Перечень сокращений, условных обозначений, символов
АС |
- |
Абонентская станция |
АЧХ |
- |
Амплитудно-частотная характеристика |
БС |
- |
Базовая станция |
ДН |
- |
Диаграмма направленности |
ЗС |
- |
Земная станция |
МСЭ-Р |
- |
Международный союз электросвязи, сектор радиосвязи |
МШУ |
- |
Малошумящий усилитель |
РЭС |
- |
Радиоэлектронное средство |
ТТХ |
- |
Тактико-технические характеристики |
УВЧ |
- |
Усилитель высокой частоты |
ФАПЧ |
- |
Фазовая автоматическая подстройка частоты |
ФС |
- |
Фиксированная служба |
ФСС |
- |
Фиксированная спутниковая служба |
ЭИИМ |
- |
Эквивалентная изотропно излучаемая мощность |
ЭМС |
- |
Электромагнитная совместимость |
Оценка ЭМС радиоэлектронных средств является неотъемлемой частью процесса согласования условий совместной работы РЭС. Общая методология оценки ЭМС хорошо известна и широко используется [5, 14]. Вместе с тем, специфика РЭС различных радиослужб обуславливает необходимость внесения в общую методологию некоторых изменений и дополнений. Это может касаться перечня исходных данных взаимодействующих РЭС, моделей распространения радиосигналов, критериев обеспечения ЭМС, а также особенностей учета методов уменьшения помех.
Настоящая методика предназначена для проведения расчетов электромагнитной совместимости между земными станциями фиксированной спутниковой службы (линия космос-земля) в полосе радиочастот 3400-4200 МГц и РЭС беспроводного доступа в полосе частот 3400-3600 МГц.
Методика также содержит ряд рекомендаций по выбору значений некоторых технических характеристик (описание ДН антенн, АЧХ входных трактов и т.д.), по которым может отсутствовать информация в заявочных или разрешительных документах.
Основу методики составили действующие Рекомендации МСЭ-Р, стандарты и спецификации наземного и спутникового оборудования, материалы НИР "Совместимость 3,5", а также методологии, утвержденные радиочастотными органами Российской Федерации [14].
При решении задач ЭМС между ЗС ФСС (космос-земля) и РЭС сети беспроводного доступа, функционирующими в общих полосах частот 3400-3600 МГц, наиболее критичными направлениями создания помех являются следующие:
- базовая (БС) станция сети беспроводного доступа на ЗС ФСС;
- одна или несколько абонентских станций (АС) сети беспроводного доступа на ЗС ФСС.
Помехи со стороны передатчиков фиксированной спутниковой службы, размещенных на космических аппаратах, оказываются приемлемыми. Это обеспечивается наложением ограничений на плотность потока мощности, создаваемой у поверхности Земли. Поэтому в данной методике помехи в направлении РЭС беспроводного доступа не рассматриваются.
Типовой помеховый сценарий между РЭС беспроводного доступа и ЗС ФСС предполагает наличие базовой станции с всенаправленной или секторной антенной, абонентских станций, размещенных в произвольных точках зоны обслуживания сети, с направленными антеннами, строго ориентированными на свои базовые станции, и собственно земной станции, работающей с КА на геостационарной орбите (см.рис.1.1).
Рис.1.1. Типовой помеховый сценарий между РЭС
Условие ЭМС между сетью беспроводного доступа и ЗС ФСС считается выполненным, если будет одновременно обеспечена электромагнитная совместимость каждой станции сети беспроводного доступа, рассматриваемой как потенциальный источник помех, и земной станции, рассматриваемой как приемник помех. Таким образом, задача оценки ЭМС может быть сведена к последовательному рассмотрению дуэльных помеховых вариантов взаимодействия каждой, действующей наземной станции сети беспроводного доступа и земной станции фиксированной спутниковой связи.
В ходе проведения оценки ЭМС дуэльных помеховых вариантов следует учитывать, что помимо основных и побочных каналов проникновения мешающих сигналов на вход приемника ЗС ФСС, в ряде случае достаточно опасным является эффект блокировки элементов высокочастотного тракта. Это связано, главным образом, с тем, что современные малошумящие усилители ЗС ФСС имеют достаточно широкую полосу пропускания, которая составляет 1100-1500 МГц [1-4].
Перечень тактико-технических характеристик, необходимых для решения задач ЭМС, в полном объеме находится в следующих заявочных и разрешительных документах:
- Решение ГКРЧ и прилагаемые карточки по форме N 1 ГКРЧ;
- Заявка на частотные назначения по формам N 1-РС и 1-ЗС;
- Разрешение ФГУП "Главный радиочастотный центр" на использование частот.
Для выполнения вычислений по настоящей методике необходимы исходных данные о параметрах и ТТХ РЭС беспроводного доступа и ЗС ФСС в объеме табл.1.1 и табл.1.2.
Таблица 1.1
Наименова- |
Наименование параметра |
Обозначе- |
Единицы |
Документ, |
Географические координаты места установки: |
||||
Общие |
Широта |
Градусы, доли |
Форма N 1-ЗС, |
|
исходные |
Долгота |
градусов |
Разрешение |
|
данные |
Азимут направления главной оси ДН антенны ЗС |
Az |
Градусы |
ФГУП "ГРЧЦ" |
Угол места направления главной оси ДН антенны ЗС |
Градусы |
|||
Рабочая частота |
МГц |
Разрешение ФГУП "ГРЧЦ" |
||
Высота подъема фазового центра антенны над поверхностью Земли |
h |
м |
Форма N 1-ЗС, Разрешение ФГУП "ГРЧЦ" |
|
Тип модуляции |
BPSK |
Решение ГКРЧ, карточки по форме N 1 ГКРЧ |
||
Скорость передачи данных |
R |
кбит/с |
||
Скорость кодирования |
k |
|||
Параметры приемника ЗС |
Эквивалентная шумовая температура |
T |
К |
|
Пороговая чувствительность |
P |
дБВт |
||
Реальная чувствительность |
Р |
дБВт |
||
Максимальный уровень сигнала на входе МШУ (по блокировке) |
Р |
дБВт |
||
Параметры |
Диаметр антенны |
D |
м |
Решение ГКРЧ, карточки |
антенны |
Потери фидера |
дБ |
по форме N 1 ГКРЧ, |
|
Описание диаграммы направленности антенны ЗС |
G |
дБ |
Форма N 1-ЗС, Разрешение ФГУП "ГРЧЦ" |
|
Требования к качеству передачи информации |
Допустимое увеличение эквивалентной шумовой температуры |
Т |
% |
Решение ГКРЧ, карточки по форме N 1 ГКРЧ |
Таблица 1.2
Наименова- |
Наименование параметра |
Обозначе- |
Единицы |
Документ, |
Географические координаты места установки: |
||||
Общие |
Широта |
Градусы, |
Форма N 1-РС, |
|
сведения |
Долгота |
доли градусов |
Разрешение |
|
Азимут направления главной оси ДН антенны РЭС беспроводного доступа (для абонентских станций) |
Az |
Градусы |
ФГУП "ГРЧЦ" |
|
Угол места направления главной оси ДН антенны РЭС беспроводного доступа (для абонентских станций) |
Градусы |
|||
Рабочая частота |
МГц |
Разрешение ФГУП "ГРЧЦ" |
||
Высота подъема фазового центра антенны над поверхностью Земли |
H |
м |
Форма N 1-ЗС, Разрешение ФГУП "ГРЧЦ" |
|
Шаг сетки |
МГц |
Решение ГКРЧ, |
||
Дуплексный разнос |
МГц |
карточки по |
||
Максимальная мощность излучения передатчика на канал |
P |
дБВт |
форме N 1 ГКРЧ |
|
Параметры передатчика |
Минимальная мощность излучения передатчика на канал |
P |
дБВт |
|
Количество одновременно работающих каналов |
||||
Ширина полосы излучения |
||||
на уровне -3 дБ |
B(-3dB) |
кГц |
||
на уровне -30 дБ |
B(-30dB) |
кГц |
||
на уровне -60 дБ |
B(-60dB) |
кГц |
||
Относительный уровень побочных излучений |
P |
дБ |
||
Параметры антенны |
Коэффициент усиления антенны |
G |
дБ |
Решение ГКРЧ, карточки по |
Потери фидера |
дБ/м |
форме N 1 ГКРЧ, |
||
Описание диаграммы направленности антенны РЭС беспроводного доступа |
G |
дБ |
Форма N 1-РС, Разрешение ФГУП "ГРЧЦ" |
В процессе решения задач обеспечения электромагнитной совместимости РЭС ключевым моментом является правильный выбор необходимого критерия. В большинстве случаев под критерием обеспечения ЭМС понимается комплексное правило, выполнение которого обеспечивает требуемое качество функционирования взаимодействующих РЭС в условиях воздействия непреднамеренных помех.
Применительно к задаче совмещения ЗС ФСС и РЭС беспроводного доступа в полосе частот 3400-4200 МГц, критерий обеспечения ЭМС может быть упрощенным. Это обусловлено односторонним воздействием помех только со стороны РЭС беспроводного доступа на ЗС ФСС. С учетом эффекта блокировки, правило обеспечения ЭМС между i-й станцией беспроводного доступа и ЗС ФСС можно записать следующим образом:
где: |
||
I |
- |
допустимая мощность помехи по основному или побочному каналам приема на входе приемника ЗС ФСС; |
I |
- |
ожидаемая мощность помехи, создаваемая i-й РЭС сети беспроводного доступа, по основному или побочному каналам приема на входе приемника ЗС ФСС; |
I |
- |
допустимая мощность помехи по блокированию элементов приемного ВЧ тракта ЗС ФСС; |
I |
- |
ожидаемая мощность помехи, создаваемая i-й РЭС сети беспроводного доступа, по блокированию элементов приемного ВЧ тракта ЗС ФСС. |
Алгоритм проведения расчетов, реализующий принятые выше условия обеспечения ЭМС, приведен на рис.2.1.
На первых этапах задаются ТТХ и технические параметры ЗС ФСС, выполняется их обработка и рассчитываются допустимые уровни помех на входе приемника земной станции и на входе элементов его ВЧ тракта. Затем для каждой станции сети беспроводного доступа задаются технические характеристики, рассчитываются величины ожидаемых помех на входе демодулятора и МШУ ЗС ФСС и сравнивают их с допустимыми значениями. Если ожидаемые уровни помех, создаваемые станциями сети беспроводного доступа не превышают допустимые значения, то принимается решение о выполнении условий ЭМС ЗС ФСС и сети беспроводного доступа в целом. Если хотя бы для одной станции беспроводного доступа указанные условия не выполняются, то делается вывод о невыполнении условий ЭМС.
Более детальное рассмотрение каждого этапа алгоритма представлено в последующих разделах.
Рис.2.1. Алгоритм проведения оценки ЭМС между сетью беспроводного доступа и ЗС ФСС в полосе частот 3400-4200 МГц
В данном разделе приводятся математические соотношения и модели, которые рекомендуется использовать в ходе обработки первичных исходных данных по ЗС ФСС и РЭС сети беспроводного доступа, а также расчета некоторых дополнительных параметров. Условно они могут быть разделены на три группы:
- соотношения для расчетов общих параметров;
- соотношения для обработки исходных данных ЗС ФСС;
- соотношения для обработки исходных данных РЭС сети беспроводного доступа.
1. Расстояние между мешающим и затронутым РЭС (d ).
Данный параметр может быть найден на основе географических координат РЭС:
где:
.
В ряде случаев требуется знание длины трассы прохождения мешающего сигнала (d ). Выражение для данного параметра при условии прямой видимости имеет следующий вид:
,
где:
R |
- радиус Земли, равный 6370 км. |
2. Азимут и угол места между затронутыми РЭС
Азимут от ЗС ФСС в направлении на станцию сети беспроводного доступа Аz может быть вычислен по следующему выражению:
,
где:
Выражение для угла места в направлении на мешающую станцию сети беспроводного доступа имеет следующий вид:
при условии прямой видимости в противном случае |
|
Азимут и угол места в обратном направлении, т.е. от РЭС сети беспроводного доступа на ЗС ФСС, рассчитываются следующим образом:
3. Частотная расстройка (F).
Расстройка между номиналами частот радиосигналов взаимодействующих РЭС определяется следующим выражением:
1. Диаграмма направленности (ДН) антенн ЗС ФСС.
Для описания внеосевого усиления приемных антенн ЗС ФСС могут быть использованы Рекомендации МСЭ-Р S.580 и S.465 [6, 7], а также непосредственные описания форм ДН, представленные разработчиками или соответствующими операторами.
При отсутствии указанной информации рекомендуется использовать следующую единую эталонную ДН [15]:
a) для
G = G - 2,5 10() |
при 0 < < |
G = G |
при < |
G = 32 - 25 |
при < 48° |
G = -10 |
при 48° 180° |
где:
D : диаметр антенны
: длина волны
G : усиление первого бокового лепестка =
== (градусы);
= (градусы);
b) для
G = G - 2,5 10( )() |
при 0 < < |
G = G |
при < |
G = 52 - 10- 25 |
при 100 < 48° |
G = 10 - 10 |
при 48° 180° |
Указанные диаграммы направленности могут быть изменены для обеспечения более точного соответствия реальной диаграмме направленности.
В тех случаях, когда неизвестно , его можно вывести из выражения:
20 G - 7.7,
где:
G - выраженное в дБ усиление главного лепестка антенны.
2. Внеосевой угол в направлении на источник помех .
В общем случае искомый угол отклонения функционально зависит от высот подъема антенн взаимодействующих РЭС, величины трассы распространения мешающего сигнала , а также направления излучения ЗС по углам места и азимута (см.рис.3.1).
Рис.3.1
Выражение для внеосевого угла имеет следующий вид [12]:
,
где:
- |
угол места в направлении на РЭС сети беспроводного доступа; |
|
Az |
- |
азимут от ЗС ФСС в направлении на РЭС сети беспроводного доступа; |
- |
угол места основной оси ДН антенны ЗС; |
|
Az |
- |
азимут основной оси ДН антенны ЗС. |
3. Полоса пропускания демодулятора (описание амплитудно-частотной характеристики)
Требования к амплитудно-частотной характеристике фильтра демодулятора для двоичной фазовой манипуляции изложены в [1-4]. Путем несложных обобщений сформированы аналогичные требования к АЧХ демодуляторов, настроенных на прием радиосигналов с различными типами модуляции. Требования в виде трафарета допустимых значений АЧХ приведены в табл.3.1 и на рис.3.1
Таблица 3.1
Точка |
Амп.(дБ) |
Нормированная частота, |
A |
+0,25 |
0,0 |
B |
-0,25 |
0,0 |
C |
+0,25 |
0,30R |
D |
-0,25 |
0,30R |
E |
+0,25 |
0,40R |
F |
-1,00 |
0,40R |
G |
-0,50 |
0,45R |
H |
-2,00 |
0,50R |
I |
-4,00 |
0,50R |
J |
-9,00 |
0,60R |
K |
-12,00 |
0,60R |
L |
-35,00 |
1,00R |
M |
-40,00 |
1,10R |
Рис.3.1. Трафарет для АЧХ фильтра демодулятора
Выражение для символьной скорости передачи R имеет следующий вид:
,
где:
m |
- |
Коэффициент, зависящий от числа фаз ФМ сигнала: |
m = 1 для BPSK, |
||
m = 2 для QPSK, |
||
m = 3 для 8 PSK, |
||
m = 4 для 16QAM. |
3.3. Математические соотношения для обработки исходных
данных РЭС сети беспроводного доступа
1. ЭИИМ в направлении на ЗС (ЭИИМ )
Выражение для ЭИИМ в направлении на ЗС имеет следующий вид:
,
где:
P |
- |
максимальная мощность передатчика на канал; |
n |
- |
количество одновременно работающих каналов; |
- |
внеосевой угол в направлении на затрагиваемую ЗС ФСС. |
2. Диаграммы направленности антенн для станций беспроводного доступа
При отсутствии конкретной информации о ДН антенн станций беспроводного доступа рекомендуется использовать следующие эталонные ДН.
Согласно Рекомендации МСЭ-Р F.699 [9], диаграмма направленности антенны с коэффициентом усиления более 32 дБ, для абонентских станций беспроводного доступа описывается следующими выражениями:
G
= G - 2.5 х 10 ( D ) |
для 0° < < |
= G1 |
для < 100 |
= 52 - 10( D /) - 25 |
для 100 < 48° |
= 10 - 10( D /) |
для 48° 180° |
где:
= 20(/D) (G - G )
G 2 + 15(D/)
Диаграммы направленности антенн с коэффициентом менее 32 дБ для абонентских станций беспроводного доступа описываются следующим выражением (Рекомендация МСЭ-Р F.1336) [8]:
где:
= градусы
= 1.9 градусы
= х 10 градусы
Ненаправленные диаграммы направленности антенн базовых станций в вертикальной плоскости описываются следующим выражением (Рекомендация МСЭ-Р F.1336) [9]:
,
где:
Эталонные ДН для секторных антенн диапазона 3.5 ГГц в настоящее время еще не разработаны. В расчетах следует руководствоваться описанием ДН конкретных типов антенн, приведенных в спецификациях.
3. Внеосевой угол в направлении на затрагиваемую ЗС ФСС ).
Порядок расчета внеосевого угла от абонентской станции на ЗС ФСС аналогичен расчету внеосевого угла на источник помех .
Для базовых станций с ненаправленными антеннами в первом приближении угол можно считать равным нулю для всех возможных вариантов размещения ЗС ФСС.
Таким образом, выражение для внеосевого угла имеет следующий вид:
,
где:
- |
угол места от РЭС сети беспроводного доступа в направлении на ЗС; |
|
Az |
- |
азимут от РЭС сети беспроводного доступа в направлении на ЗС; |
- |
угол места основной оси ДН антенны РЭС сети беспроводного доступа; |
|
Az |
- |
азимут основной оси ДН антенны РЭС сети беспроводного доступа. |
Таким образом, используя представленные выше математические соотношения можно рассчитать перечень базовых технических параметров (см.табл.3.2), которые необходимы для выполнения оценки ЭМС.
Таблица 3.2
Наименование |
Наименование параметра |
Обозначение |
Единицы |
Расстояние между взаимодействующими РЭС |
d |
км |
|
Общие исходные |
Частотная расстройка |
F |
МГц |
данные |
Дополнительное затухание мешающего сигнала, обусловленное применением методов уменьшения помех |
Z |
дБ |
Полоса пропускания демодулятора |
H(f) |
||
По уровню -3 дБ |
B (-3dB) |
кГц |
|
По уровню -30 дБ |
B (-30dB) |
кГц |
|
По уровню -60 дБ |
B (-60dB) |
кГц |
|
Параметры приемника ЗС |
Эквивалентная шумовая температура |
T |
°К |
Максимальный уровень сигнала на входе МШУ (по блокированию) |
Р |
дБВт |
|
Внеосевое усиление ДН антенны ЗС ФСС в направлении на источник помех |
G( ) |
дБ |
|
Высота подъема фазового центра антенны над поверхностью Земли |
h |
м |
|
Потери фидера |
дБ |
||
ЭИИМ в направлении на ЗС |
ЭИИМ( ) |
дБВт |
|
Шаг сетки |
f |
МГц |
|
Параметры РЭС |
Ширина полосы излучения |
P(f) |
кГц |
беспроводного |
По уровню -3 дБ |
B (-3dB) |
кГц |
доступа |
По уровню -30 дБ |
B (-30dB) |
кГц |
По уровню -60 дБ |
B (-60dB) |
кГц |
|
Относительный уровень побочных излучений |
P |
дБ |
|
Высота подъема фазового центра антенны над поверхностью Земли |
h |
м |
Расчет реально создаваемых уровней помех осуществляется на основе уравнения радиолинии, устанавливающего взаимосвязь энергетических, частотных и пространственных параметров РЭС полезного сигнала (рецептора радиопомех) и мешающих сигналов (источников непреднамеренных помех). Поскольку основу оценки ЭМС составляет последовательный анализ так называемых "дуэльных" ситуаций, в качестве приемника полезного сигнала рассматривается ЗС ФСС, а источника помех - РЭС беспроводного доступа. Ниже приводятся уравнения мощности ожидаемых помех в полосе демодулятора и в элементах высокочастотного тракта приемника ЗС ФСС.
Уравнение мощности ожидаемой помехи в полосе демодулятора ЗС ФСС
I = ЭИИМ + G - + OCR( F) - L(d, h , h , p) - Z - L ,
где:
OCR( F) |
- |
коэффициент ослабления воздействия непреднамеренной помехи за счет частотного разноса и несовпадения ширины полосы приемника и мешающего радиосигнала; |
L(d, h , h , p) |
- |
потери при распространении мешающего сигнала; |
L |
- |
ослабление воздействия радиопомехи за счет несовпадения поляризации; |
Z |
- |
ослабление радиопомехи за счет применения методов уменьшения помех. |
Уравнение мощности ожидаемой мощности помехи в полосе МШУ ЗС ФСС
I
= ЭИИМ
+ G
- L(d, h
, h
, p) -
Z - L
В соответствии с ГОСТ В 25838-83, в случае совпадения главных лепестков ДН антенн ЗС ФСС и РЭС сети беспроводного доступа значение коэффициента поляризационной развязки L составляет 3 дБ при использовании круговой поляризации ЗС ФСС и линейной поляризации РЭС сети беспроводного доступа. В противном случае L = 0 дБ.
Математические соотношения для расчета коэффициентов OCR (F) и L(d, h , h , p) приведены в последующих разделах.
Точное выражение для коэффициента ослабления воздействия непреднамеренной помехи за счет частотного разноса и несовпадения ширины полосы приемника и мешающего радиосигнала приводится в Рекомендации МСЭ-Р SM.337-4 и имеет следующий вид:
,
где:
P(f) - |
спектральная плотность мощности мешающего сигнала (Вт/Гц); |
H(f) - |
эквивалентная амплитудно-частотная характеристика по ПЧ приемника, испытывающего помеху; |
F - |
частотный разнос между приемником, испытывающим помеху и мешающим передатчиком. |
Одним из наиболее важных аспектов в ходе решения задач ЭМС является выбор модели распространения радиосигналов, на основании которой рассчитывается коэффициент ослабления мешающего сигнала L(d, h , h , p) . Анализ известных моделей распространения показал, что наиболее подходящей на сегодняшний день является модель, описанная в Рекомендации МСЭ-Р 452-6 [11]. Некоторые специфические исходные данные, необходимые для выполнения расчетов, характерные для территории и климатических условий Российской Федерации, подробно изложены в [14]. Основываясь на указанных источниках, а также особенностях диапазона частот 3,5 ГГц, для задач ЭМС между ЗС ФСС и РЭС сетей беспроводного доступа разработан следующий порядок расчета коэффициента ослабления L(d, h , h , p) .
1. Расчет просвета, соответствующего полю свободного пространства, H :
,
где:
- |
длина волны, м; |
|
|
- |
расстояние между источниками помех и полезным приемником, км; |
k |
- |
относительная координата точки с минимальным просветом. |
2. Расчет реального просвета H :
H = ( - ) k(1 - k)/(2R ) ,
где:
,
|
- |
расстояние прямой видимости для гладкой сферической земной поверхности, км; |
R |
- |
медианное значение эффективного радиуса Земли. |
Значение эффективного радиуса земли зависит от климатического района. Его медианные величины для различных регионов России приведены в таблице.
Значения R для наихудшего месяца
N |
Климатический район |
R, км |
1. |
Северо-запад и запад Европейской территории России (Кольский п-ов, Карелия, Коми, Архангельская обл.) |
8930 |
2. |
Центральные области Европейской территории России |
9300 |
3. |
Юго-Запад Европейской территории России (Курская обл., Воронежская обл.) |
8930 |
4. |
Степные районы Поволжья, Дона, Краснодарского и Ставропольского краев) |
8500 |
5. |
Оренбургская обл. и прилегающие районы Юго-Востока Европейской территории России |
7870 |
6. |
Районы Прикаспийской низменности |
10900 |
7. |
Степная полоса Южной Сибири |
8200 |
8. |
Средняя полоса Западно-Сибирской низменности |
9300 |
9. |
Восточная Сибирь (Якутия, Красноярский край) |
8200 |
10. |
Приамурье, Приморье, Сахалин |
9800 |
11. |
Субарктический пояс Сибири |
8200 |
12. |
Черноморское побережье Кавказа |
9300 |
3. Выбор модели распространения.
Выбор модели распространения основан на сравнении реального просвета H и просвета, соответствующего свободному распространению.
4. Расчет затухания мешающего радиосигнала для модели свободного распространения. Выражение для расчета имеет следующий вид:
L(d, h , h , p) = 92.5 + 20 (ГГц) + 20 d(км) + E (p) + A + A ,
где: |
||
E (p) |
- |
коэффициент, учитывающий многолучевое распространение радиосигнала, значение которого не превышается более чем р % времени, дБ; |
A , A |
- |
коэффициент, учитывающий дополнительные затухания из-за различных подстилающих поверхностей на трассе распространения, дБ; |
р |
- |
процент времени, который может изменяться в пределах от 0 до 50. |
E
(p) =
2.6 (1 - e)(p
/50).
Коэффициенты A и A , учитывающие дополнительные затухания из-за различных подстилающих поверхностей на трассе распространения, рассчитываются как функция от высоты подъема ЗС и РЭС соответственно:
,
Типовые значения параметров d и h приведены в табл.3.3.
Табл.3.3 |
Типовые значения параметров d и h |
Категория местности |
Типовая высота |
Типовое расстояние |
Открытая местность с отдельно стоящими деревьями или домами |
4 |
0.1 |
Пригород, мелкий город |
9 |
0.025 |
Пригород с высокой плотностью застройки |
12 |
0.02 |
Город |
20 |
0.02 |
Город с высокой плотностью застройки |
25 |
0.02 |
5. Расчет затухания мешающего радиосигнала для дифракционной модели распространения. Выражение для расчета имеет следующий вид:
L(d, h , h , p) = 92.5 + 20(ГГц) + 20(км) + L(p) + Е (p) + А + A ,
,
где:
L (p) |
- |
коэффициент, учитывающий дифракционные потери при распространение радиосигнала, значение которого не превышается более чем р % времени, дБ; |
|
- |
расстояние от РЭС сети беспроводного доступа до точки горизонта, км; |
|
- |
расстояние от ЗС ФСС до точки горизонта, км. |
Коэффициент, учитывающий дифракционные потери при распространении радиосигнала, L (p) рассчитывается в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Р P.526.
В процессе решения задачи по обеспечению электромагнитной совместимости РЭС ключевым моментом является правильный выбор необходимого критерия. В большинстве случаев под критерием обеспечения ЭМС понимается комплексное правило, выполнение которого обеспечивает требуемое качество функционирования взаимодействующих РЭС в условиях воздействия непреднамеренных помех. Комплексность правила состоит в том, что оно учитывает взаимное влияние радиоэлектронных средств друг на друга.
Применительно к исследуемой, в данной работе, задаче совмещения ЗС ФСС и РЭС беспроводного доступа в полосе частот 3400-3600 МГц, критерий обеспечения ЭМС может быть упрощенным. Это обусловлено односторонним воздействием помех только со стороны РЭС беспроводного доступа на ЗС ФСС.
Прежде чем перейти к выбору критерия защиты ЗС ФСС представляется целесообразным проанализировать влияние помеховых воздействий на процесс их функционирования. В частности, детальные исследования показали, что результатом воздействия помех на ЗС ФСС являются:
1. Ухудшение качества приема информации, выраженное в увеличении количества ошибочно принимаемых битов.
2. Срыв синхронизации.
Срыв синхронизации носит пороговый характер и имеет место в случае превышения мощности помехи, проходящей во входные цепи приемника, порогового уровня. Чаще всего срыв синхронизации обусловлен одним из следующих процессов во входных цепях приемника:
1. Перегрузка (блокировка) МШУ, конвертора или демодулятора интегральными помехами в полосе частот рабочего ствола ЗС.
2. Нарушение работы системы наведения антенны интегральными помехами в полосе частот рабочего ствола ЗС.
3. Недопустимое ухудшение качества приема в каналах синхронизации.
4. Прохождение помехи в цепи ФАПЧ.
Наиболее вредным из перечисленных процессов оказывается блокировка МШУ и конвертора. Причиной блокировки, как правило, является мощная помеха, возникшая в любой части диапазона частот 3300-4300 МГц. Именно такую полосу пропускания имеют современные МШУ и конверторы.
Ухудшение качества приема, обусловленное снижением отношения сигнал/(шум+помеха) , носит плавный характер и наступает, как правило, при меньших значениях мощности помехи, прошедшей на выход приемника. Поскольку на уровень помехи существенное влияние оказывают процессы фильтрации в демодуляторе, степень помехового воздействия снижается с увеличением частотной расстройки.
Таким образом, краткий анализ воздействия помех на приемники земных станций показал, что для обеспечения защиты ЗС ФСС целесообразно принять во внимание два критерия, предотвращающие срыв синхронизации и ухудшение качества приема информации ниже требуемого.
Правилом, исключающим срыв синхронизации (по крайне мере по блокировки МШУ), является следующее:
I I = Р ,
где:
I |
- максимально допустимая мощность помехи в полосе частот 3400-3600 МГц; |
I |
- ожидаемая мощность помехи в полосе частот 3400-3600 МГц. |
Обзор Рекомендаций МСЭ-Р и СЕРТ показал, что определение допустимого уровня помехи, вызывающей ухудшение качества приема информации, целесообразно осуществлять как долю от мощности суммарных шумов приемника.
I I = 10 + 30 - 228,6 ,
где:
x - |
- допустимая доля мощности суммарных шумов приемника; |
I |
- максимально допустимая мощность помехи в полосе приемника; |
I |
- реально создаваемая мощность помехи в полосе приемника. |
Согласно Рекомендации МСЭ-Р SF.558 [10], рекомендуемым значением x для рассматриваемого случая совмещения является величина, равная 0,1. При этом допускается превышение указанного порогового уровня помехи не более 20% времени наихудшего месяца. Это значение используется в данной работе для проведения дальнейших исследований.
Среди методов уменьшения помех, частично исследованных и рекомендованных исследовательскими комиссиями МСЭ-Р для обеспечения ЭМС в полосе частот 3400-3600, следует выделить применение искусственных и естественных экранов. Анализ известных работ [5], посвященных проектированию искусственных экранов показывает, что они могут обеспечить дополнительное затухание мешающего сигнала до 15 дБ. Более эффективными являются естественные экраны больших размеров (дом, гора, лес, группа деревьев и т.д.). По имеющимся оценкам развязка в этом случае может достигать 40-50 дБ [5].
Другим методом уменьшения помех является применение секторных антенн. При выборе соответствующего правила распределения частот между секторами сети беспроводного доступа (чтобы частоты не совпадали в соседних секторах), можно всегда спланировать работу ЗС так, чтобы ее рабочий номинал не совпадал с номиналом рабочей частоты сектора. Дополнительная развязка по пространству может составить в этом случае до 20-25 дБ.
Традиционным методом уменьшения помех является введение частотной расстройки между радиосигналами затронутого и мешающего РЭС. Применительно к рассматриваемой ситуации данный метод может быть реализован следующим образом.
Если назначение частот для разворачиваемой сети беспроводного доступа в каком-либо регионе осуществлять с шагом, кратным шагу сетки n*F МГц (где n=2, 3, …, а F- шаг сетки), то при назначении частот для ЗС ФСС в оставшихся местах будет обеспечен соответствующий частотный разнос. На рис. 6.1 поясняется суть предлагаемого метода разрежения частотного плана.
Важно заметить, что для широкополосных режимов работы ЗС ФСС, т.е. в случае существенного превышения полосы затрагиваемого приемника над полосой мешающего радиосигнала, метод разрежения частотного плана оказывается также достаточно эффективным. Это обусловлено тем, что в этом случае количество мешающих сигналов, попадающих на вход затрагиваемого приемника, уменьшается пропорционально параметру n, что также поясняется на рисунке.
Таким образом, величина параметра Z может составить следующие величины:
Метод защиты от помех |
Величина Z |
Искусственные экраны |
15 |
Использование секторных антенн |
25 |
Естественные экраны |
40 дБ |
Разряжение частотного плана |
30-60 дБ |
Рис.6.1. Пояснение метода разрежения частотного плана
Список использованных источников
1. Регламент системы "Интерспутник". Документ РСИ-301. Стандарты земных станций системы "Интерспутник". Интерспутник, 1994. Пересмотрен 25.05.98. - 5 с.
2. Регламент системы "Интерспутник". Документ РСИ-302. Характеристики антенны и высокочастотной части земных станций , работающих в диапазоне частот 6/4 ГГц. Стандарт "С". Интерспутник, 1994. Пересмотрен 25.05.98. - 8 с.
3. Регламент системы "Интерспутник". Документ РСИ-501. Стандарты земных станций типа VSAT системы "Интерспутник". Интерспутник, 01.12.98. - 4 с.
4. Регламент системы "Интерспутник". Документ РСИ-502. Стандарт земных станций типа VSAT системы "Интерспутник" для С-диапазона. Стандарт "VC". Интерспутник, 01.12.98. - 12 с.
5. Рекомендация МСЭ-Р SF.1486 "Метод совмещения фиксированных беспроводных систем доступа в фиксированной службе и терминалов с очень маленькой апертурой антенн в фиксированной спутниковой службе в полосе 3400-3700 МГц".
6. Рекомендация МСЭ-Р S.465 "Эталонная диаграмма направленности антенны земной станции для использования при координации и для оценки помех в диапазоне частот от 2 до 30 ГГц".
7. Рекомендация МСЭ-Р S.580 "Диаграммы направленности для использования в качестве норм при проектировании антенн земных станций, работающих с геостационарными спутниками".
8. Рекомендация МСЭ-Р F.1336 "Эталонные диаграммы направленности излучения всенаправленных и других антенн в радиально-узловых (Р-МР) системах для использования при исследовании вопросов совмещения".
9. Рекомендация МСЭ-Р F.699 "Диаграммы излучения антенн РРЛ системы прямой видимости для использования при исследованиях координации и оценке помех в частотном диапазоне от 1 до 40 ГГц".
10. Рекомендация МСЭ-Р SF.558 "Максимально допустимые величины помех от наземных радиолиний системам фиксированной спутниковой службы, использующим 8-разрядную ИКМ для телефонии и работающими в тех же полосах частот".
11. Рекомендация МСЭ-Р Р.452 "Процедура прогнозирования оценки микроволновых помех между станциями на поверхности Земли на частотах выше 0.7 МГц".
12. Приложение ApS7 к Регламенту радиосвязи.
13. НИР "Совместимость 3,5 ГГц".
14. Методика расчета статистических характеристик мешающих сигналов в диапазоне 60 МГц - 40 ГГц для географических и климатических условий различных регионов России. НИР "Помеха - 2".
15. Приложение ApS8 к Регламенту радиосвязи.
Приложение
В настоящей методике используются следующие определения и понятия:
полоса (диапазон) радиочастот |
ограниченная часть радиочастотного спектра; |
радиоэлектронное средство |
техническое средство, состоящее из одного или нескольких радиопередающих и (или) радиоприемных устройств и вспомогательного оборудования; |
электромагнитная совместимость |
способность радиоэлектронных средств одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на них непреднамеренных радиопомех и не создавать недопустимых радиопомех другим радиоэлектронным средствам; |
основные излучения |
излучения радиопередающего устройства в необходимой полосе частот; |
побочные излучения |
неосновные излучения, обусловленные любыми нелинейным процессом, за исключением модуляции (манипуляции); |
основной канал приема |
канал приема основного излучения полезного сигнала; |
побочный канал приема |
неосновной канал приема в полосах частот, примыкающих к полосе основного канала, обусловленный нелинейными процессами в смесителе и недостаточной избирательностью резонансных цепей основного канала; |
блокирование |
нелинейный процесс, проявляющийся в уменьшении усиления полезного сигнала во входном тракте приемника, вызванный действием интенсивного мешающего сигнала, частота которого находится вне основного канала приема. |
FDD |
- |
Frequency Division Duplex (Режим частотного дуплекса) |
FDMA |
- |
Frequency Division Multiple Access (Множественный доступ с частотным разделением каналов - МДЧР) |
FHSS |
- |
Frequency-Hopping Spread Spectrum (Псевдослучайная Перестройка Рабочей Частоты - ГОТРЧ) |
ETSI |
- |
European Telecommunications Standards Institute (Европейский институт стандартов электросвязи) |
INR |
- |
Interference-to-Noise Ratio (Отношение суммарная помеха/шум ПРМ) |
SIR |
- |
Signal-to-Interference Ratio (Отношение сигнал/суммарная помеха) |
TDMA |
- |
Time Division Multiple Access (Множественный доступ с частотным разделением каналов - МДЧР) |
TDD |
- |
Time Division Duplex (Режим временного дуплекса) |
AC |
- |
Абонентская станция |
АФТ |
- |
Антенно-фидерный тракт |
БС |
- |
Базовая станция |
ГКРЧ |
- |
Государственная комиссия по радиочастотам |
ДНА |
- |
Диаграмма направленности антенны |
MI |
- |
Источник помехи |
КУА |
- |
Коэффициент усиления антенны |
МСЭ |
- |
Международный Союз Электросвязи |
НПР |
- |
Необходимая полоса радиочастот |
ОВП |
- |
Объект воздействия помех |
ПРД |
- |
Радиопередатчик |
ПРМ |
- |
Радиоприемник |
РРЛ |
- |
Радиорелейная линия |
PPC |
- |
Радиорелейная станция |
РЧС |
- |
Радиочастотный спектр |
РЭС |
- |
Радиоэлектронные средства |
СБД |
- |
Сети беспроводного доступа |
СЕПТ |
- |
Европейская конференция администраций почт и электросвязи |
СПС |
- |
Сухопутная подвижная служба |
НШП |
- |
Необходимая ширина полосы (необходимая полоса радиочастот) |
УМ |
- |
Управление мощностью |
УПЧ |
- |
Усилитель промежуточной частоты |
БДЧП |
- |
База данных частотных присвоений |
ФС |
- |
Фиксированная служба |
ЧТР |
- |
Частотно-территориальный разнос |
ЭИИМ |
- |
Эквивалентная изотропно излучаемая мощность |
ЭМС |
- |
Электромагнитная совместимость |
В "Методике расчета ЭМС РРЛ прямой видимости с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГТц" используются термины, определения которых представлены в таблице 1.1 [1], [15], [16].
Таблица 1.1
Термин |
Определение |
|||
Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств (ЭМС РЭС) |
Способность радиоэлектронных средств одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на них непреднамеренных радиопомех и не создавать недопустимых радиопомех другим радиоэлектронным средствам |
|||
Непреднамеренная радиопомеха |
Радиопомеха, создаваемая источником искусственного происхождения, не предназначенная для нарушения функционирования радиоэлектронных средств |
|||
Приемлемая радиопомеха |
Непреднамеренная радиопомеха, уровень которой устанавливается путем соглашения между заинтересованными администрациями или радиослужбами |
|||
Межсистемная радиопомеха |
Непреднамеренная радиопомеха, возникающая между радиоэлектронными средствами разных радиосистем |
|||
Внутрисистемная радиопомеха |
Непреднамеренная радиопомеха, возникающая между радиоэлектронными средствами одной радиосистемы |
|||
Необходимая полоса радиочастот |
Минимальная полоса частот данного класса радиоизлучения, достаточная для передачи сигнала с требуемыми скоростью и качеством |
|||
Занимаемая ширина полосы частот радиоизлучения |
Ширина полосы частот радиоизлучения, за пределами которой излучается заданная часть средней мощности излучения радиопередающего устройства |
|||
Полоса частот радиоизлучения на уровне X дБ |
Полоса частот излучения радиопередающего устройства, за пределами которой любая дискретная составляющая спектра внеполосных радиоизлучений или спектральная плотность мощности внеполосных радиоизлучений ослаблены относительно заданного уровня не менее чем до уровня X дБ |
|||
Основное радиоизлучение |
Излучение радиопередающего устройства в необходимой полосе радиочастот, предназначенное для передачи сигнала |
|||
Нежелательное радиоизлучение |
Излучение радиопередающего устройства за пределами необходимой полосы радиочастот |
|||
Внеполосное радиоизлучение |
Нежелательное радиоизлучение в полосе частот, примыкающей к необходимой полосе радиочастот, являющееся результатом модуляции сигнала |
|||
Побочное радиоизлучение |
Нежелательное радиоизлучение, возникающее в результате любых нелинейных процессов в радиопередающем устройстве, кроме процесса модуляции Примечание: уровень побочного радиоизлучения может быть снижен без ухудшения качества передачи сигнала. |
|||
Радиоизлучение на гармонике |
Побочное радиоизлучение на частотах, в целое число раз больших частот основного радиоизлучения |
|||
Основной канал приема радиоприемника |
Полоса частот, находящаяся в полосе пропускания радиоприемника и предназначенная для приема сигнала |
|||
Побочный канал приема радиоприемника |
Полоса частот, находящаяся за пределами основного канала приема радиоприемника, в который сигнал проходит на выход радиоприемника |
|||
Характеристика частотной избирательности радиоприемника |
Зависимость уровня сигнала на входе радиоприемного устройства от частоты этого сигнала при заданном отношении сигнал-шум или уровне сигнала на выходе радиоприемника |
|||
Беспроводный доступ |
Подключение конечного пользователя к базовой сети через радиосоединение |
|||
Абонентский радиодоступ |
То же, что и "Беспроводный доступ" |
|||
Мягкий хендовер |
Одновременное соединение АС с двумя или более БС, при котором происходит сложение полезных сигналов, что обеспечивает пространственное разнесение сигнала. |
Методика расчета ЭМС РРЛ прямой видимости с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц разработана в соответствии с Техническим заданием на НИР шифр "Расчет ЭМС - РРЛ" в интересах решения задач радиочастотными органами РФ по обеспечению ЭМС вводимых в эксплуатацию РЭС РРЛ с РЭС действующих РРЛ, РЭС БД и сетями СПС гражданского назначения.
В данной Методике на основе возможных сценариев и механизмов возникновения помех, а также соответствующих ограничений и допущений описаны математические выражения расчета уровня полезного сигнала и суммарного уровня помех на входе приемного устройства РЭС РРЛ для одной выборки случайных параметров, определено необходимое количество циклов данных расчетов для получения достоверных вероятностных оценок отношения уровня полезного сигнала к суммарному уровню помех или отношения суммарного уровня помех к уровню шума ПРМ РЭС РРЛ и представлены алгоритмы расчета взаимной ЭМС заявляемых РЭС РРЛ и РЭС действующих РРЛ, а также алгоритмы расчета ЭМС заявляемых РЭС РРЛ с РЭС БД и сетями СПС. Методика позволяет производить оценку и делать выводы о возможности возникновения помех для РЭС РРЛ от РЭС других РРЛ, РЭС БД и сетей СПС гражданского применения, действующих в общих полосах частот и расположенных в дальней зоне.
Методика расчета ЭМС РРЛ прямой видимости с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц используется органами радиочастотной службы РФ при рассмотрении материалов, проведении экспертизы и принятии решения о присвоении (назначении) радиочастот и радиочастотных каналов для радиоэлектронных средств в пределах выделенных полос радиочастот.
Методика состоит из пяти разделов и трех приложений.
В первом разделе определены ограничения и допущения, принятые в методике, входные параметры и выходные результаты, а также критерии оценки ЭМС РЭС РРЛ с другими РЭС РРЛ, РЭС БД и сетями СПС гражданского назначения.
Во втором разделе рассмотрены сценарии взаимного помехового влияния вновь вводимых в эксплуатацию РЭС РРЛ и действующих РЭС РРЛ, а также помехового влияния РЭС БД и сетей СПС на вновь вводимые в эксплуатацию РЭС РРЛ.
В третьем разделе определены механизмы воздействия помеховых сигналов, которые учитываются в методике, и методы математического расчета уровня полезного сигнала и суммарного уровня помех на входе приемного устройства РЭС РРЛ для одной выборки случайных параметров в соответствии с данными механизмами помех, определены также необходимые процедуры для моделирования функционирования рассматриваемых в Методике РЭС.
В четвертом разделе на основе помеховых сценариев и математического аппарата, представленных во втором и третьем разделах, разработаны алгоритмы взаимной оценки ЭМС заявляемых РЭС РРЛ и РЭС действующих РРЛ, а также алгоритмы оценки ЭМС заявляемых РЭС РРЛ с РЭС БД и сетями СПС.
В пятом разделе определен порядок использования Методики расчета ЭМС РРЛ прямой видимости с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц.
Приложение 1 включает в себя методики расчета суммарного ослабления помехового и полезного сигнала, которые используются для расчета ЭМС РЭС РРЛ в соответствующих сценариях совместного использования РЧС с РЭС других РРЛ, БД и сетями СПС гражданского назначения.
В Приложениях 2 и 3 представлены форма и структура исходных данных в части карточки ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ, а также Форм ИД-PC и ИД-ФС.
В Методике расчета ЭМС РРЛ прямой видимости с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц приняты следующие ограничения на ее применение:
1. Оценка ЭМС заявляемых РЭС РРЛ с действующими РРЛ, РЭС БД и сетями СПС проводится для одного пролета заявляемой РРЛ с учетом помехового влияния РЭС РРЛ, РЭС БД и РЭС сетей СПС на заявляемую РРЛ.
2. Оценка взаимной ЭМС заявляемых РЭС РРЛ и РЭС действующих РРЛ, а также оценка ЭМС заявляемых РЭС РРЛ с РЭС БД и сетями СПС проводится для дальней зоны распространения радиоволн.
3. Оценка ЭМС РЭС РРЛ проводится при условии наличия данных о рельефе.
4. Оценка ЭМС РЭС РРЛ проводится для наименее помехоустойчивого режима заявляемой РЭС РРЛ (режим передачи голосовых услуг).
5. В методике не моделируется адаптивный выбор частотных каналов и регулировка мощности излучения в РРЛ.
6. Оценка ЭМС заявляемых РЭС РРЛ с РЭС БД проводится с учетом режимов функционирования РЭС БД без FHSS и с FHSS.
7. Методики расчета суммарного ослабления полезного и помехового сигнала с оценкой всего профиля трассы применяется для оценки ЭМС между РЭС РРЛ, а суммарного ослабления помехового сигнала также для оценки ЭМС между РЭС РРЛ и БСБД и сетей СПС. Для оценки ЭМС между РЭС РРЛ и АС БД и сетей СПС используются методики в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Р Р.1546 и усовершенствованной моделью Хата. При этом; методика расчета суммарного ослабления помехового сигнала с использованием усовершенствованной модели Хата применяется для случая оценки ЭМС на расстояниях от 40 м до 1 км (таблица 1.2).
Таблица 1.2
Рас- |
Расчета |
Расчета |
Рекомендация |
Усовершен- |
|
РРЛ - РРЛ |
D 1 |
+ |
+ |
- |
- |
РРЛ - БС |
+ |
- |
- |
- |
|
РРЛ - АС |
- |
- |
+ |
- |
|
РРЛ-РРЛ |
D < 1 |
- |
- |
- |
+ |
РРЛ - БС |
- |
- |
- |
+ |
|
РРЛ - АС |
- |
- |
- |
+ |
В Методике расчета ЭМС РРЛ прямой видимости с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц в качестве исходных данных используются:
1. Сведения о действующих и вновь вводимых в эксплуатацию РЭС, которые представлены в карточке ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ (приложение 2) в соответствии с Положением о порядке рассмотрения материалов, проведения экспертизы и принятия решения о выделении полос частот для радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств.
2. Данные для подготовки заключения о возможности назначения (присвоения) радиочастот для РЭС, используемых в сетях фиксированной и подвижной радиослужб по Форме ИД-РС и ИД-ФС, представляемые заявителями в соответствии с Положением о порядке рассмотрения материалов, проведении экспертизы и принятии решения о присвоении (назначении) радиочастот и радиочастотных каналов для радиоэлектронных средств в пределах выделенных полос радиочастот (приложение 3).
3. Рекомендации МСЭ-Р, стандарты ETSI и TEЕЕ, содержащие технические характеристики РЭС и алгоритмы их функционирования [2-15].
Полный перечень исходных данных, которые требуются для взаимной оценки ЭМС заявляемых РЭС РРЛ и РЭС действующих РРЛ, а также оценки ЭМС заявляемых РЭС РРЛ с РЭС БД и сетями СПС представлены ниже.
Таблица 1.2.
Исходные данные для вновь вводимых в эксплуатацию и действующих РЭС РРЛ
Обозначение |
Характеристика |
Источник |
N |
Количество рассматриваемых РРС |
Форма N ИД- РС |
(X , Y ) |
Координаты i-ой РРС |
Проект частотно- |
H |
Высота подвеса антенны i-ой РРС, м |
территориаль- |
(Ftx ) , (Frx ) |
Частотное присвоение для k-ой несущей ПРД и ПРМ i-ой РРС, МГц |
Форма N ИД-РС 19, 20, 21, 22 |
G |
Коэффициент усиления антенны ПРМ i-ой РРС |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.6.7 |
G(
)
, |
Аппроксимации диаграммы направленности антенны ПРМ в вертикальной и горизонтальной плоскостях в i-ой РРС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.6.8, 6.9, 6.10, 6.11 |
G |
Коэффициент усиления антенны ПРД i-ой РРС |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.6.7 |
G(
)
, |
Аппроксимации диаграммы направленности антенны ПРД в вертикальной и горизонтальной плоскостях в i-ой РРС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.6.8, 6.9, 6.10, 6.11 |
Sens |
Чувствительность ПРМ i-ой РРС на k-ой несущей (режиме), дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.7 |
SIR |
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в канале в i-ой РРС на k-ой несущей (режиме) для кратковременной помехи для заданного процента времени Тнорм., дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.8 и Методика п.п.1.4 |
P |
Максимальная мощность передатчика в i-ой РРС на k-ой несущей (режиме), дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.12 |
Garmonics |
Уровень побочных излучений на гармониках в i-ой РРС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.17, 4.18 |
Избирательность по зеркальному каналу в i-ой РРС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.20 |
|
F |
Необходимая ширина полосы (НШП) в i-ой РРС на k-ой несущей, МГц |
Форма N 1 ГКРЧ п.5.4 |
S( ) |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов (режимов) в i-ой РРС на k-ой несущей |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.7, 4.8, 4.9, 5.15, 5.16, 5.17 |
A , A |
Коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в i-ой РРС на k-ой несущей, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.1 7.4, 7.5 |
Polarization |
Тип поляризации или их комбинации в антенне ПРМ (ПРД) в i-ой РРС |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.7.6, |
Исходные данные для действующих РЭС БД
Обозначение |
Характеристика |
Источник |
N |
Количество БС БД в рассматриваемой заявке |
Форма N ИД-РС. Проект частотно- |
(X , Y ) |
Координаты БС БД в рассматриваемой заявке |
территориального плана сети |
Sectors |
Количество секторов в i-ой БС БД |
|
H |
Высота подвеса антенны в j-ом секторе в i-ой БС БД БД, м |
|
H |
Высота подвеса антенны i-ой АС, м |
|
(Ftx ) , (Frx ) |
Частотное присвоение для k-ой несущей в j-ом секторе в i-ой БС БД, МГц |
Форма N ИД-РС п.п.19, 20, 21 |
G |
Коэффициент усиления антенны в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ |
G(
)
, |
Аппроксимации диаграммы направленности антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.6.8, 6.9, 6.10, 6.11 |
G |
Коэффициент усиления антенны на i-ой АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.6.7 |
G(
)
, |
Аппроксимации диаграммы направленности антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях на i-ой АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.6.8, 6.9, 6.10, 6.11 |
Sens |
Чувствительность приемника БС БД в j-ом секторе в i-ой БС БД, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.7, |
Sens |
Чувствительность приемника АС, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.7 |
SIR |
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в обратном канале, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.8 |
SIR |
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в прямом канале, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.8 |
P
|
Минимальная и максимальная мощность передатчика АС, дБм (при отсутствии управления мощностью совпадают) |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.11, 4.12 |
P
|
Минимальная и максимальная мощность передатчика в j-ом секторе в i-ой БС БД на k-ой несущей, дБм (при отсутствии управления мощностью совпадают) |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.11, 4.12 |
Garmonics |
Уровень побочных излучений на гармониках для ПРД в j-ом секторе в i-ой БС БД, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.17, 4.18 |
Garmonics |
Уровень побочных излучений на гармониках для ПРД АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.17, 4.18 |
Избирательность по зеркальному каналу для ПРД в j-ом секторе в i-ой БС БД, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.20 |
|
Избирательность по зеркальному каналу для ПРД АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.20 |
|
S( ) |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов для прямого канала |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.7, 4.8, 4.9 |
S( ) |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов для обратного канала |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.7, 4.8, 4.9 |
F |
- необходимая ширина полосы приемника АС, МГц |
Форма N 1 ГКРЧ п.5.4 |
F |
- необходимая ширина полосы приемника БС, МГц |
Форма N 1 ГКРЧ п.5.4 |
A , A |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в j-ом секторе в i-ой БС БД, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.7.4, 7.5 |
A , A |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.7.4, 7.5 |
Polarization |
Тип поляризации или их комбинации в антенне в j-ом секторе в i-ой БС БД |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.7.6, |
Исходные данные для действующей сети СПС
Обозначение |
Характеристика |
Источник |
N |
Количество БС в рассматриваемой СПС |
Форма N ИД-РС. |
(X ,Y ) |
Координаты БС в рассматриваемой СПС |
Проект частотно- |
Sectors |
Количество секторов в i-ой БС |
территориального |
H |
Высота подвеса антенны в j-ом секторе в i-ой БС, м |
плана сети |
(Ftx ) , (Frx ) |
Частотное присвоение для k-ой несущей в j-ом секторе в i-ой БС, МГц |
Форма N ИД-РС п.п.19, 20, 21 |
G |
Коэффициент усиления антенны в j-ом секторе в i-ой БС |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.6.7 |
G(
)
, |
Аппроксимации диаграммы направленности антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.6.8, 6.9, 6.10, 6.11 |
Sens |
Чувствительность приемника БС, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.7, |
Sens |
Чувствительность приемника АС, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.7 |
SIR |
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в обратном канале, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.8 |
SIR |
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в прямом канале, дБ (отлично от SIR в случае CDMA) |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.8 |
P
|
Минимальная и максимальная мощность передатчика АС, дБм (при отсутствии управления мощностью совпадают) |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.11, 4.12 |
P
,
|
Минимальная и максимальная мощность передатчика в j-ом секторе в i-ой БС на к-ой несущей, дБм (при отсутствии управления мощностью совпадают) |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.11, 4.12 |
Garmonics |
Уровень побочных излучений на гармониках для ПРД в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.17, 4.18 |
Subgar |
Уровень побочных излучений на субгармониках для ПРД в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.19 |
Garmonics |
Уровень побочных излучений на гармониках для ПРД АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.17, 4.18 |
Избирательность по зеркальному каналу для ПРД в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
Форма N 1-ГКРЧ п.п.5.20 |
|
Избирательность по зеркальному каналу для ПРД АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.20 |
|
S( ) |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов для прямого канала |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.7, 4.8, 4.9 |
S( ) |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов для обратного канала |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.7, 4.8, 4.9 |
F |
- необходимая ширина полосы приемника АС, МГц |
Форма N 1 ГКРЧ п.5.4 |
F |
- необходимая ширина полосы приемника БС, МГц |
Форма N 1 ГКРЧ п.5.4 |
A , A |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.7.4, 7.5 |
A , A |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.7.4, 7.5 |
Polarization |
Тип поляризации или их комбинации в антенне в j-ом секторе в i-ой БС |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.7.6, |
В качестве критериев обеспечения ЭМС заявляемых РЭС РРЛ с РЭС действующих РРЛ, РЭС БД и сетями СПС в Методике используются отношение сигнал/суммарная помеха и отношение суммарная помеха/шум РПУ на входе РПУ в НШП. Информация о характеристиках заявляемой РРЛ представляется заявителем в карточке ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ.
Для цифровых и аналоговых РРЛ прямой видимости при оценке ЭМС учитываются два вида помех, для которых независимо от механизма их возникновения на входе РПУ в НИР должны выполняться требуемые отношения суммарная помеха/шум и сигнал/суммарная помеха.
Долговременная помеха в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Р F.758 характеризуется значением отношения суммарная помеха/шум -10 дБ, которое при выполнении ЭМС не должно превышаться в более, чем 20% времени наихудшего месяца [2].
Кратковременная помеха в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Р F.1094 характеризуется малым процентом времени, в течение которого показатели качества РРЛ не должны ухудшаться более, чем на 10% от нормируемых значений [3]. Это означает, что отношение сигнал/суммарная помеха за наихудший месяц на каждом интервале РРЛ, на который воздействует помеха, может быть меньше требуемого отношения сигнал/суммарная помеха (защитного отношения), определяющего показатели качества в малом проценте времени, в течение не более 10% времени от нормируемого значения. Этот процент времени определяется выражением:
0,1, |
(1.1) |
где
- нормируемый процент времени для РРЛ различного назначения;
R - длина интервала РРЛ с РЭС - ОВП (рецептор помех);
L - длина интервала РРЛ с РЭС - ИП.
Данные о значениях представляются Заявителем при введении новой РРЛ. При отсутствии таких данных, для цифровых РРЛ используются значения , которые разработаны на основе Рекомендаций МСЭ-Т G.826, G.828 c учетом показателя качества коэффициента секунд со значительным количеством ошибок (SESR) и представлены в Таблице 1.3 [4,5].
Таблица 1.3 |
|||||||
Участок |
Международный |
Национальный участок |
|||||
РРЛ |
участок |
Магистральная |
Внутризоновая сеть |
Местная |
Сеть |
||
Длина РРЛ |
12500 |
2500 |
600 |
200 |
50 |
100 |
- |
0,06 |
0,012 |
0,012 |
0,012 |
0,003 |
0,01 |
0,015 |
4. Точность оценки расчетного значения отношениях сигнал/суммарная помеха и суммарная помеха/шум РПУ определяется ошибкой статистического анализа А, которая связана с количеством итераций Ntotal следующей зависимостью [2]:
|
(1.2) |
где Ntotal - общее количество итераций моделирования функционирования РРЛ, РЭС БД и сетей СПС.
Рекомендуемое значение Ntotal для получения достоверной оценки ЭМС РРЛ соответствует не менее 0,01 .
Выходным результатом в Методике расчета ЭМС РРЛ прямой видимости с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц является решение об ЭМС заявляемых РЭС РРЛ с РЭС действующих РРЛ, РЭС БД и сетями СПС.
Математический аппарат и подробный алгоритм принятия данного решения об ЭМС РЭС РРЛ приводится в главах 3 и 4.
Сценариями совместного использования РЧС РЭС РРЛ, РЭС БД (БС и АС) и РЭС сетей СПС (БС и АС) гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц являются следующие:
- вводимые в эксплуатацию РРЛ с действующими РРЛ (проводится оценка взаимной ЭМС);
- вводимые в эксплуатацию РРЛ с действующими РЭС сетей СПС (проводится оценка помехового влияния от сетей СПС на РРЛ);
- вводимые в эксплуатацию РРЛ с действующими РЭС БД (проводится оценка помехового влияния от действующих РЭС БД на РРЛ);
- вводимые в эксплуатацию РРЛ с действующими РРЛ и РЭС сетей СПС (проводится оценка помехового влияния от действующих сетей СПС и РРЛ на вводимые в эксплуатацию РРЛ);
- вводимые в эксплуатацию РРЛ с действующими РРЛ и РЭС сетей БД (проводится оценка помехового влияния от действующих РЭС БД и РРЛ на вводимые в эксплуатацию РРЛ).
Для упрощения моделирования совместного использования РЧС вышеуказанными РЭС рассматриваются первые три сценария, которые при соответствующем совместном моделировании будут охватывать все перечисленные сценарии.
При формировании сценариев совместного использования РЧС между РЭС РРЛ, РРЛ как источник помех, представляется одним пролетом, т.е. парой РРС, одна из которых является ПРД, а другая ПРМ в одном направлении и, наоборот, в другом направлении с детерминированными во времени параметрами. В Методике также принято, что ПРД РРЛ всегда используют максимальную мощность.
При формировании сценариев совместного использования РЧС между РЭС РРЛ и РЭС БД, для РЭС БД используются технологии множественного доступа с временным и частотным разделением каналов (TDMA, FDMA) без учета возможности адаптивного выбора канала. При рассмотрении РЭС БД, как источников помех, предполагается использование режимов с максимальной заявленной скоростью, которые при наличии алгоритма управления мощностью в РЭС БД будут создавать максимальные помехи РРЛ.
При формировании сценариев совместного использования РЧС между РЭС РРЛ и РЭС сетей СПС в качестве базового режима для моделирования выбран режим FDD. Для анализа сети, использующей режим TDD, производится переход к анализу двух сетей FDD. При этом моделирование и анализ ЭМС РЭС РЛЛ с сетью TDD производится дважды. В первом случае рассчитывается ЭМС, в котором сеть TDD в рассматриваемом диапазоне представляется как ряд каналов АС-БС сети FDD с аналогичными параметрами. Во втором случае рассчитывается ЭМС, в котором сеть TDD в рассматриваемом диапазоне представляется как ряд каналов БС-АС сети FDD с аналогичными параметрами. Данный подход обусловлен тем, что в системах с TDD дуплексом половина временного цикла выделяется одному направлению передачи, при этом длительность односторонней передачи достаточна для проведения регулировки мощности и оценки отношения сигнал/суммарная помеха.
Ниже приведено краткое описание особенностей функционирования РЭС РРЛ, РЭС БД и сетей СПС.
РРЛ
Кроме особенностей указанных выше, оценка взаимной ЭМС заявляемых и действующих РЭС РРЛ проводится в Методике для наименее помехоустойчивого режима заявляемой или действующей РЭС РРЛ (режим передачи голосовых услуг).
С учетом того, что все параметры РРС считаются детерминированными и неизменными при проведении моделирования, модель функционирования РЭС РРЛ представляется следующим образом.
РЭС РРЛ |
Особенности моделирования РЭС РРЛ |
|
Координаты РЭС |
Управление |
|
ПРД, ПРМ РРС |
Постоянные |
- |
При расчете ЭМС РЭС РРЛ рассматривается совокупность двух РРС, образующих пролет радиорелейной линии. Для обеспечения ЭМС необходимо оценивать воздействие помех на обе РРС. Считается, что ЭМС выполняется только в случае отсутствия недопустимых помех в приемниках обеих РРС.
РЭС БД с технологией TDMA-TDD без FHSS
Применение РЭС БД с технологией TDMA-TDD без FHSS предполагает передачу данных только БС или только АС в один и тот же момент времени в паре БС-АС с постоянной мощностью излучения сигнала в течение интервала передачи. При этом номиналы частот несущих фиксированы и не изменяются во времени.
Как на БС, так и на АС может применяться управление мощностью в зависимости от уровня принимаемого сигнала. Кроме того, координаты АC могут быть случайными (когда при заявлении РЭС БД регистрируются только БС) или заданы некоторым конечным множеством координат (когда регистрируются и БС и АС), из которых равновероятно выбирается местоположение АС при моделировании.
В рассматриваемых далее сценариях выделены следующие варианты функционирования РЭС БД с технологией TDMA-FDD без FHSS.
РЭС БД |
Особенности моделирования сетей СПС |
|
Координаты РЭС |
Управление мощностью ПРД |
|
AC TDMA-TDD без FHSS (без упр. мощ-тью) |
Случайные или дискретно случайные |
- |
БС TDMA-TDD без FHSS (без упр. мощ-тью) |
Постоянные |
- |
AC TDMA-TDD без FHSS (с упр. мощ-тью) |
Случайные или дискретно случайные |
+ |
БС TDMA-TDD без FHSS (с упр. мощ-тью) |
Постоянные |
+ |
РЭС БД с технологией TDMA-FDD с FHSS
Применение РЭС БД с технологией TDMA-TDD с FHSS также предполагает передачу данных только БС или только АС в один и тот же момент времени в паре БС-АС с постоянной мощностью излучения сигнала в течение интервала передачи. При этом номиналы несущих частот выбираются случайным образом из определенного множества доступных номиналов.
Как на БС, так и на АС может применяться управление мощностью в зависимости от уровня принимаемого сигнала. Кроме того, координаты АС могут быть случайными (когда при заявлении РЭС БД регистрируются только БС) или заданы некоторым конечным множеством координат (регистрируются и БС и АС), из которых равновероятно выбирается местоположение АС при моделировании.
В рассматриваемых далее сценариях выделены следующие варианты функционирования РЭС БД с технологией TDMA-TDD с FHSS.
РЭС БД |
Особенности моделирования сетей СПС |
|
Координаты РЭС |
Управление |
|
AC TDMA-TDD с FHSS (без упр. мощ-тью) |
Случайные или дискретно случайные |
- |
БС TDMA-TDD с FHSS (без упр. мощ-тью) |
Постоянные |
- |
AC TDMA-TDD с FHSS (с упр. мощ-тью) |
Случайные или дискретно случайные |
+ |
БС TDMA-TDD с FHSS (с упр. мощ-тью) |
Постоянные |
+ |
Сеть СПС с технологией CDMA
Сеть СПС с CDMA состоит из ряда БС, которые работают на одних и тех же частотах. Максимально возможное количество пользователей в сети ограничено внутрисистемными помехами и не может быть определено без моделирования. В сетях СПС с CDMA как в прямом, так и в обратном каналах осуществляется управление мощностью в АС и БС с целью достижения заданного отношения сигнал/помеха при минимизации внутрисистемных помех. В прямом канале ограничением является максимальная мощность БС, а в обратном канале - внутрисистемная помеха.
При разработке модели функционирования сети СПС с CDMA было принято, что:
- излучение сигнала в течение сеанса связи происходит постоянно, при этом голосовая активность абонентов не учитывается;
- загрузка сети СПС с CDMA при анализе ЭМС равна 70% [6].
В рассматриваемых далее сценариях выделены следующие варианты функционирования АС и БС сетей CDMA.
РЭС системы |
Особенности моделирования сетей СПС |
||
CDMA |
Координаты РЭС |
Управление мощностью ПРД с учетом |
|
SIR |
Мощности |
||
AC CDMA |
Переменные |
+ |
- |
БС CDMA |
Постоянные |
+ |
- |
Сеть СПС с технологией FDMA
Сеть FDMA состоит из ряда БС, частотные планы которых формируются с целью создания кластеров частот, при этом размерность кластера больше четырех. Каждый частотный канал внутри кластера используется только одной парой АС-БС. Общее количество абонентов, работающих в сети в заданный момент времени, ограничено количеством частотных каналов, выделяемых БС.
В Методике принято, что управление мощностью в прямом канале отсутствует. Управление мощностью в обратном канале может как присутствовать так и отсутствовать. При этом во время этапа управления мощностями мощность АС не изменяется.
Зона обслуживания сети СПС FDMA в прямом и обратном направлениях связи ограничивается мощностью передатчиков и чувствительностью приемников. Излучение сигнала в течение сеанса связи происходит постоянно, голосовая активность абонентов не учитывается.
В рассматриваемых далее сценариях выделены следующие варианты функционирования систем FDMA.
РЭС системы FDM А |
Особенности моделирования сетей СПС |
||
Координаты |
Управление мощностью ПРД с учетом |
||
РЭС |
SIR |
Мощности |
|
AC FDMA (FDMA без упр. мощ-тью) |
Переменные |
- |
- |
AC FDMA (FDMA с упр. мощ-тью) |
Переменные |
- |
+ |
БC FDMA |
Постоянные |
- |
- |
Сеть СПС с технологией TDMA
Сеть TDMA состоит из нескольких БС, частотные присвоения которых образуют кластеры частот, размерность кластера больше четырех. Разделение каналов происходит как по частотному принципу, так и по временному принципу. В каждом частотном канале передается несколько мультиплексированных во времени речевых потоков.
Каждый частотный канал в заданный момент времени, как и в системе FDMA, внутри кластера используется только одной парой АС-БС. По этой причине при анализе ЭМС считается, что максимальное количество одновременно работающих станций в сети равно количеству частотных каналов с учетом повторения частот. Суммарная емкость системы при этом определяется как количество установленных при моделировании активных соединений без учета количества тайм-слотов в частотном канале для данной системы.
Управление мощностью в прямом канале может присутствовать или отсутствовать. Управление мощностью в обратном канале присутствует почти во всех современных системах.
Зона обслуживания сети СПС TDMA ограничивается мощностью передатчиков и чувствительностью приемников. При анализе ЭМС голосовая активность абонентов не учитывается.
РЭС системы TDMA |
Особенности моделирования сетей СПС |
||
Координаты РЭС |
Управление мощностью ПРД с учетом |
||
SIR |
Мощности |
||
AC TDMA |
Переменные |
- |
+ |
БС TDMA (TDMA без упр. мощ-тью) |
Постоянные |
- |
- |
БC TDMA (TDMA с упр. мощ-тью) |
Постоянные |
- |
+ |
Все параметры РРС считаются детерминированными и неизменными при проведении моделирования. Статистическую неопределенность в определение отношения сигнал/суммарная помеха вносят только множители ослабления полезного и помехового сигналов.
РЭС РРЛ |
Особенности моделирования РЭС РРЛ |
|
Координаты РЭС |
Управление |
|
ПРД (ПРМ) РРС |
Постоянные |
- |
Учитывая детерминированность и неизменность параметров РРС при проведении моделирования, перечень возможных вариантов взаимодействия СПС-РЭС РРЛ ограничивается приведенными в следующей таблице.
ОВП, |
ИП, ПРД |
|||||||
ПРМ |
АС без |
БС без |
АС без |
БС без |
АС с |
БС с |
АС с |
БС с |
ПРМ РРС |
0 |
0 |
V |
V |
0 |
0 |
V |
V |
V - управление мощностью в передатчике, связанном с ИП; 0 - управление мощностью отсутствует.
Учитывая детерминированность и неизменность параметров РРС при проведении моделирования, перечень возможных вариантов помехового влияния сети СПС на РЭС РРЛ ограничивается приведенными в следующей таблице.
ОВП, |
ИП, ПРД |
|||||||
ПРМ |
АС |
БС |
БС FDMA |
БС |
АС |
БС |
AC TDMA |
АС |
ПРМ РРС |
V |
V |
0 |
V |
0 |
V |
0 |
V |
V - управление мощностью в передатчике, связанном с ИП; О - управление мощностью отсутствует.
Оценка ЭМС РРЛ с другими РРЛ проводится путем имитационного моделирования функционирования РЭС РРЛ методом Монте-Карло, который предусматривает формирование на каждой итерации статичных отображений суммарного ослабления помеховых и полезных сигналов при распространении радиоволн с учетом того, что все остальные параметры РРЛ считаются детерминированными [12, 13, 14]. Таким образом, на каждой итерации производится моделирование каналов связи между РЭС РРЛ с учетом определенных в главе 1 ограничений и допущений и проверяется выполнение заданных требований по отношению сигнал/суммарная помеха и отношению суммарная помеха/шум ПРМ на входе ПРМ РЭС РРЛ в соответствии с критерием ЭМС, рассмотренным в главе 1. Невыполнение данного требования интерпретируется как отсутствие ЭМС заявляемых РЭС РРЛ с действующими РЭС РРЛ.
При моделировании функционирования РРЛ, с учетом реализации в них частотного дуплекса, отдельно рассматривается каждое направление передачи информации. Для каждой частоты и наименее помехоустойчивого реализованного на ней режима определяется функция распределения отношения суммарная помеха/шум ПРМ и отношения сигнал/суммарная помеха на входе ПРМ РЭС РРЛ, которая является совместной функцией распределения уровня сигнала и уровня суммарной помехи на входе ПРМ. Случайной составляющей распределения уровня сигнала и уровня суммарной помехи для данного сценария является множитель ослабления, учитывающей все механизмы распространения радиоволн на основе данных по рельефу всей трассы, приведенный, соответственно, в приложении 1.
При оценке ЭМС список действующих РРЛ, участвующих в формировании помех на заявляемую РРЛ, ограничен процедурой пространственного и частотного отбора.
Частотный отбор
В анализе ЭМС учитываются частотные присвоения тех ПРД РРЛ, частотный канал которых находится в пределах двух частотных интервалов между смежными частотными каналами ПРМ РРЛ - объекте воздействия помех (ОВП). Критерием частотного отбора РРЛ-источников помех (ИП) является выполнение следующего условия:
,
|
(3.1) |
где:
и - соответственно несущая и ширина канала в ПРД РРЛ - ИП;
и - соответственно несущая и ширина канала в РРЛ - ОВП.
Пространственный отбор
Под РРС - ИП, рассматриваемыми при оценке ЭМС, понимаются все РЭС РРЛ, прошедшие частотный отбор и находящиеся к заявленной (действующей) РРЛ ближе расстояния, определяемого из следующего выражения:
P + G + G - 32,44 - 20 · - Sens = 0 |
(3.2) |
где:
P - максимальная мощность ПРД РЭС РРЛ - ИП, дБм;
G - коэффициент усиления антенны ПРД РЭС РРЛ - ИП, дБ;
G - коэффициент усиления антенны ПРМ РЭС РРЛ - ОВП, дБ;
Sens - чувствительность ПРМ РЭС РРЛ - ОВП, дБм;
- средняя частота передачи или приема (в зависимости от направления воздействия помех) РЭС РРЛ, МГц.
Оценка ЭМС РРЛ и сетей СПС проводится путем имитационного моделирования функционирования сетей СПС методом Монте-Карло. Метод Монте-Карло предусматривает моделирование отображений сети сотовой связи, представляющих собой описание всех параметров сети в заданный момент времени. Для создания такого отображения случайным образом по определенным законам распределения случайных величин генерируются положения абонентских станций, множитель ослабления при распространении радиоволн, рассчитываются ослабления сигналов, моделируется организация канала связи между БС и АС, производится управление мощностью на основе параметров распространения радиоволн и мощностей АС и БС. В завершении в каждом отображении проверяется выполнение заданных требований по отношению суммарная помеха/шум ПРМ и отношению сигнал/суммарная помеха в каждом канале ПРМ РЭС РРЛ в соответствии с критерием ЭМС, рассмотренным в главе 1. Невыполнение данного требования интерпретируется как отсутствие ЭМС РЭС РРЛ и сетей СПС.
В соответствии с используемой технологией, TDMA/FDMA или CDMA, происходит моделирование функционирования сети СПС и производится оценка ЭМС. В методике предусмотрены отдельные процедуры для моделирования сети TDMA/FDMA и моделирования сети CDMA, при этом процедуры для прямого и обратного каналов CDMA могут иметь различия.
Исходными данными для методики являются данные о рельефе местности и параметры, предоставляемые заявителем в карточках ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ и Форме N ИД-PC, ФС (см. п.1.3).
Алгоритмы расчета ЭМС для сценария РРЛ-СПС рассмотрены в разделах 4 и 5. Данные по методам и процедурам моделирования функционирования сетей СПС, используемых в этих алгоритмах, приведены в пунктах 3.1.2 - 3.3.
Для ограничения количества сетей и РЭС СПС - источников помех используются следующие параметры пространственного и частотного отбора.
Частотный отбор
В анализе учитываются частотные присвоения тех сетей СПС - источников помех, в которых хотя бы один канал ПРД находится в пределах двух частотных интервалов между смежными частотными каналами ПРМ РРЛ - ОВП. Критерием частотного отбора РЭС СПС - ИП является выполнение следующего условия:
, |
(3.3) |
где:
и - соответственно несущая и ширина канала в сети СПС источнике помех;
и - соответственно несущая и ширина канала в ПРМ РЭС РРЛ.
Пространственный отбор
Под РЭС СПС - источниками помех, рассматриваемыми при оценке ЭМС с РРЛ подразумеваются все РЭС сети СПС, прошедшие частотный отбор и находящиеся от заявляемой (действующей) РРЛ ближе расстояния, определяемого из следующего выражения:
P + G + G - 32,44 - 20 · - Sens = 0 |
(3.3а) |
где:
P - максимальная мощность ПРД БС сети СПС, дБм;
G - коэффициент усиления антенны БС, дБ
G - коэффициент усиления антенны ПРМ РЭС РРЛ;
Sens - чувствительность ПРМ РЭС РРЛ, дБм;
- средняя частота передачи или приема на БС, МГц.
- искомое расстояние, км.
Определение зоны обслуживания сети СПС (совокупности зон обслуживания всех БС сети) с учетом рельефа местности является процедурой, которая предшествует всем остальным этапам моделирования функционирования сети. В Методике применяются одинаковые алгоритмы для секторных и всенаправленных антенн БС, т.к. конфигурация соты задается соответствующей диаграммой направленности антенны.
В состав БС входит передатчик, работающий на одной или нескольких частотах в одном и том же диапазоне (в пределах 5% от средней частоты из присвоенных заявляемой БС), приемник и приемо-передающая антенна. Предполагается, что зона обслуживания в обратном канале является определяющей и используется для моделирования функционирования сети в обоих направлениях связи. Для построения зоны обслуживания каждой соты производятся следующие процедуры:
1. Для каждой БС определяются радиусы на поверхности Земли, которые соответствуют максимальным расстояниям возможного обслуживания АС для заданного количества азимутальных радиусов (рекомендуется 360 азимутальных радиусов) с учетом диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости (рис.3.1). В случае нескольких рабочих частот в одном диапазоне на БС расчет зоны обслуживания производится для средней частоты.
2. Из определенных в п.1 координат точек на поверхности Земли формируются массивы ArrayArea () для каждой k-ой БС в сети СПС (точки задаются в полярной системе координат с центром с координатами к-ой БС).
Рис.3.1. Принцип построения зоны обслуживания БС.
В соответствии с введенными допущениями, процедуры расчета максимальных азимутальных расстояний возможного обслуживания АС в направлении АС-БС будут различны для РЭС, реализующих технологию CDMA и РЭС технологии TDMA/FDMA.
Сеть СПС с технологией CDMA
Для РЭС, реализующих технологию CDMA, максимальные азимутальные расстояния возможного обслуживания АС для направления АС-БС определяются следующими выражениями [6]:
R = , |
(3.4) |
где:
R - максимальное расстояние для поддержания связи, рассчитанное с учетом требуемого отношения SIR в приемнике БС для режима передачи телефонного трафика в предположении, что в сети работает только одна станция [7,8]. R находится из решения следующего уравнения:
P + G ) + G ) - Loss(R ) - Sens - b · = 0, |
(3.5) |
где:
P - максимальная мощность АС, дБм;
Sens - чувствительность приемника БС, дБм;
G ) = G ) + G ) - коэффициент усиления передающей антенны в направлении передачи, дБ;
G ) = G ) + G ) - коэффициент усиления приемной антенны в направлении приема, дБ;
Loss (R ) - медианные потери на трассе на расстоянии R , дБ (приложение 1);
- параметр СКО, определяющий распределение логнормальных замираний (приложение 1);
b - запас на замирания, принимаемый равным 1,96, что соответствует 95% площади зоны обслуживания [8];
L - фактор загрузки, который характеризует среднюю загрузку сети (соты) и в методике принимается равным 0,75 (стандартная загрузка для города) [8].
- показатель степени, характеризующий зависимость потерь от расстояния, аппроксимирующий используемую модель распространения радиоволн, определяется из выражений:
для модели Хата |
, |
(3.6) |
для модели Рек. Р.1546 |
. |
(3.7) |
Сеть СПС с технологией FDMA/TDMA
Для РЭС, реализующих технологию TDMA/FDMA, максимальные азимутальные расстояния (радиусы) возможного обслуживания AC R для направления АС-БС определяются из уравнения:
P + G ) + G ) - Loss(R) - Sens - b · = 0. |
(3.8) |
Решение уравнений:
А ) Для решения уравнений вида:
P + G ) + G ) - Loss(R) - Sens - А = 0, |
(3.9) |
где:
А = b · - константа, не зависящая от R, R ;
применяется рекурсивный метод расчета [6] с использованием функции:
= + G ) + G ) - Loss(R) - Sens - А; |
(3.10) |
= - , |
(3.11 ) |
n - номер итерации (порядковый номер расчетов) n = 2, 3,..., R = 0,001 км и R = 1000 км .
Критерий остановки расчетов определяется неравенством:
0,001. |
(3.12) |
3.2.3.2. Метод определения координат АС в зоне обслуживания БС
При проведении статистического моделирования функционирования сети СПС на каждой итерации расчетов АС присваиваются координаты в соответствии с равномерным законом распределении АС (п.п.3.3.6.1) в зоне обслуживания одной из БС. С этой целью по всему массиву ArrayArea( ) с учетом координат k-ой БС определяются граничные значения области обслуживания БС в декартовой системе координат , , , . За начало декартовой системы координат принимается положение БС. В прямоугольной зоне, ограниченной данными координатами, осуществляется генерация случайных равномерно распределенных величин X и Y . При этом учитываются координаты только тех точек, которые будут находиться в рассчитанной (п.п.3.2.3.1) зоне обслуживания данной БС.
Количество АС, генерируемых в зоне обслуживания каждой БС, определяется на этапе моделирования функционирования сети СПС.
Принадлежность местоположений АС к зоне обслуживания сети СПС определяется следующим образом:
1. Генерируются случайные координаты АС в прямоугольной области , , , .
2. Рассчитываются координаты АС в полярных координатах относительно данной БС ().
4. Определяются ближайшие по азимуту точки из массива ArrayArea( ) к k-ой БС.
5. Проверяются следующие условия:
- если оба радиуса точек из массива ArrayArea( ) , больше , то точка в зоне обслуживания БС;
- если оба радиуса точек из массива ArrayArea( ) , меньше , то точка вне зоны обслуживания БС;
- если больше одного радиуса и меньше второго радиуса, то:
- происходит переход в декартову систему координат;
- по точкам из массива ArrayArea( ) строится уравнение прямой;
- если АС находится в той же полуплоскости или на линии, что и БС, то АС находится в зоне обслуживания БС, иначе вне зоны.
Если АС не принадлежит к зоне обслуживания ближайшей БС, то процедура повторяется, и вновь генерируются случайные координаты X и Y . Процесс продолжается до тех пор, пока АС не попадет в зону обслуживания БС.
Метод моделирования функционирования сети СПС FDMA/TDMA одинаков как для прямого, так и для обратного каналов связи и может быть представлен следующей последовательностью операций:
1) По входным данным определяются координаты БС сети СПС и устанавливаются их параметры.
2) Определяются зоны обслуживания всех рассматриваемых БС.
3) На каждой итерации:
3.1) В зоне обслуживания каждой БС для каждого частотного канала генерируются координаты АС.
3.2) Производится организация соединения АС-БС.
3.3) Производится управление мощностью.
3.4) В соединениях АС-БС проверяется факт выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха.
Моделирование функционирования сети СПС CDMA в прямом канале
Модель функционирования сети СПС CDMA в прямом канале представлена в Методике следующей последовательностью операций:
1) По входным данным определяются координаты БС и устанавливаются их параметры.
2) Определяются зоны обслуживания всех рассматриваемых БС.
3) Для каждой заявляемой БС проводится следующее моделирование (шаги 5-7):
4) На каждой итерации:
4.1) Устанавливается начальное количество абонентов N = 10 в каждой соте.
4.2) Устанавливается шаг приращения абонентов = 5 для каждой соты.
4.3) Устанавливается флаг точного поиска TunningFlag = False.
4.4) Устанавливается количество итераций проверки k = 20 [6].
4.5) Устанавливается счетчик успешного соединения всех абонентов S = 0 для БС (к абонентам БС относятся все АС, организовавшие соединение с данной БС).
4.6.1) Генерируется размещение N абонентских станций в зоне обслуживания каждой БС.
4.6.2) Организуются соединения АС-БС.
4.6.3) Производится регулирование мощности.
4.6.4) Производится подсчет успешно организованных соединений для БС.
4.6.5) Если все абоненты рассматриваемой БС успешно подключены, то S = S + 1.
4.7) Повторить k раз шаг 4.6.
4.8А) Если S 0,8 · k , то:
- Если флаг точного поиска TunningFlag = True, то:
- Если = 1, то осуществляется переход к шагу 4.9, иначе = Int( /2 );
- N = N + и осуществляется переход к шагу 4.5.
4.8Б) Если S 0,8 · k , то:
- TunningFlag=True;
- Если = 1, то осуществляется переход к шагу 4.9, иначе = Int (/2);
- N = N - и осуществляется переход к шагу 4.5.
4.9) Максимальное количество обслуживаемых АС равно N абонентов.
5) Происходит усреднение максимального количества обслуживаемых АС для заявляемой БС.
Моделирование функционирования сети СПС CDMA в обратном канале
В качестве условия возможности обслуживания АС для БС в обратном канале служит заданный порог превышения уровня внутрисистемных помех над уровнем тепловых шумов приемника БС:
NR = ,
где:
N - тепловой шум приемника БС, мВт;
и мощность создаваемых помех в приемнике БС соответственно от АС, прикрепленных к данной БС, и АС, прикрепленных к другим БС в этой же сети, мВт.
Стандартным значением этого порога, применяемым при планировании сетей CDMA является 6 дБ [8].
Модель функционирования сети СПС CDMA в обратном канале представлена в Методике следующей последовательностью операций:
1) По входным данным определяются координаты БС и устанавливаются их параметры.
2) Определяются зоны обслуживания всех рассматриваемых БС.
3) Для каждой заявляемой БС проводится следующее моделирование (шаги 5-7):
4) На каждой итерации:
4.1) Устанавливается начальное количество абонентов N = 10 в каждой соте
4.2) Устанавливается шаг приращения абонентов = 5 для каждой соты.
4.3) Устанавливается флаг точного поиска TunningFlag = False.
4.4) Устанавливается количество итераций проверки k = 20.
4.5) Устанавливается счетчик повышения шума за счет внутрисистемных помех NR=0 (к абонентам БС относятся все АС, организовавшие соединение с данной БС).
4.6.1) Генерируется размещение N абонентских станций в зоне обслуживания каждой БС.
4.6.2) Организуются соединения АС-БС.
4.6.3) Производится регулирование мощности.
4.6.4) NR = +NR.
4.7) Повторить k раз шаг 6.6.
4.8А) Если (NR/k) 4 (6 дБ), то:
- Если флаг точного поиска TunningFlag = True, то:
- Если = 1, то осуществляется переход к шагу 4.9, иначе = Int (/2):
- N = N + и осуществляется переход к шагу 4.5.
4.8Б) Если (NR/k) > 4 (6 дБ), то:
- TunningFlag=Trae;
- Если = 1, то осуществляется переход к шагу 4.9, иначе = Int (/2);
- N = N - и осуществляется переход к шагу 4.5.
4.9) Максимальное количество обслуживаемых АС равно N абонентов.
5) Происходит усреднение максимального количества обслуживаемых АС для заявляемой БС.
Организация каналов связи для TDMA
После размещения АС в зоне обслуживания БС СПС TDMA организуются соединения между АС и БС. БС, в которой АС была размещена в соответствии с процедурой расположения АС (п.3.2.3.2), является БС организующей соединение.
Организация каналов связи для CDMA
После размещения АС в зоне обслуживания сети СПС CDMA организуются соединения между АС и БС.
1) С учетом присутствия замираний на трассе определяются потери распространения радиоволн (РРВ) для каждой БС и АС для средней частоты рабочего диапазона данной БС.
2) Определяется БС с минимальными потерями РРВ на трассе для рассматриваемой АС.
3) Данная БС организует соединение АС с сетью СПС.
Регулировка мощностей АС и БС для каждой i-ой пары ПРД-ПРМ в пределах одной итерации вычислений в сети CDMA при моделировании ее функционирования происходит в соответствии со следующим алгоритмом [10]:
n = 0, 1, … |
(3.13) |
где заданное отношение SIR, и соответствуют рассчитываемому значению SIR и мощности излучения i-oro передатчика АС или БС на n-ой итерации.
В качестве начального значения мощности каждого передатчика принимается ее минимально возможное значение. Выбор начальной мощности не оказывает влияния на работу алгоритма, минимальный уровень выбран для однозначности построения метода.
В соответствии с данным алгоритмом, вычисление мощности АС и БС сети CDMA останавливается после достижения точности данных вычислений ± 0.5 дБ, или по достижении максимального количества итераций, равного 150 [6]. Если точность вычислений для АС не достигает значения ±0.5 дБ, то эти абоненты считаются потерянными и отключаются. Таким образом АС считается успешно обслуживаемой, если в результате управления мощностью выполняется условие:
Алгоритм управления мощностью для обратного канала CDMA практически полностью повторяет общий алгоритм.
p = n = 0, 1,… ; |
|
где:
- минимально допустимая мощность передатчика, мВт;
- максимально допустимая мощность передатчика, мВт;
- мощность полезного сигнала, принятая на n-ой итерации, мВт;
- заданное отношение сигнал/суммарная помеха;
- отношение сигнал/суммарная помеха, измеренное на n-ой итерации алгоритма управления мощностью в i-ом приемнике:
= , |
(3.15) |
где:
N - мощность шумов i-oro приемника;
- мощность суммарных помех от АС, прикрепленных к обслуживающей БС на n-ой итерации в i-ом приемнике, мВт;
- мощность суммарных помех помех от всех других АС данной сети на n-ой итерации в i-ом приемнике, мВт;
- мощность суммарных помех от всех других РЭС в смежных и пересекающихся диапазонах частот на n-ой итерации в i-ом приемнике, мВт;
Gp - коэффициент усиления за счет расширения спектра, который равен отношению чиповой скорости к скорости передаваемой информации.
Алгоритм управления мощностью в прямом канале CDMA отличается от алгоритма в обратном канале тем, что помимо ограничения на излучаемую мощность для одного абонента существует ограничение на суммарную излучаемую мощность БС.
Кроме этого учитывается нарушение ортогональности сигналов в прямом канале CDMA вследствие многолучевого распространения радиоволн.
Ограничение суммарной мощности происходит при помощи введения поправочного коэффициента для всех каналов трафика [6].
p = n = 0,1 … ; |
|
где:
- минимально допустимая мощность передатчика, мВт;
- максимально допустимая мощность передатчика, мВт;
- мощность полезного сигнала, принятая на n-ой итерации, мВт;
- заданное отношение сигнал/суммарная помеха;
- отношение сигнал/суммарная помеха, измеренное на n-ой итерации алгоритма управления мощностью в i-ом приемнике:
= , |
(3.17) |
N - мощность шумов i-oro приемника;
- мощность суммарных помех от остальных каналов (телефонные каналы, пилот сигнал, служебные каналы), излучаемых обслуживающей БС на n-ой итерации в i-ом приемнике;
- коэффициент неортогональности сигналов одной БС в прямом канале, стандартное значение которого равно 0.4;
- мощность суммарных помех помех от всех других БС данной сети на n-ой итерации в i-ом приемнике, мВт;
- мощность суммарных помех от всех других РЭС в смежных и пересекающихся диапазонах частот на n-ой итерации в i-ом приемнике, мВт;
Gp - коэффициент усиления за счет расширения спектра, который равен отношению чиповой скорости к скорости передаваемой информации.
Scaling - поправочный коэффициент для ограничения суммарной мощности каналов телефонного трафика в БС, вычисляемый следующим образом:
Scaling = |
|
где:
- максимально допустимая мощность БС, включающая все типы прямых каналов;
- суммарная моделируемая мощность БС, включающая все типы прямых каналов на n-ой итерации алгоритма управления мощностью;
pilot - доля мощности БС, отводимая на пилот-сигнал (определяется стандартом);
overhead - доля мощности БС, отводимая на служебные каналы;
pilot + overhead принимается равным 20% [6].
Алгоритм управления мощностью для прямого и обратного каналов TDMA/FDMA отличается от алгоритмов CDMA. В алгоритме управления мощностью для TDMA/FDMA мощность определяется по абсолютному уровню сигнала в приемнике, связанном с данным передатчиком, а не по отношению SIR [10]:
P = |
(3.19) |
где:
- минимально допустимая мощность передатчика, мВт;
- максимально допустимая мощность передатчика, мВт;
- величина логнормального замирания в конкретном соединении, зависящая от параметра , случайно генерируемая при расчете уровня сигнала;
Sens - чувствительность приемника, дБм;
= - коэффициент усиления передающей антенны в направлении передачи, дБ;
- - коэффициент усиления приемной антенны в направлении приема, дБ;
Loss(R) - медианные потери на трассе между приемником и передатчиком на расстоянии R , дБ;
- параметр СКО, определяющий распределение логнормальных замирании;
Для учета присутствия внутрисистемных помех предполагается работа приемника на 3 дБ выше, чем собственная чувствительность [10].
При оценке ЭМС РРЛ и РЭС БД рассматриваются РЭС БД, использующие технологию множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA) с временным дуплексом (TDD) и технологию множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA) с частотным дуплексом (FDD). При этом в методике предусматривается возможность применения технологии FHSS в РЭС БД, но не учитывается возможность адаптивного выбора канала.
Алгоритмы расчета ЭМС для сценария РРЛ-БД рассмотрены в разделах 4 и 5. Данные по методам и процедурам моделирования функционирования РЭС БД, используемых в этих алгоритмах, приведены в пунктах 3.3.2-3.3.3.
Для ограничения количества РЭС БД - источников помех используются следующие параметры пространственного и частотного отбора.
Частотный отбор
В анализе учитьшаются частотные присвоения тех БС БД - источников помех, в которых хотя бы один канал ПРД находится в пределах двух частотных интервалов между смежными радиостволами ПРМ РРЛ - ОВП. Критерием частотного отбора РЭС СПС - ИП является выполнение следующего условия:
|
(3.20) |
где:
и - соответственно несущая и ширина канала БС БД - источнике помех;
и - соответственно несущая и ширина канала в ПРМ РЭС РРЛ.
Пространственный отбор
Под БС БД - источниками помех рассматриваемыми при оценке ЭМС с РРЛ подразумеваются все БС БД, прошедшие частотный отбор и находящиеся от заявляемой (действующей) РРЛ ближе расстояния, определяемого из следующего выражения:
P + + - 32.44 - 20· - Sens = 0, |
(3.20а) |
где:
P - максимальная мощность ПРД БС БД, дБм;
- максимальный коэффициент усиления антенны БС, дБ;
- максимальный коэффициент усиления антенны ПРМ РЭС РРЛ;
Sens - чувствительность ПРМ РЭС РРЛ, дБм;
- средняя частота передачи на БС БД, МГц;
r - искомое расстояние, км.
Определение зоны обслуживания БС БД (совокупности зон обслуживания всех БС сети) с учетом рельефа местности является процедурой, которая предшествует всем остальным этапам моделирования функционирования РЭС БД. В методике не существует различия между секторными и всенаправленными БС БД, конфигурация соты задается соответствующей диаграммой направленности антенны.
Под БС подразумевается совокупность передатчика, работающего на одной или нескольких частотах в одном и том же диапазоне (в пределах 5% от средней частоты), соответствующего приемника и приемо-передающей антенны. Предполагается, что зона обслуживания в обратном канале является определяющей, т.к. мощность передатчика АС чаще всего меньше мощности передатчика БС БД. Именно эта зона обслуживания используется для моделирования функционирования сети в обоих направлениях связи. Для построения зоны обслуживания конкретной соты производятся следующие процедуры (см. рис.3.1):
3. Для каждой БС БД определяются координаты точек на поверхности Земли, которые соответствуют максимальным расстояниям возможного обслуживания АС для заданного количества азимутальных радиусов (рекомендуется 360 азимутальных радиусов) с учетом диаграммы направленности антенны БС БД в горизонтальной плоскости. В случае нескольких рабочих частот в одном диапазоне на БС расчет зоны обслуживания производится для средней частоты.
