книги / Основы построения телекоммуникационных систем и сетей
..pdfПри дальнейшем уменьшении 0О, так что 0О< 3°, уменьшается число облучаемых в горизонтальной плоскости существенных от ражателей пропорционально углу 0О, так что увеличение коэффи циента усиления передающей антенны в горизонтальной плоско сти не будет увеличивать мощность принимаемого сигнала в тер минале. М ощность принимаемого сигнала в терминале будет увеличиваться только вследствие увеличения коэффициента уси ления антенны в вертикальной плоскости GB= 22,22 - 101g 0О, что отражено характером линейно-ломаной кривой G на рис. 6.23 (кривая 1).
Пусть теперь антенна базовой станции имеет ширину диа граммы направленности в вертикальной плоскости Q0B ~ 3°, кото рая не изменяется при уменьшении ширины диаграммы направ ленности в горизонтальной плоскости. При всенаправленной в го ризонтальной плоскости антенне базовой станции ее коэффициент усиления GB= 22,22 - 101g вов, что при вов = 3° дает значение (7 = 17,4 дБ.
При уменьшении ширины диаграммы направленности антен ны базовой станции в горизонтальной плоскости мощность при нимаемого на терминале сигнала растет вплоть до достижения ширины диаграммы направленности 0О= 3°. При 0О< 3° из-за про порционального уменьшения числа существенных отражателей мощность принимаемого на терминале сигнала не изменяется при увеличении коэффициента усиления передающей антенны (кривая 2 на рис. 6.23).
Эффект замедления или прекращения роста принимаемого сигнала на выходе приемной антенны базовой станции при увели чении апертуры антенны называется потерями в усилении ан тенны.
Итак, на основании типовой модели канала сотовой связи в городских условиях с импульсной реакцией, показанной на рис. 6.7 (или на рис. 4.49 в общем случае), установлено, что при нимаемый на мобильном терминале сигнал определяется отража телями, находящимися в трехградусном угловом секторе с верши ной на базовой станции. Этот факт определяет целесообразность использования в сотовой сети связи базовых станций с многолуче вой антенной в горизонтальной плоскости с шириной узкого луча порядка 3°.
На сегодняшний день технология базовых станций с многолу чевой антенной является новой и позволяет создать в выделенных для сотовой связи диапазонах частот перспективные сотовые сис
темы связи с большим радиусом соты и пропускной способно стью, превышающей более чем на порядок пропускную способ ность существующих сотовых систем связи. Более того, техноло гия базовых станций с многолучевой антенной создает пред посылку для перехода сотовых сетей связи в сантиметровый диа пазон волн, в котором возможно выделение весьма широких полос частот для создания высокоскоростных каналов мобильной связи. При этом в сантиметровом диапазоне волн мобильные терминалы должны иметь малогабаритные направленные самофокусирую щиеся антенны, которые можно создавать, например, в виде ан тенной решетки по функциональной схеме типа изображенной на рис. 6.17.
Ли т е р а т у р а
1.Бобков В.Ю., Вознюк М.А., Никитин А.Н., Сивере М.А. Сис темы связи с кодовым разделением каналов. - СПб.: Санкт-Петербургс кий государственный университет телекоммуникаций им. М.А. БончБруевича, 1999.
2.Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Сов. Радио, 1977.
3. Дальнее тропосферное распространение ультракоротких волн / П о д
р е д . Б .А . В ве д е н с к о го , М .А . К о л о со ва , А .И . К алинина, Я .С . Ш и ф р и н а . — М.:
Сов. радио, 1965.
4.Денисова О.М., Мирошников Д.Г. Средства связи для "послед ней мили". - М.: Эко-Трендз, 2000.
5.Долуханов М.П. Распространение радиоволн. - М.: Связь, 1972.
6. Корпоративные территориальные сети связи / П о д р е д . М .Б . К у - п е р м а н а . —Вып. 2-3. - М.: Информсвязь, 1996.
7.Невдяев Л.М ., Смирнов А.А. Персональная спутниковая связь.
-М.: Эко-Трендз, 1998.
8. Радиорелейные и спутниковые системы передачи / П о д р е д . А . С . Н е м и р о в с к о г о . - М.: Радио и связь, 1986.
9.Системы электросвязи / П о д р е д . В .П . Ш у в а л о в а . —М.: Радио и связь, 1987.
10.Справочник по радиорелейной связи / П о д р е д . С .В . Б о р о д и ч а .
-М.: Радио и связь, 1981.
