GBT 14617.3-1993.pdf
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1、中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 陆地移动业务和固定业务传播特性 第三部分: 视距微波接力通信 系统传播特性 P r o p a g a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s i n l a n d mo b i l e s e r v i c e a n d f i x e d s e r v i c e P a r t 3 : P r o p a g a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f l i n e - o f - s ig h t r a d i o r e l a y c o mmu
2、n i c a t i o n s y s t e ms G B / T 1 4 6 1 7 . 3 一9 3 主题 内容 与适 用范围 本标准规定了电路设计中常用的有关参数的计算、 绕射损耗的计算、 气体吸收和雨衰减的计算、 电 波衰落特性、 分集接收、 模拟微波衰落概率和数字微波电路中断率的预测、 与传播特性有关的无线电气 象数据等, 且同时给出了其中各参数的适用范围。 本标准适用于各种容量的视距微波接力通信系统的总体设计和各个频段的视距微波接力电路设计 以及与电波传播特性有关的各种电磁兼容系统设计。 引用标准 G B / T 1 4 6 1 7 . 2 陆地移动业务和固定业务传播特性第二
3、部分: 1 0 0 -1 O O O MH: 固定业务传播特 性 术语 自 由 空1可 传 播 f r e e s p a c e p r o p a g a t i o n 电磁波在充满均匀的理想电介质中, 并且认为它在所有方向上是无限延伸的传播, 叫自由空间传 费涅耳区 和费涅耳半径 f r e n e l z o n e a n d F r e n e l r a d i u s 费涅耳区就是以收发点为焦点的一系列椭球面所包围的空间, 每一个椭球面上的各点到收发点距 司oCJ一 33播乐 离之和与收发最短路径之差是半波长的整数倍, 倍数n即是费涅耳区的序号。 垂直于收发点连线的切面 圆的
4、半径, 叫做费涅耳半径 F - 3 . 3 折射率和折射指数 r e f r a c t i v i t y a n d r e f r a c t i v e i n d e x 无线电波在真空中的速度与在媒质中的速度之比, 称为折射指数, 用n表示, 它接近 t o 折射率N是用于描述折射指数时空变化的一个参量, 它与n , 有如下关系: N = ( n一 1 ) X1 0 , 称为 N单位。 3 . 4 电波衰落 r a d io w a v e f a d i n g 由电波传播状况的时间变化引起的电磁场值或信号功率值的起伏。在以自由空间传播电平作为基 准值的情况下, 衰落可看作是信号
5、电平相对于基准值的变化。 3 . 5 多径衰落。u lt i p a t h f a d i n g 国家技术监督局1 9 9 3 一 0 9 一 1 4批准1 9 9 4 一 0 4 一 0 1 实施 G s / T 1 4 6 1 7 . 3 一 9 3 电波的直射线和其他途径来的一条或多条射线的信号电平相互迭加或相互干涉, 引起信号电平变 化, 这种现象叫做多径衰落。 3 . 6 平衰落和频率选择 性衰落 f l a t f a d i n g a n d f r e q u e n c y s e l e c t iv e f a d i n g 在接收机通带内, 其接收电平在各个频率
6、点上并在同一时刻按相同值上升或下降, 称为平衰落。 对一个已调无线电波的不同频谱分量起不同作用的衰落, 称为频率选择性衰落, 又称“ 色散衰落” 。 3 . 7 分集增益和分集改善度 d i v e r s i t y g a i n a n d d i v e r s it y i m p r o v e m e n t f a c t o r 对于模拟微波, 分集增益是指在信号电平累积分布曲线上, 在相同的时间内, 对某一个累积时间百 分比, 无分集和有分集的接收信号相对电平之差。分集改善度是指在信号电平累积分布曲线上, 在相同 的时间内, 对某一个电平点, 无分集和有分集所对应的时间百分
7、数之比。 对于数字微波, 一般只采用分集改善度, 该分集改善度定义为对于某一指定的误码门限, 在相同的 时间内, 无分集超过误码门限的时间百分数与有分集超过该误码门限的时间百分数之比。 3 . 8 交叉极化鉴别度 ( X P D ) c r o s s - p o l a r i z a t i o n d i s c r i m i n a t i o n 对于发射一个给定极化波, 在接收点所期望极化波接收功率与交叉极化波的接收功率之比, 称为交 叉极化鉴别度“ X P D “ a 主要传播因子和参t 电波传播的几个主要方程式 二线模型归一化场强衰落因子的表示式 州 =1/ 1 + 川 z
