Расчёт качественных показателей цифровых радиорелейных линий. Практикум по дипломному проектированию
.pdf
V, дБ
0 |
|
-4 |
|
-8 |
|
-12 |
|
-16 |
|
-20 |
|
-24 |
|
-28 |
|
-32 |
R = 3 км |
|
|
-36 |
|
-40 |
|
-44 |
|
|
20 км |
|
10 км |
|
|
5 км |
|
|||
|
|
|
|
7 км |
|
|||||
-48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 км |
|
|
|
|
|
|
|
-52 |
|
|
|
|
|
|
|
|
I, мм/ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
140 |
160 |
180 |
200 |
Рисунок 3.13 – Зависимость равновероятных значений множителя ослабления от интенсивности дождя при вертикальной поляризации в диапазоне 18 ГГц
- 41 -
I, мм/ч
160
140
120 |
1 |
2 |
3 |
|
|||
100 |
|
|
|
80
60
40
20 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
ТД(I),% |
|
|
|
|
|
10-4 |
10-3 |
10-2 |
0,1 |
1 |
Рисунок 3.14 – Кривые для определения ТД(I),% 1 – Европейская часть России 2 – Сибирь и Дальний Восток
3 – Южные районы европейской части России
- 42 -
4 Расчѐт эффективности разнесѐнного приѐма
4.1 Пространственно-разнесѐнный приѐм
Трудности выполнения норм на качественные показатели каналов ЦРРЛ требуют применения ПРП, особенно в системах «co-channel», использующих кроссполяризационную развязку для защиты стволов, работающих на совмещѐнных частотах. На ЦРРЛ в основном используется разнос антенн по высоте.
4.1.1 Слабопересечѐнные пролѐты ЦРРЛ
Значения разноса антенн по высоте на левом и правом концах пролѐта определяются по формулам:
h1 |
= 0,118 |
|
R×λ×K |
, |
|
(4.1) |
|
|
|||||
|
nИ(1 – K) |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
h2 |
= 0,118 |
|
R×λ×(1 – K) |
, |
(4.2) |
|
|
||||||
|
K×nИ |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
где К = R1/R ,
R1 – расстояние от левого конца пролѐта до точки отражения.
Значение номера интерференционного минимума выбирается наименьшим из возможных. В большинстве случаев nИ = 1.
Величины h1 и h2 выбраны так, что когда одна из антенн находится в интерференционном минимуме, сигнал во второй антенне близок к уровню свободного пространства (Δr = λ/6).
В общем случае при ПРП со сложением сигналов значение суммарной неустойчивости определяется по формуле:
Тj(P ОШ МАКС) ПРП = Тj(V МИН) ПРП = Т0 j(V МИН j) + ТД j(V МИН j) + ν×10-2×
×√С hB×С hH ×[K ИНТ j×T ИНТ j (V МИН ЭФ j)]В×[K ИНТ j×T ИНТ j (V МИН ЭФ j)]Н
(4.3)
ν – коэффициент, учитывающий отличие в усилении антенн. Он равен отношению усилений (по мощности) основной антенны к разнесѐнной. Например, при разнице усиления в 3 дБ, ν = 2.
С h – эмпирический коэффициент, учитывающий статистическую зависимость замираний при ПРП. Определяется из рисунка 4.1 в зависимости от параметра
f[P(g),A]
В диапазоне 8÷11 ГГц С h ≈ 2 С h6–8 ГГц .
