Вход
Купить систему ГАРАНТ
Получить демо-доступ
Узнать стоимость
Информационный банк
Подобрать комплект
Семинары
- Главная
- Решение Государственной комиссии по радиочастотам при Мининформсвязи РФ от 24 октября 2005 г. N 05-09-03-001 "О рассмотрении "Методики расчета электромагнитной совместимости радиорелейных линий прямой видимости, радиоэлектронных средств беспроводного радиодоступа и систем сухопутной подвижной службы с наземными радиоэлектронными средствами гражданского назначения в полосах частот совместного использования"
Решение Государственной комиссии по радиочастотам при Мининформсвязи РФ от 24 октября 2005 г. N 05-09-03-001 "О рассмотрении "Методики расчета электромагнитной совместимости радиорелейных линий прямой видимости, радиоэлектронных средств беспроводного радиодоступа и систем сухопутной подвижной службы с наземными радиоэлектронными средствами гражданского назначения в полосах частот совместного использования"
Заслушав сообщение ФГУП "Научно-исследовательский институт радио" ("НИИР") о разработке "Методики расчета электромагнитной совместимости радиорелейных линий прямой видимости, радиоэлектронных средств беспроводного радиодоступа и систем сухопутной подвижной службы с наземными радиоэлектронными средствами гражданского назначения в полосах частот совместного использования", ГКРЧ отмечает.
В соответствии с Комплексной программой работ по исследованию вопросов использования радиочастотного спектра, одобренной решением ГКРЧ от 04.04.2005 N 05-05-03-001 ФГУП "НИИР" разработана "Методика расчета электромагнитной совместимости радиорелейных линий прямой видимости, радиоэлектронных средств беспроводного радиодоступа и систем сухопутной подвижной службы с наземными радиоэлектронными средствами гражданского назначения в полосах частот совместного использования", которая должна стать составной частью единой методической базы, создаваемой в рамках общей государственной автоматизированной системы управления радиочастотным спектром.
Признавая необходимость получения сопоставимых результатов при решении задач электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных средств (РЭС) гражданского назначения, ГКРЧ решила:
1. Утвердить разработанную ФГУП "НИИР" "Методику расчета электромагнитной совместимости радиорелейных линий прямой видимости, радиоэлектронных средств беспроводного радиодоступа и систем сухопутной подвижной службы с наземными радиоэлектронными средствами гражданского назначения в полосах частот совместного использования".
2. Рекомендовать заинтересованным гражданам Российской Федерации и российским юридическим лицам применение указанной в пункте 1 настоящего решения Методики при решении задач по обеспечению ЭМС РЭС гражданского назначения.
Методика
расчета электромагнитной совместимости между радиоэлектронными средствами сетей беспроводного доступа и земными станциями фиксированной спутниковой службы гражданского применения в полосе частот 3400-4200 МГц
Перечень сокращений, условных обозначений, символов
|
АС |
- |
Абонентская станция |
|
АЧХ |
- |
Амплитудно-частотная характеристика |
|
БС |
- |
Базовая станция |
|
ДН |
- |
Диаграмма направленности |
|
ЗС |
- |
Земная станция |
|
МСЭ-Р5 |
- |
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 |
Введение
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].
1. Общая постановка задачи и перечень исходных данных
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).
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
Первичный перечень технических параметров земных станций ФСС
|
Наименование группы параметров |
Наименование параметра |
Обозначение параметра |
Единицы измерения параметра |
Документ, в котором содержатся сведения о параметре |
|
Общие исходные данные |
Географические координаты места установки: |
|
|
Форма N 1-ЗС, |
|
Широта |
Тета_зс |
Градусы, доли градусов |
||
|
Долгота |
ламбда_зс |
|||
|
Азимут направления главной оси ДН антенны ЗС |
Az_зс |
Градусы |
||
|
Угол места направления главной оси ДН антенны ЗС |
бета_зс |
Градусы |
||
|
Рабочая частота |
f_зс |
МГц |
Разрешение ФГУП "ГРЧЦ" |
|
|
Высота подъема фазового центра антенны над поверхностью Земли |
h_зс |
м |
Форма N 1-ЗС, |
|
|
Параметры приемника ЗС |
Тип модуляции |
|
BPSK QPSK 8 PSK 16 QAM |
Решение ГКРЧ, карточки по форме N 1 ГКРЧ |
|
Скорость передачи данных |
R_инф |
кбит/с |
||
|
Скорость кодирования |
k |
|
||
|
Эквивалентная шумовая температура |
T_ш |
К |
||
|
Пороговая чувствительность |
P_пор |
дБВт |
||
|
Реальная чувствительность |
Р_реал |
дБВт |
||
|
