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发布 实施国家技术监督局 发布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国家技术监督局 批准 实施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
2、陆地移动业务和固定业务传播特性第二部分 固定业务传播特性术语自由空间传播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 叫自由空间传播费涅耳区和费涅耳半径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离之和与收发最短路径之差是半波长的整数倍 倍数 即是费涅耳区的序号垂直于收发点连线的切面圆的半径叫做费涅耳半径折射率和折射指数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 表示它接近折射率 是用于描述折射指数时空变化的一个参量 它与 有如下关系 称为单位电波衰落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
3、空间传播电平作为基准值的情况下 衰落可看作是信号电平相对于基准值的变化多径衰落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平衰落和频率选择性衰落在接收机通带内其接收电平在各个频率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 又称色散衰落分集增益和分集改善度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
4、应的时间百分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交叉极化鉴别度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主要传播因子和参量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式中 归一化场强衰落因子地面等效反射系数路径余隙自由空间余隙路径长度反射点至收发两点之间的距离工作波长自由空间传输损耗电波在自由空间传输损耗公式如下图 接力段地形剖面示意图式中 工作频率接力段的主要参数接力段的断面图接力段的断面图如图
5、图中参数分别在相关部分说明地球凸起高度式中 地球凸起高度等效地球半径系数费涅耳半径费涅耳半径 的表示式如下当 时 称为第一费涅耳半径 式变为式中 的表示式为当考虑等效地球半径系数的影响时 式变为式中 分别表示收发天线离开地面的高度分别表示收发天线离开反射面的高度路径余隙余隙计算公式余隙要求每一接力段在所考虑的 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一定的余隙对于无分集天线高度 路径余隙要求按如下步骤进行计算对于热带和温带地区 若缺少实际应用 值一般取 系数中值 满足 的余隙要求根据路径长度在图 中选取 值按步骤 得到的 计算天线高度满足表 余隙要求按步骤 和 计算的天线高度选
6、取其中较大者注 为最坏月份 的时间内被超过的有效 值大陆温带气候区 见图表 路径长度对应于 的路径余隙条 件温 带如果路径上存在一个孤立障碍如果路径障碍沿路径延伸为路径的一部分热 带 路径长度约大于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反射点接力段反射点的基本方程式如下式中 地球的真实半径反射点的求法有多种 一是根据方程 用微机求解 二是将上述方程变换 用图解法求解 三是按照如下方程组求解绕射损耗的计算见国标气体吸收与雨衰减气体吸收气体吸收引起的衰减按下式计算式中 气体吸收引起的衰减氧气和水汽吸收引起的衰减率式中 水汽密度 见图 和图雨衰减雨衰减与出现概率相
