Определение высот подвеса антенн

Из топографического профиля видно, что рельеф трассы представляет собой среднепересеченную местность, возвышенности которой покрыты лесом, следовательно, в этом случае отражением радиоволн от земной поверхности можно пренебречь вследствие их поглощения лесом.

С учетом вышеприведенных расчетов и с использованием топографического профиля определены высоты подвеса антенн (таблица 6.2).

 

Таблица 6.2 - Высоты подвеса антенн

Параметр	Ижевск	Чистопрудный
Высота подвеса, м	46	24

Расчет устойчивости связи

Определение параметров сферы, аппроксимирующей препятствие:

     На профиле каждого интервала проводится линия, параллельная линии

прямой видимости между антеннами и отстоящая от вершины препятствия на

величину Н₀.

На профиле определяется ширина препятствия r на каждом интервале.

Для определения параметра μ, характеризующего радиус кривизны препятствия, необходимо по формуле 6.12 найти вспомогательный параметр l:

                                                                                                (6.12)         

    Параметр μ определяется по формуле 6.13:

                                                                        (6.13)

Расчет параметров сферы для пролета Ижевск-Чистопрудный:

Расчет вспомогательного параметра l (формула 6.12):

Расчет параметра μ (формуле 6.13):

Определение минимального множителя ослабления V_min по формуле 6.14:

    ,                                                                  (6.14)

    где p₀ – чувствительность приемника при ошибке 10^-3 (–80 дБм),

              p_пр – мощность сигнала на входе приемника (дБм), определяемая по формуле 6.15:

    ,                                                                (6.15)

    где p_пер – мощность передатчика (равна 25дБм для выбранного оборудования),

              L_опт – общие потери на интервале по полю свободного пространства (дБ), определяемые по формуле 6.16:

              ,                                                                 (6.16)

где G – коэффициент усиления антенны (равен 23 дБ для выбранного оборудования),

L_св – ослабление электромагнитной волны в пространстве (дБ), определяемое по формуле 6.17:

,                                                    (6.17)

    где R₀ – длина интервала РРЛ.

Определение относительного просвета P(g₀):

По графику, изображенному на рисунке 6.1, с учетом минимального множителя ослабления V_min и параметра, характеризующего форму препятствия μ, определяются значения относительного просвета P(g₀), при котором наступает глубокое замирание сигнала, вызванное эффектом экранирования препятствием первой зоны Френеля (таблица 6.3).

Рисунок 6.1 - Зависимость множителя ослабления V_min от значения относительного просвета P(g₀).

 

Таблица 6.3- Определение относительного просвета P (g ₀)

Интервал	Vmin	μ	P(g 0)
Ижевск-Чистопрудный	-16,85	4,78	- 1,6

Определение параметра ψ:

Для определения параметра ψ необходимо рассчитать вспомогательный параметр А по формуле 6.18:

                                                                 (6.18)        

где σ(R₀) = 12,8 · 10^-8 (м^-1) – среднеквадратичное отклонение вертикального градиента диэлектрической проницаемости воздуха.

    λ = 0,055 м – длина волны.

Параметр ψ определяется по формуле 6.19:

                                                 (6.19)        

 

Расчет параметра ψ для пролета Ижевск-Чистопрудный:

Расчет вспомогательного параметра A (формула 6.18):

Расчет параметра ψ (формула 6.19):

Определение процента времени неустойчивости связи:

 

По графику, изображенному на рисунке 6.2, определяется значение процента времени неустойчивости связи, обусловленной экранирующим влиянием препятствия, при котором V < V_min.

Рисунок 6.2 - Зависимость времени неустойчивости связи T₀(V_min) от ψ

T₀(V_min) ≈ 0%.

Определение процента времени T_ИНТ(V_min):

Процент времени T_ИНТ(V_min), в течение которого следует ожидать, что множитель ослабления    V < V_min за счет интерференции прямой и отраженных от слоистых неоднородностей тропосферы волн с резким перепадом диэлектрической проницаемости воздуха, рассчитывается по формуле 6.20:

    , ,                                                (6.20)       

где V_min измеряется в относительных единицах.