11.Татарский В.И. Теория флюктуационных явлений при распро странении волн в турбулентной атмосфере. - М.: Наука, 1967.
12.Тепляков И.М., Калашников И.Д., Рощин Б.В. Радиолинии космических систем передачи информации. - М.: Сов. радио, 1975.
13.Тепляков И.М., Рощин Б.В., Фомин А.И., Вейцель В.А. Ра диосистемы передачи информации. - М.: Радио и связь, 1982.
14.Тепляков И.М. Энергетические потенциалы радиолиний и осо бенности распространения радиоволн в спутниковых телекоммуникаци
онных системах // Системы и средства телекоммуникаций. - 1994. -
№3-4. - С. 3-71.
15.Тепляков И.М. Электромагнитная совместимость систем связи фиксированной спутниковой службы и проблемы выбора апертуры ан
тенн наземных станций // Системы и средства телекоммуникаций. - 1993. - № 2 .- С . 16-25.
16.Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра. - М.: Радио и связь, 2000.
17.Reports of the CCIR. Annex to volume V. Propagation in nonionized media. - Geneva, 1990.
18.Reports of the CCIR. Annex to volume IX-part 1. Fixed service using radio-relay systems. - Geneva, 1990.
19.Reports of the CCIR. Annex to volume IV-part 1. Fixed satellite ser vice. - Geneva, 1990.
20.Reports of the CCIR. Annex 3 to volume VIII. Mobile satellite ser vices (aeronautical, land, maritime, mobile and radiodetermination). - Geneva, 1990.
21. Reports of the CCIR. Annex 1 to volume VIII. Land mobile ser vice. - Geneva, 1990.
О г л а в л е н и е |
|
Предисловие......................................................................................................... |
3 |
Введение................................................................................................................. |
4 |
Глава 1. Телекоммуникационные сети...................................................... |
7 |
1.1. Телекоммуникационные системы и сети. Основные по |
|
нятия.................................................................................................... |
7 |
1.2. Взаимоувязанная сеть связи Российской Федерации........... |
10 |
1.3. Сеть телефонной связи взаимоувязанной сети связи Рос |
|
сийской Федерации......................................................................... |
13 |
1.4. Цифровые сети интегрального обслуживания......................... |
20 |
1.4.1. Влияние трафика на построение каналов и сетей |
|
связи.......................................................................................... |
25 |
1.4.2. Принципы пакетной передачи сообщений.................... |
27 |
1.4.3. Компьютерная пакетная сеть Х .2 5 . Пакетные сети |
|
интегрального обслуживания........................................... |
32 |
Глава 2. Первичные электрически^ сигналы и каналы связи для |
|
их передачи........................................................................................ |
37 |
2.1. Векторные и спектральные представления сигналов........... |
37 |
2.2. Шумы и их описание...................................................................... |
50 |
2.2.1. Шумы сопротивлений, усилителей и генераторов...... |
50 |
2.2.2. Математическое описание шумов.................................... |
58 |
2.2.3. Оптимальная фильтрация импульсных сигналов в |
|
присутствии шумов............................................................. |
60 |
2.3. Передача двоичных сигналов методом фазовой манипуля |
|
ции несущего колебания на 180°................................................ |
65 |
2.4. Характеристики телефонного сигнала...................................... |
69 |
2.5. Гипотетическая эталонная линия связи тональной частоты |
|
и требования к ее качественным характеристикам................ |
71 |
2.6. Гипотетическая эталонная цифровая линия связи................ |
75 |
2.7. Преобразование аналоговых сообщений в цифровые.......... |
77 |
2.7.1. Дискретизация аналоговых сигналов по времени....... |
77 |
2.7.2. Квантование по амплитуде................................................ |
82 |
2.7.3. Дискретизация и квантование телефонного сигнала |
84 |
2.8. Уплотнение и разделение каналов в многоканальных сис |
|
темах передачи информации........................................................ |
86 |
2.8.1. Частотное разделение каналов при асинхронной пе |
|
редаче сообщений................................................................. |
86 |
2.8.2. Ортогональное частотное уплотнение и разделение |
|
каналов..................................................................................... |
92 |
2.8.3. Уплотнение и разделение каналов по времени............ |
96 |
2.8.4. Кодовое разделение каналов.............................................. |
100 |
Глава 3. Радио- и оптические каналы |
передачи |
информации |
в |
телекоммуникационных системах........................................... |
|
106 |