7、联系 全年 的时间超过的雨衰减按下式计算式中 超过全年 的时间的雨衰减全年 的时间超过的雨衰减率路径长度缩减因子全年 的时间超过的一分钟雨强参数 和 的确定和 的全国分布图见附录最坏月份 的时间超过的雨衰减也按 式计算只是其中的参数 需按下式确定附录 给出了中国雨强和水汽密度图折射及其分类折射折射率可以用如下公式表示式中 折射率 单位绝对温度大气总压强水气压强 它可用如下公式计算式中 空气露点温度摄氏温度年平均地面折射率各地的 与站点的海拔高度 有很好的指数关系式中 地面折射率 单位站点的海拔高度统计常数 见表表 与相关系数一 月四月七月十月年平均图 给出了年平均值的变化曲线海平面折射率为了消
8、除地面折射率对站高的依赖关系突出气象的影响 反映折射率水平分布特性 地面折射率可以归算为海平面折射率图 为 年平均值变化曲线近地面一公里的折射率梯度式中 近地面一公里的折射率梯度离地面一公里高度的折射率 单位表 示出了各地的 的变化曲线表 各地的 和 变化范围表地 区海南岛华东华南四川盆地华北东北云南贵州内蒙古新疆青海西藏等效地球半径系数从气候区来看平均 值的变化如下寒带温带热带实际工程最需要的是小时间百分数的等效地球半径系数与站距关系的统计曲线 图 给出了 与路径长度的关系曲线图 与路径长度的关系折射的分类若以 系数和 的数值来划分 折射的分类见表表 折射的分类负折射无折射正折射次折射标准折
9、射 过折射 邻界折射 超折射反射地面等效反射系数由下式确定式中 接收场强最大值和最小值之差地面等效反射系数如果无实测的 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交叉极化鉴别度 的预测详见附录分集接收有关参数的计算空间分集天线间距的计算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 可用如下公式式中 两天线信号的相关系数一般在 之间取值上下接收天线中心间的垂直间距简称 分集天线间距在工程上 对于 值一种最简便的计算方法是按下式选取一个适当的值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式中 分别为收 发站的分集天线间距按上述公式计算时要注意如下
10、两个问题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 选取适当的值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 式作为参考 但最好是 半瓣距的整数倍空间分集的改善度在无强反射的情况下垂直空间分集改善度可用如下公式进行计算参数 和 适用于大范围的情况式中 空间分集的改善度分别为分集接收上 下两天线的增益平均最坏月份的衰落概率衰落概率为 时对应的衰落深度公式中其他参数的取值范围如下各参数适用于正常情况下的计算公式公式中各参数的取值范围如下超过所给定的界限可能导致误差 上面的方程仅仅对于 才是有效的
11、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公式中各参数的取值范围如下频率分集改善度对于 的微波接力通信系统频率分集改善度按如下公式计算式中 两个频率之差与中心频率的比值公式中其他参数的取值范围如下超出这个范围将导致误差 该公式仅仅对于 有效对于 的微波接力通信系统其频率分集改善度为式中 与信道载波 信道间隔和信道衰落储备有关的参数的计算比较复杂 在工程上可采用下表的修正系数表 倒换系统非优先波道修正系数降低系数上述有关分集接收参数的计算主要适用于平衰落和窄频带信号 频率选择性衰落有待于研究衰落概率和中断率的预测模拟微波衰落概率的预测方法对于大的衰落深度 平均最坏