- 43 -
С h
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
f[P(g),A] 1 
0 |
0,05 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
0,35 |
Рисунок 4.1 – К расчѐту эффективности ПРП на слабопересечѐнных интервалах
- 44 -
4.1.2 Пересечѐнные интервалы ЦРРЛ
На пересечѐнных интервалах рекомендуется выбирать:
h ≈ 150λ, |
(4.4) |
На пересечѐнных трассах при V МИН j << 1 при ПРП со сложением сигналов значение суммарной неустойчивости равно:
Тj(P ОШ МАКС) ПРП = Тj(V МИН) ПРП = Т0 j(V МИН j) + ТД j(V МИН j) + ν×10-2× |
(4.5) |
||||
×С h ×[T ИНТ j (V МИН ЭФ)]2 × 10–2 |
, |
||||
|
|
||||
|
Значение С h практически не зависит от параметров пролѐтов. |
|
|||
|
При 80λ ≤ h ≤ 160λ и V МИН j ≤ – 25 дБ рекомендуется учитывать |
||||
следующие значения С h : |
|
|
|||
1. |
Сухопутные пересечѐнные трассы в диапазоне 2 ÷ 6 ГГц: |
|
|||
|
|
|
С h = 1,43× 106(λ / |
h)2, |
(4.6) |
|
λ,см = |
30 |
; при h = 150λ С h = 63; |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
f,ГГц |
|
|
|
2. |
Приморские пересечѐнные трассы в диапазоне 2 ÷ 6 ГГц: |
|
|||
|
|
|
С h ПРИМ = 0,5С h СУХ = 7,15× 105(λ / h)2, |
(4.7) |
|
3. |
Сухопутные пересечѐнные трассы в диапазоне 8 ÷ 11 ГГц: |
|
|||
|
|
|
С h = 2,86 × 106(λ / |
h)2, |
(4.8) |
4. |
Приморские пересечѐнные трассы в диапазоне 8 ÷ 11 ГГц: |
|
|||
|
|
|
С h ПРИМ = 0,5С h 2 – 6 = 1,43× 106(λ / h)2, |
(4.9) |
|
Для более высоких частот можно считать, что выигрыш при ПРП равен выигрышу для диапазона 11 ГГц [1].
4.2 Частотно-разнесѐнный приѐм
Для случая поучасткового резервирования суммарный процент времени, в течение которого в канале на конце линии, состоящей из N пролѐтов, P ОШ > P ОШ МАКС , с учѐтом формулы (3.1) равен:
- 45 -
М |
Nn |
М |
N1 – 4n |
|
Т(P ОШ МАКС) = ∑ [ ∑ Тj(V МИН j)] + ∑ [ ∑ Т(1 – 4i)( P ОШ МАКС)] + |
(4.10) |
|||
n =1 |
j =1 |
n =1 |
i =1 |
|
|
n |
|
n |
|
МNВНЕШ n
+∑ [ ∑ ТВНЕШ i)( P ОШ МАКС)] n
i=1n =1
где М – количество участков резервирования:
Nn
∑ Тj(V МИН j) = Тn( P ОШ МАКС)
j =1
На конце n–го участка резервирования процент времени Тn(PОШ МАКС)ЧРП при К рабочих стволах и одном стволе горячего резерва определяется формулой, которая учитывает только выигрыш в устойчивости полезного сигнала, т.е. первую величину в формуле (4.10):
|
|
|
|
Nn |
|
Nn |
|
Тn(P ОШ МАКС)ЧРП |
= ∑ Т0 j(V МИН j) + ∑ ТД j(V МИН j) + |
|
|||||
|
|
|
|
j =1 |
|
j =1 |
|
|
Nn ПРП |
|
|
|
Nn ЧРП |
|
|
+ ∑ ТИНТ j(V МИН ЭФ j) ПРП + q ∑ КИНТ j × ТИНТ j(V МИН ЭФ j) + |
(4.11) |
||||||
|
j =1 |
|
|
|
j =1 |
|
|
|
К + 1 |
×10 –2 |
|
Nn ЧРП |
|
|
2 |
+ |
× (1 – q) ∑√Cf ×КИНТ j × ТИНТ j(V МИН ЭФ j) |
|
|||||
|
2 |
|
|
j =1 |
|
|
|
где:
Nn – количество пролѐтов на n–ом участке резервирования;
– количество пролѐтов на участке резервирования, соответствующих (Nn – Nn ПРП), где выигрыш по устойчивости ожидается только за счѐт частотного разнесения;
Nn ПРП – количество пролѐтов на n–ом участке резервирования, где применѐн ПРП;
q – учитывает часть времени, в течение которого ствол горячего резерва не используется для резервирования при замираниях.
Величина q определяется временем восстановления работоспособности аппаратуры:
q = 3×10×Nn (К+1) |
(4. 12) |
Коэффициент Сf рассчитывается:
Сf = |
СΔf + Nn ЧРП |
– 1 |
(4.13) |
Nn ЧРП |
, |
||
|
|
|
где СΔf учитывает статистическую зависимость замираний на пролѐте РРЛ при ЧРП. Значения СΔf определяются для минимального разноса между стволами.
- 46 -
В большинстве случаев Сf = СΔf / Nn .
