Владимир Иванович Шлома , Иван Иванович Гвозд - Методики энергетического расчета канала дальней тропосферной радиосвязи

при заданных дальности и надежности связи, а также предельная дальность связи при заданных вероятности битовой ошибки и надежности связи.

1.      

Исходные данные:

– дальность связи R (км);

– рабочая частота fр (МГц);

– мощность передатчика Pпер (Вт);

– коэффициент шума приемника Fэ (дБ);

– кратность разнесения n;

– потери мощности в передающем фидере ηпер (дБ);

– потери мощности в приемном фидере ηпр (дБ);

– усиление антенны передатчика Gпер (дБ);

– усиление антенны приемника Gпр (дБ);

– ширина ДН антенн в обеих плоскостях α (град);

– высота подъема приемной и передающей антенн h (м);

– угол горизонта со стороны передатчика θпер (град);

– угол горизонта со стороны приемника θпр (град);

– режимы работы радиолинии:

а) телефонные каналы с частотным уплотнением:

1) № телефонного канала в линейном спектре nт;

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

3) средняя частота канала в линейном спектре

Fk=3100×(nт-1)+3100/2+300 (Гц);

б) телеграфные виды работы:

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

2) количество уровней модуляции или несущих М;

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

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

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

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

– заданный процент времени безотказной работы Т%;

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

Примечания:

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

2. Высоты подъема передающей и приемной антенн предполагаются одинаковыми.

2.      

Методика расчета для радиолиний, расположенных на территории бывшего СССР

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

2.1      Определяем потери в свободном пространстве при использовании изотропных антенн

L0изотр=(4πR/λ)²,                                    (2.1)

L0изотр(дБ)=22+201g(R/λ),                  (2.2)

где R – дальность в метрах;

λ – длина волны в метрах.

Для случая использования направленных антенн с коэффициентами усиления Gпер(дБ) и Gпр(дБ) и потерями в фидерах ηпер(дБ) и ηпр(дБ) потери в свободном пространстве будут определяться по формуле [7]:

L0(дБ)= L0изотр(дБ)+ηпер(дБ)+ηпр(дБ)-Gпер(дБ)-Gпр(дБ)=

=22+201g(R/λ)+ηпер(дБ)+ηпр(дБ)-Gпер(дБ)-Gпр(дБ).            (2.3)

2.2      Вычисляем дополнительные потери Lдоп для наихудшего зимнего месяца.

Lдоп = Lмед+Lз+Lp+Lh+La+Lк,                  (2.4)

где Lмед – медианные потери;

Lз – потери от замираний;

Lp – потери, обусловленные влиянием неровностей рельефа местности;

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

La – потери усиления антенн;

Lк – климатические потери.

Вычисляем каждую составляющую из формулы (2.4).

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

2.2.1      Медианные потери

Медианные потери Lмед определяются по рис. 1.

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

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

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

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

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

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