4. Из определенных в п.1 координат точек на поверхности Земли формируются массивы ArrayArea(r , ) для каждой БС БД (точки задаются в полярной системе координат с центром с координатами БС БД).
Для РЭС БД максимальные азимутальные расстояния возможного обслуживания АС для направления АС-БС определяются следующими выражениями:
(3.5) |
где:
R - максимальное расстояние обеспечения связи, рассчитанное с учетом требуемого отношения SIR в приемнике БС БД для наиболее помехоустойчивого режима передачи;
- максимальная мощность АС, дБм;
Sens - чувствительность приемника БС БД, дБм;
= - коэффициент усиления передающей антенны в направлении передачи, дБ;
- - коэффициент усиления приемной антенны в направлении приема, дБ;
Loss(R) - медианные потери на трассе на расстоянии R , дБ (см. приложение 1);
- параметр СКО, определяющий распределение замираний (используется значение в соответствии с приложением 1 Модель Хата);
b - запас на замирания, принимаемый равным 1,96, что соответствует 95% площади при использовании логнормального закона в соответствии с Моделью Хата.
Решение уравнений:
А) Для решения уравнений вида:
(3.22) |
где:
А = b · - константа, не зависящая от R , R ;
применяется рекурсивный метод расчета [3] с использованием функции:
; |
(3.23) |
, |
(3.24) |
n - номер итерации (порядковый номер расчетов) n = 2, 3… и R = 0,001 км и R = 1000 км .
Критерий остановки расчетов определяется неравенством:
. |
(3.25) |
3.3.3.2. Метод определения координат АС в зоне обслуживания БС
При проведении статистического моделирования функционирования РЭС БД на каждой итерации расчетов АС присваиваются координаты в соответствии с равномерным законом распределении случайных величин в зоне обслуживания соответствующей БС БД. С этой целью по k-ому массиву ArrayArea (r , ) с учетом координат БС БД определяются граничные значения области обслуживания РЭС БД в декартовой системе координат , , , . За начало декартовой системы координат принимается положение первой заявляемой БС БД. В прямоугольной зоне, ограниченной данными координатами, осуществляется генерация случайных равномерно распределенных величиной Y. При этом учитываются координаты только тех точек, которые будут находиться в рассчитанной зоне обслуживания БД.
Принадлежность местоположений АС к зоне обслуживания определяется следующим образом:
1. Рассчитываются координаты АС в полярных координатах относительно данной БС ( r , ).
2. Определяются ближайшие по азимуту точки из массива ArrayArea ( r , ) данной БС.
3. Проверяются следующие условия:
- если оба радиуса точек из массива ArrayArea ( r , ) больше r , то точка находится в зоне обслуживания БС;
- если оба радиуса точек из массива ArrayArea ( r , ) меньше r , то точка находится вне зоны обслуживания БС;
- если r больше одного радиуса и меньше второго радиуса, то:
- происходит переход в декартову систему координат;
- по точкам из массива ArrayArea ( r , ) строится уравнение прямой;
- если АС находится в той же полуплоскости или на линии, что и БС, то АС находится в зоне обслуживания БС, иначе - вне зоны.
Если АС не принадлежит к зоне обслуживания ближайшей БС, то процедура генерации координат повторяется. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет определена принадлежность точки к области обслуживания соответствующей БС БД.
Количество АС, для которых будет проводиться процедура генерации их координат, определяется числом каналов БС, учитываемых в расчетах ЭМС с РРЛ.
Метод выбора направления передачи данных в паре БС-АС
Для имитации метода множественного доступа в БД направление связи в каждой паре БС-АС выбирается случайным образом на каждой итерации с учетом следующих условий:
Flag = T (0; 1);
Т(0, 1) - равномерно распределенная величина в интервале (0; 1).
Если Flag 0.5 - выбирается обратное направление связи.
Если Flag > 0.5 - выбирается прямое направление связи.
Модель управления мощностями АС и БС в БД
В алгоритме управления мощностью для БД мощность определяется по абсолютному уровню сигнала в приемнике, связанном с данным передатчиком [7]:
P = |
(3.26) |
где:
- минимально допустимая мощность передатчика, мВт;
- максимально допустимая мощность передатчика, мВт;
- случайная величина потерь в конкретном соединении, зависящая от модели распространения, случайно генерируемая при расчете уровня сигнала (см. приложение 1);
Sens - чувствительность приемника, дБм;
= - коэффициент усиления передающей антенны в направлении передачи, дБ;
= - коэффициент усиления приемной антенны в направлении приема, дБ;
Loss(R) - медианные потери на трассе между приемником и передатчиком на расстоянии R , дБ (см. приложение 1);
Для учета присутствия внутрисистемных помех предполагается работа приемника на 3 дБ выше, чем собственная чувствительность [10].
Метод выбора частотного канала при использовании FHSS
При использовании FHSS АС и БС для передачи данных доступно множество из N частот {}. В реальных системах выбор частоты происходит по псевдослучайному закону независимо для каждой пары БС-АС. Поэтому при моделировании выбор частоты реализуется следующим образом:
Flag = N · T (0; 1);
Т(0,1) - равномерно распределенная величина в интервале (0;1).
;
CEIL() - функция округления до ближайшего целого большего, чем аргумент округления.
Метод выбора максимальных скоростей для РЭС БД источников помех
Для имитации максимальных помех со стороны РЭС БД при наличии управления мощностью предполагается использование максимальных скоростей передачи, требующих большей излучаемой мощности.
Выбор максимальных скоростей носит итеративный характер и строится по оценке выполнения заданного SIR в соединениях БС-АС источниках помех:
1) Во всех парах БС-АС устанавливается минимальная скорость передачи
2) Проверяется выполнение отношения SIR в соответствии с алгоритмом управления мощностью в парах БС-АС
3) При использовании управления мощностью если в паре БС-АС требуемое SIR не достижимо, то считается, что они используют минимальную скорость передачи в данной итерации.
4) Если на предыдущем шаге хотя бы для одной пары БС-АС выполнилось требование по мощности и максимальная скорость еще не достигнута, то:
5.1) Для пар БС-АС не достигших максимальной допустимой скорости происходит увеличение до следующего номинала скорости.
5.2) Пары БС-АС, уже использующие максимальную допустимую скорость, работают в установленном режиме передачи.
5.3) Оценивается выполнение требований по мощности в соответствии с алгоритмом управления
5.4) Для пар БС-АС, в которых выполнилось заданное требование по мощности, устанавливается данный номинал скорости
5.5) Переход к шагу 4)
6) Полученные скорости и соответственно мощности используются при моделировании емкости РЭС БД рецепторов помех в присутствии РЭС БД источников помех.
В математических выражениях расчета уровня полезного сигнала и суммарного уровня помех на входе приемного устройства используются следующие обозначения:
Обозначение |
Определение параметра |
Grxj( ),Gtxj( ) |
диаграмма направленности ПРМ и ПРД антенн в горизонтальной плоскости излучения j-гo РЭС, дБ |
Grxj( ),Gtxj( ) |
диаграмма направленности ПРМ и ПРД антенн в вертикальной плоскости излучения j-гo РЭС, дБ |
Azj |
азимут максимального излучения j-гo РЭС, рад |
Elj |
угол места максимального излучения j-гo РЭС, рад |
Ptxj |
мощность ПРД j-гo РЭС, дБм |
Fadeij |
величина случайной составляющей потерь, генерируемая на каждой итерации при расчете уровня сигнала i-гo ПРД в j-ом ПРМ, дБ (закон распределение случайно составляющей зависит от используемой методики распространения радиоволн, см. приложение 1) |
Sensj |
чувствительность ПРМ j-гo РЭС, дБм |
SIRj |
ащитное отношение сигнал/помеха j-гo РЭС, дБ |
Sj( ) |
маска спектра сигнала, излучаемого j-ым РЭС, дБ |
hrxj, htxj |
высота подвеса ПРМ и ПРД антенн, м |
Arxj, Atxj |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ ПРД и ПРМ j-гo РЭС, дБ |
Lossij |
медианное ослабление сигнала в пространстве при распространении от антенны i-гo РЭС к антенне j-гo РЭС, дБ (зависит от используемой методики распространения радиоволн, см. приложение 1) |
Selj |
избирательность приемника j-гo РЭС по зеркальному каналу, дБ |
Prxij |
мощность полезного сигнала, поступающая на вход приемника j-гo РЭС от соответствующего i-гo передатчика, дБм |
Pij |
мощность одиночного помехового сигнала, поступающая на вход приемника j-гo РЭС от i-гo передатчика, дБм |
P ij |
коэффициент ослабления помехового сигнала в полосе ПРМ j-го РЭС с учетом частотной расстройки ПРД помехового сигнала i-го РЭС и ПРМ j-го РЭС - объекта воздействия помех, дБ |
Pcj |
мощность помехового сигнала на частоте гармоник, дБм |
Pnj |
относительный уровень шумовых излучений источника помех, дБм |
ij |
коэффициент поляризационных потерь между i-ым и j-ым РЭС, дБ |
P1ij |
мощность одиночного помехового сигнала, поступающая на вход приемника j-гo РЭС от основного и внеполосного излучения i-го передатчика, дБм |
P2ij |
мощность одиночного помехового сигнала по зеркальному каналу приема, поступающая на вход приемника j-го РЭС от основного и внеполосного излучения i-го передатчика, дБм |
P3ij |
мощность одиночного помехового сигнала по основному каналу ПРМ j-го РЭС, создаваемая побочным излучением на гармониках ПРД i-го РЭС |
P4ij |
мощность одиночного помехового сигнала по основному каналу приема, обусловленного шумовым побочным излучением источника помех |
P j |
суммарная помеха поступающая на вход приемника j-го РЭС |
Grxj( ),Gtxj( ) |
диаграмма направленности ПРМ и ПРД антенн в горизонтальной плоскости излучения j-го РЭС, дБ |
Grxj( ),Gtxj( ) |
диаграмма направленности ПРМ и ПРД антенн в вертикальной плоскости излучения j-го РЭС, дБ |
Azj |
азимут максимального излучения j-го РЭС, рад |
Elj |
угол места максимального излучения j-го РЭС, рад |
Ptxj |
мощность ПРД j-го РЭС, дБм |
Fadeij |
величина случайной составляющей потерь, генерируемая на каждой итерации при расчете уровия сигнала i-гo ПРД в j-ом ПРМ, дБ (закон распределение случайной составляющей зависит от используемой методики распространения радиоволн, см. приложение 1) |
Sensj |
чувствительность ПРМ j-гo РЭС, дБм |
SIRj |
защитное отношение сигнал/помеха j-гo РЭС, дБ |
Sj( ) |
маска спектра сигнала, излучаемого j-ым РЭС, дБ |
hrxj, htxj |
высота подвеса ПРМ и ПРД антенн, м |
Arxj, Atxj |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ ПРД и ПРМ j-гo РЭС, дБ |
Lossij |
медианное ослабление сигнала в пространстве при распространении от антенны i-гo РЭС к антенне j-гo РЭС, дБ (зависит от используемой методики распространения радиоволн, см. приложение 1) |
Selj |
избирательность приемника j-гo РЭС по зеркальному каналу, дБ |
Prxij |
мощность полезного сигнала, поступающая на вход приемника j-гo РЭС от соответствующего i-гo передатчика, дБм |
Pij |
мощность одиночного помехового сигнала, поступающая на вход приемника j-гo РЭС от i-гo передатчика, дБм |
P ij |
коэффициент ослабления помехового сигнала в полосе ПРМ j-гo РЭС с учетом частотной расстройки ПРД помехового сигнала i-гo РЭС и ПРМ j-гo РЭС - объекта воздействия помех, дБ |
Pcj |
мощность помехового сигнала на частоте гармоник, дБм |
Pnj |
относительный уровень шумовых излучений источника помех, дБм |
ij |
коэффициент поляризационных потерь между i-ым и j-ым РЭС, дБ |
P1ij |
мощность одиночного помехового сигнала, поступающая на вход приемника j-го РЭС от основного и внеполосного излучения i-гo передатчика, дБм |
P2ij |
мощность одиночного помехового сигнала по зеркальному каналу приема, поступающая на вход приемника j-гo РЭС от основного и внеполосного излучения i-гo передатчика, дБм |
P3ij |
мощность одиночного помехового сигнала по основному каналу ПРМ j-го РЭС, создаваемая побочным излучением на гармониках ПРД i-гo РЭС |
P4ij |
мощность одиночного помехового сигнала по основному каналу приема, обусловленного шумовым побочным излучением источника помех |
P j |
суммарная помеха поступающая на вход приемника j-гo РЭС |
3.4.2. Вычисление уровня полезного сигнала на входе приемного устройства
Расчет уровня мощности полезного сигнала на входе ПРМ производится в соответствии с выражением:
Prxij = Ptxi + + - Arxj - Atxi - Lossij - Fadeij , дБ |
(3.27) |
где:
=
=
При расчете помехового сигнала на входе приемника, рассматриваются сигналы, поступающие от передатчиков всех рассматриваемых при моделировании РЭС за исключением собственного передатчика РЭС. Учитывается четыре механизма возникновения помех:
- помеха по основному каналу от основного и внеполосного излучения;
- помеха по основному каналу от побочного излучения на гармониках;
- помеха по зеркальному каналу приема от основного и внеполосного излучения;
- помеха по основному каналу от побочного шумового излучения.
Расчет уровня мощности одиночного помехового сигнала на входе ПРМ производится в случае если:
(3.28) |
и - соответственно несущая и ширина канала источника помех;
и - соответственно несущая и НШП приемника на РЭС в сети СПС - ОВП;
Расчет производится в соответствии с выражением:
P1ij = Ptxi + + + - Arxj - Atxi - Lossij - - Fadeij , дБм |
(3.29) |
где:
P = 10 · |
(3.30) |
S2 () - АЧХ помехи (при интегрировании полагается, что вне аппроксимации АЧХ равна 0);
- НШП приемника помех
[] = 2 - ширина полосы канала помехового сигнала по уровню -60 дБ (возможен выбор уровня, определяемый наличием информации в карточке ТТХ РЭС по форме N 1 ГКРЧ);
и - несущие частоты полезного и помехового сигналов;
- коэффициент поляризационных потерь, который определяется в соответствии с приложением 7 Международного регламента радиосвязи таблицей, показан в таблице:
Поляризация |
Коэффициент поляризационных потерь |
|
ПРД |
ПРМ |
|
Круговая левосторонняя |
Круговая правосторонняя |
6 |
Круговая левосторонняя |
Линейная |
1,5 |
Круговая правосторонняя |
Линейная |
1,5 |
Круговая левосторонняя |
Круговая левосторонняя |
0 |
Круговая правосторонняя |
Круговая правосторонняя |
0 |
Вертикальная |
Вертикальная |
0 |
Горизонтальная |
Горизонтальная |
0 |
Вертикальная |
Горизонтальная |
0 |
3.4.3.2. Расчет уровня одиночного помехового сигнала по зеркальному каналу приема,
обусловленного основным и внеполосным излучением источника помех
Зеркальные каналы образуются в супергетеродинных приемниках из-за недостаточной селективности их трактов, нелинейности активных элементов, а также низкого качества гетеродинов.
Учитывая структуру характеристик избирательности ПРМ по зеркальным каналам, расчет уровня помеховых сигналов проводится в зеркальных каналах приема в соответствии со следующими выражениями:
P2ij = P( )txi + Selj + + + - Arxj - Atxi - Lossij(Т) - - Fadeij , дБм |
(3.31) |
где рассчитывается аналогично п.3.3.3.1 в предположении, что частота полезного сигнала соответствует частоте зеркального канала.
Частота зеркального канала определяется соотношением:
= , |
(3.32) |
где - промежуточная частота в приемнике.
- частота гетеродина.
В случаях, когда приемник помех строится по схеме прямого преобразования, P2ij не рассчитывается и не принимает участие в формировании суммарной помехи.
Причиной возникновения побочных излучений служат нелинейные процессы в тракте формирования высокочастотных сигналов и в антенно-фидерном тракте ПРД. К ним относятся излучения на гармониках. Излучения на гармониках P3ij вычисляются по следующим формулам:
P3ij = Pci + + - Arxj - Atxi - Lossij - - Fadeij , |
(3.33) |
P3ij рассчитывается в тех случаях, когда гармоника попадает в полосу , где и - соответственно несущая и НШП приемника на заявляемой БС в сети СПС рецепторе помех. В целях уменьшения расчетов случаи, когда гармонические помехи попадают в соседние каналы приема, не рассматриваются.
Расчет уровня мощности пощехового сигнала, обусловленного шумовым побочным излучением источника помех, на входе ПРМ производится в случае если:
(3.34) |
и - соответственно несущая и ширина канала источника помех;
и - соответственно несущая и НШП приемника на РЭС в сети СПС рецепторе помех;
Расчет производится в соответствии с выражением:
P4ij = Ptxi - Pnj + + - Arxj - Atxi - Lossij - - Fadeij , дБм |
(3.35) |
3.4.3.5. Расчет суммарного уровня помеховых сигналов, отношения
сигнал/суммарная помеха и суммарная помеха/шум ПРМ
Расчет уровня суммарной мощности помеховых сигналов на входе j-oro ПРМ для одной выборки значений случайных параметров производится в соответствии с выражением:
= 10 дБ |
(3.36) |
Расчет отношения сигнал/суммарная помеха на входе j-oro ПРМ РЭС-ОВП для одной выборки значений случайных параметров производится в соответствии с выражением:
SIR = , дБ |
(3.37) |
Расчет отношения суммарная помеха/шум ПРМ на входе j-ого ПРМ РЭС-ОВП для одной выборки значений случайных параметров производится в соответствии с выражением:
INR = , дБ |
(3.38) |
где разность чувствительности ПРМ (Sens) и требуемого защитного отношения (SIR ) соответствует уровню шумов ПРМ.
Расстояние от точки 1 до точки 2 в геоцентрической системе координат находится по следующей формуле:
R = r · arccos(sin (lat1) · sin (lat2) + cos (lat1) · cos (lat2) · cos ( long)) |
(3.39) |
где:
long = ;
r - радиус земли, равный 6371 км;
lat1 и Iat2 - значение широт точек, между которыми ищется расстояние, в радианах;
long1 и long2 - значение долгот точек, между которыми ищется расстояние, в радианах.
Нахождение азимута направления от первой точки ко второй производится по формуле:
Az = |
(3.40) |
3.4.5. Аппроксимация диаграмм направленности антенн РРЛ, РЭС БД и РЭС сетей СПС
Для аппроксимации диаграммы направленности РРЛ и АС БД рекомендуется использовать эталонные диаграммы излучения антенн радиорелейных систем прямой видимости в диапазоне частот свыше 100 МГц, рассмотренные в Рек. МСЭ-Р F.699.
Для антенн БС БД используется ДНА, приводимая в карточке ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ, или в соответствии с данными, приведенными в Форме ИД-РС, ФС. В случаЕ отсутствия данных для аппроксимации антенн РЭС БД в диапазонах частот выше 1 ГГц используются аппроксимации диаграммы направленности антенн систем беспроводного доступа, представленные в Рекомендации ETSI EN301525 и в Рекомендации МСЭ-Р F.1336.
В настоящее время регламентирующие документы по аппроксимации диаграммы направленности антенн РЭС СПС отсутствуют. Вследствие этого, наиболее предпочтительным является использование данных по аппроксимации диаграммы направленности конкретных типов применяемых антенн на основе их технического описания. При спгсутствии таких данных, для антенн БС СПС в диапазонах частот выше 1 ГГц также рекомендуется использовать аппроксимации диаграммы направленности для антенн систем беспроводного доступа, представленных в Рек. ETSI EN301525 и в Рек. МСЭ-Р F.1336.
Ряд псевдослучайных чисел, распределенных по равномерному закону в диапазоне (0,1), можно получить по следующему алгоритму, представленному в Отчете 68 ERC [12]:
u = , |
(3.41) |
где:
u - очередной член псевдослучайного ряда;
m = 2 - 1 = 2147483647;
= ( a · x )mod m ;
где:
a = 950706376;
- инициализирующее целое число из диапазона от 1 до m -1.
Ряд псевдослучайных чисел, распределенных по нормальному закону с параметрами (0, 1), можно получить из равномерного ряда по следующему алгоритму:
(3.42) |
где:
и - две независимые случайные величины, распределенные по равномерному закону в диапазоне (0,1).
Случайная величина, распределенная по логНормальному закону с медианой 1 и параметром среднеквадратического отклонения в дБ может быть получена из нормальной случайной величины с параметрами (0,1) по следующему алгоритму:
= exp( · 0.2302585 · ), |
(3.43) |
где - нормальная случайная величина с параметрами (0,1).
Пусть имеется интегральная функция вероятности распределения случайной величины, заданная монотонно возрастающей функцией P( )=F( ) на непрерывном интервале .
Тогда случайная величина x может быть сгенерирована по следующей формуле:
= |
(3.44) |
где:
- независимая случайная величина, распределенная по равномерному закону в диапазоне (0, 1);
- функция обратная
Так как функция может не иметь аналитического представления, то используется следующий алгоритм генерации из решения уравнения:
- = 0
где:
- независимая случайная величина, распределенная по равномерному закону в диапазоне (0,1).
Для решения применяется рекурсивный метод расчета [6] с использованием функции:
= , |
(3.45) |
номер итерации n = 2, 3... и = и =
Критерий остановки расчетов определяется неравенством:
,
где - порядковый номер расчетов.
________________
* Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
Пусть имеется интегральная функция вероятности распределения случайной величины, заданная массивом из N точек {}, где возможное значение случайной величины, a = Р () вероятность, что случайная величина примет значение меньшее, чем . Причем и .
Тогда с помощью линейной аппроксимации данного массива точек можно построить непрерывную для [] обратную функцию X(Y) . При этом для Y > X = и для Y < X = . Тогда случайная величина х может быть сгенерирована по следующей формуле:
(3.46) |
где:
- независимая случайная величина, распределенная по равномерному закону в диапазоне (0, 1).
________________
* Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
Наименование случайно |
Тип |
Параметры |
Примечание |
Плотность расположения АС в зоне обслуживания |
Равномерное по площади |
|
см. п.3.2.3.3 |
Выбор частоты при FHSS |
Дискретное равномерное |
N |
см. п.3.3.3.3 |
Величина лог-нормального замирания |
Логнормальный закон |
см. п.3.3.6.3, см. приложение 1В, П.2, П.3 |
|
Величина коэффициента (множителя) ослабления помехового сигнала V |
Непрерывная функция |
см. п.3.3.6.4, см. приложение 1В, П.1, формула П1В.5 |
|
Колебания уровня поля во времени при дифракционном распространении радиоволн |
Логнормальный закон |
см. п.3.3.6.3, см. приложение 1В, П.1, формула П1В.33 |
|
Величина коэффициента ослабления вследствие тропосферного распространения эадиоволн |
Закон приведен в явном виде |
см. приложение 1В, П.1, формула П1В.45 |
Переменная Т генерируется по равномерному закону эаспределения от 0 до 100% |
Величина коэффициента ослабления вследствие рассеяния радиоволн осадками |
Кусочно- |
см. п.3.3.6.5, см.приложение 1В, П.1, Таблица П1В.2 |
|
Величина коэффициента ослабления, обусловленного влиянием интерференционных замираний |
Непрерывная функция |
см. п.3.3.6.4, см. приложение 1А, формула (П1А.5) |
|
Величина коэффициента ослабления, обусловленного влиянием субрефракции |
Закон приведен в явном виде |
см. приложение 1А, формула (П1А.27) |
Переменная генерируется по нормальному закону распределения с параметрами и |
Величина коэффициента ослабления, обусловленного влиянием дождей |
Кусочно- |
см. п.3.3.6.5, см. приложение 1А, Таблица П1А.2 |
В соответствии с п.1.4 и п.3.1 алгоритм расчета ЭМС для сценария РРЛ-РРЛ описывается следующей последовательностью действий:
1. На основе ТТХ РЭС РРЛ - объекта воздействия помех производится отбор РЭС РРЛ - источников помех (п.3.1.3).
2. Выполняется взаимное размещение РРЛ-ОВП и РРЛ-ИП.
3. Определяется количество итераций, необходимое для достижения требуемой точности оценки SIR и INR.
4. Проводится статистическое моделирование множителей ослабления полезного и помехового сигналов.
5. Рассчитывается интегральное распределение отношения сигнал/суммарная помеха или отношения суммарная помеха/шум РПУ на входе ПРМ РЭС РРЛ.
6. Осуществляется проверка выполнения требуемого отношения сигнал/суммарная помеха или отношения суммарная помеха/шум РПУ для кратковременной и долговременной помех.
Невыполнение требуемого отношения сигнал/суммарная помеха или отношения суммарная помеха/шум РПУ для одного из вида помех интерпретируется как отсутствие ЭМС между РЭС РРЛ.
Данный общий алгоритм представлен на рис.4.1.
Рис.4.1. Общий алгоритм расчета ЭМС для сценария РРЛ-РРЛ.
На рис.4.2 представлена схема общего алгоритма расчета ЭМС для сценария РРЛ-СПС (FDMA/TDMA) в соответствии с представленной в главе 3 методикой.
Алгоритм расчета ЭМС для сценария РРЛ-СПС (FDMA/TDMA) описывается следующей последовательностью действий:
1. На основе ТТХ РЭС РРЛ - объекта воздействия помех производится отбор РЭС СПС-ИП (п.3.2.2).
2. Выполняется взаимное размещение РРЛ-ОВП и БС СПС (FDMA/TDMA).
3. Определяется количество итераций, необходимое для достижения требуемой точности оценки SIR и INR.
4. Проводится статистическое моделирование функционирования РРЛ в присутствии РЭС СПС (FDMA/TDMA) - ИП
4.1. Производится расчет зон обслуживания БС и расстановка АС
4.2. Организуется соединения АС-БС
4.3. Производится управление мощностью передатчиков РЭС СПС
4.4. Производится моделирование множителей ослабления полезного и помеховых сигналов
4.5. Производится расчет INR и SIR для одной выборки параметров
5. Рассчитывается интегральное распределение отношения сигнал/суммарная помеха и отношения суммарная помеха/шум РПУ на входе ПРМ РЭС РРЛ.
6. Осуществляется проверка выполнения требуемого отношения сигнал/суммарная помеха и отношения суммарная помеха/шум РПУ для кратковременной и долговременной помех.
Невыполнение требуемого отношения сигнал/суммарная помеха или отношения суммарная помеха/шум РПУ для одного из вида помех интерпретируется как отсутствие ЭМС между РЭС РРЛ.
Рис.4.2. Схема общего алгоритма расчета ЭМС для сценария РРЛ-СПС (FDMA/TDMA).
4.2.2. Схема общего алгоритма расчета ЭМС для сценария РРЛ-СПС (CDMA)
На рис.4.3 представлена схема общего алгоритма расчета ЭМС для сценария РРЛ-СПС (CDMA) в соответствии с представленной в главе 3 методикой.
Алгоритм расчета ЭМС для сценария РРЛ-СПС (CDMA) описывается следующей последовательностью действий:
1. На основе ТТХ РЭС РРЛ - объекта воздействия помех производится отбор РЭС СПС - источников помех (п.3.2.2).
2. Осуществляется поиск максимального количества обслуживаемых абонентов для каждой БС сети СПС (CDMA) - ИП.
3. Выполняется взаимное размещение РРЛ-ОВП и БС СПС(CDMA).
4. Определяется количество итераций, необходимое для достижения требуемой точности оценки SIR и INR.
5. Проводится статистическое моделирование функционирования РРЛ в присутствии РЭС СПС (CDMA) - ИП, обслуживающей максимальное количество абонентов.
5.1. Производится расчет зон обслуживания БС и расстановка АС
5.2. Организуется соединения АС-БС
5.3. Производится управление мощностью передатчиков РЭС СПС
5.4. Проводится моделирование множителей ослабления полезного и помеховых сигналов
5.5. Производится расчет INR и SIR для одной выборки параметров
6. Рассчитывается интегральное распределение отношения сигнал/суммарная помеха и отношения суммарная помеха/шум РПУ на входе ПРМ РЭС РРЛ.
7. Осуществляется проверка выполнения требуемого отношения сигнал/суммарная помеха и отношения суммарная помеха/шум РПУ для кратковременной и долговременной помех.
Невыполнение требуемого отношения сигнал/суммарная помеха или отношения суммарная помеха/шум РПУ для одного из вида помех интерпретируется как отсутствие ЭМС между РЭС РРЛ.
Рис.4.3. Схема общего алгоритма расчета ЭМС для сценария РРЛ-СПС (CDMA)
На рис.4.4 представлена схема общего алгоритма расчета ЭМС для сценария РРЛ-БД, в которую включен алгоритм функционирования сети РЭС БД в соответствии с представленной в главе 3 методикой.
Алгоритм расчета ЭМС для сценария РРЛ-БД описывается следующей последовательностью действий:
1. На основе ТТХ РЭС РРЛ - объекта воздействия помех производится отбор РЭС БД - источников помех (п.3.3.2).
2. Выполняется взаимное размещение РРЛ-ОВП и БС БД - ИП.
3. Определяется количество итераций, необходимое для достижения требуемой точности оценки SIR и INR.
4. Проводится статистическое моделирование функционирования РРЛ в присутствии РЭС БД - ИП
4.1. Производится расчет зон обслуживания БС и расстановка АС БД
4.2. Организуется соединения АС-БС БД
4.2.1. Антенна АС ориентируется на местоположение БС БД.
4.2.2. Для РЭС БД с TDD производится выбор направления передачи данных
4.2.3. Для РЭС БД с FHSS производится выбор частоты канала
4.2.4. Производится установка максимально возможных скоростей для РЭС БД - ИП и применение управления мощностью
4.4. Проводится моделирование множителей ослабления полезного и помеховых сигналов
4.5. Производится расчет INR и SIR для одной выборки параметров
5. Рассчитывается интегральное распределение отношения сигнал/суммарная помеха и отношения суммарная помеха/шум РПУ на входе ПРМ РРЛ.
6. Осуществляется проверка выполнения требуемого отношения сигнал/суммарная помеха и отношения суммарная помеха/шум РПУ для кратковременной и долговременной помех.
Невыполнение требуемого отношения сигнал/суммарная помеха или отношения суммарная помеха/шум РПУ для одного из вида помех интерпретируется как отсутствие ЭМС между РЭС РРЛ.
Рис.4.4. Схема общего алгоритма расчета ЭМС для сценария РРЛ-БД.
При оценке ЭМС РРЛ в сценариях совместного использования РЧС РЭС РРЛ с действующими РРЛ и РЭС сетей СПС, а также РЭС РРЛ с действующими РРЛ и РЭС сетей БД необходимо, как указывалось в главе 2, проводить совместное моделирование всех РЭС, совместно использующих РЧС с учетом представленных выше алгоритмов.
Данная методика может быть использована при проведении расчетов ЭМС РЭС РРЛ с другими РРЛ, РЭС БД и РЭС сетей СПС гражданского назначения при разработке программного обеспечения по автоматизации расчетов ЭМС.
Расчеты ЭМС с использованием данной методики выполняются следующим образом:
- на основе представленных исходных данных определяются сценарии совместного использования РЧС РРЛ с другими РРЛ, РЭС БД и РЭС сетей СПС гражданского назначения (глава 2), определяются ограничения и особенности совместного функционирования РЭС (главы 1 и 2);
- для соответствующего сценария, ограничений и особенностей функционирования РЭС уточняется общий алгоритм расчетов (глава 4);
- в соответствии с уточненным алгоритмом расчетов определяются всенеобходимые формульные соотношения (глава 3);
- производится моделирование функционирования РЭС РРЛ с другими РРЛ, РЭС БД и РЭС сетей СПС гражданского назначения в соответствии с выбранным алгоритмом;
- по результатам моделирования делается вывод об обеспечении ЭМС РРЛ с другими РРЛ, РЭС БД и РЭС сетей СПС гражданского назначения.
Применение методики расчета ЭМС для сценария РРЛ-РРЛ осуществляется в следующей последовательности:
1). Осуществляется отбор РЭС РРЛ ОВП и РРЛ ИП по частотному и территориальному критерию (п.3.1.3).
2). Производится формирование входных данных с учетом карточек ТТД N 1 и формы ИД-РС (п.1.3).
3). Выполняется расчет суммарного ослабления полезного и помехового сигналов на каждой итерации расчетов (п.3.4.2. и 3.4.3.)
4). Производится определение для каждой итерации отношения сигнал/суммарная помеха и суммарная помеха/шум ПРМ в ПРМ РРЛ-ОВП.
5). Находится интегральное распределение отношения сигнал/суммарная помеха и суммарная помеха/шум ПРМ в ПРМ РРЛ-ОВП.
6). Принимается решение об ЭМС РРЛ, если выполняется критерий ЭМС.
1). Осуществляется отбор РЭС РРЛ ОВП и РЭС СПС-ИП по частотному и территориальному критерию (п.3.2.2).
2). Производится формирование входных данных с учетом карточек ТТД N 1 и формы ИД-PC (пункт 1.3).
3) Определяются зоны обслуживания БС СПС-ИП (п.3.2.3.1).
4) Проводится поиск максимального среднего числа АС, обслуживаемых БС СПС - ИП для сетей СПС - CDMA (п.п.3.2.3.3, 3.2.3.3).
5). Выполняется моделирование функционирования сети СПС с учетом максимального или максимального среднего числа АС (п.п.3.2.3.3, 3.2.3.3).
6). Находится интегральное распределение отношения сигнал/суммарная помеха и суммарная помеха/шум ПРМ в ПРМ РРЛ-ОВП.
7). Принимается решение об ЭМС РРЛ с сетью СПС, если выполняется выбранный критерий.
1). Осуществляется отбор РЭС РРЛ ОВП и РЭС БД-ИП по частотному и территориальному критерию (п.п.3.3.2).
2). Производится формирование входных данных с учетом карточек ТТД N 1 и формы ИД-PC (пункт 1.3).
3). Определяются зоны обслуживания БС БД (п.3.3.3).
4). Выполняется моделирование функционирования РЭС БД с учетом максимального числа АС (п.3.3.3).
5). Находится интегральное распределение отношения сигнал/суммарная помеха или суммарная помеха/шум ПРМ в ПРМ РРЛ-ОВП.
6). Принимается решение об ЭМС РРЛ, если выполняется выбранный критерий.
Применение методики расчета ЭМС для сценариев совместного использования РЧС РЭС РРЛ с действующими РРЛ и РЭС сетей СПС, а также РЭС РРЛ с действующими РРЛ и РЭС сетей БД осуществляется путем соответствующего объединения указанных выше последовательных действий 5.1 и 5.2, или 5.1 и 5.3 при совместном моделировании алгоритмов функционирования РЭС РРЛ, РЭС БД или РЭС сетей СПС.
Приложение 1А
В данном приложении приведен математический аппарат для расчета статистического распределения множителя ослабления полезного сигнала на интервалах РРЛ прямой видимости, который позволяет произвести его статистическую оценку при расчетах ЭМС РРС с различными РЭС. Эта статистическая оценка основана на том, что в предлагаемом математическом аппарате учитываются все основные факторы, влияющие на распространение радиосигналов РРС, а именно, интерференционные замирания, влияние субрефракции, влияние дождей и поглощение сигналов в газах атмосферы. В частности, в расчетах учитываются характеристики сигнала для трасс, проходящих в различных географических и климатических условиях над морем и над сушей. В данном приложении уточнены расчетные соотношения для определения величины погонного ослабления радиоволн в дождях на частотах до 60 ГГц, что обеспечило их согласование с данными Рекомендаций МСЭ-Р 838-1. Помимо этого, в представленном приложении расчет ослабления в атмосферных газах может быть проведен с использованием метеорологических параметров различных регионов России и их высотной зависимости.
При расчетах статистического распределения множителя ослабления полезного сигнала на интервалах РРЛ прямой видимости с использованием приведенного математического аппарата необходимо учитывать следующие ограничения:
- в расчетах не учитывается влияние ослабления сигнала вследствие изменения диаграмм направленности остронаправленных антенн, появляющегося при изменении условий рефракции, неточности юстировки антенн, деформации опор. Учет этих факторов увеличивает эти составляющие;
- расчеты составляющих статистического распределения множителя ослабления полезного сигнала на приземных интервалах (средняя высота трассы над уровнем моря м) справедливы без соответствующих поправок при применении приемных или передающих антенн, имеющих коэффициенты усиления не более 43 дБ. Если же на приземных интервалах используются антенны с большими значениями коэффициентами усиления, необходимо учитывать следующие рекомендации:
- на коротких интервалах РРЛ (R 25 км) при применении антенн всех типов, кроме перископических, с коэффициентом усиления до 45 дБ при расчетах можно использовать их номинальное значение коэффициента усиления;
- на более длинных интервалах РРЛ (R > 25 км) при расчетах статистического распределения множителя ослабления, обусловленного интерференцией и субрефракцией радиоволн для случая использования всех типов антенн, кроме перископических, имеющих коэффициент усиления G > 44 дБ следует принимать значения коэффициента усиления передающей и приемной антенн равными 44 дБ при размещении антенн на решетчатых и железобетонных опорах. При размещении антенн с коэффициентом усиления более 43 дБ на трубчатых опорах с их повышенной тепловой деформированностью, следует считать значения коэффициента усиления передающей и приемной антенн равными 43 дБ;
- при применении перископических антенн из-за большего влияния деформированности опор и трудности юстировки во всех случаях при их коэффициенте усиления большем 43 дБ следует принимать значения коэффициента усиления передающей и приемной антенн равными 43 дБ;
- на горных интервалах РРЛ (800 м < 1200 м) при использовании антенн с коэффициентами усиления до 45 дБ в процессе расчетов необходимо принимать их номинальное значение коэффициента усиления. На высокогорных интервалах РРЛ ( > 1200 м) номинальное значение коэффициента усиления антенн можно использовать без ограничений;
- на трассах с пассивными ретрансляторами коэффициенты усиления антенн на активных станциях принимаются аналогично предыдущим рекомендациям с учетом соответствующих длин пролетов между активными станциями и пассивным ретранслятором;
- в тех случаях, когда могут наблюдаться большие попутные потоки (например, горные интервалы, городская застройка и т.п.) целесообразно ориентироваться на использование антенн с максимально узкой диаграммой направленности;
- при расчете составляющей статистического распределения множителя ослабления полезного сигнала, обусловленной влиянием дождей можно учитывать номинальный коэффициент усиления антенн и значения множителя ослабления V, рассчитанные без учета влияния нелинейных эффектов из-за многолучевого распространения радиоволн;
- при расчете составляющей статистического распределения множителя ослабления полезного сигнала, обусловленной субрефракцией радиоволн, можно не учитывать влияние нелинейных эффектов.
В общем случае множитель ослабления полезного сигнала на интервале РРЛ, превышающего в Т% времени наихудшего месяца, рассчитывается по формуле:
(Т) = + (Т), |
(П1А.1) |
где - множитель ослабления в свободном пространстве, определяемый выражением:
= -[32,44 + 20 · (R + f)] , дБ; |
(П1A.2) |
где R - длина интервала, км;
f - частота, МГц.
(Т) - величина множителя ослабления, превышаемая в течение Т% времени в наихудшего месяца.
Как видно из выражений (П1А.1) и (П1А.2), статистическое распределение суммарного ослабления сигнала будет определяться статистическим распределением множителя ослабления (Т), которое, в свою очередь, зависит от механизма распространения радиоволн и их ослабления в газах атмосферы:
(Т) = V(T) + V, дБ, |
(П1А.3) |
где:
V(T) - множитель ослабления, учитывающий влияние различных механизмов распространения радиоволн;
V - множитель ослабления в газах атмосферы.
В данной методике для расчетов V(T) на интервалах РРЛ прямой видимости учитываются три основных механизма распространения радиоволн, приводяще к их ослаблению на пролетах линии:
- ослабление вследствие интерференции прямой волны и волн, отраженных от земной поверхности и неоднородностей тропосферы V;
- ослабление за счет экранирующего влияния препятствий земной поверхности при субрефракции радиоволн V;
- ослабление при выпадении дождей на трассе распространения радиоволн V.
Для нахождения закона распределения множителя ослабления V(T) необходимо определить процент времени (вероятность), в течение которого его значение не превысит заданную величину, изменяющуюся в некоторых пределах. Эти пределы обусловлены экспериментальными данными по измерениям уровней сигналов на различных трассах РРЛ и составляют от 0 до -100 дБ. Для этого необходимо найти распределения множителя ослабления для каждого из вышеперечисленных механизмов распространения радиоволн: V(T), V(T) и V(T), а затем можно определить совместное распределение V(T) с использованием метода Монте-Карло.
Данная составляющая множителя ослабления определяется в основном характером интервала РРЛ, поэтому ее расчет необходимо проводить с учетом этого обстоятельства.
К ним относятся трассы, где влиянием отражений от земли можно пренебречь. По результатам экспериментов, проведенных в нашей стране в различных климатических районах, можно сделать вывод о том, что на таких интервалах РРЛ в большинстве случаев величина неровностей земной поверхности h > Н, где H просвет на интервале, соответствующий полю свободного пространства, он рассчитывается по выражению:
H = |
(П1А.4) |
где:
k - относительная координата препятствия, равная k = R/R;
R - расстояние от передающей антенны до препятствия, над которым определяется просвет (см. рис.П1А.1).
Рис.П1А.1.
На пересеченных интервалах РРЛ при значении множителя ослабления V -10 дБ процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше, или равен V за счет интерференционных замираний, можно определить по формуле:
T(V) 10 · T(), |
(П1А.5) |
где:
Т() - процент времени, учитывающий вероятность возникновения интерференционных замираний, обусловленных отражениями радиоволн от слоистых неоднородностей тропосферы с перепадом диэлектрической проницаемости воздуха ().
Для среднестатистического наихудшего месяца в сухопутных районах значения T() в зависимости от R и f можно определить по формуле, удовлетворительно аппроксимирующей экспериментальные распределения:
При 20 R 100 км:
T() 4,1 · 10 · Rf, |
(П1А.6) |
При R 20 км:
T() 2,05 · 10 · Rf, |
(П1А.7) |
где:
R -расстояние от передающей антенны R, км;
f - частота, ГГц;
1 - для сухопутных районов;
5 - для приморских районов (приморскими районами условно считается 50-километровая полоса вдоль береговой линии над ровной местностью), а также районов вблизи водохранилищ, крупных рек, болот и других водных массивов (за исключением крайнего Севера);
= 1...2 - для надводных районов Севера.
При расчете Т(V) необходимо учитывать следующие положения:
1) Расчет T(V) по формулам (П1А.5) и (П1А.6) при = 1 можно производить не только для приземных, но также и для приподнятых сухопутных пересеченных интервалов РРЛ, если выполняется условие:
= 800 м, |
(П1А.8) |
где:
- средняя высота трассы над уровнем моря;
и - высоты передающей и приемной антенн над уровнем моря соответственно.
2) На приподнятых пересеченных приморских (или проходящих вблизи водных массивов) интервалах РРЛ величину T(V) можно рассчитывать по формулам (П1А.5) и (П1А.6), полагая, что при = 500 м параметр равен = 2,5, а при = 800 м этот параметр равен = 2 [1].
3) Если перепад высот корреспондирующих пунктов, для которых по расчетам получается V(50%) < 1 (т.е. 0 дБ), то по указанным формулам рассчитывается величина T(V), где V определяется выражением:
V = V - V(50%), |
(П1А.9) |
где:
V(50%) - медианное значение множителя ослабления V, которое для трасс с перепадом высот рассчитывается по следующей формуле:
V(50%) = . |
(П1А.10) |
Параметр , входящий в формулу (П1А.10) определяется следующим образом. Вначале по известным высотам расположения передающей и приемной антенн и расстоянию между ними рассчитывается параметр :
= 57,3 · |
(П1А.11) |
затем вычисляется отношение /R. Если оно оказывается больше, чем 3,37 · 10, то параметр принимается равным . Если это отношение оказывается меньше, чем 3,37 · 10, то параметр рассчитывается по формуле:
= 1,68 · 10R + 9,7 · 10 · |
(П1А.12) |
где R, h, h - в км.
Рассчитав параметр и подставив его в выражение (П1А.10), можем найти медианное значение множителя ослабления V(50%).
К таким интервалам относятся следующие:
- интервалы, на которых влиянием отражений радиоволн от подстилающей земной поверхности пренебречь нельзя. Это морские интервалы РРЛ, сухопутные интервалы с неровностями земной поверхности (в пределах существенной для отражения зоны т.е. ±0,15R относительно точки отражения), удовлетворяющими условию:
, |
(П1А.13) |
где:
- максимальная высота неровностей земной поверхности;
n - номер интерференционного минимума. Его можно определить по выражению:
n = , |
(П1А.14) |
где:
- среднее значение эффективного вертикального градиента диэлектрической проницаемости воздуха. Это значение зависит от времени года и места положения радиорелейной станции и может быть определено из таблицы П1А.1 и рисунка П1А.3 [2];
P() - относительный просвет на трассе при среднем значении эффективного вертикального градиента диэлектрической проницаемости воздуха:
P() = , |
(П1А.15) |
где:
H() - просвет на трассе с учетом средней рефракции, рассчитываемый по формуле:
H() = H - k · (1 - k), |
(П1А.16) |
где k - относительная координата точки отражения.
На слабопересеченных интервалах РРЛ процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше, или равен V за счет интерференционных замираний можно определить по формуле:
T(V) Q · T() · 10, |
(П1А.17) |
где:
Т() определяется формулой (6) при = 1;
Q - коэффициент, характеризующий вероятность попадания точки приема в интерференционные минимумы, обусловленные отражением от Земли. Для сухопутных трасс этот параметр определяется по формуле:
Q = 1,8 + 18,8 · [f (p(), A)] + 1,76 · 10 · [f (p(), A]. |
(П1А.18) |
Для морских трасс этот параметр определяется по формуле:
Q = 4,85 + 13,4 · [f (p(), A)] + 2,55 · 10 · [f (p(), A] ; |
(П1А.19) |
где величина f (p(), A) находится с помощью следующего выражения:
f (p(), A 0,36A · · , |
(П1А.20) |
параметр А определяется следующей формулой:
A = , |
(П1А.21) |
где - величина среднеквадратического отклонения эффективного вертикального градиента относительной диэлектрической проницаемости воздуха, которую можно определить из таблицы П1А.1 с учетом места расположения РРЛ. На рисунке П1А.2 приведена схема расчета множителя ослабления, обусловленного интерференционной составляющей.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ |
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R, |
f, |
V, |
Q |
R, |
f, |
V, |
p() |
k |
, 1/м |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R 20 |
R < 20 |
R k |
= · 10 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A, ф-ла (21) |
= 3 · 10/ f |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R f Q |
R f Q |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
p() |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T(), ф-ла (6) |
T(), ф-ла (7) |
f [p(), A], ф-ла (20) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
сухопутные трассы |
морские и приморские трассы |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Q = 1,8 + 18,8 f [p(), A] + 1,76 · 10 f[p(), A] |
Q = 4,85 + 13,4 f[p(), A] + 2,55 · 10f [p(), A] |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
V |
R |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R 20 |
R < 20 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Т(V), ф-ла (5) |
R f |
R f |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T(), ф-ла (6) |
T(), ф-ла (7) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Пересеченные приземные |
Слабопересеченные |
Т(V), ф-ла (5) |
V |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
трассы |
трассы |
Рис.П1А.2 Схема расчета T(V) на пересеченных и слабопересеченных трассах
Таблица П1А.1. |
||||||||
N |
Климатический |
Летние месяцы |
Зимние месяцы |
Дополнительные данные |
||||
р-на |
район |
, 1/м |
, 1/м |
, 1/м |
, 1/м |
, 1/м |
, 1/м |
Соответств. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
1 |
Северные районы Европейской территории. |
-8 · 10 |
7 · 10 |
-8 · 10 |
3 · 10 |
-7 · 10 |
4 · 10 |
апрель-май |
_______________ |
||||||||
2 |
Центральные районы Европейской территории |
-10 · 10 |
8 · 10 |
-8 · 10 |
5,5 · 10 |
8,5 · 10 |
5,5 · 10 |
март-апрель, |
3 |
Юго-Запад Европейской территории России (Курская, Воронежская области) |
-9 · 10 |
7,5 · 10 |
-7 · 10 |
(4 - 3,5) · 10 |
|||
4 |
Степные районы Поволжья, Дона, Краснодарского и Ставропольского краев |
-8 · 10 |
8,5 · 10 |
-7 · 10 |
(4,5 - 5,5) · 10 |
-7 · 10 |
9,5 · 10 |
март, октябрь |
область повышенной |
||||||||
5 |
Восточные районы средней полосы (Пермская область, Башкирия) |
0 |
16 · 10 |
|||||
область субрефракции |
||||||||
-9 · 10 |
7 · 10 |
|||||||
6 |
Оренбургская область и прилегающие районы Юго-Востока Европейской территории |
-6 · 10 |
7 · 10 |
-9 · 10 |
(4 - 3,5) · 10 |
октябрь- |
||
7 |
Районы Прикаспийской низменности |
-13 · 10 |
10 · 10 |
-12 · 10 |
6,5 · 10 |
-7 · 10 |
9 · 10 |
|
8 |
Средняя полоса Западно-Сибирской низменности |
-10 · 10 |
9 · 10 |
|||||
9 |
Восточная Сибирь (Якутия, Краснодарский край) |
-7 · 10 |
9 · 10 |
-15 · 10 |
6,5 · 10 |
-16 · 10 |
6,5 · 10 |
ноябрь-март |
10 |
Прибайкалье (прибрежные районы) |
-8 · 10 |
8 · 10 |
-9 ·10 |
4,5 · 10 |
|||
11 |
Забайкалье (континентальные районы) |
-(6-10) · 10 |
10 · 10 |
-(10-12) · 10 |
(7-8) · 10 |
|||
12 |
Приамурье, Приморье |
-12 · 10 |
9 · 10 |
-8 · 10 |
3,5 · 10 |
-8 · 10 |
3,5 · 10 |
март, октябрь |
13 |
Субарктический пояс Сибири |
-7 · 10 |
7 · 10 |
-15 · 10 |
6 · 10 |
-15 · 10 |
6 · 10 |
ноябрь-март |
14 |
Черноморское побережье Кавказа |
область повышенной |
||||||
-12 · 10 |
10 · 10 |
-9 · 10 |
8 · 10 |
март, апрель |
||||
область субрефракции |
октябрь, |
|||||||
-12 · 10 |
6 · 10 |
ноябрь |
||||||
15 |
Камчатский полуостров |
область повышенной |
||||||
10 · 10 |
(7,5 - 8) · 10 |
-(8,5-9) · 10 |
(2,5 - 3 ·10) |
март, |
||||
область субрефракции |
октябрь |
|||||||
-10 · 10 |
5 · 10 |
Рис.П1А.3.
При расчете T(V) необходимо учитывать следующие положения:
1. Пределы применимости формулы (П1А.12) определяются условием(П1А.7).
2. Если на трассе имеется препятствие, исключающее возможность попадания приемной антенны в первый интерференционный минимум при всех значениях до , (где = -31,4 · 10 1/м - критическое значение эффективного вертикального градиента диэлектрической проницаемости воздуха), то приближенно при p(), соответствующем значениям вблизи интерференционных максимумов m 3 необходимо учесть следующие обстоятельства:
а) на слабопересеченных сухопутных интервалах РРЛ значения Т(V) определяются по формуле (П1А.5), а значения Т() - по формуле (П1А.6), т.е. так же, как для случая пересеченных сухопутных трасс;
б) на слабопересеченных морских или приморских интервалах РРЛ, включая трассы в бассейне больших рек и водохранилищ, значение T(V) рассчитывается так же, как в случае пересеченных трасс, проходящих в этих районах.
При p() > 3,88 расчет производится с учетом значений параметра Q.
Величина множителя ослабления при субрефракции T(V) зависит от протяженности интервала РРЛ, длины волны, величины просвета H(), особенностей рельефа местности на трассе, а также от статистического распределения градиентов диэлектрической проницаемости воздуха в районе расположения трассы T().
Для большинства районов России величина Т() распределена по нормальному закону со средним значением и стандартным отклонением . Эти параметры определяются с помощью таблицы П1А.1 и рисунка П1А.3 [3].
Порядок расчета множителя ослабления в этом случае сводится к следующему:
1. Задаваясь значениями градиента в области выше , необходимо построить профиль интервала. Для этого вначале рассчитывается и строится условный нулевой уровень у (смотри рисунок П1А.4) по следующему выражению:
y = R(R - R), |
|
где:
a = 6370 км - радиус Земли;
- эффективный градиент диэлектрической проницаемости воздуха, 1/м;
расстояния R и R, м, (смотри рисунок П1А.4).
Затем относительно этого уровня откладываются высотные отметки местности и наносятся строения и лесные массивы. После этого проводится линия между центрами раскрывов антенн и линии, касательные к профилю трассы из точек передачи и приема, как это показано на рисунке П1А.4.
2. На основании профиля и проведенных построений принимается решение о том, что ослабление электромагнитной волны на трассе будет определяться одним препятствием, или необходимо учитывать два раздельных препятствия.
3. На трассе с одним препятствием в соответствии с рисунком П1А.3 определяются величины r, y, H(), и R, а затем рассчитываются необходимые параметры, а именно:
- радиус кривизны вершины препятствия:
b = ; |
(П1А.23) |
- относительная координата вершины препятствия (смотри рисунок П1А.3):
k = ; |
|
Рис.П1А.4. Аппроксимация реального препятствия сферической поверхностью
-- параметр , учитывающий дифрагирующую способность препятствия:
= ; |
(П1А.25) |
- относительный просвет препятствия:
P() = , |
(П1А.26) |
где H определяется выражением (П1А.6).
Все единицы в выражениях (П1А.25)-(П1А.26) должны подставляться в системе СИ. Величина определяется из профиля интервала (см. рисунок П1А.3) и должна быть равной или больше величины просвета на интервале, соответствующей полю свободного пространства H. Если получается меньше H, то в этом случае от вершины препятствия откладывается = H и заново определяются параметры r, b и .
4. По рассчитанным значениям параметров P() и при ожидаемом значении V - (35...40) дБ и < 5 определяется множитель ослабления V() по следующей формуле:
V() = -6 · · [1 - p()], дБ |
(П1А.27) |
В остальных случаях множитель ослабления V() может быть найден с помощью графиков, представленных на рисунке П1А.5.
5. При наличии на трассе двух или более препятствий проверяется выполнение условий их раздельного учета. Два или несколько препятствий, близко расположенных друг к другу, могут быть приняты за одно эквивалентное, а величины H() и r находятся из профиля интервала следующим образом:
- параметр r определяется касательными к профилю препятствия и равен расстоянию между точками касания, если при этом > H. Величина отсчитывается от точки профиля с наибольшим закрытием;
Рис.П1А.5. Зависимость V от p() и
- если < H, то первоначально от точки профиля с наибольшим закрытием откладывается величина H, а затем проводится линия, параллельная линии АВ. Проведенная линия будет определять хорду r, аналогично рисунку П1А.4.
При наличии препятствий различной высоты (смотри рисунок П1А.5) < влиянием более низкого препятствия можно пренебречь, если при заданном значении g выполняется условие:
H > H,
где:
H - просвет на интервале от точки передачи до более высокого препятствия (смотри рисунок П1А.6). Эта величина отсчитывается от вершины первого препятствия до касательной, проведенной из точки передачи на вершину более высокого препятствия;
H - просвет, соответствующий полю свободного пространства на интервале.
Эту величину можно определить по формуле:
H = , |
(П1А.28) |
где:
- относительная координата препятствия, равная
= .
Если два препятствия удалены друг от друга, то приближенно можно считать, что результирующее значение множителя ослабления будет определяться следующим выражением:
V f(R, R, R) · ( + ), |
(П1А.29) |
Рис.П1А.6. Профиль трассы с двумя разнесенными препятствиями.
где:
функция f(R, R, R) учитывает взаимное влияние препятствий и определяется выражением:
f(R, R, R) = · ; |
(П1А.30) |
и - значения множителя ослабления в дБ для первого и второго препятствий соответственно. Эти значения рассчитываются так же, как для интервала с одиночным препятствием.
Формулой (П1А.29) можно пользоваться при одновременном выполнении следующих условий:
- на касательных и закрытых трассах, для которых выполняется неравенство:
H() < 0;
- при заданном значении высота обеих препятствий и над впадиной между ними должна быть больше величины H для каждого препятствия;
- расстояние между препятствиями таково, что значение функции f(R, R, R) больше, или равно 0,65. Если значение этой функции меньше 0,65, то препятствия можно считать за одно эквивалентное.
Если ширина впадины между препятствиями существенно меньше ширины наиболее узкого препятствия, то два препятствия следует аппроксимировать одним эквивалентным. Однако в любом случае, величина множителя ослабления, полученная с учетом двух препятствий всегда должна быть меньше этой величины для одного препятствия.
6. Для определения процента времени, в течение которого множитель ослабления меньше, или равен V за счет экранирующего влияния препятствий при субрефракции T(V) по значениям , , и рассчитывается параметр :
= . |
(П1А.31) |
Зная этот параметр, можно определить величину T(V) по формуле:
T(V) = |
(П1А.32) |
7. Аналогичным образом проводятся расчеты для других значений градиента g и после этого строится статистическое распределение T(V). На рисунке П1А.7 приведена схема расчета множителя ослабления, обусловленного влиянием субрефракции.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ |
|||||||||||||||||||||||||||||||
R, |
f, |
V, |
, |
Набор данных для разных |
|||||||||||||||||||||||||||
км |
ГГц |
дБ |
1/км |
1/км |
r, |
, |
H, |
R, |
|||||||||||||||||||||||
R |
R |
r |
|
||||||||||||||||||||||||||||
f |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
к, ф-ла (24) |
b, ф-ла (23) |
||||||||||||||||||||||||||||||
= 3 · 10/f |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
R |
H, ф-ла (4) |
, ф-ла (25) |
H() R |
||||||||||||||||||||||||||||
H() |
p(), ф-ла (15) |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
V() |
ф-ла (27) |
||||||||||||||||||||||||||||||
, |
V |
||||||||||||||||||||||||||||||
из условия V() = V |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
, ф-ла (4.31) |
|
ф-ла (32) |
|
|||||||||||||||||||||||||||
T(V) |
|
Рис.П1А.7 Схема расчета T(V)
4. Расчет статистического распределения множителя
ослабления, обусловленного влиянием дождей
1. Расчет величины Т(V) производится для условно "наихудшего" месяца. Заметное влияние дождей на ослабление сигналов РРЛ начинает проявляться в диапазонах выше 6 ГГц, а на частотах выше 10 ГГц это влияние становится определяющим. Поэтому статистическое распределение множителя ослабления при выпадении дождей определяется статистическим распределением интенсивности дождя. Порядок расчета значения множителя ослабления в дожде сводится к следующему:
Для географического расположения интервала РРЛ с помощью карты, приведенной на рисунке П1А.8, определяется климатический район расположения интервала РРЛ и по таблице П1А.2 определяется статистическое распределение интенсивности дождя Т().
2. Задаваясь процентом времени Т, с помощью таблицы П1А.2 определяется интенсивность дождя за наихудший месяц года.
3. По известной частоте f и углу наклона поляризации относительно горизонтальной плоскости (в случае круговой поляризации угол равен 45°) рассчитывается погонное затухание радиоволны в дожде :
= k · (), дБ/км, |
(П1А.33) |
где:
параметры k и определяются выражениями:
k = k + k + (k - k) · cos2; |
(П1А.34) |
= [k + k + (k - k) · cos2]/2k. |
(П1А.35) |
Параметры k, и k, в зависимости от рабочей частоты РРЛ определяются по следующим выражениям:
для частот f 10 ГГц:
k = 0,000614(f - 5,2) - 9,0e, |
|
= 1,195 - 0,0066f + + 0,75e; |
(П1А.36) |
k = 0,000789(f - 5,8) - 3,12e, |
|
= 1,172 - 0,0066f + + 2,51e. |
для частот 4 ГГц f <10 ГГц:
k = 0,000353 + 1,5 · 10f, = 1,32 - 0,018 + , |
(П1А.37) |
k = 0,000326 + 1,42 · 10f, = 1,262 - 0,0195 + . |
4. Величина множителя ослабления V(T) при известной интенсивности дождя , превышаемой в течение Т% времени, рассчитывается по следующей формуле:
V(T) = k[(Т)]R · ехр , дБ |
(П1А.38) |
5. Аналогичным образом для других процентов времени Т находятся соответствующие им интенсивности дождя и, в соответствии с пунктами 2, 3 и 4 рассчитываются ожидаемые значения множителя ослабления в дожде V(T).
6. По полученным значениям множителя ослабления V(T) строится статистическое распределение T(V). На рисунке П1А.9 приведена схема расчета множителя ослабления, обусловленного влиянием дождей.
Рис.П1А.8.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R, |
f, |
V, |
W, |
I(T), |
, |
поляри- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
f |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
f < 10 |
f 10 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
верт.поляриз. |
горизонт.поляриз. |
верт.поляриз. |
горизонт.поляриз. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
f |
k, ф.(П1А.34, 37) |
f |
k, ф.(П1А.34, 37) |
k, ф.(П1А.34, 36) |
f |
k, ф.(П1А.34, 36) |
f |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
f |
, ф.(П1А.35, 37) |
f |
, ф.(П1А.35, 37) |
, ф.(П1А.35, 36) |
f |
, ф.(П1А.35, 36) |
f |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, |
ф-ла (П1А.33) |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
I |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
V, ф-ла (П1А.38) |
Рис.П1А.9. Схема расчета составляющей T(V)
Статистические данные об интенсивности дождей за средний
наихудший месяц районов территории России
Таблица П1А.2
N р-на % |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
1,0 |
3,4 |
3,7 |
3,7 |
3,3 |
3.4 |
2,8 |
2,3 |
2,6 |
1,9 |
4,0 |
4,9 |
|
Ин- |
0,7 |
4,2 |
4,5 |
4,5 |
4,1 |
4,6 |
3,8 |
3,0 |
3,6 |
2,8 |
4,9 |
6,4 |
0,5 |
5,0 |
5,2 |
5,3 |
4,9 |
5,6 |
4,7 |
4,0 |
4,5 |
4,0 |
5,8 |
8,6 |
|
тен- |
0,3 |
6,2 |
6,7 |
7,0 |
6,5 |
7,6 |
6,5 |
5,4 |
5,9 |
5,7 |
8,3 |
12,0 |
0,2 |
7,7 |
8,0 |
8,3 |
8,5 |
9,2 |
8,5 |
7,1 |
8,0 |
7,2 |
10,5 |
19,7 |
|
сив- |
0,1 |
12,0 |
11,3 |
12,0 |
11,3 |
13,0 |
13,4 |
11,2 |
13,0 |
10,5 |
22,0 |
36,0 |
0,07 |
13,7 |
15,0 |
15,4 |
15,2 |
18,6 |
19,6 |
15,0 |
17,0 |
15,5 |
30,8 |
46,8 |
|
ность, |
0,05 |
16,2 |
17,9 |
20,0 |
21,0 |
26,5 |
28,0 |
22,0 |
24,0 |
22,4 |
38,4 |
56,3 |
0,03 |
25,3 |
25,6 |
26,0 |
31,5 |
39,0 |
40,2 |
36,8 |
36,5 |
42,7 |
54,8 |
68,4 |
|
мм/ч |
0,02 |
35,2 |
32,2 |
31,7 |
41,0 |
49,5 |
52,4 |
51,6 |
48,4 |
57.3 |
70.0 |
81,0 |
0,01 |
60,0 |
51,0 |
45,0 |
61,7 |
74,0 |
72,8 |
82,8 |
72,0 |
72,0 |
105,0 |
113,3 |
|
0,007 |
68,3 |
58,8 |
54,2 |
75,2 |
90,0 |
84,2 |
99,1 |
86,4 |
79,7 |
115,6 |
134,0 |
|
0,005 |
74,5 |
70,8 |
61,2 |
88,5 |
105,4 |
98,7 |
114,2 |
98,0 |
91,5 |
124,0 |
160,4 |
|
0,003 |
90,0 |
80,4 |
72,5 |
110,7 |
130,0 |
118,5 |
140,0 |
122,6 |
107,0 |
147,4 |
189.3 |
|
0,002 |
101,6 |
94,0 |
81,0 |
128,4 |
148,2 |
133,5 |
160,0 |
139,2 |
118,3 |
165,3 |
196,3 |
|
0,001 |
121,70 |
126,0 |
99,5 |
162,0 |
184,5 |
161,7 |
198,0 |
170,3 |
142,4 |
195,0 |
Продолжение Таблицы П1А.2.
N р-на % |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
|
1,0 |
2,3 |
3,0 |
3,8 |
3,6 |
4,7 |
4,8 |
5,8 |
6,2 |
5,2 |
3,7 |
||
Ин- |
0,7 |
3,3 |
4,0 |
4,7 |
4,3 |
5,7 |
5,7 |
7,2 |
7,4 |
5,8 |
4,1 |
|
0,5 |
4,2 |
5,0 |
5,4 |
5,0 |
6,7 |
6,7 |
8,4 |
8,6 |
6,7 |
4,5 |
||
тен- |
0,3 |
1,0 |
5,7 |
6,6 |
7,0 |
6,2 |
8,2 |
8,3 |
10,4 |
10,0 |
8,5 |
5,3 |
0,2 |
2,2 |
7,3 |
8,2 |
8,1 |
7,9 |
9,6 |
10,1 |
12,0 |
11,0 |
9,8 |
6,7 |
|
сив- |
0,1 |
7,0 |
10,7 |
13,0 |
10,8 |
11,7 |
12,0 |
15,0 |
20,9 |
14,3 |
12,7 |
9,2 |
0,07 |
10,3 |
13,3 |
17,0 |
12,6 |
17,5 |
15,2 |
19,8 |
27,4 |
18,2 |
15,2 |
10,1 |
|
ность, |
0,05 |
13,4 |
17,2 |
23,0 |
16,5 |
26,0 |
19,2 |
27,5 |
34,4 |
21,1 |
17,2 |
11,0 |
0,03 |
21,0 |
25,6 |
32,4 |
24,8 |
32,2 |
27,2 |
38,0 |
47,2 |
28,0 |
18,9 |
13,7 |
|
мм/ч |
0,02 |
33,0 |
32,4 |
39,6 |
33,0 |
37,3 |
35,0 |
46,6 |
58,4 |
34,0 |
19,6 |
19,5 |
0,01 |
60,0 |
43,0 |
58,4 |
48,0 |
54,0 |
48,0 |
60,0 |
77,6 |
45,0 |
26,0 |
31,0 |
|
0,007 |
78,0 |
49,0 |
69,0 |
64,3 |
62,5 |
57,5 |
70,0 |
88,7 |
53,9 |
29,3 |
43,3 |
|
0,005 |
93,0 |
53,7 |
80,4 |
74,2 |
69,5 |
64,0 |
80,6 |
99,0 |
63,0 |
32,4 |
49,1 |
|
0,003 |
122,0 |
70,0 |
100,5 |
88,3 |
84,0 |
74.5 |
95,0 |
117,5 |
71,2 |
49,0 |
63,0 |
|
0,002 |
148,6 |
84,0 |
116,8 |
110,0 |
91,5 |
84,0 |
106,0 |
130,3 |
81,0 |
50,0 |
74,3 |
|
0,001 |
198,0 |
110,0 |
148,0 |
154,0 |
138,0 |
101,7 |
128,4 |
155,7 |
93,6 |
60,5 |
83,4 |
5. Расчет множителя ослабления в атмосферных газах
На частотах до 60 ГГц ослабление в атмосферных газах будет определяться поглощением радиоволн в водяных парах и в атмосферном кислороде. Определение погонного ослабления радиоволн в водяных парах и в атмосферном кислороде производится на основе инженерного метода расчета, который представлен в [4]. Специфика этого метода заключается в учете зависимости этих ослаблений от метеорологических параметров: давления, температуры и влажности, которые зависят как от района расположения трассы, так и от высоты оконечных пунктов.
Для трасс прямой видимости исходными данными для расчета ослабления являются: частота - f, ГГц, протяженность трассы помех - R, км, географические координаты пункта излучения - широта , долгота - , географические координаты пункта приема - , , высоты местности относительно уровня моря h, h, км, высоты подвеса антенн относительно земной поверхности - h, h, км.
Процедура расчета
1. По данным, представленным в таблице П1А.З определяются метеорологические параметры (давление - Р, мбар, температура - t°C, абсолютная влажность - W г/м) для трассы. Для этой цели из таблицы П1А.З выбираются 4 близлежащих к трассе пункта таким образом, чтобы оба пункта передачи и приема оказались внутри четырехугольника, вершинами которого являлись выбранные метеорологические пункты. Если один из пунктов передачи или приема совпадает или лежит вблизи (расстояние до метеорологического пункта < 0,1 R) одного из метеорологические пунктов, то в этом случае достаточно выбрать из таблицы 3 еще 2 метеорологических пункта, чтобы другой пункт трассы помех находился бы внутри треугольника с вершинами 3 выбранных метеорологических пунктов. При совпадении или близком расположении (расстояние до метеорологических пункта 0,1 R) пунктов передачи и приема к метеорологическим пунктам метеорологические параметры для расчета ослабления в газах определяются по данным этих метеорологических пунктов, как средние значения параметров, приведенных к уровню моря.
P = , мбар, t = , °C, W = , г/м. |
(П1А.39) |
В случае использования в качестве исходных метеорологических параметров их значения для четырех метеорологических пунктов процедура определения Р, t и W для трассы заключается в следующем:
а) По географическим координатам пунктов передачи и приема определяются географические координаты середины трассы.
= , Д = . |
(П1А.40) |
б) По метеорологическим параметрам и географическим координатам метеорологических пунктов, используя принцип линейной интерполяции, рассчитываются метеорологические параметры (МП - Р, t, W) для середины трассы.
МП = (Д' - Д) + МП'; |
(П1А.41) |
МП' = + МП |
(П1А.42) |
МП'' = + МП |
(П1А.43) |
Д' = (); Д'' = (); |
(П1А.44) |
где индексы 1, 2 относятся к метеорологическим пунктам с долготами меньше, чем долгота середины трассы помех, и соответственно большей и меньшей широтами, индексы 3, 4 - к метеорологическим пунктам с долготами больше, чем долгота середины трассы, и соответственно большей и меньшей широтами.
2. Для расчета множителя ослабления V, в соответствии с [4] были приняты следующие высотные зависимости метеорологических параметров, полученные на основе данных, представленных в [5, 6]:
Давление - |
P = P), мбар, |
(П1А.45) |
Температура - |
t = t - 5,5(h - h), °C, |
(П1А.46) |
Влажность - |
W = e, г/м |
(П1А.47) |
где:
h - высота относительно уровня моря, км;
h - высотная отметка Земли метеорологического пункта относительно уровня моря, км;
t - температура на поверхности Земли, °C;
- влажность на поверхности Земли, г/м;
P - давление на поверхности Земли, мбар.
Учитывая тот факт, что погонное ослабление как в атмосферном кислороде , так и в водяных парах функционально сложно зависит от метеорологических параметров, расчет составляющих множителя ослабления V и V проводится методом разбиения трассы на отрезки с перепадом высот 100 м, при котором изменение метеорологических параметров с высотой можно не учитывать, а затем суммируются полученные значения множителя ослабления на отрезках.
При такой методике расчетная формула для V и V будет иметь вид:
V = -, дБ, |
(П1А.48) |
где:
R - протяженность трассы или участка трассы, км;
h - высота подвеса антенн относительно уровня моря на передающем (или приемном) пункте, км, т.е. h = h + h (или h = h + h), км;
h - высота подвеса антенны относительно уровня моря на приемном (или передающем) пункте, км;
h = h + 0,1i, км, - высота трассы относительно моря на текущем отрезке, км, последнее значение которой не должно превышать h;
(h) - погонное ослабление в атмосферном кислороде () или водяных парах () на высоте текущего отрезка трассы, дБ/км.
В соответствии с [4] (h) или (h) рассчитываются по следующим формулам:
при f < 54 ГГц
= f · 10, дБ/км. |
(П1А.49) |
при 54 ГГц < F < 60 ГГц
= exp{[(54) · (f - 57)(f - 69)(f - 63)(f - 66)- |
|
- (57) · (f - 54)(f - 60)(f - 63)(f - 66) + |
|
+ (60) · (f - 54)(f - 57)(f - 63)(f - 66) - |
|
- (63) · (f - 54)(f - 57)(f - 60)(f - 66) + |
|
+ (66) · (f - 54)(f - 57)(f - 60)(f - 63)]}, дБ/км, |
(П1А.50) |
(54) = 2,128 · · · exp[-2,528(1 - r)], |
(П1А.51) |
(54) = 2,136 · · · exp[-2,5196(1 - r)], |
(П1А.52) |
(57) = 9,984 · · · exp[0,8563(1 - r)], |
(П1А.53) |
(60) = 15,42 · · · exp[1,1521(1 - r)], |
(П1А.54) |
(63) = 10,63 · · · exp[0,6287(1 - r)], |
(П1А.55) |
(66) = 1,944 · · · exp[-4,1612(1 - r)], |
(П1А.56) |
a = ln()/ln3,5; |
(П1А.57) |
b =4/; |
(П1А.58) |
= 6,7665 · · · exp[1,5663(1 - )] - 1, |
(П1А.59) |
= 27,8843 · · · exp[0,5496(1 - )] - 1, |
(П1А.60) |
r = P/1013, = 288/273 + t, |
(П1А.61) |
P и t - определяются по формулам:
Р = Рехр, мбар, t = t - 5,5h, °C, |
(П1А.62) |
= { |
|
fW · 10, дБ/км |
(П1А.63) |
где - влажность воздуха на текущем отрезке рассчитывается по формуле:
W = W · e, г/м |
(П1А.64) |
= 0,9544 · + 0,0061W, |
(П1А.65) |
= 0,95 · + 0,0067W, |
(П1А.66) |
= 1 + (f - 22,235)/(f + 22,235) . |
(П1А.67) |
P, t и W в формулах (П1А.62, П1А.64) - это значения метеорологических параметров для середины трассы помех, рассчитанные по формулам (П1А.39-П1А.44). На рисунке П1А.10 приведена схема расчета множителя ослабления в атмосферных газах.
Рис.П1А.
10. Схема расчета множителя ослабления в атмосферных газах
Данные об усредненных значениях давления, температуры
и абсолютной влажности у земной поверхности для наиболее влажного месяца
Таблица П1А.3 |
|||||||
п/п |
Название |
географические |
высота |
давление, |
темпера- |
влажность, |
|
широта |
долгота |
тельно |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1 |
Алдан |
58°37' |
125°22' |
0,682 |
928,5 |
16,2 |
9,03 |
2 |
Александровск-на- |
50°54' |
142°10' |
0,03 |
1006,0 |
15,1 |
10,8 |
3 |
Александровское, Томская обл. |
60°25' |
77°52' |
0,06 |
1002,1 |
18,5 |
10,96 |
4 |
Анадырь |
64°47' |
177°34' |
0,062 |
1009,0 |
10,7 |
8,04 |
5 |
Архангельск |
64°35' |
40°30' |
0,013 |
1010,0 |
15,6 |
9,6 |
6 |
Аян, Хабаровский край |
56°27' |
138°09' |
0,01 |
1009,1 |
12,9 |
9,33 |
7 |
Барабинск |
55°22' |
78°24' |
0,12 |
993,0 |
19,3 |
10,86 |
8 |
Баренцбург |
78°04' |
14°13' |
0,02 |
1008,5 |
5,4 |
5,63 |
9 |
Беринга, о |
55°12' |
165°59' |
0,01 |
1007,8 |
10,4 |
8,88 |
10 |
Благовещенск |
50°16' |
127°30' |
0,14 |
987,6 |
20,2 |
13,85 |
11 |
Богучаны, Красноярский край |
58°25' |
97°24' |
0,13 |
992,0 |
18,5 |
10,9 |
12 |
Бологое |
57°54' |
34°03" |
0,18 |
990,0 |
16,6 |
10,45 |
13 |
Борзя, Читинская обл. |
50°23' |
116°31' |
0,68 |
927,1 |
18,0 |
11,35 |
14 |
Варнавара, Красноярский край |
60°20' |
102° 16' |
0,26 |
977,0 |
17,4 |
9,8 |
15 |
Васильева, мыс Сахалин |
50°00' |
155°23' |
0,02 |
1009,1 |
10,3 |
8,73 |
16 |
Верхноянск |
67°33' |
133°23' |
0,14 |
992,5 |
14,3 |
7,5 |
17 |
Визе о., Красноярский край |
79°30' |
76°30' |
0,01 |
1010,4 |
0,5 |
4,8 |
18 |
Вилюйск |
63°46' |
121°37' |
0,11 |
994,1 |
17,6 |
8,9 |
19 |
Витим |
59°27' |
112°35' |
0,19 |
984,2 |
17,9 |
10,5 |
20 |
Владивосток |
43°07' |
131°54' |
0,14 |
998,2 |
20,4 |
14,9 |
21 |
Волгоград |
48°41' |
44°21" |
0,14 |
994,5 |
23,6 |
9,8 |
22 |
Вологда |
59°17' |
39°52' |
0,12 |
996,9 |
16,7 |
10,2 |
23 |
Вятка |
0,16 |
18,3 |
10,5 |
|||
24 |
Гижига, Магаданская обл. |
61°56' |
160°20' |
0,005 |
1007,9 |
11,0 |
8,2 |
25 |
Диксон н.о. |
73°30' |
80°14' |
0,02 |
1005,5 |
4,5 |
6,15 |
26 |
Н.Новгород |
56°13' |
43°49' |
0,08 |
992,3 |
18,4 |
10,7 |
27 |
Екатерино-Никольское, Хабаровск. край |
47°44' |
130°58' |
0,07 |
995,6 |
20,0 |
14,4 |
28 |
Жигалово, Иркутская обл. |
54°48' |
105°10' |
0,41 |
958,1 |
17,5 |
10,95 |
29 |
Жиганск, Якутия |
66°46' |
123°24' |
0,06 |
997,4 |
15,7 |
8,55 |
30 |
Игарка |
67°28' |
86°34' |
0,03 |
1005,8 |
15,7 |
9,6 |
31 |
Ивдель, Екатерининская обл. |
60°41' |
60°26' |
0,1 |
997,8 |
17,3 |
10,05 |
32 |
Иркутск |
52°16' |
104°21' |
0,485 |
956,5 |
18,2 |
11,2 |
33 |
Казань |
55°47' |
49°11' |
0,06 |
996,4 |
19,5 |
11,14 |
34 |
Калининград |
54°42' |
20°37' |
0,03 |
1011,1 |
16,6 |
10,72 |
35 |
Кандалакша, Мурманск. обл. |
67°08' |
32°26' |
0,03 |
1007,2 |
13,7 |
8,68 |
36 |
Кемь-Порт, Карелия |
64°59' |
34°47' |
0,01 |
1010,1 |
13,0 |
9,26 |
37 |
Киренск, Иркутская обл. |
57°46' |
108°07' |
0,26 |
976,1 |
18,8 |
10,98 |
38 |
Ключи, Камчатка |
56°19' |
160°50' |
0,02 |
1005,9 |
12,6 |
9,13 |
39 |
Корф, Камчатка |
60°21' |
166°00' |
0 |
1009,6 |
11,5 |
8,53 |
40 |
Красноярск |
56°00' |
92°53' |
0,21 |
983,6 |
18,2 |
10,98 |
41 |
Красный Чикой Читинская обл. |
50°22' |
108°45' |
0,77 |
918,4 |
16,2 |
10,66 |
42 |
Курск |
51°39' |
36°11' |
0,25 |
984,0 |
19,6 |
10,7 |
43 |
Кызыл |
51°50' |
94°30' |
0,63 |
934,5 |
19,4 |
9,6 |
44 |
С.Петербург |
59°58' |
30°18' |
0 |
1003,2 |
15,0 |
10,2 |
45 |
Самара |
53°15' |
50°27' |
0,04 |
1005,0 |
20,7 |
11,1 |
46 |
Марково, Магаданская обл. |
64°41' |
170°25' |
0,03 |
1005,4 |
12,7 |
8,3 |
47 |
Минеральные воды |
44°13' |
43°06' |
0,31 |
975,4 |
22,6 |
11,9 |
48 |
Могоча, Читинская обл. |
53°44' |
119°47' |
0,62 |
993,8 |
16,5 |
10,6 |
49 |
Москва |
55°45' |
37°34' |
0,16 |
989,7 |
17,6 |
10,87 |
50 |
Мурманск |
68°58' |
33°03' |
0,05 |
1004,7 |
10,9 |
8,07 |
51 |
Нарьян-Мар |
67°39' |
53°01' |
0,01 |
1010,2 |
13,7 |
8,5 |
52 |
Начаева бухта, Магаданская обл. |
58°37' |
150°47 |
0,12 |
995,6 |
11,4 |
8,5 |
53 |
Нижнеудинск |
54°53' |
99°02' |
0,41 |
595,6 |
17,2 |
10,75 |
54 |
Николаевск-на-Амуре |
53°09' |
140°42' |
0,05 |
1003,6 |
15,4 |
10,6 |
55 |
Новосибирск |
55°02' |
82°54' |
0,16 |
991,3 |
20,4 |
11,5 |
56 |
Оленск, Якутия |
68°30' |
112°26" |
0,20 |
988,3 |
14,4 |
7,87 |
57 |
Олекминск, Якутия |
60°24' |
120°25' |
0,13 |
989,8 |
18,4 |
10,1 |
58 |
Омолон, Магаданская обл. |
65°07' |
160°25' |
0,26 |
976,8 |
11,6 |
7,55 |
59 |
Омск |
54°56' |
73°24' |
0,09 |
996,0 |
20,7 |
10,77 |
60 |
Оренбург |
51°45' |
55°06' |
0,11 |
996,2 |
21,6 |
10,88 |
61 |
Оймякон |
63°16' |
143°09' |
0,73 |
921,0 |
12,0 |
7,34 |
62 |
Пенза |
53°08' |
45°01' |
0,17 |
990,5 |
19,5 |
10,8 |
63 |
Петрозаводск |
61°49' |
34°16' |
0,04 |
1005,0 |
15,0 |
9,6 |
64 |
Петропавловск-Камчатский |
52°58' |
158°45' |
0,01 |
1008,0 |
13,2 |
9,34 |
65 |
Печора |
65°07' |
57°06' |
0,06 |
1002,0 |
16,6 |
8,9 |
66 |
Подкаменная Тунгуска |
61°36' |
90°00' |
0,06 |
1001,5 |
18,2 |
10,5 |
67 |
Поронайск, Сахалинская обл. |
49°13' |
143°06' |
0,03 |
1005,0 |
11,6 |
9,87 |
68 |
Ростов-на-Дону |
47°15' |
39°49' |
0,08 |
993,0 |
23,0 |
11,2 |
69 |
Салехард |
66°32' |
66°32' |
0,04 |
1004,0 |
14,7 |
9,15 |
70 |
Саратов |
51°34' |
46°02' |
0,17 |
991,0 |
20,7 |
11,3 |
71 |
У сть-Баргузин, Бурятия |
53°26' |
108°59" |
0,46 |
958,0 |
14,7 |
9,98 |
72 |
Уфа |
54°45' |
56°00' |
0,2 |
998,0 |
18,8 |
11,8 |
73 |
Хабаровск |
48°81' |
135°10' |
0,07 |
1002,0 |
20,9 |
13,9 |
74 |
Хакасская (Абакан) |
53°45 |
91°24' |
0,25 |
978,0 |
19,5 |
11,0 |
75 |
Ханты-Мансийск |
60°58' |
69°04' |
0,04 |
1004,0 |
18,3 |
11,2 |
76 |
Хатанга |
71°59' |
102°28' |
0,02 |
1005,0 |
13,0 |
7,82 |
77 |
Хейса о., Архангельская обл. |
80°37' |
58°03' |
0,02 |
1006,0 |
0,7 |
4,73 |
78 |
Челюскина мыс |
77°43' |
104°17' |
0,01 |
1010,0 |
1,6 |
5,04 |
79 |
Четырехстол- |
70°38' |
162°24' |
0,01 |
1008,0 |
1,6 |
5,0 |
80 |
Тамбов |
52°44' |
41°28' |
0,14 |
995,0 |
19,6 |
11,1 |
81 |
Тарко Сале, Тюменская обл. |
64°55' |
77°49' |
0,03 |
1006,0 |
16,3 |
10,0 |
82 |
Терней, Приморский край |
45°02' |
136°40' |
0,01 |
1005,0 |
16,7 |
12,7 |
83 |
Тикси |
71°35' |
128°55' |
0,01 |
1008,0 |
7,1 |
6,64 |
84 |
Тобольск |
58°09' |
68°11' |
0,05 |
1003,0 |
18,7 |
11,6 |
85 |
Троицкий прииск, Бурятия |
54°37' |
113°08' |
0,13 |
992,0 |
12,4 |
8,56 |
86 |
Туапсе |
44°06' |
39°06' |
0,1 |
996,0 |
23,0 |
14,9 |
87 |
Туруханск |
65°47' |
87°57' |
0,03 |
1006,0 |
17,3 |
9,98 |
88 |
Екатеринбург |
56°48' |
60°38' |
0,29 |
978,0 |
18,0 |
11,1 |
89 |
Сеймчан, Магаданская обл. |
62°56' |
152°25' |
0,21 |
987,0 |
13,4 |
8,21 |
90 |
Смоленск |
54°45' |
32°04' |
0.24 |
985,0 |
17,1 |
10,8 |
91 |
Сортавала |
61°43' |
30°43' |
0,02 |
1006,0 |
15,3 |
9,81 |
92 |
Советская гавань |
48°50' |
140°08' |
0,02 |
1004,0 |
15,5 |
11,4 |
93 |
Симушир, о. |
46°51' |
151°52' |
0,03 |
1003,0 |
10,0 |
9,06 |
94 |
Сусуман, Магаданская обл. |
62°50' |
148°10' |
0,65 |
931,0 |
11,6 |
7,53 |
95 |
Сутур, Хабаровский край |
50°04' |
132°08' |
0,35 |
975,0 |
17,7 |
12,4 |
96 |
Сухиничи |
54°07' |
35°20' |
0,24 |
985,0 |
17,9 |
10,9 |
97 |
Сыктывкар |
61°40' |
50°51' |
0,1 |
998,0 |
17,0 |
10,3 |
98 |
Чита |
52°01' |
113°20' |
0,68 |
927,0 |
18,3 |
10,8 |
99 |
Мыс Шалаурова, Якутия |
73°11' |
143°56' |
0,01 |
1006,0 |
2,3 |
5,23 |
100 |
Мыс Шмидта, Магадан, обл. |
68°55' |
179°29' |
0,01 |
1005,0 |
4,2 |
5,67 |
101 |
Южно-Курильск |
44°01' |
145°49' |
0.04 |
1003,0 |
14,9 |
12,0 |
102 |
Южно-Сахалинск |
46°55' |
142°44' |
0,02 |
1005,0 |
16,4 |
11,8 |
103 |
Якутск |
62°05' |
129°45' |
0,1 |
995,0 |
18,9 |
9,08 |
1. Справочник по радиорелейной связи. - М.: Радио и связь, 1981.
2. Методика расчета трасс аналоговых и цифровых РРЛ прямой видимости. - М.: НИИР, 1987.
3. Калинин А.И. Распространение радиоволн на трассах наземных и космических радиолиний. - М.: Связь, 1979.
4. Recommendation ITU-P Р.676-5 "Attenuation by atmospheric gases".
5. Новый аэроклиматический справочник пограничного слоя атмосферы над СССР. Статистические характеристики температуры, давления, плотности, влажности. - М.: Гидрометеоиздт, 1985.
6. Казаков Л.Я., Ломакин А.Н. Неоднородности коэффициента преломления воздуха в тропосфере. - М.: Наука, 1976.
Приложение 1B
Методики расчета суммарного ослабления радиосигнала
В данном приложении приведены три методики, позволяющие рассчитать суммарное ослабление сигнала при распространении радиоволн на различных трассах и в различных условиях.
В первом разделе приведена разработанная в НИИР методика расчета суммарного ослабления сигнала при фиксированном положении пунктов передачи и приема в диапазоне частот 1-60 ГГц. В ней рассмотрен расчет множителя ослабления при распространении радиоволн в условиях прямой видимости, в условиях дифракции на различных препятствиях, а также при тропосферном распространении радиоволн. Кроме того, методика позволяет учесть конкретный вид трассы - сухопутная, морская, смешанная, а также ослабление сигнала в осадках и в газах атмосферы. Расчеты по данной методике справедливы в указанном диапазоне частот при вероятности уровней мешающих сигналов меньшей, или равной 50% времени наихудшего с точки зрения помех среднего месяца за несколько лет.
Методика справедлива для эквивалентных расстояний до 1200 км.
Во втором разделе приведена методика расчета множителя ослабления для сухопутных трасс по Рекомендации ITU-R Р. 1546 без учета климатических особенностей. В ней описан расчет напряженности поля на основе эмпирически полученных кривых напряженности поля для заданного набора высот антенн, частот, процентов времени превышения и т.д., для ЭИИМ 1 кВт. В предложенной методике напряженность поля в каждом конкретном случае рассчитывается путем интерполяции или экстраполяции эмпирических кривых напряженности с учетом условий приема, которые вводятся определенными поправками к интерполированным значениям. Предлагаемая методика позволяет по известным передаваемым и принимаемым величинам напряженности поля вычислить конкретное значение ослабления сигналов на трассе. Расчеты по данной методике справедливы при следующих ограничениях: длина трассы - от 1 до 1000 км, диапазон частот от 30 до 3000 МГц, допустимые высоты подвеса антенн передающих и приемных станций относительно среднего уровня рельефа - до 3000 м. Результаты расчета по данной методике справедливы для процентов времени превышения от 1 до 50% и для процентов покрытия от 1 до 99%.
Для более точного расчета потерь при распространении радиоволн на расстояниях до 1 км в третьем разделе приложения приведена методика, основанная на усовершенствованной модели Хата, применяемой в SEAMCAT. Эта методика позволяет рассчитать множитель ослабления сигнала на сухопутных трассах при расположении пунктов передачи и приема в условиях застройки различной интенсивности. Расчеты по данной методике справедливы в диапазоне частот от 30 до 3000 МГц.
В условиях свободного пространства напряженность поля определяется формулой
Е= 74,77 + P - 20, |
(П1В.1) |
где
E - среднеквадратичная величина напряженности поля, в дБ по отношению к 1 мкВ/м;
R - расстояние, в км,
P - излучаемая мощность, в дБ по отношению к 1 Вт.
= P + G - ,
где:
G - коэффициент усиления передающей антенны в направлении на приемную антенну, в дБ по отношению к изотропной антенне;
- затухание в фидере, в дБ;
Р - мощность передатчика, в дБ по отношению к 1 Вт.
В реальных условиях напряженность поля отличается от Е. Это отличие учитывается множителем ослабления V,
V = Е - Е, дБ, |
(П1В.2) |
где:
Е - истинная среднеквадратичная величина напряженности поля, в дБ по отношению к 1 мкВ/м.
Множитель ослабления можно определить как
где :
- реальная мощность на входе приемника, в дБ относительно 1 Вт;
- мощность на входе приемника в свободном пространстве, в дБ относительно Вт.
Таким образом, множитель ослабления включает в себя все эффекты, связанные с распространением радиоволн, вызывающие изменения величины напряженности поля и мощности на входе приемника. Поэтому далее речь будет идти именно о множителе ослабления V .
При распространении радиоволн в пределах прямой видимости уровень сигнала может быть значительно выше его медианного значения и даже выше уровня сигнала в свободном пространстве. Это объясняется приходом в место приема волн, отраженных от поверхности Земли, и их сложением с прямой волной при меняющейся во времени разности фаз этих волн.
Кроме того, в место приема приходят волны, отраженные от атмосферных неоднородностей, имеющие случайные амплитуды и фазы, которые также складываются с прямой волной и волнами, отраженными земной поверхностью. В результате интерференции этих волн есть вероятность значительного увеличения уровня сигнала в приемной антенне.
Увеличение напряженности поля может вызывать также явление фокусировки волн атмосферными неоднородностями и отражениями волн от каких-либо объектов, расположенных вблизи трассы, а также волноводным распространением волн в тропосфере. В результате, уровень сигнала имеет сложную структуру, меняющуюся во времени, при значительной вероятности больших уровней сигнала. При этом вероятность в значительной степени зависит от климатических и географических характеристик района трассы.
Для решения проблем ЭМС необходимы методы определения распределения уровня сигнала во времени при t < 50% для различных климатических районов. Эти распределения могут быть рассчитаны лишь на основе экспериментальных данных, полученных при исследовании распространения радиоволн на различных частотах на трассах различной длины в различных климатических и географических районах.
На основе методологии [1] и данных статистики больших уровней сигналов для территории России [2] ниже приводится метод расчета уровней мешающих сигналов при t 50% для территории России.
После построения профиля трассы (ее геологического разреза от передающей к приемной антенне) становится очевидным имеется ли прямая видимость между передающей и приемной антеннами. Однако это не значит, что при наличии прямой видимости напряженность поля будет равна напряженности поля в свободном пространстве. Влияние поверхности Земли будет сказываться при просветах (расстояниях от точек профиля трассы до линии, соединяющей передающую и приемную антенны) значительно больше 0. К открытым трассам обычно относят трассы, у которых просвет Н (см. рис.П1В.1) при средней рефракции в любой точке трассы удовлетворяет условию:
H 10 · , м, |
(П1В.3) |
где , , R - км, f - ГГц.
В этом случае множитель ослабления поля свободного пространства будет определяться двумя компонентами: множителем ослабления сигнала , превышающим поле свободного пространства, плюс множитель ослабления из-за поглощения радиоволн в атмосферных газах (на частотах до 60 ГГц оно вызывается поглощением в кислороде и водяных парах).
Таким образом, результирующее значение множителя ослабления будет:
V(T) = (T) + , дБ. |
(П1В.4) |
Расчет приведен в п.1.6.
На основании [1, 2] статистическое распределение Т(), позволяющее учитывать климатические и топографические особенности помеховых трасс, рассчитывается по формуле:
T() = 10, % |
(П1В.5) |
x = 1,242 - 0,07795 - (3 - ),
где:
0 дБ;
- фактор возникновения условий многолучевого и аномального распространения радиоволн, %.
Зависимость T() для значений от 0,01% до 1000% представлена на рис.П1В.2
В соответствии с [3] величина определяется следующим образом:
- при 20 км R 100 км = 4,1 · 10 · Q · , %;
- при R < 20 км |
= 2,05 · 10 · Q · , %, |
(П1В.6) |
где f - частота, ГГц;
R - протяженность трассы, км;
Q - фактор, учитывающий особенности местности, равный:
К приморским относятся трассы, проходящие не более чем в 50 км от береговой линии, а также расположенные вблизи водохранилищ, крупных рек, болот и других больших водных массивов. К слабопересеченным относятся трассы, у которых отраженный от земной поверхности луч не экранируется препятствиями и изрезанность местности в области точки отражения (0,15 R относительно точки отражения) удовлетворяет условию:
, м, |
(П1В.7) |
где , - координаты точки отражения, км.
