3.2 Тура көрімділік аймағындағы байланыс тұрақтылығын анықтау

Жергілікті жердің рельефі туралы деректер жинау. Алда есептеулерде қолдану үшiн жер бедері туралы мәлiметтер жинау қажет. Есептің негiзіне цифрлық радиорелейлiк байланыс тораптары үшiн тікелей көрiмділік есептеу әдiстемесiн аламыз [9 ].

Антеннаны ілу биіктігін есептеу. Антеннаны ілу биіктігінің критериесі болып субракция радио толқынында минималды Френель зонасының бөгеу экранының болмауында. Минималды Френель зонасының радиусы мына формуламен анықталады:

(3.5)

k = R₁/R₀ (3.6)

мұндағы R₀ - өтудің (пролет) ұзындығы;

R₁ – бөгеулікке дейінгі қашықтығы;

k=R₁/R₀–профилдің критикалық нүктесінің салыстырмалы координатасы.

k = 6000/15000 = 0,45

К е с т е 3.1 –Френельдің минималды аймағының кез келген өту нуктесіндегі радиусмәні

№ сектора	Ro, м	R1, м	λ, м	k	1-k	Ho, м
1	11000	5000	0,086	0,45	0,55	5,834
2	14000	2000	0,086	0,14	0,86	6,951
3	7000	6000	0,086	0,85	0,15	5,058
4	13000	12000	0,086	0,92	0,08	5,237

_{Рефракция есебiнен болатын саңылау өсiмшесінiң орташа мәнi, 80% уақыт аралығында:}

_(3.7)

_{Мұндағы g және σ – тропосфераның диэлектрлік өтiмдiлiгiнiң тiк градиентiнiң орташа мән және стандартты ауытқуы.}

Сурет 3.5 – Минимальді Френель зонасындағы өтудің профилі.

_{Шымкент қаласының орналасу аймағындағы орташа мән g=-6·10-8 1/м, стандартты ауытқу σ = 10·10-8 1/м. Бiрақ, өту ұзақтығы 50 км-ден аз болғанда стандартты ауытқу келтірілген мәндерлен өзгеше болады және келесі өрнекпен есептеледі:}

(3.8)

Мұнда  = 10·10^-8 1/м; y – сурет 3.2 бойынша табылады.

Барлық секторлар үшін және ∆Н( +) мәндерін есетейміз:

Осыған ұқсас есептеу жұмыстарын қалған секторлар үшін жасаймыз, алынған мәндерді кестеге (кесте 3.2) енгіземіз.

К е с т е 3.2– Рефракция есебінен саңылау өсімшесінің орташа мәні

№ сектора	Ro, м	R1, м	g,1/м	y	, 1/м	k	1-k	∆H(g+), м
1	11000	5000	-610-8	0,64	15,6210-8	0,45	0,55	-0,72
2	14000	2000	-610-8	0,68	14,710-8	0,14	0,86	-0,51
3	7000	6000	-610-8	0,55	18,1810-8	0,85	0,15	-0,19
4	13000	12000	-610-8	0,66	15,1510-8	0,92	0,08	-0,28

Радиотолқын рефракциясы болмаған кездегі саңылау көлемі:

H(0) = H₀ – ∆H ( +) (3.9)

H(0) = H₀ – ∆H ( +)=5,834+0,72 = 6,55 м.

К е с т е 3.3 – Радиотолқын рефракциясы болмағандағы саңылау көлемі

№ сектора	,1/м	, 1/м	∆H( +),м	Ho, м	H(0),м
1	-610-8	15,6210-8	15,6210-8	5,834	6,55
2	-610-8	14,710-8	14,710-8	6,951	7,46
3	-610-8	18,1810-8	18,1810-8	5,058	5,25
4	-610-8	15,1510-8	15,1510-8	5,237	5,52

Антенналардың орналасу биіктігі профилден келесі өрнекпен анықталады:

h₁ = Z₀ + MN + H(0) – АВ, (3.10)

h₂ = Z₀ + MN + H(0) – CD. (3.11)

мұндаZ₀ = (R₀ ² / 26370000) k(1 – k) – Жер қисықтарын ескеретін өлшем; АВ, CD, MN – профиль нүктелеріне негізделген жергілікті жердің биіктігі.

К е с т е 3.4 – Антенналардың орналасу биіктігінің мәні

№ сектора	H(0), м	MN, м	АВ, м	CD, м	Zo, м	h1, м	h2, м
1	6,214	715	780	665	2,35	-56,09	58,91
2	7,175	755	780	662	1,85	-15,68	102,32
3	6,435	755	780	765	0,49	-19,26	-4,26
4	6,636	915	780	960	0,98	141,50	-38,50

_{Антенналардың орналасу биiктiктерін h1 және h2 есептеу кезінде кейбір жағдайларда биіктіктер мәнi терiс мәнмен шықты, оған себеп өту профилдері жергілікті жерде әр түрлі биіктіктерде орналасады. Алайда, мұндай мәндер дұрыс емес, сондықтан берік байланыспен қамтамассыз ету үшін h2 антеннаның минималды орналасу биіктігін таңдау керек, стандартпен ұсынылған, яғни 2 метрге тең, ал h1 биіктіктер жобалған антенналардың орналасу биіктігіне сәйкес келеді.}

_{Бiр аралықтағы уақытқа тәуелді болмайтын сигналдың әлсiреуi Lпост:}

(3.12)

мұнда G = 23 дБ – антеннаның күшейту коэффициенті,

L_ф=5 дБ – базалық станция фидеріндегі энергия шығынының максималды мәні.

