Методики энергетического расчета канала дальней тропосферной радиосвязи

1) № телефонного канала в линейном спектре n_т;

2) эффективная девиация частоты на канал Δf (Гц);

3) средняя частота канала в линейном спектре

Fk=3100×(n_т-1)+3100/2+300 (Гц);

б) телеграфные виды работы:

1) тип манипуляции: АТ, ЧТ, ФТ, ОФТ или технология OFDM;

2) количество уровней модуляции или несущих М;

3) скорость передачи двоичных сигналов V (кбит/с);

4) вероятность ошибки при передаче бинарной информации P_ош для заданного процента времени и заданного периода;

– время года: наихудший зимний месяц; лето; весна или осень;

– оцениваемый период надежности связи: сутки; месяц; год;

– заданный процент времени безотказной работы Т%;

– тип приемника: оптимальный (когерентный); квазиоптимальный (некогерентный).

Примечания:

1. Угол горизонта – угол между лучами, проведенными из центра антенны в направлении излучения, один параллельно поверхности земли, а второй – на вершину препятствия.

2. Высоты подъема передающей и приемной антенн предполагаются одинаковыми.

2.      

Методика расчета для радиолиний, расположенных на территории бывшего СССР

В основу предлагаемой методики положена методика, изложенная в книге Ю.И. Давыденко «Дальняя тропосферная связь» [1].

2.1      Определяем потери в свободном пространстве при использовании изотропных антенн

L_0изотр=(4πR/λ)²,                                    (2.1)

L_0изотр(дБ)=22+201g(R/λ),                  (2.2)

где R – дальность в метрах;

λ – длина волны в метрах.

Для случая использования направленных антенн с коэффициентами усиления G_пер(дБ) и G_пр(дБ) и потерями в фидерах η_пер(дБ) и η_пр(дБ) потери в свободном пространстве будут определяться по формуле [7]:

L₀(дБ)= L_0изотр(дБ)+η_пер

(дБ)+η_пр(дБ)-G_пер(дБ)-G_пр(дБ)=

=22+201g(R/λ)+η_пер(дБ)+η_пр(дБ)-G_пер(дБ)-G_пр(дБ).            (2.3)

2.2      Вычисляем дополнительные потери L_доп для наихудшего зимнего месяца.

L_доп = L_мед+L_з+L_p+L_h+L_a+L_к,                  (2.4)

где L_мед – медианные потери;

L_з – потери от замираний;

L_p – потери, обусловленные влиянием неровностей рельефа местности;

L_h – потери, обусловленные влиянием земной поверхности при малых величинах отношения h/λ;

L_a – потери усиления антенн;

L_к – климатические потери.

Вычисляем каждую составляющую из формулы (2.4).

В методике [1] почти все потери вычисляются как положительная величина, за исключением потерь от быстрых замираний и потерь от медленных замираний, которые определяются как отрицательная величина. При этом общие потери для телефонного канала от быстрых и медленных замираний также определяются как положительная величина. Чтобы избавиться от этой путаницы, в предлагаемой методике во всех выведенных формулах потери будут определяться как положительная величина.

2.2.1      Медианные потери

Медианные потери L_мед определяются по рис. 1.

Рис. 1. Зависимость медианных величин потерь от расстояния и длины волны для зимнего месяца (сплошные линии – для зоны тропосферного рассеяния, пунктирные – для дифракционной зоны)

Для приведенных графиков (сплошные линии на рис. 1) можно записать уравнения типа L_мед=а+b×R:

L_мед=62+0,11×R, для λ=3 см;                  (2.5)

L_мед=61,3+0,09×R, для λ=10 см;                  (2.6)

L_мед=58,3+0,08×R, для λ=30 см.            (2.7)

При аппроксимации коэффициентов а и b получаем формулы для их вычисления в зависимости от λ:

Формула для вычисления L_мед будет иметь вид:

(2.8)

где λ(см) – длина волны;

R(км) – дальность связи.

В случае необходимости определения L_мед для других длин волн можно приближенно считать, что значения L_мед обратно пропорциональны длине волны. Если потребуется оценить потери для летнего или другого времени года, то следует учесть сезонный ход потерь, который можно в среднем принять равным 12 дБ. Таким образом, для летних месяцев нужно значения, приведенные на рис. 1, уменьшить на 12 дБ, а в осенние и весенние месяцы – на 6 дБ.

2.2.2      Потери от замираний L_з.

2.2.2.1      Потери L_з для цифрового канала.

В методике [1] в зависимости от времени существования замирания условно разделяются на быстрые (с квазипериодом 0,110 с) и медленные (с квазипериодом от десятков минут до нескольких часов).

Поэтому общие потери от замираний складываются из потерь от быстрых, и от медленных замираний L_з=L_мз+L_бз,

где L_мз – потери от медленных замираний;

L_бз – потери от быстрых замираний.

При расчете радиолиний в режиме передачи бинарных сигналов быстрые и медленные замирания, как и в методике [1], будем учитывать отдельно.

2.2.2.1.1      Расчет потерь от быстрых замираний L_бз.

При передаче бинарных сигналов по каналам с частотным уплотнением (в случае передачи бинарных сигналов по телефонным каналам радиолинии) и при непосредственной модуляции несущей, можно считать, что коэффициент потери надежности ɤ (часть времени, в течение которого будут наблюдаться отказы от быстрых замираний) будет определяться вероятностью опускания сигнала ниже медианного значения за счет быстрых замираний Р(L_б.з.).

ɤ=1-Т%/100,                  (2.9)