Расчёт качественных показателей цифровых радиорелейных линий. Практикум по дипломному проектированию

Введение

Цифровые радиорелейные линии (ЦРРЛ) в настоящее время широко применяются на всех участках ВСС РФ, что обусловлено высоким качеством сигналов в цифровой форме и значительной экономической эффективностью ЦРРЛ.

К преимуществам радиорелейной связи относятся:

возможность быстрого развѐртывания линий связи с небольшими затратами капитального характера;

удобство организации связи между многими объектами, расположенными на относительно небольших расстояниях (нефтепроводы, железные дороги и т.д.);

возможность организации связи в горных районах и других труднодоступных местах.

Цифровые радиорелейные линии успешно конкурируют с кабельными, оптоволоконными и спутниковыми линиями связи. На современных ЦРРЛ осуществляется передача цифровых потоков плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ) и потоков синхронной цифровой иерархии (СЦИ).

Особенностью ЦРРЛ является резко выраженная зависимость вероятности ошибок на выходе линии, характеризующей качество работы РРЛ, от уровней сигналов на выходах приѐмников, а также от амплитудных и фазовых искажений сигналов на интервалах линии из-за селективности интерференционных замираний, вызванных многолучевым распространением радиоволн.

Помехоустойчивость цифровой РРЛ определяется методом модуляции и демодуляции, потерями вследствие неидеальной аппаратурной реализации, наличием скремблеров, применением относительного кодирования и т.д.

- 4 -

1 Нормирование качественных показателей цифровых радиорелейных трактов магистральных и зоновых ЦРРЛ

Нормы основываются на рекомендациях МСЭ-Р и МСЭ-Т и распространяются на линейные цифровые тракты ПЦИ:

первичный цифровой тракт (2048 кбит/с), вторичный цифровой тракт (8448 кбит/с), третичный цифровой тракт (34368 кбит/с),

четверичный цифровой тракт (139264 кбит/с), а также на цифровые тракты СЦИ STM-1 (155 Мбит/с) и SUB-STM -1 (51 Мбит/с), которые могут быть организованы на ЦРРЛ ВСС РФ.

1.1 Критерии и показатели качества

Для цифровых радиорелейных трактов нормируются показатели

где NБОШ – число ошибочных бит за интервал времени T, NБ – число бит информации за интервал времени T,

C – скорость передачи информации (бит/с);

секунда с ошибками (ES), определяемая как односекундный период, содержащий один ошибочный бит или более;

секунда со значительным количеством ошибок (SES), определяется как односекундный период, в котором PОШ ≥10-3 ;

коэффициент секунд с ошибками (ESR), определяемый отношением ES к общему количеству секунд в период готовности за время измерений; коэффициент секунд со значительным количеством ошибок (SESR), определяемый отношением SES к общему количеству секунд в период готовности за время измерений.

Величина SESR соответствует величине неустойчивости T(PОШ МАКС) в состоянии готовности цифрового тракта, обусловленной процессом распространения радиоволн.

Рекомендация G.826 основана на измерении ошибок в блоках. При этом под блоками понимается набор последовательных битов. Последовательные

биты могут не быть соединены во времени.

- 5 -

Каждый блок контролируется с помощью связанного с ним кода, обнаруживающего ошибки, например, код с перемежающимися битами чѐтности или проверка с помощью избыточного циклического кода. При этом используются критерии и показатели качества:

блок с ошибками (EB), определяемый как блок, в котором один или несколько бит ошибочны;

секунда с ошибками (ES), определяемая как односекундный интервал, содержащий один или несколько блоков с ошибками, или, по крайней мере, один дефект;

секунда со значительным количеством ошибок (SES), определяется как односекундный интервал, содержащий более 30% блоков с ошибками, или, по крайней мере, один дефект. SES является подмножеством ES;

блок с фоновыми ошибками (BBE), определяемый как блок с ошибками, не входящими в SES;

коэффициент секунд с ошибками (ESR), определяемый как отношение числа секунд с ошибками (ES) к общему количеству секунд в период готовности за время интервала наблюдений;

коэффициент секунд со значительным количеством ошибок (SESR), определяемый как отношение числа секунд SES к общему количеству секунд в период готовности за время интервала наблюдений; коэффициент блоков с фоновыми ошибками (BBER), определяемый как отношение числа блоков с фоновыми ошибками к общему количеству блоков в период готовности за фиксированный интервал времени измерения. При подсчѐте общего числа блоков исключаются блоки, попавшие в SES.

