微波规划设计-A.ppt

1、2023/11/13,规划设计部,微波规划设计,Page 1,目录,第一章 微波规划设计简介第二章 微波规划设计的流程第三章 微波规划设计的勘察第四章 微波规划设计手工计算法,Page 2,无线Turnkey项目中网络规划设计的组成示例,微波规划设计简介,Page 3,直线传播,D,直射波,天线,微波通信的要求,由于波长短绕射能力差,必须在无阻挡的视线内传播才能完成正常通信,微波规划设计简介,Page 4,K=4/3时,第一费涅耳区无障碍物100%F1(The 1st Fresnel shall be free from obstacles when k=4/3)在传播经过水面或沙漠地区时,建

2、议K=1时,第一费涅耳区无障碍物(On paths over water surfaces or desert areas,it is recommended to have the 1st Fresnel zone free from obstacles when k=1(See also ITU-R Rec.P.530),Distance 50 km,k=4/3,1st Fresnel zone,微波设计目标(Microwave Propagation Design Objective),微波规划设计简介,Page 5,余隙,d,地球凸起高度：其中K为大气折射因子,路径余隙的计算公式：,余

3、隙可得大于一阶费涅尔半径,微波规划设计简介,Page 6,Network Configuration,1+1,BSC,微波传输拓扑图,微波规划设计简介,Page 7,目录,第一章 微波规划设计简介第二章 微波规划设计的流程第三章 微波规划设计的勘察第四章 微波规划设计手工计算法,Page 8,微波规划设计的流程,输入：1、标书中对微波建设的要求2、与微波有关的现网信息（路由位置、使用频率）,输出：Turnkey项目可行性分析评审报告微波规划,可行性分析,工作内容：阅读标书明确微波规划的要求编写Turnkey项目可行性分析评审报告微波规划准备微波规划工具及软件,投标阶段,可行性分析:,Page

4、9,输入：标书站点信息(包括现有站点)Turnkey项目可行性分析评审报告微波规划,输出：投标阶段NWP&D策划微波规划现场初步勘察报告微波设备采购清单微波规划方案（含微波传输路由图和微波频段,微波方案设计,工作内容：根据标书要求及站点数量，制定投标阶段NWP&D策划微波规划。进行现场初步勘察（根据实际情况勘察全部或部分站点），输出现场初步勘察报告。进行微波路由规划、频率规划、设备选型。制作微波设备采购清单、微波规划方案。,微波规划设计的流程,投标阶段,微波方案设计:,Page 10,输入：路由规划、频率规划、设备选型的输出文档,输出：微波传输规划技术建议书,标书制作,工作内容：制作微波传输规

5、划技术建议书投标书总成和审核投标书技术澄清微波部分,微波规划设计的流程,投标阶段,微波标书制作:,Page 11,传输路由规划:,输入：合同站点经度、纬度、海拔高度1：50000地图,输出：微波传输拓朴图现场勘察报告,传输路由规划,工作内容：图上作业：计算站距确定天线高度判断视通传输剖面图绘制微波传输拓朴图在拓朴图中标出E1数现场勘察：全部站点进行现场勘察输出现场初步勘察报告根据勘察报告，修正微波传输拓朴图,微波规划设计的流程,实施阶段,Page 12,输入：合同已有微波站点信息（位置、使用频率）微波传输拓朴图,输出：微波频率规划表,频率规划,工作内容：分析可能的干扰确定每个接力段的频率确定每

6、个接力段的极化方式在传输路由图中标出每个接力段使用的频率制作微波频率规划表确定高低站,微波规划设计的流程,频点规划:,实施阶段,Page 13,输入：微波设备、天线规格、技术参数雨衰表微波传输拓朴图微波频率规划表,输出：微波设备采购清单,设备选型,工作内容：根据经验值给出天线直径的初值计算该接力段的质量指标（中断率等）如指标不满足，则选择更大直径的天线计算如仍不满足，则更改极化方式和采用空间分集如仍不满足，则考虑更改使用频率，甚至更改路由，或者增加中继站（即增加1跳）。在满足线路质量指标后，输出微波设备采购清单,微波规划设计的流程,设备选型:,实施阶段,Page 14,输入：路由规划、频率规划