8、一2 1 R J c o s ( 二 尸/ 3 ) ” ” ” ” 一( 1 ) P 二H, / Ho “ ( 2 ) H 。 一 V 1 0 d d ,d 2 / ( 3 d ) . . . , . . . . . ( 3 ) 44.141 式中: V归一化场强衰落因子; R 地面等效反射系数; H 路径余隙, m; H。 自由空间余隙, m; d -路径长度, k m; d 碗反射点至收发两点之间的距离, k m; x 工作波长, c m; 4 . 1 . 2 自由空间传输损耗 电波在自由空闻传输损耗公式如下: 比二一一H , 一 一 一.d , 一 卜 一 -一 一 -, , 一叫一 一
9、一一一州 图 1 接力段地形剖面示意图 G B / T 1 4 6 1 7 . 3 一 9 3 L f =9 2 . 5 +2 0 1 g d +2 0 1 g f ( d B )” ” ” “ “ “ ,. ( 4 ) 式中: 了 工作频率, G H z , 4 . 2 接力段的主要参数 4 . 2 . 1 接力段的断面图 接力段的断面图如图 1 , 图中参数分别在相关部分说明。 4 . 2 . 2 地球凸起高度 H6 =d , d z 1 ( 1 2 . 7 4 K) ” ( 5 ) 式中: Hb 地球凸起高度, m; K-等效地球半径系数。 4 . 2 . 3 费涅耳半径 费涅耳半径F
10、二 的表示式如下: F 。 一 丫 1 0 n i d 一d 一 / d . . . . . . . . . . . . . . ( 6 ) 当。 =1 时, F , 称为第一费涅耳半径, ( 6 ) 式变为: F , 一 了 而 石 瓜石. . . . . . . . . . . . ( 7 ) ( 6 ) 式中n的表示式为: 4 h , h , n 一而A d . ” . ” ” 二 . “ “ “ “ “ “ ” ” “ ” ” 当考虑等效地球半径系数的影响时, ( 8 ) 式变为: 4 h , h , 刀 =1 0 石 ” ” ” ” ” ” “ “ ” ” “ 二 h , =h ,
11、-d ; /( 1 2 . 7 4 K) h =h a -d i / ( 1 2 . 7 4 K) 式中: h 凡分别表示收、 发天线离开地面的高度, Q 1 ; h h z 分别表示收、 发天线离开反 射面的高度, m, 4 . 2 . 4 路径余隙 4 . 2 . 4 . 1 余隙计算公式 d , h +d zh , d, d , 广龙 = 一 : 二, - 二 吮 二二 al 艺 。了 4I , ( 8 ) ( 9 ) ( 1 0 ) ( 1 1 ) ( 1 2 ) 4 . 2 - 4 . 2 余隙要求 每一接力段在所考虑的 K值变化的时间范围内, 电波直射线和下方的障碍物或地面之间应有
12、一定 的余隙。 对于无分集天线高度, 路径余隙要求按如下步聚进行计算: a对于热带和混带地区, 若缺少实际应用K值, 一般取K 系数中值 K=4 / 3 , 满足 1 . O F , 的余隙 要求。 b根据路径长度在图 2中选取 K 老 , 值。 c . 按步骤( b ) 得到的 K。 计算天线高度, 满足表1余隙要求。 d . 按步骤( a 之 和( c ) 计算的天线高度, 选取其中较大者。 注:1 ) K。 为最坏月份 9 9 . 9 写的时间内被超过的有效 K值( 大陆温带气候区) , 见图2 . GB/ T 1 461 7.3 一 93 表 1 路径长度对应于K。 的路径余隙H 月条
13、件 温带 _0 . O F, 如果路径上存在一个孤立障碍 ) 0 . 3 F,如果路径障碍沿路径延伸为路径的一部分 热带) 0 . 6 F路径长度约大于 3 0 k . 对于某些气候类型不确定的地区, 比较保守的办法是取表中热带和温带的平均余隙值。 4 . 2 . 5 反射点 接力段反射点的基本方程式如下: d ; 一 3 d d 2, / 2 +C d / 2 - K “ ( h , + h ) ) d , +K a h i d 一。 ( 1 3 ) 式中: a 地球的真实半径, 6 370k 反射点的求法有多种: 一是根据方程( 1 3 ) 用微机求解 d , ( k m) ; 二是将上述
14、方程变换, 用图解法求 解; 三是按照如下方程组求解: d , =脚2 + 2 c o s ( 0 / 3 +2 4 0 ) ( 1 4 ) “ = c o s - ( Y 阿 J 了) ( 1 5 ) 了=( d / 1 2 ) +8 . 5 K( h , +h z ) / 4 ” ” ( 1 6 ) Y 二6 . 3 7 Kd( h 2 -h , ) / 4 ( 1 7 ) 4 . 3 绕射损耗的计算 见国标 G B / T 1 4 6 1 7 . 2 0 4 . 4 气体吸收与雨衰减 4 . 4 . 1 气体吸收 气体吸收引起的衰减按下式计算: 人=( Y o +Y ) d ( 1 s
