CC BY
25
Радиотехника, антенны, СВЧ устройства
Сивере М. А., Данилович Д. А. Исследование влияния внутрисистемных помех
на многоинтервальных линейных трассах цифровых радиорелейных линий
В условиях интенсивного развития цифровых сетей радиосвязи всех уровней важной задачей становится повышение эффективности использования частотного ресурса. Решение этой задачи предусматривает широкое применение повторного использования частот на элементах сетей или на отдельных радиолиниях, что неизбежно обусловливает влияние внутрисистемных помех различного происхождения. При использовании двухчастотных планов на многоинтервальных линейных грассах цифровых радиорелейных линий (ЦРРЛ) с достаточной зигзагообразностью внутрисистемные помехи возникают из-за влияния сигналов обратного направления (СОН).
Некоторые частные результаты исследования упрощенной модели влияния СОН на ЦРРЛ содержатся в [1], где приведены зависимости величины деградации порога приемника от характеристик направленности используемых антенн и уровней мощности передатчиков.
Ниже представлены результаты всесторонних исследований влияния СОН на ЦРРЛ с использованием более совершенной модели, позволяющей учесть ряд весьма важных дополнительных факторов. а именно:
- зависимость коэффициента ошибок BER. со-огветствующего сильно пораженным (ошибками) секундам SES, BER(SES) от скорости передачи информации [2];
различный характер влияния внутрисистемных помех и теплового шума на энергетические параметры интервала [3, 4];
- влияние автоматической регулировки мощности передатчиков (АРМП) на величину деградации запаса на замирания [4];
- влияние СОН не только на деградацию запаса на замирания, но и на величину самого запаса.
В общем случае с учетом внутрисистемных помех запас на плоские замирания на интервале для BER(SES), дБ, определяется выражением:
Здесь Ря - средний уровень принимаемого сигнала при номинальной мощности передатчика. дБм; Р^БЕЗ) - гарантированный порог приемника для BER(SES), дБм; АМ(БЕ5) - деградация запаса на плоские замирания из-за влияния внутрисистемных помех для BER(SES), дБ.
ДА/(5£'5) = 10^(1+10 -0.HDno.HSIS>-Опор аи^Е*]^ (2)
где П^ р(8Е5) - отношение пороговой мощности сигнала к суммарной средней мощности помех (пороговое отношение сигнал/помеха), дБ, при BER = BER(SES).
Dnop(SES)= Pnop(SES) 1
(3)
/-уровеньсуммарной средней мощности внутрисистемных помех, дБм; Dnop п(SES)-допустимое отношение сигнал/помеха, соответствующее величине деградации порог а приемника 3 дБ при BER = BER(SES).
Для направления слева направо средняя суммарная мощность помех от СОН на интервале п. дБм. определяется выражением:
/ , = 101g( 101'-""*" "1 *" + 10<и/"г-1" *1 ,г). (4)
В (4) /яг(я„,)г - средняя мощность помехи от сигнала обратного направления 1-го вида, дБм,
Kr.in* Пг + ^in- IV-^Оп ^nr,(n + ,у(5)
tir.( л +1 )г
средняя мощность помехи от сигнала
M(SES) = Pb- PnJSES) - ДM(SES),
(1)
обратного направления 2-го вида. дБм.
В выражениях (5) и (6) использованы следующие обозначения: Тп - мощность передатчиков на интервале п. дБм; 6Ш. - коэффициент усиления антенны на правом конце интервала и, дБ; Впг - коэффициент защитного действия правой антенны на интервале п. дБ; Ь0п - потери свободного пространства на интервале п. дБ.
L0n = 92,44 + 201g/'+ 201gtf,
/- средняя частота используемого диапазона, ГГц; R - длина интервала п, км; Lnr (n_Ur и 1лг,(я+1)г -дополнительные потери на трассах распространения помех от сигналов обратного направления для правых антенн соседних интервалов, дБ; указанные дополнительные потери включают потери в антенно-волноводных трактах (АВТ), в том числе потери в антенных разветвителях. в газах тропосферы, а также возможные дифракционные потери на соответствующих трассах распространения мешающих сигналов.
