9. Стандарты на радиоканал мобильной связи

Совместная работа различных радиоизлучающих устройств предусматривает выполнение этими устройствами некоторых общих требований, которые бы максимально уменьшали возможность взаимных помех. Требования электромагнитной совместимости различны для разных классов излучающих устройств: радиосвязи, телевидения, радиолокации и т.п., но относительно едины в каждом данном классе. Любое радиоизлучающее устройство должно быть сертифицировано и иметь удостоверение соответствия требованиям стандартов электромагнитной совместимости, действующих на территории страны. Специальная служба (в России это Госсвязьнадзор) проводит непрерывный мониторинг эфира с целью обнаружения и пресечения несанкционированной работы в эфире или при отклонении параметров радиостанций от стандартов.

В России основным документом, устанавливающим параметры электромагнитной совместимости для радиостанций мобильной связи, является ГОСТ 12252-86 "Радиостанции с угловой модуляцией сухопутной подвижной службы", регламентирующий основные радиотехнические параметры передатчиков и приемников и методы измерения этих параметров. ГОСТ 12252-86 регламентирует параметры только аналоговых радиостанций, цифровые радиостанции не могут быть полностью описаны в терминах этого документа. Поэтому практически при измерениях параметров цифровых радиостанций руководствуются требованиями технических условий, согласованных с заказчиком, или требованиями стандарта ETS 300 113 для цифровых радиостанций,

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

разработанного Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (European Telecommunications Standards Institute - ETSI) и

опубликованного в 1996 г. "Радиоэлектронное оборудование и мобильные наземные системы связи; технические характеристики и условия измерения параметров радиоэлектронного оборудования, предназначенного для передачи по эфиру аналоговой и цифровой информации" (Radio Equipment and Systems Land mobile service. Technical characteristics and test conditions for radio equipment intended for the transmission of data and speech and having an antenna connector).

Стандарты ETS 300 113 и ГОСТ 12252-86 определяют минимально необходимые параметры, обеспечивающие электромагнитную совместимость радиостанций и методы измерения этих параметров. Выполнение требований указанных документов обязательно для радиоканала любого оборудования любой системы радиосвязи. Кроме того, конкретные стандарты системы радиосвязи (GSM, TETRA, MPT-1327, APCО-25 и т.п.) определяют ряд дополнительных требований на радиоканал, обязательные только для аппаратуры данного стандарта.

В настоящем разделе приводится краткое изложение основных требований российского и европейского стандартов на радиотехнические параметры передатчиков и приемников мобильных радиостанций. Порядок следования и наименование разделов соответствуют принятым в европейском стандарте. В каждом разделе также указываются соответствующие требования российского стандарта ГОСТ 12252-86 (если они имеются).

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

9.1. Требования к параметрам передатчика

Ошибка установки частоты (Frequency error) есть разница между измеренной частотой передатчика в отсутствие модуляции и номинальной частотой передатчика.

Допустимая ошибка установления частоты в соответствии со стандартом ETS 300 113 в нормальных и предельно допустимых условиях находится в диапазоне 1 - 2 кГц. Согласно ГОСТ 12252-86 допустимая нестабильность частоты передатчика в нормальных условиях определяется в миллионных долях (ppm) от величины несущей частоты, и находится в диапазоне 3 - 10 ppm. В УКВ диапазоне до частоты примерно 500 МГц требования обоих стандартов почти совпадают.

Мощность несущей (на нагрузке) (Carrier power (conducted)) есть средняя мощность на антенном выходе в отсутствие модуляции.

По стандарту ETS 300 113 максимальная величина мощности передатчика определяется частным техническим заданием или иными нормативными документами. Если в технических условиях на изделие предусмотрена регулировка мощности, то управление мощностью не должно быть доступно пользователю. Стабильность мощности несущей (на нагрузке) должна быть в диапазоне ±1,5 дБ при нормальных условиях и +2 … –3 дБ при всех дестабилизирующих факторах.

ГОСТ 12252-86 устанавливает четыре градации допустимой мощности радиостанции в зависимости от класса аппаратуры:

∙стационарная (базовая) - не более 60 Вт;

∙автомобильная (мобильная) - не более 20 Вт;

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

∙носимая (абонентская) - не более 2 Вт;

∙портативная - не более 0,5 Вт.

