微波射频中继器的设计考虑(二)

一个具有10到20dB AGC控制范围的微波射频中继器可以充分补偿这个浅衰减。超过RF中继器AGC控制范围的通路衰减将会被传递到下一个端设备。当超过一台的微波中继器串连工作时，累积的浅衰减可能会超过总的AGC控制范围。举例来说，假设在无线终端设备之间的四个中继段上，串连使用3台微波中继器。每个中继器具有5dB的AGC控制范围，且每个中继段上具有8dB的浅衰减。这个端对端的通信链路将会衰减(4×8 dB)-(3×5dB) = 32?15=17dB。虽然终端射频可以很容易地补偿17dB的衰减，但这一概念的确可以等于使用多个串连微波中继器的设计产生影响。当预期的衰减条件良好时，一种保守的方法把串连微波中继器的数量限制到3台或者4台。

与常用的微波设备基本一样的方式，在微波射频中继器上也大量采用分集技术。应考虑到大多数微波射频中继器都不直接提供分集切换和组合，这一点十分重要。而用与微波中继器相关联的微波端设备来为整个多中继段提供分集切换和组合。支持分集接收功能的微波射频中继器必须向端设备接收机提供两个或者更多的正交信道。最终，可以在每个方向上采用空间分集。

频率分集比空间分集更容易理解一些。在频率分集中，不同频率的两个信道携带同样的业务信息。两个接收机在两个信道间切换或把它们组合到一起为接收解调器提供最优质的信号。支持频率分集的微波射频中继器在每个方向上只需要两个并行放大信道，每个频率一个。这两个频率是两个正交信道。微波中继区段的每个中继段上的频率选择或多径衰减都被传递到进行分集操作的端设备的两个接收机上。除了它们可能忙于处理来自个中继段的衰减以外，正常情况下，微波中继器区段的接收机都分集工作。支持频率分集的微波中继器都能串连使用。

空间分集可以以多种方式与微波射频中继器共同使用。第一种就是在终端微波设备中的简单接收分集。此时，空间分集能够实现从微波中继器到端设备通道上的单向改善。那其他方向怎样呢？应该记住的是通常微波中继器的发射功率要比端设备小。由此引起的不对称衰减余量能通过在端设备位置提供空间分集接收来得到更好的平衡，特别是在较长的中继段上。

空间分集与RF中继器的第二个应用是在两个方向都需要改善的时候。微波中继器的空间分集接收在以下情况工作最好：通道上配置了一台RF中继器；两个通道中一个是需要改善的长中继段而另一个则是可能具有较低衰减的短中继段；在较长通道上配备了标准的空间分集天线。为空间分集构成的RF中继器既可以在短路径的不同链路上使用同频、双极化对，也可以在双频信道上采用空间分集和频率分集的混合技术。任意一种方法都需要提供正交信道。不过对于同频双极化方式，还需要考虑天线交叉极化鉴别(XPD)、接收机同信道载干比(C/I)或门限干扰比(T/I)。空间频率混合分集能够很容易地应用到需要额外改进的频率分集路由上。所产生的总改进是两个独立改进的产物。

同频微波中继器必须能处理好在中继站出现的反馈或回波信号。主要的方法集中在天线的选择和它们的安装地点。典型的数字无线设备要求同频的载干比C/I或T/I 为25到40dB，具体数值取决于调制，通信容量，前向误差校正(FEC)和接收机均衡。天线的隔离C/E值应该大于同频信道的C/I或T/I指标。对于每一个应用场合，都应选择具有足够大的前向后向比(F/B)和旁瓣抑制的天线。传输工程师的任务常常是为项目来选择最经济的天线配置。通常一个或多个天线的尺寸还被限定。Peninsula Engineering Solutions使用的设计工具中采用了一种专用的C/E预测方法，它能推荐一种能够满足项目要求的天线，所选天线在实际安装时还有足够的余量。被推荐的天线不会“要求过度”。

天线间隔是一项不会给项目增加太多成本的实用技术。对于中继站天线之间，不论水平距离还是垂直距离，当它们相距较远时，天线间的隔离都会增加。为了提供更大的天线隔离，通常规定中继站的铁塔应具有8到12英尺面的安装面。

如果中继器站使用背靠背的微波设备，使用微波射频中继站的通信链路通常要求一个天线面要大一些。考虑到作为远距离的替代功率源的中继站的成本很低，增加的天线花费很容易被接受。

当选择微波射频中继器作为替代的功率源时，主要需考虑是低功耗和系统优化。全双工微波射频中继器只需要25到50W的直流功率。几乎可以在世界的任何地方，使用适当尺寸的太阳能阵列和蓄电池来为中继站提供可靠的电源。太阳能电池系统要根据特定的站点位置和微波中继器负载来设计。大多数系统在没有太阳充电的情况下都有7到10天的电池储备时间。加上一个500W的风力涡轮发电机就更加可靠，充电电池会在持续不断的暴风中被充电。目前可以利用的太阳能面板预计有25年或更长的寿命。但由于每天充电和放电，所以太阳能电池通常只能持续5到8年。在遥远的站点，利用充电控制器和风力涡轮机能维持工作20年或更久。

除了典型的每个方向上使用一个频率的全双工配置以外， 射频中继器也可以被配置成2+1到7+1的多条链路，或者配置成用一个中继器站来连接三个端点的Y形连接。

大容量的无线设备具有支持多信道的带宽。当射频信道和中继器过滤器带宽接近时，可能对射频中继器中延迟均衡器的设计是有利的。延迟均衡器能够补偿信道滤波器的抛物线状群延迟，否则可能引起失真和一个低的误差率。

微波射频中继器设计采用与常见的微波设备一样的设计规则，对于成功的设计，也都要采用一些特殊的设计技术。在使微波传输工程的工作得以自动操作的过程中，微波中继器设计工具可以用作为补充工具。所设计的微波射频中继器能够满足或超过用户的苛刻的系统可靠性需求。

作者：Edward R. Johnson