Если применяется радиорелейное оборудование с АРМП, при вычислении 1пг(п-\у и ^пг.(п*I)г следует использовать значения мощностей передатчиков мешающих сигналов
Тп-1 = = Тп ~ Л7АРМП-
где ЛТДРМП - диапазон АРМП (приводится в списке параметров оборудования). дБ.
Аналогичным образом определяется средняя суммарная мощность помех на рассматриваемом интервале дтя направления справа налево.
С использованием специально разработанной прикладной программы выполнялись обширные вычислительные эксперименты, целью которых было исследование зависимости деградации запаса на замирания, а также самого запаса от характеристик направленности используемых
антенн, соотношения длин соседних интервалов и диапазона АРМП.
Вычислительные эксперименты проводились для типичных условий использования среднеско-ростных ЦРРЛ в России: диапазон частот 7 ГГц (средняя частота 7,4 ГГц) и пропускная способность ствола 34,368 Мбит/с (16Е1). При этом рассматривались антенны разных размеров со стандартными, улучшенными и высокими характеристиками направленности.
Полученные авторами зависимости деградации запаса на замирания от соотношения длин соседнего и рассматриваемого интервалов для антенн диаметром 1,8 м со стандартными (В = 48 дБ), улучшенными (В = 58 дБ) и высокими (В = 62 и 66 дБ) характеристиками направленности представлены на рис. 1. При этом во всех случаях длина рассматриваемого интервала полагалась равной 30 км. а мощности передатчиков на всех интервалах считались равными 25 дБм.
Зависимости величины деградации запаса на замирания от длины интервалов для антенн диаметром 1,2. 1,8 и 2,4 м с различным защитным действием в предположении равенства длин рассматриваемого и смежных интервалов изображены на рис.2. Соответствующие зависимости для запаса на замирания представлены на рис.3. Во всех случаях мощность передатчиков на всех интервалах полагалась одинаковой и равной 25 дБм. Представленные на этом рисунке кривые соответствуют реальным длинам интервалов при использовании антенн разного диаметра.
—- ------- ...................-1
в - 48 Дб
|
В - 62 дБ
' ■—-—. ------------------------р..............................................
0.5 0.7» I 1.26 1.9 1.76 2
Соотношении ДЛИН сосодмиги и рассматриваемого интервалов
Рис. I. Зависимости величины деградации запаса на замирания от соотношения длин соседнего и рассматриваемого интервалов для антенн с разным защитным действием
Радиотехника, антенны, СВЧ устройства
Антенны а • 1 2 м е - *в дБ
Антенны т! - 1 2 м В - 52 дБ \ ч. —,___ '— Антенны а « 2.4 м В - 50 дБ
Акт омни (1 " 1.8 м В * 48 лБ •
Антенны а ■ 1 Л м В ■ 82 дБ ____^ —— ______ Антенны «1 ■ 1 в м В - 58 дБ
АмтвннЬ* <3 • 1.6м В - 68 дБ Антенны 13 ® 2 ^ м 8 - «5 дБ Антенны О • 2.4 м В ■ 68 дБ
Дпинл имтпрпяпоп. км
Рис. 2. Зависимости величины деградации запаса на замирания от длины интервалов для антенн с разными характеристиками направленности
Антенны (1 » 2.4 м В » 66 дБ
Анюнны с1 » 1.2 м В - 82 дБ Амт«нны г) » 1 В м В - 88 дБ Аштжы с] = 2 4 и В ■ 65 дБ
Антенны с1 « 1.2 м В - 52 дБ Антенны О » 1.2 м В = 46 дБ
Антенны с! - 1 б м В - 58 дБ
Ангонны с1 » 2 4 м В = 50 дБ
Анюимы и - 1 8 м В - 48 дБ
Длине имт»ршало». ги
Рис. 3. Зависимости величины запаса на замирания от длины интервалов для антенн с разными характеристиками направленности
Полученные зависимости деградации запаса замирания от диапа (метром 1,8 м с разн] представлены на рис.4.
