鐵路通訊系統數字微波機產生誤碼的原因及處理方法

王 莉

摘要:微波通信是現代化重要通信手段之一,與其他通信方式相比它具有建設周期短;抗自然環境異常變化性能;抗災害性能強;不容易遭受人為性的破壞。因此,我國鐵路通信把微波通信作為通信網的組成部分,在鐵路傳輸通信網中起到非常重要的作用。

關鍵詞:鐵路通訊系統;微波接力通信;誤碼

中圖分類號:TN943文獻標識碼:B文章編號:1009-8631(2009)12-0071-02

引言

通常人們把通信使用什么頻率,稱為什么通信。如把30～300千赫稱長波用于通信稱長波通信,把300～3000千赫稱為中波用于廣播,稱中波廣播,把3～30兆赫稱短波用于通信稱短波通信。 在電信領域通常把3～30吉赫(1吉赫=1000兆赫)頻段的通信,稱微波通信。微波通信屬于視距通信直線傳輸,即兩個微波站間是直通的中間應無任何阻檔才能形成良好的無線電波傳播條件。

一、微波接力通信特點

(1)長、中、短波波段總共帶寬不超過30兆赫,而微波波段帶寬達30000兆赫,頻帶寬度約為長、中、短波帶寬的1000倍可容納大量的通信波道,每個波道可通電話幾千路或幾十路電視。

(2)天電工業干擾以及太陽黑子的活動對微波通信影響很小可以不予考慮。

(3)微波具有與光波一樣沿直線傳播的特性,由于地球曲率的影響,兩站間的距離不能很長。微波是在空氣對流層中傳播,由于地球表面的反射以及對流層氣象參數的變化而產生衰落為了獲得比較穩定的傳播特性,相鄰兩站的距離一般在30～50公里,以接力的方式實現遠距離通信的目的。

(4)由于頻率很高波長很短可以制成方向性很強,尺寸又小的天線不僅架設方便,而且大大減小了發信功率,大大減輕了相互之間的干擾。

二、微波接力通信線路的組成

一條微波接力通信線路,通常由終端站、樞紐站、分路站(也有不設分路站的)和若干個中繼站(也稱再生站)組成,長度在幾百公里甚至長達一、二千公里。如圖1所示

2.1終端站

處在微波通信線路的兩端,一般都設在省會以上的大城市。它將數字復用設備送來的基帶信號或從電視臺送來的電視信號,經微波設備處理后由微波發信機發射給中繼站同時將微波接收機接收到的信號,經微波設備處理后變成基帶信號送給數字復用設備?；蚪洈底纸獯a設備處理后還原成電視信號傳送給電視臺。

2.2樞紐站

大都設在省會以上大城市,處在微波通信線路的中間。

2.3分路站

又稱上下話路站,為了適應一些地方的小容量的信息交換而設置的,設備簡單,投資小,這樣可滿足一些中小城市與省會以上城市進行信息交流,這種站型一般很少設置。

2.4中繼站

是微波通信線路數量最多的站型,一般都有幾個到幾十個。中繼站的作用是將信號進行再生、放大處理后,再轉發給下一個中繼站,以確保傳輸信號的質量。所以,中繼站又叫再生站。由于中繼站的作用才使得微波通信將信號傳送到幾百公里甚至幾千公里之外。

三、數字微波機產生誤碼的原因

目前鐵路微波通信使用的數字微波機,在維護中產生誤碼率是數字微波中繼通信的一項重要質量指標。設備故障、傳輸衰落以及碼間干擾、鄰近波道干擾等諸多因素所造成的通信中斷及性能惡化,都可以從誤碼上反映出來。因此,如何正確判斷誤碼的產生和確定其出現的區間是我們維護人員的一項很重要的工作。

3.1固定惡化成份

不管有無其他形成誤碼的因素,而自身存在并以固定的量影響誤碼形成的哪些因素。他包括碼間干擾和設備的不完善性。這些因素以對理論歸一化信噪比的惡化量來評價。設備的不完善引起的惡化量主要有:(1)調制器不理想,存在相位誤差和寄生調幅。(2)延遲解調的相位誤差,即由于收發頻率及延遲時間的不穩定會帶來查考載波的相位誤差。(3)位同步偏離最佳取樣點。(4)判決器的幅度鑒別率。因為任何判決器都有一定的幅度鑒別率,即有一個最小判決區,在這區域內的信號電壓將無法正確判決。(5)碼間干擾。這是由于傳輸特性不理想引起的,主要取決于中頻濾波器的貸款和型式。(6)勤務調頻的影響。在設備中采用對微波載頻進行附加調頻的方法來傳送勤務是,對祝信道的誤碼性能將有影響。(7)其他惡化因素等。

3.2恒定惡化成份

它與外界的干擾有關,但與傳播衰落無關。也就是說和有用信號同時衰落的干擾,其信號干擾功率比不隨時間而變化(同路勁內的同頻率干擾)。這里主要包括:(1)回波干擾。主要由收發饋線的多次發射引起的。(2)同路由天線前后耦合干擾。(3)同路由同極化鄰近波道干擾。

