4.2. Расчет потерь, вносимых волноводным трактом

В аппаратуре «Радиус ДС–8» с конфигурацией (1+1) когда все оборудование или АНР размещается у антенны, суммарные потери в одном ВТ: ,

дБ.

На пролете надо учитывать в двух ВТ. Поэтому дБ.

4.3. Расчет минимально допустимого множителя ослабления

Для определения устойчивости работы ЦРРЛ из-за замираний сигналов определяют для каждого пролета ЦРРЛ.

2 +L₀,

;

В разах: раз

- пороговый уровень сигнала на входе приемника (дБВт), при котором обеспечивается вероятность ошибки ³;

P_пд- уровень мощности передатчика (дБВт);

R₀ - длина пролета (м);

λ - длина волны (м);

G_Σ - коэффициент усиления антенн, используемых на пролете, (дБ);

- суммарные потери в двух волноводных трактах на пролете, дБ;

- потери в открытом пространстве;

4.4. Расчет качественных показателей цррл

Особенностью цифровых радиорелейных линий (ЦРРЛ) является зависимость вероятности ошибки (Р_ош) на выходе линии от уровня сигнала и от порогового уровня сигнала на входе приемника.

Помехоустойчивость ЦРРЛ определяется выбранными методами модуляции и демодуляции, особенностями аппаратурных решений. Определяющим техническим параметром аппаратуры ЦРРЛ является пороговый уровень сигнала на входе приемника (Р_с.пор, дБВт), при котором обеспечивается .

Различают несколько показателей качества по ошибкам:

- SES - секунда со значительным количеством ошибок - % времени превышения Р_ош>10^-3 за 1 сек.

SESR - коэффициент секунд со значительным количеством ошибок,

SESR

Величина SESR соответствует неустойчивости связи, т.е. допустимому проценту времени наблюдения (месяц, год) ухудшения качества по ошибкам, в течение которого P_ош может превышать допустимое значение в состоянии готовности ЦРРЛ.

ЦРРЛ считается в состоянии неготовности, если наблюдается интервал времени, содержащий 10 последовательных секунд со значительным количеством ошибок.

При проектировании ЦРРЛ рассчитываются значения SESR и коэффициента неготовности (К_нг), обусловленных процессом распространения радиоволн.

4.4.1. Расчет неустойчивости работы цррл

У данной аппаратуры «Радиус ДС-8» положительная рефракция ( - (49000²/4) (-9*10^-8 +7,5*10^-8) 0,7(1-0,7) =1,89 ≈ 2м). Из этого следует Т₀=0 (процент времени, в течение которого величина коэффициента ошибок на выходе ЦРРЛ больше допустимой величины из-за субрефракционных замираний на пролете), К_го=1 (коэффициент готовности), К_нго=0 (коэффициент неготовности) и расчет упрощается.

Составляющая неустойчивости (SESR) на i-ом пролете за наихудший месяц в состоянии готовности ЦРРЛ:

SESRi =T_и К_ги, % (1)

Коэффициент неготовности в условиях замираний на i-ом пролете за наихудший месяц:

К_нгi = T_и К_нги+Т_д, % (2)

где – это процент времени, в течение которого Р_ош.>Р_{ош. доп.} из-за интерференционных замираний;

– коэффициент готовности в условиях интерференционных замираний;

К_нги - коэффициент неготовности в условиях интерференционных замираний;

– это процент времени, в течение которого Р_ош.>Р_{ош. доп.} из-за гидрометеоров.

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 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.}

1. Неустойчивость из-за «плоских» замираний на пролете:

, т.к. 20≤R₀≤100 км

f =8 – рабочая частота, ГГц;

R₀ =49 – длина пролета, км;

=0,008 – минимальный допустимый множитель ослабления;

ξ=1 – для сухопутных районов.

2. Неустойчивость из-за селективных замираний:

;

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

F(M)=1/(tg(π/M)log₂M) при М-ОФМ;

При 2-ОФМ:

F(2)=1/(tg(π/4)log₂2)=0

Из этого следует, что запас на «селективные замирания» ( ) – бесконечно малая величина.

дБ

10^0,05*^(-42)=0,008 раз

%

– эффективное минимальное допустимое значение множителя ослабления

V_minc – запас на «селективные» замирания:

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

f=8 – рабочая частота, ГГц;

F(R₀ f)=2,05 – функция, зависящая от длины пролета и рабочей частоты, приведена на графике (рис.1, Приложение);

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

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

Т_и=2*0,0014=0,0028%

Составляющая неустойчивости (Т_д), 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 i-ом пролете можно так: по известной величине V_min = -42 дБ и длине пролета R₀ =49 км определить интенсивность дождя I=190мм/час (рис.2, Приложение).

Коэффициент неготовности на i-ом пролете (Т_д) из-за осадков определяется по статистическому распределению интенсивности дождей за наихудший месяц с учетом таблицы 1 (Приложение) статистических данных от интенсивности дождей за наихудший месяц районов Европейской территории России.

Районы для таблицы 1:

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

Для дальнейших расчетов выбран район под номером 7 – Средний Урал. Следовательно, по таблице 1 (см. Приложение) Т_д=0,001%.

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), (рис.3, Приложение)

Усредненное значение величины σ_τ, дБ определяется по графику (рис.4, Приложение) в зависимости от V_min = -42 дБ.

σ_τ=4,6 дБ.

Значение величины длительности замираний находится по формуле:

Величина С_М определяется из графика (рис.5, Приложение) для сухопутных слабопересеченных пролетов в зависимости от величины

С_М=142;

;

;

0,78 с

R₀ =49 км – дина пролета;

Р(g+σ) – реальный относительный просвет.

С учетом найденных величин τ_М=0,78с и σ_τ=4,6дБ (рис.3, Приложение) находим значение коэффициента неготовности К_нг и коэффициента готовности К_ги=1- К_нги.

К_нги=f(0,78; 4,63)=0,18 ;

К_ги=1- К_нги; К_ги= 1-0,18=0,82.

По формулам (1) и (2) определяем величины SESR и К_нг:

SESRi =0,0028*0,82=0,002296%;

К_нг =0,0028*0,18+0,001=0,002504 %

Нормированные значения определяем по формулам:

SESR_L =0,012*L_км/200, SESR_L =0,012*198/200 =0,0119 %;

К_нг =0,05*L_км/200 =0,05*198/200 =0,0495 %;

SESR_R0 =0,012*R0_км/200 =0,012*49/200 =0,00294 %;

К_нг =0,05*R0_км/200, К_нг =0,05*49/200 =0,01225 %.

Величины, рассчитанные по формулам (1) и (2) сравниваются с нормированными:

SESRi , 0,002296 0,00294 – норма выполняется

К_нг , 0,002504 0,0495– норма выполняется

В аппаратуре «Радиус ДС-8» применяется конфигурация (1+1) – посекционное резервирование, т.е. частотно-разнесенный прием (ЧРП), необходимо найти суммарный процент неустойчивости связи на секции с учетом резервного ствола:

SESR_∑= ,

SESR_∑= .

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

m=4 – число пролетов в секции.

Расчитанное значение SESR_∑ сравниваем с нормированным:

SESR_∑ , - норма выполняется