7、、设备选型的输出文档,输出：微波传输路由图微波设备采购清单,微波设备PO,工作内容：向工程采购人员输出微波传输路由图、微波设备采购清单，以支持其下订单,微波规划设计的流程,支持微波设备PO(订单):,实施阶段,Page 15,输入：现场勘测报告微波设备采购清单微波规划方案（含微波传输路由图、频率规划表）,输出：微波传输实施建议书配套设备勘测报告,微波实施方案,工作内容：制作微波传输实施建议书,微波规划设计的流程,微波实施方案:,实施阶段,Page 16,目录,第一章 微波规划设计简介第二章 微波规划设计的流程第三章 微波规划设计的勘察第四章 微波规划设计手工计算法,Page 17,微波规划设计

8、的勘察,详细阅读标书关于的微波要求:频段:了解标书给定的微波频段,便于规划中选定.对微波没有给出具体要求的,可以向客户了解当地已经使用过的微波频段.微波保护方式:了解标书要求的微波保护方式,基于不同容量,是要求1+1/1+0保护?微波组网需求:标书对组网方面是否有特别要求.链型星型树型环型等.其它指标要求:天馈要求?SDHPDH容量要求?接口技术指标要求等.,获取客户需求,Page 18,详细了解相关的微波设备资料:概述:根据客户对微波产品的要求,需要了解不同厂家的微波产品性能,是否能满足客户需求。例如SDH微波频段与客户要求是否一致,PDH微波网管能否满足客户需求等。相关要点:工作频率:通常

9、频率在2GHZ50GHZ范围内;频率稳定度：N106或更小的数量级;系统安排的信道数:由选择厂家产品而定,一般符合CCIR建议要求;信道带宽：由选择厂家产品而定,一般符合CCIR建议要求.发射功率：由选择厂家产品而定;接收机灵敏度/门限电平：由选择厂家产品而定;调制/解调方式：由选择厂家产品而定。,获取设备信息,微波规划设计的勘察,Page 19,相关要点:数字基带接口,线路码型:由选择厂家产品而定，一般符合CCITT建议要求。抗衰落措施：由选择厂家产品而定。抗干扰性能：由选择厂家产品而定。系统监控性能：由选择厂家产品而定。或另外选配。设备功耗：由选择厂家产品而定。系统结构及安装方式：由选择厂

10、家产品而定。设备的环境适应能力：由选择厂家产品而定。系统价格：由选择厂家产品而定。电源指标、天线指标、配套设备。设备的供货能力设备厂家的售后服务能力,获取设备信息,微波规划设计的勘察,Page 20,勘测规划工具:Pathloss规划软件Excel表格的微波规划工具GPS卫星全球定位仪指南针望远镜,激光测距仪器交通工具测试发射机(少)专用接收机或者频谱仪(少)测试天线(少)1:50000或1:25000的地形图(军事用图,有等高线).交通图,获取勘测规划工具,微波规划设计的勘察,Page 21,了解无线产品组网资料BTS的经纬度：由无线网规人员根据用户覆盖要求确定.BSC的经纬度：由无线产品人

11、员与客户商定.每个BTS 的近远期的传输容量需求：由无线网规人员确定每个BTS与BSC的隶属关系：由无线网规人员和无线产品人员协商确定。BTS所属的地理位置:由无线网规人员给定,或由勘察获取.拟定微波初步路由方案：由无线网规或无线产品人员给出,或前述资料归纳作出。,获取组网信息,微波规划设计的勘察,Page 22,微波线路现场勘查,需要解决的问题:微波信号传输路由是否畅通？确定参数：设备参数，可用频率资源，相邻频率干扰，站距，位置，海拔高度，挂高，方位。参考资料：城市规划，地图 1/50000,历年的气象资料,频率资源，电力供应，道路交通情况等。,微波规划设计的勘察,Page 23,电测的仪器