Максимальный уровень сигнала на входе МШУ (по блокировке) |
Р_блок |
дБВт |
|
|
|
Параметры антенны |
Диаметр антенны |
D_зс |
м |
Решение ГКРЧ, карточки по форме N 1 ГКРЧ, Форма N 1-ЗС, |
|
Потери фидера |
эта_зс |
дБ |
||
|
Описание диаграммы направленности антенны ЗС |
G_зс(фи) |
дБ |
||
|
Требования к качеству передачи информации |
Допустимое увеличение эквивалентной шумовой температуры |
Дельта Т |
% |
Решение ГКРЧ, карточки по форме N 1 ГКРЧ |
Таблица 1.2
Первичный перечень технических параметров РЭС беспроводного доступа
|
Наименование группы параметров |
Наименование параметра |
Обозначение параметра |
Единицы измерения параметра |
Документ, в котором содержатся сведения о параметре |
|
Общие сведения |
Географические координаты места установки: |
|
|
Форма N 1-РС, |
|
Широта |
Тета_рэс |
Градусы, доли градусов |
||
|
Долгота |
ламбда_рэс |
|||
|
Азимут направления главной оси ДН антенны РЭС беспроводного доступа (для абонентских станций) |
Az_рэс |
Градусы |
||
|
Угол места направления главной оси ДН антенны РЭС беспроводного доступа (для абонентских станций) |
бета_рэс |
Градусы |
||
|
Рабочая частота |
f_рэс |
МГц |
Разрешение ФГУП "ГРЧЦ" |
|
|
Высота подъема фазового центра антенны над поверхностью Земли |
H_рэс |
м |
Форма N 1-РС, |
|
|
Параметры передатчика |
Шаг сетки |
Дельта f |
МГц |
Решение ГКРЧ, карточки по форме N 1 ГКРЧ |
|
Дуплексный разнос |
|
МГц |
||
|
Максимальная мощность излучения передатчика на канал |
P_o max |
дБВт |
||
|
Минимальная мощность излучения передатчика на канал |
P_o min |
дБВт |
||
|
Количество одновременно работающих каналов |
n |
|
||
|
Ширина полосы излучения |
|
|
||
|
на уровне -3 дБ |
B_помеха(-3dB) |
кГц |
||
|
на уровне -30 дБ |
B_помеха(-30dB) |
кГц |
||
|
на уровне -60 дБ |
B_помеха(-60dB) |
кГц |
||
|
Относительный уровень побочных излучений |
P_побоч |
дБ |
||
|
Параметры антенны |
Коэффициент усиления антенны |
G_рэс макс |
дБ |
Решение ГКРЧ, карточки по форме N 1 ГКРЧ, Форма N 1-РС, |
|
Потери фидера |
эта_рэс |
дБ/м |
||
|
Описание диаграммы направленности антенны РЭС беспроводного доступа |
G_рэс(фи) |
дБ |
2. Условия обеспечения электромагнитной совместимости и порядок расчета
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-ой станцией беспроводного доступа и ЗС ФСС можно записать следующим образом:
/
|I "= I в ллюбо# участке полосы частот 3400-4200 МГц
| доп_блок ож_блок i
<
|I "= I в полосе основного или побочного каналов приема
| доп ож i
\
где:
I - допустимая мощность помехи по основному или побочному
доп каналам приема на входе приемника ЗС ФСС;
I - ожидаемая мощность помехи, создаваемая i-ой РЭС сети
ож i беспроводного доступа, по основному или побочному
каналам приема на входе приемника ЗС ФСС;
I - допустимая мощность помехи по блокированию элементов
доп_блок приемного ВЧ тракта ЗС ФСС;
I - ожидаемая мощность помехи, создаваемая i-ой РЭС сети
ож_блок i 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.
3. Обработка исходных данных
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.
3.1. Математические соотношения для расчета общих параметров
1. Расстояние между мешающим и затронутым РЭС (d).
Данный параметр может быть найден на основе географических координат РЭС:
d(км) = 111,2 х Пси(градусы),
где:
Пси(градусы) = arccos{sin(Тета ) sin(Тета ) + cos(Тета ) cos(Тета ) cos(ламбда - Ламбда )}.
ЗС РЭС ЗС РЭС ЗС РЭС
В ряде случаев требуется знание длины трассы прохождения мешающего сигнала (d_пом). Выражение для данного параметра при условии прямой видимости имеет следующий вид:
2 2
d = кв.корень ((R + h ) + (R + h ) - 2(R + h )(R + h ) cos(Пси))
пом З ЗC З PЗC З ЗC З PЗC
где:
R - радиус Земли, равный 6370 км.
З
2. Азимут и угол места между затронутыми РЭС
Азимут от ЗС ФСС в направлении на станцию сети беспроводного доступа Аz_ЗС-РЭС может быть вычислен по следующему выражению:
/
|Az, для ламбда " ламбда
Az (град) = < РЭС ЗС
ЗС-РЭС |360 - Az, в противном случае
\
где:
sin(Тета ) - sin(Тета ) cos(Пси)
PЭC 3C
Az = arccos (-----------------------------------)
cos(Тета ) sin(Пси)
ЗС
Выражение для угла места в направлении на мешающую станцию сети беспроводного доступа бета_зс-рэс имеет следующий вид:
/
| h - h
| РЭС ЗС
|arcsin(----------) при условии прямой видимости
бета (град) = " d
ЗС-РЭС | пом
|
|0 в противном случае
\
Азимут и угол места в обратном направлении, т.е. от РЭС сети беспроводного доступа на ЗС ФСС, рассчитываются следующим образом:
/
|Az + 180 если Az "= 180
| ЗС-РЭС ЗС-РЭС
Az (град) = "
РЭС-ЗС |Az -180 если Az " 180
| ЗС-РЭС ЗС-РЭС
\
бета = -бета
рэс-pc зс-рэс
3. Частотная расстройка (Дельта_F).