Формулы (П1В.6) пригодны для расчета на частотах до 20 ГГц. На частотах выше 20 ГГц некоторые экспериментальные исследования в России и в других странах дают значения меньше, чем на частоте 20 ГГц, но частотной зависимости в этом диапазоне пока не получено. Поэтому в настоящее время при расчете больших уровней мешающих сигналов на частотах выше 20 ГГц следует принимать те же значения, что и на частоте 20 ГГц.
Алгоритм расчета T() приведен на рис.П1В.3
Рис.П1В.1. Профиль открытой трассы
Рис.П1В.2. Зависимость T() для значений от 0,01% до 1000%
Рис.П1В.3. Алгоритм расчета T()
1.3. Методы расчета суммарного ослабления сигнала при
дифракционном распространении радиоволн
В зоне тени электромагнитное поле может быть вызвано явлением дифракции радиоволн на различных препятствиях. Такими препятствиями могут быть выпуклость сферической Земли, закрывающей приемный пункт от передающего, или холмы и горы, а также здания, леса и другие объекты, нарушающие видимость между пунктами передачи и приема.
Уровень дифракционного поля зависит от характера препятствия: его размеров, формы, шероховатости поверхности, электрических параметров материала препятствия, а также от частоты излучения и поляризации.
Современные теоретические методы определения дифракционного поля для препятствий различной формы достаточно полно изложены в [4]. Они были использованы в предлагаемой методике для ряда случаев расчета напряженности поля в тени реальных препятствий (гладкая сферическая поверхность Земли, цилиндрическое препятствие). Для расчета дифракции на нерегулярном шероховатом препятствии (наиболее часто встречающийся случай для сухопутных трасс) применяется метод, разработанный в НИИР, который имеет значительные преимущества по сравнению с методом, предлагаемым в [4]. Метод НИИР, основанный на теории геометрической дифракции, дает плавный переход от освещенной области в область тени и плавный переход от нескольких препятствий и широкого препятствия к одному клиновидному препятствию при плавном изменении параметров без необходимости введения различных методов расчета для разных видов препятствий. Экспериментальное обоснование этого метода НИИР дано, в частности, в [5].
В различных случаях для определения дифракционного ослабления применяются разные методы расчета. Поэтому важной первоначальной задачей является определение наиболее адекватного метода расчета, позволяющего рассчитать дифракционное ослабление с наилучшей точностью.
Анализ трассы распространения радиоволн начинается с построения профиля трассы (вертикального разреза местности). При этом следует учитывать, что сами препятствия расположены на сферической поверхности Земли, поэтому при построении профиля трассы необходимо определять высоты точек профиля с учетом кривизны Земли.
Кривизна Земли может быть приближенно представлена следующим образом
h = , |
(П1В.8) |
где:
h - высота над линией, соединяющей передающий и приемный пункты;
- эквивалентный радиус Земли, учитывающий явление рефракции (стандартные значения = 8500 км);
- расстояние от одной из конечных точек трассы до текущей точки;
r - длина трассы.
Для построения профиля вычерчивается кривизна Земли по (П1В.8) и поверх этой кривизны откладываются высоты точек препятствия.
После построения профиля трассы можно приступить к выбору метода расчета.
В соответствии с результатами исследований, проведенных в НИИР [5], одним из таких критериев является величина неровностей поверхности препятствия. Согласно [5] если неровности препятствия больше, чем величина
= 0,04, м, |
(П1В.9) |
где
- радиус кривизны препятствия, м;
- длина волны, м,
то препятствие можно считать шероховатым (нерегулярным).
Если же < , то препятствие следует полагать гладким. В зависимости от условия > или < меняется метод расчета дифракционного ослабления, т.к. в первом случае велико влияние рассеяния волны шероховатой поверхностью, а во втором случае им можно пренебречь. Этот метод определения типа препятствия по вкладу, подготовленному НИИР, принят в новой версии рекомендации Р.526-8 МСЭ-Р.
Другим критерием является форма препятствия. Если на участке препятствия, прилегающем к линии, соединяющей приемный и передающий пункты, форма вершины препятствия в наибольшей степени приближается к цилиндрической, то для определения дифракционного ослабления используются методы теории дифракции на цилиндрических поверхностях, Если эта форма ближе к сферической, то применяется теория дифракции на сфере. Ширина участка на вершине препятствия вблизи линии трассы, которая при этом учитывается при определении формы, должна быть порядка ширины зоны Френеля
D = , |
(П1В.10) |
где
- расстояние от передающего пункта до препятствия;
- расстояние от приемного пункта до препятствия.
Для вычисления критерия (П1В.9), а также для расчетов дифракционного ослабления необходимо определить радиус кривизны препятствия . Этот радиус вычисляется по трем точкам на поверхности препятствия. Две из них являются точками касания лучей, проведенных из точки излучения и приема к поверхности препятствия, а третья точка является наивысшей точкой поверхности между точками касания (см. рис.П1В.4).
Рис.П1В.4. К вычислению радиуса кривизны препятствия
Радиус препятствия будет определяться выражением:
= . |
(П1В.11) |
Таким образом, после анализа профиля трассы будет определен тип препятствия. Этих типов может быть четыре:
1). Гладкое сферическое препятствие ( < ). Это может быть достаточно ровная сферическая поверхность Земли (равнина, море) или гладкий холм или гора.
2). Гладкое цилиндрическое препятствие ( < ), которое может быть гребнем холма или горы.
3). Препятствие с неровной поверхностью ( < ), которое может представлять собой холм или гору, а также массив леса или какие-то искусственные сооружения.
4). Препятствие в виде клина с малым радиусом кривизны вершины и крутыми склонами. Это могут быть острые гребни гор, стены, здания и какие-то другие сооружения. В этом случая должно выполняться условие
< , |
(П1В.12) |
где
- угол дифракции, т.е. угол между направлением падающей на вершину волны и направлением от вершины на приемный пункт (см. рис.П1В.5).
Рис.П1В.5. К вычислению угла дифракции
Ниже приводятся методы расчета для всех 4 типов препятствий.
Чаще всего этот метод применяется при дифракции радиоволн на гладкой сферической Земле [4]. В этом случае кривизна Земли образует зону тени на расстояниях более расстояния до горизонта
= ( + ), |
(П1В.13) |
где:
- эквивалентный радиус Земли (стандартное значение = 8500 км),
и - высоты передающей и приемной антенн (все величины в формуле (П1В.13) в одних и тех же единицах).
Множитель ослабления в этом случае выражается формулой
V = F(X) + G(Y) + G(Y), дБ |
(П1В.14) |
Для частот выше 1000 МГц в одних и тех же единицах параметры X и Y определяются выражениями:
X = , |
(П1В.15) |
Y = 2, |
(П1В.16) |
где:
r - длина трассы;
- высоты передающей и приемной антенн над сферической поверхностью препятствия радиуса ;
- радиус кривизны поверхности препятствия.
В случае гладкой сферической Земли под следует понимать эквивалентный радиус Земли , поэтому = . Таким образом, в этом случае удается учесть влияние рефракции при дифракционном распространении радиоволн, т.к. величина характеризует степень рефракции. В таблице П1В.1 приведены значения для различных регионов России, а карта районирования дана на рис.П1В.6.
Рис.П1В.6. Карта районирования территории России
Таблица П1В.1 |
||||||
N |
Район |
, км |
N |
Район |
, км |
|
1 |
Северные районы Европейской территории |
8550 |
8 |
Средняя полоса Западной Сибири |
9340 |
|
2 |
Центральный район Европейской территории |
8930 |
9 |
Восточная Сибирь (Якутия, Красноярский край) |
10050 |
|
3 |
Юго-Запад Европейской территории |
8550 |
10 |
Прибайкалье (Прибрежные районы) |
8930 |
|
4 |
Степные районы Поволжья, Дона, Краснодарского и Ставропольского края |
8370 |
11 |
Забайкалье (Континентальные районы) |
9340 |
|
5 |
Восточные районы средней полосы Европейской территории |
8930 |
12 |
Приамурье Приморье |
9340 |
|
6 |
Оренбургская обл. и районы Юго-Востока Европейской территории |
8200 |
13 |
Субарктический пояс Сибири |
9800 |
|
7 |
Районы Прикаспийской низменности |
10530 |
14 |
Черноморское побережье Кавказа |
9570 |
|
15 |
Камчатский полуостров |
9130 |
В более удобных единицах равенства (П1В.15) и (П1В.16) будут выглядеть следующим образом:
X = 2,2r, |
(П1В.17) |
= 9,6 · 10, |
(П1В.18) |
где:
r - длина трассы в км;
- эквивалентный радиус Земли в км;
h - высоты передающей и приемной антенн в м;
- частота в МГц.
Первое слагаемое в (П1В.14), учитывающее расстояние, определяется следующим равенством:
F(X) = 11 + 10(X) - 17,6 X |
(П1В.19) |
Второе и третье слагаемые в (П1В.14), учитывающие высоты расположения передающей и приемной антенн, выражаются формулами:
G() = 17,6( - 1,1) - 5( - 1,1) - 8 для >2 |
(П1В.20) |
G() = -20( + 0,1 · ) при 0,1 < Y < 2 |
(П1В.21) |
1.3.4. Гладкое цилиндрическое препятствие
Чаще всего этот метод применяется при определении дифракционного ослабления от гладких холмов и гор с поверхностью, удовлетворяющей условию < .
Геометрия препятствия будет в этом случае такой, как на рис.П1В.7.
Рис.П1В-7.
Множитель ослабления при такой геометрии препятствия будет определяться выражением:
V = J() + T(m, n), дБ, |
(П1В.20) |
где:
J() - ослабление клиновидным препятствием высотой Н.
Параметр может быть представлен формулой
= 0,0316Н, |
(П1В.21) |
где: Н и - в метрах, а и - в километрах. Тогда ослабление J() можно определить:
J() =- 6,9 - 20, дБ. |
(П1В.22) |
T(m, n) - дополнительное ослабление, связанное с тем, что препятствие не является клиновидным, его вершина сглажена и искривлена.
T(m, n) = km, дБ, |
(П1В.24) |
k = 8,2 + 12n, |
(П1В.25) |
b = 0,73 + 0,27[1 - exp(-1,43 n)] |
(П1В.26) |
m = , |
(П1В.27) |
n = . |
(П1В.28) |
Здесь , , , в одних и тех же единицах.
На частотах выше 1 ГГц природные препятствия, которые встречаются на трассах радиосвязи, во многих случаях оказываются нерегулярными, когда для поверхности препятствия выполняется неравенство > .
Для определения дифракционного поля в тени нерегулярного препятствия следует воспользоваться аппроксимацией реального препятствия или ряда препятствий поглощающими полуплоскостями, которые в определенной степени могут быть моделью реального шероховатого нерегулярного препятствия, т.к. не вызывают отраженной волны.
Для практики обычно достаточно использовать модель из трех полуплоскостей, специальным образом расположенных на трассе перпендикулярно направлению трассы.
Две полуплоскости располагаются так, чтобы их вершины совпадали с точками касания лучей, проведенных из точек приема и передачи к поверхности Земли, а вершина третьей полуплоскости должна совпадать с наивысшей точкой профиля трассы относительно линии, соединяющей точки касания. Последняя может совпадать с одной из боковых полуплоскостей и тогда модель будет состоять из двух полуплоскостей.
Расчет дифракционного ослабления производится следующим образом.
Строится профиль трассы между передатчиком и приемником. На профиле трассы проводятся линии из точек, соответствующих приемной и передающей антеннам, к вершине препятствия АС, ВС и касательные к препятствию AD, BF. Кроме того, проводится линия, соединяющая точки расположения антенн АВ (см. рис.1.3.5).
Из этих построений находятся величины: Н, , , , , , , ;
- расстояние между приемным и передающими пунктами;
- расстояние между передающим пунктом и вершиной среднего препятствия;
- расстояние между приемным пунктом и вершиной среднего препятствия,
и - величины закрытия боковыми препятствиями, т.е. высоты этих препятствий в точках касания над линиями, соединяющими передающий и приемный пункты с вершиной препятствия;
и - расстояния от вершины препятствия до первого и второго боковых препятствий, соответственно;
Н - величина закрытия, т.е. высота препятствия над линией, соединяющей приемный и передающий пункты.
Рис.П1В.8. К определению геометрических параметров препятствия
При наличии прямой видимости между передающей и приемной антеннами величины , и Н становятся отрицательными. В этом случае в качестве точек С, D, F выбираются три наивысшие точки на профиле трассы.
Величина Н вычисляется с учетом средней рефракции, т.е. с учетом медианной величины эквивалентного радиуса Земли . Поэтому построение профиля трассы производится для медианного значения . Медианные значения находятся из таблицы П1В.1. Множитель ослабления для такого профиля будет определяться выражением;
V = F() + F() + F(), дБ. |
(П1В.29) |
Для всех трех слагаемых F(u) вычисляются по формуле:
F(u) = -6,9 - 20, дБ; |
(П1В.30) |
при u - 0,7. Если и < - 0,7 , то величина F(u) считается равной нулю.
В формуле (П1В.29) параметры , , определяются следующим образом:
= - ,
= - ,
= - m + ,
= 0,0816 · H |
= ; |
= 0,0816 · H |
= ; |
= 0,0816 · H |
= 81,6 · () |
= + . |
Если > + 0,75; > + 0,75, то при расчете следует подставлять значения = + 0,75 0; = + 0,75 0.
= 0,001, |
= 0,001. |
Если параметры , 0, то при расчете следует принимать их равными нулю.
При следует принимать = 0, если = 0, то = 0.
Величина всегда меньше или равна , так что .
Если по расчету оказывается больше , то следует принимать (=) , и следовательно, = .
В вышеприведенных формулах величины , , , , выражены в км, , , Н - в метрах, f - в ГГц.
Такие препятствия могут быть в горах и представляют собой острые вершины хребтов, гор и холмов, а также стены и другие искусственные сооружения. Если радиус кривизны вершины такого препятствия удовлетворяет условию:
< 10, |
(П1В.31) |
где - угол дифракции, т.е. угол между направлением на вершину препятствия со стороны передающего и приемного пунктов (рис.П1В.5), то множитель ослабления определяется следующим образом:
V = -6,9 - 20, дБ, |
(П1В.32) |
где:
u = 0,0816H, , , - км, Н - метры, f - ГГц (см. рис.П1В.9).
Рис.П1В.9. Клиновидное препятствие
1.3.7. Колебания уровня поля во времени и расчет напряженности
поля при дифракционном распространении радиоволн
При дифракции радиоволн статистическое распределение временных изменений множителя ослабления относительно его медианного значения удовлетворительно аппроксимируется логарифмически-нормальным законом. Величина стандартного отклонения оказывается связанной с протяженностью трассы г следующей зависимостью:
= 6(1 - ), дБ, |
(П1В.33) |
где:
r - выражено в км. При r > 100 км величина асимптотически приближается к 6 дБ.
Значение множителя ослабления V(T) в децибелах, превышаемое в течение Т процентов времени, равно сумме
V(T) = V + V(T), |
(П1В.34) |
где:
V - медианное значение множителя ослабления в децибелах, равное:
V = + ;
- медианное ослабление при дифракции;
- ослабление в газах атмосферы;
V(T) - его распределение относительно медианного значения V. Оно вычисляется по следующим формулам, аппроксимирующим логарифмически-нормальный закон:
для Т 50%
V(T) = · Q(T), дБ, |
(П1В.35) |
Q(T) = А(Т) - (T), |
(П1В.36) |
А(Т) = , |
(П1В.38) |
(T) = |
(П1В.39) |
Величина ослабления в газах атмосферы будет определяться в п.1.6.
Порядок расчета.
1. Строится профиль трассы при средней рефракции ( определяется из таблицы П1В. 1) согласно формуле (П1В.8).
2. Из профиля трассы по формуле (П1В.9) определяется критерий .
3. При < при выполнении условия (П1В.10) D < b, где b - ровный участок гребня, расчет производится по методам, изложенным в пп.1.3.3 и 1.3.4.
4. При (наиболее часто встречающийся случай для сухопутных трасс) расчет производится по методу, описанному в п.1.3.5, для которого ниже даются более подробные пояснения.
Проводится прямая между центрами передающей и приемной антенн. Затем проводятся две касательные к поверхности препятствия со стороны передающей и приемной антенн. После этого находится наивысшая точка препятствия между точками касания и определяются параметры Н, , , , , , , . Затем расчет производится по методу, изложенному в п.1.3.5.
5. Если выполняется условие (П1В.31), то расчет производится по методу, описанному в п.1.3.6.
6. Расчет флуктуации уровня сигнала во времени и определение вероятностных распределений уровня сигнала во времени при дифракции производится по методам, приведенным в п.1.3.7. Алгоритм расчета дифракционного ослабления приведен на рис.1.3.7.
7. Замечание по поводу применения цифровых карт. Профиль трассы в случае "цифровой карты" в сущности будет таблицей, в одной строке которой отмечены расстояния с выбранным шагом между соседними точками, а в другой строке высота над линией, соединяющей приемный и передающий пункты для каждой из выбранных точек.
Для того, чтобы определить точки касания лучей поверхности препятствия (точки D, С, F рис.П1В.8), а также подобные точки на рис.П1В.4 и П1В.5 определяются две точки с максимальным отношением по упомянутой таблице, где высота, а расстояние от одного из пунктов до точки n (с помощью перебора всех значений ). Угол дифракции (рис.П1В.5) в этом случае будет равен
= arctg + arctg,
где индекс 1 относится к первой точке касания, а индекс 2 - ко второй точке.
8. Для того чтобы выбрать метод расчета дифракционного ослабления согласно пункту 1.3.2 необходимо определить среднюю величину неровностей поверхности препятствия . Эта величина может быть получена непосредственно из рассмотрения формы и природы неровностей. Ими могут быть деревья, кустарники, здания, высота которых будет определять величину , кроме того, к ним относятся неровности рельефа (выступы и впадины на поверхности препятствия), величину которых также можно оценить, зная природу препятствий (холмы, горы, равнина). Если имеется точный профиль препятствия с учетом всех неровностей, то величину можно определить более точно.
Неровности определяются на участке между точками касания лучей поверхности препятствия. При N шагов разбиения профиля препятствия в пределах от -d до +d получим следующее выражение для определения средней величины
= ,
где
- означает модуль а;
- высота точки максимума;
- расстояние от точки максимума до n-й точки;
h() - высота для n-й точки;
Н, d, d - см. рис. П1В.4, формула (П1В.11).
Рис.П1В.
10. Алгоритм расчета дифракционного ослабления
1.4. Методы расчета суммарного ослабления сигнала вследствие
тропосферного распространения радиоволн
Распространение радиоволн в тропосфере является нерегулярным, случайным процессом, часто вызывающим сильное возрастание величины напряженности поля на больших расстояниях и создающим во многих случаях помехи работе радиосистем. Обычно различают ряд явлений, которые могут привести к увеличению напряженности поля на больших расстояниях:
1. Тропосферное рассеяние радиоволн на объемных неоднородностях тропосферы (часто турбулентного характера).
2. Отражение от слоистых неоднородностей тропосферы.
3. Распространение радиоволн в тропосферных волноводах, образованных слоистыми неоднородностями тропосферы.
4. Рефракция радиоволн в тропосфере при больших величинах градиентов индекса рефракции.
Между этими явлениями нет четкой границы и часто одну и ту же ситуацию можно относить к разным явлениям. Кроме того, по характеру напряженности поля в месте приема невозможно определить, к какому из перечисленных явлений можно отнести ситуацию на трассе распространения радиоволн в каждом конкретном случае. Поэтому целесообразно рассматривать все перечисленные явления в совокупности, в отличие от рекомендации МСЭ-Р Р452, в которой для каждого из перечисленных явлений приводятся методы определения величины напряженности поля, неизвестно каким образом полученные.
В связи с этим в настоящей методике на основании очень большого экспериментального материала, полученного на всей территории России и сопредельных стран приводятся методы расчета напряженности поля, в которых учитываются все явления, перечисленные выше. Все эти явления в дальнейшем именуются тропосферным распространением радиоволн.
По сравнению с Методикой 1996 года в данной Методике произведена коррекция частотной зависимости напряженности поля и расширен диапазон частот в сторону высоких частот до частоты 60 ГГц. Кроме того, в ней уточнен метод учета высоты объема рассеяния при определении напряженности поля.
Дальнее тропосферное распространение радиоволн (ДТР) является главной причиной возникновения мешающих сигналов на больших расстояниях. Вследствие этого механизма распространения характеристики мешающих сигналов зависят от протяженности трассы между источником помехи и точкой приема, ее географических особенностей (высот антенн над уровнем моря углов возвышения в конечных точках трассы), частоты и климатических условий.
Величина множителя ослабления при ДТР радиоволн зависит от эквивалентного расстояния , которое является функцией геометрической протяженности трассы и ее географических особенностей и определяется формулой
= R + ( + ) |
(П1B.40) |
= 8500 км (значение при стандартной рефракции);
и - углы возвышения (в радианах) на передающем и приемном пунктах трассы (см. рис. 1.4.1) для стандартной рефракции ( = 8500 км).
Углы возвышения и отсчитываются между горизонтальной плоскостью и направлениями на вершины препятствий. Они считаются положительными, когда вершины препятствий находятся выше горизонтальной плоскости и отрицательными, когда вершины препятствий лежат ниже этой плоскости. Значения углов и в радианах могут быть рассчитаны по формулам
= , |
(П1В.41) |
= , |
(П1В.42) |
где:
, - высоты препятствий над условным уровнем отсчета;
, - расстояния от конечных точек трассы до вершин препятствий.
В формулы (П1В.41, П1В.42) значения h, h, h, h, R, R, подставляются в любых, но одинаковых единицах.
Если перед антеннами земная поверхность близка к гладкой сферической (море, степь), то значения и могут быть найдены по формуле
= |
(П1В.43) |
Знание углов и позволит рассчитать эквивалентное расстояние , которое, в свою очередь, необходимо для нахождения множителя ослабления.
Рис.П1В.1
1. Геометрия трассы при ДТР радиоволн
Результаты анализа экспериментальных данных по ДТР радиоволн показывают, что зависимости множителя ослабления V(T), превышаемого в течение Т процентов времени, от и частоты f оказываются различными для сухопутных, морских и приморских трасс, которые можно характеризовать следующим образом:
сухопутные трассы - трассы, удаленные на расстояние более 100 км от морского побережья;
морские трассы - трассы, проходящие полностью над морем;
прибрежные трассы - трассы, проходящие над сушей в прибрежной полосе не далее 100 км от береговой линии.
Множитель ослабления при тропосферном распространении зависит в определенной степени от абсолютной высоты передающего и приемного пунктов над уровнем моря.
Падение уровня с высотой зависит от величины и определяется параметром .
- приращение высоты объема рассеяния по сравнению с высотой при h = h = 0 и = = 0
= (h + h) + |
|
где - длина трассы;
постоянные коэффициенты и определяются выражениями:
= + ; = + ,
, , h, h - выражены в километрах, углы, в радианах.
Для морских трасс высоты h и h определяются относительно уровня моря, для сухопутных и приморских трасс значения h и h отсчитываются от высоты 0,2 км над уровнем моря.
Для этой зоны аппроксимирующие аналитические выражения для множителя ослабления V имеют вид:
V(Т) = 20, дБ |
(П1В.45) |
где функция ) определяется выражением:
= 1,037 + 7,604 · 10 - 1,118 · 10 + |
(П1В.46) |
а частотная функция F(f) может быть найдена по формуле:
F(f)= -0,04( + 50) + , дБ + 0,6 |
(П1В.47) |
где - эквивалентное расстояние, км;
f - частота, ГГц;
Т - процент времени, в течение которого превышается значение множителя ослабления V(T);
= 6, дБ, где определяется формулой (П1В.44), - в км.
Климатический параметр К изменяется в пределах от -1,5 до 3. Его значение можно найти из рисунка П1В.12, на котором изображена карта России с изолиниями климатического параметра К.
Для высокогорных районов в большинстве случаев уровни мешающих сигналов определяются дифракционным распространением радиоволн. Методы определения уровней дифракционного поля изложены в разделе 1.3. Однако в ряде случаев, когда между источником помехи и приемником расположено множество горных препятствий, возможно, что мешающий сигнал определяется тропосферным распространением радиоволн.
К сожалению, в настоящее время не имеется надежных экспериментальных данных по аномальному тропосферному распространению радиоволн в горах. Известно только, что уровни сигнала при тропосферном распространении в горах заметно ниже, чем на равнине.
Учитывая это обстоятельство, можно приближенно, с некоторым запасом, принять, что для высокогорных районов уровень мешающих сигналов из-за тропосферного распространения определяется так же, как для обычных сухопутных трасс (п.1.4.3).
Рис.П1В.1
2. Карта районирования территории России по параметру К
1.4.5. Расчет множителя ослабления V для акваторий морей умеренных широт (зона III)
К морям умеренных широт относятся акватории таких морей, как Балтийское, Охотское и северная часть Японского моря. Для этой зоны аппроксимирующие зависимости имеют следующий вид:
V(Т) = 20, дБ |
(П1В.48) |
где функции ), F(f) и (Т) определяются выражениями:
= 3,92 · 10 - 1,37 · 10 - 0,27 + |
(П1В.49) |
F(f)= -0,025( + 50), дБ |
(П1В.50) |
(Т) = -0,0008Т - 0,000136, дБ/км, |
(П1В.51) |
В формулах П1В.48-П1В.51 выражено в км, Т - в процентах, - в дБ/км.
Наихудший месяц приходится на летний сезон и для различных морей может быть различным.
К зоне IV относятся акватории морей Северного Ледовитого океана.
Уровни мешающих сигналов для этой зоны значительно ниже, чем для зоны III. Аппроксимирующие зависимости для множителя ослабления V(T) имеют вид:
V(Т) = 20F(f) + · + 6, дБ |
(П1В.52) |
где функции ), F(f) и (Т) определяются выражениями:
= 1,45 + 5,8 · 10 - 2,4 · 10 + 7 · 10( + 700) х |
(П1В.53) |
F(f)= -0,025( + 50), дБ |
(П1В.54) |
В формулах П1В.52-П1В.54 выражено в км, Т - в процентах, - в дБ/км.
Наихудший месяц с точки зрения возможности появления больших уровней мешающих сигналов - июль, август.
К зоне V относятся акватории Черного, Азовского, Каспийского, а также южной части Японского моря.
Для этой зоны характерна наибольшая вероятность аномально высоких уровней сигнала и максимальная длительность периода, когда такие уровни возможны.
Аппроксимирующие зависимости V(T) для этой зоны имеют вид
V(Т) = 206 + (Т), дБ |
(П1В.55) |
где функции ), F(f) и (Т) определяются выражениями:
= 1, 53 + 3,29 · 10 -1,37 · 10 + Т + |
(П1В.56) |
F(f)= -0,025( + 50), дБ |
(П1В.57) |
В формулах П1В.55-П1В.57 выражено в км ,Т - в процентах, f - в ГГц, -дБ/км.
Для зоны V наихудшим временем, когда возможны аномально высокие уровни сигналов, является практически весь весенне-летний период.
Приморские зоны занимают полосу 100 км вдоль берега моря, если вдоль берега моря расположена равнина. Если же вдоль берега располагается горный хребет, то приморской зоной следует считать лишь полосу между хребтом и берегом моря.
Для приморских зон множитель ослабления V определяется как средняя величина в децибелах величин V для соседней морской и соседней сухопутной зон:
V = ,
где:
V - множитель ослабления для соседней сухопутной зоны;
V - множитель ослабления для соседней морской зоны.
Если трасса между источником помехи и точкой приема является смешанной, т.е. имеет участки, находящиеся в различных зонах, то значение V(T) может быть вычислено по формуле:
V(T) = + + + …, дБ |
(П1В.58) |
где:
R , R , R - протяженности участков трассы, проходящих в зонах , n, m;
, , - значения множителей ослабления для зон , n, m;
R - географическая длина трассы.
Потери усиления антенн в 50% времени определяются следующим образом:
= 5 + 5, |
(П1В.59) |
где и - ширина диаграмм направленности передающей и приемной антенн по половинной мощности в вертикальной плоскости.
Для вероятности меньше 1% времени следует считать = 0. Если одна из антенн отвернута в сторону от направления трассы, то соответствующее слагаемое в (П1В.59) будет равно нулю.
Потери усиления для других процентов времени между 1 и 50% можно определить с помощью линейной интерполяции
= .
Алгоритм расчета множителя ослабления при тропосферном распространении радиоволн приведен на рис.П1В.13.
Рис.П1В.
13. Алгоритм расчета множителя ослабления при тропосферном распространении радиоволн
1.5. Метод расчета суммарного ослабления сигнала
вследствие рассеяния радиоволн осадками
Рассеяние радиоволн осадками из-за малых размеров рассеивающих частиц может приводить при соответствующей ориентации антенн взаимодействующих РЭС к появлению значительных уровней мешающих сигналов во всем секторе азимутальных углов вокруг источника помех, в то время как все другие рассмотренные выше механизмы вызывают распространение мешающих сигналов примерно вдоль дуги большого круга, соединяющей местоположения РЭС.
Наиболее сильное рассеяние радиоволн вызывают дожди. Вероятность появления мешающих сигналов из-за рассеяния радиоволн другими осадками (град, снег) значительно меньше. Рассеяние радиоволн дождем начинает проявляться на частотах выше 4 ГГц, максимальная дальность распространения мешающих сигналов при действии этого механизма зависит от максимальной высоты скопления рассеивающих частиц и для климатических условий территории РФ может достигать нескольких сотен километров. При этом необходимо знать площадь рассеяния единицы объема дождя S, которая определяется эмпирически по результатам зондирования очагов дождя с помощью метеорологических радиолокаторов. Как показали такие зондирования, максимальная высота дождевых очагов h в климатических условиях РФ не превышает 11 км, а величина S при 0 < h < 11 км связана не только с интенсивностью дождя у земной поверхности, но и с географическими координатами расположения объема рассеяния. На основании этого была получена следующая эмпирическая зависимость для расчета величины S в наихудшем месяце:
S = 6,4 · 10 х ; х 10, 1/м |
(П1В.60) |
где - длина волны, м;
, - географическая широта и долгота расположения объема рассеяния, град;
- интенсивность дождя, мм/ч.
Наибольшее рассеяние радиоволн вызывают ливневые дожди с большими значениями и ограниченными горизонтальными размерами очагов. В соответствие с результатами экспериментальных исследований рассеяния радиоволн дождями принято, что очаг дождя имеет форму цилиндра диаметром d:
d = 3,3 , км. |
(П1В.61) |
При пересечении диаграмм направленности антенн РЭС в общем объеме (рис.П1В.14) в подавляющем числе случаев по ширине (размерам лучей) в области дождевого очага они будут сильно отличаться. Поэтому для определения ослабления сигнала в дожде необходимо учесть и следующие параметры:
D - ослабление мешающего сигнала из-за различия поляризаций на передающем и приемном пунктах, дБ;
- параметр, учитывающий уменьшение мешающего сигнала из-за отличия реального рассеяния каплями дождя от рэлеевского приближения, дБ;
- погонное ослабление в дожде на трассе от РЭС с "узкой" диаграммой направленности антенны до объема рассеяния, дБ/км;
- угол возвышения луча антенны с "узкой" диаграммой направленности, рад;
- угол возвышения луча антенны "широкой" диаграммой направленности, рад;
R - расстояние вдоль земной поверхности от РЭС с "узкой" диаграммой направленности антенны до проекции точки пересечения осей диаграмм направленности на земную поверхность, км;
r - расстояние от РЭС с "широкой" диаграммой направленности антенны до точки пересечения осей диаграмм направленности антенн в объеме рассеяния, км;
G - усиление антенны с "широкой" диаграммой направленности в направлении на объем рассеяния в дБ;
- эквивалентный радиус Земли, км;
h, h- минимальная и максимальная высоты объема рассеяния, км.
Остальные обозначения приводились ранее.
На начальном этапе деление антенн по ширине луча в объеме рассеяния на "узкую" и "широкую" проводится по отношению диаметров главных лепестков диаграмм направленности, которое приближенно равно:
Рис.П1В.1
4. Геометрия трассы при рассеянии осадками
= . |
(П1В.62) |
Если это отношение меньше 1, то антенну РЭС следует отнести к классу "узкая", если оно больше 1, то к классу "узкая" должна быть отнесена антенна РЭС. После этого при подготовке исходных данных для расчета индексы 1 и 2 следует поставить в соответствие с этим ("узкая" - 1, "широкая" - 2). Необходимо отметить, что при отклонении главных лепестков диаграмм направленности антенн PЭC и РЭС в разные стороны от линии, соединяющей их положение или при выполнении условия < - 180°, а также при величине отклонения хотя бы одной из антенн от направления на ось диаграммы направленности другой антенны, превышающем в 4,5 раза ширину главного лепестка диаграммы направленности этой антенны по уровню 3 дБ, помехи вследствие рассеяния радиоволн дождем можно не учитывать и расчеты дальше не продолжать.
Геометрические параметры трассы рассеяния в случае пересечения диаграмм направленности антенн при заданных R, , и рассчитываются по следующим формулам:
= , км, |
(П1В.63) |
где r - расстояние от РЭС с "узкой" диаграммой направленности антенны до точки пересечения осей диаграмм направленности антенн, оно находится из решения следующего уравнения:
|
(П1В.64) |
где R - расстояние между PЭС и РЭС по дуге большого круга, км;
- угол между направлением от PЭС на РЭС и проекцией оси диаграммы направленности "узкой" антенны (РЭС) на земную поверхность;
h = + ,км - |
(П1В.65) |
высота точки пересечения осей диаграмм направленности антенн PЭС на РЭС в объеме рассеяния над земной поверхностью,
sin = , |
(П1В.66) |
- так называемый угол рассеяния, т.е. угол между осями ДН передающей и приемной антенн;
(П1В.67) |
- расстояния вдоль земной поверхности от PЭС на РЭС соответственно до проекции точки пересечения осей диаграмм направленности антенн на земную поверхность, км;
= arccos |
(П1В.68) |
- необходимый угол между направлением на РЭС и проекцией оси диаграммы направленности "широкой" антенны (РЭС) на земную поверхность.
Если координаты мест расположения PЭС на РЭС известны, т.е. известны величины R, , и , то можно определить необходимый угол возвышения луча антенны РЭС, обеспечивающий пересечение диаграмм направленности антенн в общем объеме:
= arctg , |
(П1В.69) |
в этом случае расстояния R и R определяются следующим образом:
R = , км R = , км. |
|
Значения h, sin(), и рассчитываются в соответствии с формулами (П1В.65), (П1В.66) и (П1В.67).
После проведения расчетов по п.1.5.2 для обоих вариантов исходных параметров определяются разности:
= , град; = , град, |
(П1В.71) |
где , - истинные значения углов для антенны РЭС.
Наименьшая из этих разностей сравнивается шириной диаграммы направленности "широкой" антенны с учетом высших боковых лепестков , которая принимается равной
= 4,55, град, |
(П1В.72) |
где - ширина главного лепестка ДН по уровню - 3 дБ, град, которая известна из исходных данных для антенн либо рассчитывается по формуле:
= , град, |
(П1В.73) |
где G - коэффициент усиления "широкой" антенны, дБ.
Если разность = min(, ) больше , то можно считать, что диаграммы направленности антенн в общем объеме не пересекаются, поэтому помехи из-за рассеяния каплями дождя будут отсутствовать и дальнейший расчет можно не проводить.
Если значение разности , то коэффициент усиления "широкой" антенны в направлении на объем рассеяния находится по имеющейся диаграмме направленности либо по формулам:
по главному лепестку:
G = G - 12, дБ |
(П1В.74) |
по боковому лепестку:
G = G - G , дБ |
(П1В.75) |
где G - уровень первого бокового лепестка ДН второй антенны относительно главного лепестка, дБ;
- угловое положение максимума первого бокового лепестка ДН второй антенны относительно главного лепестка, град.
Значения и G определяются по имеющейся диаграмме направленности антенны либо приближенно принимаются равными:
G = -16 дБ; = 1,5. |
(П1В.76) |
Для дальнейших расчетов принимается наибольшее из значений G и G, которое обозначаем как G().
Для уточнения деления антенн на ''узкую" и "широкую" необходимо найти значения отношений О и О для выбранного варианта исходных геометрических параметров:
О = ; О = . |
(П1В.77) |
К "узкой" относится та антенна, у которой это отношение больше. Если окажется, что это отношение больше у антенны, которую на начальном этапе расчетов принимали за "широкую", то следует заново провести расчеты по п.п.1.5.2 и 1.5.3, учитывая истинные значения углов возвышения и азимутального отклонения .
Учет затухания в газах при определении сигнала, рассеянного дождем, проводится по методике пункта 6. При этом учитываются высоты антенн над уровнем моря h и h, частота f, параметры атмосферы у земной поверхности (абсолютная влажность W, температура t, давление Р), которые находятся из таблицы П1В.2.
Кроме того, учитывается высота объема рассеяния h, которая была рассчитана ранее по формуле (П1В.65). Общее затухание в газах равно сумме затухания на трассе источник помехи - объем рассеяния и затухания на трассе объем рассеяния - приемный пункт.
По географическим широте и долготе объема рассеяния, определяемым как среднее от широт и долгот расположения PЭС и РЭС или как широта и долгота расположения РЭС с большим углом возвышения луча антенны , рассчитывается высота замерзания дождевых капель (высота дождя):
h = 6,1 - 0,065 + 0,0205 - 0,000106, км, |
(П1В.78) |
где значения координат , - в градусах.
Для определения минимальной и максимальной высот объема рассеяния (h, и h) рассчитываются следующие величины:
- по формуле (П1В.61) - диаметр дождевого очага d для заданной интенсивности дождя ;
- минимальный размер объема рассеяния, определяемый шириной луча "узкой" антенны в дождевом очаге:
= 2,5 , км, |
(П1В.79) |
- длина луча "узкой" антенны в дождевом очаге:
= 2, км, |
(П1В.80) |
если /2 , то = ;
- расстояние от РЭС до ближнего () и дальнего () краев очага дождя:
= - , км |
|
= + , км. |
- минимальная (h) и максимальная (h) высоты пересечения луча "узкой" антенны с дождевым очагом:
h = + sin, км |
|
h = + sin, км |
При пересечении дождевого очага лучом "широкой" антенны высота h определяется после проверки условия:
. |
(П1В.83) |
Если оно выполняется, то h будет определяться пересечением луча "узкой" антенны с дождевым очагом. В случае невыполнения условия (П1В.83) h рассчитывается по формуле:
h = + sin + , км. |
(П1В.84) |
Для дальнейших расчетов в качестве высоты h используется наименьшая из высот:
h = min(h, h).
1.5.8. Расчет ослабления сигнала в дожде V
Для нахождения множителя ослабления в дожде вначале сравниваются высоты h и h (П1В.65) с высотой дождя h.
Если выполняется условие h h, то величина находится следующим образом:
с помощью рис.П1В.15 и таблицы П1В.2 находится интенсивность дождя, а далее рассчитываются:
- погонное ослабление в дожде и на участках трассы и по исходным данным об интенсивности дождя , частоте f, углах наклона поляризации относительно горизонтальной плоскости и и углах возвышения трасс и . При круговой поляризации = 45°:
= , дБ/км, |
(П1В.85) |
где параметры и определяются выражениями:
= [ + + ( - )coscos2], |
(П1В.86) |
= [ + + ( - )coscos2]/2. |
Для частот f 10 ГГц параметры , и определяются выражениями:
= 0,000614(f - 5,2) - 9,0е, |
|
= 1,195 - 0,0066f + + 0,75e; |
(П1В.87) |
= 0,000789(f - 5,8) - 3,12е, |
|
= 1,172 - 0,0066f + + 2,51е. |
Для частот 4 ГГц f < 10 ГГц эти параметры находятся по формулам:
= 0,000353 + 1,5 · 10f, = 1,32 - 0,018 + , |
(П1В.88) |
= 0,000326 + 1,42·10f, = 1,262 - 0,0195 + . |
- максимальная протяженность зоны дождя вне дождевого очага
= 600 · 10, км. |
(П1В.89) |
- протяженность ослабляющего участка трассы внутри дождевого очага
= , км. |
(П1В.90) |
С учетом найденных параметров величина ослабления будет равна:
= + |
(П1В.91) |
+ |
Если выполняется условие h< h < h, то величина V находится следующим образом:
V = + х |
|
, дБ. |
(П1В.92) |
х |
Если выполняется условие h < h < h, то величина V находится следующим образом:
V = + х |
дБ. |
х |
(П1В.93) |
Если входящие в выражение (П1В.93) разности
;
;
,
становятся равными нулю или отрицательными, то соответствующие составляющие множителя ослабления в формулах (П1В.92-П1В.93) следует считать равными нулю.
На частотах f > 10 ГГц рассчитывается поправка S, учитывающая уменьшение сигнала из-за отличия реального рассеяния от приближения Рэлея [7].
, дБ. |
(П1В.94) |
Тогда окончательно результирующая величина суммарного множителя ослабления сигнала в дожде будет определяться выражением:
= + , дБ.
Алгоритм расчета множителя ослабления вследствие рассеяния радиоволн осадками приведен на рис.П1В.16.
Рис.П1В.1
5. Карта районирования территории РФ по интенсивности дождей
Таблица П1В.2 |
||||||||||||
И |
N р-на |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
н |
% |
|||||||||||
т |
1,0 |
3,4 |
3,7 |
3,7 |
3,3 |
3,4 |
2,8 |
2,3 |
2,6 |
1,9 |
4,0 |
4,9 |
е |
0,7 |
4,2 |
4,5 |
4,5 |
4,1 |
4,6 |
3,8 |
3,0 |
3,6 |
2,8 |
4,9 |
6,4 |
н |
0,5 |
5,0 |
5,2 |
5,3 |
4,9 |
5,6 |
4,7 |
4,0 |
4,5 |
4,0 |
5,8 |
8,6 |
с |
0,3 |
6,2 |
6,7 |
7,0 |
6,5 |
7,6 |
6,5 |
5,4 |
5,9 |
5,7 |
8,3 |
12,0 |
и |
0,2 |
7,7 |
8,0 |
8,3 |
8,5 |
9,2 |
8,5 |
7,1 |
8,0 |
7,2 |
10,5 |
19,7 |
в |
0,1 |
12,0 |
11,3 |
12,0 |
11,3 |
13,0 |
13,4 |
11,2 |
13,0 |
10,5 |
22,0 |
36,0 |
н |
0,07 |
13,7 |
15,0 |
15,4 |
15,2 |
18,6 |
19,6 |
15,0 |
17,0 |
15,5 |
30,8 |
46,8 |
о |
0,05 |
16,2 |
17,9 |
20,0 |
21,0 |
26,5 |
28,0 |
22,0 |
24,0 |
22,4 |
38,4 |
56,3 |
с |
0,03 |
25,3 |
25,6 |
26,0 |
31,5 |
39,0 |
40,2 |
36,8 |
36,5 |
42,7 |
54,8 |
68,4 |
т |
0,02 |
35,2 |
32,2 |
31,7 |
41,0 |
49,5 |
52,4 |
51,6 |
48,4 |
57,3 |
70,0 |
81,0 |
ь, |
0,01 |
60,0 |
51,0 |
45,0 |
61,7 |
74,0 |
72,8 |
82,8 |
72,0 |
72,0 |
105,0 |
113,3 |
0,007 |
68,3 |
58,8 |
54,2 |
75,2 |
90,0 |
84,2 |
99,1 |
86,4 |
79,7 |
115,6 |
134,0 |
|
мм/ч |
0,005 |
74,5 |
70,8 |
61,2 |
88,5 |
105,4 |
98,7 |
114,2 |
98,0 |
91,5 |
124,0 |
160,4 |
0,003 |
90,0 |
80,4 |
72,5 |
110,7 |
130,0 |
118,5 |
140,0 |
122,6 |
107,0 |
147,4 |
189,3 |
|
0,002 |
101,6 |
94,0 |
81,0 |
128,4 |
148,2 |
133,5 |
160,0 |
139,2 |
118,3 |
165,3 |
196,3 |
|
0,001 |
121,70 |
126,0 |
99,5 |
162,0 |
184,5 |
161,7 |
198,0 |
170,3 |
142,4 |
195,0 |
Продолжение Таблицы П1В.2 |
||||||||||||
И |
N р-на |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
н |
% |
|||||||||||
т |
1,0 |
2,3 |
3,0 |
3,8 |
3,6 |
4,7 |
4,8 |
5,8 |
6,2 |
5,2 |
3,7 |
|
е |
0,7 |
3,3 |
4,0 |
4,7 |
4,3 |
5,7 |
5,7 |
7,2 |
7,4 |
5,8 |
4,1 |
|
н |
0,5 |
4,2 |
5,0 |
5,4 |
5,0 |
6,7 |
6,7 |
8,4 |
8,6 |
6,7 |
4,5 |
|
с |
0,3 |
1,0 |
5,7 |
6,6 |
7,0 |
6,2 |
8,2 |
8,3 |
10,4 |
10,0 |
8,5 |
5,3 |
и |
0,2 |
2,2 |
7,3 |
8,2 |
8,1 |
7,9 |
9,6 |
10,1 |
12,0 |
11,0 |
9,8 |
6,7 |
в |
0,1 |
7,0 |
10,7 |
13,0 |
10,8 |
11,7 |
12,0 |
15,0 |
20,9 |
14,3 |
12,7 |
9,2 |
н |
0,07 |
10,3 |
13,3 |
17,0 |
12,6 |
17,5 |
15,2 |
19,8 |
27,4 |
18,2 |
15,2 |
10,1 |
о |
0,05 |
13,4 |
17,2 |
23,0 |
16,5 |
26,0 |
19,2 |
27,5 |
34,4 |
21,1 |
17,2 |
11,0 |
с |
0,03 |
21,0 |
25,6 |
32,4 |
24,8 |
32,2 |
27,2 |
38,0 |
47,2 |
28,0 |
18,9 |
13,7 |
т |
0,02 |
33,0 |
32,4 |
39,6 |
33,0 |
37,3 |
35,0 |
46,6 |
58,4 |
34,0 |
19,6 |
19,5 |
ь, |
0,01 |
60,0 |
43,0 |
58,4 |
48,0 |
54,0 |
48,0 |
60,0 |
77,6 |
45,0 |
26,0 |
31,0 |
0,007 |
78,0 |
49,0 |
69,0 |
64,3 |
62,5 |
57,5 |
70,0 |
88,7 |
53,9 |
29,3 |
43,3 |
|
мм/ч |
0,005 |
93,0 |
53,7 |
80,4 |
74,2 |
69,5 |
64,0 |
80,6 |
99,0 |
63,0 |
32,4 |
49,1 |
0,003 |
122,0 |
70,0 |
100,5 |
88,3 |
84,0 |
74,5 |
95,0 |
117,5 |
71,2 |
49,0 |
63,0 |
|
0,002 |
148,6 |
84,0 |
116,8 |
110,0 |
91,5 |
84,0 |
106,0 |
130,3 |
81,0 |
50,0 |
74,3 |
|
0,001 |
198,0 |
110,0 |
148,0 |
154,0 |
138,0 |
101,7 |
128,4 |
155,7 |
93,6 |
60,5 |
83,4 |
Рис.П1В.
16. Алгоритм расчета множителя ослабления вследствие рассеяния радиоволн осадками
1.6. Метод расчета суммарного ослабления сигнала в атмосферных газах
На частотах до 60 ГГц ослабление в атмосферных газах будет определяться поглощением радиоволн в водяных парах и в атмосферном кислороде.
В методике расчета ослабления можно выделить два аспекта:
а) определение погонного ослабления, инженерный метод расчета которого в атмосферном кислороде и водяных парах представлен в [8]. Специфика этого метода заключается в учете зависимости этих ослаблений от метеорологических параметров: давления, температуры и влажности, которые зависят как от района расположения трассы, так и от высоты оконечных пунктов, высоты препятствий при дифракции и высоты переизлучающего объема при ДТР и рассеянии радиоволн осадками;
б) определение протяженности ослабляющих участков трассы, величина которых зависит от механизма распространения радиоволн.
На трассах прямой видимости и при аномальном дальнем распространении радиоволн величина ослабления в газах будет определяться на всей трассе, а на дифракционных трассах и при рассеянии радиоволн осадками - на участках от источника помех до наивысшего препятствия (дифракционные трассы), или до объема рассеяния (при рассеянии осадками) и от препятствия или объема рассеяния до пункта приема помех.
Методика расчета в обоих случаях будет одна и та же, но во втором случае эта величина складывается из двух составляющих и .
Для трасс прямой видимости и при аномальном дальнем распространении радиоволн такими данными являются: частота - f, ГГц, протяженность трассы помех - R, км, географические координаты пункта излучения помех - широта , долгота - , географические координаты пункта приема - , , высоты местности относительно уровня моря h, h, км, высот подвеса антенн относительно земной поверхности - h, h, км. Для дифракционных трасс и при рассеянии радиоволн осадками: протяженность участков от точек передачи и приема помех до вершины наивысшего препятствия - R, R, км, или до объема рассеяния - r, r, км, высота наивысшего препятствия h относительно уровня моря, км, или высота точки пересечения осей диаграмм направленности передающей и приемной антенн в объеме рассеяния h над уровнем моря, км. Остальные данные те же, что и для трасс прямой видимости.
1. По данным, представленным в таблице П1В.3, определяются метеорологические параметры (давление - Р, мбар, температура - t°С, абсолютная влажность - W г/м) для трассы помех. Для этой цели из таблицы П1В.3 выбираются 4 близлежащих к трассе помех пункта таким образом, чтобы оба пункта передачи и приема помех оказались внутри четырехугольника, вершинами которого являлись выбранные метеорологические пункты. Если один из пунктов передачи или приема совпадает или лежит вблизи (расстояние до метеорологического пункта 0,1 R) одного из метеорологических пунктов, то в этом случае достаточно выбрать из таблицы П1В.3 еще 2 метеорологических пункта, чтобы другой пункт трассы помех находился бы внутри треугольника с вершинами 3 выбранных метеорологических пунктов. При совпадении или близком расположении (расстояние до метеорологических пунктов 0,1 R) пунктов передачи и приема к метеорологическим пунктам метеорологические параметры для расчета ослабления в газах определяются по данным этих метеорологических пунктов, как средние значения параметров, приведенных к уровню моря.
Р = , мбар, t = , °С, W = , г/м |
(П1В.95) |
В случае использования в качестве исходных метеопараметров их значения для четырех метеопунктов процедура определения Р, t и W для трассы помех заключается в следующем:
а) По географическим координатам пунктов передачи и приема определяются географические координаты середины трассы помех.
, Д = . |
(П1В.96) |
б) По метеопараметрам и географическим координатам метеопунктов, используя принцип линейной интерполяции, рассчитываются метеопараметры (МП - Р, t, W) для середины трассы помех.
МП = (Д' - Д) + МП'; |
(П1В.97) |
= + МП; |
(П1В.98) |
= + МП; |
(П1В.99) |
Д' = (); |
(); |
(П1В.100) |
где индексы 1, 2 относятся к метеорологическим пунктам с долготами меньше, чем долгота середины трассы помех, и соответственно большей и меньшей широтами, индексы 3, 4 - к метеорологическим пунктам с долготами больше, чем долгота середины трассы, и соответственно большей и меньшей широтами.
2. Для расчета множителя ослабления V в соответствии с [8] были приняты следующие высотные зависимости метеорологических параметров, полученные на основе данных, представленных в [9, 10]:
Давление - |
Р = Р ехр (- 34,32), мбар, |
(П1В.101) |
Температура - |
t = t - 5,5(h - h), °C, |
(П1В.102) |
Влажность - |
W = , г/м |
(П1В.103) |
где: h - высота относительно уровня моря, км,
h - высотная отметка Земли метеорологического пункта относительно уровня моря, км,
t - температура на поверхности Земли, °С,
- влажность на поверхности Земли, г/м ,
Р - давление на поверхности Земли, мбар.
Учитывая тот факт, что погонное ослабление как в атмосферном кислороде , так и в водяных парах функционально сложно зависит от метеорологических параметров, расчет составляющих множителя ослабления и проводится методом разбиения трассы на отрезки с перепадом высот 100 м, при котором изменение метеорологических параметров с высотой можно не учитывать, а затем полученные на этих отрезках значения множителя ослабления суммируются.
При такой методике расчетная формула для и будет иметь вид:
= (), ДБ, |
(П1В.104) |
где R - протяженность трассы или участка трассы, на котором рассчитывается ослабление в газах, км,
h - высота подвеса антенн относительно уровня моря на передающем (или приемном) пункте, км, т.е. h = h + h (или h = h + h),
h - высота подвеса антенны относительно уровня моря на приемном (или передающем) пункте в случае трасс прямой видимости или при аномальном дальнем распространении радиоволн, высота наивысшего препятствия h = h при дифракционном распространении, высота точки пересечения осей диаграмм направленности передающей и приемной антенн в объеме рассеяния дождевой зоны (h = h), км;
h = h + 0,1i, км, - высота трассы относительно моря на текущем отрезке, км, последнее значение которой не должно превышать h.
(h) - погонное ослабление в атмосферном кислороде () или водяных парах () на высоте текущего отрезка трассы, дБ/км.
В соответствии с [8] (h) или (h) рассчитываются по следующим формулам:
при f < 54 ГГц
= f · 10, дБ/км. |
(П1В.105) |
при 54 ГГц < f < 60 ГГц
= exp [{· (f - 57)(f - 60)(f - 63)(f - 66) - |
|
, дБ, |
(П1В.106) |
= 2,128rrexp[-2,528(1 - r)], |
(П1В.107) |
= 2,136rrexp[-2,5196(1 - r)], |
(П1В.108) |
= 9,984rrexp[0,8563(1 - r)], |
(П1В.109) |
= 15,42rrexp[1,1521(1 - r)], |
(П1В.110) |
= 10,63rrexp[0,6187(1 - r)], |
(П1В.111) |
= 1,944rrexp[-4,1612(1 - r)], |
(П1В.112) |
a = ln()/ln3,5, |
(П1В.113) |
b = 4/, |
(П1В.114) |
= 6,7665rrexp[1,5663(1 - r)] - 1, |
(П1В.115) |
= 27,8843rrexp[0,5496(1 - r)] - 1, |
(П1В.116) |
r = P/1013, |
r = 288/273 = t, |
(П1В.117) |
P и t - определяются по формулам:
P = Pexp, мбар, t = t - 5,5h, °С, |
(П1В.118) |
= · 10rr + 1,76 · 10 · r + r х х f · 10, |
|
дБ/км |
(П1В.119) |
где - влажность воздуха на текущем отрезке рассчитывается по формуле:
= W · , г/м, |
(П1В.120) |
= 0,9544 · rr + 0,0061, |
(П1В.121) |
= 0,95 · rr + 0,0067, |
(П1В.122) |
= 1 + (f - 22,235)/(f + 22,235). |
(П1В.123) |
P, t и W в формулах (П1В.118, П1В.120) - это значения метеорологических параметров для середины трассы помех, рассчитанные по формулам (П1В.95-П1В.100).
Алгоритм расчета множителя ослабления сигнала в атмосферных газах приведен на рисунке П1В.17.
Рис.П1В.
17. Алгоритм расчета множителя ослабления сигнала в атмосферных газах
Таблица П1В.3 |
|||||||
N |
Название пункта |
географические |
высота |
давление, |
темпера- |
влаж- |
|
широта |
долгота |
относи- |
г/м |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1 |
Алдан |
58°37' |
125°22' |
0,682 |
928,5 |
16,2 |
9,03 |
2 |
Александровск-на- |
50°54' |
142°10' |
0,03 |
1006,0 |
15,1 |
10,8 |
3 |
Александровское, Томская обл. |
60°25' |
77°52' |
0,06 |
1002,1 |
18,5 |
10,96 |
4 |
Анадырь |
64°47' |
177°34' |
0,062 |
1009,0 |
10,7 |
8,04 |
5 |
Архангельск |
64°35' |
40°30' |
0,013 |
1010,0 |
15,6 |
9,6 |
6 |
Аян, Хабаровский край |
56°27' |
138°09' |
0,01 |
1009,1 |
12,9 |
9,33 |
7 |
Барабинск |
55°22' |
78°24' |
0,12 |
993,0 |
19,3 |
10,86 |
8 |
Баренцбург |
78°04' |
14°13' |
0,02 |
1008,5 |
5,4 |
5,63 |
9 |
Беринга, о. |
55°12' |
165°59' |
0,01 |
1007,8 |
10,4 |
8,88 |
10 |
Благовещенск |
50°16' |
127°30' |
0,14 |
987,6 |
20,2 |
13,85 |
11 |
Богучаны, Красноярский край |
58°25' |
97°24' |
0,13 |
992,0 |
18,5 |
10,9 |
12 |
Бологое |
57°54' |
34°03' |
0,18 |
990,0 |
16,6 |
10,45 |
13 |
Борзя, Читинская обл. |
50°23' |
116°31' |
0,68 |
927,1 |
18,0 |
11,35 |
14 |
Варнавара, Красноярский край |
60°20' |
102°16' |
0,26 |
977,0 |
17,4 |
9,8 |
15 |
Васильева, мыс. Сахалин |
50°00' |
155°23' |
0,02 |
1009,1 |
10,3 |
8,73 |
16 |
Верхоянск |
67°33' |
133°23' |
0,14 |
992,5 |
14,3 |
7,5 |
17 |
Визе о., Красноярский край |
79°30' |
76°30' |
0,01 |
1010,4 |
0,5 |
4,8 |
18 |
Вилюйск |
63°46' |
121°37' |
0,11 |
994,1 |
17,6 |
8,9 |
19 |
Витим |
59°27' |
112°35' |
0,19 |
984,2 |
17,9 |
10,5 |
20 |
Владивосток |
43°07' |
131°54' |
0,14 |
998,2 |
20,4 |
14,9 |
21 |
Волгоград |
48°41' |
44°21' |
0,14 |
994,5 |
23,6 |
9,8 |
22 |
Вологда |
59°17' |
39°52' |
0,12 |
996,9 |
16,7 |
10,2 |
23 |
Вятка |
0,16 |
18,3 |
10,5 |
|||
24 |
Гижига, Магаданская обл. |
61°56' |
160°20' |
0,005 |
1007,9 |
11,0 |
8,2 |
25 |
Диксон н.о. |
73°30' |
80°14' |
0,02 |
1005,5 |
4.5 |
6,15 |
26 |
Н.Новгород |
56°13' |
43°49' |
0,08 |
992,3 |
18,4 |
10,7 |
27 |
Екатерино- |
47°44' |
130°58' |
0,07 |
995,6 |
20,0 |
14,4 |
28 |
Жигалово, Иркутская обл. |
54°48' |
105°10' |
0,41 |
958,1 |
17,5 |
10,95 |
29 |
Жиганск, Якутия |
66°46' |
123°24' |
0,06 |
997,4 |
15,7 |
8,55 |
30 |
Игарка |
67°28' |
86°34' |
0,03 |
1005,8 |
15,7 |
9,6 |
31 |
Ивдель, |
60°41' |
60°26' |
0,1 |
997,8 |
17,3 |
10,05 |
32 |
Иркутск |
52°16' |
104°21' |
0,485 |
956,5 |
18,2 |
11,2 |
33 |
Казань |
55°47' |
49°11' |
0,06 |
996,4 |
19,5 |
11,14 |
34 |
Калининград |
54°42' |
20°37' |
0,03 |
1011,1 |
16,6 |
10,72 |
35 |
Кандалакша, Мурманск, обл. |
67°08' |
32°26' |
0,03 |
1007,2 |
13,7 |
8,68 |
36 |
Кемь-Порт, Карелия |
64°59' |
34°47' |
0,01 |
1010,1 |
13,0 |
9,26 |
37 |
Киренск, Иркутская обл. |
57°46' |
108°07' |
0,26 |
976,1 |
18,8 |
10,98 |
38 |
Ключи, Камчатка |
56°19' |
160°50' |
0,02 |
1005,9 |
12,6 |
9,13 |
39 |
Корф, Камчатка |
60°21' |
166°00' |
0 |
1009,6 |
11,5 |
8,53 |
40 |
Красноярск |
56°00' |
92°53' |
0,21 |
983,6 |
18,2 |
10,98 |
41 |
Красный Чикой Читинская обл. |
50°22' |
108°45' |
0,77 |
918,4 |
16,2 |
10,66 |
42 |
Курск |
51°39' |
36°11' |
0,25 |
984,0 |
19,6 |
10,7 |
43 |
Кызыл |
51°50' |
94°30' |
0,63 |
934,5 |
19,4 |
9,6 |
44 |
С.-Петербург |
59°58' |
30°18' |
0 |
1003,2 |
15,0 |
10,2 |
45 |
Самара |
53°15' |
50°27' |
0,04 |
1005,0 |
20,7 |
11,1 |
46 |
Марково, Магаданская обл. |
64°41' |
170°25' |
0,03 |
1005,4 |
12,7 |
8,3 |
47 |
Минеральные Воды |
44°13' |
43°06' |
0,31 |
975,4 |
22,6 |
11,9 |
48 |
Могоча, Читинская обл. |
53°44' |
119°47' |
0,62 |
993,8 |
16,5 |
10,6 |
49 |
Москва |
55°45' |
37°34' |
0,16 |
989,7 |
17,6 |
10,87 |
50 |
Мурманск |
68°58' |
33°03' |
0,05 |
1004,7 |
10,9 |
8,07 |
51 |
Нарьян-Мар |
67°39' |
53°01' |
0,01 |
1010,2 |
13,7 |
8,5 |
52 |
Начаева бухта, Магаданская обл. |
58°37' |
150°47' |
0,12 |
995,6 |
11,4 |
8,5 |
53 |
Нижнеудинск |
54°53' |
99°02' |
0,41 |
595,6 |
17,2 |
10,75 |
54 |
Николаевск-на- |
53°09' |
140°42' |
0,05 |
1003,6 |
15,4 |
10,6 |
55 |
Новосибирск |
55°02' |
82°54' |
0,16 |
991,3 |
20,4 |
11,5 |
56 |
Оленск, Якутия |
68°30' |
112°26' |
0,20 |
988,3 |
14,4 |
7,87 |
57 |
Олекминск, Якутия |
60°24' |
120°25' |
0,13 |
989,8 |
18,4 |
10,1 |
58 |
Омолон, Магаданская обл. |
65°07' |
160°25' |
0,26 |
976,8 |
11,6 |
7,55 |
59 |
Омск |
54°56' |
73°24' |
0,09 |
996,0 |
20,7 |
10,77 |
60 |
Оренбург |
51°45' |
55°06' |
0,11 |
996,2 |
21,6 |
10,88 |
61 |
Оймякон |
63°16" |
143°09' |
0,73 |
921,0 |
12,0 |
7,34 |
62 |
Пенза |
53°08' |
45°01' |
0,17 |
990,5 |
19,5 |
10,8 |
63 |
Петрозаводск |
61°49' |
34°16' |
0,04 |
1005,0 |
15,0 |
9,6 |
64 |
Петропавловск- |
52°58' |
158°45' |
0,01 |
1008,0 |
13,2 |
9,34 |
65 |
Печора |
65°07' |
57°06' |
0,06 |
1002,0 |
16,6 |
8,9 |
66 |
Подкаменная Тунгуска |
61°36' |
90°00' |
0,06 |
1001,5 |
18,2 |
10,5 |
67 |
Поронайск, Сахалинская обл. |
49°13' |
143°06' |
0,03 |
1005,0 |
11,6 |
9,87 |
68 |
Ростов-на-Дону |
47°15' |
39°49' |
0,08 |
993,0 |
23,0 |
11,2 |
69 |
Салехард |
66°32' |
66°32' |
0,04 |
1004,0 |
14,7 |
9,15 |
70 |
Саратов |
51°34' |
46°02' |
0,17 |
991,0 |
20,7 |
11,3 |
71 |
Усть-Баргузин, Бурятия |
53°26' |
108°59' |
0,46 |
958,0 |
14,7 |
9,98 |
72 |
Уфа |
54°45' |
56°00' |
0,2 |
998,0 |
18,8 |
11,8 |
73 |
Хабаровск |
48°81' |
135°10' |
0,07 |
1002,0 |
20,9 |
13,9 |
74 |
Хакасская (Абакан) |
53°45 |
91°24" |
0,25 |
978,0 |
19,5 |
11,0 |
75 |
Ханты-Мансийск |
60°58' |
69°04' |
0,04 |
1004,0 |
18,3 |
11,2 |
76 |
Хатанга |
71°59' |
102°28' |
0,02 |
1005,0 |
13,0 |
7,82 |
77 |
Хейса о., Архангельская обл. |
80°37' |
58°03' |
0,02 |
1006,0 |
0,7 |
4,73 |
78 |
Челюскина мыс |
77°43' |
104°17' |
0,01 |
1010,0 |
1,6 |
5,04 |
79 |
Четырехстолбовой, о., Якутия |
70°38' |
162°24' |
0,01 |
1008,0 |
1,6 |
5,0 |
80 |
Тамбов |
52°44' |
41°28' |
0,14 |
995,0 |
19,6 |
11,1 |
81 |
Тарко Сале, Тюменская обл. |
64°55' |
77°49' |
0,03 |
1006,0 |
16,3 |
10,0 |
82 |
Терней, Приморский край |
45°02' |
136°40' |
0,01 |
1005,0 |
16,7 |
12,7 |
83 |
Тикси |
71°35' |
128°55' |
0,01 |
1008,0 |
7,1 |
6,64 |
84 |
Тобольск |
58°09' |
68°11' |
0,05 |
1003,0 |
18,7 |
11,6 |
85 |
Троицкий прииск, Бурятия |
54°37' |
113°08' |
0,13 |
992,0 |
12,4 |
8,56 |
86 |
Туапсе |
44°06' |
39°06' |
0,1 |
996,0 |
23,0 |
14,9 |
87 |
Туруханск |
65°47' |
87°57' |
0,03 |
1006,0 |
17,3 |
9,98 |
88 |
Екатеринбург |
56°48' |
60°38' |
0,29 |
978,0 |
18,0 |
11,1 |
89 |
Сеймчан, Магаданская обл. |
62°56' |
152°25' |
0,21 |
987,0 |
13,4 |
8,21 |
90 |
Смоленск |
54°45' |
32°04' |
0,24 |
985,0 |
17,1 |
10,8 |
91 |
Сортавала |
61°43' |
30°43' |
0,02 |
1006,0 |
15,3 |
9,81 |
92 |
Советская гавань |
48°50' |
140°08' |
0,02 |
1004,0 |
15,5 |
11,4 |
93 |
Симушир, о. |
46°5Г |
151°52' |
0,03 |
1003,0 |
10,0 |
9,06 |
94 |
Сусуман, Магаданская обл. |
62°50' |
148°10' |
0,65 |
93 1.0 |
11,6 |
7,53 |
95 |
Сутур, Хабаровский край |
50°04' |
132°08' |
0,35 |
975,0 |
17,7 |
12,4 |
96 |
Сухиничи |
54°07' |
35°20' |
0,24 |
985,0 |
17,9 |
10,9 |
97 |
Сыктывкар |
61°40' |
50°51' |
0,1 |
998,0 |
17,0 |
10,3 |
98 |
Чита |
52°01' |
113°20' |
0,68 |
927,0 |
18,3 |
10,8 |
99 |
Мыс Шалаурова, Якутия |
73°11' |
143°56' |
0,01 |
1006,0 |
2,3 |
5,23 |
100 |
Мыс Шмидта, Магадан, обл. |
68°55' |
179°29' |
0,01 |
1005,0 |
4,2 |
5,67 |
101 |
Южно-Курильск |
44°01' |
145°49' |
0,04 |
1003,0 |
14,9 |
12,0 |
102 |
Южно-Сахалинск |
46°55' |
142°44' |
0,02 |
1005,0 |
16,4 |
11,8 |
103 |
Якутск |
62°05' |
129°45' |
0,1 |
995,0 |
18,9 |
9,08 |
2. Методика расчета множителя ослабления для сухопутных трасс
по Рекомендации ITU-R Р.1546 без учета климатических особенностей
В данной методике описан расчет напряженности поля на основе эмпирически полученных кривых напряженности поля для заданного набора высот антенн, частот, процентов времени превышения и т.д., для ЭИИМ 1 кВт. В предложенной методике напряженность поля в каждом конкретном случае рассчитывается путем интерполяции или экстраполяции эмпирических кривых напряженности с учетом условий приема, которые вводятся определенными поправками к интерполированным значениям. Интерполяция напряженности поля проводится последовательно по различным параметрам: по высоте передающей антенны, по частоте, по проценту времени и т.д. Также в методике приведен алгоритм, в котором описана последовательность интерполяций и экстраполяции напряженности поля по различным параметрам, рассмотрен математический аппарат интерполяций и экстраполяции и показаны условия введения последующих поправок, учитывающих конкретные условия приема и распространения радиоволн [11].
Предлагаемая методика позволяет по известным передаваемым и принимаемым величинам напряженности поля вычислить конкретное значение ослабления сигналов на трассе.
На расчеты, проводимые по данной методике, налагаются следующие ограничения:
- расчет напряженности поля применим к расстояниям от 1 до 1000 км;
- методика может использоваться в диапазоне частот от 30 до 3000 МГц;
- результаты расчетов по методике справедливы для процентов времени превышения от 1 до 50%;
- допустимые высоты подвеса антенн передающих станций относительно среднего уровня рельефа (см. ниже) ограничены величиной до 3000 м;
- допустимые высоты подвеса антенн приемных станций ограничены величиной от 1 до 3000 м;
- результаты расчетов по методике справедливы для процентов покрытия от 1 до 99%;
- максимальная получающаяся напряженность поля не должна превышать ее значения для распространения в свободном пространстве.
В качестве исходных данных в методике предполагаются известными следующие величины:
- высота подвеса антенны передающей станции h относительно уровня земли в точке установки;
- высота подвеса приемной станции h = h относительно уровня земли в точке установки;
- длина и профиль трассы, полученный на основе цифровой карты;
- средняя высота застройки в точке установки антенны приемной станции при нахождении в городе/пригороде (застройка менее 10 м считается территорией вне города и заменяется при расчете на минимально допустимое значение 10 м);
- для трасс длиной менее 15 км средняя высота застройки трассы при расположении в городе/пригороде;
- требуемый процент времени превышения найденного уровня сигнала;
- требуемый процент покрытия по превышению найденного уровня сигнала.
Процедура N 1. Ограничение максимального значения напряженности поля.
Напряженность поля для сухопутной трассы не должна превышать максимальную величину Е:
Е = E, ДБ (мкВ/м), |
(П1В.124) |
где E - напряженность поля в свободном пространстве для 1 кВ э.и.м., определяемая выражением:
E = 106,9 - 20 lg(d) дБ(мкВ/м), |
(П1В.125) |
d - длина трассы, км.
Полученная напряженность поля сравнивается с максимальной, и в случае превышения значения максимальной напряженности, полученная напряженность заменяется на Е.
Процедура N 2. Определение высоты передающей антенны h относительно среднего уровня рельефа.
При длине трассы d менее 15 км:
h = h, м |
(П1В.126) |
где h - высота подвеса передающей антенны над средним уровнем неровностей Земли. Этот уровень рассчитывается путем усреднения по интервалу трассы от 0,2d до d км.
При длине трассы d более 15 км:
h = h, м |
(П1В.127) |
где h - высота подвеса передающей антенны над средним уровнем неровностей Земли. Этот уровень рассчитывается путем усреднения по интервалу трассы от 3 до 15 км.
Процедура N 3. Интерполяция/экстраполяция напряженности поля по высоте передающей антенны, для h, лежащей в диапазоне от 10 до 1200 м.
Если значение h совпадает с одной из восьми высот, для которых представлены эмпирические кривые, а именно 10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1200 м, требуемая напряженность поля может быть получена непосредственно из соответствующих кривых. Если значение h не совпадает с одной из этих высот, требуемая напряженность поля может быть получена путем интерполяции по двум ближайшим кривым, используя выражение:
Е = E + (E - E) lg(h/h)/lg(h/h) дБ (мкВ/м), |
(П1В.128) |
где:
h - ближайшая снизу к h высота из ряда 10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 м;
h - ближайшая сверху к h высота из ряда 20, 37,5, 75, 150, 300, 600, 1200 м;
Е - значение напряженности поля для h на требуемом расстоянии;
E - значение напряженности поля для h на требуемом расстоянии.
Процедура N 4. Экстраполяция напряженности поля по высоте передающей антенны, для h, лежащей в диапазоне от 1200 до 3000 м (h > 1200).
В этом случае напряженность поля должна быть экстраполирована по значениям напряженности поля, полученным из двух кривых с использованием выражения:
Е = E + (E - Е) lg(h/h) /lg(h/h) дБ (мкВ/м) |
(П1В.129) |
где:
h - 600 м;
h - 1200 м;
E - значение напряженности поля для h на требуемом расстоянии;
E - значение напряженности поля для h на требуемом расстоянии. Затем к полученному значению напряженности применяется процедура N 1.
Процедура N 5. Экстраполяция напряженности по высоте передающей антенны для случая, когда h лежит в диапазоне от 0 до 10 м (h < 10).
Эта процедура применяется для экстраполирования напряженности поля на требуемом расстоянии d в км для значения h, лежащих в диапазоне от 0 до 10 м. В ней используется расстояние прямой видимости d (h) в км над гладкой землей, определяемое выражением:
d (h) = 4,1
где h - значение высоты передающей антенны h в метрах. Тогда напряженность поля находится по следующим формулам:
Е = Е(d(10)) + Е(d) - Е(d(h)), дБ (мкВ/м) d < d (h) |
(П1В.130) |
Е = Е(d(10) + d - d(h)), дБ (мкВ/м) d d (h) |
(П1В.131) |
где Е(d) - напряженность поля в дБ (мкВ/м), полученная с помощью кривой напряженности поля для высоты 10 м и расстояния d, км.
Если в уравнении (П1В.131) значение d (10) + d - d (h) превышает 1000 км, даже если d 1000 км, то напряженность поля Е может быть найдена путем линейной экстраполяции с использованием логарифма расстояния по выражению:
Е = E + (E - E)lg(d/D)/lg(D/D), дБ (мкВ/м) |
(П1В.132) |
где:
расстояние D равно 975 км;
расстояние D равно 1000 км;
E - напряженность поля для D, дБ (мкВ/м);
E - напряженность поля для D , дБ (мкВ/м).
Процедура N 6. Поправка в напряженности поля в зависимости от высоты передающей антенны для случая отрицательных значений h.
Если высота h меньше нуля, то расчет напряженности поля проводится для h = 0, как описано в процедуре N 5. При этом в начале находится величина напряженности поля E(d), а затем осуществляется корректировка E(d) на основе расчета поправки, величина которой зависит от угла закрытия. Определение поправки в зависимости от угла закрытия проводится по следующему алгоритму:
- из имеющихся данных о рельефе местности определяется угол закрытия как угол, при котором отсутствуют препятствия на дальности до 15 км из точки размещения антенны передающей станции в направлении на антенну приемной станции (см. рис.П1В.18);
Рис.П1В.1
8. Определение угла закрытия для передающей антенны
- рассчитывается поправка по выражению:
Е = J() - J(), ДБ |
(П1В.133) |
где:
J() = [6,9 + 20(], |
(П1В.134) |
параметры и определяются выражениями:
= 0,036;
= 0,065 ;
- угол закрытия, град;
f - частота, МГц.
Поправка, рассчитанная по выражению (П1В.133), справедлива для углов закрытия 0, лежащих в диапазоне от -0,8 до + 40 градусов. Для значений угла закрытия, меньших 0,8 градуса, она принимается равной поправке, определенной для угла , равного 0,8 градуса, а для значений , больших 40 градусов, она считается равной поправке для угла , равного 40 градусам. Рассчитанная поправка суммируется с напряженностью поля, полученной для высоты h = 0. То есть напряженность поля для отрицательных значений h находится по выражению:
Е(d) = Е(d) + Е. |
(П1В.135) |
Процедура N 7. Интерполяция напряженности поля как функции расстояния.
В случае если расстояние d не совпадает ни с одним из расстояний, данных в таблице П1В.4 (см. ниже), напряженность поля Е, в дБ (мкВ/м) может быть найдена путем линейной интерполяции для логарифма расстояния, используя выражение:
Е = Е + (E - Е)lg(d/d)lg(d/d), дБ (мкВ/м) |
(П1В.136) |
где:
d - расстояние, для которого требуется прогнозирование;
d - самое близкое расстояние в таблице, меньшее, чем d;
d - самое близкое расстояние в таблице, большее, чем d;
E - значение напряженности поля для d;
E - значение напряженности поля для d.
Следует подчеркнуть, что расчет напряженности поля по процедуре N 7 справедлив, если расстояние лежит в пределах от 1 до 1000 км.
Таблица П1В.4 |
||||||
1 |
14 |
55 |
140 |
375 |
700 |
|
2 |
15 |
60 |
150 |
400 |
725 |
|
3 |
16 |
65 |
160 |
425 |
750 |
|
4 |
17 |
70 |
170 |
450 |
775 |
|
5 |
18 |
75 |
180 |
475 |
800 |
|
6 |
19 |
80 |
190 |
500 |
825 |
|
7 |
20 |
85 |
200 |
525 |
850 |
|
8 |
25 |
90 |
225 |
550 |
875 |
|
9 |
30 |
95 |
250 |
575 |
900 |
|
10 |
35 |
100 |
275 |
600 |
925 |
|
11 |
40 |
110 |
300 |
625 |
950 |
|
12 |
45 |
120 |
325 |
650 |
975 |
|
13 |
50 |
130 |
350 |
675 |
1000 |
Процедура N 8. Интерполяция напряженности поля как функции частоты для частот от 100 МГц до 2000 МГц.
В соответствии с этой процедурой значение напряженности поля для заданной частоты может быть получено путем интерполяции между значениями для номинальных значений частоты 100, 600 и 2000 МГц. Для частот ниже 100 МГц интерполяция должна быть заменена экстраполяцией. Напряженность поля Е для заданной частоты рассчитывается по формуле:
Е = Е + (E - Е)lg(f/f)lg(f/f), дБ (мкВ/м) |
(П1В.136) |
где:
f - частота, для которой осуществляется расчет, МГц;
f - самая близкая частота из ряда 100, 600 МГц, меньшая, чем f;
f - самая близкая частота из ряда 600, 2000 МГц, большая, чем f;
Е - значение напряженности поля для частоты f;
E - значение напряженности поля для частоты f.
Процедура N 9. Экстраполяция напряженности поля как функции частоты для частот от 2000 МГц до 3000 МГц (f > 2000).
В соответствии с этой процедурой значение напряженности поля для заданной частоты может быть получено с помощью выражения:
Е = Е + (E - Е)lg(f/f)lg(f/f), дБ (мкВ/м) |
(П1В.137) |
где:
f - частота, для которой осуществляется расчет, МГц;
f - частота, равная 600 МГц;
f - частота, равная 2000 МГц;
Et - значение напряженности поля для частоты f;
E - значение напряженности поля для частоты f.
Затем к полученному значению напряженности поля применяется процедура N 1.
Процедура N 10. Экстраполяция напряженности поля как функции частоты для частот от 30 МГц до 100 MГц (f < 100).
В соответствии с этой процедурой значение напряженности поля для заданной частоты может быть получено с помощью выражения:
Е = Е + (E - Е)lg(f/f)lg(f/f), дБ (мкВ/м) |
(П1В.138) |
где:
f - частота, для которой осуществляется расчет, МГц;
f - частота, равная 100 МГц;
f - частота, равная 600 МГц;
Е- значение напряженности поля для частоты f;
E - значение напряженности поля для частоты f.
Процедура N 11. Интерполяция напряженности поля как функции процента времени.
В случаях, когда заданный процент времени совпадает с 1% или 10%, или 50%, напряженность поля может быть получена непосредственно из эмпирических кривых напряженности поля. Если заданный процент времени лежит в пределах от 1% до 50%, напряженность поля рассчитывается путем интерполяции между ее значениями для процентов времени 1% и 10%, или между значениями напряженности для процентов времени 10% и 50%, используя выражение:
Е = Е(Q - Q)/(Q - Q) + E(Q - Q)/(Q - Q), дБ (мкВ/м) |
(П1В.139) |
где:
t - процент времени, для которого проводится расчет;
t - самый близкий процент времени из ряда 1%, 10% , меньший, чем t;
t - самый близкий процент времени из ряда 10%, 50% , больший, чем t;
E - значение напряженности поля для процента времени t;
E - значение напряженности поля для процента времени t;
Q(x) - обратная дополнительная совокупная нормальная функция распределения, причем ее значения в формуле (П1В.139) обозначены следующим образом:
Q - значение функции для времени t, то есть Q (t/100);
Q - значение функции для времени t, то есть Q (t/100):
Q - значение функции для времени t, то есть Q (t/100).
Метод расчета функции Q(х) приводится в процедуре N 16.
Процедура N 12. Поправка в напряженности поля в зависимости от высоты приемной антенны.
Эмпирические кривые для нахождения напряженности поля приводятся для случая, когда высота приемной антенны равна 10 м. Если высота приемной антенны h не равна высоте соответствующих препятствий в точке ее размещения, R (м), которая, в свою очередь, должна быть равной 10 м, т.е. не выполняется условие h = R = 10 м, то необходимо скорректировать напряженность поля с использованием следующей процедуры:
рассчитать величину R' (м) по следующей формуле:
R' = R, м |
для h 6,5d + R; |
(П1В.140) |
R' = (1000 d R - 15 h)/(1000 d - 15), м |
для h > 6,5d + R; |
(П1В.141) |
где: h в метрах, a d - в километрах.
Значение R' должно быть ограничено снизу значением 1 м.
При определении этой поправки возможны два случая:
1) приемная антенна находится в городских условиях (R 10 м), в этом случае поправка рассчитывается следующим образом:
E = (6,03h/R') - J(), дБ для h < R'; |
(П1В.142) |
E = lg(h/R') , дБ для h R'; |
(П1В.143) |
где J() определяется по формуле:
J() = [6 · 9 + 20()]. |
(П1В.144) |
Параметры, входящие в выражение (П1В.144), определяются следующим образом:
= ;
h = R' - h, м;
= arctan(h/27), град;
= 3,2 + 6,2(f);
= 0,0108;
f = - частота, МГц.
2) приемная антенна расположена в пригороде или на открытой местности (т.е. исходное значение R < 10 м для заданной местности расположения приемной антенны). В этом случае поправка рассчитывается по формуле (П1В.143) для всех значений высот приемной антенны h, причем уровень застройки R в расчетах в формулах (П1В.140) и (П1В.141) принимается равным 10 м.
Далее значение этой поправки суммируется с полученным ранее значением напряженности поля.
Процедура N 13. Поправка для коротких городских трасс.
Если короткая трасса (длиной менее 15 км) проходит вдоль однородной городской застройки на плоском рельефе (разность h - R не превышает 150 м), то к полученному значению напряженности поля необходимо добавить поправку, учитывающую ослабление поля, вносимое городской застройкой. Эта поправка определяется следующим выражением:
Е = -3,3((f))(1 - 0,85 (d))(1 - 0,46(1 + h - R)), |
(П1В.145) |
где: h - высота подвеса антенны относительно земли (т.е. высота мачты), м;
R - уровень застройки в месте расположения приемной антенны (в данном случае это и уровень застройки в месте расположения передающей антенны).
Процедура N 14. Поправка для угла закрытия приемной антенны.
Для учета рельефа в месте расположения приемной антенны используется поправка по углу закрытия. Угол закрытия приемной антенны определяется следующим выражением:
= , град, |
(П1В.146) |
где угол измеряется как угол между линией, выходящей из точки расположения приемной антенны, ниже которой наблюдаются преграды ландшафта в направлении передающей антенны на расстояния до 16 км, но не далее самой передающей антенны, и линией горизонта на уровне подвеса приемной антенны (см. рис.П1В.19). При этом возможны как положительные, так и отрицательные значения ;
- опорный угол, определяемый выражением:
= arctan, град; |
(П1В.147) |
где h и h соответственно высоты подвеса передающей и приемной антенн относительно уровня моря.
- - - - - - |
Штриховой линией отмечены ветви параллельных расчетов, которые исключаются из алгоритма в случаях, когда значение величины, по которой проводится интерполяция, совпадает с одним из значений, для которых получены эмпирические данные |
Рис.П1В19. Угол закрытия для приемной антенны
После нахождения углов и поправка рассчитывается как
E = J() - J(), дБ |
(П1В.148) |
где:
J() = [6,9 + 20(] |
(П1B.149) |
= 0,036 ;
= 0,065 ;
- угол закрытия , град;
f - частота, МГц.
Поправка, рассчитанная по выражению (П1В.148), справедлива для углов закрытия , лежащих в диапазоне от -0,8 до + 40 градусов. Для значений углов закрытия, меньших 0,8 градуса, она принимается равной поправке, определенной для угла , равного 0,8 градуса, а для значений , больших 40 градусов, она считается равной поправке для угла , равного 40 градусам.
Процедура N 15. Поправка для процента местоположения в прогнозировании зоны действия.
Если требуемое значение процента местоположения отлично от 50 % (кривые напряженности поля получены для значения 50%), то необходимо уточнить полученное значение напряженности поля по следующему алгоритму.
Напряженность поля Е, которая будет превышена для q% местоположений, определяется выражением:
Е(q) = Е (50%) + Q (q/100) (f), дБ (мкВ/м) |
(П1В.150) |
где:
Q (x) - обратное дополнительное совокупное нормальное распределение;
- стандартное отклонение гауссовского распределения от среднего, зависящее от характера передаваемых радиосигналов. Значение стандартного отклонения для цифровых систем, имеющих ширину полосы меньше, чем 1 МГц, и для аналоговых систем определяется как функция частоты:
= K + 1.6(f), дБ |
(П1В.151) |
где:
K = 2,1 коэффициент, использующийся для подвижных систем в городе;
K = 3,8 коэффициент, использующийся для подвижных систем в пригороде или среди холмов;
K = 5,1 - коэффициент, использующийся для радиовещательных аналоговых систем;
f - частота, МГц.
Для цифровых систем, имеющих ширину полосы 1 МГц и выше, стандартное отклонение , равное 5,5 дБ, должно использоваться на всех частотах. Процент местоположений q может изменяться от 1% до 99%. Расчеты напряженности поля по данной методике не будут справедливы для процента местоположения, меньшего чем 1 % или большего чем 99%.
Процедура N 16. Аппроксимация обратной дополнительной совокупной нормальной функции распределения.
Используемая в процедуре N 15 функция распределения Q (х) определяется следующим образом:
значение функции Q (x) рассчитывается для 0,01 х 0,99 по следующим соотношениям:
Q(x) = Т(х) - (х), если х 0,5; |
(П1В.152) |
Q(x) = -{Т(1 - х) - (1 - х)}, если х > 0,5; |
(П1В.153) |
где:
Т(х) = ;
(х) = ;
постоянные коэффициенты равны:
С = 2,515517;
С = 0,802853;
С = 0,010328;
D = 1,432788;
D = 0,189269;
D = 0,001308.
Процедура N 17. Эквивалентные потери при распространении радиоволн.
Основные эквивалентные потери при распространении радиоволн для найденной напряженности поля можно определить из выражения:
Lb = 139 - E + 20f, дБ |
(П1В.154) |
где:
Lb - эквивалентные потери при распространении радиоволн, дБ;
Е - напряженность поля в дБ (мкВ/м) для 1 кВт э.и.м.;
f - частота, МГц.
Процедура N 18. Аналитическое описание эмпирических кривых напряженности поля для расчета ослабления на ЭВМ.
Для сухопутных трасс расчеты кривых распространения радиоволн могут проводиться с использованием следующей процедуры:
необходимо рассчитать параметр k для заданного значения высоты базовой станции:
k = , |
(П1В.155) |
где параметр к является целым числом в диапазоне от 0 до 7, который определяет каждую кривую из семейства, начиная со значения h = 9,375 м и заканчивая значением h = 1200 м. Диапазон значений для h должен быть ограничен значениями от 9,375 до 1200 м. Для других значений h нужно использовать следующую процедуру экстраполяции:
- необходимо рассчитать максимальную напряженность поля для дальности d (расстояние должно выбираться в соответствии с таблицей П1В.4) и высоты передатчика h:
Е = p · , |
(П1В.156) |
где:
p = d + d · ; |
(П1В.157) |
E1 = (a - k + a · k + a) · (d) + 0,1995 · k + 1,8671 · k + a; |
(П1В.158) |
Е2 = Е + Е;
Е = b[exp[-b · 10] - 1] + b · exp - b · (d) + b; |
(П1В.159) |
= (d); |
(П1В.160) |
E = · k · [1 - tanh[c · [(d) - c - ]]] + c · k. |
(П1В.161) |
Значения параметров а..а, b..b, c.. c и d.. d для всех процентов времени и всех частот представлены в таблице П1В.5.
- необходимо рассчитать напряженность поля на дальности d при высоте антенны h:
E = p · , |
(П1В.162) |
где:
E - напряженность поля в условиях свободного пространства;
p - коэффициент, равный 8.
Таблица П1В.5 |
|||||||||||
Частота |
100 МГц |
600 МГц |
2000 МГц |
||||||||
Время |
50 |
10 |
1 |
50 |
10 |
1 |
50 |
10 |
1 |
||
a |
0.081 |
0.081 |
0.077 |
0.094 |
0.091 |
0.087 |
0.094 |
0.094 |
0.091 |
||
a |
0.761 |
0.761 |
0.726 |
0.884 |
0.853 |
0.814 |
0.884 |
0.880 |
0.858 |
||
a |
-30.4 |
-30.4 |
-29.0 |
-35.3 |
-34.1 |
-32.5 |
-35.3 |
-35.2 |
-34.3 |
||
a |
90.22 |
90.22 |
90.22 |
92.77 |
92.77 |
92.77 |
94.49 |
94.49 |
94.49 |
||
33.62 |
40.45 |
45.57 |
51.63 |
35.34 |
36.88 |
30.00 |
25.06 |
31.38 |
|||
10.89 |
12.8206 |
14.67 |
10.98 |
15.75 |
13.88 |
15.42 |
22.10 |
15.66 |
|||
2.331 |
2.2048 |
2.233 |
2.211 |
2.225 |
2.346 |
2.297 |
2.318 |
2.394 |
|||
0.442 |
0.476 |
0.543 |
0.538 |
0.528 |
0.524 |
0.497 |
0.563 |
0.563 |
|||
1.256 |
7.788 |
1.050 |
4.323 |
1.704 |
5.169 |
1.677 |
3.126 |
1.439 |
|||
1.775 |
1.68 |
1.65 |
1.52 |
1.76 |
1.69 |
1.762 |
1.86 |
1.77 |
|||
49.39 |
41.78 |
38.02 |
49.52 |
49.06 |
46.5 |
55.21 |
54.39 |
49.18 |
|||
103.01 |
94.3 |
91.77 |
97.28 |
98.93 |
101.5 |
101.8 |
101.3 |
100.3 |
|||
c |
5.441 |
5.487 |
4.769 |
6.470 |
5.863 |
4.745 |
6.965 |
6.580 |
6.039 |
||
c |
3.736 |
2.467 |
2.748 |
2.982 |
3.012 |
2.958 |
3.653 |
3.547 |
2.595 |
||
c |
1.9457 |
1.756 |
1.6797 |
1.760 |
1.733 |
1.928 |
1.765 |
1.775 |
1.915 |
||
c |
1.845 |
1.910 |
1.8793 |
1.750 |
1.745 |
1.737 |
1.626 |
1.732 |
1.654 |
||
c |
415.91 |
510.0 |
343.2 |
198.3 |
216.9 |
247.6 |
114.3 |
219.5 |
186.6 |
||
c |
0.112 |
0.1622 |
0.264 |
0.143 |
0.169 |
0.184 |
0.130 |
0.170 |
0.101 |
||
c |
2.353 |
2.1963 |
1.954 |
2.269 |
2.198 |
2.087 |
2.328 |
2.197 |
2.395 |
||
10 |
5.5 |
3 |
5 |
5 |
8 |
8 |
8 |
8 |
|||
-1 |
1 |
2 |
1.2 |
1.2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Для аналитического представления кривых напряженности поля для сухопутных трасс можно также использовать значения, считываемые непосредственно с графиков. Для каждой кривой сформирован массив из 78 значений напряженности поля, соответствующих расстояниям в таблице П1В.4.
Алгоритм расчета множителя ослабления для сухопутных трасс по Рекомендации 1TU-R P.1546 представлен на рисунке П1В.20.
* |
- Расчет процедур N 5 и N 6, также использует параллельный расчет по расстоянию с использованием эмпирической формулы, т.к. эти процедуры оперируют значениями напряженности для высоты подвеса h = 10 м, но для упрощения отображения и понимания общего алгоритма на рисунке это не показано. Более подробно см. процедуры N 5 и N 6. |
** |
- Внутреннее содержание процедур может включать условные ветвления, см. в соответствующие пункты описания. |
Рис.П1В.
20. Алгоритм расчета множителя ослабления для сухопутных трасс по Рекомендации ITU-R Р.1546.
2.4. Описание алгоритма расчета
1. Необходимо определить фактическую высоту подвеса передающей антенны относительно среднего уровня рельефа h согласно процедуре N 2.
2. Для любого процента времени в диапазоне от 1 до 50% необходимо определить два номинальных значения следующим образом:
- если расчетный процент времени > 1 и < 10, то нижнее и верхнее значение процента времени равно 1 и 10 соответственно;
- если расчетный процент времени > 10 и < 50, то нижнее и верхнее значение процента времени равно 10 и 50 соответственно.
Примечание : Если расчетный процент времени равен 1 или 10 или 50%, то это значение принимается как нижнее значение процента времени и выполнение процедуры N 11.
3. Для любой требуемой частоты (в диапазоне от 30 до 3000 МГц) определяют две номинальных частоты следующим образом:
- когда требуемая частота < 600 МГц, наименьшая и наибольшая номинальные частоты равны 100 и 600 МГц соответственно;
- когда требуемая частота > 600 МГц, наименьшая и наибольшая номинальные частоты равны 600 и 2000 МГц соответственно.
Примечание : Если требуемая частота равна 100, 600 или 2000 МГц, то это значение принимается за наименьшую номинальную частоту и процедура интерполяции/экстраполяции в пункте 8 не требуется (процедура N 8, N 9 или N 10 , в зависимости от частоты).
4. Необходимо определить ближайшее нижнее и верхнее значение расстояния из таблицы П1В.4 для значения дальности, на которой осуществляется расчет напряженности поля. Если значение дальности совпадает со значением, представленным в таблице П1В.4, то не требуется проведения процедуры интерполяции N 7.
5. Для нижнего значения процента времени, определенного в пункте 2 алгоритма необходимо выполнить пункты алгоритма с 6 по 9.
6. Для нижней частоты, определенной в пункте 3 алгоритма, необходимо выполнить пункты 7 и 8.
7. Необходимо определить напряженность поля для 50% местоположений антенны абонентской станции следующим образом:
7.1. Для относительной высоты передающей станции h 10 м необходимо выполнить следующие действия.
7.1.1. Необходимо определить нижнее и верхнее значения ближайшие к h из ряда 10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1200 м. Если h совпадает с одним из значений из ряда 10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1200 м, то выполнение пункта 7.1.6 алгоритма не требуется.
