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数字微波的波道及其射频频率配置

       在微波通信中,一条微波线路提供的可用带宽一般都非常宽,如2GHz微波通信系统的可用带宽达400MHz,而一般收发信机的通频带较之小得多,大约为几十兆赫兹,因此如何充分利用微波通信的可用带宽是一个十分重要的问题。
微波通道
1. 波道的设置
       为了使一条微波通信线路的可用带宽得到充分利用,人们将微波线路的可用带宽划分成若干频率小段,并在每一个频率小段上设置一套微波收发信机,构成一条微波通信的传输通道。这样在一条微波线路中可以容纳若干套微波收发信机同时工作,亦即在一条微波线路中构成了若干条微波通信的传输通道,这时我们把每个微波传输通道称为波道,通常一条微波通信线路可以设置6.8,12个波道。
2. 射频波道配置
       由于一条微波线路上允许有多套微波收发信机同时工作,这就必须对各波道的微波频率进行分配。频率的分配应尽可能做到:在给定的可用频率范围内尽可能多安排波道数量,这样可以在这条微波线路上增加通信容量;尽可能减少各波道间的干扰,以提高通信质量;还应尽可能地有利于通信设备地标准化、系列化。 
(1)一个波道频率配置
一个波道地频率配置目前主要有两种方案:
①二频制
       指一个波道的收发只使用两个不同的微波频率,如图45示。图中的f、、fz分别表示收、发对应的频率。它的基本特点是,中继站对两个方向的发信使用同一个微波频率,两个方向的收信用另一个微波频率。二频制的优点是占用频带窄,频谱利用率高,缺点是存在反向干扰,由于在微波线路中,站距一般为30〜50km,因此反向干扰比较严重。从图中可以看到这种频率配置方案干扰还包括越站干扰。
二频制频率分配
图45  二频制频率分配

②四频制
       即每个中继站方向收发使用四个不同的频率,间隔一站的频率又重复使用,如图46四频制频率分配。四频制的好处是不存在反向接收干扰,缺点是占用频带要比二频制宽一倍,在四频制中也同样存在越站干扰。
四频制频率分配
图46  四频制频率分配
       无论二频制还是四频制,它们都存在越站干扰。解决越站干扰的有效措施之一是:在微波路由是设计时,使相邻的第四个微波站的站址不要选择在第1、2两微波站的延长线上,如图47所示。
越站干扰示意图
图10.47越站干扰示意图 
(2)多个波道的频率配置
       多个波道的频率配置一般有两种排列方式,一是收发频率相间排列;二是收发频率集中排列。图48(a)示意一个微波中继系统中6个波道收发频率相间排列方案,若每个波道釆用二频制,其中收信频率为f1〜f6,发信频率为数字微波的波道及其射频频率配置(图4)这种方案的收发频率间距较小,导致收发往往要分开使用天线,因此要用多天线,这种方案目前一般不采用。图10.48(b)为一中继站6个波道收发频率集中排列的方案,每个波道釆用二频制,收信频率为f1〜f6,发信频率为数字微波的波道及其射频频率配置(图4)这种方案中的收发频率间隔大,发信对收信的影响很小,因此可以共用一副天线,也就是说只需两副天线分别对着两个方向收发即可。目前的微波通信大多采用这种方案。
多波道频率配置
图10.48多波道频率配置
3. 射频波道的频率再用
       由微波的极化特性我们知道,利用两个相互正交的极化方式(如水平和垂直极化),可以减少它们之间的干扰,由此我们可以对射频波道实行频率再用。所谓频率再用,就是指在相同和相近的波道频率位置,借助于不同的极化方式来增加射频波道安排数量的一种方式。射频波道的频率再用通常有两种可行方案:一是同波道型频率再用,如图10.49(a);一是插入波道型频率再用,如图10.49(b)。
       必须指出,采用极化方式的频率再用方式要求接收端具有较高的交叉极化分辨率。
频率再用方式
图10.49频率再用方式
4. 微波通信中的备份与切换
       一条微波线路的通信距离一般都很长、通信容量大,因此如何保证微波通信线路的畅通、稳定和可靠是微波通信必须考虑的问题。采用备份是解决上述问题切实可行的一种方法。在微波通信中备份方式有两种:一种是设备备份,即设一套专用的备用设备,当主用设备发生故障时,立即由备用设备替换;另一种时波道备份,即将n个波道中的某几个波道作为备用波道,当主用波道因传播的影响而导致通信质量下降到最小允许以下值时,自动将信号切换到备用波道中进行传输。对于”个主用波道1个备用波道的情况,我们经常称之为n:1备用。
        一般来讲,主用和备用波道都同时在工作,如1:1备份时,主用波道和备用波道同时传输的时同一个信号,只是在接收端,正常情况下接收主用传来的信号,只有当主用出现问题时,才切换到备用波道。这种备份方式叫热备份方式。切的执行可以时人工的,但是随着微计算机在通信中的应用,目前切换大都采用自动切换。