|
3.1. Диапазоны частот, используемые в радиосистемах.............. |
106 |
||
3.2. Энергетические потенциалы радиолиний................................ |
|
109 |
|
3.2.1. Плотность потока мощности и отношение сигнал- |
|||
шум в приемном устройстве............................................. |
|
109 |
|
3.2.2. Шумы приемной системы |
.................................................. |
|
112 |
3.2.3. Оптимальные диапазоны частот...................................... |
|
117 |
|
3.3. Основные системы и устройства, входящие в состав ра |
|||
диолиний........................................................................................... |
|
|
121 |
3.3.1. Антенные системы............................................................... |
|
|
121 |
3.3.2. Модемы................................................................................... |
|
|
127 |
3.3.3. Системы синхронизации.................................................... |
|
|
133 |
3.4. Оптические каналы связи............................................................. |
|
|
149 |
3.4.1. Сигналы и шумы в оптических линиях связи. Кван |
|||
товый шум.............................................................................. |
|
|
150 |
3.4.2. Волоконно-оптические линии связи............................... |
|
155 |
|
3.4.3. Межспутниковые лазерные линии связи....................... |
161 |
||
3.4.4. Атмосферные оптические линии связи......................... |
162 |
||
Глава 4. Радиорелейные системы связи................................................ |
|
|
177 |
4.1. Принципы построения радиорелейных |
систем связи. |
||
Функциональная схема радиорелейной станции................... |
177 |
||
4.1.1. Частотные планы радиорелейных систем связи.......... |
178 |
||
4.1.2. Схемы разнесенного приема сигналов и резервиро |
|||
вания аппаратуры в радиорелейных станциях............ |
183 |
||
4.2. Особенности распространения радиосигналов в радиоре |
|||
лейных линиях связи...................................................................... |
|
|
186 |
4.2.1. Расстояние прямой геометрической видимости меж |
|||
ду передающей и приемной антеннами......................... |
187 |
||
4.2.2. Область пространства, |
определяющего передачу |
||
энергии от передающей антенны к приемной............. |
187 |
||
4.2.3. Рефракция радиоволн.......................................................... |
|
|
191 |
4.2.4. Замирания сигнала за счет многолучевого распро |
|||
странения радиоволн........................................................... |
|
|
194 |
4.2.5. Ослабление радиосигнала в дожде................................. |
|
197 |
|
4.3. Межсимвольные помехи в радиорелейных системах связи |
200 |
||
4.3.1. Радиорелейные линии связи "точка-точка"................... |
200 |
||
4.3.2. Радиорелейные системы связи "точка-многоточка"... |
202 |
||
4.3.3. Эквалайзеры.......................................................................... |
|
|
205 |
4.4. Тропосферные радиорелейные системы связи....................... |
209 |
||
4.4.1. Основные характеристики сигнала, рассеянного не |
|||
однородностями тропосферы........................................... |
|
209 |
|
4.4.2. Объем тропосферы, активно участвующий в созда |
|||
нии рассеянного излучения............................................... |
|
211 |
|
4.4.3. Потери в усилении антенн................................................. |
|
212 |
|
4.4.4. Оптимальные диапазоны |
частот в |
тропосферной |
|
связи......................................................................................... |
|
|
214 |
4.4.5. Замирания сигналов в тропосферных линиях связи... |
216 |
||
4.4.6. Функциональные схемы тропосферных радиолиний |
227 |
||
Глава 5. Спутниковые системы связи и вещания................................. |
232 |
||
5.1. Основные диапазоны частот, используемые в спутнико |
|
||
вых системах связи и вещания.................................................... |
|
233 |
|
5.2. Орбиты телекоммуникационных космических аппаратов... |
235 |
||
5.3. Проблемы электромагнитной совместимости спутниковых |
|
||
телекоммуникационных систем.................................................. |
|
238 |
|
5.4. Особенности распространения радиоволн в спутниковых |
|
||
телекоммуникационных системах.............................................. |
|
244 |
|
5.4.1. Ионосферные искажения радиосигналов...................... |
244 |
||
5.4.2. Поглощение радиосигналов в дожде.............................. |
245 |
||
5.5. Методы многостанционного доступа в спутниковых сис |
|
||
темах связи........................................................................................ |
|
|
247 |
5.5.1. Многостанционный доступ с частотным разделени |
|
||