дБ

К е с т е 3.5 – Аралықтағы сигнал қуатының тұрақты жоғалтулары

№ сектора	Ro, м	G, дБ	λ, м	Lф, дБ	Lпост, дБ
1	11000	23	0,086	5	-53,1
2	14000	23	0,086	5	-55,2
3	7000	23	0,086	5	-49,2
4	13000	23	0,086	5	-54,6

_{Байланыс жүйесін жобалау кезінде OFDMA, тасушының уақыт бойынша бөлiну әдiсi бар TDMA технологиясы қолданылады, осы кезде бірнеше қабылдағыш-таратқыш құрылғылар бір жиілікте бір-біріне кедергісіз жұмыс жасайды. Vmin0j әлсiреуінің көбейткiшiнің минималды мүмкiн мәнi -75 дБ тең, сондықтан Vmin0j = Vmin =-75 дБ.}

_{V2min = 0,00001 салыстырмалы бiрлiкте алынатын мән.}

_{Радиотолқындардың субрефракциясы есебінен қатып-қалу кезінде байланыс сапасының нашарлау уақытының пайыздық есептелуі То (Vmin ).}

_{Бір бағыт үшiн саңылаудың орташа мәні:}

(3.13)

мұнда

Бірінші сектор үшін:

Осыған ұқсас есептеу жұмыстарын қалған секторлар үшін жасаймыз, алынған мәндерді кестеге (кесте 3.6) енгіземіз.

К е с т е3.6 –Саңылаудың орташа мәні

№ сектора	Ro, м	,1/м	k	1-k	∆H(g), м	H(0), м	H(g), м
1	11000	-0,00000006	0,45	0,55	0,449	6,55	7,004
2	14000	-0,00000006	0,14	0,86	0,354	7,46	7,819
3	7000	-0,00000006	0,85	0,15	0,094	5,25	5,342
4	13000	-0,00000006	0,92	0,08	0,187	5,52	5,708

Салыстырмалы саңылаулар:

(3.14)

К е с т е3.7 – Салыстырмалы саңылаулар

№ сектор	H(0), м	H( g ), м	Р(g), м
1	6,55	6,55	1,069
2	7,46	7,46	1,047
3	5,25	5,25	1,018
4	5,52	5,52	1,034

_{Бөгеуiлдер енiн r 100 метрге тең аламыз, өйткенi бөгеуілдер ретінде қала шарттарындағы әр түрлi ғимараттар және биiк ағаштар болады, өз кезегінде бұл кедергілердің ені алынған мәннен аспайды.}

Онда μ параметрі тең болады:

(3.15)

мұнда α=∆y/Н₀= 1.

_{Есептеуді барлық секторлар үшін жасаймыз, және µпараметрін белгiлi мәндер бойынша Vo–дің бөгеуілдер параметріне тәуелдiлiк графигінен анықтаймыз және кестеге еңгіземіз, әрбір өту жолы үшін графикалық есептеулерді кестеге еңгіземіз (кесте 3.7).}

К е с т е3.8 – Бөгеуілдер параметрі. Әлсіреу көбейткіштерінің мәні

№ сектора	Ro, м	k	r, м.	l, м	μ	Vo
1	11000	0,83	100	0,0091	5,95	-8,6
2	14000	0,21	100	0,0071	4,68	-8,6
3	7000	0,42	100	0,0143	3,41	-8,6
4	13000	0,37	100	0,0077	3,53	-8,6

Минималды Френель зонасының экранды кедергісі тудырған cигналдың терең тоқтауындағы салыстырмалы саңылау мәні p(g_o):

(3.16)

Бірінші сектор үшін есептеу жасаймыз, содан кейін қалғандарына жасаймыз, шыққан мәндерді кестеге еңгіземіз (кесте3.8).

К е с т е3.9 – Салыстырмалы саңылау мәндері

№ сектора	Ro, м	μ	Vmin , дБ	Vo , дБ	p(go), дБ
1	11000	5,95	-75	-8,6	-7,72
2	14000	4,68	-75	-8,6	-7,72
3	7000	3,41	-75	-8,6	-7,72
4	13000	3,53	-75	-8,6	-7,72

Параметрді есептейміз:

Ψ = 2,31А[Р(g) – p(g_o)], (3.17)

мұндағы

(3.18)

Ψ = 2,31А[Р(g) – p(g_o)] = 2,31∙3,27∙[1,69 – (-7,72)] = 66,39.

Сурет 3.6 –Ψ анықтайтын график.

Т_о (V_min) мәнін 3.5 - суреттегі график бойынша анықтаймыз.Ψ = 66,39, сонда Т_о (V_min) = 0 %.

