大面积水域至少覆盖直径为的圆面积但不包括地中海与黑海免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载区纬度低于的海洋和其他大面积水域至少覆盖直径为的圆面积包括地中海与黑海视距路径传输损耗计算视距路径传输损耗主要包括自由空间传输损耗及氧气和水汽的吸收损耗式中视距路径传输损耗自由空间传输损耗频率路径长度水汽吸收衰减系数氧气吸收衰减系数当时当时式中水汽浓度取决于无线电气候区区与区区超视距路径传输损耗计算超视距传播机制主要是绕射包括障碍物绕射和光滑球面绕射和对流层散射但在较少的时间里也可能出现超折射与对流层波导之类的反常传播机制对于距离稍超过视距的传输路径在大多数情况下绕射是主要传播机制散射可忽略不计相反对很长的路径来说绕射场比散射场可能弱几百个分贝因此绕射传播机制可忽略不计对于中等长度的路径两种传播机制都需考虑在干扰计算中可取传输损耗较少的为主要传播机制光滑球面绕射光滑球面绕射损耗的近似计算公式如下式中光滑球面绕射损耗距离项函数高度增益项函数两天线间的归一化长度天线的归一化高度免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载式中路径长度等效地球半径天线高度频率是一个与地形 频率和极化类型有关的参数 对于本标准所考虑的频段可近似为式中表示地面导纳归一化因子 并由下式给出对于水平极化对于垂直极化式中相对介电常数大地导电率不同地面的电特性参数值见表表地面电特性参数值地形参数变化范围平均值海水淡水湿土干土不规则地形障碍物上的绕射在传输路径上往往会遇到一个或多个障碍物 为了估算这些障碍物的附加绕射损耗 通常是将障碍物的形状理想化一种情况是当障碍物的厚度相对较窄时 可假定为刃形障碍 另一种情况是当障碍物的厚度相对较宽时 可假定为平滑的物体 并在顶部可定义出曲率半径 这种障碍物称为圆形障碍免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载刃形绕射损耗的计算在工程设计中 为了计算上的方便 常常采用近似法计算绕射损耗 刃形绕射损耗的近似计算公式如下式中刃形绕射损耗路径余隙式中和两站天线标高 并且标高低的天线至障碍物的距离两站间距离地球半径等效地球半径系数障碍物标高自由空间余隙式中波长第一费涅耳区半径单圆形障碍物绕射损耗的计算式中单圆形障碍物绕射损耗路径余隙自由空间余隙余隙为零时的绕射损耗近似公式如下式中为与有关的参数 近似值如下当为时时时时时为地形参数 近似计算公式为免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载式中路径长度标高低的天线至障碍点的距离数值的确定 参见图先将两天线连成直线然后 在障碍点低于自由空间余隙处作一条平行于的直线 最高障碍物在这条平行线上所截取的即为图数值的确定刃形与圆形障碍物的判别刃形与圆形障碍物可按式求得的地形参数来判别当时 可视为理想刃形多重障碍物绕射计算这种情况在高低起伏山区和丘陵地带常常出现 可按如下过程处理首先确定多重障碍物是否能够合并 如图所示连接两天线的直线以最大第一费涅耳区半径为距离作平行于的直线这条线截出了各个障碍物之间的距离以及它们在这条线上的宽度如果则障碍物与可等效为一个障碍物来计算反之 两个障碍物要分别计算图障碍物几何参数免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载其次 判定各等效障碍物是刃形还是非刃形障碍物 确定所要使用的绕射模式第三 将整个剖面图分解成各重主障碍物的小剖面图 并根据绕射类型分别求得其绕射损耗设有个障碍物表示第 个障碍物的绕射损耗 则总绕射损耗为剖面图的分解及各自绕射损耗的计算过程如下 见图图各重主障碍物小剖面示意图首先求出个障碍物的各自余隙及第一费涅耳区半径求主障碍物为满足的下标按单一障碍物求剖面主障碍物的绕射损耗以主障碍物为基准 向左连接各障碍物得到剖面与方法相同 找出该剖面图的次主障碍物并计算出其绕射损耗 同理 向右得到另一剖面及该剖面的主障碍物绕射损耗依次类推 直到求出全部重主障碍物及对应的绕射损耗对流层散射传播年度传输损耗大于的时间的年度对流层散射传输损耗如下预测式中时间内的传输损耗频率路径长度最小散射角 即收 