Показатели качества по ошибкам оцениваются за период времени в один месяц, т.е. они должны выполняться в течение любого месяца года.

1.2 Критерии и показатели готовности

Принято различать два состояния, в которых может находиться цифровой тракт: готовности и неготовности.

Рекомендации МСЭ – Т F.557, G.827 и G.826 определяют критерии прохода между этими двумя состояниями:

период времени неготовности начинается с интервала времени, содержащего 10 последовательных секунд со значительным количеством ошибок (SES). Эти 10 секунд включаются в период времени неготовности; период времени готовности начинается с интервала времени,

содержащего 10 последовательных секунд, не имеющих SES.

- 6 -

Тракт считается находящимся в состоянии готовности только тогда, когда оба его направления находятся в состоянии готовности.

В рекомендации G.827 определены следующие параметры готовности: коэффициент готовности КГ, определяемый как отношение времени,

в течение которого тракт находится в состоянии готовности, к общему времени наблюдения; коэффициент неготовности КНГ, определяемый как отношение времени,

в течение которого тракт находится в состоянии неготовности, к общему времени наблюдения.

где Т1 – общее время неготовности для одного направления передачи;

Т2 – общее время неготовности для другого направления передачи; Т12 – время неготовности одновременно для обоих направлений передачи; Т – период времени наблюдения.

Очевидно, что для симплексного тракта Т2 и Т12 равны нулю. Коэффициент готовности и неготовности связаны соотношением:

КГ + КНГ = 1.

Значение КГ и КНГ определяются в течение времени наблюдения, которое должно быть не менее чем 1 год.

1.3 Нормы на показатели качества и готовности

Нормы на показатели качества и готовности для вновь проектируемых ЦРРЛ указаны в таблице 1.1. Эти нормы основаны на рекомендациях МСЭ – Т G.826.

Показатели качества, приведѐнные в таблице 1.1, эквивалентны показателям качества по ошибкам PОШ МАКС (BER), значения которых указаны

использованием параметров системы, приведѐнных в таблице 1.2, которые получены для значений PОШ МАКС. Использование данных, полученных для

PОШ МАКС = 10 – 3, возможно в случае введения поправки PПМ ПОР и ZПОР ДОП, дБ, которые указаны в таблице 1.2. Эти поправки должны суммироваться со

значениями PПМ ПОР и ZПОР .

При проектировании ЦРРЛ рассчитываются только значения показателей качества SESR. Другие показатели качества, рассмотренные выше, не рассчитываются, т.к. определяются условиями эксплуатации.

- 7 -

Таблица 1.1 - Нормируемые значения для вновь проектируемых ЦРРЛ

Таблица 1.2 - Показатели качества по ошибкам для полного международного цифрового тракта со скоростью равной или выше первичной

- 8 -

2 Расчѐт минимально-допустимого значения множителя ослабления с учѐтом влияния внутрисистемных помех

2.1 Расчѐт минимально-допустимого множителя ослабления в условиях «плоских» замираний

«Плоскими» считаются такие замирания, когда их частотной селективностью в пределах спектра передаваемых частот можно пренебречь.

Без учѐта влияния помех:

где

PПМ ПОР j – пороговое значение мощности сигнала на входе приѐмника, дБ Вт; PПД j – мощность передатчика, дБВт;

W0 j – затухание сигнала в свободном пространстве между ненаправленными антеннами, дБ,

где

R j – длина пролѐта,

λ – рабочая длина волны.

G ПД j, G ПР j – коэффициенты усиления передающей и приѐмной антенны, дБ;

a ОБЩ j – суммарные потери в АВТ на j - м пролѐте, дБ.

Из-за наличия внутренних помех происходит увеличение вероятности ошибок по сравнению с теми значениями, которые обусловлены выбросами теплового шума. При этом происходит деградация порогового значения мощности сигнала и соответственно значения VМИН 0 j. Для учѐта факторов

где V ОБР j – обусловлена обратным излучением антенн и приѐмом сигналов с обратного направления на каждой ПРС при двухчастотном плане распределения частот.

Схема возникновения этих помех приведена на рис.2.1. Значения V ОБР j рассчитываются по формуле:

или определяются из графика (рис.2.3) в зависимости от величины:

- 9 -

Рисунок 2.1 – Схема возникновения помех от соседних интервалов за счѐт обратного излучения и приѐма антеннами при двухчастотном плане распределения частот

РРС-4

РРС-1

РРС-3А

Рисунок 2.2 – Схема возникновения помех при узлообразовании

- 10 -