Осыған ұқсас есептеулерді қалған өтулер үшін жасаймыз және шыққан мәндерді кестеге еңгіземіз (кесте 3.9).

К е с т е 3.10 – Байланыс сапасының нашарлау уақытының пайыздық мәні

№ сектора	Ro, м	, 1/м	k	Р( ), м	p(go), дБ	А	Ψ	То (Vmin), %
1	11000	15,6210-8	0,45	1,069	-7,72	3,27	66,39	0
2	14000	14,710-8	0,14	1,047	-7,72	3,47	70,27	0
3	7000	18,1810-8	0,85	1,018	-7,72	7,71	155,69	0
4	13000	15,1510-8	0,92	1,034	-7,72	4,81	97,34	0

Тропосферадағы толқын шағылысуынан байланыс сапасының нашарлау уақытының процентін есептейміз Т_инт(V_min).

Т_инт(V_min) мәні мына формула бойынша есептелінеді:

Т_инт(V_min) = V²_min ∙T(∆ε), (3.19)

мұндағы V_min салыстырмалы бірлікте алынатын мән;

(3.20)

бұл интерференциялық кідірістерболу мүмкіндігінің процентік мәнін анықтайтын өрнек, ∆εтеңдиэлектрлік өткізулер ауытқуы кезіндетропосфераның біркелкі емес қабатындағы радиотолқындардың шағылысуынан пайда болады;

f₀ – тасымалдаушы жиілік, ГГц;

ξ=1 қыртысты жер ауданы үшін.

Бірінші сектор үшін:

Сонда

Т_ИНТ(Vmin) = V²minT(∆ε)= 0,00001 0,919 = 0,00000919 %

Осыған ұқсас есептеулерді қалған секторлар үшін жасаймыз және шыққан мәндерді кестеге еңгіземіз (кесте 3.10)

К е с т е 3.11 – Байланыс сапасының нашарлау уақытының пайыздық мәні

№ сектора	Ro, км		fo, ГГц	T(∆ε), %	V2min	Тинт (Vmin), %
1	11	1	7	0,919	0,00001	9,1910-6
2	14	1	7	1,488	0,00001	14,8810-6
3	7	1	7	0,372	0,00001	3,7210-6
4	13	1	7	1,283	0,00001	12,8310-6

Жаңбыр әсерінен байланыс сапасының нашарлауындағы уақыт процентін есептейміз Т_д(V_min).

Сурет 3.7 – Жаңбырдың интенсивтілігінің статистикалық үлестірімі.

3.7 - суреттегі график және белгілі мән V_min, бойынша әрбір өткіндегі минималды жаңбыр интенсивтігін J есептейміз және шыққан мәндерді кестеге еңгіземіз (кесте 3.12). Табылған жаңбыр интенсивтілігі J бойынша әрбір өту аралығына Т_Д(Vmin) мәнін анықтаймыз және кестеге еңгіземіз (кесте 3.12).

К е с т е 3.12 – Байланыс сапасының нашарлау уақытының пайыздық мәні

№ сектора	Ro, км	Vmin , дБ	J, мм/ч	Тд (Vmin), %
1	11	-75	260	0,00037
2	14	-75	250	0,0005
3	7	-75	285	0,00025
4	13	-75	280	0,0004

Байланыс тұрақтылығын бағалау.

Бір өткіндегі барлық байланыс сапасының нашарлауындағы уақыт проценті:

Т_∑(Vmin) = Т₀(Vmin) + Т_ИНТ(Vmin) + Т_Д(Vmin) (3.21)

Т_∑(Vmin) = Т₀(Vmin) + Т_ИНТ(Vmin) + Т_Д(Vmin) = 0,003% + 0,00000919 %+ 0,00075%= 0,0006%;

Байланыс сапасының нашар болуы мүмкін болатын уақыт проценті Т_ДОП (бір өткін бойынша):

(3.22)

Осыған ұқсас есептеулерді қалған секторлар үшін жасаймыз және шыққан мәндерді кестеге еңгіземіз (кесте 3.13)

К е с т е 3.13 – Байланыс тұрақтылығының көрсеткіштері

№ сектора	Ro, км	То (Vmin), %	ТД (Vmin), %	ТИНТ (Vmin), %	Т∑(Vmin), %	ТДОП, %
1	11	0	0,00037	9,1910-6	0,000379	0,011
2	14	0	0,0005	14,8810-6	0,000515	0,014
3	7	0	0,00025	3,7210-6	0,000254	0,007
4	13	0	0,0004	12,8310-6	0,000413	0,013

Байланыс сапасының нашар болуы мүмкін болатын уақыт процентіндегі абоненттік терминалды орнату бағытындағы байланыс сапасының нашарлауындағы уақытының қосынды проценті:

∑Т_∑(Vmin) =0,002336 %

∑Т_ДОП (Vmin) = 0,0645 %

∑Т_∑(Vmin) < ∑Т_ДОП (Vmin)

Мүмкін болатын және есептелген мәндерді салыстыра отырып қорытынды жасауға болады: таңдалған биіктікке антенна орнатқанда байланыс сапасы тұрақты болады.