Расчет цифровой радиорелейной линий связи

где R₀ - протяженность пролета, км,

f - рабочая частота, ГГц, 

k - относительная координата наивысшей точки на трассе.

Для профиля 1 измерения будут следующие: для определения ориентировочной высоты подвеса антенн необходимо отложить на профилях величины просвета, численно равные R_1ф:

м

Для профиля 2 измерения будут следующие: для определения ориентировочной высоты подвеса антенн необходимо отложить на профилях величины просвета, численно равные R_1ф:

м

Затем провести линии прямой видимости, и определить ориентировочные значения высот подвеса антенн h1 и h2. На рисунке 3 и 4 показаны ориентированные определения высот антенн соответственно.

 

Рисунок 3 – Ориентированные высоты антенны для профиля №1

 

 

 

Рисунок 4 – Ориентированные высоты антенны для профиля №2

 

По рисунку видно что для  профиля 1: һ1=56,326 м, h2=36,326 м.

А для профиля 2: һ1=36,076 м, h2=56,076 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Учет атмосферной рефракции и уточнение высот подвеса антенн

 

Основная сложность расчетов РРЛ  определяется тем, что траектория распространения  электромагнитной волны непрямолинейна, случайна и зависит от состояния атмосферы, от величины градиента диэлектрической проницаемости атмосферы (g). Это явление называется атмосферной рефракцией В среднем, атмосферная рефрация приводит к увеличению значения просвета по сравнению с геометрической величиной, определяемой высотами подвеса антенн Однако при определенных атмосферных условиях (субрефракции), наблюдается уменьшение величины просвета и, при недостаточно высоких антенных опорах, трасса может закрываться, т.е. может нарушаться прямая видимость.

Для нормальной работы цифровой РРЛ, величина просвета с учетом атмосферной  рефракции на трассе, должна удовлетворять  условиям, приведенным в таблице  5.

 

Таблица 5 – Условия нормальной работы цифровой РРЛ

Критерий	R0 , км	Катм
Величина просвета должна соответствовать  радиусу первой зоны Френеля при  нормальной атмосферной рефракции  для данной местности.	любая	1,333
Величина просвета должна быть больше или равна нулю при субрефракции	≤15 >15	0,5 0,7

 

где  К_атм - коэффициент преломления атмосферы, представляющий собой отношение эквивалентного радиуса Земли (при атмосферной рефракции) к геометрическому радиусу Земли.

Необходимо иметь в  виду, что в ряде практических случаев (например, при узком препятствии на пролете), можно выбрать меньшие величины просвета, чем получатся по критериям из таблицы 5. При этом допускаются редкие события закрытия пролета из-за субрефракции, приводящие к некоторому ухудшению показателей неготовности ЦРРЛ.

Для учета атмосферной  рефракции и уточнения высот  антенных опор, нужно перестроить (трансформировать) профили. Перестройка заключается  в изменении условных нулевых  линий, пересчитанных при аэкв = 6370∙ Катм.

По трансформированному профилю при нормальной атмосферной рефракции (Катм =1,33) уточняются высоты подвеса антенн. Для этого, величина Hф1 откладывается от наивысшей точки трансформированного профиля и, соответственно, высоты подвеса антенн уменьшаться:

 

, м

, м

, м

, м

, м

, м

 

Трансформация профиля при  К_атм=0,7 проводится для проверки вероятности закрытия трассы.

, м

, м

, м

, м

, м

, м

На рисунках 5 и 6 показаны построения для трансформации профиля  и уточнения высот подвеса  антенн.

Рисунок 5 - Профиль №1 с учетом рефракции и субрефракции

Рисунок 6 - Профиль №2 с учетом рефракции и субрефракции

На основе найденных  высот, построим с помощью относительных  интервалах параболы нулевого уровня, рефракции и субрефракции, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7 – Условный нулевой уровень (1), субрефракция (2) и рефракция (3)

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Расчет норм на показатели  неготовности и показатели качества  по ошибкам

 

Нормы, по рекомендации МСЭ-Т G. 821, состоят из двух основных компонент: показатели неготовности и показатели качества по ошибкам.

5.1 Показатели неготовности (ПНГ)

 

Неготовность аппаратуры - такое  состояние участка ЦРРЛ, при котором  в течение десяти секундных интервалов, следующих подряд, имеет место хотя бы одно из событий:

·  пропадание сигнала (потеря синхронизации);

·  коэффициент ошибок k_oш = N_ош / N > 10^-3, где N - число переданных символов, N_ош - число ошибочно принятых символов.

Причины, приводящие к неготовности аппаратуры:

    ·  экранирующее влияние  препятствия при субрефракции;

    ·  влияние гидрометеоров  (учитывается при частотах выше 6 ГГц);

    · влияние промышленных атмосферных метеоров (экологические факторы);

    ·  ненадежность аппаратуры;

    ·  ошибки обслуживающего персонала.

В таблице 6 показаны нормы качества по показетелям неготовности для линий связи локального качества.

 

Таблица 6 - Нормы качества по показетелям неготовности

Качество линии		ПНГ, %
Линии связи высокого качества		< 0,3 (L=280км)
Линии связи среднего качества	1 класс	< 0,033 (L=280км)
	2 класс	< 0,05 (L=50км)
	3 класс	< 0,05 (L=50км)
	4 класс	< 0,1  (L=50 км)
Линии связи локального качества		< 0,01-1

5.2 Показатели качества по ошибкам (ПКО)

 

Показатели качества по ошибкам  системы связи  относятся к  тем промежуткам времени, в течение  которых система находится в состоянии готовности. Различаются следующие параметры:

    ·  сильно пораженные  секунды (СПС);

    ·  минуты пониженного  качества (МПК);

    ·  секунды с ошибками (СО);

    ·  остаточный k_oш (ОКО).