12、月份的衰落概率可用如下近似公式计算式中 在大的衰落深度条件下 平均最坏月份的衰落概率等效瑞利衰落发生因子地形和气候条件因子除 和 之外 考虑路径其他变量影响的因子分别为频率和路径长度因子当 为模拟微波电路中断时的衰落储备时按上式计算的 则为模拟微波电路中断率用 表示根据我国一些单位的传播实验研究结果提出两种模拟微波衰落概率的预测方法 详见附录 中方法 和方法数字微波中断率的预测方法数字微波的中断率是在衰落期间 无论平衰落 瑞利衰落还是色散衰落频率选择性衰落都有可能发生 因此总中断率与这三种概率都有关系式中 总中断率平衰落中断率由频率选择性衰落引起的中断率平衰落发生概率多径衰落期间由于符号之间的
13、干扰而引起的衰落概率由于干扰引起的衰落发生概率协同效应系数 它表示由于噪声和色散两者的共同作用 使 和 中的一个即还会增大一个系数 它的大小和色散衰落储备与平坦衰落储备之差有关 当只有一种衰落起作用另一种衰落不起作用时亦即当色散与平坦衰落储备之差的绝对值很大 例如大于 时 则协同效应系数最小 当两种衰落起着同样作用时 亦即两种衰落储备差等于零时则协同效应系数最大 大约为若近似认为瑞利衰落 频率选择性衰落和干扰引起的中断率是相互独立的分别进行计算则可取三者中断率之和得其总中断率式中 由于干扰引起的中断率关于数字微波中断率的预测方法 详见附录附录雨强分布和衰减率参数的确定补充件雨衰减率参数 和 的
14、确定参数 和 与频率和极化有关 频段的 值如表 所列 其中符号 和分别表示水平垂直和圆极化 如果频率 介于该表中相邻两频点 之间 相应的 值按如下两式内插确定式中 和 分别相应于频点表 雨衰减率参数 与频率雨强 的全国分布图 示出 时间的 雨强等值线作为 时间的 雨强 与图 中的雨强值的关系如表 所示表 与图 中雨强值的关系图 中雨强值附录中国雨强和水汽密度分布补充件概述对于 以上的频率范围 降雨是影响电波传播的十分重要的因素 雨不仅吸收电波能量 而且对电波产生散射 这种吸收和散射共同形成电波衰减 雨散射还可能导致大范围的无线电干扰 因此不论是为了有关地面和空间无线电系统规划和设计中的电波衰减
15、预测 还是为了无线电管理中的干扰协调都需要可靠的数据 其中尤其重要的是雨强本标准给出我国在雨强和水汽密度方面的如下数据和代用数据雨强等值线图和雨气候区划分典型站点雨强累积分布不同积分时间的雨强转换关系最坏月份雨强分布雨区尺度雨衰减率及其等值线图雨反射率因子及其等值线图典型月份水汽密度等值线图数据来源与统计方法本标准所用降雨资料 来自全国四百多个点 其分布情况如图降雨记录有两类 一类是雨量自动记录 利用它可以得到取样时间为 或 的雨强数据 有这类记录的站点 在图 中以符号 标志 另一类记录只包括年降雨量和年度小时最大降雨量 只有这类记录的站点 在图 中以符号 标志雨强数据统计 首先对各站点逐一进
16、行求出其 或 雨强的累积分布 然后基于所有站点的雨强累积分布给出 和 时间的雨强在全国范围的等值线图 并按有关分类方法对雨气候区进行划分 接着给出雨衰减率和反射率因子的等值线图对于有雨量计自动记录的站点 利用十年记录资料进行统计所用统计方法有两种 一种是如实统计各种雨强出现的时间百分数而对分布规律不作任何假定 另一种是在对数正态分布律的假定下统计几个特定参数 按照这两种方法得出的统计结果 不完全一样但大体接近对于只有年降雨量和年度小时最大降雨量资料的站点利用极值统计理论进行统计首先求出年度雨强极值的分布 这一分布的两个特征参数 根据十年以上的年度小时最大降雨量数据利用最小二乘法加以确定然后在对