Вдиапазоне 4 ÷ 8 ГГц при антеннах с G ≤ 43 дБ СΔf определяется:
1.На пересечѐнных пролѐтах при (Δf/f) ≥ 1% и V МИН ЭФ ≤ – (28÷35) дБ из кривой 1 на рисунке 4.2 или по формуле:
Сf = |
17 |
|
, |
(4.14) |
f |
|
|||
|
|
|
|
|
|
f |
|
||
2. На слабопересечѐнных пролѐтах при V МИН ЭФ ≈ – (28÷35) дБ из рисунка 4.3 |
||||
в зависимости от (Δf/f) и параметра |
P(g) |
. Разрывы кривых соответствуют |
||
недопустимым значениям P(g) , |
при которых точка приѐма оказывается |
|||
вблизи интерференционных минимумов;
3.На слабопересечѐнных пролѐтах с большими просветами, перепадом высот корреспондирующих пунктов h ≈ 800 ÷ 1000 м и (h) ≤ 800 м при величине
f [P(g),A]≈ 0,3 ÷ 0,31 из кривой 3 на рисунке 4.2.
В системах резервирования (7+1) значения q = 3×10×NN(К+1) можно считать близкими к случаю одинарного приѐма.
5 Учѐт влияния внутрисистемных помех
5.1 Условие зигзагообразности построения ЦРРЛ
Схема возникновения мешающих сигналов показана на рисунке 5.1. Требование «зигзагообразности» основано на условии, что воздействие помех
может привести к увеличению V МИН ЭФЭКВ j или SESR не более, чем на 10% от допустимой величины. В этом случае зигзаг между первой и четвѐртой
станциями должен выбираться так, чтобы дополнительное уменьшение уровня мешающего сигнала из-за направленности передающей и приѐмной антенн (рисунок 5.2) удовлетворяло следующему условию:
FПД(α1) + FПД(α4) ≤ ZМАКС + 20lg |
RМ i |
– V ZМ i + V j – РПД – G ПД + Δη ПД , (5.1) |
|
||
|
Rj |
|
где FПД(α1) – уменьшение уровня мешающего сигнала за счѐт диаграммы направленности антенны мешающей станции, причѐм FПД(α1) ≤ 0 дБ (рис. 5.1); FПД(α4) – уменьшение уровня мешающего сигнала за счѐт диаграммы направленности приѐмной антенны, FПМ(α4) ≤ 0 дБ;
RМ i – протяжѐнность i-ой трассы распространения мешающего сигнала(рис.5.1);
- 47 -
СΔf
10000
1
1000
2
3
100
10
1 |
f/f, % |
|
0 1 2 3 4 5
Рисунок 4.2 – К расчѐту эффективности ЧРП
1– сухопутные пересечѐнные трассы,
2– приморские пересечѐнные трассы,
3– слабопересечѐнные трассы
- 48 -
СΔf
1000
f/f = 1 %
100
1,5 %
2 %
10 |
3 % |
|
4,5 %
1 |
|
|
|
|
|
|
P(g) |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Рисунок 4.3 – К расчѐту эффективности ЧРП на слабопересечѐнных трассах
- 49 -
Rj – протяжѐнность j-го пролѐта ЦРРЛ, на котором оценивается действие помехи; V ZМ i – значение множителя ослабления в газах атмосферы на трассе мешающего сигнала (учитывается при f ≥ 10 ГГц);
V j – значение множителя ослабления полезного сигнала. В большинстве случаев V j = 0дБ;
РПД – разность в мощностях передатчиков мешающего и полезного сигналов; GПД – разница в коэффициентах усиления передающих антенн мешающего и
полезного сигналов; Δη ПД – разница потерь в передающих фидерных трактах мешающего и полезного сигналов.
На сухопутных трассах: |
|
ZМАКС ≤ – 45, |
(5.2) |
На морских трассах: |
|
ZМАКС ≤ – 63, |
(5.3) |
На приморских трассах: |
|
ZМАКС ≤ – 54, |
(5.4) |
|
|
РРС - 3 |
|
f2 |
f1 |
|
|
|
РРС - 1 |
|
РРС - 4 |
|
|
α2 |
|
α1 |
|
f1
РРС - 2
RМ
Рисунок 5.1 – Возникновение помех за счѐт прямого прохождения сигнала с 1-ой на 4-ую станцию
- 50 -