发无线电地平线间的夹角 毫弧度等效地球半径天线口面介质耦合损耗免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载分别为收 发信天线增益气象参数因子大气结构参数 见表表征对数正态分布斜率 为的函数时的典型值见表和时间的传输损耗差对于和型气候区确定如下区区型气候区的由图确定 其中为路径长度与收 发端视距和的差有关气候区类型为区 大陆性亚热带区 海洋性亚热带区 沙漠区 大陆性温带区 海洋性温带陆地区 海洋性温带海面表气象因子和大气结构参数气候区表的典型值免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载图区曲线最坏月份传输损耗最坏月份对流层散射传输损耗 由中年度传输损耗加一修正值得到 此项修正由图确定等效距离的计算见式图最坏月份和年度传输损耗差免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载反常传播机制下的干扰路径传输损耗超折射与对流层波导之类的反常传播机制下的干扰预测 适于以下的时间 这种机制下的干扰传输损耗如下确定式中频率路径长度为与无线电气候区 频率和时间百分数有关的衰减率式中时间百分数的值见表表在不同气候区的值区域为与地形不规则度有关的衰减率区区式中为地形不规则度 通常可表示为传输路径上和的地形高度值的差乘积的最大值为耦合损耗 其值与气候区和时间百分数的关系列于表表耦合损耗区域时间百分数发 收端水平仰角所引起的附加绕射衰减免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载式中分别为发 收端的附加绕射衰减的最大值为分别为两端的水平仰角 见图分别为两端的视距 从接收天线或发射天线到相应视线点的大圆路径障碍物的曲率半径水平仰角可在现场用仪器测出 也可用下面的公式近似计算式中分别为两端天线的海拔高度分别为两端视线点的海拔高度等效地球半径图路径的几何参数基本参数计算微波站天线通信方位的计算根据收发两点的经纬度 计算点到点的真北方位角免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载当当角度与弧度的关系如下式中点经度点经度点纬度点纬度根据收发两点投影坐标计算点对点的真北方位角式中点纵坐标点横坐标点纵坐标点横坐标点所在地图下方标出的真子午线与坐标的夹角点坐标在真子午线左侧取值点坐标在真子午线右侧取值路径距离计算平坦地面计算方法式中地球半径经 纬度参数均为弧度大圆路径计算方法式中坐标路径距离计算方法免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载式中各参数意义与相同天线增益的确定天线增益是通过实际天线方向图来确定的 但当缺少方向图资料时 可采用下述公式预测设为天线直径为波长 当时当时式中偏离主波束中心轴的张角 度鉴别角计算鉴别角计算公式如下式中被干扰站的通信方位干扰站的通信方位点对点的鉴别角点对点的鉴别角如图所示 图中为信号传输路径为干扰路径免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载图鉴别角计算载波干扰比计算有用信号电平的计算式中收信机输入端的信号功率发信机输出端的信号功率发射天线增益接收天线增益发射端馈线系统损耗接收端馈线系统损耗路径传输损耗路径传输损耗可按如下方法确定当路径余隙并且路径距离不超过时 按自由空间传输损耗计算当路径余隙并且路径距离大于时按式计算当路径余隙并且路径距离不超过时当路径余隙并且路径距离超过按式计算 并附加绕射损耗干扰信号电平的计算式中收信机输入端的干扰信号功率干扰发射机输出端信号功率干扰站天线在被干扰站方向的天线增益被干扰站天线在干扰源方向的天线增益被干扰站接收端馈线系统损耗干扰站发射端馈线系统损耗干扰路径传输损耗交叉极化去耦免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载与鉴别角有关 计算时查天线方向图的计算参见干扰路径传输损耗确定如下视距传播机制下的干扰路径传输损耗与有用信号的视距路径传输损耗计算方法相同 见和绕射传播机制下的干扰路径传输损耗这种传播机制下的干扰预测 适于的时间 