12、装备:指南针 GPS卫星全球定位仪 望远镜 地图 交通工具测试发射机 专用接收机或者频谱仪 测试天线,微波规划设计的勘察,微波线路现场勘查,Page 24,微波规划设计的勘察,微波线路现场勘查,测试发射机:,Page 25,微波规划设计的勘察,微波线路现场勘查,测试发射机:,Page 26,电测设备可以这样背负，加上电池也不轻松！,微波规划设计的勘察,微波线路现场勘查,Page 27,电测记录表:,微波规划设计的勘察,微波线路现场勘查,Page 28,站址情况调查表:,微波规划设计的勘察,微波线路现场勘查,Page 29,纵剖面图:,微波规划设计的勘察,微波线路现场勘查,Page 30,实地勘

13、查是路由设计的补充措施实际实施时受测试天线挂高的影响，有时难以得到所需数据，接收电平不是判定传输路由的唯一依据,微波规划设计的勘察,微波线路现场勘查,Page 31,电源资源勘查:市电及局内电源占用情况原有直流电源设备配置,容量和使用情况电力引入方式,能引入的电源情况发电机情况对电源的要求:功耗要满足近远期的电源功耗要求。应与GSM及其他负荷统一考虑。电压、频率、纹波电压。统一考虑对电源设备的监控。,微波规划设计的勘察,微波站点现场勘查,Page 32,站点信息勘查:确定微波的准确位置及基站总平面安排作出现有微波的详细总平面。确定现有微波铁塔占用地面及天线占用准确方位的位置情况铁塔根开尺寸及位

14、置。原有天线在铁塔上的标高位置。,微波规划设计的勘察,微波站点现场勘查,Page 33,机房信息勘查:重点是反映机房的馈线入口至铁塔馈线爬梯之间和地线所经路由的情况资料。应有尺寸标识注。微波设备与DDF/电源交流或直流配电设备的相对位置及电缆路由尺寸。微波设备与集中监控系统的连接电缆路由和详细尺寸。空调情况,微波规划设计的勘察,微波站点现场勘查,Page 34,气象及地震资料:当地历年发生的最大阵风风速。当地历年发生的最大裹冰厚度和降雪厚度。当地历年发生的最大降雨强度。当地历年发生的最高和最低温度。当地历年发生的最大地震裂度。,微波规划设计的勘察,微波站点现场勘查,Page 35,电磁环境干扰

15、情况资料:已建和将要建设的卫星地球站的位置/工作频率/所对通信卫星的通信方位和俯仰角。已建和将要建设的 微波电路的站址位置/工作频率/发射功率。已建和将要建设的雷达站位置/几个工作频率/每个天线工作俯仰角范围(分出天线和频率的对应关系)/发射的最大瞬时功率/脉冲宽度/天线旋转速度。,微波规划设计的勘察,微波站点现场勘查,Page 36,微波规划设计的勘察,微波站点现场勘查,风速勘查:,Page 37,对铁塔的要求:静载：所需加挂的天线数量，各天线的方位、高度，估计全重(包括支撑架)，开面直径。动载：风载（按当地出现过的最大阵风风速计）安装载荷（34人）冰、雪（包括裹冰载荷）抗震：按当地出现过的

16、最大地震烈度提高一级计。防雷、接地：考虑避雷针（45保护角计）做地网,单独做引下线,接地电阻110,微波规划设计的勘察,微波站点现场勘查,Page 38,目录,第一章 微波规划设计简介第二章 微波规划设计的流程第三章 微波规划设计的勘察第四章 微波规划设计手工计算法,Page 39,输入参数:BTS/BSC经纬度、站址坐标、微波频段、每个BTS传输容量、保护方式。军事地形图。输出参数：视通条件（纵破面图）、中断概率、关键点余隙、衰落电平（衰落储备）、天线挂高（对铁塔高度要求）、反射、干扰等。优点：规划精度高,不需要专门软件和工具。缺点：需要有军事地形图，手工计算很慢，输出信息有限,需要现场勘察

17、。需要对微波通信原理有很深的了解.,微波规划设计手工计算法,Page 40,适用范围：适合各种条件下微波规划。最适于少量微波的施工图规划。详细规划方法：见随后胶片。,微波规划设计手工计算法,Page 41,初步方案的确定:以每个中继段为制作单位做中继段剖面图;高程获取：在设置微波站址的1/5万（或1/2万5）地形图上，先确定出准确的基站位置（准确的说应是设置微波天线的水平位置），将需要建立微波中继站的两点作出标记，再用直线连接。从此两点中的任意一点开始，从起始点向终点沿此直线（包括从起始点和终点）依顺序在适当的间隔上，记录沿线每一点的地面海拔高度（m）和本点距起始点的距离（km），一直重复做到

