Лекция 1. Классификация систем радиосвязи

ЛЕКЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС

по дисциплинеИсследование технологий оказания спутниковых и радиорелейных услуг в радиоэлектронике

Лекция 6. Расчет устойчивости связи РРЛ

Цель лекции: продолжить изучение методики расчета аналоговых РРЛ.

Запас на замирание Z – это величина, обратная минимально допустимому множителю ослабления V_min.

Суммарная вероятность ухудшения качества связи на РРЛ из-за глубоких замираний сигнала на одном из пролетов обуславливается тремя причинами: экранировкой препятствиями минимальной зоны Френеля Т₀(V_min), интерференцией в точке приема прямого луча и лучей, отраженных от слоистых неоднородностей тропосферы Т_ИНТ(V_min), ослаблением сигнала из-за дождей Т_Д(V_min)

. (6.1)

Каждое из слагаемых в формуле определяется на основе соответствующих статистических данных, характерных для данного климатического района (эти данные в технической литературе приводятся, как правило, в виде графиков).

Расчет V_min может быть произведен с помощью коэффициента системы, для определения которого следует записать систему из двух уравнений передачи

Р_{С. ВХ}=Р_ПL_Σ, (6.2)

(6.3)

где d – выигрыш в отношении сигнал-шум, обусловленный применением частотной модуляции; этот выигрыш при известных параметрах аппаратуры также можно считать известным.

Если значение Р_{С. ВХ} из первого уравнения подставить во второе, то получим

(6.4)

Умножив правую и левую части этого выражения на отношение Р_П/Р_Ш.ВХ, получаем два равных отношения для коэффициента системы

(6.5)

С помощью первого соотношения по известным параметрам аппаратуры Р_П, Р_{Ш. ВХ}, d может быть рассчитан коэффициент системы в децибелах:

для ТФ ствола

(6.6)

для ТВ ствола

(6.7)

где 10lgР_П – в децибеловаттах;

n_Ш – коэффициент шума приемника;

F_В – верхняя частота группового спектра многоканального телефонного сообщения;

Δf_К – девиация часты на канал.

С учетом (1.2) выражение (1.18) можно переписать в виде

(6.8)

где величина (Р_С /Р_Ш)_{ВЫХ min} определяется выражениями (1.11), (1,12).

Тогда минимально допустимый множитель ослабления для телефонного (V_{min ТФ}) и телевизионного (V_{min ТВ}) стволов будет определяться (в децибелах) по формулам

, (6.9)

. (6.10)

При этом

, (6.11)

не зависящее от времени ослабления сигнала на пролете.

Расчет проводят по обоим выражениям и сравнивают V_min между собой. Дальнейшие расчеты проводят для худшего случая, т. е. для большей величины V_min (меньшей в дБ по абсолютной величине).

Затем рассчитывается Т₀(V_min), Т_ИНТ(V_min) и Т_Д(V_min) [7] и, наконец, Т_ПР(V_min)

ЛЕКЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС

по дисциплинеИсследование технологий оказания спутниковых и радиорелейных услуг в радиоэлектронике

Лекция 1. Классификация систем радиосвязи

Цель лекции: рассмотреть системы радиосвязи и признаки их классификации.

Системы радиосвязи могут быть классифицированы по различным признакам: по типу передаваемых сообщений; по занимаемому спектру радиочастот; по характеру передаваемых сигналов; по виду математического описания, отражающего искажения передаваемых сигналов, в тракте распространения; по пропускной способности и т. д.

По типу передаваемых сообщений системы радиосвязи могут быть разделены так, как это показано в таблице 1.1.

Т а б л и ц а 1.1

Передача сообще-ний между ЭВМ	Передача оптических сообщений в виде неподвижных изображений	Передача оптических сообщений в виде подвижных изображений	Передача звуковых сообщений
Передача документальных сообщений	Передача сообщений массового назначения
Пере- дача данных	Теле- граф- ная связь	Факси- мильная связь	Переда- ча газет	Видео- теле-фония	ТВ веща-ние	Теле- фонная связь	Звуко- вое ве-щание
Передача сообщений индивидуального назначения

Классификация условна, поскольку все виды радиосвязи объединяются в единую интегральную системуна основе цифровых методов передачи и коммутации для передачи всех видов сообщений.

Международные соглашения в области распределения радиочастот.

Деление радиоволн на диапазоны установлено Международным регламентом радиосвязи МСЭ-Р – смотри таблицу 1.2. [Телекоммуникационный сектор стандартизации Международного союза электросвязи (МСЭ-Т) (TelecommunicationStandardizationSectorofInternationalTelecommunicationUnion - ITU-T) – специализированный орган ООН, с 1993 года преемник Международного Консультативного Комитета по Телеграфии и Телефонии (МККТТ) (ComiteConsultatifInternationalTelegraphiqueetTelephonique - CCITT) - международная организация, разрабатывающая стандарты в области связи. Кроме МСЭ-Т в состав МСЭ входят Сектор радиосвязи МСЭ-Р (RadiocommunicationSector - ITU-R) и Сектор развития электросвязи (TelecommunicationDevelopmentSector - ITU-D). Стандарты ITU-T охватывают практически всю область телекоммуникаций.