Измерения мощности несущей производятся прибором с тепловой измерительной головкой или с помощью высокочастотного вольтметра на стандартной нагрузке (50 или 75 Ом). В обоих случаях для правильного измерения мощности необходимо полное согласование выходного импеданса передатчика с входным сопротивлением измерителя мощности или нагрузки.

Стандарты, использующие временное разделение каналов (TDMA), требуют более сложной методики измерения мощности, так как средняя величина мощности, измеренная ваттметром с тепловой головкой, будет просто зависеть от скважности посылок во фрейме. В стандартах GSM и TETRA для определения мощности требуется линейное (когерентное) детектирование тестового сигнала и измерение амплитуды низкочастотной огибающей радиоимпульса в течение символьного интервала.

Эффективная излученная мощность (Effective radiated power) определяется как мощность в отсутствие модуляции, излученная в направлении максимума напряженности поля. По стандарту ETS 300 113 излученная мощность нормируется только для оборудования, не имеющего стандартного выходного разъема 50 Ом, и измеряется только в нормальных условиях. Измерение эффективной излученной мощности производится в безэховой камере или в установке стандартного поля. В первом случае датчики мощности, расположенные по поверхности безэховой камеры, непосредственно определяют величину излученной мощности в направлении максимума антенны передатчика. Во втором случае максимальная излученная мощность вычисляется по величине наведенной ЭДС в антенне

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

передатчика от стандартного поля при различных положениях антенны передатчика.

Мощность передатчика в соседнем канале (Adjacent channel power) определяется как часть общей мощности на выходе передатчика при нормальной модуляции, которая находится в специально определенном диапазоне частот с центром в соседнем канале. Эта мощность есть сумма мощностей, появившихся вследствие модуляции, мощности шума передатчика и мощности фонового излучения передатчика.

В соответствии со стандартом ETS 300 113 мощность передатчика в соседнем канале должна быть подавлена на величину не менее 70 дБ относительно мощности несущей на нагрузке при разносе каналов 25 кГц и не менее 60 дБ при разносе каналов 12,5 кГц. В любом случае допускается мощность в соседнем канале 0,2 мкВт (–37 дБм) и менее. Полоса частот для измерения мощности передатчика в соседнем канале не должна превышать половины ширины канала. В соответствии с ГОСТ 12252-86 допустимая мощность в соседнем канале для радиостанций с выходной мощностью менее 25 Вт не должна превышать 2,5 мкВт, для радиостанций с большей выходной мощностью не должна превышать –70 дБ относительно мощности несущей на нагрузке.

Необходимо отметить, что при фактически одинаковых требованиях к величине подавления мощности стандарты существенно различаются в методике измерения этой мощности. Российский стандарт требует измерения мощности в соседнем канале с помощью специального измерительного приемника с фиксированной полосой пропускания. Измерения производятся сначала на центральной частоте рабочего канала, а затем на

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

центральной частоте соседнего канала. Разность показаний входного аттенюатора приемника, при котором показания приемника одинаковы, представляет собой подавление излученной мощности в соседнем канале. К сожалению, упомянутые в стандарте измерительные приемники в реальности отсутствуют. Поэтому практически измерение подавления мощности в соседнем канале осуществляется с помощью анализатора спектра. На приборе устанавливается полоса пропускания, указанная в технических условиях на изделие, и подавление мощности в соседнем канале определяется как отношение мощности на центральной частоте соседнего канала к величине мощности на центральной частоте рабочего канала.

Побочное радиоизлучение (Spurious emission) есть излучение на всех частотах, за исключением несущей частоты и частот, связанных с нормальной модуляцией.

В соответствии со стандартом ETS 300 113 побочное (паразитное) излучение передатчика не должно превышать 250 нВт в режиме передачи и 2 нВт в режиме приема. В соответствии со стандартом ГОСТ 12252-86 требования по побочным излучениям совпадают с требованиями по излучению в соседнем канале. Методика измерения побочного излучения совпадает с методикой измерения излучения в соседнем канале.

Подавление интермодуляционных излучений

(Intermodulation emission) определяется как способность передатчика подавлять возникновение сигналов на нелинейных элементах выходных каскадов передатчика, вызываемых присутствием сторонних сигналов, попадающих в передатчик через антенну.