18、终点，本段的记录才算结束。,微波规划设计手工计算法,Page 42,站距计算:计算各中继传输剖面的电路参数时,需要计算d-站距(公里)d=（Y）2+（X）2式中:Y=YTYRX=XTXR（YT，XT）（YR，XR）分别为发端和收端在1/5万地形图上的平面直角座标。,微波规划设计手工计算法,Page 43,纵剖面图的制作:中继剖面坐标图的制作是利用下式完成：H=（d1d2）/（2aK）式中：d1为中继传输剖面障碍点至起始点的距离(m)d2为中继电路障碍点至终端点的距离(m)a为地球半径：a=6370kmK为中继电路的等效地球半径系数；取K4/3.根据前面记录，就可以在微波中继剖面图上，作出本中继

19、段的传输剖面图。起始点的海拔标高即为基站铁塔(或铁架所在楼房)的地面标高。,微波规划设计手工计算法,Page 44,费涅耳区计算:F:Radius of first fresnel zone(m),微波规划设计手工计算法,Page 45,地球的突起:大家都知道地球呈球形,地球表面任何两点间都有一定的突起,如图所示:地图表面A、B两点间有突起高H.H的大小随A、B两点间距离的长短而不同,按照理论计算突起H的大小,见下表一.表一:地球突起和距离的关系A、B两点之间的距离(Km)H(m)20 6 30 13 40 24 50 37 60 53,微波规划设计手工计算法,地球突起示意图,Page 46,

20、确定各中继段剖面的传输类型:根据各中继段剖面地面情况而定。,微波规划设计手工计算法,Page 47,地貌类型:地貌类型1 地表裸露，没有障碍物体，地面平整，平均粗糙度在1,5 m.开阔的海岸，湖岸，没有任何树木植被稀疏的平原,微波规划设计手工计算法,Page 48,地貌类型:地貌类型2地形开阔，平均可视距离大于100 m 建筑物高度1,5 m 到 10m之间 机场，公园绿地，农庄，尚未开发的树木稀少的城区周边地带,微波规划设计手工计算法,Page 49,地貌类型:地貌类型 3拥有数量众多的房屋或者树木等物体森林和城区,微波规划设计手工计算法,Page 50,障碍点的选取：在天线高度尚未定出之前

21、，可以粗略的选择在天线开口的远区场以外，使电路传输余隙最小的海拔最高点，即为传输剖面上的障碍点海拔标高hs。远区场：以天线开口起计在大于17.1D2/的距离以外的地方；D为天线开口直径，为微波工作波长，都以米计。d=d1+d2。,Hs,微波规划设计手工计算法,Page 51,障碍点的余隙计算:H=（hrd2+d1ht）/d-hs-（d1d2）/（2aK）上式中：H为所求中继传输剖面的余隙(m)ht为所求中继传输剖面起始站的天线高度(m)：ht=ht地+h天 hr为所求中继传输剖面终端站的天线高度(m)：hr=hr地+hr房+hr天 d1为中继传输剖面障碍点至起始点的距离(m)：d1=R处至S处

22、的距离 d2为中继电路障碍点至终端点的距离(m)：d2=d-d1 a为地球半径：a=6370km K为中继电路的等效地球半径系数；此时取K4/3,2/3,hs为障碍点高度（m）：hs=hs地面海拔+树高（或建筑物高）d站距（m）,微波规划设计手工计算法,Page 52,3种余隙:在计算过程中对于中继断面为平地的情况，要确定d1或d2可以近似估计确定。HMIN-k=kmin 时的中继传输剖面余隙（米）H4/3-k=kmin 时的中继传输剖面余隙（米）H-k=k 时的中继传输剖面余隙（米）,微波规划设计手工计算法,Page 53,反射点的计算方法:利用公式配合作图法计算根据:C=（ht-hr）/（