17、数正态分布律的假定下求出小时雨强分布 此分布的三个特征参数 含降雨概率 通过与上述极值分布的两个特征参数和平均年降雨量的联系加以确定 最后根据有雨量计自动记录的 个站点的数据确定 雨强与小时雨强的关系 从而得到 雨强累计分布 检验表明对于 个站点中的 个站点 当选用最佳小时雨强 雨强比值时 如此做出的雨强预测与实际值的偏差对于 的时间范围 约为 时间的相对偏差最小为本标准在水汽密度统计方面所用的原始资料 取自全国近六百个站点 年的记录 水汽密度按下式确定雨强等值线和雨气候区划分根据 个站点 雨强统计分析结果 和 时间的 雨强等值线分别示于图和图 在 个站点中 个站点的统计是利用实际测出的雨强数
18、据在对数正态分布律假定下做出的 个站点的统计是利用年降雨量和年度小时最大降雨量数据 按极值统计理论做出的雨气候区的划分主要依据雨强累积分布这样的分划不仅便于无线电应用而且自然也反映了大气环流 地理位置和地形条件等的影响 本标准采用的雨气候区分划 主要根据 时间的雨强标准 全国包括 和 一共十二个雨气候区 如图 所示十二个雨气候区的大体情况列于表表 中国雨气候区划分区域 标 范围新疆准葛尔盆地 塔里木盆地 西藏藏北高原 内蒙阿拉善高原 青海柴达木盆地 甘肃北部新疆 阿尔泰山天山 准葛尔盆地西部山地昆仑山西侧内蒙 小部 青海 大部 西藏 南部 甘肃中部 四川川西高原甘肃 南部 宁夏 内蒙 阴山山脉
19、北部 锡林郭勒高原续表区域 标准范围山西北部内蒙大兴安岭阴山山脉 黑龙江 北部 西藏 藏东南部分地区内蒙燕山山脉北侧 陕西渭河平原 吉林 东部山地 黑龙江 东部山地陕西中部 山西西南部黑龙江部分地区 吉林部分地区 陕西秦岭山脉和陕西中部 西藏藏东南部分地区黑龙江小兴安岭 吉林西部 辽宁北部 河北西部和北部 河南 山地 湖北西部山地 四川 北部 云南 云贵高原大部 北京 台湾 西部辽宁南部 河北东部 山东 江苏 安徽 河南 大部 湖北大部 湖南大部 江西浙江 福建 广东 北部 广西 北部 贵州 四川 盆地 云南局部 海南岛 西部 台湾局部 天津 上海台湾 山地 广东南部 广西南部 西藏藏东南部分
20、地区 云南南部 海南岛东部南海诸岛广西 沿海注表中第二列为 时间的雨强表 个站点 雨强年度累积分布站 点区域 纬 度 经 度不同时间百分数 的雨强伊宁乌鲁木齐拉萨西宁银川兰州太原西安续表站 点区域 纬 度 经 度不同时间百分数 的雨强哈尔滨长 春沈阳北京昆明大连济南郑州重庆武汉安庆南京杭州南昌宜春福州桂林广州海口东兴典型站点雨强累积分布图 中的各个雨气候区的雨强累积分布 不完全能按同类分布加以表达而且同类雨气候区中地理位置相距大的不同站点的雨强累积分布也有一定差异 为此在较细致的考虑中 有必要借助一系列典型站点的雨强累积分布资料表 列出了 个站点的雨强年度累积分布 这些分布都是利用 年的自动雨
21、量记录做出的雨强取样时间为不同积分时间的雨强转换关系无线电应用所要求的雨强 其积分时间不能过长 不然 持续期短的高强度降雨将被平滑掉 国际上现在都倾向于以 抽样时间为标准 为此 积分时间长于 的雨强数据 需要转换到积分时间为 的数据 从而需要不同积分时间的雨强转换关系本标准采用如下雨强转换因子式中 雨强和 分钟雨强在相同概率 点的值在 的时间范围内 此转换因子可按如下幂指数关系进行拟合对 七个雨气候区的分析结果进行归并分三个雨气候区组给出了参数 和 的值 其中 与 区为一组 与 三区为一组 与 为另一组根据新乡南京和广州三地的测量分析结果 我们得到了 二区的 值在我国十二个雨气候区中 还有 四