ем сигналов наземных станций........................................ |
249 |
||
5.5.2. Многостанционный доступ с временным разделени |
|
||
ем сигналов наземных станций........................................ |
251 |
||
5.5.3. Многостанционный доступ с кодовым разделением |
|
||
сигналов наземных станций................................................ |
|
253 |
|
5.6. Геостационарные |
спутниковые |
телекоммуникационные |
|
системы со стационарными станциями...................................... |
255 |
||
5.6.1. Ведомственные спутниковые сети VSAT....................... |
256 |
||
5.6.2. Спутниковые системы персональной связи со ста |
|
||
ционарными малогабаритными терминалами.............. |
256 |
||
5.6.3. Отношение сигнал-шум в составной радиолинии....... |
261 |
||
5.7. Геостационарные спутниковые системы связи с мобиль |
|
||
ными и персональными терминалами......................................... |
263 |
||
5.8. Геостационарные |
спутниковые |
системы телерадиове |
|
щания.................................................................................................... |
|
|
270 |
5.9. Спутниковые телекоммуникационные системы с исполь |
|
||
зованием КА на средневысотных и низких орбитах............ |
273 |
||
Глава 6. Наземные сотовые системы мобильной и персональной |
|
||
радиосвязи............................................................................................ |
|
|
283 |
6.1. Принципы построения сотовых систем мобильной и пер |
|
||
сональной связи............................................................................... |
|
|
283 |
6.2. Территориально-частотные планы сотовых сетей связи...... |
285 |
||
6.3. Распространение радиоволн в сотовых системах связи....... |
288 |
||
6.3.1.Распространение радиоволн в свободном простран стве и оптимальные диапазоны частот для сотовой
связи......................................................................................... |
288 |
6.3.2. Статистические характеристики радиоканалов сото |
|
вой связи................................................................................. |
290 |
6.3.3. Потери сигнала при его распространении в системах |
|
сотовой связи........................................................................ |
295 |
6.3.4. Основные помехи приему сигналов и методы борь |
|
бы с помехами....................................................................... |
296 |
6.3.5. Методы борьбы с быстрыми замираниями сигнала... |
299 |
|
6.3.5.1. Пространственно-разнесенный |
прием сиг |
|
налов.......................................................................... |
|
300 |
6.3.5.2. Временной и частотный методы разнесения |
|
|
сигналов.................................................................... |
|
301 |
6.3.5.3. Помехоустойчивое кодирование |
сообщений |
|
в многолучевых каналах связи........................... |
|
303 |
6.3.5.4. Разделение лучей многолучевого сигнала и |
|
|
организация разнесенного приема по лучам... |
306 |
|
6.4. Сотовые системы мобильной связи с использованием |
|
|
стратосферных платформ и летно-подъемных средств....... |
310 |
|
6.5.Повышение дальности связи и пропускной способности мультимедийных наземных систем сотовой связи за счет
использования многолучевой антенны базовой станции.... |
314 |
6.5.1. Повышение пропускной способности сотовой сис |
|
темы связи.............................................................................. |
315 |
6.5.2. Потери в усилении антенны базовой станции и ми |
|
нимальная ширина диаграммы направленности ан |
|
тенны базовой станции...................................................... |
318 |
Литература........................................................................................................... |
322 |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
Н А У Ч Н О - Т Е Х Н И Ч Е С К О Е И З Д А Т Е Л Ь С Т В О
«РАДИО и СВЯЗЬ»
127473 Москва, 2-й Щемиловский пер., д. 5/4, стр.1. Отдел заказов: тел./факс: 978-54-10 / E-mail: radiosv@bk.ru
Редакция: тел./факс: 978-53-51 / E-mail: radsv@garnet.ru
Интернет: www.radiosv.ru
Учебное издание
Т е п л я ко в Игорь Михайлович
ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ И СЕТЕЙ
Учебное пособие
Редактор Кузнецова Е.Г.
Технические редакторы Зыкина Т.Н., Горшкова Л.А.
Обложка художника Ситникова В Т Компьютерная верстка Сафиной Р.А.
ИБ № 3133
ЛР 010164 от 29.01.97 |
|
|
Подписано в печать с оригинала-макета 25.05.2004 г. |
Формат 60x90/16 |
|
Печать офсетная |
Гарнитура Times |
|
Уел. печ. л. 20,5 |
|
Тираж 2000 экз. |
Заказ № 3 |
Изд. № 24437 |
|
www.radiosv.ru
Издательство «Радио и связь». 127473 Москва, 2-й Щемиловский пер., 5/4, стр.1 Типография издательства «Радио и связь».
127473 Москва, 2-й Щемиловский пер., 5/4, стр. 1