23、ht+hr）(假定hthr)M=d2/（4ak）（ht+hr）式中：C和m为中间参数 ht,hr-为收发天线的海拔高度用 C和m,查图得b,微波规划设计手工计算法,Page 54,利用下式得d1或d2d1=d（1b）2d2=d d1,微波规划设计手工计算法,m参数,b参数,c参数,求反射点参数的图表,Page 55,天线挂高确定:用试探的算法以满足下面的关系为条件，同时考虑最经济原则求得H、ht、hr。,微波规划设计手工计算法,Page 56,断面选择上要注意的几个问题:R、T端天线最好一高一低，使反射点的位置在K=2/34/3时都在0.5的陆地上。断面尽量不要选在0.7的平地、湖泊、水面上。

24、,微波规划设计手工计算法,Page 57,分集天线间距计算:在遇到0.7的断面时要考虑分集，分集计算如下：1、计算K=Kmin时的天线高度2、考虑此段的衰落类型（1）以克服K型衰落时（a）K=4/3时HR=（75d）/（fGc（hT-hS-d2T-反/17）（m）（b）K=时 H=127d/（fGc（hT-hS）（m）（c）选（a）和（b）H较小值为分集间距。hS-为反射点处的海拔标高（米）dT-反-为发射端到反射点间的距离(米)f-为本工程采用工作的中心频率(GHZ),微波规划设计手工计算法,Page 58,分集天线间距计算:2）以克服波导型衰落时=exp 0.0021hf0.4d h=其中

25、=0.63）选（1）和（2）中较小值为本段的分集间距。3、hs值中包括树的高度，此点往往容易忽略。至此,我们可将前面的计算结果可以按,可行的不同方案,分别列出它们的路由技术情况表,作为下步工作参照.不难看出本段的工作重点在于了解可能建立微波中继电路的技术情况资料.前期工作初步方案的选择到此完成.,微波规划设计手工计算法,Page 59,瑞利衰落概率的计算：P瑞=KQfBdCP瑞为瑞利衰落概率，K为气象因子，Q为地形因子，f 为频率,d为中继站距离,微波规划设计手工计算法,Page 60,电路中断率的计算:考虑中继电路的平衰落储备后的电路中断概率P瑞（一般只求BER=10-3的）P瑞=P瑞10F

26、10-3/10式中：F10-3 为 BER=10-3 时中继电路的平衰落储备（dB）,微波规划设计手工计算法,Page 61,平衰落储备的计算:F10-3=Pr-PBER=10-3F10-6=Pr-PBER=10-6Pr：为中继电路（指接收机入口）的接收电平（dB）PBER=10-3：误码率在10-3时的接收机门限电平(dB)(一般由厂家提供)PBER=10-6：误码率在10-6时的接收机门限电平(dB)(一般由厂家提供)F10-3：误码率在10-3时的平衰落储备（dB）F10-6：误码率在10-6时的平衰落储备（dB）,微波规划设计手工计算法,Page 62,中继电路接收电平的计算:Pr=P

27、t-Lt合-Lt馈+Gt-L0+Gr-Lr馈-Lr分Pr：接收机入口接收电平（dB）Pt：发射机出口电平（dB）L0：自由空间损耗（dB）Lt合、Lr分：发射端合路器及接收端分路器损耗（dB）Lt馈、Lr馈：发、收端馈线损耗（dB）Gt、Gr：发、收端天线增益（dB）,微波规划设计手工计算法,Page 63,自由空间传播损耗计算:L0=20 lg（4d/）orL0=92.4+20 lgfGHz+20lglkmL0：自由空间损耗（dB）d：中继段站距（km）：工作频率波长（m）fGHz:微波频点(GHz)lkm:站点间距(km),微波规划设计手工计算法,Page 64,天线增益计算:G=10 l

28、g（4A/2）G：天线增益（dB）A：天线开口面积（m2）：天线效率（一般 0.50.7）：工作频率波长（m）G值可由设备厂家直接提供。,微波规划设计手工计算法,Page 65,电路允许中断率指标的计算:计算基数：BER=10-3时，数字段中断率PiPi=0.0075%/280Li Li：中继电路长度（km）280：假设参考数字段（km）0.0075%:以280km假设参考数字段允许的中断率指标参考ITU-T G.821建议,微波规划设计手工计算法,Page 66,指标的分析:当P瑞满足设计规范要求时，中继电路指标符合技术要求。即：P瑞Pi当P瑞不满足设计规范要求时，中继电路指标不符合技术要求