22、区没有数据可供借鉴实用中可以暂作如下考虑和 三区的雨强 介乎 和 区之间 因此在雨强转换关系方面 和 三区可以归入上述结果中的 区组由于 区雨强接近 区 区雨强转换关系暂按 区综上所述 我国十二个雨气候区目前可以暂分五组采用表 所列雨强转换参数表 中国暂用雨强转换参数气候区组最坏月份雨强分布无线电通信系统设计 常需满足 任何月份性能标准 对此需要利用最坏月份的概念 对雨强来说 最坏月份即是给定的雨强限被超过的概率最大的月份 根据许多国家测量数据的综合分析 从全球平均而言雨强的最坏月份分布与年度分布间有如下关系式中 超过一定雨强限的年度时间百分数超过同样的雨强限的最坏月份时间百分数此关系用于全球
23、性考虑国内对最坏月份雨强也进行了统计 通过对分布于各个雨气候区的二十多个典型站点的统计结果的综合分析 我国雨强的最坏月份分布与年度分布间的关系为雨区尺度降雨在空间中是不均匀的 在水平方向通常是小范围的较高强度的雨嵌在大范围的较小的雨中这种较高强度的雨的局部核心部分 常称雨胞 在干扰预测中 重要的情况是天线波束交叉区出现一个雨胞 这时要考虑的重要尺度是雨胞直径 也就是雨反射率降低峰值的一半的线所围区域的直径 在雨衰减预测中雨胞及其邻近的低强度雨区的影响均需考虑 而且 长的路径还可能穿过几个雨区 目前对此采用的主要处理方法 是基于有效路径长度概念 有效路径长度等于实际路径长度与一缩减因子的乘积 在
24、垂直方向降雨限于某高度以下 在此高度之上 只有冰冻粒子而没有液体水 此转移高度通常认为与 等温线高度一致 这里重要的是降雨条件下的 的等温线高度 它与一般条件下的 等温线高度是不一样的 在 层以下 也还存在雨的非均匀结构 特别是在移动性暴雨的前后部形成和消失期 情况更是如此 在衰减预测中现在采用的是有效降雨高度它是利用斜路径雨衰减数据确定的 总的说来 关于雨区尺度 从干扰预测角度说 主要是雨胞直径和降雨条件下的 等温线高度 从衰减预测角度说主要是路径长度缩减因子和有效降雨高度雨胞平均直径 服从如下指数律式中 峰值雨强值在 之间值在 间对于 时间范围的雨强说 等温线高度 与雨强和时间百分数的关系
25、都很小其平均值随纬度 度增高而减小 并且可以近似表示为式中 在多雨条件下 等温时高度的平均值时间的路径长度缩减因子如下确定式中 地面路径长度或陷于雨区的斜路径水平投影长度时间的雨强有效降雨高度 与纬度 如下关系我国目前尚未获得上述雨区尺度数据 为此 可暂用 式确定有关参数雨衰减率及其等值线图雨衰减率 与雨强 的关系 按如下形式拟合假定雨滴尺度服从 分布 雨滴末速度服从 定律 雨水温度为 参数和 与频率和极化的关系见表 所列基于图 中的 雨强等值线 考虑到 雨强到 雨强的转换关系 按照 式和表水平垂直和圆极化情况下 和 五个频率全年 时间的雨衰减率等值线如图 图 所示雨反射率因子及其等值线图雨反
26、射率因子 即单位体积中的雨滴直径的 次方和 是干扰预测中的重要参数 假定雨滴尺度服从 分布 雨反射率因子 与雨强 有如下关系基于图 中的雨强等值线 考虑 雨强到 雨强的转换关系全年 时间的雨反射率因子等线示于图 其中 以 为单位 相当于水汽密度等值线图根据全国近六百个站点二十年的资料分析结果 两个典型月份 二月和八月份的平均水汽密度等值线示于图 和图附录无线电气象基础数据补充件年平均地面折射率 等值线图和年平均海平面折射率 等值线图从图 和图 中可以查取全国各地的年平均 和 值 与当地站的海拔高度有很大关系所以对于地形变化剧烈的地区或海拔高度与周围有很大差异的站址由 图查出的值与当地的真实值之
27、间会有很大差异 这时可查海平面折射率 图或由公式 算出等效地球半径系数中值的等值线图由图 可以看出 不同地区有显著差别从西藏高原的 到东南近海的 或 在我国东部地区等效地球半径系数中值显著高于累积概率为 的出现负折射率的等效地球半径系数等值线图 由图 可以看出 在我国这个值在 到 之间绝大多数地区在 之间与国际通用值 比较接近近地面折射率梯度图 是全国贴地层折射率梯度累积概率分布图 这是对于全国全年平均的结果 从图中可以查取与给出的折射率梯度或等效地球半径系数相应的累积概率图 为折射率梯度小于 的概率等值线图 由图中可以看出 华北地区为高概率区 其次为河西走廊 再就是华中和东北地区地面波导出现