Сначала определяется величина , затем по графику, изображенному на рисунке 6.3, находится значение t(Δε < λ/ R ₀).

Рисунок 6.3 - График для определения t () для средней полосы Европейской части России.

 

Расчет процента времени T_ИНТ(V_min):

По графику, изображенному на рисунке 6.3, определено значение t ():

t = 0,05

Расчет процента времени T_ИНТ(V_min) (формула 6.20):

  Следовательно, устойчивость сигнала на всех интервалах определяется в основном влиянием волн, отраженных от неоднородностей тропосферы.

 

Определение устойчивости сигнала:

При расчете ослабления в атмосферных осадках, учитывается влияние гидрометеоров, к которым относятся дождь, снег, град, туман и пр. Влияние гидрометеоров заметно уже при частотах больше 8 ГГц, а в неблагоприятных экологических условиях (при наличии в атмосферных осадках металлизированной пыли, смога, кислот или щелочей) и на значительно более низких частотах. Поскольку для данного дипломного проекта был выбран частотный диапазон 5,4 ГГц неблагоприятные экологические условия отсутствуют, то T₀(V_min) примем равным нулю.

Устойчивость сигнала, %, на интервале определяется по формуле 6.21 и 6.22:

                                                                        (6.21)

                                               (6.22)

Допустимый процент времени ухудшения    качества связи для
интервала РРЛ вычисляется по формуле 6.23:

    ,                                                       (6.23)

где R₀ – протяженность интервала, км,

Таким образом, суммарный процент времени ухудшения качества связи не превышает допустимого процента, т. е.   T_Σ(V_min) < T_доп(V_min). А, поскольку устойчивость сигнала на каждом интервале оказывается достаточно высокой, можно считать, что высоты подвеса антенн выбраны верно.

Расчет показателей качества

Определение показателей неготовности:

Неготовность аппаратуры – это такое состояние участка ЦРРЛ, при котором в течение десяти секундных интервалов, идущих подряд, происходит пропадание сигнала (потеря синхронизации), или коэффициент ошибок, который определяется по формуле 6.24:

                                                                         (6.24)        

где N – число переданных символов,

N _ОШ – число ошибочно принятых символов.

Нормы на готовность оборудования, по рекомендации МСЭ–Т G.821, состоят из двух основных компонент: показателя неготовности и показателя качества по ошибкам.

Для внутризоновой сети, которой соответствует линия связи среднего качества 2-го класса, норма ПНГ ≤ 0,05 %.

Расчет ПНГ[T_Σ(V_min)] был произведен выше. Полученные значения должны удовлетворять условию, приведенному в формуле 6.25:

                                                           (6.25)      

                                                                            

Неравенство (6.25) выполняется для интервала, следовательно, по показателям неготовности данная система связи соответствует норме.

 

Определение показателей качества по ошибкам:

Существует два состояния, в которых может находится цифровой тракт – готовности и неготовности. Период времени неготовности начинается с интервала времени, содержащего 10 последовательных секунд со значительным количеством ошибок (SESR). Указанные 10 секунд рассматриваются как часть времени неготовности. Период времени готовности начинается с интервала времени, содержащего 10 последовательных секунд без значительного количества ошибок (SESR).

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

Показатели качества по ошибкам (ПКО) связаны с быстрыми замираниями на интервалах линии радиосвязи. Основная причина быстрых замираний (проходящих за доли секунд) – интерференция прямых и отраженных радиоволн, поступающих на вход приемников.

Использование технологии WiMAX позволяет работать при отсутствии прямой видимости, следовательно, по показателю SESR данная система связи соответствует норме.

На рисунке 6.4 представлен профиль интервала Ижевск-Чистопрудный c указанием высоты подвеса антенн и величины просвета.

Рисунок 6.4 – Профиль интервала Ижевск-Чистопрудный c указанием высоты подвеса антенн и величины просвета.