Расчет параметров и показателей качества передачи

2.1. Расчет энергетических характеристик интервала

Средний уровень принимаемого сигнала при номинальной мощности передатчика:

(2.1)

где P_пд – гарантированное значение номинального уровня мощности передатчика, дБм (см. табл. 5);

– средние суммарные потери на интервале:

(2.2)

где G_а1 и G_а2 – коэффициенты усиления антенн на левом и правом концах интервала, дБ (см. табл. 5);

L₀ – потери свободного пространства на интервале, дБ (2.3);

L_газ – потери в газах тропосферы, дБ (влияние ослабления в газах тропосферы следует учитывать, начиная с 8 – 10 ГГц, значит при частоте 7,4 ГГц можно положить дБ);

L_дифр( ) – дифракционные потери при средней рефракции, дБ (при правильно выбранных высотах подвеса антенн дБ);

L_ар – суммарные потери в антенных разветвителях на интервале, дБ (см. табл. 5);

L_ф – суммарные потери в волноводных (фидерных) трактах на интервале, дБ (2.4);

L_доп – дополнительные потери на интервале, дБ (положим дБ).

(2.3)

где R – длина интервала, км;

f – средняя частота используемого диапазона частот, ГГц.

(2.4)

где L_ф1 и L_ф2 – потери в волноводном тракте на левом и правом концах интервала.

(2.5)

(2.6)

где – погонное затухание используемых волноводов, дБ/м;

h₁ и h₂ – соответственно высоты подвеса антенн над уровнем земной поверхности на левом и правом концах интервала, м (h₁ = 46 м, h₂ = 45 м);

l_гор1 и l_гор2 – длины горизонтальных участков волноводов на левом и правом концах интервала.

Запас на плоские замирания без учета влияния внутрисистемных помех:

(2.7)

где P_пм – средний уровень принимаемого сигнала при номинальной мощности передатчика, дБм (2.1);

P_пор – гарантированный порог приемника (см табл. 5).

2.2. Расчет показателей качества по ошибкам (SESR)

При одинарном приеме сигналов показатель SESR на интервале определяется суммой составляющих, учитывающих влияние плоских и частотно селективных замираний (ЧСЗ):

(2.8)

где SESR_F – показатель SESR, учитывающий влияние плоских замираний, %;

SESR_S – показатель SESR, учитывающий влияние ЧСЗ, %.

(2.9)

где Q – коэффициент, учитывающий геоклиматические условия (Q = 1 для сухопутных интервалов);

f - средняя частота используемого диапазона частот, ГГц;

R - длина интервала, км (R = 36,6 км, следовательно SESR_F определяется по первой формуле (2.9));

M_F – запас на плоские замирания, определяемый формулой (2.7).

(2.10)

где - параметр, характеризующий интенсивность многолучевости:

(2.11)

причем (2.12)

где Q – коэффициент, учитывающий геоклиматические условия (Q = 1 для сухопутных интервалов);

f - средняя частота используемого диапазона частот, ГГц;

R - длина интервала, км.

K_S – коэффициент сигнатуры:

(2.13)

где W_S – ширина сигнатурной характеристики, МГц (см. табл. 5);

B_S – глубина сигнатурной характеристики, дБ (см. табл. 5).

– среднее время задержки отраженного сигнала:

(2.14)

- задержка эхосигнала.

Полученный показатель SESR сравнивается со значением SESR_норм:

(2.15)

где 0,012 – норма на показатель SESR на участке магистральной сети (см. табл. 1.2 [2]);

0,89 – дополнительные внешние помехи;

R – длина интервала, км;

L_эт – длина эталонного интервала, км (см. табл. 1.2 [2]).

Даже при максимальных коэффициентах усиления обеих антенн (G_а1 = 43 дБ, G_а2 = 43 дБ) показатель SESR много больше SESR_норм.

0,017 % > 0,000156 %

Разнесенный прием сигналов является эффективным методом борьбы с многолучевыми замираниями как плоскими, так и частотно селективными, поэтому применение разнесенного приема позволяет существенно улучшить показатель SESR. Частотно разнесенный прием дает небольшой выигрыш по сравнению с одинарным приемом сигнала. Поэтому в данном случае используется пространственно разнесенный прием сигнала.

Показатель SESR при разнесенном приеме определяется выражением:

(2.16)

где SESR_DF и SESR_DS – значения показателя SESR при разнесенном приеме, учитывающие соответственно влияние плоских и частотно селективных замираний, %

(2.17)

(2.18)

где SESR_F и SESR_S – значения показателя SESR при одинарном приеме, учитывающие соответственно влияние плоских и частотно селективных замираний, %;

I_F – выигрыш в отношении плоских замираний за счет применения разнесенного приема, зависящий от вида разнесенного приема;

– параметр, характеризующий интенсивность многолучевости, определяемый по формуле (2.11);

k_S – коэффициент корреляции частотно селективных замираний для разнесенных сигналов, зависящий от коэффициента корреляции плоских замираний k_F.

Коэффициент корреляции плоских замираний:

(2.19)

(2.20)

где

(2.21)

В случае пространственно разнесенного приема величина выигрыша в отношении плоских замираний:

(2.22)

где S – величина вертикального разноса антенн при пространственном разнесении, м;

f – средняя частота используемого диапазона частот, ГГц;

R – длина интервала, км;

P₀ – параметр, %, определяемый выражением (2.12);

M_F – запас на плоские замирания, дБ, определяемый формулой (2.7);

– различие коэффициентов усиления пространственно разнесенных антенн (основной и дополнительной), дБ.

