ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионально образования

МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ

Курсовая работа по дисциплине:

Перспективные Системы Космической и Наземной Радиосвязи

Выполнил: студент группы МИТ1502

Славянский А.С.

Проверил: к.т.н., доцент кафедры СиСРТ 

Сорокин Г.И.

Москва 2016

Задание на курсовую работу:

1. Оптимизация рабочей частоты радиорелейного канала графическим способом с помощью диаграммы уровней по простому техническому критерию.

2. Оптимизация топологии, требуемой пропускной способности соединительных линий и выбор оптимальных технических средств построения территориальной ИКС.

3. Расчет требуемой пропускной способности и информационно-частотной структуры сетевого узла радиодоступа с многостанционным доступом вида МДВР/МДЧР .

4. Расчет оптимальных надежностных параметров радиорелейной ИКС с линейной структурой.

Теоретическая часть к пункту 1

Успешное развитие радиосвязи сопровождается увеличением скоростей и объемов передаваемой информации. Для передачи возрастающих потоков информации с малыми потерями используют сигналы с более широкой полосой, что требует расширения диапазона частот, занимаемого системой связи. В свою очередь, передача сигналов с более широкой полосой требует перехода на более высокие несущие частоты. Тем более, что расширять полосу рабочих частот систем связи в уже освоенных диапазонах волн становится невозможным из-за тесноты в эфире. Исторически сложилось так, что в первую очередь были освоены длинноволновые участки радиодиапазона, а для перспективных радиотехнических систем, как международными соглашениями, так и национальными стандартами, резервировались области более высокочастотных сигналов.

В результате, современные системы связи осваивают диапазоны все более коротких волн. К достоинствам диапазонов ультракоротких волн относится также несущественный уровень атмосферных и индустриальных помех. Кроме того, широкополосные сигналы позволяют использовать прогрессивные виды модуляции и другие приемы обработки сигналов, обеспечивающие лучшие характеристики помехоустойчивости приема. В то же время нужно помнить, что радиоволны с длиной волны короче 10 метров можно эффективно использовать лишь в пределах границ прямой видимости.

Компромиссным решением при построении широкополосных систем связи, предназначенных для работы на больших дальностях, является применение радиорелейных линий связи (РРЛ). Радиорелейные линии представляют собой цепочку ретрансляторов, обеспечивающих поочередную передачу радиосигналов между оконечными станциями. Различают два вида радиорелейных систем передачи (РРСП) - РРСП прямой видимости, станции которых размещаются на расстоянии прямой видимости, и тропосферные РРСП, использующие рассеяние и отражение радиоволн в нижних областях атмосферы при взаимном расположении станций далеко за пределами прямой видимости.

В РРСП прямой видимости для увеличения расстояния между станциями радиорелейных линий антенны ретрансляторов подвешивают на высокие сооружения (мачты, опоры, высотные строения и т.д.). В условиях равнинной местности высота поднятия антенн 60… 100 метров позволяют организовать уверенную связь на расстояниях 40… 60 километров.

Цепочку радиорелейной линии составляют радиорелейные станции трех типов: оконечные радиорелейные станции (ОРС), промежуточные радиорелейные станции (ПРС), узловые радиорелейные станции (УРС). Условная радиорелейная линия связи схематично представлена на рисунке 1

Рис. 1 Радиорелейная линия связи

На оконечной радиорелейной станции начинается и заканчивается тракт передачи. Аппаратура ОРС осуществляет преобразование сигналов, поступающих от разных источников информации (телефонные сигналы от междугородней телефонной станции, телевизионные сигналы от междугородней телевизионной аппаратной и т.д.) в сигналы, передаваемые по радиорелейной линии, а также обратное преобразование сигналов, приходящих по РРЛ, в сигналы телерадиовещания или телефонии. Радиосигналы ОРС с помощью передающего устройства и антенны излучаются в направлении следующей, обычно промежуточной, радиорелейной станции.

Промежуточные радиорелейные станции предназначены для приема сигналов от предыдущей станции радиорелейной линии, усиления этих сигналов и излучения в направлении последующей станции РРЛ.

На каждой промежуточной радиорелейной станции установлены по две антенны, ориентированные на соседние РРСП. Каждая из антенн является приемопередающей, то есть используется и для приема, и для передачи сигналов. Одним из преимуществ работы радиорелейной линии связи в сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазоне является возможность применения высоконаправленных антенн с малыми габаритами. Небольшие размеры антенн упрощают их установку на высоких сооружениях. Хорошие направленные свойства антенн СВЧ диапазона позволяют облегчить требования к характеристикам приемопередающего тракта.

