4.4.1. Расчет неустойчивости работы цррл

Составляющая неустойчивости (SESR) на пролете за наихудший месяц в состоянии готовности ЦРРЛ рассчитывается:

SESR =T_и К_ги + T_о К_го (1)

Коэффициент неготовности в условиях замираний на пролете ЦРРЛ за наихудший месяц:

К_нг = T_и К_нги+ T_о К_нго +Т_д (2)

где T_и (Pош> Pош.доп.) – процент времени, в течение которого величина коэффициента ошибок на выходе ЦРРЛ больше допустимой величины из-за интерференционных замираний на пролете;

T_о (Pош> Pош.доп.) - процент времени, в течение которого величина коэффициента ошибок на выходе ЦРРЛ больше допустимой величины из-за субрефракционных замираний на пролете (из-за возможного экранирующего влияния препятствий при субрефракции);

T_д (Pош> Pош.доп.) - процент времени, в течение которого величина коэффициента ошибок на выходе ЦРРЛ больше допустимой величины из-за гидрометеоров;

К_нги - коэффициент неготовности в условиях интерференционных замираний;

К_нго - коэффициент неготовности в условиях субрефракционных замираний;

Коэффициенты готовности связаны с коэффициентами неготовности соответственно:

К_ги = 1- К_нги ; К_го = 1- К_нго

Расчет неустойчивости из-за субрефракционных замираний (T_о) на пролетах ЦРРЛ: эти замирания обусловлены уменьшением просвета на пролете при субрефракции (отрицательной рефракции, когда (g + ) >0) и попаданием приемной антенны в область глубокой тени. На территории РФ явление субрефракции бывает только в летние месяцы (в степных районах), тогда часто можно считать То = 0, К_го = 1, К_нго = 0 и расчет упрощается:

SESR =T_и К_ги, % (1’)

К_нг = T_и К_нги+Т_д, % (2’)

Расчет неустойчивости из-за интерференционных замираний (T_и) на пролетах ЦРРЛ.

Интерференционные замирания являются основной причиной ухудшения качества передачи в ЦРРЛ.

Эти замирания обусловлены увеличением просвета на пролете при положительной рефракции, когда ( g + ) < 0 и попаданием приемной антенны в интерференционные минимумы. На входе приемника кроме основного сигнала появляются сигналы, отраженные от земной поверхности и слоистых неоднородностей тропосферы.

Амплитудно-фазовые соотношения между основным сигналом и отраженными определяют результирующий сигнал на входе приемника. При этом рассматривают два случая, влияющие на качество передачи.

В первом случае все компоненты спектра основного сигнала уменьшаются в равной степени – это «плоские» или «гладкие» замирания.

Во втором случае уменьшаются только некоторые компоненты спектра основного сигнала – это селективные замирания.

Общая неустойчивость из-за интерференционных замираний равна сумме неустойчивостей из-за «плоских» и селективных замираний.

Т_и=Т_{и п}+Т_{и с.}

Неустойчивость из-за «плоских» замираний на пролете:

, если 20 ≤ R₀ ≤ 100 км (3)

где f =15 – рабочая частота, ГГц;

R₀ =44 – длина пролета, км;

• м инимальный допустимый множитель ослабления; ξ=1 – для сухопутных районов.

Неустойчивость из-за селективных замираний:

(4)

%

где – эффективное минимальное допустимое значение множителя ослабления;

V_{min c} – запас на «селективные» замирания:

V_minc =20lg[9,07*10^-4 ·(C/f)· F(M)· F(R₀ f)]

где С=2,048 – пропускная способность ЦРРЛ, Мбит/с;

f=15 – рабочая частота, ГГц;

F(R₀ f)=3,2 – функция, зависящая от длины пролета и рабочей частоты, приведена на графике;

Рис.3. Зависимость функции F(R₀f) от R₀f

F(M) – функция, зависящая от числа уровней и вида модуляции СВЧ сигнала:

F(M)=1/(tg(π/M)log₂M) при М-ОФМ.

F(2)=1/(tg(π/2)log₂2)=0 при 2-ОФМ.