绕射衰减量按中方法计算对流层散射机制下的干扰路径传输损耗这种传播机制下的干扰预测 主要适于的时间传输损耗按中式预测 此时 式中的和分别为被干扰站和干扰站的天线增益 并且需要以代之 其中是干扰预测所关心的干扰出现时间百分数反常传播机制下的干扰路径传输损耗超折射与对流层波导之类的反常传播机制下的干扰预测 适于以下的时间 这种机制下的干扰传输损耗按中方法计算微波接力通信系统干扰允许值模拟系统的干扰允许值在模拟系统的假设参考电路的每个调制段内 系统外部的干扰源在最高话路零相对电平点处所产生的总干扰噪声功率 在任意月份的以上时间内 每分钟平均的 加重不加权 干扰允许值规定如下来自其他微波接力系统的干扰允许值为每个干扰源单频干扰允许的干扰噪声功率为每个雷达干扰源的允许干扰噪声功率为每个调制段以及全程的雷达干扰源允许的干扰噪声功率均为数字系统干扰允许值来自其他地面微波通信系统及雷达系数的干扰允许值 对参考电路 规定如下任何月份以上时间 任意一分钟射频干扰功率引起的平均误码率应不超过任何月份以上时间 任意一秒钟射频干扰功率引起的平均误码率应不超过任何月份由于射频干扰功率引起的误码秒累积时间应不大于系统的干扰计算干扰降低因子当接收机鉴频器输入端的载波干扰比足够大时 话路中基带干扰功率与载波干扰比之间呈线性关系 并可用干扰降低因子表示式中一个话路中的测试音功率话路中 带宽为未加权干扰噪声功率接收的有用信号射频功率接收的干扰信号射频功率干扰降低因子可进一步表示为免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载式中有用信号测试音有效频偏 未预加重有用信号基带内有关话路中心频率有用信号基带最高频率有用信号基带内有关话路的预加重因子话路带宽有用信号与干扰信号载频间隔干扰扩散因子当当式中有用信号归一化功率谱密度的连续部分干扰信号归一化功率谱密度的连续部分有用信号归一化残余载波功率干扰信号归一化残余载波功率将干扰信号的对应参数代入式便可求出有用信号的有效调制指数有用信号的基带最低频率接收机滤波器幅 频特性 以干扰信号载波中心频率为原点干扰噪声功率 未加权 与载波干扰比的关系系统对系统干扰计算低调制指数时的干扰计算模式当干扰信号为低调制指数有用信号为中 高调制指数时式中有用信号测试音有效频偏 未预加重有用信号基带内有关话路中心频率免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载有用信号基带最高频率有用信号基带内有关话路的预加重因子话路带宽有用信号与干扰信号载频间隔有用信号的归一化功率谱密度的连续部分信号频谱密度的数学表达式是非常复杂的 参见附录为了使问题简化 采用图表法近似求解式中可按下述过程确定令利用图将对应于图中参娄并根据已知有用信号的调制指数查出值并除以基带最高频率同理 可以求出值最后将查曲线求出的值和代入式便可算出干扰降低因子当有用信号为低调制指数干扰信号为中 高调制指数时式中干扰信号的归一化功率谱密度的连续部分这里和确定方法与相同有用信号和干扰信号均为低调制指数时当调制指数时信号的能量主要集中在残余载波和上下两个第一边带 此时信号和干扰频谱的交迭情况如图所示图低调制指数时信号波和干扰波频谱的交迭图此时因此式的干扰扩散因子为其积分上下限由下列三个不等式确定进一步 由于低调制指数下的载波对边带的差拍远大于边带对边带的差拍所引起的噪声 故式可简化为下式免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载中等调制指数时的干扰计算当有用信号和干扰信号的调制指数以及载波频率间隔给定时 干扰降低因子可按如下步骤计算 首先利用归一化功率谱密度 参见附录或图归一化功率谱密度曲线及式计算卷积 然后根据接收机滤波器的幅 频特性求出残余载波影响 最后 利用式确定话路干扰降低因子当有用信号和干扰信号的基带最高频率相同 即时 干扰降低因子的计算可以进一步简化令图信号归一化频谱密度利用图再根据上式和对应的值求出然后计算式中有用信号基带最高频率干扰信号基带最高频率有用信号的均方根调制指数干扰信号的均方根调制指数有用信号基带内有关话路中心频率有用信号与干扰信号载频间隔免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载数字系统对系统的干扰计算数字信号对系统的干扰有用信号为低调制指数时式中信号的调制相数信号比特率有用信号与干扰信号的载波频率差有用信号基带内有关话路中心频率有用信号为中等调制指数时严格计算需求出式的卷积由于两种信号的频谱不同 