7.1.2.Для нижнего значения h, определенного в пункте 7.1.1, необходимо выполнить подпункты с 7.1.3 по 7.1.5 данного алгоритма.
7.1.3. Для нижнего значения расстояния, определенного в пункте 4 алгоритма, необходимо выполнить пункт 7.1.4.
7.1.4. По кривым напряженности поля необходимо определить значение напряженности поля для выбранного расстояния, на выбранной высоте, для выбранного процента времени, на выбранной частоте, для 50% местоположения.
7.1.5. Если требуемое расстояние не совпадает с нижним значением, определенным в пункте 4 алгоритма, то следует повторить пункт 7.1.4 для верхнего значения расстояния и осуществить расчет напряженности путем интерполяции по расстоянию (процедура N 7).
7.1.6. Если высота антенны h совпадает с рассчитанными высотами, для которых рассчитаны кривые распространения (10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1200 м), напряженность поля определяется из соответствующей кривой напряженности. В противном случае для верхнего значения h необходимо повторно выполнить пункты алгоритма с 7.1.3 по 7.1.5 и рассчитать напряженность поля на основе интерполяции или экстраполяции двух ее значений по высоте (процедура N 3 или N 4, в зависимости от значения h).
7.2. При высоте антенны базовой станции h меньшей 10 м, определение напряженности поля выполняется следующим образом. Возможны два случая: h больше нуля и h меньше нуля. В первом случае используется процедура N 5, во втором - процедура N 6.
8. Если рабочая частота базовой станции не равна нижней частоте, определенной в п.3, то необходимо выполнить пункт 7 алгоритма для верхней частоты, определенной в пункте 3, и провести интерполяцию либо экстраполяцию напряженности поля с использованием процедуры N 8, N 9, или N 10, в зависимости от частоты.
9. Если расчетное значение процента времени не совпадает с нижним значением, определенным в пункте 2 алгоритма, то нужно повторить выполнение пунктов алгоритма с 6 по 8 для верхнего значения процента времени и провести интерполяцию напряженности поля в соответствии с процедурой N 11.
10. Необходимо внести поправку в величину напряженности поля в зависимости от значения h и характера застройки в месте расположения приемной антенны по процедуре N 12.
11. Необходимо внести поправку для коротких (менее 15 км) трасс, находящихся в пределах города/пригорода по процедуре N 13.
12. Необходимо внести поправку для угла закрытия приемной антенны по процедуре N 14.
13. Если требуемый процент местоположения по превышению найденного уровня сигнала отличается от 50%, то следует произвести поправку по процедуре N 15.
14. При необходимости следует осуществить ограничение максимального уровня сигнала по процедуре N 1.
15. Необходимо рассчитать потери при распространении радиоволн по процедуре N 17.
Для более точного расчета потерь при распространении радиоволн на расстояниях до 1 км предлагается использовать усовершенствованную модель Хата, применяемую в SEAMCAT. Так как модель распространения радиоволн, изложенная в Рекомендации МСЭ-Р Р.1546-1, частично использует закономерности модели Хата, то для использования усовершенствованной модели Хата не требуются дополнительные данные. В таблице П1В.6 приводятся необходимые математические выражения для расчета медианных потерь L для различных условий распространения радиоволн с учетом параметров радиолинии. В этой таблице используются следующие обозначения:
V - медианное значение множителя ослабления при распространении радиоволн, дБ;
f - частота, МГц;
h - высота подвеса антенны передатчика над уровнем земли, м;
h - высота подвеса антенны приемника над уровнем земли, м;
d - расстояние между передатчиком и приемником в горизонтальной плоскости, км;
H = min(h, h) - наименьшая из высот h или h,
H = max(h, h) - наибольшая из высот h или h.
Таблица П1В.6 |
|||||
Расстоя- |
Окру- |
Диапазон |
Множитель ослабления |
||
d 0,04 км |
V = 32,4 + 20(f) + 10 |
||||
0,1 км |
Город- |
30 МГц < f |
V = 69,6 + 26,2(150) - 20(150/f) - 13,82 x |
||
150 МГц < f |
V = 69,6 + 26,2(150/f) - 13,82(max{30, H}) + |
||||
1500 МГц < f |
V = 46,3 + 33,9(f) - 13,82(max{30, H}) + |
||||
2000 МГц < f |
V = 46,3 + 33,9(f) + 10(f/2000) - 13,82 x |
||||
Приго- |
V = L - 2 · {[(min{max{150, f}; 2000})/28]} - 5,4 |
||||
Откры- |
V = - 4,78 · {lg[min{max{150; f}; 2000}]} + |
||||
0,04 км < |
V = V(0,04) + x [L(0,1) - L(0,040] |
где:
(H) = (1,1(f) - 0,7) · min{10; H} - (1,56(f) - 0,8) + max{0; 20(H/10)};
(H) = min{0; 20(H/30)};
. |
После вычисления множителя ослабления V по вышеописанным формулам необходимо сравнить полученное значение с множителем ослабления в свободном пространстве. Его величина определяется выражением:
V = 32,5 + 10. |
(П1В.163) |
Окончательное значение множителя ослабления при распространении радиоволн определяется из выражения:
L = max(L, L). |
(П1В.164) |
Случайная составляющая множителя ослабления сигнала на трассе может быть определена на основе логнормального распределения, что позволяет учесть медленные замирания сигнала. Дисперсия множителя ослабления (стандартное отклонение) при этом вычисляется в соответствии с выражениями, приведенными в таблице П1В.7.
Таблица П1В.7 |
||
Диапазон |
Способ |
Стандартное отклонение |
d 0,04 км |
= 3,5 |
|
0,04 км < d 0,1 км |
Выше крыши |
= 3.5 + x (d - 0.04) |
Ниже крыши |
= 3.5 + x (d - 0.04) |
|
0,1 км <d 0,6 км |
Выше крыши |
= 12 |
Ниже крыши |
= 17 |
|
0,2 км < d 0,6 км |
Выше крыши |
= 12 + х (в - 0.2) |
Ниже крыши |
= 17 + х (в - 0.2) |
|
0,6 км < d |
= 9 |
Литература
1. Recommendation ITU-R P.530-10 "Propagation data and prediction methods required for the design of terrestrial line-of-sight systems.
2. Методика расчета статистических характеристик мешающих сигналов в диапазоне 60 МГц-40 ГГц для географических и климатических условий различных регионов России. НИР "Помеха-2", 1996 год.
3. Методика расчета трасс цифровых РРЛ прямой видимости в диапазоне частот 2-20 ГГц, 1998.
4. Propagation by Difraction. Rec. ITU-R P-526-7.
5. Троицкий В.Н. Дифракция радиоволн на естественных препятствиях. Радиотехника, 2003, N 11.
6. Методика расчета статистических характеристик мешающих сигналов в диапазоне 60 МГц-40 ГГц для географических и климатических условий различных регионов России. Отчет о НИР "Помеха - 2". - М.: НИИР, 1996.
7. Rec. ITU-R P.452-10 "Prediction procedure for the evaluation of microwave interference between stations on the surface of the Earth at frequencies above about 0,7GHz".
8. Recommendation ITU-P P.676-5 "Attenuation by atmospheric gases".
9. Новый аэроклиматический справочник пограничного слоя атмосферы над СССР. Статистические характеристики температуры, давления, плотности, влажности. Московское отделение Гидрометеоиздата, 1985 год.
10. Казаков Л.Я., Ломакин А.Н. Неоднородности коэффициента преломления воздуха в тропосфере. М. Наука, 1976 год.
11. Recommendation ITU-R P. 1546. Method for point-to-area predictions for terrestrial services in the frequency range 30 MHz to 3000 MHz.
Усовершенствованная модель Окамуры-Хата. SEAMCAT. User Documentation. September 2000.
Приложение 2
01 |
02 |
ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ |
ГКРЧ России - Форма N 1 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(Регистр. N решения, дата) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.1 Шифр РЭС |
Представ- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
03 |
ляется для |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.2. Наименование |
на этапе |
(гриф секретности) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(N РЧЗ, дата) |
РЭС |
в допол- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
нение к |
лист |
листов |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.3 Тип РЭС: |
1.4 Место установки РЭС: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.5 Назначение РЭС: |
Номер |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.6 Район использования: |
1.7 Пользователь РЭС: |
дополнений |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.8 Система (комплекс), в которую входит РЭС: |
1.9 Необходимость регистрации в МСЭ: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. ПОЛОСЫ ЧАСТОТ (ПлЧ) |
Номер |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1 Номер ПлЧ |
П |
1 |
3 |
5 |
П |
2 |
4 |
6 |
листа |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.2 Мин. частота ПлЧ |
Р |
Гц |
Гц |
Гц |
Р |
Гц |
Гц |
Гц |
дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.3 Макс. частота ПлЧ |
Д |
Гц |
Гц |
Гц |
М |
Гц |
Гц |
Гц |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. СОСТАВ И ТТХ: |
3.1 ПРД |
3.2 ПРМ |
3.3 АНТ |
3.4 Структурная схема системы (РЭС) см. лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Состав элементарных РЭС, функционирующих в режиме |
Тактико-технические характеристики РЭС |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Номер |
Краткая характеристика |
Номер |
N эле- |
N АНТ |
N АНТ |
Имя функционально |
Наименование |
Значе- |
Размер- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.5 |
3.6 |
3.7 |
3.8 |
3.9 |
3.10 |
3.11 |
3.12 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта: |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4. ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОПЕРЕДАТЧИКА |
N |
Номер листа дополнений |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4.1 Рабочие частоты (номиналы или формула их получения: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4.3. тип перестройки частоты: |
4.2 Шаг сетки: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ширина полосы излучения, |
Мощность |
Макс. |
Параметры |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Номер |
Класс |
Краткая |
Номер |
Гц на уровне |
излучения |
спектр. |
модуляции |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
режима |
излучения |
характеристика |
ПлЧ |
Вид |
Миним, |
Макс, |
плот. |
Наиме- |
Значе- |
Размер- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
класса |
-3дБ |
-30дБ |
дБ |
дБ Вт |
дБ |
м-ти, |
нование |
чение |
ность |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
излучения |
Вт |
дБ |
пара- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.5 |
4.4 |
4.5 |
4.6 |
4.7 |
4.8 |
4.9 |
4.10 |
4.11 |
4.12 |
4.13 |
4.14 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4.15 Тип выходного прибора: |
4.16. Относительная |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
нестабильность |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Относительный уровень |
4.17 На гармониках (до 3 fp): |
дБ |
4.19 Прочие виды побочных излуч.: |
дБ |
частоты: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
побочных излучений: |
4.18 На гармониках (выше 3 fp): |
дБ |
4.20 Уровень шумовых излучений: |
дБ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта: |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5. ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОПРИЕМНИКА |
N |
Номер листа дополнений |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.1. Тип приемника: |
5.3 Шаг сетки: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.2 Рабочие частоты (номиналы или формула их получения: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Прини- |
Чувствитель- |
Защ. |
Тип |
Полоса пропускания УВЧ, |
N и вид |
Промежу- |
Полоса пропускания УПЧ, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Номер |
маемые |
Номер |
ность в |
отн. |
поме- |
Гц на уровне |
на- |
точная |
Гц на уровне |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
режима |
классы |
ПлЧ |
к по- |
хи |
стройки |
частота |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
излу- |
ме- |
гете- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
чения |
поро- |
реальн. |
хе, |
-3 дБ |
-30 дБ |
дБ |
родина |
Гц |
-3 дБ |
-30 дБ |
дБ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
говая |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.5 |
5.4 |
5.5 |
5.6 |
5.7 |
5.8 |
5.9 |
5.10 |
5.11 |
5.12 |
5.13 |
5.14 |
5.15 |
5.16 |
5.17 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Избирательность ПРМ по: |
5.21 Другим ПКП: |
дБ |
5.24 Эквивалентная шумовая температура: |
К |
5.18 Относительная |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
нестабиль- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.19 Соседнему каналу: |
дБ |
5.22 Блокир. и перекр. искаж.: |
дБ |
5.25 Допустимое увелич. экв. шум. темпер.: |
ность частоты |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
гетеродина: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.20 Зеркальному каналу: |
дБ |
5.23 Интермодуляционная: |
дБ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта: |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6. ХАРАКТЕРИСТИКИ АНТЕННЫ |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Назначе- |
Тип |
Раз- |
Но- |
Но- |
Поло- |
Частота |
Коэф. |
Ширина ДНА |
Уровень бок. |
Точность |
Зона |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Номер |
ние ан- |
антен- |
мер |
мер |
мер и |
жение |
Гц |
усил., |
на уров. |
лепестков |
навед., |
обслу- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
АНТ |
тенны |
ны |
ан- |
режи- |
наиме- |
луча |
дБ |
-3 дБ, гр. |
Сектор |
Уровень |
град. |
живания |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
тенны |
ма |
нование |
в про- |
гор. |
вер. |
углов, |
дБ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6.1 |
6.2 |
6.3 |
3.5 |
6.4 |
6.5 |
6.6 |
6.7 |
6.8 |
6.9 |
6.10 |
6.11 |
6.12 |
6.13 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта: |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.1 Тип фидера: |
7.6 Тип и характеристики поляризации: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.2 Критическая частота АФТ: |
7.4 Затухание АФТ на прм, дБ: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.3 Волновое сопрот. АФТ: |
7.5 Затухание АФТ на прд, дБ: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта: |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8. Меры по повышению помехозащищенности |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
и обеспечению ЭМС: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9.1. Заказчик |
9.2 Разработчик |
9.3 Изготовитель |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Организация |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Адрес, |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Подпись |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(Должность, ФИО) |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Приложение 3
Форма N ИД-РС, ФС
Форма N ИД-PC, ФС
Исходные данные для подготовки заключения о возможности назначения (присвоения) радиочастот для РЭС, используемых в сетях фиксированной и подвижной радиослужб |
||||||||||||||||||||||||||
Общие сведения о заявителе |
||||||||||||||||||||||||||
1. Полное наименование юридического, |
||||||||||||||||||||||||||
2. Юридический адрес |
||||||||||||||||||||||||||
(для юридических лиц в соответствии со свидетельством о регистрации) |
||||||||||||||||||||||||||
3. Почтовый адрес |
||||||||||||||||||||||||||
4. ИНН |
||||||||||||||||||||||||||
5. Номер телефона, факс, E-mail |
||||||||||||||||||||||||||
Банковские реквизиты |
||||||||||||||||||||||||||
6. Расчетный счет |
||||||||||||||||||||||||||
7. Наименование и адрес банка |
||||||||||||||||||||||||||
8. Корр. счет |
БИК |
|||||||||||||||||||||||||
Сведения о радиосети |
||||||||||||||||||||||||||
9. Радиослужба |
||||||||||||||||||||||||||
10. Район построения радиосети |
||||||||||||||||||||||||||
(населенный пункт, район, область, край, республика) |
||||||||||||||||||||||||||
11. Назначение сети |
||||||||||||||||||||||||||
(передача данных, персональный радиовызов, беспроводный доступ, распределения программ вещания и др.) |
||||||||||||||||||||||||||
12. Основание для запроса радиочастот |
||||||||||||||||||||||||||
(указывается номер и дата решения ГКРЧ) |
||||||||||||||||||||||||||
13. Номер лицензии на деятельность в области связи, срок ее действия |
||||||||||||||||||||||||||
(при необходимости заполняется, если получение лицензии предшествует назначению радиочастот) |
||||||||||||||||||||||||||
14. Наименование технического стандарта (протокола) используемого оборудования |
||||||||||||||||||||||||||
(заполняется при наличии такового) |
||||||||||||||||||||||||||
15. Цель запроса радиочастот |
||||||||||||||||||||||||||
(создание новой сети, расширение действующей сети, переоформление разрешения на использование радиочастот и т.д.) |
||||||||||||||||||||||||||
16. Схема построения радиосети |
||||||||||||||||||||||||||
(радиальная, радиально-зоновая, сотовая, линейная, и др.) |
||||||||||||||||||||||||||
17. Планируемая емкость сети (пропускная способность) |
||||||||||||||||||||||||||
18. Планируемый срок ввода сети |
||||||||||||||||||||||||||
19. Полосы радиочастот, |
Гц |
|||||||||||||||||||||||||
20. Требуемый дуплексный разнос, |
Гц |
|||||||||||||||||||||||||
21. Количество запрашиваемых частот |
||||||||||||||||||||||||||
(дуплексных пар, пар двухчастотного симплекса, симплексных радиочастот, одночастотного дуплекса и т.п.) |
||||||||||||||||||||||||||
22. Частотный план (для РРЛ) |
||||||||||||||||||||||||||
(номер рекомендации МСЭ) |
||||||||||||||||||||||||||
23. Классы РЭС, применяемых в сети |
||||||||||||||||||||||||||
(базовые станции, ретрансляторы, абонентские радиостанции (мобильные, носимые, стационарные), оконечные РРЛ, промежуточные РРЛ и т.п.) |
||||||||||||||||||||||||||
24. Время работы |
||||||||||||||||||||||||||
(круглосуточно, дневные, ночные часы) |
||||||||||||||||||||||||||
Подпись: должность, ФИО |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
МП |
||||||||||||||||||||||||
(Заявка заверяется подписью ответственного лица и печатью) |
Примечания.
1. Для сухопутной подвижной службы (при запрашиваемых частотах выше 30 МГц) заявка представляется в 5 экземплярах. К каждому экземпляру прилагается:
1.1. Выкопировка карты масштаба 1:200000 или крупнее с указанием мест расположения и планируемых зон обслуживания базовых станций.
1.2. Технические данные РЭС (Таблица данных 1-РС).
1.3. Проект частотно-территориального плана (Таблица 1-РС).
2. Для фиксированной службы заявка представляется в 8 экземплярах. К каждому экземпляру прилагается:
2.1. Схема построения РРЛ (сети передачи данных, беспроводного радиодоступа).
2.2. Выкопировка карты масштаба 1:200000 или крупнее с указанием на ней географических координат мест размещения оконечных и промежуточных станций, расстояний между ними.
2.3. Проект частотно-территориального плана с указанием высоты опоры, подвеса антенн, предлагаемых частот (прием, передача), азимутов излучений, географических координат.
2.4. Технические данные РЭС (Таблица данных 1-РС).
2.5. Копия решения ГКРЧ о выделении полос частот с карточками ТТД.
2.6. Копия сертификата соответствия, выданного Минсвязи России (в случае сопряжения рассматриваемой сети с сетью связи общего пользования или для оказания услуг связи) или Госстандарта России.
3. Для фиксированной и сухопутной подвижной службы (при запрашиваемых частотах ниже 30 МГц) заявка представляется в 5 экземплярах. К каждому экземпляру прилагается:
3.1. Схема радиосвязи с указанием корреспондентов и расстоянием между ними в километрах.
3.2. Учетные данные РЭС (Таблица 2-РС).
3.3. Письменное согласие о совместном использовании радиочастот, заверенное печатями владельцев РЭС - если предусматривается совместное использование радиочастот.
4. Заявитель несет ответственность за достоверность представляемых данных.
Таблица 1-РС
N |
Место |
Высота |
Азимут/ |
Ширина |
Коэффи- |
Класс |
Мощ- |
Потери в |
Номер |
Час- |
Час- |
Подпись: (должность, ФИО) ………………………………. М.П.
Таблица 2-РС
N |
Тип РЭС, |
Пункт |
Частота, |
Способ |
Мощность |
Класс |
Позывной |
Номер |
Номер |
Примечания.
1. Заводские номера РЭС, ТЛФ/ТЛГ позывные сигналы и номера разрешений на эксплуатацию РЭС указываются при переоформлении действующих разрешительных документов на использование частот.
2. При необходимости указываются предпочтительные частоты.
3. При расширении (изменении учетных данных) радиосети также заполняется таблица на действующие РЭС.
Подпись: (должность, ФИО) ………………………………. М.П.
Таблица данных 1-РС
1. Наименование, тип (условный шифр) РЭС |
|
2. Фирма-производитель |
|
(указывается наименование и страна производитель) |
|
3. Полоса радиочастот передатчика, ___ Гц |
|
(по решению ГКРЧ) |
|
4. Полоса радиочастот приемника, _____ Гц
5. Шаг сетки радиочастот, ____ Гц
6. Мощность передатчика, Вт (дБВт):
минимальная
максимальная
7. Класс излучения
(в соответствии с Регламентом радиосвязи)
8. Допустимое отклонение частоты
9. Уровень побочных излучений, дБВт
(на уровне -40 дБ)
10. Внеполосные излучения, дБВт
11. Чувствительность приемника (реальная), дБВт
12. Тип передающей антенны
13. Тип приемной антенны
14. Коэффициент усиления антенны, дБ:
передающей
приемной
15. Ширина ДНА (на уровне - 3 дБ), град.:
Передающей
Приемной
16. Тип и характеристики поляризации
17. Количество информационных (аналоговых или цифровых) каналов, скорость цифрового потока одной
несущей, кбит/с
18. Сведения о сертификации
(указываются номер, дата выдачи сертификата и получатель)
Подпись: (должность, ФИО) ………………………………. М.П.
Обозначения и сокращения
FDD |
- |
Frequency Division Duplex (Режим частотного дуплекса) |
FDMA |
- |
Frequency Division Multiple Access (Множественный доступ с частотным разделением каналов - МДЧР) |
FHSS |
- |
Frequency-Hopping Spread Spectrum (Псевдослучайная Перестройка Рабочей Частоты - ГОТРЧ) |
ETSI |
- |
European Telecommunications Standards Institute (Европейский институт стандартов электросвязи) |
SIR |
- |
Signal-to-Interference Ratio (Отношение сигнал/суммарная помеха) |
TDMA |
- |
Time Division Multiple Access (Множественный доступ с частотным разделением каналов - МДЧР) |
TDD |
- |
Time Division Duplex (Режим временного дуплекса) |
AC |
- |
Абонентская станция |
АФТ |
- |
Антенно-фидерный тракт |
БС |
- |
Базовая станция |
ГКРЧ |
- |
Государственная комиссия по радиочастотам |
ДНА |
- |
Диаграмма направленности антенны |
КУА |
- |
Коэффициент усиления антенны |
МСЭ |
- |
Международный Союз Электросвязи |
РПД |
- |
Радиопередатчик |
РПМ |
- |
Радиоприемник |
РРЛ |
- |
Радиорелейная линия |
PPC |
- |
Радиорелейная станция |
РЧС |
- |
Радиочастотный спектр |
РЭС |
- |
Радиоэлектронные средства |
СБД |
- |
Сети беспроводного доступа |
СЕПТ |
- |
Европейская конференция администраций почт и электросвязи |
СПС |
- |
Сухопутная подвижная служба |
ТРЧ |
- |
Таблица распределения частот |
НТРЧ |
- |
Национальная таблица распределения частот |
НШП |
- |
Необходимая ширина полосы или необходимая полоса радиочастот |
УМ |
- |
Управление мощностью |
УПЧ |
- |
Усилитель промежуточной частоты |
БД ЧП |
- |
База данных частотных присвоений |
ФС |
- |
Фиксированная служба |
ФСС |
- |
Фиксированная спутниковая служба |
ЧТР |
- |
Частотно-территориальный разнос |
ЭИИМ |
- |
Эквивалентная изотропно излучаемая мощность |
ЭМС |
- |
Электромагнитная совместимость |
Термины и определения
В "Методике расчета ЭМС систем абонентского радиодоступа и беспроводной передачи данных с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц" используются термины, определения которых представлены в таблице 1 [9], [10].
Таблица 1
Термин |
Определение |
Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств (ЭМС РЭС) |
Способность радиоэлектронных средств одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на них непреднамеренных радиопомех и не создавать недопустимых радиопомех другим радиоэлектронным средствам |
Непреднамеренная радиопомеха |
Радиопомеха, создаваемая источником искусственного происхождения, не предназначенная для нарушения функционирования радиоэлектронных средств |
Приемлемая радиопомеха |
Непреднамеренная радиопомеха, уровень которой устанавливается путем соглашения между заинтересованными администрациями или радиослужбами |
Межсистемная радиопомеха |
Непреднамеренная радиопомеха, возникающая между радиоэлектронными средствами разных радиосистем |
Внутрисистемная радиопомеха |
Непреднамеренная радиопомеха, возникающая между радиоэлектронными средствами одной радиосистемы |
Необходимая полоса радиочастот |
Минимальная полоса частот данного класса радиоизлучения, достаточная для передачи сигнала с требуемыми скоростью и качеством |
Занимаемая ширина полосы частот радиоизлучения |
Ширина полосы частот радиоизлучения, за пределами которой излучается заданная часть средней мощности излучения радиопередающего устройства |
Полоса частот радиоизлучения на уровне X дБ |
Полоса частот излучения радиопередающего устройства, за пределами которой любая дискретная составляющая спектра внеполосных радиоизлучений или спектральная плотность мощности внеполосных радиоизлучений ослаблены относительно заданного уровня не менее чем до уровня X дБ |
Основное радиоизлучение |
Излучение радиопередающего устройства в необходимой полосе радиочастот, предназначенное для передачи сигнала |
Нежелательное радиоизлучение |
Излучение радиопередающего устройства за пределами необходимой полосы радиочастот |
Внеполосное радиоизлучение |
Нежелательное радиоизлучение в полосе частот, примыкающей к необходимой полосе радиочастот, являющееся результатом модуляции сигнала |
Побочное радиоизлучение |
Нежелательное радиоизлучение, возникающее в результате любых нелинейных процессов в радиопередающем устройстве, кроме процесса модуляции Примечание: уровень побочного радиоизлучения может быть снижен без ухудшения качества передачи сигнала |
Радиоизлучение на гармонике |
Побочное радиоизлучение на частотах, в целое число раз больших частот основного радиоизлучения |
Основной канал приема радиоприемника |
Полоса частот, находящаяся в полосе пропускания радиоприемника и предназначенная для приема сигнала |
Побочный канал приема радиоприемника |
Полоса частот, находящаяся за пределами основного канала приема радиоприемника, в который сигнал проходит на выход радиоприемника |
Характеристика частотной избирательности радиоприемника |
Зависимость уровня сигнала на входе радиоприемного устройства от частоты этого сигнала при заданном отношении сигнал-шум или уровне сигнала на выходе радиоприемника |
Беспроводный доступ |
Подключение конечного пользователя к базовой сети через радиосоединение |
Абонентский радиодоступ |
То же, что и "Беспроводный доступ" |
1. Общие положения
Методика расчета ЭМС систем абонентского радиодоступа и беспроводной передачи данных с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц разработана в соответствии с Техническим заданием на НИР шифр "Расчет ЭМС - РД" в интересах решения задач радиочастотными органами РФ по обеспечению ЭМС вводимых в эксплуатацию РЭС беспроводного доступа с действующими системами беспроводного доступа и РЭС РРЛ гражданского назначения. Данная методика разработана на основе международных документов [1], [4], [5], [8].
В данной методике на основе возможных сценариев и механизмов возникновения помех, а также соответствующих ограничений и допущений для РЭС БД описаны математические выражения расчета уровня полезного сигнала и суммарного уровня помех на входе приемного устройства РЭС для одной выборки случайных параметров, определено необходимое количество циклов данных расчетов для получения достоверных вероятностных оценок отношения уровня полезного сигнала к суммарному уровню помех на входе приемного устройства РЭС БД и представлены алгоритмы расчета ЭМС заявляемых РЭС БД с другими РЭС БД и РЭС РРЛ. Методика позволяет производить оценку и делать выводы о возможности возникновения помех для РЭС БД от других РЭС БД и РЭС РРЛ гражданского применения, действующих в общих полосах частот и расположенных в дальней зоне.
Методика расчета ЭМС систем абонентского радиодоступа и беспроводной передачи данных с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц предназначена для использования органами радиочастотной службы РФ при проведении экспертизы, рассмотрении материалов и принятии решения о присвоении (назначении) радиочастот и радиочастотных каналов для радиоэлектронных средств в пределах выделенных полос радиочастот.
Методика состоит из пяти разделов и трех приложений.
В первом разделе определены ограничения и допущения, принятые в методике, входные параметры и выходные результаты, а также критерий оценки ЭМС РЭС БД с действующими РЭС БД и РЭС РРЛ гражданского назначения.
Во втором разделе рассмотрены сценарии помехового влияния действующих РЭС БД и РЭС РРЛ на вновь вводимые в эксплуатацию РЭС БД.
В третьем разделе определены механизмы воздействия помеховых сигналов, которые учитываются в методике, и методы математического расчета уровня полезного сигнала и суммарного уровня помех на входе приемного устройства РЭС для одной выборки случайных параметров в соответствии с данными механизмами помех, определены также необходимое процедуры для моделирования функционирования РЭС БД.
В четвертом разделе на основе помеховых сценариев и математического аппарата, представленных во втором и третьем разделах, разработаны алгоритмы оценки ЭМС заявляемых РЭС БД с действующими РЭС БД и РЭС РРЛ.
В пятом разделе определен порядок использования методики расчетов ЭМС систем абонентского радиодоступа и беспроводной передачи данных с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц.
Приложение 1 включает в себя методики расчета суммарного ослабления помехового и полезного сигнала, которые используются для расчета ЭМС РЭС БД в соответствующих сценариях совместного использования РЧС с РЭС БД или РЭС ФС.
В приложениях 2 и 3 представлены форма и структура исходных данных в части карточки ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ и Форм ИД-PC, ИД-ФС.
В Методике расчета ЭМС систем абонентского радиодоступа и беспроводной передачи данных с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц приняты следующие ограничения на ее применение:
1. Оценка ЭМС РЭС БД проводится с действующими РЭС БД и РЭС РРЛ.
2. Оценка ЭМС РЭС БД проводится при условии наличия данных о рельефе.
3. Оценка ЭМС РЭС БД проводится для наиболее помехоустойчивого режима защищаемых РЭС, при этом РЭС БД источники помех работают на максимально достижимом по скорости режиме передачи данных.
4. В методике не моделируется адаптивный выбор частотного канала.
5. При отсутствии данных о высоте подвеса антенн АС предполагается, что высота подвеса антенн равняется среднему уровню застройки.
6. В методике предусмотрено использование моделей распространения радиоволн в соответствии с приложением 1.
В Методике расчета ЭМС систем абонентского радиодоступа и беспроводной передачи данных с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц в качестве исходных данных используются:
1. Сведения о действующих и вновь вводимых в эксплуатацию РЭС, которые представлены в карточке ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ (приложение 2).
2. Данные для подготовки заключения о возможности назначения(присвоения) радиочастот для РЭС, используемых в сетях фиксированной и подвижной радиослужб по Форме N ИД-PC, ФС, представляемые заявителями в соответствии с Положением о порядке рассмотрения материалов, проведения экспертизы и принятия решения о выделении полос частот для радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств (приложение 3).
3. Стандарты ETSI, IEEE, содержащие технические характеристики оборудования для конкретных стандартов БД.
Для проведения расчетов на основе исходных данных требуется определить следующие параметры:
Для РЭС БД (вновь вводимого в эксплуатацию и действующего):
Обозначение |
Характеристика |
Источник |
N |
Количество БС БД в рассматриваемой заявке |
Форма N ИД-РС. Проект частотно- |
(X , Y ) |
Координаты БС БД в рассматриваемой заявке |
территориального плана сети |
Sectors |
Количество секторов в i-й БС БД |
|
H |
Высота подвеса антенны в j-ом секторе в i-ой БС БД БД, м |
|
H |
Высота подвеса антенны i-й АС, м |
|
(Ftx ) , (Frx ) |
Частотное присвоение в j-м секторе в i-й БС БД для k-ой несущей в ПРД и ПРМ, МГц |
Форма N ИД-РС п.п.19, 20, 21 |
G |
Коэффициент усиления антенны в j-м секторе в i-й БС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ |
G(
)
, |
Аппроксимации диаграммы направленности антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях в j-м секторе в i-й БС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.6.8, 6.9, 6.10, 6.11 |
G |
Коэффициент усиления антенны на i-й АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.6.7 |
G(
)
, |
Аппроксимации диаграммы направленности антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях на i-й АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.6.8, 6.9, 6.10, 6.11 |
Чувствительность приемника БС БД в j-м секторе в i-й БС БД, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.7, |
|
Чувствительность приемника АС, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.7 |
|
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в обратном канале, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.8 |
|
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в прямом канале, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.8 |
|
P
|
Минимальная и максимальная мощность передатчика АС, дБм (при отсутствии управления мощностью совпадают) |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.11, 4.12, |
P
|
Минимальная и максимальная мощность передатчика в j-м секторе в i-й БС БД на k-й несущей, дБм (при отсутствии управления мощностью совпадают) |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.11, 4.12 |
Garmonics |
Уровень побочных излучений на гармониках для ПРД в j-м секторе в i-й БС БД, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.17, 4.18 |
Garmonics |
Уровень побочных излучений на гармониках для ПРД АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.17,4.18 |
Избирательность по зеркальному каналу для ПРД в j-м секторе в i-й БС БД, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.20 |
|
Избирательность по зеркальному каналу для ПРД АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.20 |
|
S( ) |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов для прямого канала |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.7, 4.8, 4.9 |
S( ) |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов для обратного канала |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.7, 4.8, 4.9 |
F |
- необходимая ширина полосы приемника АС, МГц |
Форма N 1 ГКРЧ п.5.4 |
F |
- необходимая ширина полосы приемника БС, МГц |
Форма N 1 ГКРЧ п.5.4 |
A , A |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в j-м секторе в i-й БС БД, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.7.4, 7.5 |
A , A |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.7.4, 7.5 |
Polarization |
Тип поляризации или их комбинации в антенне в j-м секторе в i-й БС БД |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.7.6, |
Для линий РРС:
Обозначение |
Характеристика |
Источник |
N |
Количество рассматриваемых РРС |
Форма N ИД- РС |
(X , Y ) |
Координаты i-й РРС |
Проект частотно- |
H |
Высота подвеса антенны i-й РРС, м |
территориаль- |
(Ftx ) , (Frx ) |
Частотные присвоения i-й РРС для k-й несущей ПРД и ПРМ , МГц |
Форма N ИД-РС 19, 20, 21, 22 |
G |
Коэффициент усиления антенны i-й РРС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.6.7 |
G(
)
, |
Аппроксимации диаграммы направленности антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях в i-й РРС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.6.8, 6.9, 6.10, 6.11 |
Sens |
Чувствительность приемника в i-й РРС на k-й несущей, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.7 |
SIR |
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в канале в i-й РРС на k-й несущей, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.8 |
Максимальная мощность передатчика в i-й РРС на k-й несущей, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.12 |
|
Garmonics |
Уровень побочных излучений на гармониках в i-й РРС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.17, 4.18 |
Избирательность по зеркальному каналу в i-й РРС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.20 |
|
S( ) |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов в i-й РРС на k-й несущей. |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.7, 4.8, 4.9 |
A , A |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в i-й РРС на k-й несущей, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.1 7.4, 7.5 |
Polarization |
Тип поляризации или их комбинации в антенне в j-ом секторе в i-й РРС |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.7.6, |
1.4. Критерий ЭМС РЭС БД
Решение об электромагнитной совместимости между заявляемыми РЭС БД и действующими РЭС БД, а также между РЭС БД и РЭС РРЛ принимается, если для всей совокупности заявляемых РЭС БД выполняется следующее требование:
Для всей совокупности РЭС БД в целом верно [1]:
0,01 + , |
(1.1) |
где:
- среднее число абонентов, одновременно обслуживаемых совокупностью заявленных БС БД в отсутствие источников помех, хотя бы с минимальной скоростью передачи данных;
N - среднее число абонентов, одновременно обслуживаемых совокупностью заявленных БС БД в присутствии источников помех, хотя бы с минимальной скоростью передачи данных;
- оценка ошибки статистического анализа, которая связана с количеством итераций Ntotal следующей зависимостью (рекомендуемое значение Ntotal не менее 20000 [3]):
(1.2) |
Ntotal - общее количество итераций моделирования функционирования РЭС БД при максимальной загрузке сети.
Среднее число абонентов , одновременно обслуживаемых в данной сети, в отсутствие источников помех и среднее число абонентов N , одновременно обслуживаемых в данной сети в присутствии источников помех, определяются на основе оценки электромагнитной совместимости между РЭС БД (БС и АС), а также между РЭС БД (БС и АС) и РЭС РРЛ с учетом модели функционирования РЭС БД, которая соответствует заданному стандарту ETSI. Оценка среднего числа абонентов производится путем подсчета абонентских станций, в которых выполняется требуемое отношение сигнал/суммарная помеха, представляемое заявителем в карточке по форме N 1 ГКРЧ.
Выходным результатом в Методике расчета ЭМС систем абонентского радиодоступа и беспроводной передачи данных с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц является решение об ЭМС между РЭС БД, а также между РЭС БД и РЭС РРЛ.
Подробный алгоритм принятия данного решения об ЭМС приводится в главах 3 и 4.
В перечень сценариев совместного использования РЧС РЭС БД с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц включены РЭС БД, использующие технологию множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA) с временным дуплексом (TDD) и технологию множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA) с частотным дуплексом (FDD). При этом в методике предусматривается возможность применения технологии FHSS в РЭС БД, но не учитывается возможность адаптивного выбора канала. Также в перечень сценариев совместного использования РЧС РЭС БД с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц включены РЭС РРЛ.
РЭС БД могут работать в нескольких скоростных режимах с различной помехоустойчивостью. В этом случае при рассмотрении РЭС БД в качестве рецептора помех предполагается работа в наиболее помехоустойчивом режиме. При рассмотрении РЭС БД в качестве источника помех моделируется режим, создающий максимальные помехи. Т.е. в случае управления мощностью в РЭС БД источнике помех используется режим с максимально достижимой скоростью, что соответствует максимально излучаемой мощности.
Ниже приведено краткое описание указанных выше РЭС БД и РЭС РРЛ.
Применение РЭС БД с технологией TDMA-TDD без FHSS предполагает передачу данных только БС или только АС в один и тот же момент времени в паре БС-АС. При этом номиналы частот несущих фиксированы и не изменяются во времени.
Как на БС так и на АС может применяться управление мощностью в зависимости от уровня принимаемого сигнала. Кроме того, координаты АС могут быть случайными (когда при заявлении РЭС БД регистрируются только БС) или заданы некоторым конечным множеством координат (когда регистрируются и БС и АС). В этом случае координаты АС выбираются равновероятно из данного множества.
При разработке модели функционирования РЭС БД было принято, что излучение сигнала в течение интервала передачи происходит непрерывно.
В рассматриваемых далее сценариях выделены следующие варианты функционирования РЭС БД с технологией TDMA-TDD без FHSS.
РЭС БД |
Особенности моделирования сетей СПС |
|
Координаты РЭС |
Управление мощностью ПРД |
|
AC TDMA-TDD без FHSS |
Случайные или дискретно случайные |
- |
БС TDMA-TDD без FHSS |
Постоянные |
- |
AC TDMA-TDD без FHSS |
Случайные или дискретно случайные |
+ |
БС TDMA-TDD без FHSS |
Постоянные |
+ |
РЭС БД с технологией TDMA-FDD с FHSS
Применение РЭС БД с технологией TDMA-TDD с FHSS предполагает передачу данных только БС или только АС в один и тот же момент времени в паре БС-АС. При этом номиналы частот несущих выбираются случайным образом из определенного множества доступных номиналов.
Как на БС так и на АС может применяться управление мощностью в зависимости от уровня принимаемого сигнала. Кроме того, координаты АС могут быть случайными (когда при заявлении РЭС БД регистрируются только БС) или заданы некоторым конечным множеством координат (когда регистрируются и БС и АС). В этом случае координаты АС выбираются равновероятно из данного множества.
При разработке модели функционирования РЭС БД было принято, что излучение сигнала в течение интервала передачи постоянно.
В рассматриваемых далее сценариях выделены следующие варианты функционирования РЭС БД с технологией TDMA-TDD с FHSS.
РЭС БД |
Особенности моделирования сетей СПС |
|
Координаты РЭС |
Управление мощностью ПРД |
|
AC TDMA-TDD |
Случайные или дискретно случайные |
- |
БС TDMA-TDD |
Постоянные |
- |
AC TDMA-TDD |
Случайные или дискретно случайные |
+ |
БС TDMA-TDD |
Постоянные |
+ |
РЭС БД с технологией FDMA-FDD без FHSS
Применение РЭС БД с технологией FDMA-FDD без FHSS предполагает передачу данных одновременно на БС и на АС в один и тот же момент времени в паре БС-АС в разных частотных полосах. При этом номиналы частот несущих фиксированы и не изменяются во времени.
Как на БС так и на АС может применяться управление мощностью в зависимости от уровня принимаемого сигнала. Кроме того, координаты АС могут быть случайными (когда при заявлении РЭС БД регистрируются только БС) или заданы некоторым конечным множеством координат (когда регистрируются и БС и АС). В этом случае координаты АС выбираются равновероятно из данного множества.
В рассматриваемых далее сценариях выделены следующие варианты функционирования РЭС БД с технологией FDMA-FDD без FHSS.
РЭС БД |
Особенности моделирования сетей СПС |
|
Координаты РЭС |
Управление мощностью ПРД |
|
AC FDMA-FDD |
Случайные или дискретно случайные |
- |
БС FDMA-FDD |
Постоянные |
- |
AC FDMA-FDD |
Случайные или дискретно случайные |
+ |
БС FDMA-FDD |
Постоянные |
+ |
РЭС БД с технологией FDMA-FDD с FHSS
Применение РЭС БД с технологией FDMA-FDD с FHSS предполагает передачу данных одновременно на БС и на АС в один и тот же момент времени в паре БС-АС в разных частотных полосах. При этом номиналы частот несущих выбираются случайным образом из определенного множества доступных номиналов.
Как на БС так и на АС может применяться управление мощностью в зависимости от уровня принимаемого сигнала. Кроме того, координаты АС могут быть случайными (когда при заявлении РЭС БД регистрируются только БС) или заданы некоторым конечным множеством координат (когда регистрируются и БС и АС). В этом случае координаты АС выбираются равновероятно из данного множества.
В рассматриваемых далее сценариях выделены следующие варианты функционирования РЭС БД с технологией FDMA-FDD с FHSS.
РЭС БД |
Особенности моделирования сетей СПС |
|
Координаты РЭС |
Управление мощностью ПРД |
|
AC FDMA-FDD |
Случайные или дискретно случайные |
- |
БС FDMA-FDD |
Постоянные |
- |
AC FDMA-FDD |
Случайные или дискретно случайные |
+ |
БС FDMA-FDD |
Постоянные |
+ |
РРЛ
РРЛ, как источник помех представляется одним пролетом, т.е. парой РРС, одна из которых является ПРД, а другая ПРМ, в одном направлении, и наоборот в другом направлении. Считается, что РРС всегда используют максимальную мощность передатчика.
Все параметры РРС считаются детерминированными и неизменными при проведении моделирования.
РЭС РРЛ |
Особенности моделирования сетей СПС |
|
Координаты РЭС |
Управление мощностью ПРД |
|
ПРД РРС |
Постоянные |
- |
2.2. Сценарий БД-БД
Все возможные дуэльные сочетания РЭС БД указаны в приведенной ниже таблице. Для упрощения отображения сценариев в таблице не указано деление на технологии TDMA-TDD и FDMA-FDD, т.е. как источник помех так и рецептор помех могут быть TDD или FDD. Общее количество сценариев с учетом различия в технологии дуплекса составит 256 вариантов. В таблице указаны факторы, подлежащие учету при определении ЭМС между РЭС в соответствующем сценарии.
Источники |
Объект воздействия помех, ПРМ |
|||||||
помех, ПРД |
АС без |
БС без |
АС без |
БС без |
АС с |
БС с |
АС с |
БС с |
AC без FHSS |
0 |
0 |
V |
V |
0 |
0 |
V |
V |
БС без FHSS |
0 |
0 |
V |
V |
0 |
0 |
V |
V |
АС без FHSS |
I |
I |
2 |
2 |
I |
I |
2 |
2 |
БС без FHSS |
I |
I |
2 |
2 |
I |
I |
2 |
2 |
AC c FHSS |
0 |
0 |
V |
V |
0 |
0 |
V |
V |
БС с FHSS |
0 |
0 |
V |
V |
0 |
0 |
V |
V |
АС с FHSS (с упр. |
I |
I |
2 |
2 |
I |
I |
2 |
2 |
БС с FHSS |
I |
I |
2 |
2 |
I |
I |
2 |
2 |
I - управление мощностью передатчика источника помех;
V - управление мощностью передатчика, связанного с рецептором помех;
2 - управление мощностью в обеих сетях СПС;
0 - управление мощностью отсутствует в обеих сетях СПС.
Учитывая детерминированность и неизменность параметров РРС при проведении моделирования, перечень возможных вариантов взаимодействия СПС-РЭС РРЛ ограничивается приведенными в следующей таблице.
Источники |
Объект воздействия помех, ПРМ |
|||||||
помех, ПРД |
АС без |
БС без |
АС без |
БС без |
АС с |
БС с |
АС с |
БС с |
ПРД РРС |
0 |
0 |
V |
V |
0 |
0 |
V |
V |
V - управление мощностью в передатчике, связанного с рецептором помех;
0 - управление мощностью отсутствует в обеих сетях СПС.
Оценка ЭМС РЭС БД проводится путем имитационного моделирования функционирования РЭС БД методом Монте-Карло. Метод Монте-Карло предусматривает моделирование статичных отображений совокупности РЭС БД. Для создания такого отображения случайным образом по определенным законам распределения вероятностей генерируются положение абонентских станций, замирания сигналов при распространении радиоволн, рассчитываются ослабления сигналов, моделируется организация связи между БС и АС, а также производится управление мощностью передатчиков. Для каждого отображения проверяется выполнение заданных требований по отношению сигнал/суммарная помеха в соединениях между БС и АС.
При моделировании систем БД с технологией FDMA-FDD предполагается раздельное рассмотрение восходящего и нисходящего каналов. Вывод об обеспечении ЭМС выносится только в том случае, если критерий ЭМС выполняется для обоих направлений связи.
При рассмотрении систем БД с технологией TDMA-TDD предполагается совместное рассмотрение восходящего и нисходящего направления связи. Это обусловлено тем, что в БД используется метод дуплексного доступа TDD, а в качестве метода множественного доступа используется разновидность TDMA с нефиксированными и не синхронизированными между БС временными интервалами доступа. Такой метод доступа может реализовываться по средством протоколов распределения радиоресурсов типа CSMA (разновидность протокола ALOHA) или при помощи протоколов поллинга. Результатом такого построения метода доступа является возможность одновременной работы нескольких пар БС-АС в разных направлениях передачи, что исключает отдельное рассмотрение восходящего и нисходящего направлений. С целью реализации данной особенности БД в модели функционирования в методике на каждой итерации случайным образом для каждой пары БС-АС выбирается направление связи. Считается, что вероятность работы в том или ином направлении равна 0.5, т.е. в 50% времени передает БС и 50% составляет последовательная во времени передача с АС-ций прикрепленных к данной БС[2]. При оценке ЭМС выполнение заданного SIR в восходящем и нисходящем направлениях считается равнозначными.
После усреднения результатов моделирования по множеству сгенерированных отображений РЭС БД, производится оценка среднего количества обслуживаемых абонентов в заявляемой совокупности РЭС БД. При уменьшении среднего количества обслуживаемых абонентов в присутствии РЭС источников помех менее, чем на 1% по сравнению со случаем отсутствия источников помех, считается, что ЭМС выполняется.
Общий алгоритм расчета ЭМС состоит в следующем:
- определяется емкость совокупности РЭС БД (одна или несколько пар БС-АС), в отсутствие внешних помех;
- емкость системы определяется как среднее число абонентов обслуживаемых БС БД, при условии, что все АС используют наиболее помехоустойчивый режим передачи данных;
- происходит поиск емкости совокупности РЭС БД рецептора помех в условии присутствия помех со стороны других РЭС БД. Причем моделируется работа РЭС БД при работе на максимально достижимых скоростях, что соответствует при применении управления мощностью максимальным мощностях излучения;
- оценивается разница между емкостью сети рецептора помех при отсутствии внешних помех и емкость сети в присутствии внешних помех;
- по величине относительной разницы между первоначальной емкостью и емкостью в присутствии помех принимается решение об ЭМС.
Исходными данными для методики являются данные о рельефе местности и параметры, предоставляемыми карточками ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ и по Форме N ИД-PC, ФС.
Алгоритмы расчета ЭМС для сценария БД-БД рассмотрены более подробно в разделах 4 и 5. Данные по методам и процедурам моделирования функционирования РЭС БД, используемых в этих алгоритмах, приведены в пунктах 3.1.2-3.3.
При оценке ЭМС необходимо ограничить список, рассматриваемых РЭС БД, участвующих в формировании помех на РЭС БД рецепторы помех. Для этого используются пространственный и частотный критерии отбора.
Выборка РЭС по частотному диапазону
В анализе учитываются все частотные присвоения всех РЭС БД. РЭС БД считается потенциальным источником помех, если хотя бы для одного канала передачи (АС или БС) такой сети выполняется:
, |
(3.1) |
(3.2) |
где:
и - соответственно несущая и ширина канала РЭС БД источника помех;
и - соответственно несущая и ширина канала на заявляемой БС БД рецепторе помех;
Выборка РЭС по расстоянию от рецептора помех
Под БС БД рецепторами помех подразумеваются вновь заявляемые БС БД определенной сети. Также для учета внутрисистемной помехи при моделировании заявляемых БС БД предполагается моделирование всех БС БД той же сети, заявленных ранее в том же диапазоне, находящихся ближе, чем расстояние, определяемое из следующего выражения:
P + G + G - 32,44 - 20 · - Sens = 0, |
(3.3) |
где:
P - максимальная мощность заявляемой БС, дБм;
G - максимальный коэффициент усиления антенны БС, дБ
G - максимальный коэффициент усиления приемной антенны АС, дБ;
Sens - чувствительность приемника АС, связанной с заявляемой БС, дБм;
- средняя частота передачи на заявляемой БС, МГц;
- искомое расстояние, км.
Способ вычисления искомого r приведен в следующем пункте.
Под БС БД источниками помех и соответствующими АС источниками помех, рассматриваемыми при оценке ЭМС, подразумеваются все БС БД, соответствующих частотному критерию для которых выполняется условие:
< ;
- расстояние между j-й БС и i-й РРС;
- находится из следующего уравнения:
P + G + G - 32,44 - 20 · - Sens = 0, |
(3.4) |
где:
P - максимальная мощность РЭС БД (АС или БС), дБм;
G - коэффициент усиления антенны РЭС БД, дБ;
G - коэффициент усиления приемной антенны защищаемого РЭС БД (заявляемая БС или соответствующая АС), дБ;
Sens - чувствительность приемника защищаемого РЭС БД (заявляемая БС или соответствующая АС), дБм;
- средняя частота передачи или приема (в зависимости от направления воздействия помех) на заявляемой БС, МГц.
- искомое расстояние, км.
Способ вычисления искомого г приведен в следующем пункте.
Определение зоны обслуживания БС БД (совокупности зон обслуживания всех БС сети) с учетом рельефа местности является процедурой, которая предшествует всем остальным этапам моделирования функционирования РЭС БД. В методике не существует различия между секторными и всенаправленными БС БД, конфигурация соты задается соответствующей диаграммой направленности антенны.
Под БС подразумевается совокупность передатчика, работающего на одной или нескольких частотах в одном и том же диапазоне (в пределах 5% от средней частоты), соответствующего приемника и приемопередающей антенны. Предполагается, что зона обслуживания в обратном канале является определяющей т.к. мощность передатчика АС чаще всего меньше мощности передатчика БС БД. Именно, эта зона обслуживания используется для моделирования функционирования сети в обоих направлениях связи. Для построения зоны обслуживания конкретной соты производятся следующие процедуры:
1. Для каждой БС БД определяются координаты точек на поверхности Земли, которые соответствуют максимальным расстояниям возможного обслуживания АС для заданного количества азимутальных радиусов (рекомендуется 360 азимутальных радиусов) с учетом диаграммы направленности антенны БС БД в горизонтальной плоскости. В случае нескольких рабочих частот в одном диапазоне на БС расчет зоны обслуживания производится для средней частоты.
2. Из определенных в п.1 координат точек на поверхности Земли формируются массивы ArrayArea() для каждой БС БД (точки задаются в полярной системе координат с центром с координатами БСБД).
Рис.3.1. Принцип построения зоны обслуживания БС
Для РЭС БД максимальные азимутальные расстояния возможного обслуживания АС для направления АС-БС определяются следующими выражениями:
P + G ) + G ) - Loss(R) - Sens - b · = 0, |
(3.5) |
где:
R - максимальное расстояние обеспечения связи, рассчитанное с учетом требуемого отношения SIR в приемнике БС БД для наиболее помехоустойчивого режима передачи;
P - максимальная мощность АС, дБм;
Sens - чувствительность приемника БС БД, дБм;
G ) = G ) + G ) - коэффициент усиления передающей антенны в направлении передачи, дБ;
G ) = G ) + G ) - коэффициент усиления приемной антенны в направлении приема, дБ;
Loss(R) - медианные потери на трассе на расстоянии R , дБ (см. приложение 1);
- параметр СКО, определяющий распределение замираний (используется значение в соответствии с приложением 1 Модель Хата);
b - запас на замирания, принимаемый равным 1,96, что соответствует 95% площади при использование логнормального закона в соответствии с Моделью Хата.
Решение уравнений:
А) Для решения уравнений вида:
P + G ) + G ) - Loss(R) - Sens - A = 0, |
(3.6) |
где:
А = b - - константа, не зависящая от R ;
применяется рекурсивный метод расчета [3] с использованием функции:
= + G ) + G ) - Loss(R) - Sens - А |
|
= - , |
(3.7) |
номер итерации n =2, 3... и = 0,001 км и = 1000 км
Критерий остановки расчетов определяется неравенством:
0,001, |
(3.8) |
где n - порядковый номер расчетов.
При проведении статистического моделирования функционирования РЭС БД на каждой итерации расчетов АС присваиваются координаты в соответствии с равномерным законом распределения случайных величин в зоне обслуживания соответствующей БС БД. С этой целью по k-му массиву ArrayArea( ) с учетом координат БС БД определяются граничные значения области обслуживания РЭС БД в декартовой системе координат , , , . За начало декартовой системы координат принимается положение первой заявляемой БС БД. В прямоугольной зоне, ограниченной данными координатами, осуществляется генерация случайных равномерно распределенных величин X и Y . При этом учитываются координаты только тех точек, которые будут находиться в рассчитанной зоне обслуживания БД.
Принадлежность местоположений АС к зоне обслуживания определяется следующим образом:
1. Рассчитываются координаты АС в полярных координатах относительно данной БС ( ) .
2. Определяются ближайшие по азимуту точки из массива ArrayArea( ) данной БС.
3. Проверяются следующие условия:
- если оба радиуса точек из массива ArrayArea( ) , больше , то точка в зоне обслуживания БС;
- если оба радиуса точек из массива ArrayArea( ) , меньше , то точка вне зоны обслуживания БС;
- если больше одного радиуса и меньше второго радиуса, то:
- происходит переход в декартову систему координат;
- по точкам из массива ArrayArea( ) строится уравнение прямой;
- если АС находится в той же полуплоскости или на линии, что и БС, то АС находится в зоне обслуживания БС, иначе вне зоны.
Если АС не принадлежит к зоне обслуживания ближайшей БС, то процедура генерации координат повторяется вновь. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет определена принадлежность точки к области обслуживания соответствующей БС БД.
Далее приведены алгоритмы поиска среднего количества абонентов совокупности РЭС БД в случае присутствия и в случае отсутствия внешних помех. Для систем БД с технологией FDMA-FDD поиск производится для каждого направления связи отдельно.
Определение среднего количества обслуживаемых станций АС в отсутствие источников помех
1) Устанавливаются заявляемые БС БД и начинается многократное моделирование функционирования РЭС БД и моделируется наиболее помехоустойчивый режим передачи данных (режим с минимальной скоростью)
2) В зоне обслуживания каждой БС БД генерируются координаты соответствующей АС
3) При использовании направленных антенн АС ориентируется на обслуживающую БС БД
4) Для систем с TDD для каждой пары БС-АС генерируется направление передачи на данной итерации
5) При использовании FHSS производится генерация номера используемого канала
6) Выполняется регулирование мощности при наличии в РЭС БД механизма управления мощностью
7) Происходит проверка выполнения заданного SIR во всех заявляемых парах БС-АС
8) При выполнении заданного SIR в каждой паре БС-АС увеличивается счетчик успехов
9) Если итерация не последняя, то происходит обнуление сгенерированных параметров и переход к шагу 2).
10) По завершении всех итераций подсчитывается отношение количества успехов к общему количеству итерации
11) Полученное значение принимается за емкость совокупности РЭС БД в отсутствие помех
Определение среднего количества обслуживаемых станций АС в присутствии источников помех
1) Устанавливаются заявляемые БС БД и БС БД источники помех, начинается многократное моделирование функционирования РЭС БД
2) В зоне обслуживания каждой БС БД источника помех генерируются координаты соответствующей АС
3) При использовании направленных антенн АС источники помех ориентируется на обслуживающую БС БД
4) Для систем с TDD для каждой пары БС-АС генерируется направление передачи на данной итерации
5) При использовании FHSS производится генерация номера используемого канала на данной итерации в паре БС-АС источнике помех
6) Выполняется поиск максимально реализуемых скоростей передачи в РЭС БД источниках помех
7) Выполняется регулирование мощности при наличии в РЭС БД механизма управления мощностью
8) В зоне обслуживания каждой БС БД рецепторе помех генерируются координаты соответствующей АС
9) При использовании направленных антенн АС ориентируется на обслуживаемую БС БД
10) Для систем с TDD для каждой пары БС-АС рецептора помех генерируется направление передачи на данной итерации
11) При использовании FHSS производится генерация номера используемого канала на данной итерации
12) Выполняется регулирование мощности при наличии в РЭС БД рецепторе помех механизма управления мощностью
13) Происходит проверка выполнения заданного SIR во всех заявляемых парах БС-АС
14) При выполнении заданного SIR в каждой паре БС-АС увеличивается счетчик успехов
15) Если итерация не последняя, то происходит обнуление сгенерированных параметров и переход к шагу 2).
16) По завершении всех итераций подсчитывается отношение количества успехов к общему количеству итерации
17) Полученное значение принимается за емкость совокупности РЭС БД в присутствии помех
Для имитации метода множественного доступа в БД направление связи в каждой паре БС-АС выбирается случайным образом на каждой итерации, следующим образом:
Flag = T (0; 1)
Т(0, 1) - равномерно распределенная величина в интервале (0; 1).
Если Flag < 0,5, то восходящее направление.
Если Flag > 0,5, то нисходящее направление.
В алгоритме управления мощностью для БД мощность определяется по абсолютному уровню сигнала в приемнике, связанном с данным передатчиком [3]:
P = |
(3.9) |
где:
- минимально допустимая мощность передатчика, мВт;
- максимально допустимая мощность передатчика, мВт;
Fade - случайная величина потерь в конкретном соединении, зависящая от модели распространения, случайно генерируемая при расчете уровня сигнала (см.приложение 1);
Sens - чувствительность приемника, дБм;
= - коэффициент усиления передающей антенны, в направлении передачи, дБ;
= - коэффициент усиления приемной антенны, в направлении приема, дБ;
Loss(R) - медианные потери на трассе между приемником и передатчиком на расстоянии R , дБ (см.приложение 1);
Для учета присутствия внутрисистемных помех предполагается работа приемника на 3 дБ выше, чем собственная чувствительность [6].
При использовании FHSS АС и БС для передачи данных доступно множество из N частот {}. В реальных системах выбор частоты происходит по псевдослучайному закону, независимо для каждой пары БС-АС. Поэтому при моделировании выбор частоты реализуется следующим образом:
Flag = N · T (0; 1);
Т(0,1) - равномерно распределенная величина в интервале (0;1).
;
Ceil() - функция округления до ближайшего целого большего, чем аргумент округления.
Для имитации максимальных помех со стороны РЭС БД при наличии управления мощностью предполагается использование максимальных скоростей передачи, требующих большей излучаемой мощности.
Выбор максимальных скорости носит итеративный характер и строится по оценке выполнения заданного SIR в соединениях БС-АС источниках помех:
1) Во всех парах БС-АС устанавливается минимальная скорость передачи
2) Проверяется выполнение отношения SIR в соответствии с алгоритмом управления мощностью в парах БС-АС
3) При использовании управления мощностью если в паре БС-АС требуемое SIR недостижимо, то считается, что они используют минимальную скорость передачи в данной итерации.
4) Если на предыдущем шаге хотя бы для одной пары БС-АС выполнилось требование по мощности и максимальная скорость еще не достигнута, то:
5.1) Для пар БС-АС не достигших максимальной допустимой скорости происходит увеличение до следующего номинала скорости.
5.2) Пары БС-АС, уже использующие максимальную допустимую скорость, работают в установленном режиме передачи.
5.3) Оценивается выполнение требований по мощности в соответствии с алгоритмом управления
5.4) Для пар БС-АС, в которых выполнилось заданное требование по мощности, устанавливается данный номинал скорости
5.5) Переход к шагу 4)
6) Полученные скорости и соответственно мощности используются при моделировании емкости РЭС БД рецепторов помех в присутствии РЭС БД источников помех
Несмотря на то, что параметры РРЛ, используемые в расчетах ЭМС, являются детерминированными, недетерминированный характер РЭС БД требует применения имитационного моделирования. По этой причине для оценки ЭМС в сценарии БД-РРЛ используется тот же критерий, что и в сценарии БД - БД. Отличие состоит в том, что в качестве источника помех выступает РРЛ с неизменными во времени параметрами, которые не изменяются от итерации к итерации как в РЭС БД. Тогда общий алгоритм оценки ЭМС для сценарии БД-РЭС РРЛ описывается следующим образом:
- определяется емкость совокупности РЭС БД (одна или несколько пар БС-АС), в отсутствие внешних помех;
- емкость системы определяется как среднее число абонентов обслуживаемых БС БД, при условии, что все АС используют наиболее помехоустойчивый режим передачи данных;
- происходит поиск емкости совокупности РЭС БД рецептора помех в условии присутствия помех со стороны других РЭС РРЛ;
- оценивается разница между емкостью сети рецептора помех при отсутствии внешних помех и емкость сети в присутствии внешних помех;
- по величине относительной разницы между первоначальной емкостью и емкостью в присутствии помех принимается решение об ЭМС.
Исходными данными для методики являются данные о рельефе местности и параметры, предоставляемыми карточками ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ и по Форме N ИД-PC, ФС.
При оценке ЭМС необходимо ограничить список, рассматриваемых РРЛ, участвующих в формировании помех на РЭС БД рецепторы помех. Для этого используется выборка РЭС по пространственному и частотному критерию.
Выборка РЭС по частотному диапазону
В анализе учитываются частотные присвоения РРЛ, если канал РРЛ находится в пределах одного канального интервала (соответствующих РРЛ) от какого либо канала на заявляемых БС БД. Т.е. РРЛ считается потенциальным источником помех, если для одного канала в РРЛ выполняется:
|
|
= max(), |
3.10 |
где: и - соответственно несущая и ширина канала в РРС источнике помех;
и - соответственно несущая и ширина канала на заявляемой БС БД рецепторе помех.
Выборка РЭС по расстоянию от рецептора помех
Под РРС источниками помех рассматриваемыми при оценке ЭМС, подразумеваются все РРС, соответствующих частотному критерию для которых выполняется условие:
< ;
- расстояние между j-й БС и i-й РРС;
- находится из следующего уравнения:
P + G + G - 32,44 - 20 · - Sens = 0, |
(3.11) |
где:
P - максимальная мощность РРС, дБм;
G - коэффициент усиления антенны мешающей РРС, дБ
G - коэффициент усиления приемной антенны защищаемого РЭС БД (заявляемая БС или соответствующая АС), дБ;
Sens - чувствительность приемника защищаемого РЭС БД (заявляемая БС или соответствующая АС), дБм;
- средняя частота передачи или приема (в зависимости от направления воздействия помех) на заявляемой БС, МГц;
- искомое расстояние, км.
Учитывая, что параметры РЭС РРЛ являются детерминированными, при моделировании РРЛ случайным принимается только множитель ослабления радиосигнала. Моделирование функционирования РЭС БД осуществляется согласно предыдущим разделам Методики (см.раздел 3.1).
В математических выражениях расчета уровня полезного сигнала и суммарного уровня помех на входе приемного устройства используются следующие обозначения:
Обозначение |
Определение параметра |
Grxj( ),Gtxj( ) |
диаграмма направленности ПРМ и ПРД антенн в горизонтальной плоскости излучения j-гo РЭС, дБ |
Grxj( ),Gtxj( ) |
диаграмма направленности ПРМ и ПРД антенн в вертикальной плоскости излучения j-гo РЭС, дБ |
Azj |
азимут максимального излучения j-гo РЭС, рад |
Elj |
угол места максимального излучения j-гo РЭС, рад |
Ptxj |
мощность ПРД j-гo РЭС, дБм |
Fadeij |
величина случайной составляющей потерь, генерируемая на каждой итерации при расчете уровня сигнала i-гo ПРД в j-м ПРМ, дБ (закон распределение случайно составляющей зависит от используемой методики распространения радиоволн, см. приложение 1) |
Sensj |
чувствительность ПРМ j-гo РЭС, дБм |
SIRj |
защитное отношение сигнал/помеха j-гo РЭС, дБ |
Sj( ) |
маска спектра сигнала, излучаемого j-м РЭС, дБ |
hrxj, htxj |
высота подвеса ПРМ и ПРД антенн, м |
Arxj, Atxj |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ ПРД и ПРМ j-гo РЭС, дБ |
Lossij |
медианное ослабление сигнала в пространстве при распространении от антенны i-гo РЭС к антенне j-гo РЭС, дБ (зависит от используемой методики распространения радиоволн, см. приложение 1) |
Selj |
избирательность приемника j-гo РЭС по зеркальному каналу, дБ |
Prxij |
мощность полезного сигнала, поступающая на вход приемника j-гo РЭС от соответствующего i-гo передатчика, дБм |
Pij |
мощность одиночного помехового сигнала, поступающая на вход приемника j-гo РЭС от i-гo передатчика, дБм |
P ij |
коэффициент ослабления помехового сигнала в полосе ПРМ j-го РЭС с учетом частотной расстройки ПРД помехового сигнала i-го РЭС и ПРМ j-го РЭС - объекта воздействия помех, дБ |
Pcj |
мощность помехового сигнала на частоте гармоник, дБм |
Pnj |
относительный уровень шумовых излучений источника помех, дБм |
ij |
коэффициент поляризационных потерь между i-м и jым РЭС, дБ |
P1ij |
мощность одиночного помехового сигнала, поступающая на вход приемника j-гo РЭС от основного и внеполосного излучения i-го передатчика, дБм |
P2ij |
мощность одиночного помехового сигнала по зеркальному каналу приема, поступающая на вход приемника j-го РЭС от основного и внеполосного излучения i-го передатчика, дБм |
P3ij |
мощность одиночного помехового сигнала по основному каналу ПРМ-го РЭС, создаваемая побочным излучением на гармониках ПРД i-го РЭС |
P4ij |
мощность одиночного помехового сигнала по основному каналу приема, обусловленного шумовым побочным излучением источника помех |
P j |
суммарная помеха, поступающая на вход приемника j-го РЭС |
3.3.2. Вычисление уровня полезного сигнала на входе приемного устройства
Расчет уровня мощности полезного сигнала на входе ПРМ производится в соответствии с выражением:
Prxij = Ptxi + + - Arxj - Atxi - Lossij - Fadeij , дБ |
(3.12) |
где:
=
-
При расчете помехового сигнала на входе приемника, рассматриваются сигналы, поступающие от передатчиков всех рассматриваемых при моделировании РЭС за исключением собственного передатчика РЭС. Учитывается четыре механизма возникновения помех:
- помеха по основному каналу от основного и внеполосного излучения;
- помеха по основному каналу от побочного излучения на гармониках;
- помеха по зеркальному каналу приема от основного и внеполосного излучения;
- помеха по основному каналу от побочного шумового излучения.
Расчет уровня мощности одиночного помехового сигнала на входе ПРМ производится в случае если:
|
(3.13) |
и - соответственно несущая и ширина канала источника помех;
и - соответственно несущая и НШП приемника на РЭС в сети СПС - ОВП.
Расчет производится в соответствии с выражением:
P1ij = Ptxi + + + - Arxj - Atxi - Lossij - - Fadeij , дБм |
(3.14) |
где:
P = 10 · |
(3.30) |
S2 () - АЧХ помехи (при интегрировании полагается, что вне аппроксимации АЧХ равна 0);
- НШП приемника помех
[] = 2 - ширина полосы канала помехового сигнала по уровню -60 дБ (возможен выбор уровня, определяемый наличием информации в карточке ТТХ РЭС по форме N 1 ГКРЧ);
и - несущие частоты полезного и помехового сигналов;
- коэффициент поляризационных потерь, который определяется в соответствии с приложением 7 Международного регламента радиосвязи таблицей, показан в таблице:
Поляризация |
Коэффициент поляризационных потерь |
|
ПРД |
ПРМ |
|
Круговая левосторонняя |
Круговая правосторонняя |
6 |
Круговая левосторонняя |
Линейная |
1,5 |
Круговая правосторонняя |
Линейная |
1,5 |
Круговая левосторонняя |
Круговая левосторонняя |
0 |
Круговая правосторонняя |
Круговая правосторонняя |
0 |
Вертикальная |
Вертикальная |
0 |
Горизонтальная |
Горизонтальная |
0 |
Вертикальная |
Горизонтальная |
6 |
3.3.3.2. Расчет уровня одиночного помехового сигнала по зеркальному каналу приема, обусловленного основным и внеполосным излучением источника помех
Зеркальные каналы образуются в супергетеродинных приемниках из-за недостаточной селективности их трактов, нелинейности активных элементов, а также низкого качества гетеродинов.
Учитывая структуру характеристик избирательности ПРМ по зеркальным каналам, расчет уровня помеховых сигналов проводится в зеркальных каналах приема в соответствии со следующими выражениями:
P2ij = P( )txi + Selj + + + - Arxj - Atxi - Lossij(Т) - - Fadeij , дБм, |
(3.16) |
где рассчитывается аналогично п.3.3.3.1 в предположении, что частота полезного сигнала соответствует частоте зеркального канала.
Частота зеркального канала определяется соотношением:
= , |
(3.17) |
где - промежуточная частота в приемнике,
- частота гетеродина
В случаях, когда приемник помех строится по схеме прямого преобразования, P2ij не рассчитывается и не учитывается в формировании суммарной помехи.
Причиной возникновения побочных излучений служат нелинейные процессы в тракте формирования высокочастотных сигналов и в антенно-фидерном тракте ПРД. К ним относятся излучения на гармониках. Излучения на гармониках P3ij вычисляются по следующим формулам:
P3ij = Pci + + - Arxj - Atxi - Lossij - - Fadeij , дБ |
(3.18) |
P3ij рассчитывается в тех случаях, когда гармоника попадает в полосу ), где и - соответственно несущая и НШП приемника на заявляемой БС в сети СПС рецепторе помех. В целях уменьшения расчетов и учитывая их незначительный вклад в суммарную помеху, случаи, когда гармонические помехи попадают в соседние каналы приема, не рассматриваются.
Расчет уровня мощности помехового сигнала, обусловленного шумовым побочным излучением источника помех, на входе ПРМ производится в случае если:
(3.19) |
и - соответственно несущая и ширина канала источника помех;
и - соответственно несущая и НШП приемника на РЭС в сети СПС рецепторе помех.
Расчет производится в соответствии с выражением:
3.3.3.5. Расчет суммарного уровня помеховых сигналов и отношения сигнал/суммарная помеха
Расчет уровня суммарной мощности помеховых сигналов на входе j-го ПРМ для одной выборки значений случайных параметров производится в соответствии с выражением:
= 10 дБ |
(3.20) |
Расчет отношения сигнал/суммарная помеха на входе j-го ПРМ РЭС для одной выборки значений случайных параметров производится в соответствии с выражением:
3.3.4. Вычисление расстояний и взаимных углов направления максимумов ДНА
Расстояние от точки 1 до точки 2 в геоцентрической системе координат находится по следующей формуле:
R = r · arccos(sin (lat1) · sin (lat2) + cos (lat1) · cos (lat2) · cos ( long)) , |
(3.21) |
где:
long = ;
r - радиус Земли, равный 6371 км;
lat1 и Iat2 - значение широт точек, между которыми ищется расстояние, в радианах;
long1 и long2 - значение долгот точек, между которыми ищется расстояние, в радианах.
Нахождение азимута направления от первой точки ко второй производится по формуле:
Az = |
(3.22) |
3.3.5. Аппроксимация диаграмм направленности антенн РЭС БД
Для моделирования используется ДНА, приводимая в карточке ТТХ РЭС по Форме N 1, или в соответствии с данными, приведенными в Форме ИД-РС, ФС. В случае отсутствия данных для аппроксимации антенн РЭС БД в диапазонах частот выше 1 ГГц используются аппроксимации диаграммы направленности антенн систем беспроводного доступа, представленные в Рекомендации ETSI EN301525 и в Рекомендации МСЭ-Р F.1336.
Ряд псевдослучайных чисел, распределенных по равномерному закону в диапазоне (0, 1), можно получить по следующему алгоритму, представленному в Отчете 68 ERC [7]:
u = , |
(3.23) |
где:
u - очередной член псевдослучайного ряда
m = 2 - 1 = 2147483647
= (a · x )modm,
где:
a = 950706376;
- инициализирующее целое число из диапазона от 1 до m -1.
Ряд псевдослучайных чисел, распределенных по нормальному закону с параметрами (0, 1), можно получить из равномерного ряда по следующему алгоритму:
, |
(3.24) |
где:
и - две независимые случайные величины, распределенные по равномерному закону в диапазоне (0, 1).
Случайная величина, распределенная по логнормальному закону с медианой 1 и параметром среднеквадратического отклонения в дБ, может быть получена из нормальной случайной величины с параметрами (0, 1) по следующему алгоритму:
= exp( · 0.2302585 · ), |
(3.25) |
где - нормальная случайная величина с параметрами (0,1).
Пусть имеется интегральная функция вероятности распределения случайной величины, заданная монотонно возрастающей функцией P( )=F( ) на непрерывном интервале .
Тогда случайная величина х может быть сгенерирована по следующей формуле:
= , |
(3.26) |
где:
- независимая случайная величина, распределенная по равномерному закону в диапазоне (0, 1);
- функция обратная F(x)
Так как функция может не иметь аналитического представления, то используется следующий алгоритм генерации х из решения уравнения:
- = 0,
где:
- независимая случайная величина, распределенная по равномерному закону в диапазоне (0, 1).
Для решения применяется рекурсивный метод расчета [3] с использованием функции:
= , |
(3.27) |
номер итерации n = 2, 3... и = и =
Критерий остановки расчетов определяется неравенством:
,
где - порядковый номер расчетов.
Пусть имеется интегральная функция вероятности распределения случайной величины, заданная массивом из N точек {}, где возможное значение случайной величины, a = Р () вероятность, что случайная величина примет значение меньшее, чем . Причем и .
Тогда с помощью линейной аппроксимации данного массива точек можно построить непрерывную для [] обратную функцию X(Y) . При этом для Y > X = и для Y < X = . Тогда случайная величина может быть сгенерирована по следующей формуле:
, |
(3.28) |
где:
- независимая случайная величина, распределенная по равномерному закону в диапазоне (0, 1).
Наименование случайно |
Тип |
Параметры |
Примечание |
Плотность расположения АС в зоне обслуживания |
Равномерное по площади |
|
см. п.3.1.2.3 |
Выбор частоты при FHSS |
Дискретное равномерное |
N |
см. п.3.1.2.7 |
Величина логнормального замирания |
Логнормальный закон |
см. п.3.3.6.3, |
|
Величина коэффициента ослабления помехового сигнала V |
Непрерывная функция |
см. п.3.3.6.4 |
|
Колебания уровня поля во времени при дифракционном распространении радиоволн |
Логнормальный закон |
см. п.3.3.6.3, |
|
Величина коэффициента ослабления вследствие тропосферного распространения радиоволн |
Закон приведен в явном виде |
см. Приложение 1В, П.1, формула П1В.45 |
Переменная Т генерируется по равномерному закону распределения от 0 до 100% |
Величина коэффициента ослабления вследствие рассеяния радиоволн осадками |
Кусочно-линейная аппроксимация по N точкам |
см. п.3.3.6.5, |
|
Величина коэффициента ослабления, обусловленного влиянием интерференционных замираний |
Непрерывная функция |
см. п.3.3.6.4 |
|
Величина коэффициента ослабления, обусловленного влиянием субрефракции |
Закон приведен в явном виде |
см. приложение 1А, формула (П1А.27) |
Переменная генерируется по нормальному закону распределения с параметрами и |
Величина коэффициента ослабления, обусловленного влиянием дождей |
Кусочно- |
см. п.3.3.6.5, |
4. Алгоритмы расчета ЭМС РЭС БД с другими РЭС БД и РЭС ФС гражданского назначения
Решение об ЭМС между РЭС БД принимается на основе оценки снижения среднего числа абонентов обслуживаемых БС БД в присутствии помех в соответствии с выбранным в п.п.1.4 критерием для описанной в пункте 3.1 модели функционирования РЭС БД.
Таким образом, методика расчета ЭМС для сценария БД-БД состоит из следующих этапов:
1) Оценка среднего количества РЭС БД () рецепторов помех, работающих с минимальной скоростью передачи, для которых выполняется требуемое отношение SIR при отсутствии действующей РЭС БД, являющейся источником помех.
2) Оценка среднего количества РЭС БД () рецепторов помех, работающих с минимальной скоростью передачи, для которых выполняется требуемое отношение SIR в присутствии действующих РЭС БД, являющихся источником помех. Причем РЭС БД источники помех функционируют в режиме максимально возможных скоростей передачи данных, что эквивалентно максимально создаваемым помехам
4)* Проверка условия ЭМС РЭС БД рецепторов помех с РЭС БД источниками помех (см. п.п.1.4):
________________
* Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
0,01 + , |
(4.1) |
где:
- среднее число абонентов, одновременно обслуживаемых совокупностью заявленных БС БД в отсутствие источников помех, хотя бы с минимальной скоростью передачи данных;
- среднее число абонентов, одновременно обслуживаемых совокупностью заявленных БС БД в присутствии источников помех, хотя бы с минимальной скоростью передачи данных;
- оценка ошибки статистического анализа, которая связана с количеством итераций Ntotal следующей зависимостью (рекомендуемое значение Ntotal не менее 20000 [3]):
|
(4.2) |
Ntotal - общее количество итераций моделирования функционирования РЭС БД при максимальной загрузке сети;
5) При выполнении условия (4.1) принимается решение об обеспечении ЭМС.
Данный общий алгоритм представлен на рис.4.1. При оценке влияния на БД с технологией FDMA-FDD данный алгоритм повторяется для каждого направления. ЭМС выполняется, если в обоих направлениях выполняется неравенство (4.1).
Рис.4.1. Схема общего алгоритма для сценария БД-БД
4.1.2. Алгоритм поиска среднего количества АС, обслуживаемых БС БД в отсутствие помех
Для оценки среднего числа РЭС БД необходимо произвести многократное моделирование функционирования РЭС БД, а затем усреднять по проведенному числу итераций для нахождения математического ожидания количество АС, достигающих заданного отношения SIR. Алгоритм расчета среднего числа абонентов обслуживаемых БС БД в отсутствии помех, который используется в общем алгоритме оценки ЭМС п.4.1, приведен в пункте 3.1.2.4. Схема алгоритма представлена на рис. 4.2.
Рис.4.2. Схема поиска среднего количества абонентов, обслуживаемых БС БД
4.1.3. Алгоритм поиска среднего количества АС, обслуживаемых БС БД в присутствии помех
Моделирование РЭС БД рецепторов помех и РЭС БД источников помех производится аналогично моделированию РЭС БД рецепторов помех в отсутствие помех, за исключением того, что РЭС БД источники помех работают с максимально возможными скоростями, что соответствует максимальным помехам.
Рис.4.3. Схема моделирования сценария БД-БД
4.2. Алгоритм расчета ЭМС для сценария БД-РЭС РРЛ
Для оценки ЭМС РЭС БД необходимо определить снижение среднего количества обслуживаемых абонентов БД в присутствии помех. В том случае, если в качестве источника помех выступает РРЛ, предполагается, что параметры РРЛ постоянны и не меняются от итерации к итерации. Для моделирования РЭС БД используются методы, описанные в разделе 4.1. При этом общий алгоритм оценки ЭМС примет следующий вид:
1) Оценка среднего количества РЭС БД () рецепторов помех, работающих с минимальной скоростью передачи, для которых выполняется требуемое отношение SIR при отсутствии действующих РРЛ, являющихся источником помех.
2) Оценка среднего количества РЭС БД () рецепторов помех, работающих с минимальной скоростью передачи, для которых выполняется требуемое отношение SIR в присутствии действующих РРЛ.
4)* Проверка условия выполнения ЭМС РЭС БД с РЭС РРЛ на основе следующих неравенств (см. п.п.1.4):
________________
* Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
0,01 + , |
(4.3) |
где:
- среднее число абонентов, одновременно обслуживаемых совокупностью заявленных БС БД в отсутствие источников помех, хотя бы с минимальной скоростью передачи данных;
- среднее число абонентов, одновременно обслуживаемых совокупностью заявленных БС БД в присутствии источников помех, хотя бы с минимальной скоростью передачи данных;
- оценка ошибки статистического анализа, которая связана с количеством итераций Ntotal следующей зависимостью (рекомендуемое значение Ntotal не менее 20000 [3]):
|
(4.4) |
Ntotal - общее количество итераций моделирования функционирования сети СПС при максимальной загрузке сети;
5) При выполнении условия ЭМС РЭС БД с РЭС РРЛ принимается решение об ЭМС.
Рис.4.4. Схема основного алгоритма для сценария БД- РЭС РРЛ
4.2.2. Схема моделирования функционирования РЭС БД и РЭС РРЛ
Моделирование совместного функционирования РЭС БД и РЭС РРЛ является упрощенным случаем моделирования РЭС БД рецепторов и источников помех. В отличие от мешающих РЭС БД, параметры РРЛ являются постоянными и определяются входными данными, по этой причине РРЛ рассматривается как дополнительный помеховый фон при функционировании РЭС БД.
Порядок применения данного алгоритма указан в п.4.2.1.
Рис.4.5. Схема моделирования РЭС БД и РЭС РРЛ
5. Порядок использования методики
Данная методика может быть использована для разработки программного обеспечения для автоматизации расчетов ЭМС РЭС БД с другими РЭС БД и РРЛ гражданского назначения.
Расчеты ЭМС с использованием данной методики выполняются следующим образом:
- на основе представленных исходных данных определяются сценарии совместного использования РЭС БД с другими РЭС БД и РРЛ гражданского назначения, определяются ограничения и особенности совместного функционирования РЭС (см. разделы 1 и 2);
- для соответствующего сценария, ограничений и особенностей функционирования уточняется общий алгоритм расчетов (см. разделы 4.1 и 4.2);
- в соответствии с уточненным алгоритмом расчетов определяются все необходимые формульные соотношения (см. разделы 3.1-3.3);
- производится моделирование функционирования РЭС БД с другими РЭС БД и РРЛ гражданского назначения в соответствии с выбранным алгоритмом (см. разделы 4.1 и 4.2);
- по результатам моделирования делается вывод об обеспечении ЭМС РЭС БД с другими РЭС БД и РРЛ гражданского назначения.
1) Выборка РЭС БД пересекающихся (рассматривается весь диапазон конкретного стандарта) по спектру в рамках субъекта РФ
2) Выборка сетей пересекающихся по спектру с вновь заявляемыми БС БД (пункт 3.1.2.1)
3) Выборка РЭС БД с учетом пространственного критерия(пункт 3.1.2.1)
4) Формирование входных данных с учетом карточек ТТД N 1 и формы ИД-РС (пункт 1.3)
5) Расчет зон обслуживания (пункт 3.1.2.2)
6) Поиск среднего числа АС, обслуживаемых РЭС БД рецепторами помех в отсутствие внешних помех (пункт 3.1.2.4)
7) Поиск среднего числа АС, обслуживаемых РЭС БД рецепторами помех в присутствии внешних помех от РЭС БД источников помех (пункт 3.1.2.4).
8) Оценка снижения емкости сети (пункт 1.4)
9) Решение об ЭМС РЭС БД принимается, если выполняется критерий ЭМС
1) Выборка РЭС БД и РРЛ пересекающихся по спектру (рассматривается весь диапазон конкретного стандарта) в рамках субъекта РФ
2) Выборка РРЛ пересекающихся по спектру с вновь заявляемыми БС БД (пункт 3.2.2)
3) Выборка РЭС БД и РРЛ с учетом пространственного критерия (пункт 3.2.2)
4) Формирование входных данных с учетом карточек ТТД N 1 и формы ИД-РС (пункт 1.3)
5) Расчет зон обслуживания (пункт 3.1.2.2)
6) Поиск среднего числа АС, обслуживаемых РЭС БД рецепторами помех в отсутствие внешних помех (пункт 3.1.2.4)
7) Поиск среднего числа АС, обслуживаемых РЭС БД рецепторами помех в присутствии внешних помех от РЭС РРЛ (пункт 3.2.1).
8) Оценка снижения емкости сети (пункт 1.4)
9) Решение об ЭМС РЭС БД и РРЛ принимается, если для обоих направлений связи выполняется критерий ЭМС
1. ERC Report 99. The analysis of the coexistence of two FWA cells in the 24.5-26.5 GHz and 27.5-29.5 GHz bands. Edinburgh, October 2000.
2. ETSI TR 101 904 VI.1.1 (2001-03) Transmission and Multiplexing (TM); Time Division Duplex (TDD) in Point-to-Multipoint (P-MP) Fixed Wireless Access (FWA) systems; Characteristics and network applications.
3. SEAMCAT User manual. European Radiocommunications Office, February 2004.
4. ETSI TR 101 853 VI. 1.1 (2000-10). Fixed Radio Systems; Point-to-point and point-to-multipoint equipment; Rules for the coexistence of point-to-point and point-to-multipoint systems using different access methods in the same frequency band.
5. ETSI TR 102 073-1 VI.1.1 (2002-08). Fixed Radio Systems; Deployment considerations for TDD Fixed Wireless Access (FWA) systems; Autonomous Frequency Assignment (AFA); Part 1: Proof of concept simulation.
6. ERC Report 101. A comparison of the minimum coupling loss method, enhanced minimum coupling loss method, and the Monte-Carlo simulation. Menton, May 1999.
7. ERC Report 68. Monte-Carlo simulation methodology for the use in sharing and compatibility studies between different radio services or systems. Naples, February 2000, revised in Regensburg, May 2001 and Baden, June 2002.
8. REPORT ITU-R SM.2028-1. Monte Carlo simulation methodology for the use in sharing and compatibility studies between different radio services or systems.
9. ГОСТ 23611-79. Совместимость радиоэлектронных средств электромагнитная. М.: ГКС, 1979 год.
10. Recommendation ITU-R F. 1399-1. Vocabulary of terms for wireless access.
Приложение 1А
В данном приложении приведен математический аппарат для расчета статистического распределения множителя ослабления полезного сигнала на интервалах РРЛ прямой видимости, который позволяет произвести его статистическую оценку при расчетах ЭМС РРС с различными РЭС. Эта статистическая оценка основана на том, что в предлагаемом математическом аппарате учитываются все основные факторы, влияющие на распространение радиосигналов РРС, а именно, интерференционные замирания, влияние субрефракции, влияние дождей и поглощение сигналов в газах атмосферы. В частности, в расчетах учитываются характеристики сигнала для трасс, проходящих в различных географических и климатических условиях над морем и над сушей. В данном приложении уточнены расчетные соотношения для определения величины погонного ослабления радиоволн в дождях на частотах до 60 ГГц, что обеспечило их согласование с данными Рекомендации МСЭ-Р 838-1. Помимо этого, в представленном приложении расчет ослабления в атмосферных газах может быть проведен с использованием метеорологических параметров различных регионов России и их высотной зависимости.
При расчетах статистического распределения множителя ослабления полезного сигнала на интервалах РРЛ прямой видимости с использованием приведенного математического аппарата необходимо учитывать следующие ограничения:
- в расчетах не учитывается влияние ослабления сигнала вследствие изменения диаграмм направленности остронаправленных антенн, появляющегося при изменении условий рефракции, неточности юстировки антенн, деформации опор. Учет этих факторов увеличивает эти составляющие;
- расчеты составляющих статистического распределения множителя ослабления полезного сигнала на приземных интервалах (средняя высота трассы над уровнем моря 800 м) справедливы без соответствующих поправок при применении приемных или передающих антенн, имеющих коэффициенты усиления не более 43 дБ. Если же на приземных интервалах используются антенны с большими значениями коэффициентами усиления, необходимо учитывать следующие рекомендации:
- на коротких интервалах РРЛ (R 25 км) при применении антенн всех типов, кроме перископических, с коэффициентом усиления до 45 дБ при расчетах можно использовать их номинальное значение коэффициента усиления;
- на более длинных интервалах РРЛ (R > 25 км) при расчетах статистического распределения множителя ослабления, обусловленного интерференцией и субрефракцией радиоволн для случая использования всех типов антенн, кроме перископических, имеющих коэффициент усиления G > 44 дБ следует принимать значения коэффициента усиления передающей и приемной антенн равными 44 дБ при размещении антенн на решетчатых и железобетонных опорах. При размещении антенн с коэффициентом усиления более 43 дБ на трубчатых опорах с их повышенной тепловой деформированностью, следует считать значения коэффициента усиления передающей и приемной антенн равными 43 дБ;
- при применении перископических антенн из-за большего влияния деформированности опор и трудности юстировки во всех случаях при их коэффициенте усиления большем 43 дБ следует принимать значения коэффициента усиления передающей и приемной антенн равными 43 дБ;
- на горных интервалах РРЛ (800 м < 1200 м) при использовании антенн с коэффициентами усиления до 45 дБ в процессе расчетов необходимо принимать их номинальное значение коэффициента усиления. На высокогорных интервалах РРЛ ( > 1200 м) номинальное значение коэффициента усиления антенн можно использовать без ограничений;
- на трассах с пассивными ретрансляторами коэффициенты усиления антенн на активных станциях принимаются аналогично предыдущим рекомендациям с учетом соответствующих длин пролетов между активными станциями и пассивным ретранслятором;
- в тех случаях, когда могут наблюдаться большие попутные потоки (например, горные интервалы, городская застройка и т.п.) целесообразно ориентироваться на использование антенн с максимально узкой диаграммой направленности;
- при расчете составляющей статистического распределения множителя ослабления полезного сигнала, обусловленной влиянием дождей можно учитывать номинальный коэффициент усиления антенн и значения множителя ослабления V, рассчитанные без учета влияния нелинейных эффектов из-за многолучевого распространения радиоволн;
- при расчете составляющей статистического распределения множителя ослабления полезного сигнала, обусловленной субрефракцией радиоволн, можно не учитывать влияние нелинейных эффектов.
В общем случае множитель ослабления полезного сигнала на интервале РРЛ, превышающего в Т% времени наихудшего месяца, рассчитывается по формуле:
(Т) = + (Т), |
(П1А.1) |
где - множитель ослабления в свободном пространстве, определяемый выражением:
= -[32,44 + 20 · (R + f)] , дБ; |
(П1A.2) |
где R - длина интервала, км;
f - частота, МГц.
(T) - величина множителя ослабления, превышаемая в течение Т% времени в наихудшего месяца.
Как видно из выражений (П1А.1) и (П1А.2), статистическое распределение суммарного ослабления сигнала будет определяться статистическим распределением множителя ослабления (T), которое, в свою очередь, зависит от механизма распространения радиоволн и их ослабления в газах атмосферы:
(Т) = V(T) + V, дБ, |
(П1А.3) |
где:
V(T) - множитель ослабления, учитывающий влияние различных механизмов распространения радиоволн;
V - множитель ослабления в газах атмосферы.
В данной методике для расчетов V(T) на интервалах РРЛ прямой видимости учитываются три основных механизма распространения радиоволн, приводящие к их ослаблению на пролетах линии:
- ослабление вследствие интерференции прямой волны и волн, отраженных от земной поверхности и неоднородностей тропосферы V;
- ослабление за счет экранирующего влияния препятствий земной поверхности при субрефракции радиоволн V;
- ослабление при выпадении дождей на трассе распространения радиоволн V.
Для нахождения закона распределения множителя ослабления V(T) необходимо определить процент времени (вероятность), в течение которого его значение не превысит заданную величину, изменяющуюся в некоторых пределах. Эти пределы обусловлены экспериментальными данными по измерениям уровней сигналов на различных трассах РРЛ и составляют от 0 до -100 дБ. Для этого необходимо найти распределения множителя ослабления для каждого из вышеперечисленных механизмов распространения радиоволн: V(T), V(T) и V(T), а затем можно определить совместное распределение V(T) с использованием метода Монте-Карло.
Данная составляющая множителя ослабления определяется в основном характером интервала РРЛ, поэтому ее расчет необходимо проводить с учетом этого обстоятельства.
К ним относятся трассы, где влиянием отражений от земли можно пренебречь. По результатам экспериментов, проведенных в нашей стране в различных климатических районах, можно сделать вывод о том, что на таких интервалах РРЛ в большинстве случаев величина неровностей земной поверхности h > Н, где H просвет на интервале, соответствующий полю свободного пространства, он рассчитывается по выражению:
H = |
(П1А.4) |
где:
k - относительная координата препятствия, равная k = R/R;
R - расстояние от передающей антенны до препятствия, над которым определяется просвет (см. рис.П1А.1).
Рис.П1А.1.
На пересеченных интервалах РРЛ при значении множителя ослабления V -10 дБ процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше, или равен V за счет интерференционных замираний, можно определить по формуле:
T(V) 10 · T(), |
(П1А.5) |
где:
T() - процент времени, учитывающий вероятность возникновения интерференционных замираний, обусловленных отражениями радиоволн от слоистых неоднородностей тропосферы с перепадом диэлектрической проницаемости воздуха ().
Для среднестатистического наихудшего месяца в сухопутных районах значения T() в зависимости от R и f можно определить по формуле, удовлетворительно аппроксимирующей экспериментальные распределения:
При 20 R 100 км:
T() 4,1 · 10 · Rf, |
(П1А.6) |
При R 20 км:
T() 2,05 · 10 · Rf, |
(П1А.7) |
где:
R -расстояние от передающей антенны R, км;
f - частота; ГГц;
1 - для сухопутных районов;
5 - для приморских районов (приморскими районами условно считается 50-километровая полоса вдоль береговой линии над ровной местностью), а также районов вблизи водохранилищ, крупных рек, болот и других водных массивов (за исключением Крайнего Севера);
= 1...2 - для надводных районов Севера.
При расчете T(V) необходимо учитывать следующие положения:
1) Расчет T(V) по формулам (П1А.5) и (П1А.6) при = 1 можно производить не только для приземных, но также и для приподнятых сухопутных пересеченных интервалов РРЛ, если выполняется условие:
= 800 м; |
(П1А.8) |
где:
- средняя высота трассы над уровнем моря;
и - высоты передающей и приемной антенн над уровнем моря соответственно.