Запас на «селективные замирания»:

Эффективное минимальное допустимое значение множителя ослабления:

дБ

Неустойчивость из-за «плоских» и селективных замираний получилась одинаковой. Следовательно, общая неустойчивость из-за интерференционных замираний на пролете:

Т_и=2*0,0115=0,023%

Составляющая неустойчивости (Тд), обусловленная влиянием осадков, относится ко времени неготовности цифрового тракта.

Передача сигналов СВЧ на частотах f≥8ГГц подвержена влиянию гидрометеоров (осадков – дождь, снег, туман, град) из-за рассеяния и резонансного поглощения частицами гидрометеоров при длинах волн, соизмеримых с размерами частиц.

Определить величину Т_д на пролете можно так: по известной величине V_min = -36 дБ и длине пролета R₀ =44 км определить интенсивность дождя I=140мм/час

1. Рис.4. Зависимость I от V_min

Коэффициент неготовности на пролете (Т_д) из-за осадков определяется по статистическому распределению интенсивности дождей за наихудший месяц с учетом карты районирования территории РФ дождей

2. Рис 5. Статистическое распределение среднеминутных значений интенсивности дождей

1 – средняя полоса Европейской территории России

2 – среднее Поволжье

3 – степные районы Центра Европейской территории

4 – Южный Урал

5 – Средний Урал

или по таблице статистических данных от интенсивности дождей за наихудший месяц районов Европейской территории России.

3. Таблица 5. Статистические данные об интенсивности дождей за средний наихудший месяц по районам России.

Районы для таблицы 5:

1 – Северо-Запад 6 – Юго-Запад

2 – Север Центра 7 – Средний Урал

3 – Северный Урал 8 – Среднее Поволжье

4 – Запад 9 – Нижняя Волга

5 – Средняя полоса 10 – Ставрополье

Выберем район 7 – Средний Урал. Следовательно, по таблице 5 Т_д=0,003%.

Определение коэффициента неготовности в условиях интерференционных замираний (К_нги) на пролетах ЦРРЛ за наихудший месяц осуществляют по зависимости К_нги от медианного значения длительности замираний τ_М и от стандартного отклонения распределения длительности замираний σ_τ:

К_нги=f(τ_М, σ_τ)

4. Рис.6. Зависимость коэффициента К_нг от медианного значения длительности замираний τ_М

Усредненное значение величины σ_τ, дБ определяется по графику/рис. 7 в зависимости от V_min = -36 дБ.

5. Рис.7. Зависимость значения σ_τ от V_min

σ_τ=4,875 дБ.

Значение величины длительности замираний находим по формуле:

1,279 с

Величину С_М находится из графика/рис.8 для сухопутных слабопересеченных пролетов в зависимости от величины

,

где R₀ =44 км – дина пролета;

Р(g+σ) = 1,375 – реальный относительный просвет.

;

6. Рис.8. К расчету медианной длительности замираний

С_М=163;

С учетом найденных величин τ_М=1,279с и σ_τ=4,875дБ по рис.6 находим значение коэффициента неготовности К_нг и коэффициента готовности К_ги=1- К_нги.

К_нги=f(1,279; 4,875)=0,23 ;

К_ги=1- К_нги=1-0,23=0,77.

По формулам (1’) и (2’) определяем величины:

SESR =0,023*0,77=0,01771%;

К_нг =0,023*0,23+0,003=0,00829 %

Полученные значения величин SESR и К_нг не должны превышать допустимых значений для ЦРРЛ длиной L,км.

Сравним полученные значения с допустимыми значениями:

SESR =0,01771% > SESR_R0 =0,00264 % - не соответствует требованиям;

К_нг =0,00829 % < К_нг =0,011 % - соответствует требованиям;

В аппаратуре «Радиус-15М» мы применяем конфигурацию (1+1) – посекционное резервирование, т.е. частотно-разнесенный прием (ЧРП), необходимо найти суммарный процент неустойчивости связи на секции с учетом резервного ствола:

SESR_∑= ,

SESR_∑ = 50· · = 0,00141%

где С_f=50 – эмпирический коэффициент, учитывающий статистическую зависимость замираний на пролете РРЛ при ЧРП (есть отражение от поверхности Земли);

m=3 – число пролетов в секции.

Полученные данные не превышают допустимого значения:

SESR_∑ = 0,00141% < SESR_L =0,0078 %;