29、，需要采取措施。分析原因，确定衰落类型，针锋相对采用相应措施。,微波规划设计手工计算法,Page 67,K型衰落的处理:对付主要由K型衰落引起电路中断率，不满足设计规范要求的相关电路参数的计算办法首先计算K=KMIN 时的最小天线高度计算办法与前面计算天线高度的办法一样。其次分别计算在k=4/3和k=时的分集高差,微波规划设计手工计算法,Page 68,波导层反射的处理:对付主要由不均匀层形成波导层反射，引起电路中断率，不满足设计规范要求的相关电路参数的计算办法首先计算K=KMIN 时的最小天线高度计算办法与 前面计算天线高度的办法一样。其次根据下面的经验公式计算分集天线间距h=exp0.00

30、21hf(0.4d)f-为工作中心频率（GHz）；d-为中继站距（km）-为相关系数，一般取0.6利用上式求得的h即为所求。,微波规划设计手工计算法,Page 69,2种中断的处理:对于由K型衰落和不均匀层形成波导反射,共同引起电路中断率,不满足设计规范要求的相关电路参数的计算办法直接利用前述两个方法分别计算选择其最小h即为所求。,微波规划设计手工计算法,Page 70,空间分集增益的计算:IS=S2（f/d）10（F10-3-V）/10（一般IS200）S：分集天线中心距离(m)d：站距(km)f：工作中心频率（GHz）F10-3：BER=10-3时的平衰落储备(dB)V：两个分集天线增益差

31、(dB),微波规划设计手工计算法,Page 71,频率分集增益的计算:If=80/（fd）（f/f）10F10-3/10（一般If不得5）f：波道中心频率(GHz)d：中继段长(km)f：分集频率间隔(GHz)F10-3：BER=10-3时的平衰落储备(dB),微波规划设计手工计算法,Page 72,考虑增益改善后的电路中断率:如果有空间分集时，瑞利衰落概率P瑞SP瑞S=P瑞/IS如果有频率分集时，瑞利衰落概率P瑞 IfP瑞 If=P瑞/If 验证当P瑞S或P瑞Pi时，电路指标合格。否 则要采取其他措施，如Rake技术等。,微波规划设计手工计算法,Page 73,方位角的计算:*TR，*TR-

32、真北方位角（度）按平面三角函数和射线占用的相限关系计算得查图已知BS1-BS2各点的坐标平面坐标：（X1，Y1）；（X2，Y2）经纬坐标：（N1，E1）；（N2，E2）按三角函数公式，可以分别求得1、2的大小,微波规划设计手工计算法,Page 74,d,其中a为地球半径6370KM，K为大气折射因子,天线俯仰角:,微波规划设计手工计算法,Page 75,俯仰角的计算:TR=(hr-ht)/d-d/2ak)*57.3(度)TR=(hr-ht)/d-d/2ak)*57.3(度)式中：d：站距（m）；a=6370X103 m；K=1.15*TR，*RT-收发天线俯仰角(度)hr、ht-收发天线海拔高

33、度(米)最后：按不同初步路由方案分别列出微波中继电路参数表,微波规划设计手工计算法,Page 76,功率密度计算:各微波站天线近场区距离范围内人体可能涉及的功率密度PmPm=P/RX 2 式中：RX 为在天线近场区的距离范围内,正常工作天线中心轴线至人体可能活动位置的最近距离（m）。P为天线开口发射任意频率的最大功率（w）。Pm为人体可能涉及的功率密度。此密度是否符合要求，请参考下表，要求低于表中所列数字。,微波规划设计手工计算法,Page 77,公众照射导出限值:,微波规划设计手工计算法,Page 78,电路组网需要考虑的问题:主要在于避免同频和杂散干扰微波信道极化的安排为了充分利用频率资源一般采用二频制，即对于同一线路而言，在同一方向上隔站的频率安排一样；而波道频率的极化，采用垂直和水平二个极化。线路上相邻波道异极化。在同一中继段内同站收发同极化。逐段交替极化。（有利于减小天线的前对背