2) На приподнятых пересеченных приморских (или проходящих вблизи водных массивов) интервалах РРЛ величину T(V) можно рассчитывать по формулам (П1А.5) и (П1А.6), полагая, что при = 500 м параметр равен = 2,5, а при = 800 м этот параметр равен = 2 [1].
3) Если перепад высот корреспондирующих пунктов, для которых по расчетам получается V(50%) < 1 (т.е. 0 дБ), то по указанным формулам рассчитывается величина T(V), где V определяется выражением:
V = V - V(50%), |
(П1А.9) |
где:
V(50%) - медианное значение множителя ослабления V, которое для трасс с перепадом высот рассчитывается по следующей формуле:
V(50%) = . |
(П1А.10) |
Параметр , входящий в формулу (П1А.10) определяется следующим образом. Вначале по известным высотам расположения передающей и приемной антенн и расстоянию между ними рассчитывается параметр :
= 57,3 · |
(П1А.11) |
затем вычисляется отношение /R. Если оно оказывается больше, чем 3,37 · 10, то параметр принимается равным . Если это отношение оказывается меньше, чем 3,37 · 10, то параметр рассчитывается по формуле:
= 1,68 · 10R + 9,7 · 10 · |
(П1А.12) |
где R, h, h - в км.
Рассчитав параметр и подставив его в выражение (П1А.10), можем найти медианное значение множителя ослабления V(50%).
К таким интервалам относятся следующие:
- интервалы, на которых влиянием отражений радиоволн от подстилающей земной поверхности пренебречь нельзя. Это морские интервалы РРЛ, сухопутные интервалы с неровностями земной поверхности (в пределах существенной для отражения зоны т.е. ±0,15R относительно точки отражения), удовлетворяющими условию:
, |
(П1А.13) |
где:
- максимальная высота неровностей земной поверхности;
- номер интерференционного минимума. Его можно определить по выражению:
n = , |
(П1А.14) |
где:
- среднее значение эффективного вертикального градиента диэлектрической проницаемости воздуха. Это значение зависит от времени года и места положения радиорелейной станции и может быть определено из таблицы П1А.1 и рисунка П1А.З [2];
P() - относительный просвет на трассе при среднем значении эффективного вертикального градиента диэлектрической проницаемости воздуха:
P() = , |
(П1А.15) |
где:
H()- просвет на трассе с учетом средней рефракции, рассчитываемый по формуле:
H() = H - k · (1 - k), |
(П1А.16) |
где k - относительная координата точки отражения.
На слабопересеченных интервалах РРЛ процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше, или равен V за счет интерференционных замираний можно определить по формуле:
T(V) Q · T() · 10, |
(П1А.17) |
где:
Т() определяется формулой (6) при = 1;
Q - коэффициент, характеризующий вероятность попадания точки приема в интерференционные минимумы, обусловленные отражением от Земли. Для сухопутных трасс этот параметр определяется по формуле:
Q = 1,8 + 18,8 · [f (p(), A)] + 1,76 · 10 · [f (p(), A]. |
(П1А.18) |
Для морских трасс этот параметр определяется по формуле:
Q = 4,85 + 13,4 · [f (p(), A)] + 2,55 · 10 · [f (p(), A] ; |
(П1А.19) |
где величина f (p(), находится с помощью следующего выражения:
f (p(), A 0,36A · · , |
П1А.20) |
параметр А определяется следующей формулой:
A = , |
(П1А.21) |
- где - величина среднеквадратического отклонения эффективного вертикального градиента относительной диэлектрической проницаемости воздуха, которую можно определить из таблицы П1А.1 с учетом места расположения РРЛ. На рисунке П1А.2 приведена схема расчета множителя ослабления, обусловленного интерференционной составляющей.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ |
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R, |
f, |
V, |
Q |
R, |
f, |
V, |
p() |
k |
, 1/м |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R 20 |
R < 20 |
R k |
= · 10 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A, ф-ла (21) |
= 3 · 10/ f |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R f Q |
R f Q |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
p() |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T(), ф-ла (6) |
T(), ф-ла (7) |
f [p(), A], ф-ла (20) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
сухопутные трассы |
морские и приморские трассы |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Q = 1,8 + 18,8 f [p(), A] + 1,76 · 10 f[p(), A] |
Q = 4,85 + 13,4 f[p(), A] + 2,55 · 10f [p(), A] |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
V |
R |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R 20 |
R < 20 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Т(V), ф-ла (5) |
R f |
R f |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T(), ф-ла (6) |
T(), ф-ла (7) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Пересеченные приземные |
Слабопересеченные |
Т(V), ф-ла (5) |
V |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
трассы |
трассы |
Рис.П1А.2 Схема расчета T(V) на пересеченных и слабопересеченных трассах
Таблица П1А.1.
N |
Климатический |
Летние месяцы |
Зимние месяцы |
Дополнительные данные |
||||||||
р-на |
район |
, 1/м |
, 1/м |
, 1/м |
, 1/м |
, 1/м |
, 1/м |
Соответств. |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||||
1 |
Северные районы Европейской территории. |
-8 · 10 |
7 · 10 |
-8 · 10 |
3 · 10 |
-7 · 10 |
4 · 10 |
апрель-май |
||||
_______________ |
||||||||||||
2 |
Центральные районы Европейской территории |
-10 · 10 |
8 · 10 |
-8 · 10 |
5,5 · 10 |
8,5 · 10 |
5,5 · 10 |
март-апрель, |
||||
3 |
Юго-Запад Европейской территории России (Курская, Воронежская области) |
-9 · 10 |
7,5 · 10 |
-7 · 10 |
(4 - 3,5) · 10 |
|||||||
4 |
Степные районы Поволжья, Дона, Краснодарского и Ставропольского краев |
-8 · 10 |
8,5 · 10 |
-7 · 10 |
(4,5 - 5,5) · 10 |
-7 · 10 |
9,5 · 10 |
март, октябрь |
||||
область повышенной |
||||||||||||
5 |
Восточные районы средней полосы (Пермская область, Башкирия) |
0 |
16 · 10 |
|||||||||
область субрефракции |
||||||||||||
-9 · 10 |
7 · 10 |
|||||||||||
6 |
Оренбургская область и прилегающие районы Юго-Востока Европейской территории |
-6 · 10 |
7 · 10 |
-9 · 10 |
(4 - 3,5) · 10 |
октябрь- |
||||||
7 |
Районы Прикаспийской низменности |
-13 · 10 |
10 · 10 |
-12 · 10 |
6,5 · 10 |
-7 · 10 |
9 · 10 |
|||||
8 |
Средняя полоса Западно-Сибирской низменности |
-10 · 10 |
9 · 10 |
|||||||||
9 |
Восточная Сибирь (Якутия, Краснодарский край) |
-7 · 10 |
9 · 10 |
-15 · 10 |
6,5 · 10 |
-16 · 10 |
6,5 · 10 |
ноябрь-март |
||||
10 |
Прибайкалье (прибрежные районы) |
-8 · 10 |
8 · 10 |
-9 ·10 |
4,5 · 10 |
|||||||
11 |
Забайкалье (континентальные районы) |
-(6-10) · 10 |
10 · 10 |
-(10-12) · 10 |
(7-8) · 10 |
|||||||
12 |
Приамурье, Приморье |
-12 · 10 |
9 · 10 |
-8 · 10 |
3,5 · 10 |
-8 · 10 |
3,5 · 10 |
март, октябрь |
||||
13 |
Субарктический пояс Сибири |
-7 · 10 |
7 · 10 |
-15 · 10 |
6 · 10 |
-15 · 10 |
6 · 10 |
ноябрь-март |
||||
14 |
Черноморское побережье Кавказа |
область повышенной |
||||||||||
-12 · 10 |
10 · 10 |
-9 · 10 |
8 · 10 |
март, апрель |
||||||||
область субрефракции |
октябрь, |
|||||||||||
-12 · 10 |
6 · 10 |
ноябрь |
||||||||||
15 |
Камчатский полуостров |
область повышенной |
||||||||||
10 · 10 |
(7,5 - 8) · 10 |
-(8,5-9) · 10 |
(2,5 - 3 ·10) |
март, |
||||||||
область субрефракции |
октябрь |
|||||||||||
-10 · 10 |
5 · 10 |
Рис.П1А.3
При расчете T(V) необходимо учитывать следующие положения:
1. Пределы применимости формулы (П1А.12) определяются условием (П1А.7).
2. Если на трассе имеется препятствие, исключающее возможность попадания приемной антенны в первый интерференционный минимум при всех значениях до , (где = -31,4 · 10 1/м - критическое значение эффективного вертикального градиента диэлектрической проницаемости воздуха), то приближенно при p(), соответствующем значениям вблизи интерференционных максимумов 3 необходимо учесть следующие обстоятельства:
а) на слабопересеченных сухопутных интервалах РРЛ значения T(V) определяются по формуле (П1А.5), а значения Т() - по формуле (П1А.6), т.е. так же, как для случая пересеченных сухопутных трасс;
б) на слабопересеченных морских или приморских интервалах РРЛ, включая трассы в бассейне больших рек и водохранилищ, значение T(V) рассчитывается так же, как в случае пересеченных трасс, проходящих в этих районах.
При p() > 3,88 расчет производится с учетом значений параметра Q.
Величина множителя ослабления при субрефракции T(V) зависит от протяженности интервала РРЛ, длины волны, величины просвета H(), особенностей рельефа местности на трассе, а также от статистического распределения градиентов диэлектрической проницаемости воздуха в районе расположения трассы T().
Для большинства районов России величина Т() распределена по нормальному закону со средним значением и стандартным отклонением . Эти параметры определяются с помощью таблицы П1А.1 и рисунка П1А.3 [3].
Порядок расчета множителя ослабления в этом случае сводится к следующему:
1. Задаваясь значениями градиента в области выше , необходимо построить профиль интервала. Для этого вначале рассчитывается и строится условный нулевой уровень y (смотри рисунок П1А.4) по следующему выражению:
y = R(R - R), |
|
где:
a = 6370 км - радиус Земли;
- эффективный градиент диэлектрической проницаемости воздуха, 1/м;
расстояния R и , м, (смотри рисунок П1А.4).
Затем относительно этого уровня откладываются высотные отметки местности и наносятся строения и лесные массивы. После этого проводится линия между центрами раскрывов антенн и линии, касательные к профилю трассы из точек передачи и приема, как это показано на рисунке П1А.4.
2. На основании профиля и проведенных построений принимается решение о том, что ослабление электромагнитной волны на трассе будет определяться одним препятствием, или необходимо учитывать два раздельных препятствия.
3. На трассе с одним препятствием в соответствии с рисунком П1А.3 определяются величины r, , H(), и , а затем рассчитываются необходимые параметры, а именно:
- радиус кривизны вершины препятствия:
b = ; |
(П1А.23) |
- относительная координата вершины препятствия (смотри рисунок П1А.3):
k = ; |
|
Рис.П1А.4. Аппроксимация реального препятствия сферической поверхностью.
- параметр (), учитывающий дифрагирующую способность препятствия:
= ; |
(П1А.25) |
- относительный просвет препятствия:
P() = , |
(П1А.26) |
где определяется выражением (П1А.6);
Все единицы в выражениях (П1А.25)-(П1А.26) должны подставляться в системе СИ. Величина определяется из профиля интервала (см. рисунок П1А.3) и должна быть равной или больше величины просвета на интервале, соответствующей полю свободного пространства . Если получается меньше , то в этом случае от вершины препятствия откладывается = и заново определяются параметры r, b и .
4. По рассчитанным значениям параметров P() и при ожидаемом значении V - (35...40) дБ и < 5 определяется множитель ослабления V() по следующей формуле:
V() = -6 · · [1 - p()], дБ |
(П1А.27) |
В остальных случаях множитель ослабления V() может быть найден с помощью графиков, представленных на рисунке П1А.5.
5. При наличии на трассе двух или более препятствий проверяется выполнение условий их раздельного учета. Два или несколько препятствий, близко расположенных друг к другу, могут быть приняты за одно эквивалентное, а величины H() и r находятся из профиля интервала следующим образом:
- параметр г определяется касательными к профилю препятствия и равен расстоянию между точками касания, если при этом . Величина отсчитывается от точки профиля с наибольшим закрытием;
Рис.П1А.5. Зависимость V от p() и
- если < , то первоначально от точки профиля с наибольшим закрытием откладывается величина , а затем проводится линия, параллельная линии АВ. Проведенная линия будет определять хорду r, аналогично рисунку П1А.4.
При наличии препятствий различной высоты (смотри рисунок П1А.5) < влиянием более низкого препятствия можно пренебречь, если при заданном значении выполняется условие:
H > H,
где:
H - просвет на интервале от точки передачи до более высокого препятствия (смотри рисунок П1А.6). Эта величина отсчитывается от вершины первого препятствия до касательной, проведенной из точки передачи на вершину более высокого препятствия;
H - просвет, соответствующий полю свободного пространства на интервале.
Эту величину можно определить по формуле:
H = , |
(П1А.28) |
где:
- относительная координата препятствия, равная
= .
Если два препятствия удалены друг от друга, то приближенно можно считать, что результирующее значение множителя ослабления будет определяться следующим выражением:
V f(R, R, R) · ( + ), |
(П1А.29) |
Рис.П1А.6. Профиль трассы с двумя разнесенными препятствиями.
где:
функция f(R, R, R) учитывает взаимное влияние препятствий и определяется выражением:
f(R, R, R) = · ; |
(П1А.30) |
и - значения множителя ослабления в дБ для первого и второго препятствий соответственно. Эти значения рассчитываются так же, как для интервала с одиночным препятствием.
Формулой (П1А.29) можно пользоваться при одновременном выполнении следующих условий:
- на касательных и закрытых трассах, для которых выполняется неравенство:
H() 0;
- при заданном значении высота обеих препятствий и над впадиной между ними должна быть больше величины H для каждого препятствия;
- расстояние между препятствиями таково, что значение функции f(R, R, R) больше, или равно 0,65. Если значение этой функции меньше 0,65, то препятствия можно считать за одно эквивалентное.
Если ширина впадины между препятствиями существенно меньше ширины наиболее узкого препятствия, то два препятствия следует аппроксимировать одним эквивалентным. Однако в любом случае, величина множителя ослабления, полученная с учетом двух препятствий всегда должна быть меньше этой величины для одного препятствия.
6. Для определения процента времени, в течение которого множитель ослабления меньше, или равен V за счет экранирующего влияния препятствий при субрефракции T(V) по значениям , , и рассчитывается параметр :
= . |
(П1А.31) |
Зная этот параметр, можно определить величину T(V) по формуле:
T(V) = |
(П1А.32) |
7. Аналогичным образом проводятся расчеты для других значений градиента g и после этого строится статистическое распределение T(V). На рисунке П1А.7 приведена схема расчета множителя ослабления, обусловленного влиянием субрефракции.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ |
|||||||||||||||||||||||||||||||
R, |
f, |
V, |
, |
Набор данных для разных |
|||||||||||||||||||||||||||
км |
ГГц |
дБ |
1/км |
1/км |
r, |
, |
H, |
R, |
|||||||||||||||||||||||
R |
R |
r |
|
||||||||||||||||||||||||||||
f |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
к, ф-ла (24) |
b, ф-ла (23) |
||||||||||||||||||||||||||||||
= 3 · 10/f |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
R |
H, ф-ла (4) |
, ф-ла (25) |
H() R |
||||||||||||||||||||||||||||
H() |
p(), ф-ла (15) |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
V() |
ф-ла (27) |
||||||||||||||||||||||||||||||
, |
V |
||||||||||||||||||||||||||||||
из условия V() = V |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
, ф-ла (4.31) |
|
ф-ла (32) |
|
|||||||||||||||||||||||||||
T(V) |
|
Рис.П1А.7 Схема расчета T(V)
4. Расчет статистического распределения множителя
ослабления, обусловленного влиянием дождей
Расчет величины Т(V) производится для условно "наихудшего" месяца. Заметное влияние дождей на ослабление сигналов РРЛ начинает проявляться в диапазонах выше 6 ГГц, а на частотах выше 10 ГГц это влияние становится определяющим. Поэтому статистическое распределение множителя ослабления при выпадении дождей определяется статистическим распределением интенсивности дождя. Порядок расчета значения множителя ослабления в дожде сводится к следующему:
1. Для географического расположения интервала РРЛ с помощью карты, приведенной на рисунке П1А.8, определяется климатический район расположения интервала РРЛ и по таблице П1А.2 определяется статистическое распределение интенсивности дождя Т().
2. Задаваясь процентом времени Т, с помощью таблицы П1.А.2 определяется интенсивность дождя за наихудший месяц года.
3. По известной частоте f и углу наклона поляризации относительно горизонтальной плоскости (в случае круговой поляризации угол равен 45°) рассчитывается погонное затухание радиоволны в дожде :
= k (), дБ/км, |
(П1А.33) |
где:
параметры k и определяются выражениями:
k = k + k + (k - k) · cos2; |
(П1А.34) |
= [k + k + (k - k) · cos2]/2k |
(П1А.35) |
Параметры k, и k, в зависимости от рабочей частоты РРЛ определяются по следующим выражениям:
для частот f 10 ГГц:
k = 0,000614(f - 5,2) - 9,0e, |
|
= 1,195 - 0,0066f + + 0,75e; |
|
k = 0,000789(f - 5,8) - 3,12e, |
|
= 1,172 - 0,0066f + + 2,51e. |
для частот 4 ГГц f < 10 ГГЦ:
k = 0,000353 + 1,5 · 10f, = 1,32 - 0,018 + , |
|
k = 0,000326 + 1,42 · 10f, = 1,262 - 0,0195 + . |
4. Величина множителя ослабления V(T) при известной интенсивности дождя , превышаемой в течение Т% времени, рассчитывается по следующей формуле:
V(T) = k[(Т)]R · ехр , дБ |
(П1А.38) |
5. Аналогичным образом для других процентов времени Т находятся соответствующие им интенсивности дождя 10 и, в соответствии с пунктами 2, 3 и 4 рассчитываются ожидаемые значения множителя ослабления в дожде V(T).
6. По полученным значениям множителя ослабления V(T) строится статистическое распределение T(V). На рисунке П1А.9 приведена схема расчета множителя ослабления, обусловленного влиянием дождей.
Рис.П1А.8
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R, |
f, |
V, |
W, |
I(T), |
, |
поляри- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
f |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
f < 10 |
f 10 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
верт.поляриз. |
горизонт.поляриз. |
верт.поляриз. |
горизонт.поляриз. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
f |
k, ф.(П1А.34, 37) |
f |
k, ф.(П1А.34, 37) |
k, ф.(П1А.34, 36) |
f |
k, ф.(П1А.34, 36) |
f |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
f |
, ф.(П1А.35, 37) |
f |
, ф.(П1А.35, 37) |
, ф.(П1А.35, 36) |
f |
, ф.(П1А.35, 36) |
f |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, |
ф-ла (П1А.33) |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
I |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
V, ф-ла (П1А.38) |
Рис.П1А.9. Схема расчета составляющей T()
Таблица П1А.2.
N р-на % |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
1,0 |
3,4 |
3,7 |
3,7 |
3,3 |
3,4 |
2,8 |
2,3 |
2,6 |
1,9 |
4,0 |
4,9 |
|
Ин- |
0,7 |
4,2 |
4,5 |
4,5 |
4,1 |
4,6 |
3,8 |
3,0 |
3,6 |
2,8 |
4,9 |
6,4 |
0,5 |
5,0 |
5,2 |
5,3 |
4,9 |
5,6 |
4,7 |
4,0 |
4,5 |
4,0 |
5,8 |
8,6 |
|
тен- |
0,3 |
6,2 |
6,7 |
7,0 |
6,5 |
7,6 |
6,5 |
5,4 |
5,9 |
5,7 |
8,3 |
12,0 |
0,2 |
7,7 |
8,0 |
8,3 |
8,5 |
9,2 |
8,5 |
7,1 |
8,0 |
7,2 |
10,5 |
19,7 |
|
сив- |
0,1 |
12,0 |
11,3 |
12,0 |
11,3 |
13,0 |
13,4 |
11,2 |
13,0 |
10,5 |
22,0 |
36,0 |
0,07 |
13,7 |
15,0 |
15,4 |
15,2 |
18,6 |
19,6 |
15,0 |
17,0 |
15,5 |
30,8 |
46,8 |
|
ность, |
0,05 |
16,2 |
17,9 |
20,0 |
21,0 |
26,5 |
28,0 |
22,0 |
24,0 |
22,4 |
38,4 |
56,3 |
0,03 |
25,3 |
25,6 |
26,0 |
31,5 |
39,0 |
40,2 |
36,8 |
36,5 |
42,7 |
54,8 |
68,4 |
|
мм/ч |
0,02 |
35,2 |
32,2 |
31,7 |
41,0 |
49,5 |
52,4 |
51,6 |
48,4 |
57,3 |
70,0 |
81,0 |
0,01 |
60,0 |
51,0 |
45,0 |
61,7 |
74,0 |
72.8 |
82,8 |
72.0 |
72,0 |
105,0 |
113,3 |
|
0,007 |
68,3 |
58,8 |
54,2 |
75,2 |
90,0 |
84,2 |
99,1 |
86,4 |
79,7 |
115,6 |
134,0 |
|
0,005 |
74,5 |
70,8 |
61,2 |
88,5 |
105,4 |
98,7 |
114,2 |
98,0 |
91,5 |
124,0 |
160,4 |
|
0,003 |
90,0 |
80,4 |
72,5 |
110,7 |
130,0 |
118,5 |
140,0 |
122,6 |
107,0 |
147,4 |
189,3 |
|
0,002 |
101,6 |
94,0 |
81,0 |
128,4 |
148,2 |
133,5 |
160,0 |
139,2 |
118,3 |
165,3 |
196,3 |
|
0,001 |
121,70 |
126,0 |
99,5 |
162,0 |
184,5 |
161,7 |
198,0 |
170,3 |
142,4 |
195,0 |
Продолжение Таблицы П1А.2.
N р-на % |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
|
1,0 |
2,3 |
3,0 |
3,8 |
3,6 |
4,7 |
4,8 |
5,8 |
6,2 |
5,2 |
3,7 |
||
Ин- |
0,7 |
3,3 |
4,0 |
4,7 |
4,3 |
5,7 |
5,7 |
7,2 |
7,4 |
5,8 |
4,1 |
|
0,5 |
4,2 |
5,0 |
5,4 |
5,0 |
6,7 |
6,7 |
8,4 |
8,6 |
6,7 |
4,5 |
||
тен- |
0,3 |
1,0 |
5,7 |
6,6 |
7,0 |
6,2 |
8,2 |
8,3 |
10,4 |
10,0 |
8,5 |
5,3 |
0,2 |
2,2 |
7,3 |
8,2 |
8,1 |
7,9 |
9,6 |
10,1 |
12,0 |
11,0 |
9,8 |
6,7 |
|
сив- |
0,1 |
7,0 |
10,7 |
13,0 |
10,8 |
11,7 |
12,0 |
15,0 |
20,9 |
14,3 |
12,7 |
9,2 |
0,07 |
10,3 |
13,3 |
17,0 |
12,6 |
17,5 |
15,2 |
19,8 |
27,4 |
18,2 |
15,2 |
10,1 |
|
ность, |
0,05 |
13,4 |
17,2 |
23,0 |
16,5 |
26,0 |
19,2 |
27,5 |
34,4 |
21,1 |
17,2 |
11.0 |
0,03 |
21,0 |
25,6 |
32,4 |
24,8 |
32,2 |
27,2 |
38,0 |
47,2 |
28,0 |
18,9 |
13,7 |
|
мм/ч |
0,02 |
33,0 |
32,4 |
39,6 |
33,0 |
37,3 |
35,0 |
46,6 |
58,4 |
34,0 |
19,6 |
19,5 |
0,01 |
60,0 |
43,0 |
58,4 |
48,0 |
54,0 |
48,0 |
60,0 |
77,6 |
45,0 |
26,0 |
31,0 |
|
0,007 |
78,0 |
49,0 |
69,0 |
64,3 |
62,5 |
57,5 |
70,0 |
88,7 |
53,9 |
29,3 |
43.3 |
|
0,005 |
93,0 |
53,7 |
80,4 |
74,2 |
69,5 |
64,0 |
80,6 |
99,0 |
63,0 |
32,4 |
49,1 |
|
0,003 |
122,0 |
70,0 |
100,5 |
88,3 |
84,0 |
74,5 |
95,0 |
117,5 |
71,2 |
49,0 |
63,0 |
|
0,002 |
148,6 |
84,0 |
116,8 |
110,0 |
91,5 |
84,0 |
106,0 |
130,3 |
81,0 |
50,0 |
74,3 |
|
0,001 |
198,0 |
110,0 |
148,0 |
154,0 |
138,0 |
101,7 |
128,4 |
155,7 |
93,6 |
60,5 |
83,4 |
5. Расчет множителя ослабления в атмосферных газах
На частотах до 60 ГГц ослабление в атмосферных газах будет определяться поглощением радиоволн в водяных парах и в атмосферном кислороде. Определение погонного ослабления радиоволн в водяных парах и в атмосферном кислороде производится на основе инженерного метода расчета, который представлен в [4]. Специфика этого метода заключается в учете зависимости этих ослаблений от метеорологических параметров: давления, температуры и влажности, которые зависят как от района расположения трассы, так и от высоты оконечных пунктов.
Для трасс прямой видимости исходными данными для расчета ослабления являются: частота - f, ГГц, протяженность трассы помех - R, км, географические координаты пункта излучения - широта , долгота - , географические координаты пункта приема - , , высоты местности относительно уровня моря h, h, км, высоты подвеса антенн относительно земной поверхности - h, h.
1. По данным, представленным в таблице П1А.3 определяются метеорологические параметры (давление - Р, мбар, температура - t°C, абсолютная влажность - W г/м) для трассы. Для этой цели из таблицы П1А.3 выбираются 4 близлежащих к трассе пункта таким образом, чтобы оба пункта передачи и приема оказались внутри четырехугольника, вершинами которого являлись выбранные метеорологические пункты. Если один из пунктов передачи или приема совпадает или лежит вблизи (расстояние до метеорологического пункта 0,1 R) одного из метеорологические пунктов, то в этом случае достаточно выбрать из таблицы 3 еще 2 метеорологических пункта, чтобы другой пункт трассы помех находился бы внутри треугольника с вершинами 3-х выбранных метеорологических пунктов. При совпадении или близком расположении (расстояние до метеорологических пункта 0,1 R) пунктов передачи и приема к метеорологическим пунктам метеорологические параметры для расчета ослабления в газах определяются по данным этих метеорологических пунктов, как средние значения параметров, приведенных к уровню моря.
P = , мбар, t = , °C, W = , г/м |
(П1А.39) |
В случае использования в качестве исходных метеорологических параметров их значения для четырех метеорологических пунктов процедура определения Р, t и W для трассы заключается в следующем:
а) По географическим координатам пунктов передачи и приема определяются географические координаты середины трассы.
= , Д = . |
(П1А.40) |
б) По метеорологическим параметрам и географическим координатам метеорологических пунктов, используя принцип линейной интерполяции, рассчитываются метеорологические параметры (МП - Р, t, W) для середины трассы.
МП = (Д' - Д) + МП'; |
(П1А.41) |
МП' = + МП; |
(П1А.42) |
МП'' = + МП; |
(П1А.43) |
Д' = (); Д'' = (); |
(П1А.44) |
где индексы 1, 2 относятся к метеорологическим пунктам с долготами меньше, чем долгота середины трассы помех, и соответственно большей и меньшей широтами, индексы 3, 4 - к метеорологическим пунктам с долготами больше, чем долгота середины трассы, и соответственно большей и меньшей широтами.
2. Для расчета множителя ослабления V, в соответствии с [4] были приняты следующие высотные зависимости метеорологических параметров, полученные на основе данных, представленных в [5, 6]:
Давление - |
P = P), мбар, |
(П1А.45) |
Температура - |
t = t - 5,5(h - h), C°, |
(П1А.46) |
Влажность - |
W = e, г/м |
(П1А.47) |
где:
h - высота относительно уровня моря, км;
h - высотная отметка Земли метеорологического пункта относительно уровня моря, км;
t - температура на поверхности Земли, °С;
W - влажность на поверхности Земли, г/м;
Р - давление на поверхности Земли, мбар.
Учитывая тот факт, что погонное ослабление как в атмосферном кислороде , так и в водяных парах функционально сложно зависит от метеорологических параметров, расчет составляющих множителя ослабления V и V проводится методом разбиения трассы на отрезки с перепадом высот 100 м, при котором изменение метеорологических параметров с высотой можно не учитывать, а затем суммируются полученные значения множителя ослабления на отрезках.
При такой методике расчетная формула для V и V будет иметь вид:
V = -, дБ, |
(П1А.48) |
где:
R - протяженность трассы или участка трассы, км:
h - высота подвеса антенн относительно уровня моря на передающем (или приемном) пункте, км, т.е. h = h + h (или h = h + h), км;
h - высота подвеса антенны относительно уровня моря на приемном (или передающем) пункте, км;
h = h + 0,1i, км, - высота трассы относительно моря на текущем отрезке, км, последнее значение которой не должно превышать h.
(h) - погонное ослабление в атмосферном кислороде () или водяных парах () на высоте текущего отрезка трассы, дБ/км.
В соответствии с [4] (h) или (h) рассчитываются по следующим формулам:
при f < 54 ГГц
= f · 10, дБ/км. |
(П1А.49) |
при 54 ГГц < F < 60 ГГц.
= exp{[(54) · (f - 57)(f - 69)(f - 63)(f - 66)- |
|
- (57) · (f - 54)(f - 60)(f - 63)(f - 66) + |
|
+ (6) · (f - 54)(f - 57)(f - 63)(f - 66) - |
|
- (63) · (f - 54)(f - 57)(f - 60)(f - 66) + |
|
+ (66) · (f - 54)(f - 57)(f - 60)(f - 63)]}, дБ/км, |
(П1А.50) |
(54) = 2,128 · · · exp[-2,528(1 - r)], |
(П1А.51) |
(54) = 2,136 · · · exp[-2,5196(1 - r)], |
(П1А.52) |
(57) = 9,984 · · · exp[0,8563(1 - r)], |
(П1А.53) |
(60) = 15,42 · · · exp[1,1521(1 - r)], |
(П1А.54) |
(63) = 10,63 · · · exp-0,6287(1 - r)], |
(П1А.55) |
(66) = 1,944 · · · exp[-4,1612(1 - r)], |
(П1А.56) |
) |
(П1А.57) |
(П1А.58) |
= 6,7665 · · · exp[1,5663(1 - )] - 1, |
(П1А.59) |
= 27,8843 · · · exp[0,5496(1 - )] - 1, |
(П1А.60) |
r = P/1013, = 288/273 + t, |
(П1А.61) |
P и t - определяются по формулам:
Р = Рехр, мбар, t = t - 5,5h, °C, |
(П1А.62) |
= { |
|
fW · 10, дБ/км |
(П1А.63) |
где - влажность воздуха на текущем отрезке рассчитывается по формуле:
W = W · e, г/м |
(П1А.64) |
= 0,9544 · + 0,0061W, |
(П1А.65) |
= 0,95 · + 0,0067W, |
(П1А.66) |
= 1 + (f - 22,235)/(f + 22,235) |
(П1А.67) |
P, t и W в формулах (П1А.62, П1А.64) - это значения метеорологических параметров для середины трассы помех, рассчитанные по формулам (П1А.39 -П1А.44). На рисунке П1А.10 приведена схема расчета множителя ослабления в атмосферных газах.
Рис.П.1А.10. Схема расчета множителя ослабления в атмосферных газах
Данные об усредненных значениях давления, температуры и абсолютной влажности у земной поверхности для наиболее влажного месяца |
Таблица П1А.3 |
N |
Название |
географические |
высота |
давление, |
темпера- |
влажность, |
|
ческого пункта |
широта |
долгота |
относи- |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1 |
Алдан |
58°37' |
125°22' |
0,682 |
928,5 |
16,2 |
9,03 |
2 |
Александровск-на- |
50°54' |
142°10' |
0,03 |
1006,0 |
15,1 |
10,8 |
3 |
Александровское, Томская обл. |
60°25' |
77°52' |
0,06 |
1002,1 |
18,5 |
10,96 |
4 |
Анадырь |
64°47' |
177°34' |
0,062 |
1009,0 |
10,7 |
8,04 |
5 |
Архангельск |
64°35' |
40°30' |
0,013 |
1010,0 |
15,6 |
9,6 |
6 |
Аян, Хабаровский край |
56°27' |
138°09' |
0,01 |
1009,1 |
12,9 |
9,33 |
7 |
Барабинск |
55°22' |
78°24' |
0,12 |
993,0 |
19,3 |
10,86 |
8 |
Баренцбург |
78°04' |
14°13' |
0,02 |
1008,5 |
5,4 |
5,63 |
9 |
Беринга, о |
55°12' |
165°59' |
0,01 |
1007,8 |
10,4 |
8,88 |
10 |
Благовещенск |
50°16' |
127°30' |
0,14 |
987,6 |
20,2 |
13,85 |
11 |
Богучаны, Красноярский край |
58°25' |
97°24' |
0,13 |
992,0 |
18,5 |
10,9 |
12 |
Бологое |
57°54' |
34°03' |
0,18 |
990,0 |
16,6 |
10,45 |
13 |
Борзя, Читинская обл. |
50°23' |
116°31' |
0,68 |
927,1 |
18,0 |
11,35 |
14 |
Варнавара, Красноярский край |
60°20' |
102°16' |
0,26 |
977,0 |
17,4 |
9,8 |
15 |
Васильева, мыс Сахалин |
50°00' |
155°23' |
0,02 |
1009,1 |
10,3 |
8,73 |
16 |
Верхноянск |
67°33' |
133°23' |
0,14 |
992,5 |
14,3 |
7,5 |
17 |
Визе о., Красноярский край |
79°30' |
76°30' |
0,01 |
1010,4 |
0,5 |
4,8 |
18 |
Вилюйск |
63°46' |
121°37' |
0,11 |
994,1 |
17,6 |
8,9 |
19 |
Витим |
59°27' |
112°35' |
0,19 |
984,2 |
17,9 |
10,5 |
20 |
Владивосток |
43°07' |
131°54' |
0,14 |
998,2 |
20,4 |
14,9 |
21 |
Волгоград |
48°41' |
44°21' |
0,14 |
994,5 |
23,6 |
9,8 |
22 |
Вологда |
59°17' |
39°52' |
0,12 |
996,9 |
16,7 |
10,2 |
23 |
Вятка |
0,16 |
18,3 |
10,5 |
24 |
Гижига, Магаданская обл. |
61°56' |
160°20' |
0,005 |
1007,9 |
11,0 |
8,2 |
25 |
Диксон н.о. |
73°30' |
80°14' |
0,02 |
1005,5 |
4,5 |
6,15 |
26 |
Н.Новгород |
56°13' |
43°49' |
0,08 |
992,3 |
18,4 |
10,7 |
27 |
Екатерино- |
47°44' |
130°58' |
0,07 |
995,6 |
20,0 |
14,4 |
28 |
Жигалово, Иркутская обл. |
54°48' |
105°10' |
0,41 |
958,1 |
17,5 |
10,95 |
29 |
Жиганск, Якутия |
66°46' |
123°24' |
0,06 |
997,4 |
15,7 |
8,55 |
30 |
Игарка |
67°28' |
86°34' |
0,03 |
1005,8 |
15,7 |
9,6 |
31 |
Ивдель, Екатерининская обл. |
60°41' |
60°26' |
од |
997,8 |
17,3 |
10,05 |
32 |
Иркутск |
52°16' |
104°21' |
0,485 |
956,5 |
18,2 |
11,2 |
33 |
Казань |
55°47' |
49°11' |
0,06 |
996,4 |
19,5 |
11,14 |
34 |
Калининград |
54°42' |
20°37' |
0,03 |
1011,1 |
16,6 |
10,72 |
35 |
Кандалакша, Мурманск. обл. |
67°08' |
32°26' |
0,03 |
1007,2 |
13,7 |
8,68 |
36 |
Кемь-Порт, Карелия |
64°59' |
34°47' |
0,01 |
1010,1 |
13,0 |
9,26 |
37 |
Киренск, Иркутская обл. |
57°46' |
108°07' |
0,26 |
976,1 |
18,8 |
10,98 |
38 |
Ключи, Камчатка |
56°19' |
160°50' |
0,02 |
1005,9 |
12,6 |
9,13 |
39 |
Корф, Камчатка |
60°21' |
166°00' |
0 |
1009,6 |
11,5 |
8,53 |
40 |
Красноярск |
56°00' |
92°53' |
0,21 |
983,6 |
18,2 |
10,98 |
41 |
Красный Чикой Читинская обл. |
50°22' |
108°45' |
0,77 |
918,4 |
16,2 |
10,66 |
42 |
Курск |
51°39' |
36°11' |
0,25 |
984,0 |
19,6 |
10,7 |
43 |
Кызыл |
51°50' |
94°30' |
0,63 |
934,5 |
19,4 |
9,6 |
44 |
С.Петербург |
59°58' |
30°18' |
0 |
1003,2 |
15,0 |
10,2 |
45 |
Самара |
53°15' |
50°27' |
0,04 |
1005,0 |
20,7 |
11,1 |
46 |
Марково, Магаданская обл. |
64°4Г |
170°25' |
0,03 |
1005,4 |
12,7 |
8,3 |
47 |
Минеральные Воды |
44°13' |
43°06' |
0,31 |
975,4 |
22,6 |
11,9 |
48 |
Могоча, Читинская обл. |
53°44' |
119°47' |
0,62 |
993,8 |
16,5 |
10,6 |
49 |
Москва |
55°45' |
37°34' |
0,16 |
989,7 |
17,6 |
10,87 |
50 |
Мурманск |
68°58' |
33°03' |
0,05 |
1004,7 |
10,9 |
8,07 |
51 |
Нарьян-Мар |
67°39' |
53°01' |
0,01 |
1010,2 |
13,7 |
8,5 |
52 |
Начаева бухта, Магаданская обл. |
58°37' |
150°47 |
0,12 |
995,6 |
11,4 |
8,5 |
53 |
Нижнеудинск |
54°53' |
99°02' |
0,41 |
595,6 |
17,2 |
10,75 |
54 |
Николаевск-на- |
53°09' |
140°42' |
0,05 |
1003,6 |
15,4 |
10,6 |
55 |
Новосибирск |
55°02' |
82°54' |
0,16 |
991,3 |
20,4 |
11,5 |
56 |
Оленск, Якутия |
68°30' |
112°26' |
0,20 |
988,3 |
14,4 |
7,87 |
57 |
Олекминск, Якутия |
60°24' |
120°25' |
0,13 |
989,8 |
18,4 |
10,1 |
58 |
Омолон, Магаданская обл. |
65°07' |
160°25' |
0,26 |
976,8 |
11,6 |
7,55 |
59 |
Омск |
54°56' |
73°24' |
0,09 |
996,0 |
20,7 |
10,77 |
60 |
Оренбург |
51°45' |
55°06' |
0,11 |
996,2 |
21,6 |
10,88 |
61 |
Оймякон |
63°16' |
143°09' |
0,73 |
921,0 |
12,0 |
7,34 |
62 |
Пенза |
53°08' |
45°01' |
0,17 |
990,5 |
19,5 |
10,8 |
63 |
Петрозаводск |
61°49' |
34° 16' |
0,04 |
1005,0 |
15,0 |
9,6 |
64 |
Петропавловск- |
52°58' |
158°45' |
0,01 |
1008,0 |
13,2 |
9,34 |
65 |
Печора |
65°07' |
57°06' |
0,06 |
1002,0 |
16,6 |
8,9 |
66 |
Подкаменная Тунгуска |
61°36' |
90°00' |
0,06 |
1001,5 |
18,2 |
10,5 |
67 |
Поронайск, Сахалинская обл. |
49°13' |
143°06' |
0,03 |
1005,0 |
11,6 |
9,87 |
68 |
Ростов-на-Дону |
47°15' |
39°49' |
0,08 |
993,0 |
23,0 |
11,2 |
69 |
Салехард |
66°32' |
66°32' |
0,04 |
1004,0 |
14,7 |
9,15 |
70 |
Саратов |
51°34' |
46°02' |
0,17 |
991,0 |
20,7 |
11,3 |
71 |
Усть-Баргузин, Бурятия |
53°26' |
108°59' |
0,46 |
958,0 |
14,7 |
9,98 |
72 |
Уфа |
54°45' |
56°00' |
0,2 |
998,0 |
18,8 |
11,8 |
73 |
Хабаровск |
48°81' |
135°10' |
0,07 |
1002,0 |
20,9 |
13,9 |
74 |
Хакасская (Абакан) |
53°45 |
91°24' |
0,25 |
978,0 |
19,5 |
11,0 |
75 |
Ханты-Мансийск |
60°58' |
69°04' |
0,04 |
1004,0 |
18,3 |
11,2 |
76 |
Хатанга |
71°59' |
102°28' |
0,02 |
1005,0 |
13,0 |
7,82 |
77 |
Хейса о., Архангельская обл. |
80°37' |
58°03' |
0,02 |
1006,0 |
0,7 |
4,73 |
78 |
Челюскина мыс |
77°43' |
104°17' |
0,01 |
1010,0 |
1,6 |
5,04 |
79 |
Четырехстолбо- |
70°38' |
162°24' |
0,01 |
1008,0 |
1,6 |
5,0 |
80 |
Тамбов |
52°44' |
41°28' |
0,14 |
995,0 |
19,6 |
11,1 |
81 |
Тарко Сале, Тюменская обл. |
64°55' |
77°49' |
0,03 |
1006,0 |
16,3 |
10,0 |
82 |
Терней, Приморский край |
45°02' |
136°40' |
0,01 |
1005,0 |
16,7 |
12,7 |
83 |
Тикси |
71°35' |
128°55' |
0,01 |
1008,0 |
7,1 |
6,64 |
84 |
Тобольск |
58°09' |
68°11' |
0,05 |
1003,0 |
18,7 |
11,6 |
85 |
Троицкий прииск, Бурятия |
54°37' |
113°08' |
0,13 |
992,0 |
12,4 |
8,56 |
86 |
Туапсе |
44°06' |
39°06' |
0,1 |
996,0 |
23,0 |
14,9 |
87 |
Туруханск |
65°47' |
87°57' |
0,03 |
1006,0 |
17,3 |
9,98 |
88 |
Екатеринбург |
56°48' |
60°38' |
0,29 |
978,0 |
18,0 |
11,1 |
89 |
Сеймчан, Магаданская обл. |
62°56' |
152°25' |
0,21 |
987,0 |
13,4 |
8,21 |
90 |
Смоленск |
54°45' |
32°04' |
0,24 |
985,0 |
17,1 |
10,8 |
91 |
Сортавала |
61°43' |
30°43' |
0,02 |
1006,0 |
15,3 |
9,81 |
92 |
Советская гавань |
48°50' |
140°08' |
0,02 |
1004,0 |
15,5 |
11,4 |
93 |
Симушир, о. |
46°51' |
151°52' |
0,03 |
1003,0 |
10,0 |
9,06 |
94 |
Сусуман, Магаданская обл. |
62°50' |
148°10' |
0,65 |
931,0 |
11,6 |
7,53 |
95 |
Сутур, Хабаровский край |
50°04' |
132°08' |
0,35 |
975,0 |
17,7 |
12,4 |
96 |
Сухиничи |
54°07' |
35°20' |
0,24 |
985,0 |
17,9 |
10,9 |
97 |
Сыктывкар |
61°40' |
50°51' |
0,1 |
998,0 |
17,0 |
10,3 |
98 |
Чита |
52°01' |
113°20' |
0,68 |
927,0 |
18,3 |
10,8 |
99 |
Мыс Шалаурова, Якутия |
73°11' |
143°56' |
0,01 |
1006,0 |
2,3 |
5,23 |
100 |
Мыс Шмидта, Магадан. обл. |
68°55' |
179°29' |
0,01 |
1005,0 |
4,2 |
5,67 |
101 |
Южно-Курильск |
44°01' |
145°49' |
0,04 |
1003,0 |
14,9 |
12,0 |
102 |
Южно-Сахалинск |
46°55' |
142°44' |
0,02 |
1005,0 |
16,4 |
11,8 |
103 |
Якутск |
62°05' |
129°45' |
0,1 |
995,0 |
18,9 |
9,08 |
Литература
1. Справочник по радиорелейной связи. - М.: Радио и связь, 1981.
2. Методика расчета трасс аналоговых и цифровых РРЛ прямой видимости. - М: НИИР, 1987.
3. Калинин А.И. Распространение радиоволн на трассах наземных и космических радиолиний. - М.: Связь, 1979.
4. Recommendation ITU-P Р.676-5 "Attenuation by atmospheric gases".
5. Новый аэроклиматический справочник пограничного слоя атмосферы над СССР. Статистические характеристики температуры, давления, плотности, влажности. - М: Гидрометеоиздат, 1985.
6. Казаков Л.Я., Ломакин А.Н. Неоднородности коэффициента преломления воздуха в тропосфере. - М.: Наука, 1976.
Приложение 1B
Введение
В данном приложении приведены три методики, позволяющие рассчитать суммарное ослабление сигнала при распространении радиоволн на различных трассах и в различных условиях.
В первом разделе приведена разработанная в НИИР методика расчета суммарного ослабления сигнала при фиксированном положении пунктов передачи и приема в диапазоне частот 1-60 ГГц. В ней рассмотрен расчет множителя ослабления при распространении радиоволн в условиях прямой видимости, в условиях дифракции на различных препятствиях, а также при тропосферном распространении радиоволн. Кроме того, методика позволяет учесть конкретный вид трассы - сухопутная, морская, смешанная, а также ослабление сигнала в осадках и в газах атмосферы. Расчеты по данной методике справедливы в указанном диапазоне частот при вероятности уровней мешающих сигналов меньшей, или равной 50% времени наихудшего с точки зрения помех среднего месяца за несколько лет.
Методика справедлива для эквивалентных расстояний до 1200 км.
Во втором разделе приведена методика расчета множителя ослабления для сухопутных трасс по Рекомендации ITU-R Р.1546 без учета климатических особенностей. В ней описан расчет напряженности поля на основе эмпирически полученных кривых напряженности поля для заданного набора высот антенн, частот, процентов времени превышения и т.д., для ЭИИМ 1 кВт. В предложенной методике напряженность поля в каждом конкретном случае рассчитывается путем интерполяции или экстраполяции эмпирических кривых напряженности с учетом условий приема, которые вводятся определенными поправками к интерполированным значениям. Предлагаемая методика позволяет по известным передаваемым и принимаемым величинам напряженности поля вычислить конкретное значение ослабления сигналов на трассе. Расчеты по данной методике справедливы при следующих ограничениях: длина трассы - от 1 до 1000 км, диапазон частот от 30 до 3000 МГц, допустимые высоты подвеса антенн передающих и приемных станций относительно среднего уровня рельефа - до 3000 м. Результаты расчета по данной методике справедливы для процентов времени превышения от 1 до 50% и для процентов покрытия от 1 до 99%.
Для более точного расчета потерь при распространении радиоволн на расстояниях до 1 км в третьем разделе приложения приведена методика, основанная на усовершенствованной модели Хата, применяемой в SEAMCAT. Эта методика позволяет рассчитать множитель ослабления сигнала на сухопутных трассах при расположении пунктов передачи и приема в условиях застройки различной интенсивности. Расчеты по данной методике справедливы в диапазоне частот от 30 до 3000 МГц.
В условиях свободного пространства напряженность поля определяется формулой
Е= 74,77 + P - 20, |
(П1В.1) |
где
Е - среднеквадратичная величина напряженности поля, в дБ по отношению к 1 мкВ/м;
R - расстояние, в км,
P - излучаемая мощность, в дБ по отношению к 1 Вт.
где:
G - коэффициент усиления передающей антенны в направлении на приемную антенну, в дБ по отношению к изотропной антенне;
- затухание в фидере, в дБ;
Р - мощность передатчика, в дБ по отношению к 1 Вт.
В реальных условиях напряженность поля отличается от Е. Это отличие учитывается множителем ослабления V,
V = Е - Е, дБ, |
(П1В.2) |
где:
Е - истинная среднеквадратичная величина напряженности поля, в дБ по отношению к 1 мкВ/м.
Множитель ослабления можно определить как
где:
- реальная мощность на входе приемника, в дБ относительно 1 Вт;
- мощность на входе приемника в свободном пространстве, в дБ относительно Вт.
Таким образом, множитель ослабления включает в себя все эффекты, связанные с распространением радиоволн, вызывающие изменения величины напряженности поля и мощности на входе приемника. Поэтому далее речь будет идти именно о множителе ослабления V .
При распространении радиоволн в пределах прямой видимости уровень сигнала может быть значительно выше его медианного значения и даже выше уровня сигнала в свободном пространстве. Это объясняется приходом в место приема волн, отраженных от поверхности Земли, и их сложением с прямой волной при меняющейся во времени разности фаз этих волн.
Кроме того, в место приема приходят волны, отраженные от атмосферных неоднородностей, имеющие случайные амплитуды и фазы, которые также складываются с прямой волной и волнами, отраженными земной поверхностью. В результате интерференции этих волн есть вероятность значительного увеличения уровня сигнала в приемной антенне.
Увеличение напряженности поля может вызывать также явление фокусировки волн атмосферными неоднородностями и отражениями волн от каких-либо объектов, расположенных вблизи трассы, а также волноводным распространением волн в тропосфере. В результате, уровень сигнала имеет сложную структуру, меняющуюся во времени, при значительной вероятности больших уровней сигнала. При этом вероятность в значительной степени зависит от климатических и географических характеристик района трассы.
Для решения проблем ЭМС необходимы методы определения распределения уровня сигнала во времени при t < 50% для различных климатических районов. Эти распределения могут быть рассчитаны лишь на основе экспериментальных данных, полученных при исследовании распространения радиоволн на различных частотах на трассах различной длины в различных климатических и географических районах.
На основе методологии [1] и данных статистики больших уровней сигналов для территории России [2] ниже приводится метод расчета уровней мешающих сигналов при t 50% для территории России.
После построения профиля трассы (ее геологического разреза от передающей к приемной антенне) становится очевидным имеется ли прямая видимость между передающей и приемной антеннами. Однако это не значит, что при наличии прямой видимости напряженность поля будет равна напряженности поля в свободном пространстве. Влияние поверхности Земли будет сказываться при просветах (расстояниях от точек профиля трассы до линии, соединяющей передающую и приемную антенны) значительно больше 0. К открытым трассам обычно относят трассы, у которых просвет Н (см. рис.П1В.1) при средней рефракции в любой точке трассы удовлетворяет условию:
H 10 · , м, |
(П1В.3) |
где , , R - км, f - ГГц.
В этом случае множитель ослабления поля свободного пространства будет определяться двумя компонентами: множителем ослабления сигнала , превышающем поле свободного пространства, плюс множитель ослабления из-за поглощения радиоволн в атмосферных газах (на частотах до 60 ГГц оно вызывается поглощением в кислороде и водяных парах).
Таким образом, результирующее значение множителя ослабления будет:
V(T) = (T) + , дБ. |
(П1В.4) |
Расчет приведен в п.1.6.
На основании [1, 2] статистическое распределение Т(), позволяющее учитывать климатические и топографические особенности помеховых трасс, рассчитывается по формуле:
T() = 10, % |
(П1В.5) |
x = 1,242 - 0,07795 - (3 - ),
где:
0 дБ;
- фактор возникновения условий многолучевого и аномального распространения радиоволн, %.
Зависимость T() для значений от 0,01% до 1000% представлена на рис.П1В.2
В соответствии с [3] величина определяется следующим образом:
- при 20 км R 100 км = 4,1 · 10 · Q · , %;
- при R < 20 км |
= 2,05 · 10 · Q · , %, |
(П1В.6) |
где:
где f - частота, ГГц;
R - протяженность трассы, км;
Q - фактор, учитывающий особенности местности, равный:
К приморским относятся трассы, проходящие не более чем в 50 км от береговой линии, а также расположенные вблизи водохранилищ, крупных рек, болот и других больших водных массивов. К слабопересеченным относятся трассы, у которых отраженный от земной поверхности луч не экранируется препятствиями и изрезанность местности в области точки отражения ( 0,15 R относительно точки отражения) удовлетворяет условию:
, м, |
(П1В.7) |
где , - координаты точки отражения, км.
Формулы (П1В.6) пригодны для расчета на частотах до 20 ГГц. На частотах выше 20 ГГц некоторые экспериментальные исследования в России и в других странах дают значения меньше, чем на частоте 20 ГГц, но частотной зависимости в этом диапазоне пока не получено. Поэтому в настоящее время при расчете больших уровней мешающих сигналов на частотах выше 20 ГГц следует принимать те же значения, что и на частоте 20 ГГц.
Алгоритм расчета T() приведен на рис.П1В.3
Рис.П1В.1. Профиль открытой трассы
Рис.П1В.2. Зависимость T() для значений от 0,01% до 1000%
Рис.П1В.3. Алгоритм расчета T()
1.3. Методы расчета суммарного ослабления сигнала
при дифракционном распространении радиоволн
В зоне тени электромагнитное поле может быть вызвано явлением дифракции радиоволн на различных препятствиях. Такими препятствиями могут быть выпуклость сферической Земли, закрывающей приемный пункт от передающего, или холмы и горы, а также здания, леса и другие объекты, нарушающие видимость между пунктами передачи и приема.
Уровень дифракционного поля зависит от характера препятствия: его размеров, формы, шероховатости поверхности, электрических параметров материала препятствия, а также от частоты излучения и поляризации.
Современные теоретические методы определения дифракционного поля для препятствий различной формы достаточно полно изложены в [4]. Они были использованы в предлагаемой методике для ряда случаев расчета напряженности поля в тени реальных препятствий (гладкая сферическая поверхность Земли, цилиндрическое препятствие). Для расчета дифракции на нерегулярном шероховатом препятствии (наиболее часто встречающийся случай для сухопутных трасс) применяется метод, разработанный в НИИР, который имеет значительные преимущества по сравнению с методом, предлагаемым в [4]. Метод НИИР, основанный на теории геометрической дифракции, дает плавный переход от освещенной области в область тени и плавный переход от нескольких препятствий и широкого препятствия к одному клиновидному препятствию при плавном изменении параметров без необходимости введения различных методов расчета для разных видов препятствий. Экспериментальное обоснование этого метода НИИР дано, в частности, в [5].
В различных случаях для определения дифракционного ослабления применяются разные методы расчета. Поэтому важной первоначальной задачей является определение наиболее адекватного метода расчета, позволяющего рассчитать дифракционное ослабление с наилучшей точностью.
Анализ трассы распространения радиоволн начинается с построения профиля трассы (вертикального разреза местности). При этом следует учитывать, что сами препятствия расположены на сферической поверхности Земли, поэтому при построении профиля трассы необходимо определять высоты точек профиля с учетом кривизны Земли.
Кривизна Земли может быть приближенно представлена следующим образом
h = , |
(П1В.8) |
где:
h - высота над линией, соединяющей передающий и приемный пункты,
- эквивалентный радиус Земли, учитывающий явление рефракции ( стандартные значения = 8500 км),
х - расстояние от одной из конечных точек трассы до текущей точки,
r - длина трассы.
Для построения профиля вычерчивается кривизна Земли по (П1В.8) и поверх этой кривизны откладываются высоты точек препятствия.
После построения профиля трассы можно приступить к выбору метода расчета.
В соответствии с результатами исследований, проведенных в НИИР [5], одним из таких критериев является величина неровностей поверхности препятствия. Согласно [5] если неровности препятствия больше, чем величина
= 0,04, м, |
(П1В.9) |
где
- радиус кривизны препятствия, м;
- длина волны, м, то препятствие можно считать шероховатым (нерегулярным).
Если же < , то препятствие следует полагать гладким. В зависимости от условия > или < меняется метод расчета дифракционного ослабления, т.к. в первом случае велико влияние рассеяния волны шероховатой поверхностью, а во втором случае им можно пренебречь. Этот метод определения типа препятствия по вкладу, подготовленному НИИР, принят в новой версии рекомендации Р.526-8 МСЭ-Р.
Другим критерием является форма препятствия. Если на участке препятствия, прилегающем к линии, соединяющей приемный и передающий пункты, форма вершины препятствия в наибольшей степени приближается к цилиндрической, то для определения дифракционного ослабления используются методы теории дифракции на цилиндрических поверхностях. Если эта форма ближе к сферической, то применяется теория дифракции на сфере. Ширина участка на вершине препятствия вблизи линии трассы, которая при этом учитывается при определении формы, должна быть порядка ширины зоны Френеля
D = , |
(П1В.10) |
где
- расстояние от передающего пункта до препятствия,
- расстояние от приемного пункта до препятствия.
Для вычисления критерия (П1В.9), а также для расчетов дифракционного ослабления необходимо определить радиус кривизны препятствия р. Этот радиус вычисляется по трем точкам на поверхности препятствия. Две из них являются точками касания лучей, проведенных из точки излучения и приема к поверхности препятствия, а третья точка является наивысшей точкой поверхности между точками касания (см. рис.П1В.4).
Рис.П1В.4. К вычислению радиуса кривизны препятствия
Радиус препятствия будет определяться выражением:
= , |
(П1В.11) |
Таким образом, после анализа профиля трассы будет определен тип препятствия. Этих типов может быть четыре:
1). Гладкое сферическое препятствие ( < ). Это может быть достаточно ровная сферическая поверхность Земли (равнина, море) или гладкий холм или гора.
2). Гладкое цилиндрическое препятствие ( < ), которое может быть гребнем холма или горы.
3). Препятствие с неровной поверхностью ( > ), которое может представлять собой холм или гору, а также массив леса или какие-то искусственные сооружения.
4). Препятствие в виде клина с малым радиусом кривизны вершины и крутыми склонами. Это могут быть острые гребни гор, стены, здания и какие-то другие сооружения. В этом случае должно выполняться условие
< , |
(П1В.12) |
где
- угол дифракции, т.е. угол между направлением падающей на вершину волны и направлением от вершины на приемный пункт (см. рис.П1В.5).
Рис.П1В.5. К вычислению угла дифракции
Ниже приводятся методы расчета для всех 4-х типов препятствий.
Чаще всего этот метод применяется при дифракции радиоволн на гладкой сферической Земле [4]. В этом случае кривизна Земли образует зону тени на расстояниях более расстояния до горизонта R
= ( + ), |
(П1В.13) |
где:
- эквивалентный радиус Земли (стандартное значение = 8500 км),
и - высоты передающей и приемной антенн (все величины в формуле (П1В.13) в одних и тех же единицах).
Множитель ослабления в этом случае выражается формулой
V = F(X) + G(Y) + G(Y), дБ |
(П1В.14) |
Для частот выше 1000 МГц в одних и тех же единицах параметры X и Y определяются выражениями:
X = , |
(П1В.15) |
Y = 2, |
(П1В.16) |
где:
r - длина трассы;
- высоты передающей и приемной антенн над сферической поверхностью препятствия радиуса ;
- радиус кривизны поверхности препятствия.
В случае гладкой сферической Земли под следует понимать эквивалентный радиус Земли , поэтому = ,. Таким образом, в этом случае удается учесть влияние рефракции при дифракционном распространении радиоволн, т.к. величина характеризует степень рефракции. В Таблице П1В.1 приведены значения для различных регионов России, а карта районирования дана на рис.П1В.6.
Рис.П1В.6. Карта районирования территории России
Эквивалентный радиус Земли для территории России |
Таблица П1В.1 |
N |
Район |
, км |
N |
Район |
, км |
1 |
Северные районы Европейской территории |
8550 |
8 |
Средняя полоса Западной Сибири |
9340 |
2 |
Центральный район Европейской территории |
8930 |
9 |
Восточная Сибирь (Якутия, Красноярский край) |
10050 |
3 |
Юго-Запад Европейской территории |
8550 |
10 |
Прибайкалье (Прибрежные районы) |
8930 |
4 |
Степные районы Поволжья, Дона, Краснодарского и Ставропольского края |
8370 |
11 |
Забайкалье (Континентальные районы) |
9340 |
5 |
Восточные районы средней полосы Европейской территории |
8930 |
12 |
Приамурье Приморье |
9340 |
6 |
Оренбургская обл. и районы Юго-Востока Европейской территории |
8200 |
13 |
Субарктический пояс Сибири |
9800 |
7 |
Районы Прикаспийской низменности |
10530 |
14 |
Черноморское побережье Кавказа |
9570 |
15 |
Камчатский полуостров |
9130 |
В более удобных единицах равенства (П1В.15) и (П1В.16) будут выглядеть следующим образом:
X = 2,2r, |
(П1В.17) |
= 9,6 · 10, |
(П1В.18) |
где:
r - длина трассы в км;
- эквивалентный радиус Земли в км;
h - высоты передающей и приемной антенн в м;
- частота в МГц.
Первое слагаемое в (П1В.14), учитывающее расстояние, определяется следующим равенством:
F(X) = 11 + 10(X) - 17,6 X |
(П1В.19) |
Второе и третье слагаемые в (П1В.14), учитывающие высоты расположения передающей и приемной антенн выражаются формулами:
G() = 17,6( - 1,1) - 5( - 1,1) - 8 для >2 |
(П1В.20) |
G() = -20( + 0,1 · ) при 0,1 < Y < 2 |
(П1В.21) |
1.3.4. Гладкое цилиндрическое препятствие
Чаще всего этот метод применяется при определении дифракционного ослабления от гладких холмов и гор с поверхностью, удовлетворяющей условию < .
Геометрия препятствия будет в этом случае такой, как на рис.П1В.7.
Рис.П1В-7.
Множитель ослабления при такой геометрии препятствия будет определяться выражением:
V = J() + T(m, n), дБ, |
(П1В.20) |
где:
J() - ослабление клиновидным препятствием высотой Н.
Параметр v может быть представлен формулой
= 0,0316Н, |
(П1В.21) |
где: Н и - в метрах, а и - в километрах.
Тогда ослабление J() можно определить:
J() =- 6,9 - 20, дБ. |
(П1В.22) |
T(m,n) - дополнительное ослабление, связанное с тем, что препятствие не является клиновидным, его вершина сглажена и искривлена.
T(m, n) = km, дБ, |
(П1В.24) |
k = 8,2 + 12n, |
(П1В.25) |
b = 0,73 + 0,27[1 - exp(-1,43 n)] |
(П1В.26) |
m = , |
(П1В.27) |
n = . |
(П1В.28) |
Здесь , , , в одних и тех же единицах.
На частотах выше 1 ГГц природные препятствия, которые встречаются на трассах радиосвязи, во многих случаях оказываются нерегулярными, когда для поверхности препятствия выполняется неравенство > .
Для определения дифракционного поля в тени нерегулярного препятствия следует воспользоваться аппроксимацией реального препятствия или ряда препятствий поглощающими полуплоскостями, которые в определенной степени могут быть моделью реального шероховатого нерегулярного препятствия, т.к. не вызывают отраженной волны.
Для практики обычно достаточно использовать модель из трех полуплоскостей, специальным образом расположенных на трассе перпендикулярно направлению трассы.
Две полуплоскости располагаются так, чтобы их вершины совпадали с точками касания лучей, проведенных из точек приема и передачи к поверхности Земли, а вершина третьей полуплоскости должна совпадать с наивысшей точкой профиля трассы относительно линии, соединяющей точки касания. Последняя может совпадать с одной из боковых полуплоскостей и тогда модель будет состоять из двух полуплоскостей.
Расчет дифракционного ослабления производится следующим образом.
Строится профиль трассы между передатчиком и приемником. На профиле трассы проводятся линии из точек, соответствующих приемной и передающей антеннам, к вершине препятствия АС, ВС и касательные к препятствию AD, BF. Кроме того, проводится линия, соединяющая точки расположения антенн АВ, (см. рис.1.3.5).
Из этих построений находятся величины: Н, , , , , , , .
r - расстояние между приемным и передающими пунктами.
- расстояние между передающим пунктом и вершиной среднего препятствия.
- расстояние между приемным пунктом и вершиной среднего препятствия,
и - величины закрытия боковыми препятствиями, т.е. высоты этих препятствий в точках касания над линиями, соединяющими передающий и приемный пункты с вершиной препятствия,
и - расстояния от вершины препятствия до первого и второго боковых препятствий, соответственно,
Н - величина закрытия, т.е. высота препятствия над линией, соединяющей приемный и передающий пункты.
Рис.П1В.8. К определению геометрических параметров препятствия
При наличии прямой видимости между передающей и приемной антеннами величины , и Н становятся отрицательными. В этом случае в качестве точек С, D, F выбираются три наивысшие точки на профиле трассы.
Величина Н вычисляется с учетом средней рефракции, т.е. с учетом медианной величины эквивалентного радиуса Земли . Поэтому построение профиля трассы производится для медианного значения . Медианные значения находятся из таблицы П1В.1. Множитель ослабления для такого профиля будет определяться выражением:
V = F() + F() + F(), дБ. |
(П1В.29) |
Для всех трех слагаемых F(u) вычисляются по формуле:
F(u) = -6,9 - 20, дБ; |
(П1В.30) |
при u - 0,7. Если и < - 0,7 , то величина F(u) считается равной нулю.
В формуле (П1В.29) параметры , , определяются следующим образом:
= - ,
= - ,
= - + ,
= 0,0816 · H |
= ; |
= 0,0816 · H |
= ; |
= 0,0816 · H |
= 81,6 · () |
= + . |
Если > + 0,75; > + 0,75, то при расчете следует подставлять значения = + 0,75 0; = + 0,75 0.
= 0,001, |
= 0,001. |
Если параметры , 0, то при расчете следует принимать их равными нулю.
При следует принимать = 0, если = 0, то = 0.
Величина всегда меньше или равна , так что .
Если по расчету оказывается больше , то следует принимать (=) , и следовательно, = .
В вышеприведенных формулах величины , , , , выражены в км, , , Н - в метрах, f - в ГГц.
Такие препятствия могут быть в горах и представляют собой острые вершины хребтов, гор и холмов, а также стены и другие искусственные сооружения. Если радиус кривизны вершины такого препятствия удовлетворяет условию:
< 10, |
(П1В.31) |
где - угол дифракции, т.е. угол между направлением на вершину препятствия со стороны передающего и приемного пунктов (рис. П1В.5), то множитель ослабления определяется следующим образом:
V = -6,9 - 20, дБ, |
(П1В.32) |
где:
u = 0,0816H, , , - км, Н - метры, f - ГГц (см. рис.П1В.9).
Рис.П1В.9. Клиновидное препятствие
1.3.7. Колебания уровня поля во времени и расчет напряженности
поля при дифракционном распространении радиоволн
При дифракции радиоволн статистическое распределение временных изменений множителя ослабления относительно его медианного значения удовлетворительно аппроксимируется логарифмически-нормальным законом. Величина стандартного отклонения оказывается связанной с протяженностью трассы r следующей зависимостью:
= 6(1 - ), дБ, |
(П1В.33) |
где:
r - выражено в км. При r > 100 км величина асимптотически приближается к 6 дБ.
Значение множителя ослабления V(T) в децибелах, превышаемое в течение Т процентов времени, равно сумме
V(T) = V + V(T), |
(П1В.34) |
где:
V - медианное значение множителя ослабления в децибелах, равное:
V = + ;
- медианное ослабление при дифракции;
- ослабление в газах атмосферы;
V(T) - его распределение относительно медианного значения V. Оно вычисляется по следующим формулам, аппроксимирующим логарифмически-нормальный закон:
для Т 50%
V(T) = · Q(T), дБ, |
(П1В.35) |
Q(T) = А(Т) - (T), |
(П1В.36) |
А(Т) = |
(П1В.38) |
(T) = |
(П1В.39) |
Величина ослабления в газах атмосферы будет определяться в п.1.6.
Порядок расчета.
1. Строится профиль трассы при средней рефракции ( определяется из Таблицы П1В.1) согласно формуле (П1В.8).
2. Из профиля трассы по формуле (П1В.9) определяется критерий .
3. При < при выполнении условия (П1В.10) D < b, где b - ровный участок гребня, расчет производится по методам, изложенным в пп. 1.3.3 и 1.3.4.
4. При (наиболее часто встречающийся случай для сухопутных трасс) расчет производится по методу, описанному в п.1.3.5, для которого ниже даются более подробные пояснения.
Проводится прямая между центрами передающей и приемной антенн. Затем проводятся две касательные к поверхности препятствия со стороны передающей и приемной антенн. После этого находится наивысшая точка препятствия между точками касания и определяются параметры Н, , , , , , , . Затем расчет производится по методу, изложенному в п.1.3.5.
5. Если выполняется условие (П1В.31), то расчет производится по методу, описанному в п.1.3.6.
6. Расчет флуктуации уровня сигнала во времени и определение вероятностных распределений уровня сигнала во времени при дифракции производится по методам, приведенным в п.1.3.7. Алгоритм расчета дифракционного ослабления приведен на рис.1.3.7.
7. Замечание по поводу применения цифровых карт. Профиль трассы в случае "цифровой карты" в сущности будет таблицей, в одной строке которой отмечены расстояния с выбранным шагом между соседними точками, а в другой строке высота над линией, соединяющей приемный и передающий пункты для каждой из выбранных точек.
Для того, чтобы определить точки касания лучей поверхности препятствия (точки D, С, F рис. П1В.8), а также подобные точки на рис. П1В.4 и П1В.5 определяются две точки с максимальным отношением по упомянутой таблице, где высота, а расстояние от одного из пунктов до точки n . (с помощью перебора всех значений ). Угол дифракции (рис.П1В.5) в этом случае будет равен
= arctg + arctg,
где индекс 1 относится к первой точке касания, а индекс 2 - ко второй точке.
8. Для того чтобы выбрать метод расчета дифракционного ослабления согласно пункту 1.3.2 необходимо определить среднюю величину неровностей поверхности препятствия . Эта величина может быть получена непосредственно из рассмотрения формы и природы неровностей. Ими могут быть деревья, кустарники, здания, высота которых будет определять величину , кроме того, к ним относятся неровности рельефа (выступы и впадины на поверхности препятствия), величину которых также можно оценить зная природу препятствий (холмы, горы, равнина). Если имеется точный профиль препятствия с учетом всех неровностей, то величину можно определить более точно.
Неровности определяются на участке между точками касания лучей поверхности препятствия. При N шагов разбиения профиля препятствия в пределах от -d до +d получим следующее выражение для определения средней величины
= ,
где - означает модуль а;
- высота точки максимума;
- расстояние от точки максимума до n-ой точки;
h() - высота для n-ой точки;
Н, d, d - см. рис. П1В.4, формула (П1В.11).
Рис.П1В.
10. Алгоритм расчета дифракционного ослабления
1.4. Методы расчета суммарного ослабления сигнала вследствие
тропосферного распространения радиоволн
Распространение радиоволн в тропосфере является нерегулярным, случайным процессом, часто вызывающим сильное возрастание величины напряженности поля на больших расстояниях и создающим во многих случаях помехи работе радиосистем. Обычно различают ряд явлений, которые могут привести к увеличению напряженности поля на больших расстояниях:
1. Тропосферное рассеяние радиоволн на объемных неоднородностях тропосферы (часто турбулентного характера).
2. Отражение от слоистых неоднородностей тропосферы.
3. Распространение радиоволн в тропосферных волноводах, образованных слоистыми неоднородностями тропосферы.
4. Рефракция радиоволн в тропосфере при больших величинах градиентов индекса рефракции.
Между этими явлениями нет четкой границы и часто одну и ту же ситуацию можно относить к разным явлениям. Кроме того, по характеру напряженности поля в месте приема невозможно определить, к какому из перечисленных явлений можно отнести ситуацию на трассе распространения радиоволн в каждом конкретном случае. Поэтому целесообразно рассматривать все перечисленные явления в совокупности, в отличие от рекомендации МСЭ-Р Р452, в которой для каждого из перечисленных явлений приводятся методы определения величины напряженности поля, не известно каким образом полученные.
В связи с этим в настоящей методике на основании очень большого экспериментального материала, полученного на всей территории России и сопредельных стран приводятся методы расчета напряженности поля, в которых учитываются все явления, перечисленные выше. Все эти явления в дальнейшем именуются тропосферным распространением радиоволн.
По сравнению с Методикой 1996 года, в данной Методике произведена коррекция частотной зависимости напряженности поля и расширен диапазон частот в сторону высоких частот до частоты 60 ГГц. Кроме того, в ней уточнен метод учета высоты объема рассеяния при определении напряженности поля.
Дальнее тропосферное распространение радиоволн (ДТР) является главной причиной возникновения мешающих сигналов на больших расстояниях. Вследствие этого механизма распространения характеристики мешающих сигналов зависят от протяженности трассы между источником помехи и точкой приема, ее географических особенностей (высот антенн над уровнем моря углов возвышения в конечных точках трассы), частоты и климатических условий.
Величина множителя ослабления при ДТР радиоволн зависит от эквивалентного расстояния , которое является функцией геометрической протяженности трассы и ее географических особенностей и определяется формулой
= R + ( + ) |
(П1B.40) |
= 8500 км (значение при стандартной рефракции);
и - углы возвышения (в радианах) на передающем и приемном пунктах трассы (см. рис. 1.4.1) для стандартной рефракции ( = 8500 км).
Углы возвышения и отсчитываются между горизонтальной плоскостью и направлениями на вершины препятствий. Они считаются положительными, когда вершины препятствий находятся выше горизонтальной плоскости и отрицательными, когда вершины препятствий лежат ниже этой плоскости. Значения углов и в радианах могут быть рассчитаны по формулам
= , |
(П1В.41) |
= , |
(П1В.42) |
где:
, - высоты препятствий над условным уровнем отсчета;
, - расстояния от конечных точек трассы до вершин препятствий.
В формулы (П1В.41, П1В.42) значения h h, h, h, R, R, подставляются в любых, но одинаковых единицах.
Если перед антеннами земная поверхность близка к гладкой сферической (море, степь), то значения и могут быть найдены по формуле
= . |
(П1В.43) |
Знание углов и позволит рассчитать эквивалентное расстояние , которое, в свою очередь, необходимо для нахождения множителя ослабления.
Рис.П1В.1
1. Геометрия трассы при ДТР радиоволн
Результаты анализа экспериментальных данных по ДТР радиоволн показывают, что зависимости множителя ослабления V(T), превышаемого в течение Т процентов времени, от и частоты f оказываются различными для сухопутных, морских и приморских трасс, которые можно характеризовать следующим образом:
- сухопутные трассы - трассы, удаленные на расстояние более 100 км от морского побережья;
- морские трассы - трассы, проходящие полностью над морем;
- прибрежные трассы - трассы, проходящие над сушей в прибрежной полосе не далее 100 км от береговой линии.
Множитель ослабления при тропосферном распространении зависит в определенной степени от абсолютной высоты передающего и приемного пунктов над уровнем моря.
Падение уровня с высотой зависит от величины и определяется параметром .
- приращение высоты объема рассеяния по сравнению с высотой при h = h = 0 и = = 0
= (h + h) + |
|
где - длина трассы;
постоянные коэффициенты и определяются выражениями:
= + ; = + ,
, , h, h - выражены в километрах, углы, в радианах.
Для морских трасс высоты h и h определяются относительно уровня моря, для сухопутных и приморских трасс значения h и h отсчитываются от высоты 0,2 км над уровнем моря.
Для этой зоны аппроксимирующие аналитические выражения для множителя ослабления V имеют вид:
V(Т) = 20, дБ |
(П1В.45) |
где функция ) определяется выражением:
= 1,037 + 7,604 · 10 - 1,118 · 10 + |
(П1В.46) |
а частотная функция F(f) может быть найдена по формуле:
F(f)= -0,04( + 50) + , дБ + 0,6 |
(П1В.47) |
где - эквивалентное расстояние, км;
f - частота, ГГц;
Т - процент времени, в течение которого превышается значение множителя ослабления V(T);
= 6, дБ, где определяется формулой (П1В.44), - в км.
Климатический параметр К изменяется в пределах от -1,5 до 3. Его значение можно найти из рисунка П1В.12, на котором изображена карта России с изолиниями климатического параметра К.
Для высокогорных районов в большинстве случаев уровни мешающих сигналов определяются дифракционным распространением радиоволн. Методы определения уровней дифракционного поля изложены в разделе 1.3. Однако в ряде случаев, когда между источником помехи и приемником расположено множество горных препятствий, возможно, что мешающий сигнал определяется тропосферным распространением радиоволн.
К сожалению, в настоящее время не имеется надежных экспериментальных данных по аномальному тропосферному распространению радиоволн в горах. Известно только, что уровни сигнала при тропосферном распространении в горах заметно ниже, чем на равнине.
Учитывая это обстоятельство, можно приближенно, с некоторым запасом, принять, что для высокогорных районов уровень мешающих сигналов из-за тропосферного распространения определяется также как для обычных сухопутных трасс (п.1.4.3).
Рис.П1В.1
2. Карта районирования территории России по параметру К
К морям умеренных широт относятся акватории таких морей, как Балтийское, Охотское и северная часть Японского моря. Для этой зоны аппроксимирующие зависимости имеют следующий вид:
V(Т) = 20, дБ |
(П1В.48) |
где функции ), F(f) и (Т) определяются выражением:
= 3,92 · 10 - 1,37 · 10 - 0,27 + |
(П1В.49) |
F(f)= -0,025( + 50), дБ |
(П1В.50) |
(Т) = -0,0008Т - 0,000136, дБ/км, |
(П1В.51) |
В формулах П1В.48-П1В.51 выражено в км, Т - в процентах, - в дБ/км.
Наихудший месяц приходится на летний сезон и для различных морей может быть различным.
К зоне IV относятся акватории морей Северного Ледовитого океана.
Уровни мешающих сигналов для этой зоны значительно ниже, чем для зоны III. Аппроксимирующие зависимости для множителя ослабления V(T) имеют вид:
V(Т) = 20F(f) + · + 6, дБ |
(П1В.52) |
где функция ), F(f) и (Т) определяются выражениями:
= 1,45 + 5,8 · 10 - 2,4 · 10 + 7 · 10( + 700) х |
(П1В.53) |
F(f)= -0,025( + 50), дБ |
(П1В.54) |
В формулах П1В.52-П1В.54 выражено в км, Т - в процентах, - в дБ/км.
Наихудший месяц с точки зрения возможности появления больших уровней мешающих сигналов - июль, август.
К зоне V относятся акватории Черного, Азовского, Каспийского, а также южной части Японского моря.
Для этой зоны характерна наибольшая вероятность аномально высоких уровней сигнала и максимальная длительность периода, когда такие уровни возможны.
Аппроксимирующие зависимости V(T) для этой зоны имеют вид
V(Т) = 206 + (Т), дБ, |
(П1В.55) |
где функция ), F(f) и (Т) определяются выражениями:
= -1, 53 + 3,29 · 10 -1,37 · 10 + Т + |
(П1В.56) |
F(f)= -0,025( + 50), дБ |
(П1В.57) |
В формулах П1В.55-П1В.57 выражено в км ,Т - в процентах, f - в ГГц, -дБ/км.
Для зоны V наихудшим временем, когда возможны аномально высокие уровни сигналов, является практически весь весенне-летний период.
Приморские зоны занимают полосу 100 км вдоль берега моря, если вдоль берега моря расположена равнина. Если же вдоль берега располагается горный хребет, то приморской зоной следует считать лишь полосу между хребтом и берегом моря.
Для приморских зон множитель ослабления V определяется как средняя величина в децибелах величин V для соседней морской и соседней сухопутной зон:
V = ,
где:
V - множитель ослабления для соседней сухопутной зоны,
V - множитель ослабления для соседней морской зоны.
Если трасса между источником помехи и точкой приема является смешанной, т.е. имеет участки, находящиеся в различных зонах, то значение V(T) может быть вычислено по формуле:
V(T) = + + + …, |
(П1В.58) |
где:
R , R , R - протяженности участков трассы, проходящих в зонах , n, m;
, , - значения множителей ослабления для зон , n, m;
R - географическая длина трассы.
Потери усиления антенн в 50% времени определяются следующим образом:
= 5 + 5 |
(П1В.59) |
где и - ширина диаграмм направленности передающей и приемной антенн по половинной мощности в вертикальной плоскости.
Для вероятности меньше 1% времени следует считать = 0. Если одна из антенн отвернута в сторону от направления трассы, то соответствующее слагаемое в (П1В.59) будет равно нулю.
Потери усиления для других процентов времени между 1 и 50% можно определить с помощью линейной интерполяции
= .
Алгоритм расчета множителя ослабления при тропосферном распространении радиоволн приведен на рис.П1В.13.
Рис.П1В.1
3. Алгоритм расчета множителя ослабления при тропосферном распространении радиоволн
Рассеяние радиоволн осадками из-за малых размеров рассеивающих частиц может приводить при соответствующей ориентации антенн взаимодействующих РЭС к появлению значительных уровней мешающих сигналов во всем секторе азимутальных углов вокруг источника помех, в то время как все другие рассмотренные выше механизмы вызывают распространение мешающих сигналов примерно вдоль дуги большого круга, соединяющей местоположения РЭС.
Наиболее сильное рассеяние радиоволн вызывают дожди. Вероятность появления мешающих сигналов из-за рассеяния радиоволн другими осадками (град, снег) значительно меньше. Рассеяние радиоволн дождем начинает проявляться на частотах выше 4 ГГц, максимальная дальность распространения мешающих сигналов при действии этого механизма зависит от максимальной высоты скопления рассеивающих частиц и для климатических условий территории РФ может достигать нескольких сотен километров. При этом необходимо знать площадь рассеяния единицы объема дождя S, которая определяется эмпирически по результатам зондирования очагов дождя с помощью метеорологических радиолокаторов. Как показали такие зондирования, максимальная высота дождевых очагов h в климатических условиях РФ не превышает 11 км, а величина S при 0 < h < 11 км связана не только с интенсивностью дождя у земной поверхности, но и с географическими координатами расположения объема рассеяния. На основании этого была получена следующая эмпирическая зависимость для расчета величины S;, в наихудшем месяце:
S = 6,4 · 10 х ; х 10, 1/м |
(П1В.60) |
где длина волны, м;
, - географическая широта и долгота расположения объема рассеяния град;
- интенсивность дождя, мм/ч.
Наибольшее рассеяние радиоволн вызывают ливневые дожди с большими значениями и ограниченными горизонтальными размерами очагов. В соответствие с результатами экспериментальных исследований рассеяния радиоволн дождями принято, что очаг дождя имеет форму цилиндра диаметром d:
d = 3,3 , км. |
(П1В.61) |
При пересечении диаграмм направленности антенн РЭС в общем объеме (рис.П1В.14) в подавляющем числе случаев по ширине (размерам лучей) в области дождевого очага они будут сильно отличаться. Поэтому для определения ослабления сигнала в дожде необходимо учесть и следующие параметры:
D - ослабление мешающего сигнала из-за различия поляризаций на передающем и приемном пунктах, дБ;
- параметр, учитывающий уменьшение мешающего сигнала из-за отличия реального рассеяния каплями дождя от релеевского приближения, дБ,
- погонное ослабление в дожде на трассе от РЭС с "узкой" диаграммой направленности антенны до объема рассеяния, дБ/км;
- угол возвышения луча антенны с "узкой" диаграммой направленности, рад;
- угол возвышения луча антенны "широкой" диаграммой направленности, рад;
R - расстояние вдоль земной поверхности от РЭС с "узкой" диаграммой направленности антенны до проекции точки пересечения осей диаграмм направленности на земную поверхность, км;
r - расстояние от РЭС с "широкой" диаграммой направленности антенны до точки пересечения осей диаграмм направленности антенн в объеме рассеяния, км;
G - усиление антенны с "широкой" диаграммой направленности в направлении на объем рассеяния в дБ;
- эквивалентный радиус Земли, км;
h, h- минимальная и максимальная высоты объема рассеяния, км.
Остальные обозначения приводились ранее.
На начальном этапе деление антенн по ширине луча в объеме рассеяния на "узкую" и "широкую" проводится по отношению диаметров главных лепестков диаграмм направленности, которое приближенно равно:
Рис.П1В.1
4. Геометрия трассы при рассеянии осадками
= . |
(П1В.62) |
Если это отношение меньше 1, то антенну РЭС следует отнести к классу "узкая", если оно больше 1, то к классу "узкая" должна быть отнесена антенна РЭС. После этого при подготовке исходных данных для расчета индексы 1 и 2 следует поставить в соответствие с этим ("узкая" - 1, "широкая" - 2). Необходимо отметить, что при отклонении главных лепестков диаграмм направленности антенн PЭC и РЭС в разные стороны от линии, соединяющей их положение или при выполнении условия - 180°, а также при величине отклонения хотя бы одной из антенн от направления на ось диаграммы направленности другой антенны, превышающем в 4,5 раза ширину главного лепестка диаграммы направленности этой антенны по уровню 3 дБ, помехи вследствие рассеяния радиоволн дождем можно не учитывать и расчеты дальше не продолжать.
Геометрические параметры трассы рассеяния в случае пересечения диаграмм направленности антенн при заданных R, , , и рассчитываются по следующим формулам:
= , км, |
(П1В.63) |
где r - расстояние от РЭС с "узкой" диаграммой направленности антенны до точки пересечения осей диаграмм направленности антенн, оно находится из решения следующего уравнения:
- cos = 0, |
(П1В.64) |
где R - расстояние между PЭС и РЭС по дуге большого круга, км;
- угол между направлением от PЭС на РЭС и проекцией оси диаграммы направленности "узкой" антенны (РЭС) на земную поверхность;
h = + ,км - |
(П1В.65) |
высота точки пересечения осей диаграмм направленности антенн PЭС на РЭС в объеме рассеяния над земной поверхностью,
sin = , |
(П1В.66) |
- так называемый угол рассеяния, т.е. угол между осями ДН передающей и приемной антенн;
(П1В.67) |
- расстояния вдоль земной поверхности от PЭС на РЭС соответственно до проекции точки пересечения осей диаграмм направленности антенн на земную поверхность, км;
= arccos |
(П1В.68) |
- необходимый угол между направлением на РЭС и проекцией оси диаграммы направленности "широкой" антенны (РЭС) на земную поверхность.
Если координаты мест расположения PЭС на РЭС известны, т.е. известны величины R, , и , то можно определить необходимый угол возвышения луча антенны РЭС, обеспечивающий пересечение диаграмм направленности антенн в общем объеме:
= arctg , |
(П1В.69) |
в этом случае расстояния R и R определяются следующим образом:
R = , км R = , км. |
|
Значения h, sin(), и рассчитываются в соответствии с формулами (П1В.65), (П1В.66) и (П1В.67).
После проведения расчетов по п.1.5.2 для обоих вариантов исходных параметров определяются разности:
= , град; = , град, |
(П1В.71) |
где , - истинные значения углов для антенны РЭС.
Наименьшая из этих разностей сравнивается шириной диаграммы направленности "широкой" антенны с учетом высших боковых лепестков , которая принимается равной
= 4,5, град, |
(П1В.72) |
где - ширина главного лепестка ДН по уровню - 3 дБ, град, которая известна из исходных данных для антенн, либо рассчитывается по формуле:
= , град, |
(П1В.73) |
где G - коэффициент усиления "широкой" антенны, дБ.
Если разность = min(, ) больше , то можно считать, что диаграммы направленности антенн общем объеме не пересекаются, поэтому помехи из-за рассеяния каплями дождя будут отсутствовать и дальнейший расчет можно не проводить.
Если значение разности , то коэффициент усиления "широкой" антенны в направлении на объем рассеяния находится по имеющейся диаграмме направленности, либо по формулам:
по главному лепестку:
G = G - 12, дБ |
(П1В.74) |
по боковому лепестку:
G = G - G , дБ |
(П1В.75) |
где G - уровень первого бокового лепестка ДН второй антенны относительно главного лепестка, дБ;
- угловое положение максимума первого бокового лепестка ДН второй антенны, относительно главного лепестка, град.
Значения и G определяются по имеющейся диаграмме направленности антенны, либо приближенно принимаются равными:
G = -16 дБ; = 1,5 |
(П1В.76) |
Для дальнейших расчетов принимается наибольшее из значений G и G, которое обозначаем как G().
Для уточнения деления антенн на ''узкую" и "широкую" необходимо найти значения отношений О и О для выбранного варианта исходных геометрических параметров:
О = ; О = . |
(П1В.77) |
К "узкой" относится та антенна, у которой это отношение больше. Если окажется, что это отношение больше у антенны, которую на начальном этапе расчетов принимали за "широкую", то следует заново провести расчеты по п.п.1.5.2 и 1.5.3, учитывая истинные значения углов возвышения и азимутального отклонения .
Учет затухания в газах при определении сигнала, рассеянного дождем, проводится по методике пункта 6. При этом учитываются высоты антенн над уровнем моря h и h, частота f, параметры атмосферы у земной поверхности (абсолютная влажность W , температура t, давление Р), которые находятся из таблицы П1В.2.
Кроме того, учитывается высота объема рассеяния h, которая была рассчитана ранее по формуле (П1В.65). Общее затухание в газах равно сумме затухания на трассе источник помехи - объем рассеяния и затухания на трассе объем рассеяния - приемный пункт.
По географическим широте и долготе объема рассеяния, определяемым как среднее от широт и долгот расположения PЭС и РЭС или как широта и долгота расположения РЭС с большим углом возвышения луча антенны , рассчитывается высота замерзания дождевых капель (высота дождя):
h = 6,1 - 0,065 + 0,0205 - 0,000106, км, |
(П1В.78) |
где значения координат , - в градусах.
Для определения минимальной и максимальной высот объема рассеяния (h, и h) рассчитываются следующие величины:
- по формуле (П1В.61) - диаметр дождевого очага d для заданной интенсивности дождя ;
- минимальный размер объема рассеяния, определяемый шириной луча "узкой" антенны в дождевом очаге:
= 2,5 , км, |
(П1В.79) |
- длина луча "узкой" антенны в дождевом очаге:
= 2, км, |
(П1В.80) |
если /2 , то = ;
- расстояние от РЭС до ближнего () и дальнего () краев очага дождя:
= - , км |
|
= + , км |
- минимальная (h) и максимальная (h) высоты пересечения луча "узкой" антенны с дождевым очагом:
h = + sin, км |
|
h = + sin, км. |
При пересечении дождевого очага лучом "широкой" антенны высота h определяется после проверки условия:
. |
(П1В.83) |
Если оно выполняется, то h будет определяться пересечением луча "узкой" антенны с дождевым очагом. В случае невыполнения условия (П1В.83) h рассчитывается по формуле:
h = + sin + , км. |
(П1В.84) |
Для дальнейших расчетов в качестве высоты h используется наименьшая из высот:
h = min(h, h).
1.5.8. Расчет ослабления сигнала в дожде V.
Для нахождения множителя ослабления в дожде вначале сравниваются высоты h и h (П1В.65) с высотой дождя h.
Если выполняется условие h h, то величина находится следующим образом:
с помощью рис. П1В.15 и таблицы П1В.2 находится интенсивность дождя, а далее рассчитываются:
- погонное ослабление в дожде и на участках трассы и по исходным данным об интенсивности дождя , частоте f, углах наклона поляризации относительно горизонтальной плоскости и и углах возвышения трасс и . При круговой поляризации = 45°:
= , дБ/км, |
(П1В.85) |
где параметры и определяются выражениями:
= [ + + ( - )coscos2], |
(П1В.86) |
= [ + + ( - )coscos2]/2. |
Для частот f 10 ГГц параметры , и , определяются выражениями:
= 0,000614(f - 5,2) - 9,0е, |
|
= 1,195 - 0,0066f + + 0,75e; |
(П1В.87) |
= 0,000789(f - 5,8) - 3,12е, |
|
= 1,172 - 0,0066f + + 2,51е. |
Для частот 4 ГГц f < 10 ГГц эти параметры находятся по формулам:
= 0,000353 + 1,5 · 10f, = 1,32 - 0,018 + , |
(П1В.88) |
= 0,000326 + 1,42·10f, = 1,262 - 0,0195 + . |
- максимальная протяженность зоны дождя вне дождевого очага
= 600 · 10, км. |
(П1В.89) |
- протяженность ослабляющего участка трассы внутри дождевого очага
= , км. |
(П1В.90) |
С учетом найденных параметров величина ослабления будет равна:
= + |
(П1В.91) |
+ |
Если выполняется условие h < h < h, то величина V находится следующим образом;
V = + х |
|
, дБ. |
(П1В.92) |
х |
Если выполняется условие h < h < h, то величина V находится следующим образом:
V = + х |
дБ. |
х |
(П1В.93) |
Если входящие в выражение (П1В.93) разности
;
;
,
становятся равными нулю или отрицательными, то соответствующие составляющие множителя ослабления в формулах (П1В.92-П1В.93) следует считать равными нулю.
На частотах f > 10 ГГц рассчитывается поправка S, учитывающая уменьшение сигнала из-за отличия реального рассеяния от приближения Релея [7].
, дБ. |
(П1В.94) |
Тогда окончательно, результирующая величина суммарного множителя ослабления сигнала в дожде будет определяться выражением:
= + , дБ.
Алгоритм расчета множителя ослабления вследствие рассеяния радиоволн осадками приведен на рис.П1В.16.
Рис.П1В.