28、概率图 为地面大气波导出现概率的等值线图 由图中可以看出 华北地区是地面波导的高发区 最高概率达 其次是以敦煌为中心的西北沙漠地区东南海上地区地面波导也有较高的出现概率附录模拟微波衰落概率的预测参考件计算方法中国的两种预测方法根据我国多年传播测试数据和一些单位对这些数据进行处理和分析提出了适合于我国情况的两种预测方法 这两种方法在一些设计部门已得到了广泛的应用 下面分别给出它们的主要内容方法 考虑天线高差影响这个方法的主要优点是在同一类型接力段中对一个接力段而言有天线高差比没有天线高差要好 对二个接力段而言若频率和站距相同 天线高差大的比天线高差小的要好 总之 这个参数表明了天线高差对中断率影
29、响的程度 它的计算公式如下式中 两天线相对高度差地形和气候条件因子根据我国的情况划分为四种类型地形型 山区型 丘陵地带型 平原地区型 跨海电路衰落严重的水面电路方法 考虑 值的变动它的优点是 对不同类型的接力段 距离因子 取不同的值它反映了不同类型接力段站距对中断率的影响式中各参数见表表 参数和条件表类 型 条 件型 高干燥山区型 大陆温带及中纬内陆丘陵地区型 沿海温带平原地区型 跨海电路的两种计算方法国际上一些国家根据他们的测试结果 提出了直接用气象数据和地形数据来预测衰落概率 但是用这个方法与我国测试数据进行比较 差别比较大 下面给出计算方法方法 粗略估算法式中 为地形表面因子 分如下两种
30、情况非山区陆地路径山区陆地路径在大气层最下层 的平均折射指数梯度小于 单位 时间的百分数 按图取值式中 路径的倾斜度收发天线高度 相对海平面或其他参考高度方法 详细估算法非山区陆地路径山区陆地路径式中 对应于 的地球半径的平均擦地角 它可按如下步骤求出式中 发端天线海拔高度收端天线海拔高度上面二式中的 和 对于水面路径或者光滑球面陆地路径 就可直接把反射面上的高度作为和 对于其他路径 则按公式 进行式中 和 是这样选取的根据地形断面起伏程度从低端到高端每隔 或 选取一个地形高度 如果在这间隔内的中间出现大的高峰或大的低凹地 应增加一个点 到最终不足一个间隔 也算一个点 应用这些地形高度 用最小
31、二乘法进行线性回归 得到 平均断面式中 路径长度将 和 代入方程 式中去就可以得到 和世界其他国家和地区的 值世界其他国家比较早的提出了计算衰落概率 其计算公式如下式中各参数如表 所示表 世界其他国家和地区的 值国 家 和地区 日本 西北欧英国美国苏联北欧海洋性温带气候区地中海海边或高温高湿区海洋性亚热带气候区大陆温带气候区或平均起伏的中纬度内陆气候区温带 光滑平面的海岸区干燥山区温带内陆平原区方程 的参数个接力段 个接力段 个接力段注 地面粗糙度 地面斜率均方根值附录数字微波中断率预测方法参考件关于数字微波中断率预测方法 根据目前国际上几种常用的计算方法和公式 考虑到国内对这些方法的使用情况
32、 提出如下三种计算方法和公式供参考方法 组合衰落储备法这个方法的优点是把平衰落储备 选择性衰落储备频率选择性衰落改善度平衰落改善度全部考虑进去 其计算方法如下总中断率计算公式式中 总中断率组合衰落储备相对于某一误码率的平衰落储备频率选择性衰落储备频率选择性改善度平衰落改善度载波干扰比门限载波干扰比衰落储备的计算平衰落储备的计算它可以用几种方法来表示用收信功率表示式中 平衰落储备自由空间传播收信电平发信机输出功率分别为收 发天线的增益分别为接收发射馈线的损耗分路系统的损耗某一误码率门限例如 或 的收信电平 一般由生产厂家给出有的生产厂家给出的不是门限收信电平 而是给出门限载噪比 则可按下式计算式