Т а б л и ц а 1.2

Вид радиоволн	Тип радиоволн	Диапазон радиоволн (длина волны)	Номер диапа- зона	Диапазон частот	Вид радиочас- тот
Мириаметро- вые	Сверхдлин-ные	10..100 км		3..30 кГц	Очень низкие (ОНЧ)
Километровые	Длинные	1..10 км		30..300 кГц	Низкие (НЧ)
Гектометровые	Средние	100..1000 м		300..3000 кГц	Средние (СЧ)
Декаметровые	Короткие	10..100 м		3..30 МГц	Высокие (ВЧ)
Метровые		1..10 м		30..300 МГц	Очень высо- кие (ОВЧ)
Дециметровые	Ультрако- роткие	10..100 см		300.3000 МГц	Ультравысо- Кие (УВЧ)
Сантиметровые		1..10 см		3..30 ГГц	Сверхвысо-кие (СВЧ)
Миллиметро-вые		1..10 мм		30..300 ГГц	Крайневысо- кие (КВЧ)
Децимилли- метровые		0.1..1 мм		300..3000 ГГц или 3 ТГц	Гипервысо- кие (ГВЧ)

В радиолиниях связи средой распространения электромагнитных волн в подавляющем большинстве случаев (за исключением случая связи между космическими аппаратами) является атмосфера Земли. На рисунке 1.1 приведено упрощенное строение атмосферы Земли, а в таблице 1.3 приведены основные способы распространения радиоволн.

Рисунок 1.1 – Строение атмосферы Земли

Т а б л и ц а 1.3

Вид радиоволн	Основные способы распространения радиоволн	Дальность связи
Мириаметровые и километровые (сверхдлинные и длинные)	Дифракция Отражение от Земли и ионосферы	До тысячи км Тысячи км
Гектометровые (средние)	Дифракция Преломление в ионосфере	Сотни км Тысячи км
Декаметровые (короткие)	Преломление в ионосфере и отражение от Земли	Тысячи км
Метровые и более короткие	Свободное распространение и отражение от Земли Рассеяние в тропосфере	Десятки км   Сотни км

Первичные электрические сигналы и их характеристики

По характеру передаваемых сигналов различают системы передачи непрерывных (аналоговых) и дискретных (по времени и ансамблю) сигналов. Аналоговые сигналы характеризуются полосой пропускания и динамическим диапазоном и пр., дискретные (цифровые) – скоростью передачи (биты в секунду).

Основными первичными сигналами электросвязи являются: телефонный, звукового вещания, факсимильный, телевизионный, телеграфный, передачи данных.

Телефонный (речевой) сигнал.

Частота импульсов основного тона f₀ лежит в пределах от 50..250 Гц. При разговоре f₀ меняется значительно.

Среднюю мощность телефонного сигнала (с учетом коэффициента активности и наличия управляющих сигналов) принимают равной 32 мкВт, т.е. средний уровень телефонного сигнала составляет p_СР = 10 lg (32 мкВт/1мВт) = - 15 дБм0.

Коэффициент активности, определяемый как отношение времени, в течение которого по каналу передается сообщение, к общему времени работы канала в системе, составляет 0,25..0,35.

Динамический диапазон определяется выраженным в децибелах отношением максимальной и минимальной мощностей сигнала =35...40 дБ.

Пик-фактор сигнала =14 дБ.

Энергетический спектр речевого сигнала (рисунок 1.2 ) – область частот, в которой сосредоточена основная энергия сигнала, где – спектральная

плотность среднего квадрата звукового давления; – порог слышимости (минимальное звуковое давление, которое начинает ощущаться человеком с нормальным слухом на частотах 600..800 Гц); f = 1 Гц. Из рисунка 2 видно, что речь – широкополосный процесс, частотный спектр которого простирается от 50..100 Гц до 8000..10000 Гц.

МСЭ-Т в качестве границ эффективного спектра речи приняты частоты 300..3400 Гц. При указанной полосе частот слоговая разборчивость составляет около 90%, разборчивость фраз – более 99% и сохраняется удовлетворительная натуральность звучания.

Рисунок 1.2 – Энергетический спектр речевого сигнала

Телевизионный сигнал формируется методом построчной развертки. Анализ показывает, что энергетический спектр телевизионного сигнала сосредоточен в полосе частот 0..6 МГц. Динамический диапазон D_С 40 дБ, пик-фактор 4,8 дБ.

По аналогии определяются параметры остальных сигналов.

Аналогичные параметры определяются и для каналов связи. Параметры каналов связи должны быть не меньше соответствующих параметров сигналов.

Свести параметры аналоговых сигналов к единому параметру (скорости передачи) позволяет преобразование этих сигналов в цифровые.