15、) 式中: A K 气体吸收引起的衰减, d B; Y o , Y -氧气和水汽吸收引起的衰减率, d B / k me 一7 . 1 9 X 1 。 一 + 6 . 0 9 蔽+ 一 4 . 8 1 、i + 0 .乙 乙 1、 j 一 Ol ) - T 1 .a 0 尹 X1 0f 000 一 0 .0 39一 0 . 0 3 9 一 0. 03 9- 一 0 .1 57 一 0 . 1 5 7 R可进行理论计算, 但相当繁杂, 在一般情况下就不进行计算了。 4 . 7 交叉极化鉴别度( X P D) 的预测 详见附录F . 分集接收有关参数的计算 空间分集天线间距的计算 GB/ r 1
16、461 7.3 一 9 3 对于丘陵地带或地面反射不很强烈的路径, 空间分集主要考虑空中多径衰落时, 可用如下公式: P = = e x p 一0 . 0 0 2 1 f S丫 尸 0 . 4 d ) 式中: P 两天线信号的相关系数, 一般在。 . 4 -0 . 6 之间取值; ( 3 5 ) S 上下接收天线中心间的垂直间距, 简称“ 分集天线间距 , m, 在工程上, 对于S值一种最简便的计算方法是按下式选取一个适当的值: S ) ( 1 0 0 -2 0 0 ) A ( 3 6 ) 对于平原地区、 水面电路, 一般是按“ 半瓣距” 原理进行计算, 其计算公式如下: 妞 = 4h z ”
17、 ” “ ” “ ” “ ” ” “ ” “ ” “ ” A d ( 3 7 ) 4 h , ( 3 8 ) 式中: S 从分别为收、 发站的分集天线间距 , m, 按上述公式计算时, 要注意如下两个间题: a . 当路径余隙很小, 路径长度比较长, 频率比较低, 两端天线高度相差比较大时, 按上述公式计算 的值将会很大, 此时按公式( 3 6 ) 选取适当的值。 b . 当路径余隙很大, 路径长度比较短, 频率比较高时, 按上述公式计算的值将会很小, 此时选取的 值也要按( 3 6 ) 式作为参考, 但最好是“ 半瓣距” 的整数倍。 5 . 2 空间分集的改善度 5 . 2 . 1 在无强反
18、射的情况下, 垂直空间分集改善度可用如下公式进行计算。 a . 参数d和 S适用于大范围的情况 I = ( 1 一e x p ( 一3 . 3 4 X1 0 - “ XS o . e + f - o. ( z d o . 4 8 P- 1 . a ) ) X1 0 ( F d - V ) 1 ( 0 ( 3 9 ) V = I G, -G , ( 4 0 ) 式中: I 空间分集的改善度; G - G 2 分别为分集接收上、 下两夭线的增益, d B ; 尸 平均最坏月份的衰落概率; F d衰落概率为 P时对应的衰落深度, d B , 公式中其他参数的取值范围如下: 3 m镇S(2 3 m ;
19、 2 GHz (f 镇 1 1 GHz ; 4 3 k m(d 簇2 4 3 k m, b . 各参数适用于正常情况下的计算公式 I =1 . 2 S z ( f / d ) X 1 0 - 3 X 1 0 (F , - V V n o ( 4 1 ) 公式中各参数的取值范围如下: 5 m镇S簇1 5 m ; 2 GHz (厂 镇 1 1 GHz ; 2 4 k m(d(7 0 k m, 超过所给定的界限可能导致误差, 上面的方程仅仅对于I )1 0 才是有效的。 5 . 2 . 2 在瑞利衰落条件下, 地面反射可以忽略, 垂直空间分集改善度可用如下公式进行计算。 I 一 1 -e x p (
20、 一。 . 0 0 2 1 S f ( 0 . 4 d ) v 2 ) X I O ( F , - v ) I 0 ( 4 2 ) 公式中各参数的取值范围如下 5 m1 O m m / h ) ( B 6 ) 式中: R p 峰值雨强; a 值在 2 - 4 之间; b 值在。 . 0 8 -0 . 2 5间 对于。 . 1 %一 。 . 0 0 1 % 时间范围的 雨强说, 。 等温线高度, h F R ( k m) 与雨强和时间百分数的关系都 很小, 其平均值随纬度 V度) 增高而减小, 并且可以近似表示为: 、一 :一 。. 0 75 (, 一 2 3 ) ( 0 0 簇$ -2 3 *
21、 ) ( B7 ) 式中: h F R 在多雨条件下 。 C等温时高度的平均值, k m, 0 . 0 1 %时间的路径长度缩减因子如下确定: r =1 / ( 1 +L/ Lo ) ( B 8 ) L o = 3 5 e x p ( 一。 . O 1 5 R-) ,. “ ( B 9 ) 式中: L 地面路径长度或陷于雨区的斜路径水平投影长度, k m; R , o , - 0 . 0 1 %时间的雨强, m m/ h , 有效降雨高度 h R ( k m) 与纬度 0 如下关系: f 3 +0 . 0 2 8 0 h R 一 4 一 。 . 0 7 5 ( , 一 3 6 ) ( 0 0
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