Если бы частота излучаемого сигнала промежуточной радиорелейной станции была бы равна частоте принимаемого сигнала той же ПРС, существовала бы опасность прохождения мощного сигнала, излученного в направлении последующей РРСП, на вход приемника той же ПРС, принимающего сигнал с противоположного направления от предыдущей РРСП. Объясняется это тем, что, несмотря на хорошие направленные свойства передающей и приемной антенн СВЧ диапазона, все же не удается полностью исключить возможность попадания мощного сигнала передатчика (пусть и ослабленного направленными характеристиками антенн) на вход приемника с высокой чувствительностью. Такое несанкционированное (паразитное) прохождение сигналов передатчика промежуточной радиорелейной станции на вход приемника той же ПРС стараются уменьшить. В противном случае ПРС может перейти в режим самовозбуждения и, вместо ретрансляции принятых сигналов, передатчик ПРС будет излучать колебания, не имеющие никакого отношения к передаваемой по РРЛ информации.

Расчет к пункту 1

Исходные данные
Наименование параметра	Обозначение параметра	Значение параметра
Рабочая частота	f1	23 ГГц
	f2	38 ГГц
	f3	75 ГГц
Мощность передатчика	Pп	25 мВт
Длинна радиорелейного канала	dc	2.5 км
Диаметр антенны	Da	25 см
Потери в АФТ	aф1	1.5 дБ
	aф2	3.5 дБ
	aф3	5 дБ
Коэффициент шума	nш	10 дБ
Скорость передачи цифрового потока	Bцс	800 Мбит/с
Вид модуляции	256-КАМ
Вид помехоустойчивого кодирования	Каскадное кодирование 3/4
Энергетические потери, обусловленные не идеальностью тракта передачи	∆-	4.5 дБ
Энергетический выигрыш от помехоустойчивого кодирования	∆+	6 дБ
Дополнительные потери	aдоп1	26 дБ
	aдоп2	38 дБ
	aдоп3	55 дБ
ДУ1 -? , ДУ2 -? , ДУ3 -? , ДУopt -? , выводы .

1. Алгоритм решения

Данная задача предусматривает собой оптимизацию рабочей частоты радиорелейного канала. Для решения задачи необходимо построить диаграммы уровней (ДУ) для различных наборов параметров заданного канала. Для построения ДУ необходимо произвести расчет уровней сигнала в ключевых точках тракта распространения. Оптимизацию предлагается проводить при помощи простого технического критерия, в качестве которого для данной задачи применяется условие нормальной связи (УНС). При оптимизации требуется найти так называемый “коридор оптимальности” – некий интервал значений уровня сигнала. Оптимальной диаграммой уровня будет считаться та, для которой значение уровня на входе приемника в тракте передачи будет находиться в пределах “коридора оптимальности” . Если ни одна из диаграмм уровней не будет являться оптимальной, необходимо произвести корректировку исходных данных и провести перерасчет.

2. Расчет ду

Точки 1 и 8 – точки “стыка” ; стандартизуются рекомендациями МСЭ G.703

U_вх= U_вых= 2 В

R_Ωвх= R_Ωвых= 75 Ом

1. 

2. 

3. 

4. 

5. 

6. 

7. 

Расчет вспомогательных параметров к пункту III

Малое значение коэффициента использования поверхности антенны соответствует большему диаметру антенны, а большее значение- меньшему диаметру. Поскольку диаметр данной, для выбранной задачи антенны невелик (25 см) , то примем значение

3. Оптимизация диапазона рабочих частот

В качестве простого технического критерия целесообразно использовать условие нормальной связи.

Для модуляции 256-КАМ при вероятности ошибки P_ош=10^-3 ,

Произведем расчет уровня шума на входе приемника:

Расчет вспомогательных параметров к пункту VI

α=0.2…0.4 -> 0.3 - коэффициент скругления спектра импульса ;

4. Построение ду

5. Вывод

На входе передатчика, при заданных параметрах, ни одна из диаграмм уровня не проходит через “коридор оптимальности”. Необходимо произвести корректировку исходных параметров. Поскольку наиближайшей ДУ к “коридору” оптимальности является ДУ₁ , ее и будем корректировать. Корректировку будем проводить путем изменения мощности передатчика, разумеется, ограничивая ее максимальный предел

Расчет к пункту 2

Исходные данные

Число абонентов местной сети (МстС)
	5000 абонентов
	4000 абонентов
	6000 абонентов
	7000 абонентов

Коэффициент тяготения между абонентами МстС
	0.45
	0.3
	0.4
	0.25
	0.5
	0.6

Параметры трафика (Тр) между соединительными узлами (СУ)
	Скорость цифрового потока			Вероятность появления данного трафика
	Обозначение	Численное значение	Обозначение		Численное значение
		64 Кбит/с			0.8
		256 Кбит/с			0.5
		1 Мбит/с			0.6
		10 Мбит/с			0.36