33、中 接收机热噪声奈奎斯特速率 等效噪声带宽接收机噪声系数门限载噪比用自由空间传播载噪比来表示式中 自由空间传播时所需的载噪比用系统增益来表示式中 系统增益频率选择性衰落储备的计算一般由厂家和公司直接给出一个或几个比特误码概率的设备的色散衰落储备 也可用如下公式计算选择性衰落储备的中值式中 选择性衰落储备的中值采用对抗技术对选择性衰落的改善系数比特率对于 系统不采用对抗技术若有特征曲线面积法可按如下公式计算式中 特征曲线面积参考设备在时延 时测得的特征曲线面积 在一般情况下该公式必须知道以兆赫表示的特征曲线面积 因此它的应用有局限性衰落改善因子的计算平衰落改善度对于空间分集式中 分集天线间距 可
34、用式 或 计算主接收机与分接收机的输入功率电平差对于频率分集式中 频率分集改善因子根据情况 它可以在 或 式中选取一个 公式中的 用 代替频率选择性衰落改善度一般由厂家或公司直接给出实验数据频率分集对选择性衰落的改善作用目前的实验数据还不多 但可参考如下公式计算式中 频率选择性衰落改善度频率分集改善度按公式 或 计算其中的 用 代替空间分集对频率选择性衰落具有较为显著的效果 可暂按如下公式计算式中 空间分集对频率选择性衰落改善度空间分集落改善度按公式 或 计算其中的 用 代替方法 线性幅度色散法这个方法的主要优点是可估计一般 状态的正交调幅 系统的色散中断率计算方便 不需要借助于传播数据库或实
35、测特征曲线总中断率为式中 协同效应系数 见表表 协同效应系数色散与平坦衰落储备之差的绝对值单一天线接收时的协同效应系数无分集有最大功率合成空间分集式中 两个频率间隔 接收功率的幅度色散对应于某一误码门限接收功率的幅度色散迟延差系统的波特周期可由表 根据各类调制方式及自适应均衡类型而确定表 的计算值调制方式滚降系数归一化波形失真系数单独解调器运行表中 中频可变谐振或自适应均衡器自适应横向均衡器两个频率间隔的相关系数它可根据实验结果进行计算方法 特征曲线法总中断率按如下公式计算回波迟延成指数分布时式中 传播参量理论上可认为它与深衰落发生因子和多径衰落期间的中等程度的衰减因子慢衰落统计分布参量有关反
36、射波平均迟延系数在 之间在 之间对应于振幅 的概率密度值乘积值 根据不同作者的实验结果 在 之间系统的波特周期归一化系统特征系数它的大小主要决定于调制方式和均衡方法 根据各种调制方式实测的特征曲线按如下公式计算式中 特征曲线宽度的平均临界值对应于 的参考迟延在无自适应均衡时 归一化特征系数 如表 所示表 归一化特征系数调制方式 当传输速率相同时的相对中断率附录交叉极化鉴别度 的预测参考件交叉极化鉴别度 的预测方法在一定的近似假设条件下 已有好几种理论计算方法但比较复杂不宜作为工程计算 实际应用中用如下半经验模式来估算 的值式中 同极化路径衰减平均值为更详细的计算公式如下主要依赖于雨滴倾斜角沿路
37、径被平均的随机分布度数 当然也与雨滴形状和路径高度有关 对于高斯雨滴倾角分布有式中 雨滴倾斜角分布的标准偏差度选取 和 分别对应于 和 的时间相对于圆极化的线极化改正因子可用下式表示或式中 路径高度角 仰角相对于水平的极化倾角改变频率的计算公式若对 进行长期统计可以从某一频率 和某一极化倾斜角 的 值推广到另一频率和极化倾斜角 的 值 其经验公式为取近似计算为图 年平均海平面折射率 等值线图图 年平均地面折射率 等值线图图 等效地球半径系数中值的等值线图图 等效地球半径系数累积概率为 的等值线图图 全国贴地层折射率梯度累积概率分布图图 折射率梯度小于 的概率等值线图图 地面大气波导出现的概率等值线图附加说明本标准由国家无线电管理委员会提出本标准由邮电部第四研究所归口本标准由邮电部第四研究所和机械电子工业部二十二所共同起草本标准主要起草人刘胜祥张明高 谢益溪雷斌奇