По требованиям стандарта ETS 300 113 измерения этого параметра проводятся только для базовых радиостанций.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Минимально допустимое подавление интермодуляционных частот должно быть не менее 40 дБ относительно мощности на несущей частоте. При использовании более чем одного передатчика в базовом радиоузле требования электромагнитной совместимости распространяются до 70 дБ подавления всех интермодуляционных частот. Измерение комбинационных составляющих производится с помощью анализатора спектра в непосредственной близости от несущей частоты передатчика по методике измерения мощности с соседнем канале.

Время включения передатчика (Transmitter attack time)

по требованиям стандарта ETS 300 113 не должно превышать 25 мс и определяется как время между поступлением команды "Вкл. ПРД" и максимальной величиной из двух следующих моментов:

∙выходная мощность передатчика достигает уровня +1,5 … –1 дБ относительно номинальной мощности и далее остается в этом диапазоне;

∙частота несущей устанавливается с точностью ±1 кГц относительно номинального значения и далее остается в этом диапазоне.

Время выключения передатчика (Transmitter release time) по требованиям стандарта ETS 300 113 не должно превышать 20 мс и определяется как время между поступлением команды "Выкл. ПРД" и моментом, когда выходная мощность передатчика уменьшается на 50 дБ ниже номинальной мощности и далее остается ниже указанного уровня.

Переходная характеристика передатчика (Transient behaviour of the transmitter) по стандарту ETS 300 113

определяется как временная зависимость выходной частоты

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

и мощности передатчика в моменты включения и выключения ВЧ мощности передатчика.

В любой момент времени, когда мощность передатчика превышает величину (Pc − 30) дБ ( Pc - номинальная

мощность передатчика), отклонение частоты несущей от номинального значения не должно превышать половины ширина канала.

В любой момент времени, когда мощность передатчика находится в пределах от (Pc − 30) дБ до (Pc − 6) дБ, знак

изменения мощности должен сохраняться (мощность только уменьшается в режиме выключения или только увеличивается в режиме включения). Типовые временные зависимости выходной мощности и рабочей частоты передатчика при включении показаны на рис.9.1. Момент поступления команды на включение передатчика обозначен t0 , время включения Ton .

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

P0 –50

Рис.9.1. Переходная характеристика передатчика по мощности (1) и частоте (2)

Влюбой момент времени включения или выключения мощность передатчика в соседнем канале не должна превышать величины:

∙–60 дБ от номинальной мощности на нагрузке (или менее 2 мкВт) при частотном разносе каналов 25 кГц;

∙–50 дБ от номинальной мощности на нагрузке (или менее 2 мкВт) при частотном разносе каналов 12,5 кГц.

Всоответствии с определением времени включения передатчика переходной процесс заканчивается, когда мощность на выходе передатчика находится в диапазоне +1,5 … –1 дБ, а отклонение выходной частоты от номинального значения не превышает 1 кГц.

Прочие параметры. ГОСТ 12252-86 регламентирует, кроме перечисленных выше, следующие параметры передатчика:

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

∙величину девиации;

∙уровень паразитной АМ;

∙уровень паразитной ЧМ;

∙ширину полосы излучения передатчика.

Величина девиации передатчика контролируется в том случае, когда в цифровой радиостанции реализован аналоговый по существу способ модуляции, например, прямая модуляция несущей в синтезаторе частоты. При этом способе модуляции величина девиации зависит от амплитуды модулирующего сигнала, в широких пределах она может быть нестабильной. Но при использовании квадратурного модулятора величина девиации определяется тактовой частотой цифрового модулирующего сигнала и фактически является стабильной. Измерение величины девиации при аналоговом способе модуляции производится

спомощью приборов - измерителей девиации при модуляции передатчика тестовым сигналом. При использовании квадратурных модуляторов точность установки девиации вычисляется через величину несимметрии I/Q каналов.

Уровень паразитной ЧМ определяет степень "размазывания" несущей частоты передатчика в отсутствие модулирующего сигнала и фоновый сигнал, принимаемый приемником в отсутствие модуляции. Уровень паразитной ЧМ определяется с помощью измерителя девиации при отсутствии сигнала на модулирующем входе передатчика.

Уровень паразитной АМ измеряется только для цифровых радиостанций, в которых реализована частотная модуляция

спостоянной огибающей. При использовании АМ, фазовой модуляции с сильным ограничением полосы частот модулирующего сигнала или модуляции OFDM этот параметр неприменим, так как все перечисленные типы

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com