15. Карта районирования территории РФ по интенсивности дождей
Таблица П1В.2 |
||||||||||||||
И |
N р-на |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
||
н |
% |
|||||||||||||
т |
1,0 |
3,4 |
3,7 |
3,7 |
3,3 |
3,4 |
2,8 |
2,3 |
2,6 |
1,9 |
4,0 |
4,9 |
||
е |
0,7 |
4,2 |
4,5 |
4,5 |
4,1 |
4,6 |
3,8 |
3,0 |
3,6 |
2,8 |
4,9 |
6,4 |
||
н |
0,5 |
5,0 |
5,2 |
5,3 |
4,9 |
5,6 |
4,7 |
4,0 |
4,5 |
4,0 |
5,8 |
8,6 |
||
с |
0,3 |
6,2 |
6,7 |
7,0 |
6,5 |
7,6 |
6,5 |
5,4 |
5,9 |
5,7 |
8,3 |
12,0 |
||
и |
0,2 |
7,7 |
8,0 |
8,3 |
8,5 |
9,2 |
8,5 |
7,1 |
8,0 |
7,2 |
10,5 |
19,7 |
||
в |
0,1 |
12,0 |
11,3 |
12,0 |
11,3 |
13,0 |
13,4 |
11,2 |
13,0 |
10,5 |
22,0 |
36,0 |
||
н |
0,07 |
13,7 |
15,0 |
15,4 |
15,2 |
18,6 |
19,6 |
15,0 |
17,0 |
15,5 |
30,8 |
46,8 |
||
о |
0,05 |
16,2 |
17,9 |
20,0 |
21,0 |
26,5 |
28,0 |
22,0 |
24,0 |
22,4 |
38,4 |
56,3 |
||
с |
0,03 |
25,3 |
25,6 |
26,0 |
31,5 |
39,0 |
40,2 |
36,8 |
36,5 |
42,7 |
54,8 |
68,4 |
||
т |
0,02 |
35,2 |
32,2 |
31,7 |
41,0 |
49,5 |
52,4 |
51,6 |
48,4 |
57,3 |
70,0 |
81,0 |
||
ь, |
0,01 |
60,0 |
51,0 |
45,0 |
61,7 |
74,0 |
72,8 |
82,8 |
72,0 |
72,0 |
105,0 |
113,3 |
||
0,007 |
68,3 |
58,8 |
54,2 |
75,2 |
90,0 |
84,2 |
99,1 |
86,4 |
79,7 |
115,6 |
134,0 |
|||
мм/ч |
0,005 |
74,5 |
70,8 |
61,2 |
88,5 |
105,4 |
98,7 |
114,2 |
98,0 |
91,5 |
124,0 |
160,4 |
||
0,003 |
90,0 |
80,4 |
72,5 |
110,7 |
130,0 |
118,5 |
140,0 |
122,6 |
107,0 |
147,4 |
189,3 |
|||
0,002 |
101,6 |
94,0 |
81,0 |
128,4 |
148,2 |
133,5 |
160,0 |
139,2 |
118,3 |
165,3 |
196,3 |
|||
0,001 |
121,70 |
126,0 |
99,5 |
162,0 |
184,5 |
161,7 |
198,0 |
170,3 |
142,4 |
195,0 |
Продолжение Таблицы П1В.2 |
||||||||||||
И |
N р-на |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
н |
% |
|||||||||||
т |
1,0 |
2,3 |
3,0 |
3,8 |
3,6 |
4,7 |
4,8 |
5,8 |
6,2 |
5,2 |
3,7 |
|
е |
0,7 |
3,3 |
4,0 |
4,7 |
4,3 |
5,7 |
5,7 |
7,2 |
7,4 |
5,8 |
4,1 |
|
н |
0,5 |
4,2 |
5,0 |
5,4 |
5,0 |
6,7 |
6,7 |
8,4 |
8,6 |
6,7 |
4,5 |
|
с |
0,3 |
1,0 |
5,7 |
6,6 |
7,0 |
6,2 |
8,2 |
8,3 |
10,4 |
10,0 |
8,5 |
5,3 |
и |
0,2 |
2,2 |
7,3 |
8,2 |
8,1 |
7,9 |
9,6 |
10,1 |
12,0 |
11,0 |
9,8 |
6,7 |
в |
0,1 |
7,0 |
10,7 |
13,0 |
10,8 |
11,7 |
12,0 |
15,0 |
20,9 |
14,3 |
12,7 |
9,2 |
н |
0,07 |
10,3 |
13,3 |
17,0 |
12,6 |
17,5 |
15,2 |
19,8 |
27,4 |
18,2 |
15,2 |
10,1 |
о |
0,05 |
13,4 |
17,2 |
23,0 |
16,5 |
26,0 |
19,2 |
27,5 |
34,4 |
21,1 |
17,2 |
11,0 |
с |
0,03 |
21,0 |
25,6 |
32,4 |
24,8 |
32,2 |
27,2 |
38,0 |
47,2 |
28,0 |
18,9 |
13,7 |
т |
0,02 |
33,0 |
32,4 |
39,6 |
33,0 |
37,3 |
35,0 |
46,6 |
58,4 |
34,0 |
19,6 |
19,5 |
ь, |
0,01 |
60,0 |
43,0 |
58,4 |
48,0 |
54,0 |
48,0 |
60,0 |
77,6 |
45,0 |
26,0 |
31,0 |
0,007 |
78,0 |
49,0 |
69,0 |
64,3 |
62,5 |
57,5 |
70,0 |
88,7 |
53,9 |
29,3 |
43,3 |
|
мм/ч |
0,005 |
93,0 |
53,7 |
80,4 |
74,2 |
69,5 |
64,0 |
80,6 |
99,0 |
63,0 |
32,4 |
49,1 |
0,003 |
122,0 |
70,0 |
100,5 |
88,3 |
84,0 |
74,5 |
95,0 |
117,5 |
71,2 |
49,0 |
63,0 |
|
0,002 |
148,6 |
84,0 |
116,8 |
110,0 |
91,5 |
84,0 |
106,0 |
130,3 |
81,0 |
50,0 |
74,3 |
|
0,001 |
198,0 |
110,0 |
148,0 |
154,0 |
138,0 |
101,7 |
128,4 |
155,7 |
93,6 |
60,5 |
83,4 |
Рис.П1В.
16. Алгоритм расчета множителя ослабления вследствие рассеяния радиоволн осадками
1.6. Метод расчета суммарного ослабления сигнала в атмосферных газах
На частотах до 60 ГГц ослабление в атмосферных газах будет определяться поглощением радиоволн в водяных парах и в атмосферном кислороде.
В методике расчета ослабления можно выделить два аспекта:
а) определение погонного ослабления, инженерный метод расчета которого в атмосферном кислороде и водяных парах представлен в [8].Специфика этого метода заключается в учете зависимости этих ослаблений от метеорологических параметров: давления, температуры и влажности, которые зависят как от района расположения трассы, так и от высоты оконечных пунктов, высоты препятствий при дифракции и высоты переизлучающего объема при ДТР и рассеянии радиоволн осадками;
б) определение протяженности ослабляющих участков трассы, величина которых зависит от механизма распространения радиоволн.
На трассах прямой видимости и при аномальном дальнем распространении радиоволн величина ослабления в газах Vr будет определяться на всей трассе, а на дифракционных трассах и при рассеянии радиоволн осадками - на участках от источника помех до наивысшего препятствия (дифракционные трассы), или до объема рассеяния (при рассеянии осадками) и от препятствия или объема рассеяния до пункта приема помех.
Методика расчета V в обоих случаях будет одна и та же, но во втором случае эта величина складывается из двух составляющих V и V.
Для трасс прямой видимости и при аномальном дальнем распространении радиоволн такими данными являются: частота - f, ГГц, протяженность трассы помех - R, км, географические координаты пункта излучения помех - широта , долгота - , географические координаты пункта приема - , высоты местности относительно уровня моря h, h, км, высот подвеса антенн относительно земной поверхности - h, h, км. Для дифракционных трасс и при рассеянии радиоволн осадками: протяженность участков от точек передачи и приема помех до вершины наивысшего препятствия - R, R, км, или до объема рассеяния - r, r, км, высота наивысшего препятствия h относительно уровня моря, км, или высота точки пересечения осей диаграмм направленности передающей и приемной антенн в объеме рассеяния h над уровнем моря, км. Остальные данные те же, что и для трасс прямой видимости.
1. По данным, представленным в таблице П1В.3 определяются метеорологические параметры (давление - Р, мбар, температура - t°С, абсолютная влажность - W г/м) для трассы помех. Для этой цели из таблицы П1В.3 выбираются 4 близлежащих к трассе помех пункта таким образом, чтобы оба пункта передачи и приема помех оказались внутри четырехугольника, вершинами которого являлись выбранные метеорологические пункты. Если один из пунктов передачи или приема совпадает или лежит вблизи (расстояние до метеорологического пункта 0,1 R) одного из метеорологического пунктов, то в этом случае достаточно выбрать из таблицы П1В.3 еще 2 метеорологических пункта, чтобы другой пункт трассы помех находился бы внутри треугольника с вершинами 3-х выбранных метеорологических пунктов. При совпадении или близком расположении (расстояние до метеорологических пункта 0,1 R) пунктов передачи и приема к метеорологическим пунктам метеорологические параметры для расчета ослабления в газах определяются по данным этих метеорологических пунктов, как средние значения параметров, приведенных к уровню моря.
Р = , мбар, t = , °С, W = , г/м |
(П1В.95) |
В случае использования в качестве исходных метеопараметров их значения для четырех метеопунктов процедура определения Р, t и W для трассы помех заключается в следующем:
а) По географическим координатам пунктов передачи и приема определяются географические координаты середины трассы помех.
, Д = . |
(П1В.96) |
б) По метеопараметрам и географическим координатам метеопунктов, используя принцип линейной интерполяции, рассчитываются метеопараметры (МП - Р, t, W) для середины трассы помех.
МП = (Д' - Д) + МП'; |
(П1В.97) |
= + МП; |
(П1В.98) |
= + МП; |
(П1В.99) |
Д' = (); |
(); |
(П1В.100) |
где индексы 1, 2 относятся к метеорологическим пунктам с долготами меньше, чем долгота середины трассы помех, и соответственно большей и меньшей широтами, индексы 3, 4 - к метеорологическим пунктам с долготами больше, чем долгота середины трассы, и соответственно большей и меньшей широтами.
2. Для расчета множителя ослабления V в соответствии с [8] были приняты следующие высотные зависимости метеорологических параметров, полученные на основе данных, представленных в [9, 10]:
Давление - |
Р = Р ехр (- 34,32), мбар, |
(П1В.101) |
Температура - |
t = t - 5,5(h - h), °C, |
(П1В.102) |
Влажность - |
W = , г/м |
(П1В.103) |
где: h - высота относительно уровня моря, км,
h - высотная отметка Земли метеорологического пункта относительно уровня моря, км,
t - температура на поверхности Земли, °С,
- влажность на поверхности Земли, г/м ,
Р - давление на поверхности Земли, мбар.
Учитывая тот факт, что погонное ослабление как в атмосферном кислороде , так и в водяных парах функционально сложно зависит от метеорологических параметров, расчет составляющих множителя ослабления и проводится методом разбиения трассы на отрезки с перепадом высот 100 м, при котором изменение метеорологических параметров с высотой можно не учитывать, а затем полученные на этих отрезках значения множителя ослабления суммируются.
При такой методике расчетная формула для и будет иметь вид:
= (), ДБ, |
(П1В.104) |
где R - протяженность трассы или участка трассы, на котором рассчитывается ослабление в газах, км,
h - высота подвеса антенн относительно уровня моря на передающем (или приемном) пункте, км. т.е. h = h + h (или h = h + h),
h - высота подвеса антенны относительно уровня моря на приемном (или передающем) пункте в случае трасс прямой видимости или при аномальном дальнем распространении радиоволн, высота наивысшего препятствия h = h при дифракционном распространении, высота точки пересечения осей диаграмм направленности передающей и приемной антенн в объеме рассеяния дождевой зоны (h = h), км;
h = h + 0,1i, км, - высота трассы относительно моря на текущем отрезке, км, последнее значение которой не должно превышать h.
(h) - погонное ослабление в атмосферном кислороде () или водяных парах () на высоте текущего отрезка трассы, дБ/км.
В соответствии с [8] (h) или (h) рассчитываются по следующим формулам:
при f < 54 ГГц
= f · 10, дБ/км. |
(П1В.105) |
при 54 ГГц < f < 60 ГГц
= exp [{· (f - 57)(f - 60)(f - 63)(f - 66) - |
|
, дБ/км, |
(П1В.106) |
= 2,128rrexp[-2,528(1 - r)], |
(П1В.107) |
= 2,136rrexp[-2,5196(1 - r)], |
(П1В.108) |
= 9,984rrexp[0,8563(1 - r)], |
(П1В.109) |
= 15,42rrexp[1,1521(1 - r)], |
(П1В.110) |
= 10,63rrexp[0,6187(1 - r)], |
(П1В.111) |
= 1,944rrexp[-4,1612(1 - r)], |
(П1В.112) |
a = ln()/ln3,5, |
(П1В.113) |
b = 4/, |
(П1В.114) |
= 6,7665rrexp[1,5663(1 - r)] - 1, |
(П1В.115) |
= 27,8843rrexp[0,5496(1 - r)] - 1, |
(П1В.116) |
r = P/1013, |
r = 288/273 = t, |
(П1В.117) |
P и t - определяются по формулам:
P = Pexp, мбар, t = t - 5,5h, °С, |
(П1В.118) |
= · 10rr + 1,76 · 10 · r + r х |
|
дБ/км |
(П1В.119) |
где - влажность воздуха на текущем отрезке рассчитывается по формуле:
= W · , г/м, |
(П1В.120) |
= 0,9544 · rr + 0,0061, |
(П1В.121) |
= 0,95 · rr + 0,0067, |
(П1В.122) |
= 1 + (f - 22,235)/(f + 22,235). |
(П1В.123) |
P, t и W в формулах (П1В.118, П1В.120) - это значения метеорологических параметров для середины трассы помех, рассчитанные по формулам (П1В.95-П1В.100).
Алгоритм расчета множителя ослабления сигнала в атмосферных газах приведен на рисунке П1В.17.
Рис.П1В.1
7. Алгоритм расчета множителя ослабления сигнала в атмосферных газах
Таблица П1В.3 |
|||||||||
N |
Название пункта |
географические |
высота |
давление, |
темпера- |
влаж- |
|||
широта |
долгота |
относи- |
г/м |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
||
1 |
Алдан |
58°37' |
125°22' |
0,682 |
928,5 |
16,2 |
9,03 |
||
2 |
Александровск-на- |
50°54' |
142°10' |
0,03 |
1006,0 |
15,1 |
10,8 |
||
3 |
Александровское, Томская обл. |
60°25' |
77°52' |
0,06 |
1002,1 |
18,5 |
10,96 |
||
4 |
Анадырь |
64°47' |
177°34' |
0,062 |
1009,0 |
10,7 |
8,04 |
||
5 |
Архангельск |
64°35' |
40°30' |
0,013 |
1010,0 |
15,6 |
9,6 |
||
6 |
Аян, Хабаровский край |
5627' |
138°09' |
0,01 |
1009,1 |
12,9 |
9,33 |
||
7 |
Барабинск |
55°22' |
78°24' |
0,12 |
993,0 |
19,3 |
10,86 |
||
8 |
Баренцбург |
78°04' |
14°13' |
0,02 |
1008,5 |
5,4 |
5,63 |
||
9 |
Беринга, о. |
55°12' |
165°59' |
0,01 |
1007,8 |
10,4 |
8,88 |
||
10 |
Благовещенск |
50°16' |
127°30' |
0,14 |
987,6 |
20,2 |
13,85 |
||
11 |
Богучаны, Красноярский край |
58°25' |
97°24' |
0,13 |
992,0 |
18,5 |
10,9 |
||
12 |
Бологое |
57°54' |
34°03' |
0,18 |
990,0 |
16,6 |
10,45 |
||
13 |
Борзя, Читинская обл. |
50°23' |
116°31' |
0,68 |
927,1 |
18,0 |
11,35 |
||
14 |
Варнавара, Красноярский край |
60°20' |
102°16' |
0,26 |
977,0 |
17,4 |
9,8 |
||
15 |
Васильева, мыс. Сахалин |
50°00' |
155°23' |
0,02 |
1009,1 |
10,3 |
8,73 |
||
16 |
Верхноянск |
67°33' |
133°23' |
0,14 |
992,5 |
14,3 |
7,5 |
||
17 |
Визе о., Красноярский край |
79°30' |
76°30' |
0,01 |
1010,4 |
0,5 |
4,8 |
||
18 |
Вилюйск |
63°46' |
121°37' |
0,11 |
994,1 |
17,6 |
8,9 |
||
19 |
Витим |
59°27' |
112°35' |
0,19 |
984,2 |
17,9 |
10,5 |
||
20 |
Владивосток |
43°07' |
131°54' |
0,14 |
998,2 |
20,4 |
14,9 |
||
21 |
Волгоград |
48°41' |
44°21' |
0,14 |
994,5 |
23,6 |
9,8 |
||
22 |
Вологда |
59°17' |
39°52' |
0,12 |
996,9 |
16,7 |
10,2 |
||
23 |
Вятка |
0,16 |
18,3 |
10,5 |
|||||
24 |
Гижига, Магаданская обл. |
61°56' |
160°20' |
0,005 |
1007,9 |
11,0 |
8,2 |
||
25 |
Диксон н.о. |
73°30' |
80°14' |
0,02 |
1005,5 |
4,5 |
6,15 |
||
26 |
Н.Новгород |
56°13' |
43°49' |
0,08 |
992,3 |
18,4 |
10,7 |
||
27 |
Екатерино- |
47°44' |
130°58' |
0,07 |
995,6 |
20,0 |
14,4 |
||
28 |
Жигалово, Иркутская обл. |
54°48' |
105°10' |
0,41 |
958,1 |
17,5 |
10,95 |
||
29 |
Жиганск, Якутия |
66°46' |
123°24' |
0,06 |
997,4 |
15,7 |
8,55 |
||
30 |
Игарка |
67°28' |
86°34' |
0,03 |
1005,8 |
15,7 |
9,6 |
||
31 |
Ивдель, Екатерининская обл. |
60°41' |
60°26' |
0,1 |
997,8 |
17,3 |
10,05 |
||
32 |
Иркутск |
52°16' |
104°21' |
0,485 |
956,5 |
18,2 |
11,2 |
||
33 |
Казань |
55°47' |
49°11' |
0,06 |
996,4 |
19,5 |
11,14 |
||
34 |
Калининград |
54°42' |
20°37' |
0,03 |
1011,1 |
16,6 |
10,72 |
||
35 |
Кандалакша, Мурманск, обл. |
67°08' |
32°26' |
0,03 |
1007,2 |
13,7 |
8,68 |
||
36 |
Кемь-Порт, Карелия |
64°59' |
34°47' |
0,01 |
1010,1 |
13,0 |
9,26 |
||
37 |
Киренск, Иркутская обл. |
57°46' |
108°07' |
0,26 |
976,1 |
18,8 |
10,98 |
||
38 |
Ключи, Камчатка |
56°19' |
160°50' |
0,02 |
1005,9 |
12,6 |
9,13 |
||
39 |
Корф, Камчатка |
60°21' |
166°00' |
0 |
1009,6 |
11,5 |
8,53 |
40 |
Красноярск |
56°00' |
92°53' |
0,21 |
983,6 |
18,2 |
10,98 |
41 |
Красный Чикой Читинская обл. |
50°22' |
108°45' |
0,77 |
918,4 |
16,2 |
10,66 |
42 |
Курск |
51°39' |
36°11' |
0,25 |
984,0 |
19,6 |
10,7 |
43 |
Кызыл |
51°50' |
94°30' |
0,63 |
934,5 |
19,4 |
9,6 |
44 |
С.Петербург |
59°58' |
30°18' |
0 |
1003,2 |
15,0 |
10,2 |
45 |
Самара |
53°15' |
50°27' |
0,04 |
1005,0 |
20,7 |
11,1 |
46 |
Марково, Магаданская обл. |
64°41' |
170°25' |
0,03 |
1005,4 |
12,7 |
8,3 |
47 |
Минеральные Воды |
44°13' |
43°06' |
0,31 |
975,4 |
22,6 |
11,9 |
48 |
Могоча, Читинская обл. |
53°44' |
119°47' |
0,62 |
993,8 |
16,5 |
10,6 |
49 |
Москва |
55°45' |
37°34' |
0,16 |
989,7 |
17,6 |
10,87 |
50 |
Мурманск |
68°58' |
33°03' |
0,05 |
1004,7 |
10,9 |
8,07 |
51 |
Нарьян-Мар |
67°39' |
53°01' |
0,01 |
1010,2 |
13,7 |
8,5 |
52 |
Начаева бухта, Магаданская обл. |
58°37' |
150°47' |
0,12 |
995,6 |
11,4 |
8,5 |
53 |
Нижнеудинск |
54°53' |
99°02' |
0,41 |
595,6 |
17,2 |
10,75 |
54 |
Николаевск-на- |
53°09' |
140°42' |
0,05 |
1003,6 |
15,4 |
10,6 |
55 |
Новосибирск |
55°02' |
82°54' |
0,16 |
991,3 |
20,4 |
11,5 |
56 |
Оленск, Якутия |
68°30' |
112°26' |
0,20 |
988,3 |
14,4 |
7,87 |
57 |
Олекминск, Якутия |
60°24' |
120°25' |
0,13 |
989,8 |
18,4 |
10,1 |
58 |
Омолон, Магаданская обл. |
65°07' |
160°25' |
0,26 |
976,8 |
11,6 |
7,55 |
59 |
Омск |
54°56' |
73°24' |
0,09 |
996,0 |
20,7 |
10,77 |
60 |
Оренбург |
51°45' |
55°06' |
0,11 |
996,2 |
21,6 |
10,88 |
61 |
Оймякон |
63°16' |
143°09' |
0,73 |
921,0 |
12,0 |
7,34 |
62 |
Пенза |
53°08' |
45°01' |
0,17 |
990,5 |
19,5 |
10,8 |
63 |
Петрозаводск |
61°49' |
34°16' |
0,04 |
1005,0 |
15,0 |
9,6 |
64 |
Петропавловск- |
52°58' |
158°45' |
0,01 |
1008,0 |
13,2 |
9,34 |
65 |
Печора |
65°07' |
57°06' |
0,06 |
1002,0 |
16,6 |
8,9 |
66 |
Подкаменная Тунгуска |
61°36' |
90°00' |
0,06 |
1001,5 |
18,2 |
10,5 |
67 |
Поронайск, Сахалинская обл. |
49°13' |
143°06' |
0,03 |
1005,0 |
11,6 |
9,87 |
68 |
Ростов-на-Дону |
47°15' |
39°49' |
0,08 |
993,0 |
23,0 |
11,2 |
69 |
Салехард |
66°32' |
66°32' |
0,04 |
1004,0 |
14,7 |
9,15 |
70 |
Саратов |
51°34' |
46°02' |
0,17 |
991,0 |
20,7 |
11,3 |
71 |
Усть-Баргузин, Бурятия |
53°26' |
108°59' |
0,46 |
958,0 |
14,7 |
9,98 |
72 |
Уфа |
54°45' |
56°00' |
0,2 |
998,0 |
18,8 |
11,8 |
73 |
Хабаровск |
48°81' |
135°10' |
0,07 |
1002,0 |
20,9 |
13,9 |
74 |
Хакасская (Абакан) |
53°45 |
91°24' |
0,25 |
978,0 |
19,5 |
11,0 |
75 |
Ханты-Мансийск |
60°58' |
69°04' |
0,04 |
1004,0 |
18,3 |
11,2 |
76 |
Хатанга |
71°59' |
102°28' |
0,02 |
1005,0 |
13,0 |
7,82 |
77 |
Хейса о., Архангельская обл. |
80°37' |
58°03' |
0,02 |
1006,0 |
0,7 |
4,73 |
78 |
Челюскина мыс |
77°43' |
104°17' |
0,01 |
1010,0 |
1,6 |
5,04 |
79 |
Четырехстолбовой, о., Якутия |
70°38' |
162°24' |
0,01 |
1008,0 |
1,6 |
5,0 |
80 |
Тамбов |
52°44' |
41°28' |
0,14 |
995,0 |
19,6 |
11,1 |
81 |
Тарко Сале, Тюменская обл. |
64°55' |
77°49' |
0,03 |
1006,0 |
16,3 |
10,0 |
82 |
Терней, Приморский край |
45°02' |
136°40' |
0,01 |
1005,0 |
16,7 |
12,7 |
83 |
Тикси |
71°35' |
128°55' |
0,01 |
1008,0 |
7,1 |
6,64 |
84 |
Тобольск |
58°09' |
68°11' |
0,05 |
1003,0 |
18,7 |
11,6 |
85 |
Троицкий прииск, Бурятия |
54°37' |
113°08' |
0,13 |
992,0 |
12,4 |
8,56 |
86 |
Туапсе |
44°06' |
39°06' |
0,1 |
996,0 |
23,0 |
14,9 |
87 |
Туруханск |
65°47' |
87°57' |
0,03 |
1006,0 |
17,3 |
9,98 |
88 |
Екатеринбург |
56°48' |
60°38' |
0,29 |
978,0 |
18,0 |
11,1 |
89 |
Сеймчан, Магаданская обл. |
62°56' |
152°25' |
0,21 |
987,0 |
13,4 |
8,21 |
90 |
Смоленск |
54°45' |
32°04' |
0,24 |
985,0 |
17,1 |
10,8 |
91 |
Сортавала |
61°43' |
30°43' |
0,02 |
1006,0 |
15,3 |
9,81 |
92 |
Советская гавань |
48°50' |
140°08' |
0,02 |
1004,0 |
15,5 |
11,4 |
93 |
Симушир, о. |
46°51' |
151°52' |
0,03 |
1003,0 |
10,0 |
9,06 |
94 |
Сусуман, Магаданская обл. |
62°50' |
148°10' |
0,65 |
931,0 |
11,6 |
7,53 |
95 |
Сутур, Хабаровский край |
50°04' |
132°08' |
0,35 |
975,0 |
17,7 |
12,4 |
96 |
Сухиничи |
54°07' |
35°20' |
0,24 |
985,0 |
17,9 |
10,9 |
97 |
Сыктывкар |
61°40' |
50°51' |
0,1 |
998,0 |
17,0 |
10,3 |
98 |
Чита |
52°01' |
113°20' |
0,68 |
927,0 |
18,3 |
10,8 |
99 |
Мыс Шалаурова, Якутия |
73°11' |
143°56' |
0,01 |
1006,0 |
2,3 |
5,23 |
100 |
Мыс Шмидта, Магадан, обл. |
68°55' |
179°29' |
0,01 |
1005,0 |
4,2 |
5,67 |
101 |
Южно-Курильск |
44°01' |
145°49' |
0,04 |
1003,0 |
14,9 |
12,0 |
102 |
Южно-Сахалинск |
46°55' |
142°44' |
0,02 |
1005,0 |
16,4 |
11,8 |
103 |
Якутск |
62°05' |
129°45' |
0,1 |
995,0 |
18,9 |
9,08 |
В данной методике описан расчет напряженности поля на основе эмпирически полученных кривых напряженности поля для заданного набора высот антенн, частот, процентов времени превышения и т.д., для ЭИИМ 1 кВт. В предложенной методике напряженность поля в каждом конкретном случае рассчитывается путем интерполяции или экстраполяции эмпирических кривых напряженности с учетом условий приема, которые вводятся определенными поправками к интерполированным значениям. Интерполяция напряженности поля проводится последовательно по различным параметрам: по высоте передающей антенны, по частоте, по проценту времени и т.д. Также в методике приведен алгоритм, в котором описана последовательность интерполяций и экстраполяции напряженности поля по различным параметрам, рассмотрен математический аппарат интерполяций и экстраполяции и показаны условия введения последующих поправок, учитывающих конкретные условия приема и распространения радиоволн [11].
Предлагаемая методика позволяет по известным передаваемым и принимаемым величинам напряженности поля вычислить конкретное значение ослабления сигналов на трассе.
На расчеты, проводимые по данной методике налагаются следующие ограничения:
- расчет напряженности поля применим к расстояниям от 1 до 1000 км;
- методика может использоваться в диапазоне частот от 30 до 3000 МГц;
- результаты расчетов по методике справедливы для процентов времени превышения от 1 до 50%;
- допустимые высоты подвеса антенн передающих станций относительно среднего уровня рельефа (см. ниже) ограничены величиной до 3000 м;
- допустимые высоты подвеса антенн приемных станций ограничены величиной от 1 до 3000 м;
- результаты расчетов по методике справедливы для процентов покрытия от 1 до 99%;
- максимальная получающаяся напряженность поля не должна превышать ее значения для распространения в свободном пространстве.
В качестве исходных данных в методике предполагаются известными следующие величины:
- высота подвеса антенны передающей станции h относительно уровня земли в точке установки;
- высота подвеса приемной станции h = h относительно уровня земли в точке установки;
- длина и профиль трассы, полученный на основе цифровой карты;
- средняя высота застройки в точке установки антенны приемной станции при нахождении в городе/пригороде (застройка менее 10 м считается территорией вне города и заменяется при расчете на минимально допустимое значение 10 м);
-для трасс длиной менее 15 км средняя высота застройки трассы при расположении в городе/пригороде;
-требуемый процент времени превышения найденного уровня сигнала;
- требуемый процент покрытия по превышению найденного уровня сигнала.
Процедура N 1. Ограничение максимального значения напряженности поля
Напряженность поля для сухопутной трассы не должна превышать максимальную величину Е:
Е = E, ДБ (мкВ/м), |
(П1В.124) |
где E - напряженность поля в свободном пространстве для 1 кВ э.и.м., определяемая выражением:
E = 106,9 - 20 lg(d) дБ(мкВ/м), |
(П1В.125) |
d - длина трассы, км.
Полученная напряженность поля сравнивается с максимальной, и в случае превышения значения максимальной напряженности, полученная напряженность заменяется на Е.
Процедура N 2. Определение высоты передающей антенны h относительно среднего уровня рельефа
При длине трассы d менее 15 км:
h = h, м |
(П1В.126) |
где h - высота подвеса передающей антенны над средним уровнем неровностей Земли. Этот уровень рассчитывается путем усреднения по интервалу трассы от 0,2d до d км.
При длине трассы d более 15 км:
h = h, м |
(П1В.127) |
где h - высота подвеса передающей антенны над средним уровнем неровностей Земли. Этот уровень рассчитывается путем усреднения по интервалу трассы от 3 до 15 км.
Процедура N 3. Интерполяция/экстраполяция напряженности поля по высоте передающей антенны, для hi , лежащей в диапазоне от 10 до 1200 м.
Если значение h совпадает с одной из восьми высот, для которых представлены эмпирические кривые, а именно 10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1200 м, требуемая напряженность поля может быть получена непосредственно из соответствующих кривых. Если значение h не совпадает с одной из этих высот, требуемая напряженность поля может быть получена путем интерполяции по двум ближайшим кривым, используя выражение:
Е = E + (E - E) lg(h/h)/lg(h/h) дБ (мкВ/м), |
(П1В.128) |
где:
h: ближайшая снизу к h высота из ряда 10, 20, 37.5, 75, 150, 300, 600 м;
h: ближайшая сверху к h высота из ряда 20, 37.5, 75, 150, 300, 600, 1200 м;
Е - значение напряженности поля для h на требуемом расстоянии;
E: значение напряженности поля для h на требуемом расстоянии.
Процедура N 4. Экстраполяция напряженности поля по высоте передающей антенны, для h, лежащей в диапазоне от 1200 до 3000 м (h > 1200).
В этом случае напряженность поля должна быть экстраполирована по значениям напряженности поля, полученным из двух кривых с использованием выражения:
Е = E + (E - Е) lg(h/h) /lg(h/h) дБ (мкВ/м) |
(П1В.129) |
где:
h: 600 м;
h: 1200 м;
E: значение напряженности поля для h на требуемом расстоянии;
E: значение напряженности поля для h на требуемом расстоянии. Затем к полученному значению напряженности применяется процедура N 1.
Процедура N 5. Экстраполяция напряженности по высоте передающей антенны для случая, когда h лежит в диапазоне от 0 до 10 м (h < 10).
Эта процедура применяется для экстраполирования напряженности поля на требуемом расстоянии d в км для значения h, лежащих в диапазоне от 0 до 10 м. В ней используется расстояние прямой видимости d (h) в км над гладкой землей, определяемое выражением:
d (h) = 4,1
где h - значение высоты передающей антенны h в метрах.
Тогда напряженность поля находится по следующим формулам:
Е = Е(d(10)) + Е(d) - Е(d(h)), дБ (мкВ/м) d < d (h) |
(П1В.130) |
Е = Е(d(10) + d - d(h)), дБ (мкВ/м) d d (h) |
(П1В.131) |
где Е(d) - напряженность поля в дБ (мкВ/м), полученная с помощью кривой напряженности поля для высоты 10 м и расстояния d, км.
Если в уравнении (П1В.131) значение d (10) + d - d (h) превышает 1000 км, даже если d 1000 км, то напряженность поля Е может быть найдена путем линейной экстраполяции с использованием логарифма расстояния по выражению:
Е = E + (E - E)lg(d/D)/lg(D/D), дБ (мкВ/м) |
(П1В.132) |
где:
расстояние D равно 975 км;
расстояние D равно 1000 км;
E- напряженность поля для D, дБ (мкВ/м);
E - напряженность поля для D , дБ (мкВ/м).
Процедура N 6 Поправка в напряженности поля в зависимости от высоты передающей антенны для случая отрицательных значений h.
Если высота h меньше нуля, то расчет напряженности поля проводится для h = 0, как описано в процедуре N 5. При этом в начале находится величина напряженности поля E(d), а затем осуществляется корректировка E(d) на основе расчета поправки, величина которой зависит от угла закрытия. Определение поправки в зависимости от угла закрытия проводится по следующему алгоритму:
- из имеющихся данных о рельефе местности определяется угол закрытия как угол, при котором отсутствуют препятствия на дальности до 15 км из точки размещения антенны передающей станции в направлении на антенну приемной станции (см. рис.П1В.18);
Рис.П1В.1
8. Определение угла закрытия для передающей антенны
- рассчитывается поправка по выражению:
Е = J() - J(), ДБ |
(П1В.133) |
где:
J() = [6,9 + 20(], |
(П1В.134) |
параметры и определяются выражениями:
= 0,036;
= 0.065 ;
- угол закрытия , град;
f - частота, МГц.
Поправка, рассчитанная по выражению (П1В.133) справедлива для углов закрытия , лежащих в диапазоне от -0,8 до + 40 градусов. Для значений угла закрытия, меньших 0,8 градуса она принимается равной поправке, определенной для угла , равного 0,8 градуса, а для значений , больших 40 градусов она считается равной поправке для угла , равного 40 градусам. Рассчитанная поправка суммируется с напряженностью поля, полученной для высоты h = 0. То есть, напряженность поля для отрицательных значений h находится по выражению:
Е(d) = Е(d) + Е. |
(П1В.135) |
Процедура N 7. Интерполяция напряженности поля как функции расстояния
В случае если расстояние d не совпадает ни с одним из расстояний, данных в Таблице П1В.4 (см. ниже), напряженность поля Е, в дБ (мкВ/м) может быть найдена путем линейной интерполяции для логарифма расстояния, используя выражение:
Е = Е + (E - Е)lg(d/d)lg(d/d), дБ (мкВ/м) |
(П1В.136) |
где:
d: - расстояние, для которого требуется прогнозирование;
d - самое близкое расстояние в таблице, меньшее, чем d;
d - самое близкое расстояние в таблице, большее, чем d;
E - значение напряженности поля для d;
E - значение напряженности поля для d.
Следует подчеркнуть, что расчет напряженности поля по процедуре N 7 справедлив, если расстояние лежит в пределах от 1 до 1000 км
Таблица П1В.4 |
|||||||
1 |
14 |
55 |
140 |
375 |
700 |
||
2 |
15 |
60 |
150 |
400 |
725 |
||
3 |
16 |
65 |
160 |
425 |
750 |
||
4 |
17 |
70 |
170 |
450 |
775 |
||
5 |
18 |
75 |
180 |
475 |
800 |
||
6 |
19 |
80 |
190 |
500 |
825 |
||
7 |
20 |
85 |
200 |
525 |
850 |
||
8 |
25 |
90 |
225 |
550 |
875 |
||
9 |
30 |
95 |
250 |
575 |
900 |
||
10 |
35 |
100 |
275 |
600 |
925 |
||
11 |
40 |
110 |
300 |
625 |
950 |
||
12 |
45 |
120 |
325 |
650 |
975 |
||
13 |
50 |
130 |
350 |
675 |
1000 |
Процедура N 8. Интерполяция напряженности поля как функции частоты для частот от 100 МГц до 2000 МГц.
В соответствии с этой процедурой значение напряженности поля для заданной частоты может быть получено путем интерполяции между значениями для номинальных значений частоты 100, 600 и 2000 МГц. Для частот ниже 100 МГц интерполяция должна быть заменена экстраполяцией. Напряженность поля Е для заданной частоты рассчитывается по формуле:
Е = Е + (E - Е)lg(f/f)lg(f/f), дБ (мкВ/м) |
(П1В.136) |
где:
f - частота, для которой осуществляется расчет, МГц;
f - самая близкая частота из ряда 100, 600 МГц, меньшая, чем f ;
f - самая близкая частота из ряда 600, 2000 МГц, большая, чем f;
Е - значение напряженности поля для частоты f;
E - значение напряженности поля для частоты f.
Процедура N 9. Экстраполяция напряженности поля как функции частоты для частот от 2000 МГц до 3000 МГц (f > 2000)
В соответствии с этой процедурой значение напряженности поля для заданной частоты может быть получено с помощью выражения:
Е = Е + (E - Е)lg(f/f)lg(f/f), дБ (мкВ/м) |
(П1В.137) |
где:
f - частота, для которой осуществляется расчет, МГц;
f - частота, равная 600 МГц;
f - частота, равная 2000 МГц;
E - значение напряженности поля для частоты f;
E - значение напряженности поля для частоты f.
Затем к полученному значению напряженности поля применяется процедура N 1.
Процедура N 10. Экстраполяция напряженности поля как функции частоты для частот от 30 МГц до 100 MГц (f < 100)
В соответствии с этой процедурой значение напряженности поля для заданной частоты может быть получено с помощью выражения:
Е = Е + (E - Е)lg(f/f)lg(f/f), дБ (мкВ/м) |
(П1В.138) |
где:
f - частота, для которой осуществляется расчет, МГц;
f - частота, равная 100 МГц;
f - частота, равная 600 МГц;
Е- значение напряженности поля для частоты f;
E - значение напряженности поля для частоты f.
Процедура N 11. Интерполяция напряженности поля как функции процента времени.
В случаях, когда заданный процент времени совпадает с 1% или 10%, или 50%, напряженность поля может быть получена непосредственно из эмпирических кривых напряженности поля. Если заданный процент времени лежит в пределах от 1% до 50%, напряженность поля рассчитывается путем интерполяции между ее значениями для процентов времени 1% и 10%, или между значениями напряженности для процентов времени 10% и 50%, используя выражение:
Е = Е(Q - Q)/(Q - Q) + E(Q - Q)/(Q - Q), дБ (мкВ/м) |
(П1В.139) |
где:
t - процент времени, для которого проводится расчет;
t - самый близкий процент времени из ряда 1%, 10% , меньший, чем t;
t - самый близкий процент времени из ряда 10%, 50% , больший, чем t;
E - значение напряженности поля для процента времени t;
E: значение напряженности поля для процента времени t;
Q(x) - обратная дополнительная совокупная нормальная функция распределения, причем ее значения в формуле (П1В.139) обозначены следующим образом:
Q: - значение функции для времени t, то есть Q (t/100);
Q - значение функции для времени t, то есть Q (t/100):
Q - значение функции для времени t, то есть Q (t/100).
Метод расчета функции Q(х) приводится в процедуре N 16.
Процедура N 12. Поправка в напряженности поля в зависимости от высоты приемной антенны
Эмпирические кривые для нахождения напряженности поля приводятся для случая, когда высота приемной антенны равна 10 м. Если высота приемной антенны h не равна высоте соответствующих препятствий в точке ее размещения, R (м), которая, в свою очередь, должна быть равной 10 м, т.е. не выполняется условие h = R = 10 м, то необходимо скорректировать напряженность поля с использованием следующей процедуры:
рассчитать величину R' (м) по следующей формуле:
R' = R, м |
для h 6,5d + R; |
(П1В.140) |
R' = (1000 d R - 15 h)/(1000 d - 15), м |
для h > 6,5d + R; |
(П1В.141) |
где: h в метрах, a d - в километрах.
Значение R' должно быть ограничено снизу значением 1 м.
При определении этой поправки возможны два случая:
1) приемная антенна находится в городских условиях (R 10 м), в этом случае поправка рассчитывается следующим образом:
E = (6,03h/R') - J(), дБ для h < R'; |
(П1В.142) |
E = lg(h/R'), дБ для h R'; |
(П1В.143) |
где J() определяется по формуле:
J() = [6.9 + 20()]. |
(П1В.144) |
Параметры, входящие в выражение (П1В.144) определяются следующим образом:
= ;
h = R' - h, м;
= arctan(h/27), град;
= 3,2 + 6,2(f);
= 0,0108;
f = - частота, МГц.
2) приемная антенна расположена в пригороде или на открытой местности (т.е. исходное значение R < 10 м для заданной местности расположения приемной антенны). В этом случае поправка рассчитывается по формуле (П1В.143) для всех значений высот приемной антенны h, причем уровень застройки R в расчетах в формулах (П1В.140) и (П1В.141) принимается равным 10 м.
Далее значение этой поправки суммируется с полученным ранее значением напряженности поля.
Процедура N 13. Поправка для коротких городских трасс
Если короткая трасса (длиной менее 15 км) проходит вдоль однородной городской застройки на плоском рельефе (разность h - R не превышает 150 м), то к полученному значению напряженности поля необходимо добавить поправку, учитывающую ослабление поля, вносимое городской застройкой. Эта поправка определяется следующим выражением:
Е = -3,3((f))(1 - 0,85 (d))(1 - 0,46(1 + h - R)), |
(П1В.145) |
где: h - высота подвеса антенны относительно земли (т.е. высота мачты), м;
R - уровень застройки в месте расположения приемной антенны (в данном случае это и уровень застройки в месте расположения передающей антенны).
Процедура N 14. Поправка для угла закрытия приемной антенны
Для учета рельефа в месте расположения приемной антенны используется поправка по углу закрытия. Угол закрытия приемной антенны определяется следующим выражением:
= , град, |
(П1В.146) |
где угол измеряется как угол между линией, выходящей из точки расположения приемной антенны, ниже которой наблюдаются преграды ландшафта в направлении передающей антенны на расстояния до 16 км, но не далее самой передающей антенны, и линией горизонта на уровне подвеса приемной антенны (см. рис.П1В.19). При этом возможны как положительные, так и отрицательные значения ;
- опорный угол определяемый выражением:
= arctan, град; |
(П1В.147) |
где h и h соответственно высоты подвеса предающей и приемной антенн относительно уровня моря.
Рис.П1В19. Угол закрытия для приемной антенны
После нахождения углов и поправка рассчитывается как
E = J() - J(), дБ |
(П1В.148) |
где:
J() = [6,9 + 20(] |
(П1B.149) |
= 0,036 ;
= 0.065 ;
- угол закрытия , град;
f - частота, МГц.
Поправка, рассчитанная по выражению (П1В.148) справедлива для углов закрытия , лежащих в диапазоне от -0,8 до + 40 градусов. Для значений углов закрытия, меньших 0,8 градуса она принимается равной поправке, определенной для угла , равного 0,8 градуса, а для значений , больших 40 градусов она считается равной поправке для угла , равного 40 градусам.
Процедура N 15. Поправка для процента местоположения в прогнозировании зоны действия
Если требуемое значение процента местоположения отлично от 50 % (кривые напряженности поля получены для значения 50%), то необходимо уточнить полученное значение напряженности поля по следующему алгоритму.
Напряженность поля Е, которая будет превышена для q% местоположений, определяется выражением:
Е(q) = Е (50%) + Q (q/100) (f), дБ (мкВ/м) |
(П1В.150) |
где:
Q (x) - обратное дополнительное совокупное нормальное распределение;
- стандартное отклонение гауссовского распределения от среднего, зависящее от характера передаваемых радиосигналов. Значение стандартного отклонения для цифровых систем, имеющих ширину полосы меньше, чем 1 МГц и для аналоговых систем определяется как функция частоты:
= K + 1.6(f), дБ |
(П1В.151) |
где:
K = 2,1 коэффициент, использующийся для подвижных систем в городе;
K = 3,8 коэффициент, использующийся для подвижных систем в пригороде или среди холмов;
K = 5,1 - коэффициент, использующийся для радиовещательных аналоговых систем;
f - частота, МГц.
Для цифровых систем, имеющих ширину полосы 1 МГц и выше, стандартное отклонение , равное 5,5 дБ должно использоваться на всех частотах. Процент местоположений q может изменяться от 1% до 99%. Расчеты напряженности поля по данной методике не будут справедливы для процента местоположения, меньше чем 1 % или большего чем 99%.
Процедура N 16 Аппроксимация обратной дополнительной совокупной нормальной функции распределения
Использующаяся в процедуре N 15 функция распределения Q (х) определяется следующим образом:
значение функции Q (x) рассчитывается для 0.01 х 0.99 по следующим соотношениям:
Q(x) = Т(х) - (х), если х 0.5; |
(П1В.152) |
Q(x) = {Т(1 - х) - (1 - х)}, если х > 0.5; |
(П1В.153) |
где:
Т(х) = ;
(х) = ;
постоянные коэффициенты равны:
С = 2.515517;
С = 0.802853;
С = 0.010328;
D = 1.432788;
D = 0.189269;
D = 0.001308.
Процедура N 17 Эквивалентные потери при распространении радиоволн
Основные эквивалентные потери при распространении радиоволн для найденной напряженности поля можно определить из выражения:
Lb = 139 - E + 20f, дБ |
(П1В.154) |
где:
Lb - эквивалентные потери при распространении радиоволн, дБ;
Е - напряженность поля в дБ (мкВ/м) для 1 кВт э.и.м.;
f - частота, МГц.
Процедура N 18. Аналитическое описание эмпирических кривых напряженности поля для расчета ослабления на ЭВМ
Для сухопутных трасс расчеты кривых распространения радиоволн могут проводиться с использованием следующей процедуры:
- необходимо рассчитать параметр k для заданного значения высоты базовой станции:
k = , |
(П1В.155) |
где параметр k является целым числом в диапазоне от 0 до 7, который определяет каждую кривую из семейства, начиная со значения h = 9,375 м и заканчивая значением h = 1200 м. Диапазон значений для h должен быть ограничен значениями от 9,375 до 1200 м. Для других значений hi нужно использовать следующую процедуру экстраполяции:
- необходимо рассчитать максимальную напряженность поля для дальности d (расстояние должно выбираться в соответствии с таблицей П1В.4) и высоты передатчика h:
Е = p · , |
(П1В.156) |
где:
p = d + d · ; |
(П1В.157) |
E1 = (a · k + a · k + a) · (d) + 0,1995 · k + 1,8671 · k + a; |
(П1В.158) |
Е2 = Е + Е;
Е = b[exp[-b · 10] - 1] + b · exp - b · (d) + b; |
(П1В.159) |
= (d); |
(П1В.160) |
E = · k · [1 - tanh[c · [(d) - c - ]]] + c · k. |
(П1В.161) |
Значения параметров а..а, b..b, c.. c и d.. d для всех процентов времени и всех частот представлены в таблице П1В.5.
- необходимо рассчитать напряженность поля на дальности d при высоте антенны h:
E = p · , |
(П1В.162) |
где:
E - напряженность поля в условиях свободного пространства;
p коэффициент равный 8.
Таблица П1В.5 |
|||||||||
Частота |
100 МГц |
600 МГц |
2000 МГц |
||||||
Время |
50 |
10 |
1 |
50 |
10 |
1 |
50 |
10 |
1 |
a |
0.081 |
0.081 |
0.077 |
0.094 |
0.091 |
0.087 |
0.094 |
0.094 |
0.091 |
a |
0.761 |
0.761 |
0.726 |
0.884 |
0.853 |
0.814 |
0.884 |
0.880 |
0.858 |
a |
-30.4 |
-30.4 |
-29.0 |
-35.3 |
-34.1 |
-32.5 |
-35.3 |
-35.2 |
-34.3 |
a |
90.22 |
90.22 |
90.22 |
92.77 |
92.77 |
92.77 |
94.49 |
94.49 |
94.49 |
33.62 |
40.45 |
45.57 |
51.63 |
35.34 |
36.88 |
30.00 |
25.06 |
31.38 |
|
10.89 |
12.8206 |
14.67 |
10.98 |
15.75 |
13.88 |
15.42 |
22.10 |
15.66 |
|
2.331 |
2.2048 |
2.233 |
2.211 |
2.225 |
2.346 |
2.297 |
2.318 |
2.394 |
|
0.442 |
0.476 |
0.543 |
0.538 |
0.528 |
0.524 |
0.497 |
0.563 |
0.563 |
|
1.256 |
7.788 |
1.050 |
4.323 |
1.704 |
5.169 |
1.677 |
3.126 |
1.439 |
|
1.775 |
1.68 |
1.65 |
1.52 |
1.76 |
1.69 |
1.762 |
1.86 |
1.77 |
|
49.39 |
41.78 |
38.02 |
49.52 |
49.06 |
46.5 |
55.21 |
54.39 |
49.18 |
|
103.01 |
94.3 |
91.77 |
97.28 |
98.93 |
101.5 |
101.8 |
101.3 |
100.3 |
|
c |
5.441 |
5.487 |
4.769 |
6.470 |
5.863 |
4.745 |
6.965 |
6.580 |
6.039 |
c |
3.736 |
2.467 |
2.748 |
2.982 |
3.012 |
2.958 |
3.653 |
3.547 |
2.595 |
c |
1.9457 |
1.756 |
1.6797 |
1.760 |
1.733 |
1.928 |
1.765 |
1.775 |
1.915 |
c |
1.845 |
1.910 |
1.8793 |
1.750 |
1.745 |
1.737 |
1.626 |
1.732 |
1.654 |
c |
415.91 |
510.0 |
343.2 |
198.3 |
216.9 |
247.6 |
114.3 |
219.5 |
186.6 |
c |
0.112 |
0.1622 |
0.264 |
0.143 |
0.169 |
0.184 |
0.130 |
0.170 |
0.101 |
c |
2.353 |
2.1963 |
1.954 |
2.269 |
2.198 |
2.087 |
2.328 |
2.197 |
2.395 |
10 |
5.5 |
3 |
5 |
5 |
8 |
8 |
8 |
8 |
|
-1 |
1 |
2 |
1.2 |
1.2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Для аналитического представления кривых напряженности поля для сухопутных трасс можно также использовать значения, считываемые непосредственно с графиков. Для каждой кривой сформирован массив из 78 значений напряженности поля, соответствующих расстояниям в таблице П1В.4.
Алгоритм расчета множителя ослабления для сухопутных трасс по Рекомендации 1TU-R P.1546 представлен на рисунке П1В.20.
- - - - - - |
Штриховой линией отмечены ветви параллельных расчетов, которые исключаются из алгоритма в случаях, когда значение величины, по которой проводится интерполяция, совпадает с одним из значений, для которых получены эмпирические данные |
* |
- Расчет процедур N 5 и N 6, также использует параллельный расчет по расстоянию с использованием эмпирической формулы, т.к. эти процедуры оперируют значениями напряженности для высоты подвеса h = 10 м, но для упрощения отображения и понимания общего алгоритма на рисунке это не показано. Более подробно см. процедуры N 5 и N 6. |
** |
- Внутреннее содержание процедур может включать условные ветвления, см. в соответствующие пункты описания. |
Рис.П1В.
20. Алгоритм расчета множителя ослабления для сухопутных трасс по Рекомендации ITU-R Р.1546.
2.4. Описание алгоритма расчета
1. Необходимо определить фактическую высоту подвеса передающей антенны относительно среднего уровня рельефа h согласно процедуре N2.
2. Для любого процента времени в диапазоне от 1 до 50% необходимо определить два номинальных значения следующим образом:
- если расчетный процент времени > 1 и < 10, то нижнее и верхнее значение процента времени равно 1 и 10 соответственно;
- если расчетный процент времени > 10 и < 50, то нижнее и верхнее значение процента времени равно 10 и 50 соответственно.
Примечание : Если расчетный процент времени равен 1 или 10 или 50%, то это значение принимается как нижнее значение процента времени и выполнение процедуры N 11.
3. Для любой требуемой частоты (в диапазоне от 30 до 3000 МГц) определяют две номинальных частоты следующим образом:
- когда требуемая частота < 600 МГц, наименьшая и наибольшая номинальные частоты равны 100 и 600 МГц соответственно;
- когда требуемая частота > 600 МГц, наименьшая и наибольшая номинальные частоты равны 600 и 2000 МГц соответственно.
Примечание : Если требуемая частота равна 100, 600 или 2000 МГц, то это значение принимается за наименьшую номинальную частоту и процедура интерполяции/экстраполяции в пункте 8 не требуется (Процедура N 8, N 9 или N 10 , в зависимости от частоты).
4. Необходимо определить ближайшее нижнее и верхнее значение расстояния из Таблицы П1В.4 для значения дальности, на которой осуществляется расчет напряженности поля. Если значение дальности совпадает со значением, представленным в Таблице П1В.4, то не требуется проведения процедуры интерполяции N 7.
5. Для нижнего значения процента времени, определенного в пункте 2 алгоритма необходимо выполнить пункты алгоритма с 6 по 9.
6. Для нижней частоты, определенной в пункте 3 алгоритма необходимо выполнить пункты 7 и 8.
7. Необходимо определить напряженность поля для 50% местоположений антенны абонентской станции следующим образом:
7.1. Для относительной высоты передающей станции h 10 м, необходимо выполнить следующие действия.
7.1.1. Необходимо определить нижнее и верхнее значения ближайшие к h из ряда 10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1200 м. Если hсовпадает с одним из значений из ряда 10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1200 м, то выполнение пункта 7.1.6 алгоритма не требуется.
7.1.2. Для нижнего значения h, определенного в пункте 7.1.1 необходимо выполнить подпункты с 7.1.3 по 7.1.5 данного алгоритма.
7.1.3. Для нижнего значения расстояния, определенного в пункте 4 алгоритма необходимо выполнить пункт 7.1.4.
7.1.4. По кривым напряженности поля необходимо определить значение напряженности поля для выбранного расстояния, на выбранной высоте, для выбранного процента времени, на выбранной частоте, для 50% местоположения.
7.1.5. Если требуемое расстояние не совпадает с нижним значением, определенным в пункте 4 алгоритма, то следует повторить пункт 7.1.4 для верхнего значения расстояния и осуществить расчет напряженности путем интерполяции по расстоянию (Процедура N 7).
7.1.6. Если высота антенны h совпадает с рассчитанными высотами, для которых рассчитаны кривые распространения (10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1200 м) напряженность поля определяется из соответствующей кривой напряженности. В противном случае, для верхнего значения h необходимо повторно выполнить пункты алгоритма с 7.1.3 по 7.1.5, и рассчитать напряженность поля на основе интерполяции или экстраполяции двух ее значений по высоте (Процедура N 3 или N 4, в зависимости от значения h).
7.2. При высоте антенны базовой станции h меньшей 10 м определение напряженности поля выполняется следующим образом. Возможны два случая: h больше нуля и h меньше нуля. В первом случае используется процедура N 5, во втором - процедура N 6.
8. Если рабочая частота базовой станции не равна нижней частоте, определенной в п.3, то необходимо выполнить пункт 7 алгоритма для верхней частоты, определенной в пункте 3 и провести интерполяцию либо экстраполяцию напряженности поля с использованием процедуры N 8, N 9, или N 10 , в зависимости от частоты.
9. Если расчетное значение процента времени не совпадает с нижним значением, определенным в пункте 2 алгоритма, то нужно повторить выполнение пунктов алгоритма с 6 по 8 для верхнего значения процента времени и провести интерполяцию напряженности поля в соответствии с процедурой N 11.
10. Необходимо внести поправку в величину напряженности поля в зависимости от значения h и характера застройки в месте расположения приемной антенны по процедуре N 12.
11. Необходимо внести поправку для коротких (менее 15 км) трасс, находящихся в пределах города/пригорода по процедуре N 13.
12. Необходимо внести поправку для угла закрытия приемной антенны по процедуре N 14.
13. Если требуемый процент местоположения по превышению найденного уровня сигнала отличается от 50%, то следует произвести поправку по процедуре N 15.
14. При необходимости следует осуществить ограничение максимального уровня сигнала по процедуре N 1.
15. Необходимо рассчитать потери при распространении радиоволн по процедуре N 17.
Для более точного расчета потерь при распространении радиоволн на расстояниях до 1 км предлагается использовать усовершенствованную модель Хата, применяемую в SEAMCAT. Так как модель распространения радиоволн, изложенная в Рекомендации МСЭ-Р Р.1546-1 частично использует закономерности модели Хата, то для использования усовершенствованной модели Хата не требуются дополнительные данные. В таблице П1В.6 приводятся необходимые математические выражения для расчета медианных потерь L для различных условий распространения радиоволн с учетом параметров радиолинии. В этой таблице используются следующие обозначения:
V - медианное значение множителя ослабления при распространении радиоволн, дБ;
f - частота, МГц;
h - высота подвеса антенны передатчика над уровнем земли, м;
h - высота подвеса антенны приемника над уровнем земли, м;
d - расстояние между передатчиком и приемником в горизонтальной плоскости, км;
H = min(h, h) - наименьшая из высот h или h;
H = max(h, h) - наибольшая из высот h или h.
Таблица П1В.6.
Расстоя- |
Окру- |
Диапазон |
Множитель ослабления |
d 0,04 км |
V = 32,4 + 20(f) + 10 |
||
0.1 км |
Город- |
30 МГц < f |
V = 69,6 + 26,2(150) - 20(150/f) - 13,82 x |
150 МГц < f |
V = 69,6 + 26,2(150/f) - 13,82(max{30, H}) + |
||
1500 МГц < f |
V = 46,3 + 33,9(f) - 13,82(max{30, H}) + |
||
2000 МГц < f |
V = 46,3 + 33,9(f) - 10(f/2000) - 13,82 x |
||
Приго- |
V = L - 2 · {[(min{max{150, f}; 2000})/28]} - 5,4 |
||
Откры- |
V = - 4,78 · {lg[min{max{150; f}; 2000}]} + |
||
0,04 км < |
V = V(0.04) + x [L(0,1) - L(0,040] |
где:
(H) = (1,1(f) - 0,7) · min{10; H} - (1,56(f) - 0,8) + max{0; 20(H/10)};
(H) = min{0; 20(H/30)};
. |
После вычисления множителя ослабления V по вышеописанным формулам необходимо сравнить полученное значение с множителем ослабления в свободном пространстве. Его величина определяется выражением:
V = 32,5 + 10. |
(П1В.163) |
Окончательное значение множителя ослабления при распространении радиоволн определяется из выражения:
L = max(L, L). |
(П1В.164) |
Случайная составляющая множителя ослабления сигнала на трассе может быть определена на основе логнормального распределения, что позволяет учесть медленные замирания сигнала. Дисперсия множителя ослабления (стандартное отклонение) при этом вычисляется в соответствии с выражениями, приведенными в таблице П1В.7.
Таблица П1В.7. |
||
Диапазон |
Способ |
Стандартное отклонение |
d 0,04 км |
= 3,5 |
|
0,04 км < d 0, км |
Выше крыши |
= 3.5 + x (d - 0.04) |
Ниже крыши |
= 3.5 + x (d - 0.04) |
|
0,1 км <d 0,6 км |
Выше крыши |
= 12 |
Ниже крыши |
= 17 |
|
0,2 км < d 0,6 км |
Выше крыши |
= 12 + х (d - 0.2) |
Ниже крыши |
= 17 + х (d - 0.2) |
|
0,6 км < d |
= 9 |
Литература
1. Recommendation ITU-R P.530-10 "Propagation data and prediction methods required for the design of terrestrial line-of-sight systems.
2. Методика расчета статистических характеристик мешающих сигналов в диапазоне 60 МГц-40 ГГц для географических и климатических условий различных регионов России. НИР "Помеха-2", 1996 год.
3. Методика расчета трасс цифровых РРЛ прямой видимости в диапазоне частот 2-20 ГГц, 1998.
4. Propagation by Difraction. Rec. ITU-R P-526-7.
5. Троицкий В.Н. Дифракция радиоволн на естественных препятствиях. Радиотехника 2003 N 11.
6. Методика расчета статистических характеристик мешающих сигналов в диапазоне 60 МГц - 40 ГГц для географических и климатических условий различных регионов России. Отчет о НИР "Помеха-2". - М.: НИИР, 1996.
7. Rec. ITU-R P.452-10 "Prediction procedure for the evaluation of microwave interference between stations on the surface of the Earth at frequencies above about 0,7GHz".
8. Recommendation ITU-P P.676-5 "Attenuation by atmospheric gases".
9. Новый аэроклиматический справочник пограничного слоя атмосферы над СССР. Статистические характеристики температуры, давления, плотности, влажности. Московское отделение Гидрометеоиздата, 1985 год.
10. Казаков Л.Я., Ломакин А.Н. Неоднородности коэффициента преломления воздуха в тропосфере. М. Наука, 1976 год.
11. Recommendation ITU-R P. 1546. Method for point-to-area predictions for terrestrial services in the frequency range 30 MHz to 3000 MHz.
12. Усовершенствованная модель Окамуры-Хата. SEAMCAT. User Documentation. September 2000.
Приложение 2
01 |
02 |
ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ |
ГКРЧ России - Форма N 1 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(Регистр. N решения, дата) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.1 Шифр РЭС |
Представ- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
03 |
ляется для |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.2. Наименование |
на этапе |
(гриф секретности) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(N РЧЗ, дата) |
РЭС |
в допол- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
нение к |
лист |
листов |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.3 Тип РЭС: |
1.4 Место установки РЭС: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.5 Назначение РЭС: |
Номер |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.6 Район использования: |
1.7 Пользователь РЭС: |
дополнений |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.8 Система (комплекс), в которую входит РЭС: |
1.9 Необходимость регистрации в МСЭ: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. ПОЛОСЫ ЧАСТОТ (ПлЧ) |
Номер |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1 Номер ПлЧ |
П |
1 |
3 |
5 |
П |
2 |
4 |
6 |
листа |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.2 Мин. частота ПлЧ |
Р |
Гц |
Гц |
Гц |
Р |
Гц |
Гц |
Гц |
дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.3 Макс. частота ПлЧ |
Д |
Гц |
Гц |
Гц |
М |
Гц |
Гц |
Гц |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. СОСТАВ И ТТХ: |
3.1 ПРД |
3.2 ПРМ |
3.3 АНТ |
3.4 Структурная схема системы (РЭС) см. лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Состав элементарных РЭС, функционирующих в режиме |
Тактико-технические характеристики РЭС |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Номер |
Краткая характеристика |
Номер |
N эле- |
N АНТ |
N АНТ |
Имя функционально |
Наименование |
Значе- |
Размер- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.5 |
3.6 |
3.7 |
3.8 |
3.9 |
3.10 |
3.11 |
3.12 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта: |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4. ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОПЕРЕДАТЧИКА |
N |
Номер листа дополнений |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4.1 Рабочие частоты (номиналы или формула их получения: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4.3. тип перестройки частоты: |
4.2 Шаг сетки: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ширина полосы излучения, |
Мощность |
Макс. |
Параметры |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Номер |
Класс |
Краткая |
Номер |
Гц на уровне |
излучения |
спектр. |
модуляции |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
режима |
излучения |
характеристика |
ПлЧ |
Вид |
Миним, |
Макс, |
плот. |
Наиме- |
Значе- |
Размер- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
класса |
-3дБ |
-30дБ |
дБ |
дБ Вт |
дБ |
м-ти, |
нование |
чение |
ность |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
излучения |
Вт |
дБ |
пара- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.5 |
4.4 |
4.5 |
4.6 |
4.7 |
4.8 |
4.9 |
4.10 |
4.11 |
4.12 |
4.13 |
4.14 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4.15 Тип выходного прибора: |
4.16. Относительная |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
нестабильность |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Относительный уровень |
4.17 На гармониках (до 3 fp): |
дБ |
4.19 Прочие виды побочных излуч.: |
дБ |
частоты: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
побочных излучений: |
4.18 На гармониках (выше 3 fp): |
дБ |
4.20 Уровень шумовых излучений: |
дБ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта: |
Номер листа дополнений: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5. ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОПРИЕМНИКА |
N |
Номер листа дополнений |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.1. Тип приемника: |
5.3 Шаг сетки: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.2 Рабочие частоты (номиналы или формула их получения: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Прини- |
Чувствитель- |
Защ. |
Тип |
Полоса пропускания УВЧ, |
N и вид |
Промежу- |
Полоса пропускания УПЧ, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Номер |
маемые |
Номер |
ность в |
отн. |
поме- |
Гц на уровне |
на- |
точная |
Гц на уровне |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
режима |
классы |
ПлЧ |
к по- |
хи |
стройки |
частота |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
излу- |
ме- |
гете- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
чения |
поро- |
реальн. |
хе, |
-3 дБ |
-30 дБ |
дБ |
родина |
Гц |
-3 дБ |
-30 дБ |
дБ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
говая |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.5 |
5.4 |
5.5 |
5.6 |
5.7 |
5.8 |
5.9 |
5.10 |
5.11 |
5.12 |
5.13 |
5.14 |
5.15 |
5.16 |
5.17 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Избирательность ПРМ по: |
5.21 Другим ПКП: |
дБ |
5.24 Эквивалентная шумовая температура: |
К |
5.18 Относительная |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
нестабиль- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.19 Соседнему каналу: |
дБ |
5.22 Блокир. и перекр. искаж.: |
дБ |
5.25 Допустимое увелич. экв. шум. темпер.: |
ность частоты |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
гетеродина: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.20 Зеркальному каналу: |
дБ |
5.23 Интермодуляционная: |
дБ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта: |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6. ХАРАКТЕРИСТИКИ АНТЕННЫ |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Назначе- |
Тип |
Раз- |
Но- |
Но- |
Поло- |
Частота |
Коэф. |
Ширина ДНА |
Уровень бок. |
Точность |
Зона |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Номер |
ние ан- |
антен- |
мер |
мер |
мер и |
жение |
Гц |
усил., |
на уров. |
лепестков |
навед., |
обслу- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
АНТ |
тенны |
ны |
ан- |
режи- |
наиме- |
луча |
дБ |
-3 дБ, гр. |
Сектор |
Уровень |
град. |
живания |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
тенны |
ма |
нование |
в про- |
гор. |
вер. |
углов, |
дБ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6.1 |
6.2 |
6.3 |
3.5 |
6.4 |
6.5 |
6.6 |
6.7 |
6.8 |
6.9 |
6.10 |
6.11 |
6.12 |
6.13 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта: |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.1 Тип фидера: |
7.6 Тип и характеристики поляризации: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.2 Критическая частота АФТ: |
7.4 Затухание АФТ на прм, дБ: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.3 Волновое сопрот. АФТ: |
7.5 Затухание АФТ на прд, дБ: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта: |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8. Меры по повышению помехозащищенности |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
и обеспечению ЭМС: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9.1. Заказчик |
9.2 Разработчик |
9.3 Изготовитель |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Организация |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Адрес, |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Подпись |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(Должность, ФИО) |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Приложение 3
Форма N ИД-РС, ФС
Форма N ИД-PC, ФС
Исходные данные для подготовки заключения о возможности назначения (присвоения) радиочастот для РЭС, используемых в сетях фиксированной и подвижной радиослужб |
||||||||||||||||||||||||||
Общие сведения о заявителе |
||||||||||||||||||||||||||
1. Полное наименование юридического, |
||||||||||||||||||||||||||
2. Юридический адрес |
||||||||||||||||||||||||||
(для юридических лиц в соответствии со свидетельством о регистрации) |
||||||||||||||||||||||||||
3. Почтовый адрес |
||||||||||||||||||||||||||
4. ИНН |
||||||||||||||||||||||||||
5. Номер телефона, факс, E-mail |
||||||||||||||||||||||||||
Банковские реквизиты |
||||||||||||||||||||||||||
6. Расчетный счет |
||||||||||||||||||||||||||
7. Наименование и адрес банка |
||||||||||||||||||||||||||
8. Корр. счет |
БИК |
|||||||||||||||||||||||||
Сведения о радиосети |
||||||||||||||||||||||||||
9. Радиослужба |
||||||||||||||||||||||||||
10. Район построения радиосети |
||||||||||||||||||||||||||
(населенный пункт, район, область, край, республика) |
||||||||||||||||||||||||||
11. Назначение сети |
||||||||||||||||||||||||||
(передача данных, персональный радиовызов, беспроводный доступ, распределения программ вещания и др.) |
||||||||||||||||||||||||||
12. Основание для запроса радиочастот |
||||||||||||||||||||||||||
(указывается номер и дата решения ГКРЧ) |
||||||||||||||||||||||||||
13. Номер лицензии на деятельность в области связи, срок ее действия |
||||||||||||||||||||||||||
(при необходимости заполняется, если получение лицензии предшествует назначению радиочастот) |
||||||||||||||||||||||||||
14. Наименование технического стандарта (протокола) используемого оборудования |
||||||||||||||||||||||||||
(заполняется при наличии такового) |
||||||||||||||||||||||||||
15. Цель запроса радиочастот |
||||||||||||||||||||||||||
(создание новой сети, расширение действующей сети, переоформление разрешения на использование радиочастот и т.д.) |
||||||||||||||||||||||||||
16. Схема построения радиосети |
||||||||||||||||||||||||||
(радиальная, радиально-зоновая, сотовая, линейная, и др.) |
||||||||||||||||||||||||||
17. Планируемая емкость сети (пропускная способность) |
||||||||||||||||||||||||||
18. Планируемый срок ввода сети |
||||||||||||||||||||||||||
19. Полосы радиочастот, |
Гц |
|||||||||||||||||||||||||
20. Требуемый дуплексный разнос, |
Гц |
|||||||||||||||||||||||||
21. Количество запрашиваемых частот |
||||||||||||||||||||||||||
(дуплексных пар, пар двухчастотного симплекса, симплексных радиочастот, одночастотного дуплекса и т.п.) |
||||||||||||||||||||||||||
22. Частотный план (для РРЛ) |
||||||||||||||||||||||||||
(номер рекомендации МСЭ) |
||||||||||||||||||||||||||
23. Классы РЭС, применяемых в сети |
||||||||||||||||||||||||||
(базовые станции, ретрансляторы, абонентские радиостанции (мобильные, носимые, стационарные), оконечные РРЛ, промежуточные РРЛ и т.п.) |
||||||||||||||||||||||||||
24. Время работы |
||||||||||||||||||||||||||
(круглосуточно, дневные, ночные часы) |
||||||||||||||||||||||||||
Подпись: должность, ФИО |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
МП |
||||||||||||||||||||||||
(Заявка заверяется подписью ответственного лица и печатью) |
Примечания.
1. Для сухопутной подвижной службы (при запрашиваемых частотах выше 30 МГц) заявка представляется в 5 экземплярах. К каждому экземпляру прилагается:
1.1. Выкопировка карты масштаба 1:200000 или крупнее с указанием мест расположения и планируемых зон обслуживания базовых станций.
1.2. Технические данные РЭС (Таблица данных 1-РС).
1.3. Проект частотно-территориального плана (Таблица 1-РС).
2. Для фиксированной службы заявка представляется в 8 экземплярах. К каждому экземпляру прилагается:
2.1. Схема построения РРЛ (сети передачи данных, беспроводного радиодоступа).
2.2. Выкопировка карты масштаба 1:200000 или крупнее с указанием на ней географических координат мест размещения оконечных и промежуточных станций, расстояний между ними.
2.3. Проект частотно-территориального плана с указанием высоты опоры, подвеса антенн, предлагаемых частот (прием, передача), азимутов излучений, географических координат.
2.4. Технические данные РЭС (Таблица данных 1-РС).
2.5. Копия решения ГКРЧ о выделении полос частот с карточками ТТД.
2.6. Копия сертификата соответствия, выданного Минсвязи России (в случае сопряжения рассматриваемой сети с сетью связи общего пользования или для оказания услуг связи) или Госстандарта России.
3. Для фиксированной и сухопутной подвижной службы (при запрашиваемых частотах ниже 30 МГц) заявка представляется в 5 экземплярах. К каждому экземпляру прилагается:
3.1. Схема радиосвязи с указанием корреспондентов и расстоянием между ними в километрах.
3.2. Учетные данные РЭС (Таблица 2-РС).
3.3. Письменное согласие о совместном использовании радиочастот, заверенное печатями владельцев РЭС - если предусматривается совместное использование радиочастот.
4. Заявитель несет ответственность за достоверность представляемых данных.
Таблица 1-РС
N |
Место |
Высота |
Азимут/ |
Ширина |
Коэффи- |
Класс |
Мощность |
Потери в |
Номер |
Частота |
Частота |
Подпись: (должность, ФИО) ………………………………. М.П.
Таблица 2-РС
N |
Тип РЭС, |
Пункт |
Частота, |
Способ |
Мощность |
Класс |
Позывной |
Номер |
Номер |
Примечания.
1. Заводские номера РЭС, ТЛФ/ТЛГ позывные сигналы и номера разрешений на эксплуатацию РЭС указываются при переоформлении действующих разрешительных документов на использование частот.
2. При необходимости указываются предпочтительные частоты.
3. При расширении (изменении учетных данных) радиосети также заполняется таблица на действующие РЭС.
Подпись: (должность, ФИО) ………………………………. М.П.
Таблица данных 1-РС
1. Наименование, тип (условный шифр) РЭС |
|
2. Фирма-производитель |
|
(указывается наименование и страна производитель) |
|
3. Полоса радиочастот передатчика, ___ Гц |
|
(по решению ГКРЧ) |
|
4. Полоса радиочастот приемника, _____ Гц
5. Шаг сетки радиочастот, ____ Гц
6. Мощность передатчика, Вт (дБВт):
минимальная
максимальная
7. Класс излучения
(в соответствии с Регламентом радиосвязи)
8. Допустимое отклонение частоты
9. Уровень побочных излучений, дБВт
(на уровне -40 дБ)
10. Внеполосные излучения, дБВт
11. Чувствительность приемника (реальная), дБВт
12. Тип передающей антенны
13. Тип приемной антенны
14. Коэффициент усиления антенны, дБ:
передающей
приемной
15. Ширина ДНА (на уровне - 3 дБ), град.:
Передающей
Приемной
16. Тип и характеристики поляризации
17. Количество информационных (аналоговых или цифровых) каналов, скорость цифрового потока одной
несущей, кбит/с
18. Сведения о сертификации
(указываются номер, дата выдачи сертификата и получатель)
Подпись: (должность, ФИО) ………………………………. М.П.
CDMA |
- |
Code Division Multiple Access (Множественный доступ с кодовым разделением каналов - МДКР) |
FDD |
- |
Frequency Division Duplex (Режим частотного дуплекса) |
FDMA |
- |
Frequency Division Multiple Access (Множественный доступ с частотным разделением каналов - МДЧР) |
ETSI |
- |
European Telecommunications Standards Institute (Европейский институт стандартов электросвязи) |
SIR |
- |
Signal-to-Interference Ratio (Отношение сигнал/суммарная помеха) |
TDMA |
- |
Time Division Multiple Access (Множественный доступ с частотным разделением каналов - МДЧР) |
TDD |
- |
Time Division Duplex (Режим временного дуплекса) |
AC |
- |
Абонентская станция |
АФТ |
- |
Антенно-фидерный тракт |
БС |
- |
Базовая станция |
ВАКР |
- |
Всемирная административная конференция радиосвязи |
ГКРЧ |
- |
Государственная комиссия по радиочастотам |
ДНА |
- |
Диаграмма направленности антенны |
КУА |
- |
Коэффициент усиления антенны |
МСЭ |
- |
Международный Союз Электросвязи |
РПД |
- |
Радиопередатчик |
РПМ |
- |
Радиоприемник |
РРЛ |
- |
Радиорелейная линия |
PPC |
- |
Радиорелейная станция |
РЧС |
- |
Радиочастотный спектр |
РЭС |
- |
Радиоэлектронные средства |
СБД |
- |
Сети беспроводного доступа |
СЕПТ |
- |
Европейская конференция администраций почт и электросвязи |
СПС |
- |
Сухопутная подвижная служба |
ТРЧ |
- |
Таблица распределения частот |
НТРЧ |
- |
Национальная таблица распределения частот |
НШП |
- |
Необходимая ширина полосы или необходимая полоса радиочастот |
УМ |
- |
Управление мощностью |
УПЧ |
- |
Усилитель промежуточной частоты |
БД ЧП |
- |
База данных частотных присвоений |
ФС |
- |
Фиксированная служба |
ФСС |
- |
Фиксированная спутниковая служба |
ЧТР |
- |
Частотно-территориальный разнос |
ЭИИМ |
- |
Эквивалентная изотропно излучаемая мощность |
ЭМС |
- |
Электромагнитная совместимость |
Термины и определения
В "Методике расчета ЭМС сетей сухопутной подвижной связи с сетями (РЭС) гражданского назначения, работающих в общих полосах частот в диапазонах 160 МГц, 450 МГц, 900 МГц и 2 ГГц" используются термины, определения которых представлены в таблице 1 [9], [10].
Таблица 1
Термин |
Определение |
Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств (ЭМС РЭС) |
Способность радиоэлектронных средств одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на них непреднамеренных радиопомех и не создавать недопустимых радиопомех другим радиоэлектронным средствам |
Непреднамеренная радиопомеха |
Радиопомеха, создаваемая источником искусственного происхождения, не предназначенная для нарушения функционирования радиоэлектронных средств |
Приемлемая радиопомеха |
Непреднамеренная радиопомеха, уровень которой устанавливается путем соглашения между заинтересованными администрациями или радиослужбами |
Межсистемная радиопомеха |
Непреднамеренная радиопомеха, возникающая между радиоэлектронными средствами разных радиосистем |
Внутрисистемная радиопомеха |
Непреднамеренная радиопомеха, возникающая между радиоэлектронными средствами одной радиосистемы |
Необходимая полоса радиочастот |
Минимальная полоса частот данного класса радиоизлучения, достаточная для передачи сигнала с требуемыми скоростью и качеством |
Занимаемая ширина полосы частот радиоизлучения |
Ширина полосы частот радиоизлучения, за пределами которой излучается заданная часть средней мощности излучения радиопередающего устройства |
Полоса частот радиоизлучения на уровне X дБ |
Полоса частот излучения радиопередающего устройства, за пределами которой любая дискретная составляющая спектра внеполосных радиоизлучений или спектральная плотность мощности внеполосных радиоизлучений ослаблены относительно заданного уровня не менее чем до уровня X дБ |
Основное радиоизлучение |
Излучение радиопередающего устройства в необходимой полосе радиочастот, предназначенное для передачи сигнала |
Нежелательное радиоизлучение |
Излучение радиопередающего устройства за пределами необходимой полосы радиочастот |
Внеполосное радиоизлучение |
Нежелательное радиоизлучение в полосе частот, примыкающей к необходимой полосе радиочастот, являющееся результатом модуляции сигнала |
Побочное радиоизлучение |
Нежелательное радиоизлучение, возникающее в результате любых нелинейных процессов в радиопередающем устройстве, кроме процесса модуляции |
Радиоизлучение на гармонике |
Побочное радиоизлучение на частотах, в целое число раз больших частот основного радиоизлучения |
Основной канал приема радиоприемника |
Полоса частот, находящаяся в полосе пропускания радиоприемника и предназначенная для приема сигнала |
Побочный канал приема радиоприемника |
Полоса частот, находящаяся за пределами основного канала приема радиоприемника, в который сигнал проходит на выход радиоприемника |
Характеристика частотной избирательности радиоприемника |
Зависимость уровня сигнала на входе радиоприемного устройства от частоты этого сигнала при заданном отношении сигнал-шум или уровне сигнала на выходе радиоприемника |
Мягкий хендовер |
Одновременное соединение АС с двумя или более БС, при котором происходит сложение полезных сигналов, что обеспечивает пространственное разнесение сигнала. |
1. Общие положения
Методика расчета ЭМС сетей сухопутной подвижной связи с РЭС гражданского назначения, работающих в общих полосах частот в диапазонах 160 МГц, 450 МГц, 900 МГц и 2 ГГц, разработана в соответствии с Техническим заданием на НИР шифр "Расчет ЭМС - СПС" в интересах решения задач радиочастотными органами РФ по обеспечению ЭМС вводимых в эксплуатацию РЭС СПС с действующими сетями СПС и РЭС РРЛ ФС гражданского назначения. В методике рассматривается только воздействие помех на РЭС СПС со стороны других РЭС СПС и РЭС РРЛ ФС, оценка воздействия помех на РЭС РРЛ ФС не рассматривается. Данная методика разработана на основе международных документов [2], [5], [8].
В данной методике на основе возможных сценариев и механизмов возникновения помех, а также соответствующих ограничений и допущений для РЭС СПС описаны математические выражения расчета уровня полезного сигнала и суммарного уровня помех на входе приемного устройства РЭС для одной выборки случайных параметров, определено необходимое количество циклов данных расчетов для получения достоверных вероятностных оценок отношения уровня полезного сигнала к суммарному уровню помех на входе приемного устройства РЭС СПС и представлены алгоритмы расчета ЭМС сетей СПС с другими сетями СПС и РЭС РРЛ ФС. Методика позволяет производить оценку и делать выводы о возможности возникновения помех для сетей СПС от других сетей СПС и РЭС РРЛ ФС гражданского применения, действующих в общих полосах частот и расположенных в дальней зоне.
Методика расчета ЭМС сетей сухопутной подвижной связи с РЭС гражданского назначения, работающих в общих полосах частот в диапазонах 160 МГц, 450 МГц, 900 МГц и 2 ГГц предназначена для использования органами радиочастотной службы РФ при проведении экспертизы, рассмотрении материалов и принятии решения о присвоении (назначении) радиочастот и радиочастотных каналов для радиоэлектронных средств в пределах выделенных полос радиочастот.
Методика состоит из пяти разделов и трех приложений.
В первом разделе определены ограничения и допущения, принятые в методике, входные параметры и выходные результаты, а также критерий оценки ЭМС сетей СПС с действующими сетями СПС и РЭС РРЛ ФС гражданского назначения.
Во втором разделе рассмотрены сценарии помехового влияния действующих сетей СПС и РЭС ФС на вновь вводимую в эксплуатацию сеть СПС.
В третьем разделе определены механизмы воздействия помеховых сигналов, которые учитываются в методике, и методы математического расчета уровня полезного сигнала и суммарного уровня помех на входе приемного устройства РЭС для одной выборки случайных параметров в соответствии с данными механизмами помех, определены также необходимое количество циклов расчетов для получения вероятностных оценок отношения уровня полезного сигнала к суммарному уровню помех на входе приемных устройств РЭС СПС с заданной достоверностью и аппарат преобразования данного отношения к определенному в первой главе критерию.
В четвертом разделе на основе помеховых сценариев и математического аппарата, представленных во втором и третьем разделах, разработаны алгоритмы оценки ЭМС сетей СПС с действующими сетями СПС и РЭС РРЛ ФС.
В пятом разделе определен порядок использования методики расчетов ЭМС сетей сухопутной подвижной связи с РЭС гражданского назначения, работающих в общих полосах частот в диапазонах 160 МГц, 450 МГц, 900 МГц и 2 ГГц.
Приложение 1 включает в себя методики расчета суммарного ослабления радиосигнала, которые используются для расчета ЭМС сетей СПС в соответствующих сценариях совместного использования РЧС с сетями СПС или РЭС ФС.
В приложениях 2 и 3 представлены форма и структура исходных данных в части карточки ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ и Форм ИД-PC, ИД-ФС.
В Методике расчета ЭМС систем сухопутной подвижной связи с РЭС гражданского назначения, работающих в общих полосах частот в диапазонах 160 МГц, 450 МГц, 900 МГц и 2 ГГц приняты следующие ограничения на ее применение:
1. Оценка ЭМС сетей СПС проводится с действующими сетями СПС и РЭС РРЛ ФС.
2. Оценка ЭМС сетей СПС проводится при условии наличия данных о рельефе.
3. Оценка ЭМС сетей СПС проводится для режима предоставления голосовых (телефонных) услуг, который имеет наиболее жесткие требования к защитным отношениям по сравнению с другими режимами.
4. Оценка ЭМС сетей СПС проводится с условием, что каждая АС на одной итерации математических расчетов осуществляет прием и передачу информации с одной БС, т.е. не учитывается режим "мягкого хендовера".
5. При расчете потерь распространения радиоволн предполагается, что минимальное расстояние между источником помех и рецептором помех составляет не менее 5 м [2].
6. В методике предусмотрено следующее использование моделей распространения радиоволн в соответствии с приложением 1.
ПРДПРМ |
Полосы частот, МГц |
Диапазон расстояний |
Используемая модель распространения |
АСАС |
160, 450, 900 и 2000 |
0.005-1 км |
Усовершенствованная модель Хата |
1-1000 км |
Модель распространения ITU-R |
||
АСБС |
160, 450, 900 и 2000 |
0.005-1 км |
Усовершенствованная модель Хата |
1-1000 км |
Модель распространения ITU-R |
||
БСАС |
160, 450, 900 и 2000 |
0.005-1 км |
Усовершенствованная модель Хата |
1-1000 км |
Модель распространения ITU-R |
||
БСБС |
160, 450, 900 |
0.005-1 км |
Усовершенствованная модель Хата |
1-1000 км |
Модель распространения ITU-R |
||
БСБС |
2000 |
0.005-1 км |
Усовершенствованная модель Хата |
1-1000 км |
Модель с оценкой всего профиля трассы (приложение 1 п.1) |
||
РРСАС |
160, 450, 900 и 2000 |
0.005-1 км |
Усовершенствованная модель Хата |
1-1000 км |
Модель распространения ITU-R |
||
РРСБС |
160, 450, 900 |
0.005-1 км |
Усовершенствованная модель Хата |
1-1000 км |
Модель распространения ITU-R |
||
РРСБС |
2000 |
0.005-1 км |
Усовершенствованная модель Хата |
1-1000 км |
Модель с оценкой всего профиля трассы (приложение 1 п.1) |
7. Антенна АС сети СПС считается всенаправленной с КУА, равным 0 дБ. Высота подвеса антенны АС над уровнем земной поверхности принимается равной 1.5 м.
8. При рассмотрении сетей CDMA, включающих несколько несущих частот, для упрощения анализа влияние внеполосных внутрисистемных помех между несущими не моделируется.
В Методике расчета ЭМС сетей сухопутной подвижной связи с РЭС гражданского назначения, работающих в общих полосах частот в диапазонах 160 МГц, 450 МГц, 900 МГц и 2 ГГц в качестве исходных данных используются:
1. Сведения о действующих и вновь вводимых в эксплуатацию РЭС, которые представлены в карточке ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ (приложение 2).
2. Данные для подготовки заключения о возможности назначения (присвоения) радиочастот для РЭС, используемых в сетях фиксированной и подвижной радиослужб по Форме N ИД-PC, ФС, представляемые заявителями в соответствии с Положением о порядке рассмотрения материалов, проведения экспертизы и принятия решения о выделении полос частот для радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств (приложение 3).
3. Стандарты ETSI, 3GPP, 3GPP2, содержащие технические характеристики оборудования для конкретных сетей СПС (TETRA, GSM, WCDMA, cdma2000 и т.д.).
Исходные данные определяют следующие параметры, необходимые для проведения расчетов:
Для сети СПС (вновь вводимой в эксплуатацию и действующей):
Обозначение |
Характеристика |
Источник |
N |
Количество БС в рассматриваемой СПС |
Форма N ИД-РС. |
( , Y) |
Координаты БС в рассматриваемой СПС |
территориального плана сети |
Sectors |
Количество секторов в i-й БС |
|
Высота подвеса антенны в j-ом секторе в i-й БС, м |
||
(Ftx ) , (Frx ) |
Частотное присвоение в j-м секторе в i-й БС для k-й несущей в ПРД и ПРМ, МГц |
Форма N ИД-РС п.п.19, 20, 21 |
G |
Коэффициент усиления антенны в j-м секторе в i-й БС |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.6.7 |
G(
)
, |
Аппроксимации диаграммы направленности антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях в j-м секторе в i-й БС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.6.8, 6.9, 6.10, 6.11 |
Sens |
Чувствительность приемника БС, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.7, |
Sens |
Чувствительность приемника АС, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.7 |
SIR |
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в обратном канале, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.8 |
SIR |
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в прямом канале, дБ (отлично от SIR в случае CDMA) |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.8 |
P
|
Минимальная и максимальная мощность передатчика АС, дБм (при отсутствии управления мощностью совпадают) |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.11, 4.12, |
P
, |
Минимальная и максимальная мощность передатчика в j-м секторе в i-й БС на k-й несущей, дБм (при отсутствии управления мощностью совпадают) |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.11, 4.12 |
Garmonics |
Уровень побочных излучений на гармониках для ПРД в j-м секторе в i-й БС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.17, 4.18 |
Subgar |
Уровень побочных излучений на субгармониках для ПРД в j-м секторе в i-й БС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.19 |
Garmonics |
Уровень побочных излучений на гармониках для ПРД АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.17, 4.18 |
Избирательность по зеркальному каналу для ПРД в j-м секторе в i-й БС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.20 |
|
Избирательность по зеркальному каналу для ПРД АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.20 |
|
Избирательность по помехам блокирования для ПРД в j-м секторе в i-й БС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.22 |
|
Избирательность по помехам блокирования для ПРД АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.22 |
|
S( ) |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов для прямого канала |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.7, 4.8, 4.9 |
S( ) |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов для обратного канала |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.7, 4.8, 4.9 |
F |
- необходимая ширина полосы приемника АС, МГц |
Форма N 1 ГКРЧ п.5.4 |
F |
- необходимая ширина полосы приемника БС, МГц |
Форма N 1 ГКРЧ п.5.4 |
A , A |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в j-м секторе в i-й БС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.7.4, 7.5 |
A , A |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.7.4, 7.5 |
Polarization |
Тип поляризации или их комбинации в антенне в j-ом секторе в i-й БС |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.7.6, |
Для линий РРС:
Обозначение |
Характеристика |
Источник |
N |
Количество рассматриваемых РРС |
Форма N ИД-РС Проект частотно- |
( , ) |
Координаты i-й РРС |
территориального плана сети |
H |
Высота подвеса антенны i-й РРС, м |
|
(Ftx ) , (Frx ) |
Частотные присвоения i-й РРС для к-ой несущей в ПРД и ПРМ, МГц |
Форма N ИД-РС 19, 20, 21, 22 |
G |
Коэффициент усиления антенны i-й РРС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.6.7 |
G(
)
, |
Аппроксимации диаграммы направленности антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях в i-й РРС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.6.8, 6.9, 6.10, 6.11 |
Sens |
Чувствительность приемника в i-й РРС на k-й несущей, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.7 |
SIR |
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в канале в i-й РРС на k-й несущей, ДБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.5.8 |
P |
Максимальная мощность передатчика в i-й РРС на k-й несущей, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.12 |
Garmonics |
Уровень побочных излучений на гармониках в i-й РРС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.17, 4.18 |
Избирательность по зеркальному каналу в i-й РРС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п., 5.20 |
|
S( ) |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов в i-й РРС на k-й несущей |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.4.7, 4.8, 4.9, 5.15, 5.16, 5.17 |
A , A |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в i-й РРС на k-й несущей, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.1 7.4, 7.5 |
Polarization |
Тип поляризации или их комбинации в антенне в j-м секторе в i-й РРС |
Форма N 1 ГКРЧ п.п.7.6, |
1.4. Критерий ЭМС сетей СПС
При оценке ЭМС сетей СПС необходимо отдельно рассматривать сети, базирующиеся на технологии FDMA/TDMA и сети на основе технологии CDMA, вследствие различного построения и функционирования сетей данных типов. В методике предлагается разделить методы моделирования между сетями СПС, а также между сетями СПС и РЭС РРЛ ФС.
Сеть СПС с технологией FDMA/TDMA
Решение об электромагнитной совместимости между сетями СПС, а также между сетями СПС и РЭС РРЛ ФС принимается, если для каждого направления связи, как восходящего, так и нисходящего, выполняется следующее требование [2], [7]:
Для каждого i и для каждого j в сети верно:
0.05 + delta, |
(1.1) |
где:
i - номер заявляемой БС в рассматриваемой сети;
j - номер частотного канала на i-й заявляемой БС;
- количество итераций моделирования функционирования сети СПС FDMA/TDMA, в которых на i-й БС в j-м частотном канале выполнилось требование по заданному SIR при отсутствии внешних помех;
- количество итераций моделирования функционирования сети СПС при максимальной загрузке, в которых на i-й БС в j-м частотном канале выполнилось требование по заданному SIR в присутствии внешних помех;
delta - оценка ошибки статистического анализа, которая связана с количеством итераций Ntotal следующей зависимостью (рекомендуемое значение Ntotal не менее 20000 [3]):
delta = |
(1.2) |
Т.е. критерий гарантирует снижение вероятности выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха не более чем на 5% процентов во всех каналах на всех заявляемых БС по сравнению со случаем отсутствия внешних помех. Предполагается, что на каждом частотном канале каждой БС сети одновременно работает только одна АС.
Сеть СПС с технологией CDMA
Решение об электромагнитной совместимости между сетями СПС, а также между сетями СПС и РЭС РРЛ ФС принимается, если для каждого направления связи, как восходящего, так и нисходящего, выполняется следующее требование [2]:
Для каждого i и для каждого j в сети верно:
0.05 + , |
(1.3) |
где:
i - номер заявляемой БС в рассматриваемой сети;
j - номер частотного канала на i-й заявляемой БС;
- усредненное максимальное число абонентов, одновременно обслуживаемых на i-й БС в j-м частотном канале в данной сети в отсутствие внешних помех;
- усредненное максимальное число абонентов, одновременно обслуживаемых на i-й БС в j-м частотном канале в данной сети в присутствии внешних помех;
- оценка ошибки статистического анализа, которая связана с количеством итераций Ntotal следующей зависимостью (рекомендуемое значение Ntotal не менее 10000 [2]):
= |
(1.4) |
Ntotal - общее количество итераций моделирования функционирования сети СПС при максимальной загрузке сети.
Усредненное максимальное число абонентов , одновременно обслуживаемых в данной сети, в отсутствие источников помех и усредненное максимальное число абонентов , одновременно обслуживаемых в данной сети в присутствии источников помех, определяются на основе оценки электромагнитной совместимости между РЭС СПС (БС и АС), а также между РЭС СПС (БС и АС) и РЭС РРЛ с учетом модели функционирования сети СПС CDMA. Оценка числа абонентов производится путем подсчета абонентских станций, в которых выполняется требуемое отношение сигнал/суммарная помеха, представляемое заявителем в карточке по форме N 1 ГКРЧ.
Расчетное значение отношения сигнал/суммарная помеха считается равным требуемому отношению сигнал/суммарная помеха = (дБ), если расчетное значение попадает в следующий отрезок [ - 0.5, + 0,5], дБ. Данное условие определяется погрешностями расчета и установки мощности в сетях с ее регулировкой.
Выходным результатом в Методике расчета ЭМС сетей сухопутной подвижной связи с РЭС гражданского назначения, работающих в общих полосах частот в диапазонах 160 МГц, 450 МГц, 900 МГц и 2 ГГц, является решение об ЭМС между сетями СПС, а также между сетями СПС и РЭС РРЛ.
Подробный алгоритм принятия данного решения об ЭМС приводится в главах 3 и 4.
В перечень сценариев совместного использования РЧС сетей СПС с РЭС гражданского назначения, работающих в общих полосах частот в диапазонах 160 МГц, 450 МГц, 900 МГц и 2 ГГц, включены сети СПС, использующие технологии множественного доступа с частотным, временным и кодовым разделением каналов (FDMA, TDMA и CDMA), с временным и частотным дуплексом (TDD, FDD), а также РЭС РРЛ.
Методика предполагает рассмотрение следующих помеховых ситуаций:
- влияние на сеть СПС со стороны одной или нескольких сетей СПС;
- влияние на сеть СПС со стороны одного или нескольких РЭС РРЛ;
- влияние на сеть СПС со стороны одной или нескольких сетей СПС и одного или нескольких РЭС РРЛ;
Для упрощения описания в методике рассматриваются только ситуации с участием только двух сетей СПС (рецептора помех и источника помех) или сети рецептора помех и совокупности РЭС РРЛ. При проведении оценки ЭМС с участием нескольких сетей возможно комбинирование приведенных ниже сценариев и моделирование функционирования всех участвующих сетей СПС в рамках единого процесса.