3.3變動惡化成份

它不僅與機內噪聲或外界干擾有關,而且還與傳播衰落有關。這里主要包括(1)熱噪聲。在衰落發生時,它是一種主要的干擾來源。(2)干擾噪聲。它包括同波道干擾,交叉極化鄰近波道干擾,站內發收干擾,分支或交叉電路更換頻率時的前側干擾。在同波道干擾中,包括不同路由天線的前后耦合干擾,越站干擾,不同路由分支電路天線的前側干擾。

上述三種惡化成份造成了數字微波機的誤碼,就第一個固定惡化成份而論,若設備自身出故障:元器件老化、損壞、接插件接觸不良、脫焊、溫度高等因素引起頻率偏移,產生相位差,放大倍數降低,自動增益失控等造成信道誤碼率高。例如:中頻調制解調機——相位解調盤是數字微波機的一個重要組成部分。其電路比較復雜、元器件多所以故障率較高。此盤主要由鑒相器、相位誤差檢測器、壓控振蕩器、碼判決再生器、始終提取電路、公務發達其和偽誤碼監測脈沖產生器組成。它的主要功能是輸入70MHZ 4PSK信號,從中解調出基帶信號;用瞬時判決,再生出碼信號,送到收信邏輯盤;為本盤和整機其他部分提供17.184MHZ的時鐘信號;為控制邏輯盤提供偽誤碼監測脈沖;從70MHZ4PSK的淺調頻信號中,解出公務信號送給監控機架。這里鑒相器相位誤差檢測器和VCO構成一個科斯塔斯環、鎖相振蕩器。此振蕩器恢復出一個收端本地參考載波,它與外輸架環入微波機對方,以確定對方問題(此時無法確定微波兩站高頻架哪一方問題)。通過a、b、c的環路測試即可定出數傳、本機、對方微波機的故障區間。

四、數字微波機誤碼的判斷及處理方法

觀看眼圖是一項重要工作。利用示波器,根據眼圖的開啟程度及清晰度衡量誤碼間干擾的情況。眼圖的惡化說明了信噪比降低、有碼間干擾、發送脈沖點評波動及電路不匹配所產生的反射引起等因素,從而導致誤碼率的增加。因為眼圖是基帶數字脈沖信號通過低通濾波器后在示波器上顯示的圖形具體說是把一串數字脈沖信號重復地顯示在一個周期(一個脈沖寬度)上所形成的。另外觀看延時差,確定兩路信號對齊程度也是一種方法。實際工作中通過工作路由及各盤告警情況,確定出中頻機架上故障的分盤部位。

4.1高頻架故障的處理

高頻架有兩套收發信機,收發頻率高在2000MHZ以上,在沒有儀器的情況下,無法進行測試,確定問題也困難。出觀看面板上收發參數值外,只有在70MHZ中頻出之前一級主中放盤的輸出、輸入點進行測試。再就是將兩個波道(2波道、6波道)各盤交接口處、或收發口接口處進行互換,大致確定范圍。

4.2分盤故障的處理

分盤電路一般是由邏輯電路、集成、數字電路分立電子元件組成,在讀懂電原理圖之后,由輸入級查找。在維修中,分立元件故障率最高,例如:變容二極管、晶體三極管、電容等易出現性能變差、損壞或接觸不良等。另外、隨著環境溫度的變化,電路中各工作點、頻率、相位也發生偏移,過一段時間就需要調整、變動電位器參數。如比特合成盤、相位解調盤都是鎖相環電路斷開哪一點,影響整個工作狀態,調整電位器較多、受頻率影響大,某一點調整不好,影響整個機盤的工作狀態。

五、結束語

經過長期的工作,對數字微波機的性能,易出現問題的部位,總結出了一些維護經驗,但也仍存在一些需要進一步探討的問題。

(1)中頻調制解調機組合路由Ⅰ、Ⅱ路德切換,從理論上分析室無損傷切換,但實測中,通過誤碼儀觀測是有損傷的,瞬時間Pe=10-3。

(2)遙控清楚按鈕的通斷影響Ⅰ、Ⅱ路的切換,但理論上分析是不影響的。

(3)中頻機架Ⅰ、Ⅱ路的相位解調盤,收信邏輯盤Ⅰ、Ⅱ路不能互換,但電原理圖完全相同,這是否與整機調試有關,有待進一步探討。

通過對數字微波機誤碼的分析,是的對鐵路數字微波通信機的維護有了更明確的認識,在使用中得以更好的維護,確保通信傳輸通道的質量。

參考文獻:

[1]呂海寰.微波通信系統[M].北京:人民郵電出版社,1990.

[2]張有光,林國鈞,柳海燕.通信技術基礎[M].北京:機械工業出版社,2005.

[3]劉沈,沈傳舜.微波通信原理[M].北京:人民郵電出版社,1988.

作者簡介:王莉(1957- ),女,現就職于鐵通西安分公司線路中心。