на замирания от диапазона АРМП для антенн длины соседних интервалов одинаковы и равны диаметром 1,8 м с разным защитным действием 30 км. а мощности передатчиков на всех интерва-
При этом полагается, что во всех случаях ны соседних и :м, а мощности лов равны 25 дБ.м.
•а
Л.-«»-.!и. АРМП «л
Рис. 4. Зависимости деградации запаса на замирания от диапазона АРМП для антенн с разным защитным действием
Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:
даже при использовании антенн с высокими характеристиками направленности (типа НР) с В > 60 дБ деградация запаса на замирания может достигать больших значений, превышающих 5-7 дБ, что обусловливает ее обязательный учет при проектировании многоинтервальных ЦРРЛ с двухчастотными планами при использовании оборудования без АРМП;
применение стандартных антенн с В < 50 дБ, в рассматриваемых условиях обусловливает деградацию запаса на 'замирания больше 15 дБ, что позволяет сделать вывод о недопустимости использования указанных антенн на ЦРРЛ с двухчастотными планами без АРМП:
с уменьшением отношения длин соседних и рассматриваемого интервалов возрастает не только величина деградации запаса на замирания, но и скорость ее изменения при любых коэффициентах защитного действия антенн;
приведенные на рис. 1 зависимости деградации запаса на замирания от соотношения длин соседних интервалов подтверждают содержащиеся в [ I ] выводы, однако использование усовершенствованной модели влияния СОН позволило повысить точность оценки величины деградации на 1-3 дБ;
с укорочением интервалов в условиях, когда их длины примерно одинаковы, несмотря на быстрое возрастание деградации запаса на замирания при использовании антенн разного диаметра и с разным защитным действием, величина запаса на замирания также возрастает, хотя и не столь резко, причем это возрастание сильнее проявляется для антенн с хорошими защитными свойствами;
сложный характер зависимостей запаса на замирания и его деградации от соотношения длин соседних интервалов и таких взаимозависимых параметров интервалов, как мощности передатчиков. диаметры и коэффициенты защитного действия используемых антенн, высоты подвеса антенн, обусловливает актуальность задач оптимизации выбора указанных параметров с учетом особенностей всех интервалов при проектировании многоинтервальных ЦРРЛ с двухчастотными планами;
для эффективного ослабления помех от сигналов обратного направления в радиорелейных системах с автоматической регулировкой мощности передатчиков диапазон АРМП в большинстве случаев должен быть не меньше 10 дБ при использовании антенн НР и не меньше 20 дБ при использовании стандартных антенн.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гумбинас А. К). Исследование эффективности методов борьбы с мешаюшими сигналами обратного направления на цифровых радиорелейных линиях связи // Восьмая Между нар. конф. но информационным сетям, системам и технологиям. МКИССиТ: докл. / СПбГУТ. СПб. 2002. С. 73-80.
2. ITU-R Recommendation F. 1605. Error performance and availability estimation for synchronous digital hierarchy terrestrial fixed wireless systems.
3. Справочник по радиорелейной связи /Н. Н. Каменский, А. М. Модель. Б. С. Надененко и др.; Под ред. С. В. Бородина. М.: Радио и связь. 1981. 416с.
4. Методика расчета грасс цифровых РРЛ прямой видимости в диапазоне частот 2-20 ГГц. / ЗАО "Инженерный центр". М., 1998.
Сидоров Ю. Е., Шумилов А. В. Исследование непараметрического обнаружителя радиосигналов
Для современных радиотехнических систем (РТС) обнаружения, различения и оценки параметров сигналов характерна работа в сложной помеховой обстановке. Помехи возникают из-за одновременной работы большого числа устройств на одной и той же частоте, многочисленных от-
ражений сигнала от различных объектов, ограниченности частотного диапазона, преднамеренно создаваемых неприятелем помех, собственных шумов системы и некоторых других причин. Зачастую закон распределения такой суммарной помехи заранее неизвестен. Неизвестными могут