В данной методике предполагается использование алгоритмов для сетей, основанных на FDD. Для анализа сетей, использующих TDD, производится переход к анализу двух сетей FDD. Т.е. моделирование и анализ ЭМС сети TDD или с сетью TDD производится дважды. В первом случае рассчитывается ЭМС, в котором сеть TDD, в рассматриваемом диапазоне, заменяется на функционирующий восходящий канал сети FDD с аналогичными параметрами. Во втором случае рассчитывается ЭМС, в котором сеть TDD в рассматриваемом диапазоне заменяется на функционирующий нисходящий канал сети FDD с аналогичными параметрами. Данный подход справедлив как для сетей СПС, являющихся рецептором помех, так и для сетей СПС - источников помех. Это обусловлено тем, что в системах с TDD дуплексом половина временного цикла выделяется одному направлению передачи, при этом длительность односторонней передачи достаточна для проведения регулировки мощности и оценки отношения сигнал /суммарная помеха.
В случае рассмотрения ЭМС двух несинхронизированных сетей с TDD необходимо рассматривать все возможные комбинации направлений передачи, т.е. моделирование функционирования сетей TDD необходимо проводить уже четырежды.
Ниже приведено краткое описание указанных выше систем СПС и РЭС РРЛ.
Сеть СПС с CDMA состоит из ряда БС, которые работают на одних и тех же частотах. Максимально возможное количество пользователей в сети ограничено внутрисистемными помехами и не может быть определено без моделирования. В сетях СПС с CDMA как в прямом, так и в обратном каналах осуществляется управление мощностью в АС и БС с целью достижения заданного С/I при минимизации внутрисистемных помех. В прямом канале ограничением является максимальная мощность БС, а в обратном канале - внутрисистемная помеха.
Излучение сигнала в течение сеанса связи происходит постоянно, голосовая активность абонентов не учитывается.
В рассматриваемых далее сценариях выделены следующие варианты функционирования АС и БС сетей CDMA.
РЭС системы CDMA |
Особенности моделирования сетей СПС |
||
Координаты РЭС |
Управление мощностью ПРД с учетом |
||
SIR |
Мощности |
||
AC CDMA |
Переменные |
+ |
- |
БС CDMA |
Постоянные |
+ |
- |
Сеть СПС с технологией FDMA
Сеть FDMA состоит из совокупности БС, объединяемых в кластеры. Кластер представляет собой группу БС, в которой любой частотный канал используется только одной БС. Каждый частотный канал внутри кластера используется только одной АС. Общее количество абонентов, работающих с конкретной БС в заданный момент времени, ограничено количеством частотных каналов, выделяемых БС.
Управление мощностью в прямом канале обычно отсутствует. Управление мощностью в обратном канале может присутствовать или отсутствовать.
Зона обслуживания сети СПС FDMA в прямом и обратном направлениях связи ограничивается мощностью передатчиков и чувствительностью приемников. Излучение сигнала в течение сеанса связи происходит постоянно, голосовая активность абонентов не учитывается.
В рассматриваемых далее сценариях выделены следующие варианты участия систем FDMA.
РЭС системы FDMA |
Особенности моделирования сетей СПС |
||
Координаты РЭС |
Управление мощностью ПРД с учетом |
||
SIR |
Мощности |
||
AC FDMA (FDMA без упр. мощ-тью) |
Переменные |
- |
- |
AC FDMA (FDMA с упр. мощ-тью) |
Переменные |
- |
+ |
БС FDMA |
Постоянные |
- |
- |
Сеть СПС с технологией TDMA
Сеть TDMA состоит из совокупности БС, объединяемых в кластеры. Кластер представляет собой группу БС, в которой любой частотный канал используется только одной БС. Разделение каналов происходит как по частотному принципу, так и по временному принципу. В каждом частотном канале передается несколько мультиплексированных во времени речевых потоков. Каждый частотный канал в конкретный момент времени, как и в системе FDMA, внутри кластера используется только одной АС. Общее количество абонентов, работающих с конкретной БС в заданный момент времени, ограничено количеством частотных каналов, выделяемых БС.
Управление мощностью в прямом канале может присутствовать или отсутствовать. Управление мощностью в обратном канале присутствует почти во всех современных системах.
Зона обслуживания сети СПС TDMA ограничивается мощностью передатчиков и чувствительностью приемников. При анализе ЭМС голосовая активность абонентов не учитывается.
РЭС системы TDMA |
Особенности моделирования сетей СПС |
||
Координаты РЭС |
Управление мощностью ПРД с учетом |
||
SIR |
Мощности |
||
AC TDMA |
Переменные |
- |
+ |
БС TDMA (TDMA без упр. мощ-тью) |
Постоянные |
- |
- |
БС TDMA |
Постоянные |
- |
+ |
РРЛ
РРЛ как источник помех представляется совокупностью из 2 РРС, одна из которых является ПРД, а другая ПРМ, в одном направлении, и наоборот в противоположном направлении. Считается, что РРС всегда используют максимальную мощность передатчика.
Все параметры РРС считаются детерминированными и неизменными при проведении моделирования.
РЭС РРЛ |
Особенности моделирования сетей СПС |
||
Координаты РЭС |
Управление мощностью ПРД с учетом |
||
SIR |
Мощности |
||
ПРД РРС |
Постоянные |
- |
- |
2.2. Сценарий СПС-СПС
Все возможные дуэльные сочетания РЭС СПС указаны в приведенной ниже таблице. В таблице указаны факторы, подлежащие учету при определении ЭМС между РЭС в соответствующем сценарии.
Источники |
Рецепторы помех, ПРМ |
|||||||
помех, ПРД |
AC |
БС |
БС FDMA |
БС |
AC |
БС |
AC TDMA |
AC |
AC CDMA |
2 |
2 |
I |
2 |
I |
2 |
I |
2 |
БС CDMA |
2 |
2 |
I |
2 |
I |
2 |
I |
2 |
AC FDMA (FDMA без УМ) |
V |
V |
0 |
V |
0 |
V |
0 |
V |
AC FDMA (FDMA с УМ) |
2 |
2 |
1 |
2 |
I |
2 |
I |
2 |
БС FDMA |
V |
V |
0 |
V |
0 |
V |
0 |
V |
AC TDMA |
2 |
2 |
I |
2 |
I |
2 |
I |
2 |
БС TDMA (TDMA без УМ) |
V |
V |
0 |
V |
0 |
V |
0 |
V |
БС TDMA (TDMA с УМ) |
2 |
2 |
I |
2 |
I |
2 |
I |
2 |
I - управление мощностью в ПРД - источнике помех;
V - управление мощностью в ПРД, связанном с ПРМ - рецептором помех;
2 - управление мощностью присутствует в ПРД, связанном с ПРМ - рецептором помех, и в ПРД - источнике помех;
0 - управление мощностью отсутствует в ПРД, связанном с ПРМ - рецептором помех, и в ПРД - источнике помех.
Учитывая детерминированность и неизменность параметров РРС при проведении моделирования, перечень возможных вариантов взаимодействия СПС-РЭС РРЛ ограничивается приведенными в следующей таблице.
Источники |
Рецепторы помех. ПРМ |
|||||||
помех, ПРД |
AC |
БС |
БС FDMA |
БС |
AC |
БС |
AC TDMA |
AC |
ПРД РРС |
V |
V |
0 |
V |
0 |
V |
0 |
V |
V - управление мощностью присутствует в ПРД, связанном с ПРМ - рецептором помех;
0 - управление мощностью отсутствует в ПРД, связанном с ПРМ - рецептором помех;
Оценка ЭМС сетей СПС проводится путем имитационного моделирования функционирования сетей СПС методом Монте-Карло. Метод Монте-Карло предусматривает моделирование отображений сети сотовой связи, представляющих собой описание всех параметров сети в конкретный момент времени. Для создания такого отображения случайным образом по определенным законам распределения вероятностей генерируются положение абонентских станций, логнормальные замирания при распространении радиоволн, рассчитываются ослабления сигналов, моделируется организация канала связи между БС и АС, производится управление мощностью на основе сгенерированных параметров распространения радиоволн и мощностей АС и БС. В завершение в каждом отображении проверяется выполнение заданных требований по отношению сигнал/суммарная помеха в соединениях между БС и АС.
В соответствии с используемой технологией, TDMA/FDMA или CDMA, происходит моделирование функционирования сети СПС и производится оценка ЭМС. В методике предусмотрены отдельные процедуры для моделирования сети TDMA/FDMA и моделирования сети CDMA, причем существует несколько процедур, различающихся для прямого и обратного каналов CDMA.
Сеть СПС с технологией FDMA/TDMA.
Общий принцип расчета ЭМС сети СПС FDMA/TDMA вне зависимости от анализируемого направления связи можно сформулировать следующим образом:
1) Моделируется работа сети СПС FDMA/TDMA в отсутствие внешних помех в предположении, что в каждом частотном канале каждой БС работает одна АС.
2) Для каждого частотного канала каждой заявляемой БС собирается статистика выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха в отсутствие помех.
3) Моделируется работа сети СПС FDMA/TDMA в присутствии внешних помех в предположении, что в каждом частотном канале каждой БС работает одна АС.
4) Для каждого частотного канала каждой заявляемой БС собирается статистика выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха в присутствии помех.
5) Производится оценка снижения вероятности выполнения заданного отношения сигнал/ суммарная помеха в каждом частотном канале каждой заявляемой БС по сравнению со случаем отсутствия внешних помех.
6) Повторяются шаги 1-5 для другого направления передачи.
7) По результатам анализа восходящего и нисходящего каналов производится решение об ЭМС.
Сеть СПС с технологией CDMA
При моделировании функционирования сети CDMA учитывается только внутрисистемная помеха только по основному каналу приема, только от основного излучения, внутрисистемная помеха по соседним каналам не учитывается для ускорения алгоритма поиска. Все РЭС одной сети СПС моделируются одновременно.
Общий принцип расчета ЭМС сети СПС CDMA вне зависимости от анализируемого направления связи можно сформулировать следующим образом:
1) Для каждой БС для каждого частотного канала выполняется.
1.1) Происходит поиск усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале в отсутствии внешних помех.
1.2) Происходит поиск усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале в присутствии внешних помех.
1.3) Происходит оценка снижения усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале по сравнению со случаем отсутствия помех.
2) По результатам проверки снижения усредненного максимального количества абонентов для каждой БС на каждом частотном канале производится решение об ЭМС для рассмотренного направления.
3) Повторяются шаги 1-3 для другого направления передачи.
4) По результатам анализа восходящего и нисходящего каналов производится решение об ЭМС.
Исходными данными для методики являются данные о рельефе местности и параметры, предоставляемые карточками ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ и по Форме N ИД-PC, ФС.
Алгоритмы расчета ЭМС для сценария СПС-СПС рассмотрены более подробно в разделах 4 и 5. Данные по методам и процедурам моделирования функционирования сетей СПС, используемых в этих алгоритмах, приведены в пунктах 3.1.2-3.3.
При оценке ЭМС необходимо ограничить список рассматриваемых БС сетей СПС, участвующих в формировании помех на БС рецепторы помех. Для этого используется выборка РЭС по пространственному и частотному критерию. При использовании FDD в сети рецепторе помех для каждого направления связи формируется отдельный перечень моделируемых РЭС СПС источников помех.
Выборка РЭС по частотному диапазону
В анализе учитываются все частотные присвоения всех сетей СПС источников помех, если хотя бы один канал сети источника помех находится в пределах двух канальных интервалов (соответствующих сети рецептору помех) от какого либо канала на заявляемых БС сети рецепторе помех. Т.е. вся сеть СПС считается потенциальным источником помех, если хотя бы для одного канала передачи (АС или БС) такой сети выполняется:
, |
(3.1) |
(3.2) |
где:
и - соответственно несущая и ширина канала в сети СПС источнике помех;
и - соответственно несущая и ширина канала на заявляемой БС в сети СПС рецепторе помех;
Выборка РЭС по расстоянию от рецептора помех
Под БС рецепторами помех подразумеваются вновь заявляемые БС определенной сети и все БС той же сети, заявленные ранее в том же диапазоне (160, 450, 900 или 2000 МГц), для которых выполняется условие:
< r;
- расстояние между j-й БС и i-й РРС;
r - находится из следующего уравнения;
+ G + - 32,44 - 20 · - = 0 |
(3.3) |
где:
P - максимальная мощность заявляемой БС, дБм;
G - максимальный коэффициент усиления антенны БС, дБ
G - максимальный коэффициент усиления приемной антенны АС;
- чувствительность приемника АС, связанной с заявляемой БС дБм;
- средняя частота передачи на заявляемой БС, МГц.
- искомое расстояние, км.
Способ вычисления искомого r приведен в следующем пункте.
Под БС источниками помех и соответствующими АС источниками помех, рассматриваемыми при оценке ЭМС, подразумеваются все БС других сетей СПС, проходящих частотную выборку (в том числе и по каналам передачи АС), которые находятся ближе хотя бы к одной заявленной БС, чем расстояние, определяемое из следующего выражения:
+ G + G - 32,44 - 20 · - Sens = 0, |
(3.4) |
где:
P - максимальная мощность мешающего РЭС СПС (АС или БС в мешающей сети в зависимости от конкретной ситуации по перекрытию полос частот), дБм;
G - коэффициент усиления антенны мешающего РЭС СПС, дБ;
G - коэффициент усиления приемной антенны защищаемого РЭС СПС (заявляемая БС или соответствующая АС), дБ;
Sens - чувствительность приемника защищаемого РЭС СПС (заявляемая БС или соответствующая АС), дБм;
- средняя частота передачи или приема (в зависимости от направления воздействия помех) на заявляемой БС, МГц;
r - искомое расстояние, км.
Способ вычисления искомого r приведен в следующем пункте.
Определение зоны обслуживания сети СПС (совокупности зон обслуживания всех БС сети) с учетом рельефа местности является процедурой, которая предшествует всем остальным этапам моделирования функционирования сети. В методике для секторных и всенаправленных БС применяются одинаковые алгоритмы, т.к. конфигурация соты задается соответствующей диаграммой направленности антенны.
В состав БС входит передатчик, работающий на одной или нескольких частотах в одном и том же диапазоне (в пределах 5% от средней частоты из присвоенных заявляемой БС), приемника и приемо-передающей антенны. Предполагается, что зона обслуживания в обратном канале является определяющей. Именно эта зона обслуживания используется для моделирования функционирования сети в обоих направлениях связи. Для построения зоны обслуживания конкретной соты производятся следующие процедуры:
1. Для каждой БС определяются радиусы на поверхности Земли, которые соответствуют максимальным расстояниям возможного обслуживания АС для заданного количества азимутальных радиусов (рекомендуется 360 азимутальных радиусов) с учетом диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости (рис.3.1). В случае нескольких рабочих частот в одном диапазоне на БС расчет зоны обслуживания производится для средней частоты.
2. Из определенных в п.1 координат точек на поверхности Земли формируются массивы ArrayArea ( , ) для каждой k-й БС в сети СПС (точки задаются в полярной системе координат с центром с координатами k-й БС).
Рис.3.1. Принцип построения зоны обслуживания БС
Сеть СПС с технологией CDMA
Для РЭС, реализующих технологию CDMA, максимальные азимутальные расстояния возможного обслуживания АС для направления АС-БС определяются следующими выражениями [1]:
, |
(3.5) |
где:
- максимальное расстояние для поддержания связи, рассчитанное с учетом требуемого отношения SIR в приемнике БС для режима передачи телефонного трафика, в предположении, что в сети работает только одна станция [3]. находится из решения следующего уравнения:
+ G ) + G ) - Loss( ) - Sens - b · = 0 |
(3.6) |
где:
P - максимальная мощность АС, дБм;
Sens - чувствительность приемника БС, дБм;
G ) = G ) + G ) - коэффициент усиления передающей антенны в направлении передачи, дБ;
G ) = G ) + G ) - коэффициент усиления приемной антенны в направлении приема, дБ;
Loss () - медианные потери на трассе на расстоянии , дБ;
- параметр СКО, определяющий распределение логнормальных замираний;
b - запас на замирания, принимаемый равным 1,96, что соответствует 95% площади зоны обслуживания [6];
L - фактор загрузки, который характеризует среднюю загрузку сети (соты) и в методике принимается равным 0,75 (стандартная загрузка для города) [2].
- показатель степени, характеризующий зависимость потерь от расстояния, аппроксимирующий реально используемую модель распространения радиоволн, определяется из выражений:
для модели Хата
, |
(3.7) |
для модели М.1546
, |
(3.8) |
Сеть СПС с технологией FDMA/TDMA
Для РЭС, реализующих технологию TDMA/FDMA, максимальные азимутальные расстояния (радиусы) возможного обслуживания AC R для направления АС-БС определяются из уравнения:
P + G ) + G ) - Loss( ) - Sens - b · = 0 |
(3.9) |
Решение уравнений:
А) Для решения уравнений вида:
+ G ) + G ) - Loss( ) - Sens - А = 0 |
(3.10) |
где:
А = b · - константа, не зависящая от R, ;
применяется рекурсивный метод расчета [3] с использованием функции:
= + G ) + G ) - Loss( ) - Sens - А |
(3.11) |
= - , |
(3.12) |
номер интерации n = 2, 3 … = 0,001 км и = 1000 км .
Критерий остановки расчетов определяется неравенством:
0,001, |
(3.13) |
где n - порядковый номер расчетов.
При проведении статистического моделирования функционирования сети СПС на каждой итерации расчетов АС присваиваются координаты в соответствии с равномерным законом распределения АС (п.п.3.3.6.1) в зоне обслуживания одной из БС. С этой целью по всему массиву ArrayArea (, ) c учетом координат k-ой БС определяются граничные значения области обслуживания БС в декартовой системе координат , , , . За начало декартовой системы координат принимается положение БС. В прямоугольной зоне, ограниченной данными координатами, осуществляется генерация случайных равномерно распределенных величин X и Y . При этом учитываются координаты только тех точек, которые будут находиться в рассчитанной (п.п.3.1.2.2) зоне обслуживания данной.
Количество АС, генерируемых в зоне обслуживания каждой БС, определяется на этапе моделирования функционирования сети СПС.
Принадлежность местоположений АС к зоне обслуживания сети СПС определяется следующим образом:
1. Генерируются случайные координаты АС в прямоугольной области , , , .
2. Рассчитываются координаты АС в полярных координатах относительно данной БС ( , ).
4. Определяются ближайшие по азимуту точки из массива ArrayArea ( , ) данной k-ой БС.
5. Проверяются следующие условия:
- если оба радиуса точек из массива ArrayArea ( , ), больше , то точка в зоне обслуживания БС;
- если оба радиуса точек из массива ArrayArea( , ), меньше , то точка вне зоны обслуживания БС;
- если больше одного радиуса и меньше второго радиуса, то:
- происходит переход в декартову систему координат;
- по точкам из массива ArrayArea( , ) строится уравнение прямой;
- если АС находится в той же полуплоскости или на линии, что и БС, то АС находится в зоне обслуживания БС, иначе вне зоны.
Если АС не принадлежит к зоне обслуживания ближайшей БС, то процедура повторяется, и вновь генерируются случайные координаты X и Y . Процесс продолжается до тех пор, пока АС не попадет в зону обслуживания БС.
Данный пункт описывает функционирование сетей СПС на основе технологий FDMA/TDMA и CDMA. При моделировании на каждой итерации производится генерация АС, организация соединений АС-БС и управление мощностью. При этом на каждой итерации производится сбор информации о выполнении заданного отношения сигнал/суммарная помеха.
По результатам множества итераций делается вывод о выполнении критерия ЭМС соответственно для сетей СПС TDMA/FDMA и CDMA. Причем для прямого и обратного каналов CDMA предусмотрен различный порядок функционирования сети СПС.
Моделирование функционирования сети СПС FDMA/TDMA
Данный метод справедлив как для случая отсутствия, так и для случая присутствия помех. В случае присутствия помех одновременно моделируется функционирование сети СПС источника помех.
Метод одинаков как для восходящего, так и для нисходящего направления связи.
1) По входным данным определяются координаты заявляемых БС и устанавливаются их параметры.
2) Определяются БС сети СПС, в которой заявляются данные БС, участвующие в процессе моделирования, устанавливаются их параметры.
3) Определяются зоны обслуживания всех рассматриваемых БС.
4) Определяется количество итераций моделирования.
На каждой итерации:
5.1) В зоне обслуживания каждой БС для каждого частотного канала на этой БС генерируется АС.
5.2) Производится организация соединения АС-БС.
5.3) Производится управление мощностью.
5.4) В соединениях, относящихся к заявляемым БС, проверяется факт выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха.
6) Производится вычисление вероятности выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха в каждом частотном канале каждой заявляемой БС.
Моделирование функционирования сети СПС CDMA в прямом канале
Данный метод справедлив как для случая отсутствия, так и для случая присутствия помех. В случае присутствия помех одновременно моделируется функционирование сети СПС источника помех.
1) По входным данным определяются координаты заявляемых БС и устанавливаются их параметры.
2) Определяются БС сети СПС, в которой заявляются данные БС, участвующие в процессе моделирования, устанавливаются их параметры.
3) Определяются зоны обслуживания всех рассматриваемых БС.
4) Для каждой заявляемой БС проводится следующее моделирование (шаги 5-7):
5) Определяется количество итераций.
6) На каждой итерации:
6.1) Устанавливается начальное количество абонентов N = 10 в каждой соте
6.2) Устанавливается шаг приращения абонентов = 5 для каждой соты
6.3) Устанавливается флаг точного поиска TunningFlag = False
6.4) Устанавливается количество итераций проверки k = 20
6.5) Устанавливается счетчик успешного соединения всех абонентов S = 0 для заявляемой БС (к абонентам БС относятся все АС сгенерированные в зоне обслуживания БС)
6.6.1) Генерируется размещение N абонентских станций в зоне обслуживания каждой БС
6.6.2) Организуются соединения АС-БС
6.6.3) Производится регулирование мощности
6.6.4) Производится подсчет успешно организованных соединений для заявленной БС
6.6.5) Если все абоненты заявляемой БС успешно подключены, то S = S + 1
6.7) Повторить k раз шаг 6.6
6.8А) Если S 0,8 · k , то:
- Если флаг точного поиска TunningFlag = True, то:
- Если = 1, то осуществляется переход к шагу 6.9, иначе = Int (/2)
- N = N + и осуществляется переход к шагу 6.5
6.8Б) Если S 0,8 · k , то:
- TunningFlag = True
- Если = 1, то осуществляется переход к шагу 6.9, иначе = Int (/2)
- N = N - и осуществляется переход к шагу 6.5
6.9) Максимальное количество обслуживаемых АС равно N абонентов
7) Происходит усреднение максимального количества обслуживаемых АС для заявляемой БС.
Моделирование функционирования сети СПС CDMA в обратном канале
Данный метод справедлив как для случая отсутствия, так и для случая присутствия помех. В случае присутствия помех одновременно моделируется функционирование сети СПС источника помех.
В качестве условия возможности обслуживания АС для БС в обратном канале служит заданный порог превышения уровня внутрисистемных помех над уровнем тепловых шумов приемника БС:
NR = |
(3.14) |
где:
- тепловой шум приемника БС, мВт;
и - мощность создаваемых помех в приемнике БС соответственно от АС, прикрепленных к данной БС, и АС, прикрепленным к другим БС в этой же сети, мВт.
Стандартным значением, применяемым при планировании сетей CDMA, является 6 дБ.
1) По входным данным определяются координаты заявляемых БС и устанавливаются их параметры.
2) Определяются БС сети СПС, в которой заявляются данные БС, участвующие в процессе моделирования, устанавливаются их параметры.
3) Определяются зоны обслуживания всех рассматриваемых БС.
4) Для каждой заявляемой БС проводится следующее моделирование (шаги 5-7):
5) Определяется количество итераций.
6) На каждой итерации:
6.1) Устанавливается начальное количество абонентов N = 10 в каждой соте
6.2) Устанавливается шаг приращения абонентов = 5 для каждой соты
6.3) Устанавливается флаг точного поиска TunningFlag = False
6.4) Устанавливается количество итераций проверки k = 20
6.5) Устанавливается счетчик повышения шума за счет внутрисистемных помех NR = 0 ((к абонентам БС относятся все АС, организовавшие соединение с данной БС)
6.6.1) Генерируется размещение N абонентских станций в зоне обслуживания каждой БС
6.6.2) Организуются соединения АС-БС
6.6.3) Производится регулирование мощности
6.6.4) NR = +NR;
6.7) Повторить k раз шаг 6.6
6.8А) Если (NR/k) 4 (6 дБ), то:
- Если флаг точного поиска TunningFlag=True, то:
- Если = 1, то осуществляется переход к шагу 6.9, иначе = Int (/2)
- N = N + и осуществляется переход к шагу 6.5
6.8Б) Если (NR/k) > 4 (6 дБ), то:
- TunningFlag = True
- Если = 1, то осуществляется переход к шагу 6.9, иначе = lnt (/2)
- N = N - и осуществляется переход к шагу 6.5
6.9) Максимальное количество обслуживаемых АС равно N абонентов
7) Происходит усреднение максимального количества обслуживаемых АС для заявляемой БС.
Моделирование функционирования сети СПС CDMA как сети источника помех
В случае если сеть СПС CDMA является источником помех, то для данной сети находится усредненное максимальное количество обслуживаемых АС для каждой БС при условии отсутствия внешних помех. Полученные данные по количеству АС для каждой БС используются для одновременного моделирования сети СПС рецептора помех и данной сети СПС CDMA в качестве источника помех.
1) Поиск максимального числа АС в сети CDMA источнике помех (прямой или обратный канал)
2) Моделирование функционирования сети рецептора помех в отсутствии помех
3) Моделирование сети рецептора в присутствии помех от сети CDMA работающей с максимальным числом обслуживаемых АС
3.1) Генерация размещение АС в зоне обслуживания каждой БС
3.2) Организация соединений АС-БС
3.3) Регулирование мощности
- в случае сети FDMA/TDMA - рецептора помех управление мощностью сначала осуществляется в сети - рецепторе помех, затем в сети CDMA - источнике помех;
- в случае сети CDMA - рецептора помех управление мощностью производится одновременно в одном и том же цикле итеративного управления мощностью.
4) Вычисления отношений сигнал/суммарная помеха.
Организация каналов связи для TDMA
После размещения АС в зоне обслуживания БС СПС TDMA организуются соединения между АС и БС. БС, в которой АС была размещена в соответствии с процедурой расположения АС (п.3.1.2.3), является БС организующая соединение.
Организация каналов связи для CDMA
После размещения АС в зоне обслуживания сети СПС CDMA организуются соединения между АС и БС.
1) С учетом присутствия замираний на трассе определяются потери распространения радиоволн от каждой БС до каждой АС для средней частоты рабочего диапазона конкретной БС.
2) Определяется БС с минимальными потерями на трассе распространения.
3) Данная БС организует соединение АС с сетью СПС.
Регулировка мощностей АС и БС для каждой i-й пары ПРД-ПРМ в пределах одной итерации вычислений в сети CDMA при моделировании ее функционирования происходит в соответствии со следующим алгоритмом [4]:
= 0, 1,….. |
(3.15) |
где - заданное отношение SIR, и соответствуют рассчитываемому значению SIR и мощности излучения i-го передатчика АС или БС на n-й итерации.
В качестве начального значения мощности каждого передатчика принимается ее минимально возможное значение. Выбор начальной мощности не оказывает влияния на работу алгоритма, минимальный уровень выбран для однозначности построения метода.
В соответствии с данным алгоритмом вычисление мощности АС и БС сети CDMA останавливается после достижения точности данных вычислений 0,5 дБ или по достижении максимального количества итераций, равного 150 [2]. Если точность вычислений для АС не достигает значения 0,5 дБ, то эти абоненты считаются потерянными и отключаются. Т.е. АС считается успешно обслуживаемой, если в результате управления мощностью выполняется условие:
Алгоритм управления мощностью для обратного канала CDMA практически полностью повторяет общий алгоритм.
p = n = 0, 1,…..; |
|
где:
- минимально допустимая мощность передатчика, мВт;
- максимально допустимая мощность передатчика, мВт;
- мощность полезного сигнала, принятая на n-й итерации, мВт;
- заданное отношение сигнал/суммарная помеха;
- отношение сигнал/суммарная помеха, измеренное на n-й итерации алгоритма управления мощностью в i-м приемнике:
= , |
(3.17) |
где:
N - мощность шумов i-го приемника;
- мощность суммарных помех от АС, прикрепленных к обслуживающей БС на n-й итерации в i-м приемнике, мВт;
- мощность суммарных помех от всех других АС данной сети на n-й итерации в i-м приемнике, мВт;
- мощность суммарных помех от всех других РЭС в смежных и пересекающихся диапазонах частот на n-й итерации в i-м приемнике, мВт;
Gp - коэффициент усиления за счет расширения спектра, который равняется отношению чиповой скорости к скорости передаваемой информации.
Алгоритм управления мощностью в прямом канале CDMA отличается от алгоритма в обратном канале тем, что помимо ограничения на излучаемую мощность для одного абонента существует ограничение на суммарную излучаемую мощность БС. Кроме этого учитывается нарушение ортогональности сигналов в прямом канале CDMA вследствие многолучевого распространения.
Ограничение суммарной мощности происходит при помощи введения поправочного коэффициента для всех каналов трафика [4].
= n = 0, 1….. |
|
где:
- минимально допустимая мощность передатчика, мВт;
- максимально допустимая мощность передатчика, мВт;
- мощность полезного сигнала, принятая на n-й итерации, мВт;
- заданное отношение сигнал/суммарная помеха;
- отношение сигнал/суммарная помеха, измеренное на n-й итерации алгоритма управления мощностью в i-м приемнике:
= , |
(3.19) |
где:
- мощность шумов i-го приемника;
- мощность суммарных помех от остальных каналов (телефонные каналы, пилот сигнал, служебные каналы), излучаемых обслуживающей БС, на n-й итерации в i-м приемнике;
- коэффициент неортогональности сигналов одной БС в прямом канале, стандартное значение которого равно 0,4;
- мощность суммарных помех от всех других БС данной сети на n-й итерации в i-м приемнике, мВт;
- мощность суммарных помех от всех других РЭС в смежных и пересекающихся диапазонах частот на n-й итерации в i-м приемнике, мВт;
Gp - коэффициент усиления за счет расширения спектра, равняется отношению чиповой скорости к скорости передаваемой информации.
Scaling - поправочный коэффициент для ограничения суммарной мощности каналов телефонного трафика в БС, вычисляемый следующим образом:
Scaling = |
(3.20) |
где:
- максимально допустимая мощность БС, включающая все типы прямых каналов;
- суммарная моделируемая мощность БС, включающая все типы прямых каналов на n-й итерации алгоритма управления мощностью;
pilot - доля мощности БС, отводимая на пилот-сигнал (определяется стандартом);
overhead - доля мощности БС, отводимая на служебные каналы;
pilot + overhead принимается равным 20% [5].
Алгоритм управления мощностью для прямого и обратного каналов TDMA/FDMA отличается от алгоритмов CDMA. В алгоритме управления мощностью для TDMA/FDMA мощность определяется по абсолютному уровню сигнала в приемнике, связанном с данным передатчиком, а не по отношению SIR [3]:
P = |
|
где:
- минимально допустимая мощность передатчика, мВт;
- максимально допустимая мощность передатчика, мВт;
- величина замирания в конкретном соединении, случайно генерируемая при расчете уровня сигнала;
Sens - чувствительность приемника, дБм;
= - коэффициент усиления передающей антенны в направлении передачи, дБ;
= - коэффициент усиления приемной антенны в направлении приема, дБ;
Loss(R) - медианные потери на трассе между приемником и передатчиком на расстоянии R, дБ;
Для учета присутствия внутрисистемных помех предполагается работа приемника с уровнем полезного сигнала на 3 дБ выше, чем собственная чувствительность [6].
Оценка ЭМС сетей СПС с РЭС РРЛ также проводится путем имитационного моделирования функционирования сетей СПС методом Монте-Карло. Несмотря на то, что параметры РРЛ, используемые в расчетах ЭМС, являются детерминированными, недетерминированный характер сетей СПС требует применения имитационного моделирования. По этой причине для оценки ЭМС в сценарии СПС-РРЛ используется тот же критерий, что и в сценарии СПС-СПС. Отличие состоит в том, что в качестве источника помех выступает РРЛ с неизменными во времени параметрами, которые не изменяются от итерации к итерации как в сети СПС. Тогда общий алгоритм оценки ЭМС для сценарии СПС-РРЛ описывается следующим образом:
Сеть СПС с технологией FDMA/TDMA.
Общий принцип расчета ЭМС сети СПС FDMA/TDMA вне зависимости от анализируемого направления связи можно сформулировать следующим образом:
1) Моделируется работа сети СПС FDMA/TDMA в отсутствие внешних помех в предположении, что в каждом частотном канале каждой БС работает одна АС.
2) Для каждого частотного канала каждой заявляемой БС собирается статистика выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха в отсутствие помех.
3) Моделируется работа сети СПС FDMA/TDMA в присутствии внешних помех от РЭС РРЛ в предположении, что в каждом частотном канале каждой БС работает одна АС.
4) Для каждого частотного канала каждой заявляемой БС собирается статистика выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха в присутствии помех.
5) Производится оценка снижения вероятности выполнения заданного отношения сигнал/ суммарная помеха в каждом частотном канале каждой заявляемой БС по сравнению со случаем отсутствия внешних помех.
6) Повторяются шаги 1-5 для другого направления передачи.
7) По результатам анализа восходящего и нисходящего каналов производится решение об ЭМС.
Сеть СПС с технологией CDMA
При моделировании функционирования сети CDMA учитывается только внутрисистемная помеха только по основному каналу приема, только от основного излучения, внутрисистемная помеха по соседним каналам не учитывается для ускорения алгоритма поиска. Все РЭС одной сети СПС моделируются одновременно.
Общий принцип расчета ЭМС сети СПС CDMA вне зависимости от анализируемого направления связи можно сформулировать следующим образом:
1) Для каждой БС для каждого частотного канала выполняется.
2.1) Происходит поиск усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале в отсутствии внешних помех.
2.2) Происходит поиск усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале в присутствии внешних помех от РЭС РРЛ.
2.3) Происходит оценка снижения усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале по сравнению со случаем отсутствия помех.
3) По результатам проверки снижения усредненного максимального количества абонентов для каждой БС на каждом частотном канале производится решение об ЭМС для рассмотренного направления.
4) Повторяются шаги 1-3 для другого направления передачи.
5) По результатам анализа восходящего и нисходящего каналов производится решение об ЭМС.
Исходными данными для методики являются данные о рельефе местности и параметры, предоставляемые карточками ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ и по Форме N ИД-PC, ФС.
При оценке ЭМС необходимо ограничить список рассматриваемых РРЛ, участвующих в формировании помех на БС рецепторы помех. Для этого используется выборка РЭС по пространственному и частотному критерию. При использовании FDD в сети - рецепторе помех для каждого направления связи формируется отдельный перечень моделируемых РЭС.
Выборка РЭС по частотному диапазону
В анализе учитываются частотные присвоения РРЛ, если канал РРЛ находится в пределах двух канальных интервалов (соответствующих РРЛ) от какого-либо канала на заявляемых БС сети - рецепторе помех. Т.е. РРЛ считается потенциальным источником помех, если для одного канала в РРЛ выполняется:
|
(3.22) |
где:
и - соответственно несущая и ширина канала в РРС источнике помех;
и - соответственно несущая и ширина канала на заявляемой БС в сети СПС рецепторе помех;
Выборка РЭС по расстоянию от рецептора помех
Под РРС источниками помех рассматриваемыми при оценке ЭМС, подразумеваются все РРС, соответствующих частотному критерию для которых выполняется условие:
< r
- расстояние между j-й БС и i-й РРС;
r - находится из следующего уравнения;
+ + - 32,44 - 20· - Sens = 0 |
(3.23) |
где:
- максимальная мощность мешающей РРС, дБм;
- коэффициент усиления антенны мешающей РРС, дБ;
- коэффициент усиления приемной антенны защищаемого РЭС СПС (заявляемая БС или соответствующая АС), дБ;
Sens - чувствительность приемника защищаемого РЭС СПС (заявляемая БС или соответствующая АС), дБм;
- средняя частота передачи или приема (в зависимости от направления воздействия помех) на заявляемой БС, МГц;
r - искомое расстояние, км.
Учитывая, что параметры РЭС РРЛ являются детерминированными, при проведении моделирования случайные значения в РРЛ принимает только множитель ослабления радиосигналов. Моделирование функционирования СПС осуществляется согласно предыдущим разделам Методики (см.раздел 3.1).
В математических выражениях расчета уровня полезного сигнала и суммарного уровня помех на входе приемного устройства используются следующие обозначения:
Обозначение |
Определение параметра |
Grxj( ),Gtxj( ) |
диаграмма направленности ПРМ и ПРД антенн в горизонтальной плоскости излучения j-го РЭС, дБ |
Grxj( ),Gtxj( ) |
диаграмма направленности ПРМ и ПРД антенн в вертикальной плоскости излучения j-го РЭС, дБ |
азимут максимального излучения j-го РЭС, рад |
|
угол места максимального излучения j-го РЭС, рад |
|
мощность ПРД j-го РЭС, дБм |
|
Fade |
величина случайной составляющей потерь, генерируемая на каждой итерации при расчете уровня сигнала i-го ПРД в j-м ПРМ, дБ (закон распределения случайно составляющей зависит от используемой методики распространения радиоволн, см. приложение 1) |
чувствительность ПРМ j-го РЭС, дБм |
|
защитное отношение сигнал/помеха j-го РЭС, дБ |
|
маска спектра сигнала, излучаемого j-м РЭС, дБ |
|
, |
высота подвеса ПРМ и ПРД антенн, м |
, |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ ПРД и ПРМ j-го РЭС, дБ |
Loss |
медианное ослабление сигнала в пространстве при распространении от антенны i-го РЭС к антенне j-го РЭС, дБ (зависит от используемой методики распространения радиоволн, см. приложение 1) |
избирательность приемника j-го РЭС по зеркальному каналу, дБ |
|
Prx |
мощность полезного сигнала, поступающая на вход приемника j-го РЭС от соответствующего i-го передатчика, дБм |
Pij |
мощность одиночного помехового сигнала, поступающая на вход приемника j-го РЭС от i-го передатчика, дБм |
коэффициент ослабления помехового сигнала в полосе ПРМ j-го РЭС с учетом частотной расстройки ПРД помехового сигнала i-го РЭС и ПРМ j-го РЭС - объекта воздействия помех, дБ |
|
мощность помехового сигнала на частоте гармоник, дБм |
|
относительный уровень шумовых излучений источника помех, дБм |
|
коэффициент поляризационных потерь между i-м и j-м РЭС, дБ |
|
P1 |
мощность одиночного помехового сигнала, поступающая на вход приемника j-го РЭС от основного и внеполосного излучения i-го передатчика, дБм |
P2 |
мощность одиночного помехового сигнала по зеркальному каналу приема, поступающая на вход приемника j-го РЭС от основного и внеполосного излучения i-го передатчика, дБм |
P3 |
мощность одиночного помехового сигнала по основному каналу ПРМ j-го РЭС, создаваемая побочным излучением на гармониках ПРД i-го РЭС |
P4 |
мощность одиночного помехового сигнала по основному каналу приема, обусловленного шумовым побочным излучением источника помех |
|
суммарная помеха, поступающая на вход приемника j-го РЭС |
3.3.2. Вычисление уровня полезного сигнала на входе приемного устройства
Расчет уровня мощности полезного сигнала на входе ПРМ производится в соответствии с выражением:
Prx = + + - - - Loss - Fade , дБ |
(3.24) |
где:
=
-
При расчете помехового сигнала на входе приемника, рассматриваются сигналы, поступающие от передатчиков всех рассматриваемых при моделировании РЭС за исключением собственного передатчика РЭС. Учитывается четыре механизма возникновения помех:
- помеха по основному каналу от основного и внеполосного излучения;
- помеха по основному каналу от побочного излучения на гармониках;
- помеха по зеркальному каналу приема от основного и внеполосного излучения;
- помеха по основному каналу от побочного шумового излучения.
Расчет уровня мощности одиночного помехового сигнала на входе ПРМ производится в случае если:
|
(3.25) |
и - соответственно несущая и ширина канала источника помех;
и - соответственно несущая и НШП приемника на РЭС в сети СПС рецепторе помех;
Расчет производится в соответствии с выражением:
P1 = + + + - - - Loss - - Fade , дБм |
(3.26) |
где:
P = 10 · |
(3.27) |
S2 - АЧХ помехи (при интегрировании полагается, что вне аппроксимации АЧХ равна 0);
- НШП приемника помех
[] = 2 - ширина полосы канала помехового сигнала по уровню -60 дБ (возможен выбор уровня, определяемый наличием информации в карточке ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ);
и - несущие частоты полезного и помехового сигналов;
- коэффициент поляризационных потерь, который определяется в соответствии с приложением 7 Международного регламента радиосвязи таблицей, показан в таблице:
Поляризация |
Коэффициент поляризационных потерь |
|
ПРД |
ПРМ |
|
Круговая левосторонняя |
Круговая правосторонняя |
6 |
Круговая левосторонняя |
Линейная |
1,5 |
Круговая правосторонняя |
Линейная |
1,5 |
Круговая левосторонняя |
Круговая левосторонняя |
0 |
Круговая правосторонняя |
Круговая правосторонняя |
0 |
Вертикальная |
Вертикальная |
0 |
Горизонтальная |
Горизонтальная |
0 |
Вертикальная |
Горизонтальная |
6 |
3.3.3.2. Расчет уровня одиночного помехового сигнала по зеркальному каналу приема, обусловленного основным и внеполосным излучением источника помех
Зеркальные каналы образуются в су пер гетеродинных приемниках из-за недостаточной селективности их трактов, нелинейности активных элементов, а также низкого качества гетеродинов.
Учитывая структуру характеристик избирательности ПРМ по зеркальным каналам, расчет уровня помеховых сигналов проводится в зеркальных каналах приема в соответствии со следующими выражениями:
P2 = P( )tx + + + + - - - Loss (Т) - - Fade , дБм |
(3.28) |
Где рассчитывается аналогично п.3.3.3.1 в предположении, что частота полезного сигнала соответствует частоте зеркального канала.
Частота зеркального канала определяется соотношением:
= , |
(3.29) |
где - промежуточная частота в приемнике,
- частота гетеродина.
В случаях, когда приемник помех строится по схеме прямого преобразования, P2 не рассчитывается и не принимает участие в формировании суммарной помехи.
Причиной возникновения побочных излучений служат нелинейные процессы в тракте формирования высокочастотных сигналов и в антенно-фидерном тракте ПРД. К ним относятся излучения на гармониках. Излучения на гармониках P3 вычисляются по следующим формулам:
P3 = Pc + + - - - Loss - - Fade , дБм |
(3.30) |
P3 рассчитывается в тех случаях, когда гармоника попадает в полосу , где и - соответственно несущая и НШП приемника на заявляемой БС в сети СПС рецепторе помех. В целях уменьшения расчетов случаи, когда гармонические помехи попадают в соседние каналы приема, не рассматриваются.
Расчет уровня мощности помехового сигнала, обусловленного шумовым побочным излучением источника помех, на входе ПРМ производится в случае если:
(3.31) |
и - соответственно несущая и ширина канала источника помех;
и - соответственно несущая и НШП приемника на РЭС в сети СПС рецепторе помех;
Расчет производится в соответствии с выражением:
P4 = Ptx - + + - - - Loss - - Fade , дБм
Расчет уровня суммарной мощности помеховых сигналов на входе j-го ПРМ для одной выборки значений случайных параметров производится в соответствии с выражением:
= 10 дБ |
(3.32) |
Расчет отношения сигнал/суммарная помеха на входе j-го ПРМ РЭС для одной выборки значений случайных параметров производится в соответствии с выражением:
SIR = , дБ
Расстояние от точки 1 до точки 2 в геоцентрической системе координат находится по следующей формуле:
R = r · arccos(sin (lat1) · sin (lat2) + cos (lat1) · cos (lat2) · cos ( long)) |
(3.33) |
где:
long = ; |
(3.34) |
r - радиус земли, равный 6371 км;
lat1 и Iat2 - значение широт точек, между которыми ищется расстояние, в радианах;
long1 и long2 - значение долгот точек, между которыми ищется расстояние, в радианах.
Нахождение азимута направления от первой точки ко второй производится по формуле:
Az = |
(3.35) |
3.3.5. Аппроксимация диаграмм направленности антенн РЭС СПС
В настоящее время регламентирующие документы по аппроксимации диаграммы направленности антенн РЭС СПС отсутствуют. Вследствие этого наиболее предпочтительным является использование данных по аппроксимации диаграммы направленности конкретных типов применяемых антенн на основе их технического описания.
Для антенн БС СПС в диапазонах частот выше 1 ГГц рекомендуется использовать аппроксимации диаграммы направленности для антенн систем беспроводного доступа, представленных в Рекомендации ETSI EN301525 и в Рекомендации МСЭ-Р F.1336.
Ряд псевдослучайных чисел, распределенных по равномерному закону в диапазоне (0, 1), можно получить по следующему алгоритму, представленному в Отчете 68 ERC [7]:
u = , |
(3.36) |
где:
u - очередной член псевдослучайного ряда;
m = 2 - 1 = 2147483647
= ( a · )mod;
где:
a = 950706376
- инициализирующее целое число из диапазона от 1 до m -1.
Ряд псевдослучайных чисел, распределенных по нормальному закону с параметрами (0, 1), можно получить из равномерного ряда по следующему алгоритму:
|
(3.37) |
где:
и - две независимые случайные величины, распределенные по равномерному закону в диапазоне (0, 1).
Случайная величина, распределенная по логнормальному закону с медианой 1 и фактором среднеквадратического отклонения в дБ, может быть получена из нормальной случайной величины с параметрами (0, 1) по следующему алгоритму:
= exp( · 0.2302585 · ), |
(3.38) |
где - нормальная случайная величина с параметрами (0,1).
Пусть имеется интегральная функция вероятности распределения случайной величины, заданная монотонно возрастающей функцией P( ) = F( ) на непрерывном интервале .
Тогда случайная величина х может быть сгенерирована по следующей формуле:
= |
(3.44) |
где:
- независимая случайная величина, распределенная по равномерному закону в диапазоне (0, 1);
- функция обратная F( )
Так как функция может не иметь аналитического представления, то предлагается следующий алгоритм генерации из решения уравнения:
F( ) - = 0
где:
- независимая случайная величина, распределенная по равномерному закону в диапазоне (0, 1).
Для решения применяется рекурсивный метод расчета [3] с использованием функции:
= , |
(3.40) |
номер итерации n = 2, 3... и = и =
Критерий остановки расчетов определяется неравенством:
,
где - порядковый номер расчетов.
Пусть имеется интегральная функция вероятности распределения случайной величины, заданная массивом из N точек {}, где - возможное значение случайной величины, a = Р () - вероятность, что случайная величина примет значение меньшее, чем . Причем и .
Тогда с помощью линейной аппроксимации данного массива точек можно построить непрерывную для [] обратную функцию X(Y) . При этом для Y > X = и для Y < X = . Тогда случайная величина может быть сгенерирована по следующей формуле:
(3.41) |
где:
- независимая случайная величина, распределенная по равномерному закону в диапазоне (0, 1).
Наименование случайно |
Тип |
Параметры |
Примечание |
Плотность расположения АС в зоне обслуживания |
Равномерное по площади |
, , , |
см. п.3.1.2.3 |
Выбор частоты при FHSS |
Дискретное равномерное |
N |
см. п.3.1.2.7 |
Величина лог-нормального замирания |
Логнормальный закон |
см. п. 3.3.6.3, см. |
|
Величина коэффициента ослабления помехового сигнала |
Непрерывная функция |
см.п.3.3.6.4 см. приложение 1, П.1, формула П1.5 |
|
Колебания уровня поля во времени при дифракционном распространении радиоволн |
Логнормальный закон |
см. п.3.3.6.3, см. приложение 1, П. 1, формула П1.33 |
|
Величина коэффициента ослабления вследствие тропосферного распространения радиоволн |
Закон приведен в явном виде |
см. приложение 1, П.I, формула П1.45 |
Переменная Т генерируется по равномерному закону распределения от 0 до 100% |
Величина коэффициента ослабления вследствие рассеяния радиоволн осадками |
Кусочно-линейной аппроксимацией по N точкам |
см, п.3.3.6.5, см. приложение 1, П.1, Таблица П1.2 |
4. Алгоритмы расчета ЭМС сетей СПС с другими сетями СПС
и РЭС ФС гражданского назначения
Расчет ЭМС в сценарии СПС-СПС проводится для режима голосовых (телефонных) услуг (см. п.п.1.2), реализация которого в сети СПС позволяет обслуживать максимальное количество абонентов при создании максимального уровня внутрисистемных и, соответственно, межсистемных помех. Вследствие различия в построении и функционирования сетей СПС, основанных на технологии FDMA/TDMA и технологии CDMA, невозможно реализовать оценку ЭМС на основе одного алгоритма. В методике предлагается рассмотреть четыре отдельных алгоритма, учитывающих специфику взаимодействия сетей FDMA/TDMA и сетей CDMA: FDMA/TDMA-FDMA/TDMA, FDMA/TDMA-CDMA, CDMA-CDMA, CDMA-FDMA/TDMA. В прямом и обратном каналах могут использоваться различные сценарии в зависимости от перечня потенциальных источников помех.
Схема общего алгоритма для сценария FDMA/TDMA-FDMA/TDMA
Оценка ЭМС сводится к моделированию сети рецептора помех и к одновременному моделированию сети рецептора помех и сети источника и подсчету вероятности выполнения заданного отношения сигнал/помеха в обоих случаях. Моделирование сети СПС рецептора помех проводится независимо для нисходящего и восходящего направлений. Схема общего алгоритма для сценария FDMA/TDMA-FDMA/TDMA представлена на рис.4.1.
Схема общего алгоритма для сценария CDMA-CDMA
При моделировании ЭМС между сетями CDMA необходимо определять максимальное количество обслуживаемых АС для каждой БС на каждом частотном канале. В случае сети рецептора помех подсчет максимального количества обслуживаемых АС производится дважды: в отсутствии и в присутствие внешних помех.
Для моделирования внешних помех необходимо определить максимальное количество АС, которое может одновременно обслуживаться в сети - источнике помех. С этой целью производится поиск максимального количества обслуживаемых АС в сети - источнике помех в отсутствие внешних помех. Полученные данные используются для генерации АС в сети - источнике помех при моделировании воздействия на сеть - рецептор помех. Схема общего алгоритма для сценария CDMA-CDMA представлена на рис.4.2.
Схема общего алгоритма для сценария FDMA/TDMA-CDMA
Для оценки ЭМС в данном сценарии моделируется функционирование сети FDMA/TDMA в отсутствие помех от сети CDMA, вычисляется вероятность выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха.
Для моделирования внешних помех необходимо определить максимальное количество АС, которое может одновременно обслуживаться в сети CDMA источнике помех. С этой целью производится поиск максимального количества обслуживаемых АС в сети CDMA (ищется максимальное количество АС для каждой БС на каждом частотном канале) в отсутствие внешних помех.
Производится одновременное моделирование сети FDMA/TDMA и сети CDMA с максимальным количеством АС на каждой БС в каждом частотном канале. Вычисляется вероятность выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха в присутствии помех от CDMA. Схема общего алгоритма для сценария FDMA/TDMA - CDMA представлена на рис.4.3.
Схема общего алгоритма для сценария CDMA-FDMA/TDMA
При моделировании ЭМС между сетью CDMA и сетью FDMA/TDMA необходимо определять максимальное количество обслуживаемых АС для каждой БС на каждом частотном канале в сети CDMA в отсутствие помех от сети FDMA/TDMA.
Далее определяется количество обслуживаемых АС для каждой БС на каждом частотном канале в сети CDMA при одновременном моделировании помех от функционирующей сети FDMA/TDMA. Схема общего алгоритма для сценария CDMA-FDMA/TDMA представлена на рис.4.4.
Рис.4.1. Схема общего алгоритма для сценария FDMA/TDMA-FDMA/TDMA
Рис.4.2. Схема общего алгоритма для сценария CDMA-CDMA
Рис.4.3. Схема общего алгоритма для сценария FDMA/TDMA-CDMA
Рис.4.4. Схема общего алгоритма для сценария CDMA - FDMA/TDMA
4.1.2. Алгоритм подсчета вероятности выполнения заданного
отношения сигнал/суммарная помеха в сети СПС FDMA/TDMA
Подсчет вероятности выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха для каждой БС на каждом частотном канале производится путем усреднения значений, рассчитанных в каждой итерации моделирования функционирования сети FDMA/TDMA. Алгоритм подсчета вероятности выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха при моделировании сети FDMA/TDMA приведен на рис.4.5.
Данный алгоритм справедлив и в случае моделирования в присутствии помех.
Рис.4.5. Схема алгоритма вычисления вероятностей выполнения заданного SIR
4.1.3. Алгоритм определения усредненного максимального количества АС, обслуживаемых в сети CDMA
Определение среднего максимального количества АС, обслуживаемых каждой БС на каждом частотном канале в сети CDMA производится путем усреднения значений, полученных в каждой итерации моделирования функционирования сети CDMA. Алгоритм подсчета вероятности выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха при моделировании сети CDMA приведен на рис.4.6.
Данный алгоритм справедлив и в случае моделирования в присутствии помех.
Рис.4.6. Схема поиска максимального количества АС обслуживаемых БС CDMA
4.1.4. Моделирование функционирования сети FDMA/TDMA
в отсутствие помех (одна итерация)
Для вычисления значений сигнал/суммарная помеха для каждой БС в каждом частотном канале моделируется одно отображение сети FDMA/TDMA. По завершению расстановки АС, генерации случайных параметров и управления мощностью выполняется подсчет значений сигнал/суммарная помеха. Алгоритм моделирования функционирования сети показан на рис.4.7.
Передача данных по зонам обслуживания БС с предыдущих шагов моделирования |
|
Расстановка АС в зоне обслуживания БС |
|
Определение значений замираний на трассах распространения |
|
Организация соединений между БС и АС |
|
Расчет уровней сигналов и помех в приемниках |
|
Проверка выполнения заданного SIR во всех приемниках |
|
Передача данных о выполнении заданного SIR |
Рис.4.7. Алгоритм моделирования функционирования сети FDMA/TDMA в отсутствии помех
4.1.5. Моделирование сети CDMA и поиск максимального количества АС
для одной БС на одном частотном канале в отсутствие помех (одна итерация)
Для определения максимального количества АС, обслуживаемых каждой БС на каждом частотном канале, необходимо проводить процедуру поиска максимума для каждой БС на каждом частотном канале.
На каждом шаге поиска необходимо моделировать функционирование сети CDMA с заданным количеством АС, проводить процедуру управления мощностью и оценивать количество АС достигших заданного значения сигнал/суммарная помеха. Алгоритмы поиска максимального количества АС для одной БС на одном частотном канале для прямого и обратного каналов приведены на рис.4.8 и рис.4.9.
Рис.4.8. Алгоритм поиска максимального числа АС в прямом канале (одна итерация)
4.9. Алгоритм поиска максимального числа АС в обратном канале (одна итерация)
4.2. Алгоритм расчета ЭМС для сценария СПС-РЭС РРЛ
Для оценки ЭМС СПС необходимо определить снижение пропускной способности СПС в присутствии помех как для прямого, так и для обратного канала. В том случае, если в качестве источника помех выступает РРЛ, предполагается, что параметры РРЛ постоянны и не меняются от итерации к итерации. Для моделирования СПС используются методы, описанные в разделе 4.1. При этом общий алгоритм оценки ЭМС будет представлен двумя возможными ситуациями: FDMA/TDMA-РРЛ и CDMA-РРЛ.
При этом РРЛ будут выступать в качестве детерминированных объектов, от итерации к итерации меняются только потери при распространении радиоволн. Общие алгоритмы оценки для сценариев FDMA/TDMA-РРЛ и CDMA-РРЛ представлены на рис.4.10 и рис.4.11.
Рис.4.10. Схема общего алгоритма для сценария FDMA/TDMA-РРЛ
Рис.4.11. Схема общего алгоритма для сценария CDMA-РРЛ
5. Порядок использования методики
Данная методика может быть использована для разработки программного обеспечения для автоматизации расчетов ЭМС.
Расчеты ЭМС с использованием данной методики выполняются следующим образом:
- на основе представленных исходных данных определяются сценарии совместного использования сетей СПС с другими сетями СПС и РРЛ гражданского назначения, определяются ограничения и особенности совместного функционирования РЭС (см. разделы 1 и 2);
- для соответствующего сценария, ограничений и особенностей функционирования уточняется общий алгоритм расчетов (см. разделы 4.1 и 4.2);
- в соответствии с уточненным алгоритмом расчетов определяются все необходимые формульные соотношения (см. разделы 3.1-3.3);
- производится моделирование функционирования сетей СПС с другими сетями СПС и РРЛ гражданского назначения в соответствии с выбранным алгоритмом (см. разделы 4.1 и 4.2);
- по результатам моделирования делается вывод об обеспечении ЭМС сетей СПС с другими сетями СПС и РРЛ гражданского назначения.
1) По входным данным определяются координаты заявляемых БС и устанавливаются их параметры (пункт 1.3).
2) Определяются БС сети СПС, в которой заявляются данные БС, участвующие в процессе моделирования, устанавливаются их параметры (пункт 3.1.2.1).
3) Выборка РЭС сетей СПС смежных по спектру с вновь заявляемыми БС по нисходящему и восходящему направлению связи (пункт 3.1.2.1)
4) Выборка РЭС сетей СПС близких по расстоянию к вновь заявляемым БС (пункт 3.1.2.1)
5) Определяются зоны обслуживания всех рассматриваемых БС (пункт 3.1.2.2).
6) Для одного направления связи выполняется:
7) Моделируется работа сети СПС FDMA/TDMA в отсутствие внешних помех в предположении, что в каждом частотном канале каждой БС работает одна АС (пункт 3.1.2.4).
8) Для каждого частотного канала каждой заявляемой БС, собирается статистика выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха в отсутствие помех.
9) Моделируется работа сети СПС FDMA/TDMA в присутствии внешних помех в предположении, что в каждом частотном канале каждой БС работает одна АС.
При этом одновременно моделируется функционирование сети рецептора помех и сети источника помех (пункт 3.1.2.4).
10) Для каждого частотного канала каждой заявляемой БС, собирается статистика выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха в присутствии помех.
11) Производится оценка снижения вероятности выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха в каждом частотном канале каждой заявляемой БС по сравнению со случаем отсутствия внешних помех (пункт 1.4).
12) Повторяются шаги 7-11 для другого направления передачи.
13) По результатам анализа восходящего и нисходящего каналов производится решение об ЭМС (пункт 1.4).
1) По входным данным определяются координаты заявляемых БС и устанавливаются их параметры (пункт 1.3).
2) Определяются БС сети СПС, в которой заявляются данные БС, участвующие в процессе моделирования, устанавливаются их параметры (пункт 3.1.2.1).
3) Выборка РЭС сетей СПС смежных по спектру с вновь заявляемыми БС по нисходящему и восходящему направлению связи (пункт 3.1.2.1).
4) Выборка РЭС сетей СПС близких по расстоянию к вновь заявляемым БС (пункт 3.1.2.1).
5) Определяются зоны обслуживания всех рассматриваемых БС (пункт 3.1.2.2).
6) Для одного направления связи выполняется:
7) Для каждой БС сети рецептора помех происходит поиск усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале в отсутствие внешних помех (пункт 3.1.2.4).
8) Для каждой БС сети источника помех происходит поиск усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале в отсутствие внешних помех (пункт 3.1.2.4).
9) Для каждой БС сети рецептора помех происходит поиск усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале в присутствии внешних помех. Функционирование сети рецептора помех и поиск проводятся одновременно с моделированием сети СПС источника помех, в которой неизменно генерируется найденное на предыдущем шаге количество АС для каждой БС (пункт 3.1.2.4).
10) Происходит оценка снижения усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале по сравнению со случаем отсутствия помех (пункт 1.4).
11) Повторяются шаги 7-10 для другого направления передачи.
12) По результатам анализа восходящего и нисходящего каналов производится решение об ЭМС (пункт 1.4).
1) По входным данным определяются координаты заявляемых БС и устанавливаются их параметры (пункт 1.3).
2) Определяются БС сети СПС, в которой заявляются данные БС, участвующие в процессе моделирования, устанавливаются их параметры (пункт 3.1.2.1).
3) Выборка РЭС сетей СПС смежных по спектру с вновь заявляемыми БС по нисходящему и восходящему направлению связи (пункт 3.1.2.1)
4) Выборка РЭС сетей СПС близких по расстоянию к вновь заявляемым БС (пункт 3.1.2.1)
5) Определяются зоны обслуживания всех рассматриваемых БС (пункт 3.1.2.2).
6) Для одного направления связи выполняется:
7) Для каждой БС сети рецептора помех происходит поиск усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале в отсутствие внешних помех (пункт 3.1.2.4).
8) Для каждой БС сети рецептора помех происходит поиск усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале в присутствии внешних помех. Функционирование сети рецептора помех и поиск проводятся одновременно с моделированием сети СПС FDMA/TDMA (пункт 3.1.2.4).
10) Происходит оценка снижения усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале по сравнению со случаем отсутствия помех (пункт 1.4).
11) Повторяются шаги 7-10 для другого направления передачи.
12) По результатам анализа восходящего и нисходящего каналов производится решение об ЭМС (пункт 1.4).
1) По входным данным определяются координаты заявляемых БС и устанавливаются их параметры (пункт 1.3).
2) Определяются БС сети СПС, в которой заявляются данные БС, участвующие в процессе моделирования, устанавливаются их параметры (пункт 3.1.2.1).
3) Выборка РЭС сетей СПС смежных по спектру с вновь заявляемым БС по нисходящему и восходящему направлению связи (пункт 3.1.2.1)
4) Выборка РЭС сетей СПС близких по расстоянию к вновь заявляемыми БС (пункт 3.1.2.1)
5) Определяются зоны обслуживания всех рассматриваемых БС (пункт 3.1.2.2).
6) Для одного направления связи выполняется:
7) Моделируется работа сети СПС FDMA/TDMA в отсутствие внешних помех в предположении, что в каждом частотном канале каждой БС работает одна АС (пункт 3.1.2.4).
8) Для каждого частотного канала каждой заявляемой БС, собирается статистика выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха в отсутствие помех.
9) Для каждой БС сети СПС CDMA источника помех происходит поиск усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале в отсутствие внешних помех (пункт 3.1.2.4).
10) Моделируется работа сети СПС FDMA/TDMA в присутствии внешних помех в предположении, что в каждом частотном канале каждой БС работает одна АС. При этом одновременно моделируется функционирование сети рецептора помех и сети источника помех. Функционирование сети рецептора помех проводится одновременно с моделированием сети СПС CDMA источника помех, в которой неизменно генерируется найденное на предыдущем шаге количество АС для каждой БС (пункт 3.1.2.4).
11) Для каждого частотного канала каждой заявляемой БС, собирается статистика выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха в присутствии помех.
12) Производится оценка снижения вероятности выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха в каждом частотном канале каждой заявляемой БС по сравнению со случаем отсутствия внешних помех (пункт 1.4).
13) Повторяются шаги 7-12 для другого направления передачи.
14) По результатам анализа восходящего и нисходящего каналов производится решение об ЭМС (пункт 1.4).
1) По входным данным определяются координаты заявляемых БС и устанавливаются их параметры (пункт 1.3).
2) Определяются БС сети СПС, в которой заявляются данные БС, участвующие в процессе моделирования, устанавливаются их параметры (пункт 3.2.2).
3) Выборка РЭС РРЛ смежных по спектру с вновь заявляемыми БС по нисходящему и восходящему направлению связи (пункт 3.2.2).
4) Выборка РЭС РРЛ близких по расстоянию к вновь заявляемым БС (пункт 3.2.2).
5) Определяются зоны обслуживания всех рассматриваемых БС (пункт 3.1.2.2).
6) Для одного направления связи выполняется:
7) Моделируется работа сети СПС FDMA/TDMA в отсутствие внешних помех в предположении, что в каждом частотном канале каждой БС работает одна АС (пункт 3.1.2.4).
8) Для каждого частотного канала каждой заявляемой БС, собирается статистика выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха в отсутствие помех.
9) Моделируется работа сети СПС FDMA/TDMA в присутствии внешних помех в предположении, что в каждом частотном канале каждой БС работает одна АС.
При этом одновременно моделируется функционирование сети рецептора помех и РРЛ (пункт 3.1.2.4).
10) Для каждого частотного канала каждой заявляемой БС, собирается статистика выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха в присутствии помех.
11) Производится оценка снижения вероятности выполнения заданного отношения сигнал/суммарная помеха в каждом частотном канале каждой заявляемой БС по сравнению со случаем отсутствия внешних помех (пункт 1.4).
12) Повторяются шаги 7-11 для другого направления передачи.
13) По результатам анализа восходящего и нисходящего каналов производится решение об ЭМС (пункт 1.4).
1) По входным данным определяются координаты заявляемых БС и устанавливаются их параметры (пункт 1.3).
2) Определяются БС сети СПС, в которой заявляются данные БС, участвующие в процессе моделирования, устанавливаются их параметры (пункт 3.1.2.1).
3) Выборка РЭС РРЛ смежных по спектру с вновь заявляемыми БС по нисходящему и восходящему направлению связи (пункт 3.2.2).
4) Выборка РЭС РРЛ близких по расстоянию к вновь заявляемым БС (пункт 3.2.2).
5) Определяются зоны обслуживания всех рассматриваемых БС (пункт 3.1.2.2).
6) Для одного направления связи выполняется:
7) Для каждой БС сети рецептора помех происходит поиск усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале в отсутствие внешних помех (пункт 3.1.2.4).
8) Для каждой БС сети рецептора помех происходит поиск усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале в присутствии внешних помех. Функционирование сети рецептора помех и поиск проводятся одновременно с моделированием РРЛ (пункт 3.1.2.4).
10) Происходит оценка снижения усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале по сравнению со случаем отсутствия помех (пункт 1.4).
11) Повторяются шаги 7-10 для другого направления передачи.
12) По результатам анализа восходящего и нисходящего каналов производится решение об ЭМС (пункт 1.4).
1. ECC Report 42: Spectrum efficiency of CDMA-PAMR and other wideband systems for PMR/PAMR. Granada, February 2004.
2. ETSI TR 125 942 V5.2.0 (2004-03). Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); RF system scenarios (3GPP TR 25.942 version 5.2.0 Release 5).
3. SEAMCAT User manual. European Radiocommunications Office, February 2004.
4. CEPT/ECC/WGSE/STG document STG(03)12: CDMA Downlink Power Control Methodology for SEAMCAT [VOICE ONLY].
5. 3GPP2 C.R1002-0 Version 1.0. cdma2000 Evaluation Methodology Revision 0. December, 2004.
6. ERC Report 101. A comparison of the minimum coupling loss method, enhanced minimum coupling loss method, and the Monte-Carlo simulation. Menton, May 1999.
7. ERC Report 68. Monte-Carlo simulation methodology for the use in sharing and compatibility studies between different radio services or systems. Naples, February 2000, revised in Regensburg, May 2001 and Baden, June 2002.
8. REPORT ITU-R SM.2028-1. Monte Carlo simulation methodology for the use in sharing and compatibility studies between different radio services or systems.
9. ГОСТ 23611-79. Совместимость радиоэлектронных средств электромагнитная. М.: ГКС, 1979 год.
10. Recommendation ITU-R M.1073-1. Digital cellular land mobile telecommunication systems.
Приложение 1
МЕТОДИКИ РАСЧЕТА
суммарного ослабления радиосигнала
В данном приложении приведены три методики, позволяющие рассчитать суммарное ослабление сигнала при распространении радиоволн на различных трассах и в различных условиях.
В первом разделе приведена разработанная в НИИР методика расчета суммарного ослабления сигнала при фиксированном положении пунктов передачи и приема в диапазоне частот 1-60 ГГц. В ней рассмотрен расчет множителя ослабления при распространении радиоволн в условиях прямой видимости, в условиях дифракции на различных препятствиях, а также при тропосферном распространении радиоволн. Кроме того, методика позволяет учесть конкретный вид трассы - сухопутная, морская, смешанная, а также ослабление сигнала в осадках и в газах атмосферы. Расчеты по данной методике справедливы в указанном диапазоне частот при вероятности уровней мешающих сигналов меньшей, или равной 50% времени наихудшего с точки зрения помех среднего месяца за несколько лет.
Методика справедлива для эквивалентных расстояний до 1200 км.
Во втором разделе приведена методика расчета множителя ослабления для сухопутных трасс по Рекомендации ITU-R Р.1546 без учета климатических особенностей. В ней описан расчет напряженности поля на основе эмпирически полученных кривых напряженности поля для заданного набора высот антенн, частот, процентов времени превышения и т.д., для ЭИИМ 1 кВт. В предложенной методике напряженность поля в каждом конкретном случае рассчитывается путем интерполяции или экстраполяции эмпирических кривых напряженности с учетом условий приема, которые вводятся определенными поправками к интерполированным значениям. Предлагаемая методика позволяет по известным передаваемым и принимаемым величинам напряженности поля вычислить конкретное значение ослабления сигналов на трассе. Расчеты по данной методике справедливы при следующих ограничениях: длина трассы - от 1 до 1000 км, диапазон частот от 30 до 3000 МГц, допустимые высоты подвеса антенн передающих и приемных станций относительно среднего уровня рельефа - до 3000 м. Результаты расчета по данной методике справедливы для процентов времени превышения от 1 до 50% и для процентов покрытия от 1 до 99%,
Для более точного расчета потерь при распространении радиоволн на расстояниях до 1 км в третьем разделе приложения приведена методика, основанная на усовершенствованной модели Хата, применяемой в SEAMCAT. Эта методика позволяет рассчитать множитель ослабления сигнала на сухопутных трассах при расположении пунктов передачи и приема в условиях застройки различной интенсивности. Расчеты по данной методике справедливы в диапазоне частот от 30 до 3000 МГц.
В условиях свободного пространства напряженность поля определяется формулой
E = 74,77 + - 20R, |
(П1.1) |
где
E - среднеквадратичная величина напряженности поля, в дБ по отношению к 1 мкВ/м;
R - расстояние, в км,
- излучаемая мощность, в дБ по отношению к 1 Вт.
= P + G - ,
где:
G - коэффициент усиления передающей антенны в направлении на приемную антенну, в дБ по отношению к изотропной антенне;
- затухание в фидере, в дБ;
Р - мощность передатчика, в дБ по отношению к 1 Вт.
В реальных условиях напряженность поля отличается от E. Это отличие учитывается множителем ослабления V,
V = Е - E, дБ, |
(П1.2) |
где:
Е - истинная среднеквадратичная величина напряженности поля, в дБ по отношению к 1 мкВ/м.
Множитель ослабления можно определить как
V = P - P,
где:
P - реальная мощность на входе приемника, в дБ относительно 1 Вт;
P - мощность на входе приемника в свободном пространстве, в дБ относительно Вт.
Таким образом, множитель ослабления включает в себя все эффекты, связанные с распространением радиоволн, вызывающие изменения величины напряженности поля и мощности на входе приемника. Поэтому далее речь будет идти именно о множителе ослабления V .
При распространении радиоволн в пределах прямой видимости уровень сигнала может быть значительно выше его медианного значения и даже выше уровня сигнала в свободном пространстве. Это объясняется приходом в место приема волн, отраженных от поверхности Земли, и их сложением с прямой волной при меняющейся во времени разности фаз этих волн.
Кроме того, в место приема приходят волны, отраженные от атмосферных неоднородностей, имеющие случайные амплитуды и фазы, которые также складываются с прямой волной и волнами, отраженными земной поверхностью. В результате интерференции этих волн есть вероятность значительного увеличения уровня сигнала в приемной антенне.
Увеличение напряженности поля может вызывать также явление фокусировки волн атмосферными неоднородностями и отражениями волн от каких-либо объектов, расположенных вблизи трассы, а также волноводным распространением волн в тропосфере. В результате, уровень сигнала имеет сложную структуру, меняющуюся во времени, при значительной вероятности больших уровней сигнала. При этом вероятность в значительной степени зависит от климатических и географических характеристик района трассы.
Для решения проблем ЭМС необходимы методы определения распределения уровня сигнала во времени при t < 50% для различных климатических районов. Эти распределения могут быть рассчитаны лишь на основе экспериментальных данных, полученных при исследовании распространения радиоволн на различных частотах на трассах различной длины в различных климатических и географических районах.
На основе методологии [1] и данных статистики больших уровней сигналов для территории России [2] ниже приводится метод расчета уровней мешающих сигналов при t 50% для территории России.
После построения профиля трассы (ее геологического разреза от передающей к приемной антенне) становится очевидным имеется ли прямая видимость между передающей и приемной антеннами. Однако это не значит, что при наличии прямой видимости напряженность поля будет равна напряженности поля в свободном пространстве. Влияние поверхности Земли будет сказываться при просветах (расстояниях от точек профиля трассы до линии, соединяющей передающую и приемную антенны) значительно больше 0. К открытым трассам обычно относят трассы, у которых просвет Н (см. рис.П1.1) при средней рефракции в любой точке трассы удовлетворяет условию:
H 10 · , м, |
(П1.3) |
где R, R, R - км, f - ГГц.
В этом случае множитель ослабления поля свободного пространства будет определяться двумя компонентами: множителем ослабления сигнала V, превышающем поле свободного пространства, плюс множитель ослабления из-за поглощения радиоволн в атмосферных газах V (на частотах до 60 ГГц оно вызывается поглощением в кислороде и водяных парах).
Таким образом, результирующее значение множителя ослабления будет:
V(T) = V(Т) + V, дБ |
(П1.4) |
Расчет V приведен в п.1.6.
На основании [1, 2] статистическое распределение Т(V), позволяющее учитывать климатические и топографические особенности помеховых трасс, рассчитывается по формуле:
T(V) = 10, % |
(П1.5) |
х = 1,242 - 0,07795V - (3 - ),
где:
V > 0 дБ;
Р - фактор возникновения условий многолучевого и аномального распространения радиоволн, %.
Зависимость T(V) для значений Р от 0,01% до 1000% представлена на рис.П1.2
В соответствии с [3] величина Р определяется следующим образом:
- при 20 км R 100 км Р = 4,1 · 10 · Q · fR, %;
- при R < 20 км Р = 2,05 · 10 · Q · fR, %, |
(П1.6) |
где f - частота, ГГц;
R - протяженность трассы, км;
Q - фактор, учитывающий особенности местности, равный:
Q =
К приморским относятся трассы, проходящие не более чем в 50 км от береговой линии, а также расположенные вблизи водохранилищ, крупных рек, болот и других больших водных массивов. К слабопересеченным относятся трассы, у которых отраженный от земной поверхности луч не экранируется препятствиями и изрезанность местности в области точки отражения (0,15 R относительно точки отражения) удовлетворяет условию:
10 · , м, |
(П1.7) |
где R, R - координаты точки отражения, км.
Формулы (П1.6) пригодны для расчета Р на частотах до 20 ГГц. На частотах выше 20 ГГц некоторые экспериментальные исследования в России и в других странах дают значения Р меньше, чем на частоте 20 ГГц, но частотной зависимости Р в этом диапазоне пока не получено. Поэтому в настоящее время при расчете больших уровней мешающих сигналов на частотах выше 20 ГГц следует принимать те же значения, что и на частоте 20 ГГц.
Алгоритм расчета T(V) приведен на рис.П1.3.
Рис.П1.1. Профиль открытой трассы
Рис.П1.2. Зависимость T(Vn) для значений Р от 0,01% до 1000%
Рис.П1.3. Алгоритм расчета T(V)
1.3. Методы расчета суммарного ослабления сигнала
при дифракционном распространении радиоволн
В зоне тени электромагнитное поле может быть вызвано явлением дифракции радиоволн на различных препятствиях. Такими препятствиями могут быть выпуклость сферической Земли, закрывающей приемный пункт от передающего, или холмы и горы, а также здания, леса и другие объекты, нарушающие видимость между пунктами передачи и приема.
Уровень дифракционного поля зависит от характера препятствия: его размеров, формы, шероховатости поверхности, электрических параметров материала препятствия, а также от частоты излучения и поляризации.
Современные теоретические методы определения дифракционного поля для препятствий различной формы достаточно полно изложены в [4]. Они были использованы в предлагаемой методике для ряда случаев расчета напряженности поля в тени реальных препятствий (гладкая сферическая поверхность Земли, цилиндрическое препятствие). Для расчета дифракции на нерегулярном шероховатом препятствии (наиболее часто встречающийся случай для сухопутных трасс) применяется метод, разработанный в НИИР, который имеет значительные преимущества по сравнению с методом, предлагаемым в [4]. Метод НИИР, основанный на теории геометрической дифракции, дает плавный переход от освещенной области в область тени и плавный переход от нескольких препятствий и широкого препятствия к одному клиновидному препятствию при плавном изменении параметров без необходимости введения различных методов расчета для разных видов препятствий. Экспериментальное обоснование этого метода НИИР дано, в частности, в [5].
В различных случаях для определения дифракционного ослабления применяются разные методы расчета. Поэтому важной первоначальной задачей является определение наиболее адекватного метода расчета, позволяющего рассчитать дифракционное ослабление с наилучшей точностью.
Анализ трассы распространения радиоволн начинается с построения профиля трассы (вертикального разреза местности). При этом следует учитывать, что сами препятствия расположены на сферической поверхности Земли, поэтому при построении профиля трассы необходимо определять высоты точек профиля с учетом кривизны Земли.
Кривизна Земли может быть приближенно представлена следующим образом
h = , |
(П1.8) |
где:
h - высота над линией, соединяющей передающий и приемный пункты,
- эквивалентный радиус Земли, учитывающий явление рефракции (стандартные значения = 8500 км),
х - расстояние от одной из конечных точек трассы до текущей точки,
r - длина трассы.
Для построения профиля вычерчивается кривизна Земли по (П1.8) и поверх этой кривизны откладываются высоты точек препятствия.
После построения профиля трассы можно приступить к выбору метода расчета.
В соответствии с результатами исследований, проведенных в НИИР [5], одним из таких критериев является величина неровностей поверхности препятствия. Согласно [5] если неровности препятствия больше, чем величина
= 0,04, м, |
(П1.9) |
где
- радиус кривизны препятствия, м;
- длина волны, м,
то препятствие можно считать шероховатым (нерегулярным).
Если же < , то препятствие следует полагать гладким. В зависимости от условия > или < меняется метод расчета дифракционного ослабления, т.к. в первом случае велико влияние рассеяния волны шероховатой поверхностью, а во втором случае им можно пренебречь. Этот метод определения типа препятствия по вкладу, подготовленному НИИР, принят в новой версии рекомендации Р.526-8 МСЭ-Р.
Другим критерием является форма препятствия. Если на участке препятствия, прилегающем к линии, соединяющей приемный и передающий пункты, форма вершины препятствия в наибольшей степени приближается к цилиндрической, то для определения дифракционного ослабления используются методы теории дифракции на цилиндрических поверхностях. Если эта форма ближе к сферической, то применяется теория дифракции на сфере. Ширина участка на вершине препятствия вблизи линии трассы, которая при этом учитывается при определении формы, должна быть порядка ширины зоны Френеля
D = , |
(П1.10) |
где
- расстояние от передающего пункта до препятствия,
- расстояние от приемного пункта до препятствия.
Для вычисления критерия (П1.9), а также для расчетов дифракционного ослабления необходимо определить радиус кривизны препятствия . Этот радиус вычисляется по трем точкам на поверхности препятствия. Две из них являются точками касания лучей, проведенных из точки излучения и приема к поверхности препятствия, а третья точка является наивысшей точкой поверхности между точками касания (см. рис.П1.4).
Рис.П1.4. К вычислению радиуса кривизны препятствия
Радиус препятствия будет определяться выражением:
= |
(П1.11) |
Таким образом, после анализа профиля трассы будет определен тип препятствия. Этих типов может быть четыре:
1). Гладкое сферическое препятствие ( < ). Это может быть достаточно ровная сферическая поверхность Земли (равнина, море) или гладкий холм или гора.
2). Гладкое цилиндрическое препятствие ( < ), которое может быть гребнем холма или горы.
3). Препятствие с неровной поверхностью ( > ), которое может представлять собой холм или гору, а также массив леса или какие-то искусственные сооружения.
4). Препятствие в виде клина с малым радиусом кривизны вершины и крутыми склонами. Это могут быть острые гребни гор, стены, здания и какие-то другие сооружения. В этом случая должно выполняться условие
< 10, |
(П1.12) |
где
- угол дифракции, т.е. угол между направлением падающей на вершину волны и направлением от вершины на приемный пункт (см. рис.П1.5).
Рис.П1.5. К вычислению угла дифракции
Ниже приводятся методы расчета для всех 4 типов препятствий.
Чаще всего этот метод применяется при дифракции радиоволн на гладкой сферической Земле [4]. В этом случае кривизна Земли образует зону тени на расстояниях более расстояния до горизонта R
R = + ), |
(П1.13) |
где:
- эквивалентный радиус Земли (стандартное значение = 8500 км),
и - высоты передающей и приемной антенн (все величины в формуле (П1.13) в одних и тех же единицах).
Множитель ослабления в этом случае выражается формулой
V = F(X) + G(Y) + G(Y), дБ |
(П1.14) |
Для частот выше 1000 МГц в одних и тех же единицах параметры X и Y определяются выражениями:
X = r, |
(П1.15) |
Y = 2, |
(П1.16) |
где:
r - длина трассы;
- высоты передающей и приемной антенн над сферической поверхностью препятствия радиуса ;
- радиус кривизны поверхности препятствия.
В случае гладкой сферической Земли под следует понимать эквивалентный радиус Земли , поэтому = . Таким образом, в этом случае удается учесть влияние рефракции при дифракционном распространении радиоволн, т.к. величина характеризует степень рефракции. В таблице П1.1 приведены значения для различных регионов России, а карта районирования дана на рис.П1.6.
Рис.П1.6. Карта районирования территории России
Таблица П1.1 |
||
N |
Район |
, км |
1 |
Северные районы Европейской территории |
8550 8930 |
2 |
Центральный район Европейской территории |
8930 |
3 |
Юго-Запад Европейской территории |
8550 |
4 |
Степные районы Поволжья, Дона, Краснодарского и Ставропольского края |
8370 |
5 |
Восточные районы средней полосы Европейской территории |
8930 |
6 |
Оренбургская обл. и районы Юго-Востока Европейской территории |
8200 |
7 |
Районы Прикаспийской низменности |
10530 |
8 |
Средняя полоса Западной Сибири |
9340 |
9 |
Восточная Сибирь (Якутия, Красноярский край) |
10050 |
10 |
Прибайкалье (Прибрежные районы) |
8930 |
11 |
Забайкалье (Континентальные районы) |
9340 |
12 |
Приамурье Приморье |
9340 |
13 |
Субарктический пояс Сибири |
9800 |
14 |
Черноморское побережье Кавказа |
9570 |
15 |
Камчатский полуостров |
9130 |
В более удобных единицах равенства (П1.15) и (П1.16) будут выглядеть следующим образом:
Х = 2,2fr, |
(П1.17) |
Y = 9,6 · 10fh, |
(П1.18) |
где:
r - длина трассы в км;
- эквивалентный радиус Земли в км;
h - высоты передающей и приемной антенн в м;
- частота в МГц.
Первое слагаемое в (П1.14), учитывающее расстояние, определяется следующим равенством:
F(X)= 11 + 10(X) - 17,6 X |
(П1.19) |
Второе и третье слагаемые в (П1.14), учитывающие высоты расположения передающей h и приемной h антенн выражаются формулами:
G(Y) = 17,6(Y - 1,1) - 5(Y - 1,1) - 8 для Y > 2 |
(П1.20) |
G(Y) = -20(Y + 0,1·Y) при 0,1 < Y < 2 |
(П1.21) |
1.3.4. Гладкое цилиндрическое препятствие
Чаще всего этот метод применяется при определении дифракционного ослабления от гладких холмов и гор с поверхностью, удовлетворяющей условию < .
Геометрия препятствия будет в этом случае такой, как на рис.П1.7.
Рис.П1-7
Множитель ослабления при такой геометрии препятствия будет определяться выражением:
V = J() + T(m, n), дБ, |
(П1.20) |
где:
J() - ослабление клиновидным препятствием высотой Н.
Параметр может быть представлен формулой
= 0,0316H, |
(П1.21) |
где: Н и - в метрах, а r и r - в километрах.
Тогда ослабление J() можно определить:
J() =- 6,9 - 20, дБ. |
(П1.22) |
T(m, n) - дополнительное ослабление, связанное с тем, что препятствие не является клиновидным, его вершина сглажена и искривлена.
T(m, n) = km, дБ, |
(П1.24) |
k = 8,2 + 12n, |
(П1.25) |
b = 0,73 + 0,27[1 -ехр(-1,43 n)] |
(П1.26) |
m = , |
(П1.27) |
n = H. |
(П1.28) |
Здесь , r, , в одних и тех же единицах.
На частотах выше 1 ГГц природные препятствия, которые встречаются на трассах радиосвязи, во многих случаях оказываются нерегулярными, когда для поверхности препятствия выполняется неравенство h > .
Для определения дифракционного поля в тени нерегулярного препятствия следует воспользоваться аппроксимацией реального препятствия или ряда препятствий поглощающими полуплоскостями, которые в определенной степени могут быть моделью реального шероховатого нерегулярного препятствия, т.к. не вызывают отраженной волны.
Для практики обычно достаточно использовать модель из трех полуплоскостей, специальным образом расположенных на трассе перпендикулярно направлению трассы.
Две полуплоскости располагаются так, чтобы их вершины совпадали с точками касания лучей, проведенных из точек приема и передачи к поверхности Земли, а вершина третьей полуплоскости должна совпадать с наивысшей точкой профиля трассы относительно линии, соединяющей точки касания. Последняя может совпадать с одной из боковых полуплоскостей и тогда модель будет состоять из двух полуплоскостей.
Расчет дифракционного ослабления производится следующим образом.
Строится профиль трассы между передатчиком и приемником. На профиле трассы проводятся линии из точек, соответствующих приемной и передающей антеннам, к вершине препятствия АС, ВС и касательные к препятствию AD, BF. Кроме того, проводится линия, соединяющая точки расположения антенн АВ, (см. рис.1.3.5).
Из этих построений находятся величины: Н, r, , , H , Н , , .
r - расстояние между приемным и передающими пунктами,
- расстояние между передающим пунктом и вершиной среднего препятствия,
- расстояние между приемным пунктом и вершиной среднего препятствия,
H и Н - величины закрытия боковыми препятствиями, т.е. высоты этих препятствий в точках касания над линиями, соединяющими передающий и приемный пункты с вершиной препятствия,
и - расстояния от вершины препятствия до первого и второго боковых препятствий, соответственно,
Н - величина закрытия, т.е. высота препятствия над линией, соединяющей приемный и передающий пункты.
Рис.П1.8. К определению геометрических параметров препятствия
При наличии прямой видимости между передающей и приемной антеннами величины H , Н и Н становятся отрицательными. В этом случае в качестве точек С, D, F выбираются три наивысшие точки на профиле трассы.
Величина Н вычисляется с учетом средней рефракции, т.е. с учетом медианной величины эквивалентного радиуса Земли . Поэтому построение профиля трассы производится для медианного значения . Медианные значения находятся из таблицы П1.1. Множитель ослабления для такого профиля будет определяться выражением:
V = F(u) + F(u) + F(u), дБ. |
(П1.29) |
Для всех трех слагаемых F(u) вычисляются по формуле:
F(u) = -6,9 - 20, дБ |
(П1.30) |
при u - 0,7. Если u < - 0,7 , то величина F(u) считается равной нулю.
В формуле (П1.29) параметры u, u, u определяются следующим образом:
u = u - ,
u = u - ,
u = u - - ,
= 0,0816 · H |
= : |
= 0,0816 · H |
= : |
= 0,0816 · H |
= 81,6 · () |
= + . |
Если > + 0,75; > + 0,75, то при расчете следует подставлять значения = + 0,75 0; = + 0,75 0.
= 0,001, |
= 0,001. |
Если параметры , 0, то при расчете следует принимать их равными нулю.
При следует принимать = 0, если = 0, то = 0.
Величина всегда меньше или равна , так что .
Если по расчету оказывается больше , то следует принимать (=) , и следовательно, = .
В вышеприведенных формулах величины , , , , выражены в км, , , Н - в метрах, f - в ГГц.
Такие препятствия могут быть в горах и представляют собой острые вершины хребтов, гор и холмов, а также стены и другие искусственные сооружения. Если радиус кривизны вершины такого препятствия удовлетворяет условию:
< 10, |
(П1.31) |
где - угол дифракции, т.е. угол между направлением на вершину препятствия со стороны передающего и приемного пунктов (рис.П1.5), то множитель ослабления определяется следующим образом:
V = -6,9 - 20, дБ, |
(П1.32) |
где:
u = 0,0816H, , , - км, Н - метры, f - ГГц (см. рис.П1.9).
Рис.П1.9. Клиновидное препятствие
1.3.7. Колебания уровня поля во времени и расчет напряженности
поля при дифракционном распространении радиоволн
При дифракции радиоволн статистическое распределение временных изменений множителя ослабления относительно его медианного значения удовлетворительно аппроксимируется логарифмически-нормальным законом. Величина стандартного отклонения оказывается связанной с протяженностью трассы r следующей зависимостью:
= 6(1 - ), дБ, |
(П1.33) |
где:
r - выражено в км. При r > 100 км величина асимптотически приближается к 6 дБ.
Значение множителя ослабления V(T) в децибелах, превышаемое в течение Т процентов времени, равно сумме
V(T) = V + V(T), |
(П1.34) |
где:
V - медианное значение множителя ослабления в децибелах, равное:
V = + ;
- медианное ослабление при дифракции;
- ослабление в газах атмосферы;
V(T) - его распределение относительно медианного значения V. Оно вычисляется по следующим формулам, аппроксимирующим логарифмически-нормальный закон:
для Т 50%
V(T) = · Q(T), дБ, |
(П1.35) |
Q(T) = А(Т) - (T), |
(П1.36) |
А(Т) = |
(П1.38) |
(T) = |
(П1.39) |
Величина ослабления в газах атмосферы будет определяться в п.1.6.
Порядок расчета.
1. Строится профиль трассы при средней рефракции ( определяется из таблицы П1.1) согласно формуле (П1.8).
2. Из профиля трассы по формуле (П1.9) определяется критерий .
3. При < при выполнении условия (П1.10) D < b, где b - ровный участок гребня, расчет производится по методам, изложенным в пп.1.3.3 и 1.3.4.
4. При (наиболее часто встречающийся случай для сухопутных трасс) расчет производится по методу, описанному в п. 1.3.5, для которого ниже даются более подробные пояснения.
Проводится прямая между центрами передающей и приемной антенн. Затем проводятся две касательные к поверхности препятствия со стороны передающей и приемной антенн. После этого находится наивысшая точка препятствия между точками касания и определяются параметры Н, Н , Н , r, , , , . Затем расчет производится по методу, изложенному в п.1.3.5.
5. Если выполняется условие (П1.31), то расчет производится по методу, описанному в п.1.3.6.
6. Расчет флуктуации уровня сигнала во времени и определение вероятностных распределений уровня сигнала во времени при дифракции производится по методам, приведенным в п.1.3.7. Алгоритм расчета дифракционного ослабления приведен на рис.1.3.7.
7. Замечание по поводу применения цифровых карт. Профиль трассы в случае "цифровой карты" в сущности будет таблицей, в одной строке которой отмечены расстояния с выбранным шагом между соседними точками, а в другой строке высота над линией, соединяющей приемный и передающий пункты для каждой из выбранных точек.
Для того, чтобы определить точки касания лучей поверхности препятствия (точки D, С, F рис.П1.8), а также подобные точки на рис. П1.4 и П1.5 определяются две точки с максимальным отношением по упомянутой таблице, где высота, а расстояние от одного из пунктов до точки n (с помощью перебора всех значений ). Угол дифракции (рис.П1.5) в этом случае будет равен
= arctg + arctg,
где индекс 1 относится к первой точке касания, а индекс 2 - ко второй точке.
8. Для того чтобы выбрать метод расчета дифракционного ослабления согласно пункту 1.3.2 необходимо определить среднюю величину неровностей поверхности препятствия . Эта величина может быть получена непосредственно из рассмотрения формы и природы неровностей. Ими могут быть деревья, кустарники, здания, высота которых будет определять величину , кроме того, к ним относятся неровности рельефа (выступы и впадины на поверхности препятствия), величину которых также можно оценить зная природу препятствий (холмы, горы, равнина). Если имеется точный профиль препятствия с учетом всех неровностей, то величину можно определить более точно.
Неровности определяются на участке между точками касания лучей поверхности препятствия. При N шагов разбиения профиля препятствия в пределах от -d до +d получим следующее выражение для определения средней величины
= ,
где
- означает модуль а;
- высота точки максимума;
- расстояние от точки максимума до n-й точки;
h() - высота для n-й точки;
Н, d, d - см. рис.П1.4, формула (П1.11).
Рис.П1.1
0. Алгоритм расчета дифракционного ослабления
1.4. Методы расчета суммарного ослабления сигнала
вследствие тропосферного распространения радиоволн
Распространение радиоволн в тропосфере является нерегулярным, случайным процессом, часто вызывающим сильное возрастание величины напряженности поля на больших расстояниях и создающим во многих случаях помехи работе радиосистем. Обычно различают ряд явлений, которые могут привести к увеличению напряженности поля на больших расстояниях:
1. Тропосферное рассеяние радиоволн на объемных неоднородностях тропосферы (часто турбулентного характера).
2. Отражение от слоистых неоднородностей тропосферы.
3. Распространение радиоволн в тропосферных волноводах, образованных слоистыми неоднородностями тропосферы.
4. Рефракция радиоволн в тропосфере при больших величинах градиентов индекса рефракции.
Между этими явлениями нет четкой границы и часто одну и ту же ситуацию можно относить к разным явлениям. Кроме того, по характеру напряженности поля в месте приема невозможно определить, к какому из перечисленных явлений можно отнести ситуацию на трассе распространения радиоволн в каждом конкретном случае. Поэтому целесообразно рассматривать все перечисленные явления в совокупности, в отличие от рекомендации МСЭ-Р Р452, в которой для каждого из перечисленных явлений приводятся методы определения величины напряженности поля, неизвестно каким образом полученные.
В связи с этим в настоящей методике на основании очень большого экспериментального материала, полученного на всей территории России и сопредельных стран приводятся методы расчета напряженности поля, в которых учитываются все явления, перечисленные выше. Все эти явления в дальнейшем именуются тропосферным распространением радиоволн.
По сравнению с Методикой 1996 года, в данной Методике произведена коррекция частотной зависимости напряженности поля и расширен диапазон частот в сторону высоких частот до частоты 60 ГГц. Кроме того, в ней уточнен метод учета высоты объема рассеяния при определении напряженности поля.