计算机处理的运算量很大 为此在附录参考件 中给出简化估算式作为参考信号对系统的干扰有用信号为低调制指数时式中调制电平数其他参数同有用信号为中等调制指数时的干扰计算同单频干扰当调频信号的有效调制指数较小 并且有用信号和干扰信号的载频差落入被干扰信道的基带内时应特别注意残余载波差拍所产生的单频干扰单频干扰的计算式如下式中有用信号和干扰信号的归一化残余载波功率 参见式对于未调信号 调制指数信号载频与干扰信号载频差的绝对值有用信号和干扰信号的载波频率当载频差为零时决定于发射机的频率稳定度有用和干扰发射机的频率稳定度其他参数与式相同门限恶化门限电平定义为恰好满足中断概率指标的接收信号电平描述门限恶化的一种方法是给出最大允许的干扰信号电平式可用来估算系统和系统的最大允许干扰信号电平免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载式中最大允许干扰信号电平被干扰接收机的门限电平被干扰接收机的有效选择性数字微波接力通信系统干扰计算误码率计算公式 符号误码率调制系统当时当时式中补余误差函数调相相数信号比特能量与噪声功率谱密度之比对应于某一误码率 如或的信噪比理论值调制系统式中的意义与相同调制系统两个正交分量之一的基带信号误码率调制电平数信号干扰比允许值计算同波道干扰根据上述公式可算出信噪比的理论值另外还有设备不完善引起的恶化 系统内部干扰引起的恶化和系统外部干扰引起的恶化 因此 实际的门限信噪比可表达如下式中对应于某一误码率 如或的门限信噪比对应于某一误码率 如或的信噪比理论值设备恶化量 设备厂家给出免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 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式中为中频带宽和分别为本振信号和干扰信号频率的谐波次数带外干扰与带内干扰的不同点是把计算点从高频移到中频免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载式中混频器输出端的信噪比被干扰信道载波功率与雷达干扰载波功率比被干扰信道的天线至混频器输入端的天馈线波道滤波系统在频率的总响应 该参数由设备厂家给出微波接收机混频器的变频响应阶第一类修正贝塞尔函数式中混频器输入端干扰信号以毫瓦为零分贝的绝对功率电平收信机输入端射频信号电平干扰噪声的确定如果干扰允许值是以射频信号干扰比形式给出的 那么可以直接使用介绍的方法进行电磁兼容分析 当干扰允许值以噪声功率给出时 需要从实际电路射频信号干扰比中确定干扰噪声功率 以便和干扰噪声允许值进行比较干扰噪声功率的表达式如下式中脉冲宽度重复频率需要指出 在中噪声允许值是以平均噪声功率给出的 由于式计算的雷达干扰信号电平是峰值电平 因此 雷达干扰波的峰值电平需要转化成平均电平式中是将雷达干扰波的峰值电平转化成平均电平的因子从式可以看出 雷达信号对系统的干扰噪声与射频信号干扰比之间的关系可通过干扰降低因子联系起来 参见对于脉冲幅度调制的雷达信号干扰降低因子的精确计算需要根据式对雷达脉冲信号和信号的归一化功率谱密度 参见附录做卷积运算 由于计算数据量相当庞大 因此计算工作必须借助于计算机才能完成当信号为低调制指数时可采用下面的近似式估算矩形调制脉冲式中有用信号测试音有效频偏有用信号基带内有关话路中心频率有用信号基带最高频率有用信号基带内有关话路的预加重因子免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载脉冲宽度有用信号与干扰信号的载波频率差余弦调制脉冲式中其他参数意义与相同余弦平方调制脉冲式中其他参数意义与相同需要指出 对于带内干扰 当雷达的杂散辐射起主要干扰作用时式干扰降低因子的计算应取最坏情况下的值取有用信号基带最高话路的中心频率 并且对于带外干扰见免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网