Вертикальное разнесение антенн должно быть больше определенного значения:

(2.23)

Выберем S = 17,5 м (см. рис. 2.1), т.к. при меньшем разнесении показатель SESR все еще не удовлетворяет норме.

Условие допустимости нижних (дополнительных) антенн при ПРП:

(2. 24)

где P_1н-в( ) и P_1в-н( ) – относительные просветы при средней рефракции для худшего сезона, нормированный относительно радиуса первой зоны Френеля (1.5).

Результаты проверки ПРП при условиях рефракции занесены в табл. 17.

Таблица 17

№, п/п	h1, м	h2, м	H( ), м	F1, м	P1( )
	28,5		2,0	14,5	0,14
		27,5	10,0	15,5	0,65

Выберем коэффициенты усиления антенн основной и дополнительной на обоих концах интервала максимальными, т.е. G_а1 = 43 дБ, G_а2 = 43 дБ, дБ.

0,000152 % < 0,000156 %

Требования по показателю SESR выполняются при ПРП.

Рис.2.1. Проверка ПРП в условиях нормальной рефракции

R, км

H, м

Условный нулевой уровень

2.3. Расчет показателей неготовности

В общем случае показатель неготовности, учитывающий влияние распространения радиоволн на интервале, определяется выражением:

(2.24)

где UR_RA и UR_SR – показатели неготовности, учитывающие влияние дождей и субрефракционных замираний, %.

При правильно выбранных высотах подвеса антенн на интервале показатель неготовности, учитывающий субрефракционных замираний можно положить равным нулю.

Для расчета показателей неготовности, учитывающих влияние дождей, необходимо вначале определить региональную среднеминутную интенсивность дождя J(0,01%), превышаемую в 0,01% времени, и соответствующую ей величину потерь в дождях L_RA(0,01%). По табл. 4.1 [2] определяется значение J(0,01%) для определенного региона. Т.к. название интервала ПРС-23М – ПРС-24М не отражает определенной географической местности, выбирается самый худший вариант в пределах России:

регион E – J(0,01%) = 22 мм/ч

Потери в дождях L_RA(0,01%), превышаемые в 0,01% времени, определяются выражением:

(2.25)

где – погонное затухание в дождях с интенсивностью J(0,01%), дБ/км;

– безразмерный параметр, учитывающий неравномерность дождей с интенсивностью J(0,01%).

(2.26)

где K_fp и _fp – параметры, зависящие от частоты и вида поляризации радиоволн.

Значения параметров K_fp и _fp, соответствующие рекомендации Р.838, приведены в табл. 4.2 [2]. Выберем горизонтальную поляризацию как худший случай. Выдержка из табл. 4.2 [2] представлена в табл. 18.

Таблица 18

Частота, ГГц	Kfp	fp
	0,001915	1,4810
	0,004115	1,3905

Методом линейной интерполяции определим параметры для частоты f = 7,4 ГГц

K_fp = 0,002795

_fp = 1,445

(2.27)

где при J(0,01%) 100 мм/ч, (2.28)

R – длина интервала, км.

Для интервалов, расположенных на широтах, равных или больших 30° показатель неготовности, учитывающий ослабление в дождях, определяется выражением:

(2.29)

где M_F – запас на плоские замирания, определяемый (2.7).

Формула (2.29) может использоваться лишь в диапазоне значений

, что соответствует

, значит можно приравнять показатель неготовности, учитывающий ослабление в дождях к нулю

Т.о. показатель неготовности UR = 0, что меньше UR_норм

(2.30)

где 0,3 – норма на показатель UR на участке магистральной сети (см. табл. 1.6 [2]);

– лишь треть нормы относится к влиянию распространения радиоволн;

0,89 – дополнительные внешние помехи;

R – длина интервала, км;

L_эт – длина эталонного интервала, км (см. табл. 1.6 [2]).

0 % < 0,000156 %

Требования к показателю неготовности UR выполняются.

3. Блок-схема РРО

Интерфейс

Блок цифровой обработки

Модулятор

Фильтр

Передача:

Рис.3.1. Блок-схема передатчика

Прием:

Интерфейс

Блок цифровой обработки

Демодулятор

Фильтр

Демодулятор

Фильтр

Рис.3.2. Блок-схема приема при ПРП

Заключение

В данном курсовом проекте была решена задача по проектированию ЦРРЛ.

В первой части были выбраны 4 нехудших ПВА на интервале и решена задача оптимизации выбора ПВА на 8-интервальном участке с помощью метода динамического программирования.

Во второй части для одного интервала рассчитываются показатель качества по ошибкам и показатель неготовности. Из-за того, что показатель качества SESR не удовлетворяет норме при одинарном приеме, используется пространственно разнесенный прием сигнала.

В результате и показатель SESR, и показатель неготовности UR удовлетворяют своим нормам.

Литература

1. Проектирование цифровых радиорелейных линий. Выбор высот подвеса антенн: учебн. пособие (спец. 210400) / О.С. Данилович; ГОУВПО СПбГУТ. – СПб, 2008. – 82с.

2. Данилович О.С. Расчет показателей качества передачи при проектировании цифровых радиорелейных линий. – СПб : Линk, 2009. – 76 с.