Сильно пораженные секунды представляют собой процент времени превышения величины k_oш = 10^-3 за 1 секунду. Минуты пониженного качества - процент времени превышения k_oш  = 10^-6  за 1 минуту. Секунды с ошибками - процент времени превышения k_oш  = 10^-6  за 1 секунду (эта норма определяет качество работы системы связи при передаче данных). В некоторых источниках имеется определение параметра секунды с ошибками как процентное отношение числа бракованных секунд, в течение которых имеется одна или больше ошибок к общему времени работы системы.

Величины всех этих параметров зависят  от интерференционных замираний  сигнала на интервале ЦРРЛ, которые  складываются из гладких и >частотно-селективных. К гладким замираниям необходимо относить такие замирания, которые не искажают частотную характеристику системы связи. Соответственно частотно-селективные замирания влияют на АЧХ ствола РРЛ, т.е. в пределах полосы пропускания линии связи вносят различные ослабления на разных частотах. Эти замирания необходимо учитывать при полосе пропускания ВЧ ствола больше 10-15 МГц. В таблице 7 показаны показатели качества по ошибкам.

 

Таблица 7 - Показатели качества по ошибкам

Линии связи высокого качества		СПС < 0,054% L/2500 МПК < 0.4%L/2500
Линии связи среднего качества	1 класс	СПС < 006% МПК < 045%
	2 класс	СПС < 0.0075% МПК < 0.2%
Линии связи среднего качества	3 класс	СПС < 0.02% МПК < 0.2%
	4 класс	СПС < 0,05% МПК< 0,5%
Линии связи локального качества		СПС < 0,015% МПК < 1,5%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Расчет запасов на замирания

 

Важнейший параметр для  расчета цифровой системы радиосвязи - запас на замирания (М). Запас на замирания представляет собой разницу между уровнями сигнала на входе приемника в отсутствии замираний и пороговым уровнем, при котором коэффициент ошибок составляет определенную величину. Рассмотрим упрощенную структурную схему интервала радиолинии и соответствующую диаграмму уровней (рисунок 9). Очевидно, что качество работы линии связи, определяется уровнем сигнала на входе приемника Р_пр и возможными отклонениями этого уровня при замираниях.

На диаграмме уровней  видно, что сигнал излучается передатчиком с уровнем Р_пр, проходит через разделительный фильтр (РФ), в котором уровень упадет за счет потерь и поступает через фидер в передающую антенну с коэффициентом усиления G₁. За счет потерь в фидере L_ф1 уровень сигнала еще уменьшиться, а в передающей антенне увеличится на величину G₁.

При распространении сигнала по интервалу РРЛ (протяженностью R₀, на рабочей частоте f) уровень сигнала упадет за счет ослабления свободного пространства, потерь в газах атмосферы и некоторых дополнительных потерь. Общее ослабление сигнала за счет этих причин может достигнуть 130-140 дБ и больше.

 

 

 

Рисунок 8 - Структурная схема интервала радиолинии

 

В приемной антенне уровень  сигнала увеличится на величину G₂, затем уменьшится в приемной фидерной линии, в разделительном фильтре и поступит на вход приемника с уровнем Р_пр. Это значение получается в отсутствии замираний сигнала на пролете РРЛ.

Запас на замирания (М) является разницей между пороговым значением уровня сигнала на входе приемника Р_пр и пороговым значением Р_прпор, которое определяется из параметров конкретной аппаратуры цифровых РРЛ для заданной величины k_ош (10^-3 или 10^-6).

Уровень сигнала на входе приёмника Р_пр, определяется по формуле (4) 

, дБ

 

, дБ

 

где Р_пд - уровень мощности передатчика, дБм;

L_ф1 ,L_ф2 - ослабление сигнала в фидерных линиях, дБ.

L_ф1 = La  ,где L - длина фидера, м; а - погонное затухание фидера, дБ/м,

L_ф2  - определяется аналогично.

При отсутствии фидера (когда  приемопередатчики объединены с  антенной в виде моноблока) необходимо учитывать конструктивные особенности устройства объединения. При диаметре антенн 30 - 50 см приемопередающий блок соединяется с антенной непосредственно с помощью прецизионного волноводного соединителя, поэтому в этих случаях потери в фидерах можно принять равными 0 дБ.

При больших диаметрах  антенн соединение проводится коротким отрезком L_ф1 = L_ф2 = 0,5 дБ гибкого волновода, потери в котором L_рф - определяется из параметров аппаратуры. Но при моноблочной конструкции, данные на уровень мощности передатчика и пороговые значения уровня сигнала на входе приемника, часто относятся к точкам, соответствующим уровням на антенном волноводном соединителе (другими словами, в значения уровней уже заложены потери в разделительных фильтрах).

В этих случаях величина потерь L_рф = 0. При разнесенной конструкции приемопередатчиков и антенн, потери составляют 4 - 5 дБ (это относится к РРЛ большой емкости)

L_доп - дополнительные потери, складывающие из потерь в антенных обтекателях L_ao и потерь от перепада высот приемной и передающей антенн L_пв. (L_доп = 1-2 дБ). L₀ определяется по формуле (5):

 

, дБ     (5)

 

 

где R₀ - протяженность интервала РРЛ, км,

f - рабочая частота, ГГц,

L_г рассчитывается по формуле (6):

 

, дБ       (6)