Дальнее тропосферное распространение радиоволн (ДТР) является главной причиной возникновения мешающих сигналов на больших расстояниях. Вследствие этого механизма распространения характеристики мешающих сигналов зависят от протяженности трассы между источником помехи и точкой приема, ее географических особенностей (высот антенн над уровнем моря углов возвышения в конечных точках трассы), частоты и климатических условий.
Величина множителя ослабления при ДТР радиоволн зависит от эквивалентного расстояния R, которое является функцией геометрической протяженности трассы и ее географических особенностей и определяется формулой
= R + ( + ) |
(П1.40) |
= 8500 км (значение при стандартной рефракции);
и - углы возвышения (в радианах) на передающем и приемном пунктах трассы (см. рис.1.4.1) для стандартной рефракции ( = 8500 км).
Углы возвышения и отсчитываются между горизонтальной плоскостью и направлениями на вершины препятствий. Они считаются положительными, когда вершины препятствий находятся выше горизонтальной плоскости, и отрицательными, когда вершины препятствий лежат ниже этой плоскости. Значения углов и в радианах могут быть рассчитаны по формулам
= , |
(П1.41) |
= , |
(П1.42) |
где:
, - высоты препятствий над условным уровнем отсчета;
, - расстояния от конечных точек трассы до вершин препятствий.
В формулы (П1.41, П1.42) значения h h, h, h, R, R, подставляются в любых, но одинаковых единицах.
Если перед антеннами земная поверхность близка к гладкой сферической (море, степь), то значения и могут быть найдены по формуле
= |
(П1.43) |
Знание углов и позволит рассчитать эквивалентное расстояние , которое, в свою очередь, необходимо для нахождения множителя ослабления.
Рис.П1.11. Геометрия трассы при ДТР радиоволн
Результаты анализа экспериментальных данных по ДТР радиоволн показывают, что зависимости множителя ослабления V(T), превышаемого в течение Т процентов времени, от и частоты f оказываются различными для сухопутных, морских и приморских трасс, которые можно характеризовать следующим образом:
- сухопутные трассы - трассы, удаленные на расстояние более 100 км от морского побережья;
- морские трассы - трассы, проходящие полностью над морем;
- прибрежные трассы - трассы, проходящие над сушей в прибрежной полосе не далее 100 км от береговой линии.
Множитель ослабления при тропосферном распространении зависит в определенной степени от абсолютной высоты передающего и приемного пунктов над уровнем моря.
Падение уровня с высотой зависит от величины Н и определяется параметром (Н).
Н - приращение высоты объема рассеяния по сравнению с высотой при h = h = 0 и = = 0
= (h + h) + |
(П1.44) |
где - длина трассы;
постоянные коэффициенты и определяются выражениями:
= + ; = + ,
, , h, h - выражены в километрах, углы, в радианах.
Для морских трасс высоты h и h определяются относительно уровня моря, для сухопутных и приморских трасс значения h и h отсчитываются от высоты 0,2 км над уровнем моря.
Для этой зоны аппроксимирующие аналитические выражения для множителя ослабления V имеют вид:
V(Т) = 20, дБ |
(П1.45) |
где функция ) определяется выражением:
= 1,037 + 7,604 · 10 - 1,118 · 10 + |
(П1.46) |
а частотная функция F(f) может быть найдена по формуле:
F(f)= -0,04( + 50) + , дБ + 0,6 |
(П1.47) |
где - эквивалентное расстояние, км;
f - частота, ГГц;
Т - процент времени, в течение которого превышается значение множителя ослабления V(T);
= 6, дБ, где определяется формулой (П1.44), - в км.
Климатический параметр К изменяется в пределах от -1,5 до 3. Его значение можно найти из рисунка П1.12, на котором изображена карта России с изолиниями климатического параметра К.
Для высокогорных районов в большинстве случаев уровни мешающих сигналов определяются дифракционным распространением радиоволн. Методы определения уровней дифракционного поля изложены в разделе 1.3. Однако в ряде случаев, когда между источником помехи и приемником расположено множество горных препятствий, возможно, что мешающий сигнал определяется тропосферным распространением радиоволн.
К сожалению, в настоящее время не имеется надежных экспериментальных данных по аномальному тропосферному распространению радиоволн в горах. Известно только, что уровни сигнала при тропосферном распространении в горах заметно ниже, чем на равнине.
Учитывая это обстоятельство, можно приближенно, с некоторым запасом, принять, что для высокогорных районов уровень мешающих сигналов из-за тропосферного распространения определяется так же, как для обычных сухопутных трасс (п.1.4.3).
Рис.П1.12. Карта районирования территории России по параметру К
1.4.5. Расчет множителя ослабления V для акваторий
морей умеренных широт (зона III)
К морям умеренных широт относятся акватории таких морей, как Балтийское, Охотское и северная часть Японского моря. Для этой зоны аппроксимирующие зависимости имеют следующий вид:
V(Т) = 20, дБ |
(П1.48) |
где функция ), F(f) и (Т) определяется выражением:
= 3,92 · 10 - 1,37 · 10 - 0,27 + |
(П1.49) |
F(f)= -0,025( + 50), дБ |
(П1.50) |
(Т) = -0,0008Т - 0,000136, дБ/км. |
(П1.51) |
В формулах П1.48-П1.51 выражено в км, Т - в процентах, - в дБ/км. Наихудший месяц приходится на летний сезон и для различных морей может быть различным.
К зоне IV относятся акватории морей Северного Ледовитого океана.
Уровни мешающих сигналов для этой зоны значительно ниже, чем для зоны III. Аппроксимирующие зависимости для множителя ослабления V(T) имеют вид:
V(Т) = 20F(f) + · + 6, дБ |
(П1.52) |
где функция ), F(f) и (Т) определяется выражением:
= 1,45 + 5,8 · 10 - 2,4 · 10 + 7 · 10( + 700) х |
(П1.53) |
F(f)= -0,025( + 50), дБ |
(П1.54) |
В формулах П1В.52-П1В.54 выражено в км, Т - в процентах, - в дБ/км. Наихудший месяц с точки зрения возможности появления больших уровней мешающих сигналов - июль, август.
К зоне V относятся акватории Черного, Азовского, Каспийского, а также южной части Японского моря.
Для этой зоны характерна наибольшая вероятность аномально высоких уровней сигнала и максимальная длительность периода, когда такие уровни возможны.
Аппроксимирующие зависимости V(T) для этой зоны имеют вид
V(Т) = 206 + (Т), дБ |
(П1.55) |
где функция ), F(f) и (Т) определяется выражением:
= -1,53 + 3,29 · 10 - 1,37 · 10 + Т + |
(П1.56) |
F(f)= -0,025( + 50), дБ; |
(П1.57) |
В формулах П1.55-П1.57 выражено в км, Т - в процентах, f - в ГГц, - дБ/км.
Для зоны V наихудшим временем, когда возможны аномально высокие уровни сигналов, является практически весь весенне-летний период.
Приморские зоны занимают полосу 100 км вдоль берега моря, если вдоль берега моря расположена равнина. Если же вдоль берега располагается горный хребет, то приморской зоной следует считать лишь полосу между хребтом и берегом моря.
Для приморских зон множитель ослабления V определяется как средняя величина в децибелах величин V для соседней морской и соседней сухопутной зон:
V = ,
где:
V - множитель ослабления для соседней сухопутной зоны,
V - множитель ослабления для соседней морской зоны.
Если трасса между источником помехи и точкой приема является смешанной, т.е. имеет участки, находящиеся в различных зонах, то значение V(T) может быть вычислено по формуле:
V(T) = + + + …, дБ |
(П1.58) |
где:
R , R , R - протяженности участков трассы, проходящих в зонах , n, m;
, , - значения множителей ослабления для зон , n, m;
R - географическая длина трассы.
Потери усиления антенн в 50% времени определяются следующим образом:
= 5 + 5, |
(П1.59) |
где и - ширина диаграмм направленности передающей и приемной антенн по половинной мощности в вертикальной плоскости.
Для вероятности меньше 1% времени следует считать = 0. Если одна из антенн отвернута в сторону от направления трассы, то соответствующее слагаемое в (П1.59) будет равно нулю.
Потери усиления для других процентов времени между 1 и 50% можно определить с помощью линейной интерполяции
= .
Алгоритм расчета множителя ослабления при тропосферном распространении радиоволн приведен на рис.П1.13.
Рис.П1.13. Алгоритм расчета множителя ослабления при тропосферном распространении радиоволн
1.5. Метод расчета суммарного ослабления сигнала вследствие рассеяния радиоволн осадками
Рассеяние радиоволн осадками из-за малых размеров рассеивающих частиц может приводить при соответствующей ориентации антенн взаимодействующих РЭС к появлению значительных уровней мешающих сигналов во всем секторе азимутальных углов вокруг источника помех, в то время как все другие рассмотренные выше механизмы вызывают распространение мешающих сигналов примерно вдоль дуги большого круга, соединяющей местоположения РЭС.
Наиболее сильное рассеяние радиоволн вызывают дожди. Вероятность появления мешающих сигналов из-за рассеяния радиоволн другими осадками (град, снег) значительно меньше. Рассеяние радиоволн дождем начинает проявляться на частотах выше 4 ГГц, максимальная дальность распространения мешающих сигналов при действии этого механизма зависит от максимальной высоты скопления рассеивающих частиц и для климатических условий территории РФ может достигать нескольких сотен километров. При этом необходимо знать площадь рассеяния единицы объема дождя , которая определяется эмпирически по результатам зондирования очагов дождя с помощью метеорологических радиолокаторов. Как показали такие зондирования, максимальная высота дождевых очагов в климатических условиях РФ не превышает 11 км, а величина при 0 < h < 11 км связана не только с интенсивностью дождя у земной поверхности, но и с географическими координатами расположения объема рассеяния. На основании этого была получена следующая эмпирическая зависимость для расчета величины в наихудшем месяце:
S = 6,4 · 10 х ; х 10, 1/м |
(П1.60) |
где - длина волны, м;
, - географическая широта и долгота расположения объема рассеяния, град;
- интенсивность дождя, мм/ч.
Наибольшее рассеяние радиоволн вызывают ливневые дожди с большими значениями и ограниченными горизонтальными размерами очагов. В соответствие с результатами экспериментальных исследований рассеяния радиоволн дождями принято, что очаг дождя имеет форму цилиндра диаметром d:
d = 3,3 , км |
(П1.61) |
При пересечении диаграмм направленности антенн РЭС в общем объеме (рис.П1.14) в подавляющем числе случаев по ширине (размерам лучей) в области дождевого очага они будут сильно отличаться. Поэтому для определения ослабления сигнала в дожде необходимо учесть и следующие параметры:
D - ослабление мешающего сигнала из-за различия поляризаций на передающем и приемном пунктах, дБ;
- параметр, учитывающий уменьшение мешающего сигнала из-за отличия реального рассеяния каплями дождя от релеевского приближения, дБ,
- погонное ослабление в дожде на трассе от РЭС с "узкой" диаграммой направленности антенны до объема рассеяния, дБ/км;
- угол возвышения луча антенны с "узкой" диаграммой направленности, рад;
- угол возвышения луча антенны "широкой" диаграммой направленности, рад;
R - расстояние вдоль земной поверхности от РЭС с "узкой" диаграммой направленности антенны до проекции точки пересечения осей диаграмм направленности на земную поверхность, км;
r - расстояние от РЭС с "широкой" диаграммой направленности антенны до точки пересечения осей диаграмм направленности антенн в объеме рассеяния, км;
G - усиление антенны с "широкой" диаграммой направленности в направлении на объем рассеяния в дБ;
- эквивалентный радиус Земли, км;
h, h- минимальная и максимальная высоты объема рассеяния, км.
Остальные обозначения приводились ранее.
На начальном этапе деление антенн по ширине луча в объеме рассеяния на "узкую" и "широкую" проводится по отношению диаметров главных лепестков диаграмм направленности, которое приближенно равно:
Рис.П1.14. Геометрия трассы при рассеянии осадками
= . |
(П1.62) |
Если это отношение меньше 1, то антенну РЭС следует отнести к классу "узкая", если оно больше 1, то к классу "узкая" должна быть отнесена антенна РЭС. После этого при подготовке исходных данных для расчета индексы 1 и 2 следует поставить в соответствие с этим ("узкая" - 1, "широкая" - 2). Необходимо отметить, что при отклонении главных лепестков диаграмм направленности антенн PЭC и РЭС в разные стороны от линии, соединяющей их положение или при выполнении условия < - 180°, а также при величине отклонения хотя бы одной из антенн от направления на ось диаграммы направленности другой антенны, превышающем в 4,5 раза ширину главного лепестка диаграммы направленности этой антенны по уровню 3 дБ, помехи вследствие рассеяния радиоволн дождем можно не учитывать и расчеты дальше не продолжать.
Геометрические параметры трассы рассеяния в случае пересечения диаграмм направленности антенн при заданных R, , , и рассчитываются по следующим формулам:
= , км, |
(П1.63) |
где r - расстояние от РЭС с "узкой" диаграммой направленности антенны до точки пересечения осей диаграмм направленности антенн, оно находится из решения следующего уравнения:
|
(П1.64) |
где R - расстояние между PЭС и РЭС по дуге большого круга, км;
- угол между направлением от PЭC на РЭС и проекцией оси диаграммы направленности "узкой" антенны (РЭС) на земную поверхность;
h = + ,км - |
(П1.65) |
высота точки пересечения осей диаграмм направленности антенн РЭС и РЭС в объеме рассеяния над земной поверхностью,
sin = , |
(П1.66) |
- так называемый угол рассеяния, т.е. угол между осями ДН передающей и приемной антенн;
(П1.67) |
- расстояния вдоль земной поверхности от РЭС и РЭС соответственно до проекции точки пересечения осей диаграмм направленности антенн на земную поверхность, км;
= arccos |
(П1.68) |
- необходимый угол между направлением на РЭС и проекцией оси диаграммы направленности "широкой" антенны (РЭСг) на земную поверхность.
Если координаты мест расположения РЭС и РЭС известны, т.е. известны величины R, , и , то можно определить необходимый угол возвышения луча антенны РЭС, обеспечивающий пересечение диаграмм направленности антенн в общем объеме:
= arctg , |
(П1.69) |
в этом случае расстояния R и R определяются следующим образом:
R = , км R = , км. |
|
Значения h, sin(), r и r рассчитываются в соответствии с формулами (П1.65), (П1.66) и (П1.67).
После проведения расчетов по п.1.5.2 для обоих вариантов исходных параметров определяются разности:
= , град; = , град, |
(П1.71) |
где , - истинные значения углов для антенны РЭС.
Наименьшая из этих разностей сравнивается шириной диаграммы направленности "широкой" антенны с учетом высших боковых лепестков , которая принимается равной
= 4,55, град, |
(П1.72) |
где - ширина главного лепестка ДН по уровню - 3 дБ, град, которая известна из исходных данных для антенн, либо рассчитывается по формуле:
= , град, |
(П1.73) |
где G - коэффициент усиления "широкой" антенны, дБ.
Если разность = min(,) больше , то можно считать, что диаграммы направленности антенн в общем объеме не пересекаются, поэтому помехи из-за рассеяния каплями дождя будут отсутствовать и дальнейший расчет можно не проводить.
Если значение разности , то коэффициент усиления "широкой" антенны в направлении на объем рассеяния находится по имеющейся диаграмме направленности, либо по формулам: по главному лепестку:
G = G - 12, дБ |
(П1.74) |
по боковому лепестку:
G = G - G - , дБ |
(П1.75) |
где G - уровень первого бокового лепестка ДН второй антенны относительно главного лепестка, дБ;
- угловое положение максимума первого бокового лепестка ДН второй антенны, относительно главного лепестка, град.
Значения и G определяются по имеющейся диаграмме направленности антенны, либо приближенно принимаются равными:
G = -16 дБ; = 1,5 |
(П1.76) |
Для дальнейших расчетов принимается наибольшее из значений G и G, которое обозначаем как G().
Для уточнения деления антенн на ''узкую" и "широкую" необходимо найти значения отношений О и О для выбранного варианта исходных геометрических параметров:
О = ; О = . |
(П1.77) |
К "узкой" относится та антенна, у которой это отношение больше. Если окажется, что это отношение больше у антенны, которую на начальном этапе расчетов принимали за "широкую", то следует заново провести расчеты по п.п.1.5.2 и 1.5.3, учитывая истинные значения углов возвышения и азимутального отклонения .
Учет затухания в газах V при определении сигнала, рассеянного дождем, проводится по методике пункта 6. При этом учитываются высоты антенн над уровнем моря h и h, частота f, параметры атмосферы у земной поверхности (абсолютная влажность W, температура t, давление Р), которые находятся из таблицы П1.2.
Кроме того, учитывается высота объема рассеяния h, которая была рассчитана ранее по формуле (П1.65). Общее затухание в газах равно сумме затухания на трассе источник помехи - объем рассеяния и затухания на трассе объем рассеяния - приемный пункт.
По географическим широте и долготе объема рассеяния, определяемым как среднее от широт и долгот расположения PЭС и РЭС или как широта и долгота расположения РЭС с большим углом возвышения луча антенны , рассчитывается высота замерзания дождевых капель (высота дождя):
h = 6,1 - 0,065 + 0,0205 - 0,000106, км, |
(П1.78) |
где значения координат , - в градусах.
Для определения минимальной и максимальной высот объема рассеяния (h и h) рассчитываются следующие величины:
- по формуле (П1.61) - диаметр дождевого очага d для заданной интенсивности дождя ;
- минимальный размер объема рассеяния, определяемый шириной луча "узкой" антенны в дождевом очаге:
= 2,5 , км, |
(П1.79) |
- длина луча "узкой" антенны в дождевом очаге:
= 2, км, |
(П1.80) |
если /2 , то = ;
- расстояние от РЭС до ближнего () и дальнего () краев очага дождя:
= - , км |
|
= + , км |
- минимальная (h) и максимальная (h) высоты пересечения луча "узкой" антенны с дождевым очагом:
h = + sin, км |
|
h = + sin, км |
При пересечении дождевого очага лучом "широкой" антенны высота h определяется после проверки условия:
. |
(П1.83) |
Если оно выполняется, то h будет определяться пересечением луча "узкой" антенны с дождевым очагом. В случае невыполнения условия (П1.83) h рассчитывается по формуле:
h = + sin + , км. |
(П1.84) |
Для дальнейших расчетов в качестве высоты h используется наименьшая из высот:
h = min(h, h).
1.5.8. Расчет ослабления сигнала в дожде
Для нахождения множителя ослабления в дожде вначале сравниваются высоты h и h (П1.65) с высотой дождя h.
Если выполняется условие h h, то величина находится следующим образом:
с помощью рис.П1.15 и таблицы П1.2 находится интенсивность дождя, а далее рассчитываются:
- погонное ослабление в дожде и на участках трассы и по исходным данным об интенсивности дождя , частоте f, углах наклона поляризации относительно горизонтальной плоскости и и углах возвышения трасс и . При круговой поляризации = 45°:
= , дБ/км, |
(П1.85) |
где параметры и определяются выражениями:
= [ + + ( - )coscos2], |
(П1.86) |
= [ + + ( - )coscos2]/2. |
Для частот f 10 ГГц параметры , и , определяются выражениями:
= 0,000614(f - 5,2) - 9,0е, |
|
= 1,195 - 0,0066f + + 0,75e; |
(П1.87) |
= 0,000789(f - 5,8) - 3,12е, |
|
= 1,172 - 0,0066f + + 2,51е. |
Для частот 4 ГГц f < 10 ГГц эти параметры находятся по формулам:
= 0,000353 + 1,5 · 10f, = 1,32 - 0,018 + , |
(П1.88) |
= 0,000326 + 1,42·10f, = 1,262 - 0,0195 + . |
- максимальная протяженность зоны долсдя вне дождевого очага
= 600 · 10, км. |
(П1.89) |
- протяженность ослабляющего участка трассы внутри дождевого очага
= , км. |
(П1.90) |
С учетом найденных параметров величина ослабления будет равна:
= + |
(П1.91) |
+ |
Если выполняется условие h < h < h, то величина V находится следующим образом;
V = + х |
|
, дБ. |
(П1.92) |
х |
Если выполняется условие h < h < h, то величина V находится следующим образом:
V = + х |
дБ. |
х |
(П1.93) |
Если входящие в выражение (П1.93) разности
;
;
,
становятся равными нулю или отрицательными, то соответствующие составляющие множителя ослабления в формулах (П1.92-П1.93) следует считать равными нулю.
На частотах f > 10 ГГц рассчитывается поправка S, учитывающая уменьшение сигнала из-за отличия реального рассеяния от приближения Рэлея [7].
, дБ. |
(П1.94) |
Тогда окончательно, результирующая величина суммарного множителя ослабления сигнала в дожде будет определяться выражением:
= + , дБ.
Алгоритм расчета множителя ослабления вследствие рассеяния радиоволн осадками приведен на рис.П1.16.
Рис.П1.15. Карта районирования территории России по интенсивности дождей
Таблица П1.2 |
||||||||||||
И |
N |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
н |
% |
|||||||||||
т |
1,0 |
3,4 |
3,7 |
3,7 |
3,3 |
3,4 |
2,8 |
2,3 |
2,6 |
1,9 |
4,0 |
4,9 |
е |
0,7 |
4,2 |
4,5 |
4,5 |
4,1 |
4,6 |
3,8 |
3,0 |
3,6 |
2,8 |
4,9 |
6,4 |
н |
0,5 |
5,0 |
5,2 |
5,3 |
4,9 |
5,6 |
4,7 |
4,0 |
4,5 |
4,0 |
5,8 |
8,6 |
с |
0,3 |
6,2 |
6,7 |
7,0 |
6,5 |
7,6 |
6,5 |
5,4 |
5,9 |
5,7 |
8,3 |
12,0 |
и |
0,2 |
7,7 |
8,0 |
8,3 |
8,5 |
9,2 |
8,5 |
7,1 |
8,0 |
7,2 |
10,5 |
19,7 |
в |
0,1 |
12,0 |
11,3 |
12,0 |
11,3 |
13,0 |
13,4 |
11,2 |
13,0 |
10,5 |
22,0 |
36,0 |
н |
0,07 |
13,7 |
15,0 |
15,4 |
15,2 |
18,6 |
19,6 |
15,0 |
17,0 |
15,5 |
30,8 |
46,8 |
о |
0,05 |
16,2 |
17,9 |
20,0 |
21,0 |
26,5 |
28,0 |
22,0 |
24,0 |
22,4 |
38,4 |
56,3 |
с |
0,03 |
25,3 |
25,6 |
26,0 |
31,5 |
39,0 |
40,2 |
36,8 |
36,5 |
42,7 |
54,8 |
68,4 |
т |
0,02 |
35,2 |
32,2 |
31,7 |
41,0 |
49,5 |
52,4 |
51,6 |
48,4 |
57,3 |
70,0 |
81,0 |
ь, |
0,01 |
60,0 |
51,0 |
45,0 |
61,7 |
74,0 |
72,8 |
82,8 |
72,0 |
72,0 |
105,0 |
113,3 |
0,007 |
68,3 |
58,8 |
54,2 |
75,2 |
90,0 |
84,2 |
99,1 |
86,4 |
79,7 |
115,6 |
134,0 |
|
мм/ч |
0,005 |
74,5 |
70,8 |
61,2 |
88,5 |
105,4 |
98,7 |
114,2 |
98,0 |
91,5 |
124,0 |
160,4 |
0,003 |
90,0 |
80,4 |
72,5 |
110,7 |
130,0 |
118,5 |
140,0 |
122,6 |
107,0 |
147,4 |
189,3 |
|
0,002 |
101,6 |
94,0 |
81,0 |
128,4 |
148,2 |
133,5 |
160,0 |
139,2 |
118,3 |
165,3 |
196,3 |
|
0,001 |
121,70 |
126,0 |
99,5 |
162,0 |
184,5 |
161,7 |
198,0 |
170,3 |
142,4 |
195,0 |
Продолжение Таблицы П1.2 |
|||||||||||||
И |
N р-на |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
|
н |
% |
||||||||||||
т |
1,0 |
2,3 |
3,0 |
3,8 |
3,6 |
4,7 |
4,8 |
5,8 |
6,2 |
5,2 |
3,7 |
||
е |
0,7 |
3,3 |
4,0 |
4,7 |
4,3 |
5,7 |
5,7 |
7,2 |
7,4 |
5,8 |
4,1 |
||
н |
0,5 |
4,2 |
5,0 |
5,4 |
5,0 |
6,7 |
6,7 |
8,4 |
8,6 |
6,7 |
4,5 |
||
с |
0,3 |
1,0 |
5,7 |
6,6 |
7,0 |
6,2 |
8,2 |
8,3 |
10,4 |
10,0 |
8,5 |
5,3 |
|
и |
0,2 |
2,2 |
7,3 |
8,2 |
8,1 |
7,9 |
9,6 |
10,1 |
12,0 |
11,0 |
9,8 |
6,7 |
|
в |
0,1 |
7,0 |
10,7 |
13,0 |
10,8 |
11,7 |
12,0 |
15,0 |
20,9 |
14,3 |
12,7 |
9,2 |
|
н |
0,07 |
10,3 |
13,3 |
17,0 |
12,6 |
17,5 |
15,2 |
19,8 |
27,4 |
18,2 |
15,2 |
10,1 |
|
о |
0,05 |
13,4 |
17,2 |
23,0 |
16,5 |
26,0 |
19,2 |
27,5 |
34,4 |
21,1 |
17,2 |
11,0 |
|
с |
0,03 |
21,0 |
25,6 |
32,4 |
24,8 |
32,2 |
27,2 |
38,0 |
47,2 |
28,0 |
18,9 |
13,7 |
|
т |
0,02 |
33,0 |
32,4 |
39,6 |
33,0 |
37,3 |
35,0 |
46,6 |
58,4 |
34,0 |
19,6 |
19,5 |
|
ь, |
0,01 |
60,0 |
43,0 |
58,4 |
48,0 |
54,0 |
48,0 |
60,0 |
77,6 |
45,0 |
26,0 |
31,0 |
|
0,007 |
78,0 |
49,0 |
69,0 |
64,3 |
62,5 |
57,5 |
70,0 |
88,7 |
53,9 |
29,3 |
43,3 |
||
мм/ч |
0,005 |
93,0 |
53,7 |
80,4 |
74,2 |
69,5 |
64,0 |
80,6 |
99,0 |
63,0 |
32,4 |
49,1 |
|
0,003 |
122,0 |
70,0 |
100,5 |
88,3 |
84,0 |
74,5 |
95,0 |
117,5 |
71,2 |
49,0 |
63,0 |
||
0,002 |
148,6 |
84,0 |
116,8 |
110,0 |
91,5 |
84,0 |
106,0 |
130,3 |
81,0 |
50,0 |
74,3 |
||
0,001 |
198,0 |
110,0 |
148,0 |
154,0 |
138,0 |
101,7 |
128,4 |
155,7 |
93,6 |
60,5 |
83,4 |
Рис.П1.16. Алгоритм расчета множителя ослабления вследствие рассеяния радиоволн осадками
1.6. Метод расчета суммарного ослабления сигнала в атмосферных газах
На частотах до 60 ГГц ослабление в атмосферных газах будет определяться поглощением радиоволн в водяных парах и в атмосферном кислороде.
В методике расчета ослабления можно выделить два аспекта:
а) определение погонного ослабления, инженерный метод расчета которого в атмосферном кислороде и водяных парах представлен в [8]. Специфика этого метода заключается в учете зависимости этих ослаблений от метеорологических параметров: давления, температуры и влажности, которые зависят как от района расположения трассы, так и от высоты оконечных пунктов, высоты препятствий при дифракции и высоты переизлучающего объема при ДТР и рассеянии радиоволн осадками;
б) определение протяженности ослабляющих участков трассы, величина которых зависит от механизма распространения радиоволн.
На трассах прямой видимости и при аномальном дальнем распространении радиоволн величина ослабления в газах будет определяться на всей трассе, а на дифракционных трассах и при рассеянии радиоволн осадками - на участках от источника помех до наивысшего препятствия (дифракционные трассы), или до объема рассеяния (при рассеянии осадками) и от препятствия или объема рассеяния до пункта приема помех.
Методика расчета в обоих случаях будет одна и та же, но во втором случае эта величина складывается из двух составляющих и .
Для трасс прямой видимости и при аномальном дальнем распространении радиоволн такими данными являются: частота - f, ГГц, протяженность трассы помех - R, км, географические координаты пункта излучения помех - широта , долгота - , географические координаты пункта приема - , , высоты местности относительно уровня моря h, h, км, высот подвеса антенн относительно земной поверхности - h, h, км. Для дифракционных трасс и при рассеянии радиоволн осадками: протяженность участков от точек передачи и приема помех до вершины наивысшего препятствия - R, R, км, или до объема рассеяния - r, r, км, высота наивысшего препятствия h относительно уровня моря, км, или высота точки пересечения осей диаграмм направленности передающей и приемной антенн в объеме рассеяния h над уровнем моря, км. Остальные данные те же, что и для трасс прямой видимости.
1. По данным, представленным в таблице П1.3 определяются метеорологические параметры (давление - Р, мбар, температура - t°С, абсолютная влажность - W г/м) для трассы помех. Для этой цели из таблицы П1.3 выбираются 4 близлежащих к трассе помех пункта таким образом, чтобы оба пункта передачи и приема помех оказались внутри четырехугольника, вершинами которого являлись выбранные метеорологические пункты. Если один из пунктов передачи или приема совпадает или лежит вблизи (расстояние до метеорологического пункта 0,1 R) одного из метеорологических пунктов, то в этом случае достаточно выбрать из таблицы П1.3 еще 2 метеорологических пункта, чтобы другой пункт трассы помех находился бы внутри треугольника с вершинами 3 выбранных метеорологических пунктов. При совпадении или близком расположении (расстояние до метеорологических пункта 0,1 R) пунктов передачи и приема к метеорологическим пунктам метеорологические параметры для расчета ослабления в газах определяются по данным этих метеорологических пунктов как средние значения параметров, приведенных к уровню моря.
Р = , мбар, t = , °С, W = , г/м. |
(П1.95) |
В случае использования в качестве исходных метеопараметров их значения для четырех метеопунктов процедура определения Р, t и W для трассы помех заключается в следующем:
а) По географическим координатам пунктов передачи и приема определяются географические координаты середины трассы помех.
, Д = . |
(П1.96) |
б) По метеопараметрам и географическим координатам метеопунктов, используя принцип линейной интерполяции, рассчитываются метеопараметры (МП - Р, t, W) для середины трассы помех.
МП = (Д' - Д) + МП'; |
(П1.97) |
= + МП; |
(П1.98) |
= + МП; |
(П1.99) |
Д' = (); |
(); |
(П1.100) |
где индексы 1, 2 относятся к метеорологическим пунктам с долготами меньше, чем долгота середины трассы помех, и соответственно большей и меньшей широтами, индексы 3, 4 - к метеорологическим пунктам с долготами больше, чем долгота середины трассы, и соответственно большей и меньшей широтами.
2. Для расчета множителя ослабления V в соответствии с [8] были приняты следующие высотные зависимости метеорологических параметров, полученные на основе данных, представленных в [9, 10]:
Давление - |
Р = Р ехр (- 34,32), мбар, |
(П1.101) |
Температура - |
t = t - 5,5(h - h), °C, |
(П1.102) |
Влажность - |
W = , г/м |
(П1.103) |
где: h - высота относительно уровня моря, км,
h - высотная отметка Земли метеорологического пункта относительно уровня моря, км,
t - температура на поверхности Земли, °С,
- влажность на поверхности Земли, г/м ,
Р - давление на поверхности Земли, мбар.
Учитывая тот факт, что погонное ослабление как в атмосферном кислороде , так и в водяных парах функционально сложно зависит от метеорологических параметров, расчет составляющих множителя ослабления и проводится методом разбиения трассы на отрезки с перепадом высот 100 м, при котором изменение метеорологических параметров с высотой можно не учитывать, а затем полученные на этих отрезках значения множителя ослабления суммируются.
При такой методике расчетная формула для и будет иметь вид:
= (), дБ, |
(П1.104) |
где R - протяженность трассы или участка трассы, на котором рассчитывается ослабление в газах, км,
h - высота подвеса антенн относительно уровня моря на передающем (или приемном) пункте, км. т.е. h = h + h (или h = h + h),
h - высота подвеса антенны относительно уровня моря на приемном (или передающем) пункте в случае трасс прямой видимости или при аномальном дальнем распространении радиоволн, высота наивысшего препятствия h = h при дифракционном распространении, высота точки пересечения осей диаграмм направленности передающей и приемной антенн в объеме рассеяния дождевой зоны (h = h), км;
h = h + 0,1i, км, - высота трассы относительно моря на текущем отрезке, км, последнее значение которой не должно превышать h.
(h) - погонное ослабление в атмосферном кислороде () или водяных парах () на высоте текущего отрезка трассы, дБ/км.
В соответствии с [8] (h) или (h) рассчитываются по следующим формулам:
при f < 54 ГГц
= f · 10, дБ/км. |
(П1.105) |
при 54 ГГц < f < 60 ГГц
= exp [{· (f - 57)(f - 60)(f - 63)(f - 66) - |
|
, дБ, |
(П1.106) |
= 2,128rrexp[-2,528(1 - r)], |
(П1.107) |
= 2,136rrexp[-2,5196(1 - r)], |
(П1.108) |
= 9,984rrexp[0,8563(1 - r)], |
(П1.109) |
= 15,42rrexp[1,1521(1 - r)], |
(П1.110) |
= 10,63rrexp[0,6287(1 - r)], |
(П1.111) |
= 1,944rrexp[-4,1612(1 - r)], |
(П1.112) |
a = ln()/ln3,5, |
(П1.113) |
b = 4/, |
(П1.114) |
= 6,7665rrexp[1,5663(1 - r)] - 1, |
(П1.115) |
= 27,8843rrexp[0,5496(1 - r)] - 1, |
(П1.116) |
r = P/1013, |
r = 288/273 = t, |
(П1.117) |
P и t - определяются по формулам:
P = Pexp, мбар, t = t - 5,5h, °С, |
(П1.118) |
= · 10rr + 1,76 · 10 · r + r х |
|
дБ/км |
(П1.119) |
где - влажность воздуха на текущем отрезке рассчитывается по формуле:
= W · , г/м, |
(П1.120) |
= 0,9544 · rr + 0,0061, |
(П1.121) |
= 0,95 · rr + 0,0067, |
(П1.122) |
= 1 + (f - 22,235)/(f + 22,235). |
(П1.123) |
P, t и W в формулах (П1.118, П1.120) - это значения метеорологических параметров для середины трассы помех, рассчитанные по формулам (П1.95-П1.100).
Алгоритм расчета множителя ослабления сигнала в атмосферных газах приведен на рисунке П1.17.
Рис.П1.17. Алгоритм расчета множителя ослабления сигнала в атмосферных газах
Таблица П1.3 |
|||||||
N |
Название пункта |
географические |
высота |
давление, |
темпера- |
влаж- |
|
широта |
долгота |
относи- |
г/м |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1 |
Алдан |
58°37' |
125°22' |
0,682 |
928,5 |
16,2 |
9,03 |
2 |
Александровск-на- |
50°54' |
142°10' |
0,03 |
1006,0 |
15,1 |
10,8 |
3 |
Александровское, Томская обл. |
60°25' |
77°52' |
0,06 |
1002,1 |
18,5 |
10,96 |
4 |
Анадырь |
64°47' |
177°34' |
0,062 |
1009,0 |
10,7 |
8,04 |
5 |
Архангельск |
64°35' |
40°30' |
0,013 |
1010,0 |
15,6 |
9,6 |
6 |
Аян, Хабаровский край |
56°27' |
138°09' |
0,01 |
1009,1 |
12,9 |
9,33 |
7 |
Барабинск |
55°22' |
78°24' |
0,12 |
993,0 |
19,3 |
10,86 |
8 |
Баренцбург |
78°04' |
14°13' |
0,02 |
1008,5 |
5,4 |
5,63 |
9 |
Беринга, о. |
55°12' |
165°59' |
0,01 |
1007,8 |
10,4 |
8,88 |
10 |
Благовещенск |
50°16' |
127°30' |
0,14 |
987,6 |
20,2 |
13,85 |
11 |
Богучаны, Красноярский край |
58°25' |
97°24' |
0,13 |
992,0 |
18,5 |
10,9 |
12 |
Бологое |
57°54' |
34°03' |
0,18 |
990,0 |
16,6 |
10,45 |
13 |
Борзя, Читинская обл. |
50°23' |
116°31' |
0,68 |
927,1 |
18,0 |
11,35 |
14 |
Варнавара, Красноярский край |
60°20' |
102°16' |
0,26 |
977,0 |
17,4 |
9,8 |
15 |
Васильева, мыс. Сахалин |
50°00' |
155°23' |
0,02 |
1009,1 |
10,3 |
8,73 |
16 |
Верхноянск |
67°33' |
133°23' |
0,14 |
992,5 |
14,3 |
7,5 |
17 |
Визе о., Красноярский край |
79°30' |
76°30' |
0,01 |
1010,4 |
0,5 |
4,8 |
18 |
Вилюйск |
63°46' |
121°37' |
0,11 |
994,1 |
17,6 |
8,9 |
19 |
Витим |
59°27' |
112°35' |
0,19 |
984,2 |
17,9 |
10,5 |
20 |
Владивосток |
43°07' |
131°54' |
0,14 |
998,2 |
20,4 |
14,9 |
21 |
Волгоград |
48°41' |
44°21' |
0,14 |
994,5 |
23,6 |
9,8 |
22 |
Вологда |
59°17' |
39°52' |
0,12 |
996,9 |
16,7 |
10,2 |
23 |
Вятка |
0,16 |
18,3 |
10,5 |
|||
24 |
Гижига, Магаданская обл. |
61°56' |
160°20' |
0,005 |
1007,9 |
11,0 |
8,2 |
25 |
Диксон н.о. |
73°30' |
80°14' |
0,02 |
1005,5 |
4,5 |
6,15 |
26 |
Н.Новгород |
56°13' |
43°49' |
0,08 |
992,3 |
18,4 |
10,7 |
27 |
Екатерино- |
47°44' |
130°58' |
0,07 |
995,6 |
20,0 |
14,4 |
28 |
Жигалово, Иркутская обл. |
54°48' |
105°10' |
0,41 |
958,1 |
17,5 |
10,95 |
29 |
Жиганск, Якутия |
66°46' |
123°24' |
0,06 |
997,4 |
15,7 |
8,55 |
30 |
Игарка |
67°28' |
86°34' |
0,03 |
1005,8 |
15,7 |
9,6 |
31 |
Ивдель, Екатерининская обл. |
60°41' |
60°26' |
0,1 |
997,8 |
17,3 |
10,05 |
32 |
Иркутск |
52°16' |
104°21' |
0,485 |
956,5 |
18,2 |
11,2 |
33 |
Казань |
55°47' |
49°11' |
0,06 |
996,4 |
19,5 |
11,14 |
34 |
Калининград |
54°42' |
20°37' |
0,03 |
1011,1 |
16,6 |
10,72 |
35 |
Кандалакша, Мурманск. обл. |
67°08' |
32°26' |
0,03 |
1007,2 |
13,7 |
8,68 |
36 |
Кемь-Порт, Карелия |
64°59' |
34°47' |
0,01 |
1010,1 |
13,0 |
9,26 |
37 |
Киренск, Иркутская обл. |
57°46' |
108°07' |
0,26 |
976,1 |
18,8 |
10,98 |
38 |
Ключи, Камчатка |
56°19' |
160°50' |
0,02 |
1005,9 |
12,6 |
9,13 |
39 |
Корф, Камчатка |
60°21' |
166°00' |
0 |
1009,6 |
11,5 |
8,53 |
40 |
Красноярск |
56°00' |
92°53' |
0,21 |
983,6 |
18,2 |
10,98 |
41 |
Красный Чикой Читинская обл. |
50°22' |
108°45' |
0,77 |
918,4 |
16,2 |
10,66 |
42 |
Курск |
51°39' |
36°11' |
0,25 |
984,0 |
19,6 |
10,7 |
43 |
Кызыл |
51°50' |
94°30' |
0,63 |
934,5 |
19,4 |
9,6 |
44 |
С.-Петербург |
59°58' |
30°18' |
0 |
1003,2 |
15,0 |
10,2 |
45 |
Самара |
53°15' |
50°27' |
0,04 |
1005,0 |
20,7 |
11,1 |
46 |
Марково, Магаданская обл. |
64°41' |
170°25' |
0,03 |
1005,4 |
12,7 |
8,3 |
47 |
Минеральные Воды |
44°13' |
43°06' |
0,31 |
975,4 |
22,6 |
11,9 |
48 |
Могоча, Читинская обл. |
53°44' |
119°47' |
0,62 |
993,8 |
16,5 |
10,6 |
49 |
Москва |
55°45' |
37°34' |
0,16 |
989,7 |
17,6 |
10,87 |
50 |
Мурманск |
68°58' |
33°03' |
0,05 |
1004,7 |
10,9 |
8,07 |
51 |
Нарьян-Мар |
67°39' |
53°01' |
0,01 |
1010,2 |
13,7 |
8,5 |
52 |
Начаева бухта, Магаданская обл. |
58°37' |
150°47' |
0,12 |
995,6 |
11,4 |
8,5 |
53 |
Нижнеудинск |
54°53' |
99°02' |
0,41 |
595,6 |
17,2 |
10,75 |
54 |
Николаевск-на- |
53°09' |
140°42' |
0,05 |
1003,6 |
15,4 |
10,6 |
55 |
Новосибирск |
55°02' |
82°54' |
0,16 |
991,3 |
20,4 |
11,5 |
56 |
Оленcк, Якутия |
68°30' |
112°26' |
0,20 |
988,3 |
14,4 |
7,87 |
57 |
Олекминск, Якутия |
60°24' |
120°25' |
0,13 |
989,8 |
18,4 |
10,1 |
58 |
Омолон, Магаданская обл. |
65°07' |
160°25' |
0,26 |
976,8 |
11,6 |
7,55 |
59 |
Омск |
54°56' |
73°24' |
0,09 |
996,0 |
20,7 |
10,77 |
60 |
Оренбург |
51°45' |
55°06' |
0,11 |
996,2 |
21,6 |
10,88 |
61 |
Оймякон |
63°16" |
143°09' |
0,73 |
921,0 |
12,0 |
7,34 |
62 |
Пенза |
53°08' |
45°01' |
0,17 |
990,5 |
19,5 |
10,8 |
63 |
Петрозаводск |
61°49' |
34°16' |
0,04 |
1005,0 |
15,0 |
9,6 |
64 |
Петропавловск- |
52°58' |
158°45' |
0,01 |
1008,0 |
13,2 |
9,34 |
65 |
Печора |
65°07' |
57°06' |
0,06 |
1002,0 |
16,6 |
8,9 |
66 |
Подкаменная Тунгуска |
61°36' |
90°00' |
0,06 |
1001,5 |
18,2 |
10,5 |
67 |
Поронайск, Сахалинская обл. |
49°13' |
143°06' |
0,03 |
1005,0 |
11,6 |
9,87 |
68 |
Ростов-на-Дону |
47°15' |
39°49' |
0,08 |
993,0 |
23,0 |
11,2 |
69 |
Салехард |
66°32' |
66°32' |
0,04 |
1004,0 |
14,7 |
9,15 |
70 |
Саратов |
51°34' |
46°02' |
0,17 |
991,0 |
20,7 |
11,3 |
71 |
Усть-Баргузин, Бурятия |
53°26' |
108°59' |
0,46 |
958,0 |
14,7 |
9,98 |
72 |
Уфа |
54°45' |
56°00' |
0,2 |
998,0 |
18,8 |
11,8 |
73 |
Хабаровск |
48°81' |
135°10' |
0,07 |
1002,0 |
20,9 |
13,9 |
74 |
Хакасская (Абакан) |
53°45' |
91°24' |
0,25 |
978,0 |
19,5 |
11,0 |
75 |
Ханты-Мансийск |
60°58' |
69°04' |
0,04 |
1004,0 |
18,3 |
11,2 |
76 |
Хатанга |
71°59' |
102°28' |
0,02 |
1005,0 |
13,0 |
7,82 |
77 |
Хейса о., Архангельская обл. |
80°37' |
58°03' |
0,02 |
1006,0 |
0,7 |
4,73 |
78 |
Челюскина мыс |
77°43' |
104°17' |
0,01 |
1010,0 |
1,6 |
5,04 |
79 |
Четырехстолбовой, о., Якутия |
70°38' |
162°24' |
0,01 |
1008,0 |
1,6 |
5,0 |
80 |
Тамбов |
52°44' |
41°28' |
0,14 |
995,0 |
19,6 |
11,1 |
81 |
Тарко Сале, Тюменская обл. |
64°55' |
77°49' |
0,03 |
1006,0 |
16,3 |
10,0 |
82 |
Терней, Приморский край |
45°02' |
136°40' |
0,01 |
1005,0 |
16,7 |
12,7 |
83 |
Тикси |
71°35' |
128°55' |
0,01 |
1008,0 |
7,1 |
6,64 |
84 |
Тобольск |
58°09' |
68°11' |
0,05 |
1003,0 |
18,7 |
11,6 |
85 |
Троицкий прииск, Бурятия |
54°37' |
113°08' |
0,13 |
992,0 |
12,4 |
8,56 |
86 |
Туапсе |
44°06' |
39°06' |
0,1 |
996,0 |
23,0 |
14,9 |
87 |
Туруханск |
65°47' |
87°57' |
0,03 |
1006,0 |
17,3 |
9,98 |
88 |
Екатеринбург |
56°48' |
60°38' |
0,29 |
978,0 |
18,0 |
11,1 |
89 |
Сеймчан, Магаданская обл. |
62°56' |
152°25' |
0,21 |
987,0 |
13,4 |
8,21 |
90 |
Смоленск |
54°45' |
32°04' |
0,24 |
985,0 |
17,1 |
10,8 |
91 |
Сортавала |
61°43' |
30°43' |
0,02 |
1006,0 |
15,3 |
9,81 |
92 |
Советская гавань |
48°50' |
140°08' |
0,02 |
1004,0 |
15,5 |
11,4 |
93 |
Симушир, о. |
46°51' |
151°52' |
0,03 |
1003,0 |
10,0 |
9,06 |
94 |
Сусуман, Магаданская обл. |
62°50' |
148°10' |
0,65 |
931,0 |
11,6 |
7,53 |
95 |
Сутур, Хабаровский край |
50°04' |
132°08' |
0,35 |
975,0 |
17,7 |
12,4 |
96 |
Сухиничи |
54°07' |
35°20' |
0,24 |
985,0 |
17,9 |
10,9 |
97 |
Сыктывкар |
61°40' |
50°51' |
0,1 |
998,0 |
17,0 |
10,3 |
98 |
Чита |
52°01' |
113°20' |
0,68 |
927,0 |
18,3 |
10,8 |
99 |
Мыс Шалаурова, Якутия |
73°11' |
143°56' |
0,01 |
1006,0 |
2,3 |
5,23 |
100 |
Мыс Шмидта, Магадан, обл. |
68°55' |
179°29' |
0,01 |
1005,0 |
4,2 |
5,67 |
101 |
Южно-Курильск |
44°01' |
145°49' |
0,04 |
1003,0 |
14,9 |
12,0 |
102 |
Южно-Сахалинск |
46°55' |
142°44' |
0,02 |
1005,0 |
16,4 |
11,8 |
103 |
Якутск |
62°05' |
129°45' |
0,1 |
995,0 |
18,9 |
9,08 |
2. Методика расчета множителя ослабления для сухопутных трасс
по Рекомендации ITU-R Р.1546 без учета климатических особенностей
В данной методике описан расчет напряженности поля на основе эмпирически полученных кривых напряженности поля для заданного набора высот антенн, частот, процентов времени превышения и т.д., для ЭИИМ 1 кВт. В предложенной методике напряженность поля в каждом конкретном случае рассчитывается путем интерполяции или экстраполяции эмпирических кривых напряженности с учетом условий приема, которые вводятся определенными поправками к интерполированным значениям. Интерполяция напряженности поля проводится последовательно по различным параметрам: по высоте передающей антенны, по частоте, по проценту времени и т.д. Также в методике приведен алгоритм, в котором описана последовательность интерполяций и экстраполяций напряженности поля по различным параметрам, рассмотрен математический аппарат интерполяций и экстраполяций и показаны условия введения последующих поправок, учитывающих конкретные условия приема и распространения радиоволн [11].
Предлагаемая методика позволяет по известным передаваемым и принимаемым величинам напряженности поля вычислить конкретное значение ослабления сигналов на трассе.
На расчеты, проводимые по данной методике налагаются следующие ограничения:
- расчет напряженности поля применим к расстояниям от 1 до 1000 км;
- методика может использоваться в диапазоне частот от 30 до 3000 МГц;
- результаты расчетов по методике справедливы для процентов времени превышения от 1 до 50%;
- допустимые высоты подвеса антенн передающих станций относительно среднего уровня рельефа (см. ниже) ограничены величиной до 3000 м;
- допустимые высоты подвеса антенн приемных станций ограничены величиной от 1 до 3000 м;
- результаты расчетов по методике справедливы для процентов покрытия от 1 до 99%;
- максимальная получающаяся напряженность поля не должна превышать ее значения для распространения в свободном пространстве.
В качестве исходных данных в методике предполагаются известными следующие величины:
- высота подвеса антенны передающей станции h относительно уровня земли в точке установки;
- высота подвеса приемной станции h = h относительно уровня земли в точке установки;
- длина и профиль трассы, полученный на основе цифровой карты;
- средняя высота застройки в точке установки антенны приемной станции при нахождении в городе/пригороде (застройка менее 10 м считается территорией вне города и заменяется при расчете на минимально допустимое значение 10 м);
- для трасс длиной менее 15 км средняя высота застройки трассы при расположении в городе/пригороде;
- требуемый процент времени превышения найденного уровня сигнала;
- требуемый процент покрытия по превышению найденного уровня сигнала.
Процедура N 1. Ограничение максимального значения напряженности поля
Напряженность поля для сухопутной трассы не должна превышать максимальную величину Е:
Е = E, дБ (мкВ/м), |
(П1.124) |
где E - напряженность поля в свободном пространстве для 1 кВ э.и.м., определяемая выражением:
E = 106,9 - 20 lg(d) дБ(мкВ/м), |
(П1.125) |
d - длина трассы, км.
Полученная напряженность поля сравнивается с максимальной, и в случае превышения значения максимальной напряженности, полученная напряженность заменяется на Е.
Процедура N 2. Определение высоты передающей антенны h относительно среднего уровня рельефа
При длине трассы d менее 15 км:
h = h, м |
(П1.126) |
где h - высота подвеса передающей антенны над средним уровнем неровностей Земли. Этот уровень рассчитывается путем усреднения по интервалу трассы от 0,2d до d км.
При длине трассы d более 15 км:
h = h, м |
(П1.127) |
где h - высота подвеса передающей антенны над средним уровнем неровностей Земли. Этот уровень рассчитывается путем усреднения по интервалу трассы от 3 до 15 км.
Процедура N 3. Интерполяция/экстраполяция напряженности поля по высоте передающей антенны, для h, лежащей в диапазоне от 10 до 1200 м.
Если значение h совпадает с одной из восьми высот, для которых представлены эмпирические кривые, а именно 10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1200 м, требуемая напряженность поля может быть получена непосредственно из соответствующих кривых. Если значение h не совпадает с одой из этих высот, требуемая напряженность поля может быть получена путем интерполяции по двум ближайшим кривым, используя выражение:
Е = E + (E - E) lg(h/h)/lg(h/h) дБ (мкВ/м), |
(П1.128) |
где:
h - ближайшая снизу к h высота из ряда 10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 м;
h - ближайшая сверху к h высота из ряда 20, 37,5, 75, 150, 300, 600, 1200 м;
Е - значение напряженности поля для h на требуемом расстоянии;
E - значение напряженности поля для h на требуемом расстоянии.
Процедура N 4. Экстраполяция напряженности поля по высоте передающей антенны, для h, лежащей в диапазоне от 1200 до 3000 м (h > 1200).
В этом случае напряженность поля должна быть экстраполирована по значениям напряженности поля, полученным из двух кривых с использованием выражения:
Е = E + (E - Е) lg(h/h) /lg(h/h) дБ (мкВ/м) |
(П1.129) |
где:
h - 600 м;
h - 1200 м;
E - значение напряженности поля для h на требуемом расстоянии;
E - значение напряженности поля для h на требуемом расстоянии. Затем к полученному значению напряженности применяется процедура N 1.
Процедура N 5. Экстраполяция напряженности по высоте передающей антенны для случая, когда h лежит в диапазоне от 0 до 10 м (h < 10).
Эта процедура применяется для экстраполирования напряженности поля на требуемом расстоянии d в км для значения h, лежащих в диапазоне от 0 до 10 м. В ней используется расстояние прямой видимости d (h) в км над гладкой землей, определяемое выражением:
d (h) = 4,1,
где h - значение высоты передающей антенны h в метрах. Тогда напряженность поля находится по следующим формулам:
Е = Е(d(10)) + Е(d) - Е(d(h)), дБ (мкВ/м) d < d (h) |
(П1.130) |
Е = Е(d(10) + d - d(h)), дБ (мкВ/м) d > d (h), |
(П1.131) |
где Е(d) - напряженность поля в дБ (мкВ/м), полученная с помощью кривой напряженности поля для высоты 10 м и расстояния d, км.
Если в уравнении (П1.131) значение d (10) + d - d (h) превышает 1000 км, даже если d 1000 км, то напряженность поля Е может быть найдена путем линейной экстраполяции с использованием логарифма расстояния по выражению:
Е = E + (E - E)lg(d/D)/lg(D/D), дБ (мкВ/м) |
(П1.132) |
где:
расстояние D равно 975 км;
расстояние D равно 1000 км;
E - напряженность поля для D, дБ (мкВ/м);
E - напряженность поля для D , дБ (мкВ/м).
Процедура N 6 Поправка в напряженности поля в зависимости от высоты передающей антенны для случая отрицательных значений h.
Если высота h меньше нуля, то расчет напряженности поля проводится для h = 0, как описано в процедуре N 5. При этом вначале находится величина напряженности поля E(d), а затем осуществляется корректировка E(d) на основе расчета поправки, величина которой зависит от угла закрытия. Определение поправки в зависимости от угла закрытия проводится по следующему алгоритму:
- из имеющихся данных о рельефе местности определяется угол закрытия как угол, при котором отсутствуют препятствия на дальности до 15 км из точки размещения антенны передающей станции в направлении на антенну приемной станции (см. рис.П1.18);
Рис.П1.18. Определение угла закрытия для передающей антенны
- рассчитывается поправка по выражению:
Е = J() - J(), ДБ |
(П1.133) |
где:
J() = [6,9 + 20(], |
(П1.134) |
параметры и определяются выражениями:
= 0,036;
= 0.065 ;
- угол закрытия , град;
f - частота, МГц.
Поправка, рассчитанная по выражению (П1.133) справедлива для углов закрытия , лежащих в диапазоне от -0,8 до + 40 градусов. Для значений угла закрытия, меньших 0,8 градуса она принимается равной поправке, определенной для угла , равного 0,8 градуса, а для значений , больших 40 градусов она считается равной поправке для угла , равного 40 градусам. Рассчитанная поправка суммируется с напряженностью поля, полученной для высоты h = 0. То есть, напряженность поля для отрицательных значений h находится по выражению:
Е(d) = Е(d) + Е. |
(П1.135) |
Процедура N 7. Интерполяция напряженности поля как функции расстояния
В случае если расстояние d не совпадает ни с одним из расстояний, данных в Таблице П1.4 (см. ниже), напряженность поля Е, в дБ (мкВ/м) может быть найдена путем линейной интерполяции для логарифма расстояния, используя выражение:
Е = Е + (E - Е)(d/d)(d/d), дБ (мкВ/м) |
(П1.136) |
где:
d - расстояние, для которого требуется прогнозирование;
d - самое близкое расстояние в таблице, меньшее, чем d;
d - самое близкое расстояние в таблице, большее, чем d;
E - значение напряженности поля для d;
E - значение напряженности поля для d.
Следует подчеркнуть, что расчет напряженности поля по процедуре N 7 справедлив, если расстояние лежит в пределах от 1 до 1000 км
Таблица П1.4 |
||||||
1 |
14 |
55 |
140 |
375 |
700 |
|
2 |
15 |
60 |
150 |
400 |
725 |
|
3 |
16 |
65 |
160 |
425 |
750 |
|
4 |
17 |
70 |
170 |
450 |
775 |
|
5 |
18 |
75 |
180 |
475 |
800 |
|
6 |
19 |
80 |
190 |
500 |
825 |
|
7 |
20 |
85 |
200 |
525 |
850 |
|
8 |
25 |
90 |
225 |
550 |
875 |
|
9 |
30 |
95 |
250 |
575 |
900 |
|
10 |
35 |
100 |
275 |
600 |
925 |
|
11 |
40 |
110 |
300 |
625 |
950 |
|
12 |
45 |
120 |
325 |
650 |
975 |
|
13 |
50 |
130 |
350 |
675 |
1000 |
Процедура N 8. Интерполяция напряженности поля как функции частоты для частот от 100 МГц до 2000 МГц
В соответствии с этой процедурой значение напряженности поля для заданной частоты может быть получено путем интерполяции между значениями для номинальных значений частоты 100, 600 и 2000 МГц. Для частот ниже 100 МГц интерполяция должна быть заменена экстраполяцией. Напряженность поля Е для заданной частоты рассчитывается по формуле:
Е = Е + (E - Е)(f/f)(f/f), дБ (мкВ/м) |
(П1.136) |
где:
f - частота, для которой осуществляется расчет, МГц;
f - самая близкая частота из ряда 100, 600 МГц, меньшая, чем f ;
f - самая близкая частота из ряда 600, 2000 МГц, большая, чем f;
Е - значение напряженности поля для частоты f;
E - значение напряженности поля для частоты f.
Процедура N 9. Экстраполяция напряженности поля как функции частоты для частот от 2000 МГц до 3000 МГц (f > 2000)
В соответствии с этой процедурой значение напряженности поля для заданной частоты может быть получено с помощью выражения:
Е = Е + (E - Е)(f/f)(f/f), дБ (мкВ/м) |
(П1.137) |
где:
f - частота, для которой осуществляется расчет, МГц;
f - частота, равная 600 МГц;
f - частота, равная 2000 МГц;
E - значение напряженности поля для частоты f;
E - значение напряженности поля для частоты f.
Затем к полученному значению напряженности поля применяется процедура N 1.
Процедура N 10. Экстраполяция напряженности поля как функции частоты для частот от 30 МГц до 100 MГц (f < 100)
В соответствии с этой процедурой значение напряженности поля для заданной частоты может быть получено с помощью выражения:
Е = Е + (E - Е)(f/f)(f/f), дБ (мкВ/м) |
(П1.138) |
где:
f - частота, для которой осуществляется расчет, МГц;
f - частота, равная 100 МГц;
f - частота, равная 600 МГц;
Е- значение напряженности поля для частоты f;
E - значение напряженности поля для частоты f.
Процедура N 11. Интерполяция напряженности поля как функции процента времени
В случаях, когда заданный процент времени совпадает с 1% или 10%, или 50%, напряженность поля может быть получена непосредственно из эмпирических кривых напряженности поля. Если заданный процент времени лежит в пределах от 1% до 50%, напряженность поля рассчитывается путем интерполяции между ее значениями для процентов времени 1% и 10%, или между значениями напряженности для процентов времени 10% и 50%, используя выражение:
Е = Е(Q - Q)/(Q - Q) + E(Q - Q)/(Q - Q), дБ (мкВ/м) |
(П1.139) |
где:
t - процент времени, для которого проводится расчет;
t - самый близкий процент времени из ряда 1%, 10% , меньший, чем t;
t - самый близкий процент времени из ряда 10%, 50% , больший, чем t;
E - значение напряженности поля для процента времени t;
E - значение напряженности поля для процента времени t;
Q(x) - обратная дополнительная совокупная нормальная функция распределения, причем ее значения в формуле (П1.139) обозначены следующим образом:
Q - значение функции для времени t, то есть Q (t/100);
Q - значение функции для времени t, то есть Q (t/100);
Q - значение функции для времени t, то есть Q (t/100).
Метод расчета функции Q(х) приводится в процедуре N 16.
Процедура N 12. Поправка в напряженности поля в зависимости от высоты приемной антенны
Эмпирические кривые для нахождения напряженности поля приводятся для случая, когда высота приемной антенны равна 10 м. Если высота приемной антенны h не равна высоте соответствующих препятствий в точке ее размещения, R (м), которая, в свою очередь, должна быть равной 10 м, т.е. не выполняется условие h = R = 10 м, то необходимо скорректировать напряженность поля с использованием следующей процедуры:
рассчитать величину R' (м) по следующей формуле:
R' = R, м |
для h < 6,5d + R; |
(П1.140) |
R' = (1000 d R - 15 h)/(1000 d - 15), м |
для h > 6,5d + R; |
(П1.141) |
где h в метрах, a d - в километрах.
Значение R' должно быть ограничено снизу значением 1 м.
При определении этой поправки возможны два случая:
1) приемная антенна находится в городских условиях (R 10 м), в этом случае поправка рассчитывается следующим образом:
E = (6,03h/R') - J(), дБ для h < R'; |
(П1.142) |
E = (h/R') , дБ для h R', |
(П1.143) |
где J() определяется по формуле:
J() = [6.9 + 20()]. |
(П1.144) |
Параметры, входящие в выражение (П1.144) определяются следующим образом:
= ;
h = R' - h, м;
= arctan(h/27), град;
= 3,2 + 6,2(f);
= 0б0108;
f = - частота, МГц.
2) приемная антенна расположена в пригороде или на открытой местности (т.е. исходное значение R < 10 м для заданной местности расположения приемной антенны). В этом случае поправка рассчитывается по формуле (П1.143) для всех значений высот приемной антенны h, причем уровень застройки R в расчетах в формулах (П1.140) и (П1.141) принимается равным 10 м.
Далее значение этой поправки суммируется с полученным ранее значением напряженности поля.
Процедура N 13. Поправка для коротких городских трасс
Если короткая трасса (длиной менее 15 км) проходит вдоль однородной городской застройки на плоском рельефе (разность h - R не превышает 150 м), то к полученному значению напряженности поля необходимо добавить поправку, учитывающую ослабление поля, вносимое городской застройкой. Эта поправка определяется следующим выражением:
Е = -3,3((f))(1 - 0,85 (d))(1 - 0,46(1 + h - R)), |
(П1.145) |
где: h - высота подвеса антенны относительно земли (т.е. высота мачты), м;
R - уровень застройки в месте расположения приемной антенны (в данном случае это и уровень застройки в месте расположения передающей антенны).
Процедура N 14. Поправка для угла закрытия приемной антенны
Для учета рельефа в месте расположения приемной антенны используется поправка по углу закрытия. Угол закрытия приемной антенны определяется следующим выражением:
= , град, |
(П1.146) |
где угол измеряется как угол между линией, выходящей из точки расположения приемной антенны, ниже которой наблюдаются преграды ландшафта в направлении передающей антенны на расстояния до 16 км, но не далее самой передающей антенны, и линией горизонта на уровне подвеса приемной антенны (см. рис.П1.19). При этом возможны как положительные, так и отрицательные значения ;
- опорный угол определяемый выражением:
= arctan, град; |
(П1.147) |
где h и h - соответственно высоты подвеса передающей и приемной антенн относительно уровня моря.
Рис.П1.19. Угол закрытия для приемной антенны
После нахождения углов и поправка рассчитывается как
E = J() - J(), дБ |
(П1.148) |
где:
J() = [6,9 + 20(] |
(П1.149) |
= 0,036 ;
= 0,065 ;
- угол закрытия , град;
f - частота, МГц.
Поправка, рассчитанная по выражению (П1.148) справедлива для углов закрытия , лежащих в диапазоне от -0,8 до + 40 градусов. Для значений углов закрытия, меньших 0,8 градуса она принимается равной поправке, определенной для угла , равного 0,8 градуса, а для значений , больших 40 градусов она считается равной поправке для угла , равного 40 градусам.
Процедура N 15. Поправка для процента местоположения в прогнозировании зоны действия
Если требуемое значение процента местоположения отлично от 50% (кривые напряженности поля получены для значения 50%), то необходимо уточнить полученное значение напряженности поля по следующему алгоритму.
Напряженность поля Е, которая будет превышена для q% местоположений, определяется выражением:
Е(q) = Е (50%) + Q (q/100) (f), дБ (мкВ/м) |
(П1.150) |
где:
Q (x) - обратное дополнительное совокупное нормальное распределение;
- стандартное отклонение гауссовского распределения от среднего, зависящее от характера передаваемых радиосигналов. Значение стандартного отклонения для цифровых систем, имеющих ширину полосы меньше, чем 1 МГц и для аналоговых систем определяется как функция частоты:
= K + 1,6(f), дБ |
(П1.151) |
где:
K = 2,1 коэффициент, использующийся для подвижных систем в городе;
K = 3,8 коэффициент, использующийся для подвижных систем в пригороде или среди холмов;
K = 5,1 - коэффициент, использующийся для радиовещательных аналоговых систем;
f - частота, МГц.
Для цифровых систем, имеющих ширину полосы 1 МГц и выше, стандартное отклонение , равное 5,5 дБ должно использоваться на всех частотах. Процент местоположений q может изменяться от 1% до 99%. Расчеты напряженности поля по данной методике не будут справедливы для процента местоположения, меньшего чем 1 % или большего чем 99%.
Процедура N 16. Аппроксимация обратной дополнительной совокупной нормальной функции распределения
Использующаяся в процедуре N 15 функция распределения Q (х) определяется следующим образом:
значение функции Q(x) рассчитывается для 0,01 х 0.99 по следующим соотношениям:
Q(x) = Т(х) - (х), если х 0.5; |
(П1.152) |
Q(x) = {Т(1 - х) - (1 - х)}, если х > 0.5; |
(П1.153) |
где:
Т(х) = ;
(х) = ;
постоянные коэффициенты равны:
С = 2.515517;
С = 0.802853;
С = 0.010328;
D = 1.432788;
D = 0.189269;
D = 0.001308.
Процедура N 17. Эквивалентные потери при распространении радиоволн
Основные эквивалентные потери при распространении радиоволн для найденной напряженности поля можно определить из выражения:
Lb = 139 - E + 20f, дБ |
(П1.154) |
где:
Lb - эквивалентные потери при распространении радиоволн, дБ;
Е - напряженность поля в дБ (мкВ/м) для 1 кВт э.и.м.;
f - частота, МГц.
Процедура N 18. Аналитическое описание эмпирических кривых напряженности поля для расчета ослабления на ЭВМ
Для сухопутных трасс расчеты кривых распространения радиоволн могут проводиться с использованием следующей процедуры:
- необходимо рассчитать параметр k для заданного значения высоты базовой станции:
k = , |
(П1.155) |
где параметр k является целым числом в диапазоне от 0 до 7, который определяет каждую кривую из семейства, начиная со значения h = 9,375 м и заканчивая значением h = 1200 м. Диапазон значений для h должен быть ограничен значениями от 9,375 до 1200 м. Для других значений h нужно использовать следующую процедуру экстраполяции:
- необходимо рассчитать максимальную напряженность поля для дальности d (расстояние должно выбираться в соответствии с таблицей П1.4) и высоты передатчика h:
Е = p · , |
(П1.156) |
где:
p = d + d - ; |
(П1.157) |
E1 = (a - k + a · k + a) · (d) + 0,1995 · k + 1,8671 · k + a; |
(П1.158) |
Е2 = Е + Е;
Е = b[exp[-b · 10] - 1] + b · exp - b · (d) + b; |
(П1.159) |
= (d); |
(П1.160) |
E = · k · [1 - tanh[c · [(d) - c - ]]] + c · k. |
(П1.161) |
Значения параметров а..а, b..b, c.. c и d.. d для всех процентов времени и всех частот представлены в таблице П1.5.
- необходимо рассчитать напряженность поля на дальности d при высоте антенны h:
E = p · , |
(П1.162) |
где:
E - напряженность поля в условиях свободного пространства;
p- коэффициент, равный 8.
Таблица П1.5 |
|||||||||
Частота |
100 МГц |
600 МГц |
2000 МГц |
||||||
Время |
50 |
10 |
1 |
50 |
10 |
1 |
50 |
10 |
1 |
a |
0.081 |
0.081 |
0.077 |
0.094 |
0.091 |
0.087 |
0.094 |
0.094 |
0.091 |
a |
0.761 |
0.761 |
0.726 |
0.884 |
0.853 |
0.814 |
0.884 |
0.880 |
0.858 |
a |
-30.4 |
-30.4 |
-29.0 |
-35.3 |
-34.1 |
-32.5 |
-35.3 |
-35.2 |
-34.3 |
a |
90.22 |
90.22 |
90.22 |
92.77 |
92.77 |
92.77 |
94.49 |
94.49 |
94.49 |
33.62 |
40.45 |
45.57 |
51.63 |
35.34 |
36.88 |
30.00 |
25.06 |
31.38 |
|
10.89 |
12.8206 |
14.67 |
10.98 |
15.75 |
13.88 |
15.42 |
22.10 |
15.66 |
|
2.331 |
2.2048 |
2.233 |
2.211 |
2.225 |
2.346 |
2.297 |
2.318 |
2.394 |
|
0.442 |
0.476 |
0.543 |
0.538 |
0.528 |
0.524 |
0.497 |
0.563 |
0.563 |
|
1.256 |
7.788 |
1.050 |
4.323 |
1.704 |
5.169 |
1.677 |
3.126 |
1.439 |
|
1.775 |
1.68 |
1.65 |
1.52 |
1.76 |
1.69 |
1.762 |
1.86 |
1.77 |
|
49.39 |
41.78 |
38.02 |
49.52 |
49.06 |
46.5 |
55.21 |
54.39 |
49.18 |
|
103.01 |
94.3 |
91.77 |
97.28 |
98.93 |
101.5 |
101.8 |
101.3 |
100.3 |
|
c |
5.441 |
5.487 |
4.769 |
6.470 |
5.863 |
4.745 |
6.965 |
6.580 |
6.039 |
c |
3.736 |
2.467 |
2.748 |
2.982 |
3.012 |
2.958 |
3.653 |
3.547 |
2.595 |
c |
1.9457 |
1.756 |
1.6797 |
1.760 |
1.733 |
1.928 |
1.765 |
1.775 |
1.915 |
c |
1.845 |
1.910 |
1.8793 |
1.750 |
1.745 |
1.737 |
1.626 |
1.732 |
1.654 |
c |
415.91 |
510.0 |
343.2 |
198.3 |
216.9 |
247.6 |
114.3 |
219.5 |
186.6 |
c |
0.112 |
0.1622 |
0.264 |
0.143 |
0.169 |
0.184 |
0.130 |
0.170 |
0.101 |
c |
2.353 |
2.1963 |
1.954 |
2.269 |
2.198 |
2.087 |
2.328 |
2.197 |
2.395 |
10 |
5.5 |
3 |
5 |
5 |
8 |
8 |
8 |
8 |
|
-1 |
1 |
2 |
1.2 |
1.2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Для аналитического представления кривых напряженности поля для сухопутных трасс можно также использовать значения, считываемые непосредственно с графиков. Для каждой кривой сформирован массив из 78 значений напряженности поля, соответствующих расстояниям в таблице П1.4.
Алгоритм расчета множителя ослабления для сухопутных трасс по Рекомендации ITU-R P.1546 представлен на рисунке П1.20.
- - - - - - |
Штриховой линией отмечены ветви параллельных расчетов, которые исключаются из алгоритма в случаях, когда значение величины, по которой проводится интерполяция, совпадает с одним из значений, для которых получены эмпирические данные |
* |
- Расчет процедур N 5 и N 6, также использует параллельный расчет по расстоянию с использованием эмпирической формулы, т.к. эти процедуры оперируют значениями напряженности для высоты подвеса h = 10 м, но для упрощения отображения и понимания общего алгоритма на рисунке это не показано. Более подробно см. процедуры N 5 и N 6. |
** |
- Внутреннее содержание процедур может включать условные ветвления, см. в соответствующие пункты описания. |
Рис.П1.2
0. Алгоритм расчета множителя ослабления для сухопутных трасс по Рекомендации ITU-R Р.1546.
2.4. Описание алгоритма расчета
1. Необходимо определить фактическую высоту подвеса передающей антенны относительно среднего уровня рельефа согласно процедуре N 2.
2. Для любого процента времени в диапазоне от 1 до 50% необходимо определить два номинальных значения следующим образом:
- если расчетный процент времени > 1 и < 10, то нижнее и верхнее значение процента времени равно 1 и 10 соответственно;
- если расчетный процент времени > 10 и < 50, то нижнее и верхнее значение процента времени равно 10 и 50 соответственно.
Примечание : Если расчетный процент времени равен 1 или 10 или 50%, то это значение принимается как нижнее значение процента времени и выполнение процедуры N 11.
3. Для любой требуемой частоты (в диапазоне от 30 до 3000 МГц) определяют две номинальные частоты следующим образом:
- когда требуемая частота < 600 МГц, наименьшая и наибольшая номинальные частоты равны 100 и 600 МГц соответственно;
- когда требуемая частота > 600 МГц, наименьшая и наибольшая номинальные частоты равны 600 и 2000 МГц соответственно.
Примечание : Если требуемая частота равна 100, 600 или 2000 МГц, то это значение принимается за наименьшую номинальную частоту и процедура интерполяции/экстраполяции в пункте 8 не требуется (Процедура N 8, N 9 или N 10 в зависимости от частоты).
4. Необходимо определить ближайшее нижнее и верхнее значение расстояния из Таблицы П1.4 для значения дальности, на которой осуществляется расчет напряженности поля. Если значение дальности совпадает со значением, представленным в Таблице П1.4, то не требуется проведения процедуры интерполяции N 7.
5. Для нижнего значения процента времени, определенного в пункте 2 алгоритма необходимо выполнить пункты алгоритма с 6 по 9.
6. Для нижней частоты, определенной в пункте 3 алгоритма необходимо выполнить пункты 7 и 8.
7. Необходимо определить напряженность поля для 50% местоположений антенны абонентской станции следующим образом:
7.1. Для относительной высоты передающей станции h 10 м необходимо выполнить следующие действия.
7.1.1. Необходимо определить нижнее и верхнее значения ближайшие к h из ряда 10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1200 м. Если h совпадает с одним из значений из ряда 10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1200 м, то выполнение пункта 7.1.6 алгоритма не требуется.
7.1.2. Для нижнего значения h, определенного в пункте 7.1.1 необходимо выполнить подпункты с 7.1.3 по 7.1.5 данного алгоритма.
7.1.3. Для нижнего значения расстояния, определенного в пункте 4 алгоритма необходимо выполнить пункт 7.1.4.
7.1.4. По кривым напряженности поля необходимо определить значение напряженности поля для выбранного расстояния, на выбранной высоте, для выбранного процента времени, на выбранной частоте, для 50% местоположения.
7.1.5. Если требуемое расстояние не совпадает с нижним значением, определенным в пункте 4 алгоритма, то следует повторить пункт 7.1.4 для верхнего значения расстояния и осуществить расчет напряженности путем интерполяции по расстоянию (Процедура N 7).
7.1.6. Если высота антенны h совпадает с рассчитанными высотами, для которых рассчитаны кривые распространения (10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1200 м) напряженность поля определяется из соответствующей кривой напряженности. В противном случае для верхнего значения необходимо повторно выполнить пункты алгоритма с 7.1.3 по 7.1.5 и рассчитать напряженность поля на основе интерполяции или экстраполяции двух ее значений по высоте (Процедура N 3 или N 4, в зависимости от значения h).
7.2. При высоте антенны базовой станции h меньшей 10 м определение напряженности поля выполняется следующим образом. Возможны два случая: h больше нуля и h меньше нуля. В первом случае используется процедура N 5, во втором - процедура N 6.
8. Если рабочая частота базовой станции не равна нижней частоте, определенной в п.3, то необходимо выполнить пункт 7 алгоритма для верхней частоты, определенной в пункте 3 и провести интерполяцию либо экстраполяцию напряженности поля с использованием процедуры N 8, N 9 или N 10 в зависимости от частоты.
9. Если расчетное значение процента времени не совпадает с нижним значением, определенным в пункте 2 алгоритма, то нужно повторить выполнение пунктов алгоритма с 6 по 8 для верхнего значения процента времени и провести интерполяцию напряженности поля в соответствии с процедурой N 11.
10. Необходимо внести поправку в величину напряженности поля в зависимости от значения h и характера застройки в месте расположения приемной антенны по процедуре N 12.
11. Необходимо внести поправку для коротких (менее 15 км) трасс, находящихся в пределах города/пригорода по процедуре N 13.
12. Необходимо внести поправку для угла закрытия приемной антенны по процедуре N 14.
13. Если требуемый процент местоположения по превышению найденного уровня сигнала отличается от 50%, то следует произвести поправку по процедуре N 15.
14. При необходимости следует осуществить ограничение максимального уровня сигнала по процедуре N 1.
15. Необходимо рассчитать потери при распространении радиоволн по процедуре N 17.
Для более точного расчета потерь при распространении радиоволн на расстояниях до 1 км предлагается использовать усовершенствованную модель Хата, применяемую в SEAMCAT. Так как модель распространения радиоволн, изложенная в Рекомендации МСЭ-Р Р.1546-1 частично использует закономерности модели Хата, то для использования усовершенствованной модели Хата не требуются дополнительные данные. В таблице П1.6 приводятся необходимые математические выражения для расчета медианных потерь L для различных условий распространения радиоволн с учетом параметров радиолинии. В этой таблице используются следующие обозначения:
V - медианное значение множителя ослабления при распространении радиоволн, дБ;
f - частота, МГц;
h - высота подвеса антенны передатчика над уровнем земли, м;
h - высота подвеса антенны приемника над уровнем земли, м;
d - расстояние между передатчиком и приемником в горизонтальной плоскости, км;
H = min(h, h) - наименьшая из высот h или h;
H = max(h, h) - наибольшая из высот h или h.
Таблица П1.6.
Расстоя- |
Окру- |
Диапазон |
Множитель ослабления |
d 0,04 км |
V = 32,4 + 20(f) + 10 |
||
0.1 км |
Город- |
30 МГц < f |
V = 69,6 + 26,2(150) - 20(150/f) - 13,82 x |
150 МГц < f |
V = 69,6 + 26,2(150/f) - 13,82(max{30, H}) + |
||
1500 МГц < f |
V = 46,3 + 33,9(f) - 13,82(max{30, H}) + |
||
2000 МГц < f |
V = 46,3 + 33,9(f) - 10(f/2000) - 13,82 x |
||
Приго- |
V = L - 2 · {[(min{max{150, f}; 2000})/28]} - 5,4 |
||
Откры- |
V = - 4,78 · {lg[min{max{150; f}; 2000}]} + |
||
0,04 км < |
V = V(0.04) + x [L(0,1) - L(0,040] |
где:
(H) = (1,1(f) - 0,7) · min{10; H} - (1,56(f) - 0,8) + max{0; 20(H/10)};
(H) = min{0; 20(H/30)};
. |
После вычисления множителя ослабления V по вышеописанным формулам необходимо сравнить полученное значение с множителем ослабления в свободном пространстве. Его величина определяется выражением:
V = 32,5 + 10. |
(П1.163) |
Окончательное значение множителя ослабления при распространении радиоволн определяется из выражения:
L = max(L, L). |
(П1.164) |
Случайная составляющая множителя ослабления сигнала на трассе может быть определена на основе логнормального распределения, что позволяет учесть медленные замирания сигнала. Дисперсия множителя ослабления (стандартное отклонение) при этом вычисляется в соответствии с выражениями, приведенными в таблице П1.7.
Таблица П1.7. |
||
Диапазон |
Способ |
Стандартное отклонение |
d 0,04 км |
= 3,5 |
|
0,04 км < d 0, км |
Выше крыши |
= 3.5 + x (d - 0.04) |
Ниже крыши |
= 3.5 + x (d - 0.04) |
|
0,1 км <d 0,6 км |
Выше крыши |
= 12 |
Ниже крыши |
= 17 |
|
0,2 км < d 0,6 км |
Выше крыши |
= 12 + х (d - 0.2) |
Ниже крыши |
= 17 + х (d - 0.2) |
|
0,6 км < d |
= 9 |
Литература
1. Recommendation ITU-R P.530-10 "Propagation data and prediction methods required for the design of terrestrial line-of-sight systems".
2. Методика расчета статистических характеристик мешающих сигналов в диапазоне 60 МГц - 40 ГГц для географических и климатических условий различных регионов России. НИР "Помеха-2", 1996 год.
3. Методика расчета трасс цифровых РРЛ прямой видимости в диапазоне частот 2-20 ГГц, 1998.
4. Propagation by Difraction. Rec. ITU-R P-526-7.
5. Троицкий В.Н. Дифракция радиоволн на естественных препятствиях. Радиотехника 2003 N 11.
6. Методика расчета статистических характеристик мешающих сигналов в диапазоне 60 МГц-40 ГГц для географических и климатических условий различных регионов России. Отчет о НИР "Помеха - 2". - М.: НИИР, 1996.
7. Rec. ITU-R P.452-10 "Prediction procedure for the evaluation of microwave interference between stations on the surface of the Earth at frequencies above about 0,7 GHz".
8. Recommendation ITU-P P.676-5 "Attenuation by atmospheric gases".
9. Новый аэроклиматический справочник пограничного слоя атмосферы над СССР. Статистические характеристики температуры, давления, плотности, влажности. Московское отделение Гидрометеоиздата, 1985 год.
10. Казаков Л.Я., Ломакин А.Н. Неоднородности коэффициента преломления воздуха в тропосфере. М., Наука, 1976 год.
11. Recommendation ITU-R P.1546. Method for point-to-area predictions for terrestrial services in the frequency range 30 MHz to 3000 MHz.
12. Усовершенствованная модель Окамуры-Хата. SEAMCAT. User Documentation. September 2000.
Приложение 2
Карточка ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ
01 |
02 |
ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ |
ГКРЧ России - Форма N 1 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(Регистр. N решения, дата) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.1 Шифр РЭС |
Представ- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
03 |
ляется для |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.2. Наименование |
на этапе |
(гриф секретности) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(N РЧЗ, дата) |
РЭС |
в допол- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
нение к |
лист |
листов |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.3 Тип РЭС: |
1.4 Место установки РЭС: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.5 Назначение РЭС: |
Номер |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.6 Район использования: |
1.7 Пользователь РЭС: |
дополнений |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.8 Система (комплекс), в которую входит РЭС: |
1.9 Необходимость регистрации в МСЭ: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. ПОЛОСЫ ЧАСТОТ (ПлЧ) |
Номер |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1 Номер ПлЧ |
П |
1 |
3 |
5 |
П |
2 |
4 |
6 |
листа |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.2 Мин. частота ПлЧ |
Р |
Гц |
Гц |
Гц |
Р |
Гц |
Гц |
Гц |
дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.3 Макс. частота ПлЧ |
Д |
Гц |
Гц |
Гц |
М |
Гц |
Гц |
Гц |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. СОСТАВ И ТТХ: |
3.1 ПРД |
3.2 ПРМ |
3.3 АНТ |
3.4 Структурная схема системы (РЭС) см. лист |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Состав элементарных РЭС, функционирующих в режиме |
Тактико-технические характеристики РЭС |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Номер |
Краткая характеристика |
Номер |
N эле- |
N АНТ |
N АНТ |
Имя функционально |
Наименование |
Значение |
Размер- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.5 |
3.6 |
3.7 |
3.8 |
3.9 |
3.10 |
3.11 |
3.12 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта: |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4. ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОПЕРЕДАТЧИКА |
N |
Номер листа дополнений |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4.1 Рабочие частоты (номиналы или формула их получения): |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4.3. тип перестройки частоты: |
4.2 Шаг сетки: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ширина полосы излучения, |
Мощность |
Макс. |
Параметры |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Номер |
Класс |
Краткая |
Номер |
Гц на уровне |
излучения |
спектр. |
модуляции |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
режима |
излучения |
характеристика |
ПлЧ |
Вид |
Миним, |
Макс, |
плот. |
Наиме- |
Значе- |
Размер- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
класса |
-3дБ |
-30дБ |
дБ |
дБ Вт |
дБ |
м-ти, |
нование |
чение |
ность |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
излучения |
Вт |
дб |
пара- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.5 |
4.4 |
4.5 |
4.6 |
4.7 |
4.8 |
4.9 |
4.10 |
4.11 |
4.12 |
4.13 |
4.14 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4.15 Тип выходного прибора: |
4.16. Относительная |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
нестабильность |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Относительный уровень |
4.17 На гармониках (до 3 fp): |
дБ |
4.19 Прочие виды побочных излуч.: |
дБ |
частоты: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
побочных излучений: |
4.18 На гармониках (выше 3 fp): |
дБ |
4.20 Уровень шумовых излучений: |
дБ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта: |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5. ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОПРИЕМНИКА |
N |
Номер листа дополнений |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.1. Тип приемника: |
5.3 Шаг сетки: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.2 Рабочие частоты (номиналы или формула их получения): |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Прини- |
Чувствитель- |
Защ. |
Тип |
Полоса пропускания УВЧ, |
N и вид |
Промежу- |
Полоса пропускания УПЧ, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Номер |
маемые |
Номер |
ность в |
к по- |
поме- |
Гц на уровне |
на- |
точная |
Гц на уровне |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
режима |
классы |
ПлЧ |
ме- |
хи |
стройки |
частота |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
излу- |
хе, |
гете- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
чения |
поро- |
реальн. |
дБ |
-3 дБ |
-30 дБ |
дБ |
родина |
Гц |
-3 дБ |
-30 дБ |
дБ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
говая |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.5 |
5.4 |
5.5 |
5.6 |
5.7 |
5.8 |
5.9 |
5.10 |
5.11 |
5.12 |
5.13 |
5.14 |
5.15 |
5.16 |
5.17 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Избирательность ПРМ по: |
5.21 Другим ПКП: |
дБ |
5.24 Эквивалентная шумовая температура: |
К |
5.18 Относительная |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
нестабиль- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.19 Соседнему каналу: |
дБ |
5.22 Блокир. и перекр. искаж.: |
дБ |
5.25 Допустимое увелич. экв. шум. темпер.: |
ность частоты |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
гетеродина: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.20 Зеркальному каналу: |
дБ |
5.23 Интермодуляционная: |
дБ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта: |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6. ХАРАКТЕРИСТИКИ АНТЕННЫ |
N |
Номер листа дополнений |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Назначе- |
Тип |
Раз- |
Но- |
Но- |
Поло- |
Частота |
Коэф. |
Ширина ДНА |
Уровень бок. |
Точность |
Зона |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Номер |
ние ан- |
антен- |
мер |
мер |
мер и |
жение |
Гц |
усил., |
на уров. |
лепестков |
навед., |
обслу- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
АНТ |
тенны |
ны |
ан- |
режи- |
наиме- |
луча |
дБ |
-3 дБ, гр. |
Сектор |
Уровень |
град. |
живания |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
тенны |
ма |
нование |
в про- |
гор. |
вер. |
углов, |
дБ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6.1 |
6.2 |
6.3 |
3.5 |
6.4 |
6.5 |
6.6 |
6.7 |
6.8 |
6.9 |
6.10 |
6.11 |
6.12 |
6.13 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта: |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.1 Тип фидера: |
7.6 Тип и характеристики поляризации: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.2 Критическая частота АФТ: |
7.4 Затухание АФТ на прм, дБ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.3 Волновое сопрот. АФТ: |
7.5 Затухание АФТ на прд, дБ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта: |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8. Меры по повышению помехозащищенности |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
и обеспечению ЭМС: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9.1. Заказчик |
9.2 Разработчик |
9.3 Изготовитель |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Организация |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Адрес, |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Подпись |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(Должность, ФИО) |
Номер листа дополнений |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Приложение 3
Форма N ИД-РС, ФС
Форма N ИД-PC, ФС
Исходные данные для подготовки заключения о возможности назначения (присвоения) радиочастот для РЭС, используемых в сетях фиксированной и подвижной радиослужб |
||||||||||||||||||||||||||
Общие сведения о заявителе |
||||||||||||||||||||||||||
1. Полное наименование юридического, |
||||||||||||||||||||||||||
2. Юридический адрес |
||||||||||||||||||||||||||
(для юридических лиц в соответствии со свидетельством о регистрации) |
||||||||||||||||||||||||||
3. Почтовый адрес |
||||||||||||||||||||||||||
4. ИНН |
||||||||||||||||||||||||||
5. Номер телефона, факс. E-mail |
||||||||||||||||||||||||||
Банковские реквизиты |
||||||||||||||||||||||||||
6. Расчетный счет |
||||||||||||||||||||||||||
7. Наименование и адрес банка |
||||||||||||||||||||||||||
8. Корр. счет |
БИК |
|||||||||||||||||||||||||
Сведении о радиосети |
||||||||||||||||||||||||||
9. Радиослужба |
||||||||||||||||||||||||||
10. Район построения радиосети |
||||||||||||||||||||||||||
(населенный пункт, район, область, край, республика) |
||||||||||||||||||||||||||
11. Назначение сети |
||||||||||||||||||||||||||
(передача данных, персональный радиовызов, беспроводный доступ, распределения программ вещания и др.) |
||||||||||||||||||||||||||
12. Основание для запроса радиочастот |
||||||||||||||||||||||||||
(указывается номер и дата решения ГКРЧ) |
||||||||||||||||||||||||||
13. Номер лицензии на деятельность в области связи, срок ее действия |
||||||||||||||||||||||||||
(при необходимости заполняется, если получение лицензии предшествует назначению радиочастот) |
||||||||||||||||||||||||||
14. Наименование технического стандарта (протокола) используемого оборудования |
||||||||||||||||||||||||||
(заполняется при наличии такового) |
||||||||||||||||||||||||||
15. Цель запроса радиочастот |
||||||||||||||||||||||||||
(создание новой сети, расширение действующей сети, переоформление разрешения на использование радиочастот и т.д.) |
||||||||||||||||||||||||||
16. Схема построения радиосети |
||||||||||||||||||||||||||
(радиальная, радиально-тоновая, сотовая, линейная и др.) |
||||||||||||||||||||||||||
17. Планируемая емкость сети (пропускная способность) |
||||||||||||||||||||||||||
18. Планируемый срок ввода сети |
||||||||||||||||||||||||||
19. Полосы радиочастот, |
Гц |
|||||||||||||||||||||||||
20. Требуемый дуплексный разнос, |
Гц |
|||||||||||||||||||||||||
21. Количество запрашиваемых частот |
||||||||||||||||||||||||||
(дуплексных пар, пар двухчастотного симплекса, симплексных радиочастот, одночастотного дуплекса и т.п.) |
||||||||||||||||||||||||||
22. Частотный план (для РРЛ) |
||||||||||||||||||||||||||
(номер рекомендации МСЭ) |
||||||||||||||||||||||||||
23. Классы РЭС, применяемых в сети |
||||||||||||||||||||||||||
(базовые станции, ретрансляторы, абонентские радиостанции (мобильные, носимые, стационарные), оконечные РРЛ, промежуточные РРЛ и т.п.) |
||||||||||||||||||||||||||
24. Время работы |
||||||||||||||||||||||||||
(круглосуточно, дневные, ночные часы) |
||||||||||||||||||||||||||
Подпись: должность, ФИО |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
МП |
||||||||||||||||||||||||
(Заявка заверяется подписью ответственного лица и печатью) |
Примечания.
1. Для сухопутной подвижной службы (при запрашиваемых частотах выше 30 МГц) заявка представляется в 5 экземплярах. К каждому экземпляру прилагается:
1.1. Выкопировка карты масштаба 1:200000 или крупнее с указанием мест расположения и планируемых зон обслуживания базовых станций.
1.2. Технические данные РЭС (Таблица данных 1-РС).
1.3. Проект частотно-территориального плана (Таблица 1-РС).
2. Для фиксированной службы заявка представляется в 8 экземплярах. К каждому экземпляру прилагается:
2.1. Схема построения РРЛ (сети передачи данных, беспроводного радиодоступа).
2.2. Выкопировка карты масштаба 1:200000 или крупнее с указанием на ней географических координат мест размещения оконечных и промежуточных станций, расстояний между ними.
2.3. Проект частотно-территориального плана с указанием высоты опоры, подвеса антенн, предлагаемых частот (прием, передача), азимутов излучений, географических координат.
2.4. Технические данные РЭС (Таблица данных 1-РС).
2.5. Копия решения ГКРЧ о выделении полос частот с карточками ТТД.
2.6. Копия сертификата соответствия, выданного Минсвязи России (в случае сопряжения рассматриваемой сети с сетью связи общего пользования или для оказания услуг связи) или Госстандартом России.
3. Для фиксированной и сухопутной подвижной службы (при запрашиваемых частотах ниже 30 МГц) заявка представляется в 5 экземплярах. К каждому экземпляру прилагается:
3.1. Схема радиосвязи с указанием корреспондентов и расстоянием между ними в километрах.
3.2. Учетные данные РЭС (Таблица 2-РС).
3.3. Письменное согласие о совместном использовании радиочастот, заверенное печатями владельцев РЭС - если предусматривается совместное использование радиочастот.
4. Заявитель несет ответственность за достоверность представляемых данных.
Таблица 1-РС
N |
Место |
Высота |
Азимут/ |
Ширина |
Коэффи- |
Класс |
Мощность |
Потери в |
Номер |
Частота |
Частота |
Подпись: (должность, ФИО) ………………………………. М.П.
Таблица 2-РС
N |
Тип РЭС, |
Пункт |
Частота, |
Способ |
Мощность |
Класс |
Позывной |
Номер |
Номер |
Примечания.
1. Заводские номера РЭС, ТЛФ/ТЛГ позывные сигналы и номера разрешений на эксплуатацию РЭС указываются при переоформлении действующих разрешительных документов на использование частот.
2. При необходимости указываются предпочтительные частоты.
3. При расширении (изменении учетных данных) радиосети также заполняется таблица на действующие РЭС.
Подпись: (должность, ФИО) ………………………………. М.П.
Таблица данных 1-РС
1. Наименование, тип (условный шифр) РЭС |
|
2. Фирма-производитель |
|
(указывается наименование и страна-производитель) |
|
3. Полоса радиочастот передатчика, ___ Гц |
|
(по решению ГКРЧ) |
|
4. Полоса радиочастот приемника, _____ Гц
5. Шаг сетки радиочастот, ____ Гц
6. Мощность передатчика, Вт (дБВт):
минимальная
максимальная
7. Класс излучения
(в соответствии с Регламентом радиосвязи)
8. Допустимое отклонение частоты
9. Уровень побочных излучений, дБВт
(на уровне -40 дБ)
10. Внеполосные излучения, дБВт
11. Чувствительность приемника (реальная), дБВт
12. Тип передающей антенны
13. Тип приемной антенны
14. Коэффициент усиления антенны, дБ:
передающей
приемной
15. Ширина ДНА (на уровне - 3 дБ), град.:
Передающей
Приемной
16. Тип и характеристики поляризации
17. Количество информационных (аналоговых или цифровых) каналов, скорость цифрового потока одной
несущей, кбит/с
18. Сведения о сертификации
(указываются номер, дата выдачи сертификата и получатель)
Подпись: (должность, ФИО) ………………………………. М.П.