Расстройка между номиналами частот радиосигналов взаимодействующих РЭС определяется следующим выражением:
Дельта F = |f - f |
3C РЭС
3.2. Математические соотношения для обработки исходных данных ЗС ФСС
1. Диаграмма направленности (ДН) антенн ЗС ФСС.
Для описания внеосевого усиления приемных антенн ЗС ФСС могут быть использовать# 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]:
D
a) для ------ "= 100
ламбда
-3 D 2
G(фи) = G - 2,5 х 10 (------- фи) при 0 " фи " фи
max ламбда m
G(фи) = G при фи <= фи < фи
1 m r
G(фи) = 32 - 25 lg фи при фи <= фи < 48°
r
G(фи) = -10 при 48° <= фи <= 180°
где:
D: диаметр антенны
ламбда: длина волны
D
G1: усиление первого бокового лепестка = 2 + 15 log(------)
ламбда
20 ламбда
фи = --------- кв.корень (G - G ) (градусы);
m D max 1
D 0,6
фи = 15,85 (------) (градусы);
r ламбда
D
b) для ------ " 100
ламбда
-3 D 2
G(фи) = G - 2,5 х 10 (------- фи) при 0 " фи " фи
max ламбда m
G(фи) = G при фи <= фи < фи
1 m r
D ламбда
G(фи) = 52 - 10 lg ------ - 25 lg фи при 100 ------ "= фи " 48°
ламбда D
D
G(фи) = 10 - 10 lg ------ при 48° "= фи "=180°
ламбда
Указанные диаграммы направленности могут быть изменены для обеспечения более точного соответствия реальной диаграмме направленности.
D
В тех случаях, когда не известно ------, его можно вывести из
ламбда
выражения:
D
20 lg ------ ~ G - 7.7,
ламбда max
где:
G - выраженное в дБ усиление главного лепестка антенны.
max
2. Внеосевой угол в направлении на источник помех (фи).
В общем случае искомый угол отклонения функционально зависит от высот подъема антенн взаимодействующих РЭС, величины трассы распространения мешающего сигнала d_пом, а также направления излучения ЗС по углам места и азимута (см. рис. 3.1).
Выражение для внеосевого угла фи имеет следующий вид [12]:
фи = arccos[cos(бета ) cos(бета ) cos(Az - Az ) + sin(бета ) sin(бета )],
ЗC_PЭC ЗC ЗC_PЭC ЗC ЗC_PЭC ЗC
где:
бета - угол места в направлении на РЭС сети беспроводного
ЗС_РЭС доступа;
Az - азимут от ЗС ФСС в направлении на РЭС сети
ЗС_РЭС беспроводного доступа;
бета - угол места основной оси ДН антенны ЗС;
ЗС
Az - азимут основной оси ДН антенны ЗС.
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, (Гц) |
|
A B C D E F G H I J K L M |
+0,25 -0,25 +0,25 -0,25 +0,25 -1,00 -0,50 -2,00 -4,00 -9,00 -12,00 -35,00 -40,00 |
0,0 0,0 0,30R_c 0,30R_c 0,40R_c 0,40R_c 0,45R_c 0,50R_c 0,50R_c 0,60R_c 0,60R_c 1,00R_c 1,10R_c |
Выражение для символьной скорости передачи R_с имеет следующий вид:
R
инф
R = ----,
с mk
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 16 QAM.
3.3. Математические соотношения для обработки исходных данных РЭС сети беспроводного доступа
1. ЭИИМ в направлении на ЗС (ЭИИМ(Тета))
Выражение для ЭИИМ в направлении на ЗС имеет следующий вид:
ЭИИМ(Тета) = P + 10 log(n) - эта + G (Тета),
o РЭС РЭС
где:
P - максимальная мощность передатчика на канал;
o
n - количество одновременно работающих каналов;
Тета - 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 (Тета) =
РЭС
-3 2
= G - 2.5 х 10 (D Тета/ламбда) для 0° < Тета < альфа
max m
= G для альфа <= тета < 100 ламбда/D
1 m
= 52 - 10 log (D/ламбда) - 25 log Тета для 100 ламбда/D <= Тета < 48°
= 10 - 10 log (D/ламбда) для 48° <= Тета <= 180°
где:
1/2
альфа = 20(ламбда/D) (G - G )
m max 1
G = 2 + 15 log (D/ламбда)
1
Диаграммы направленности антенн с коэффициентом менее 32 дБ для абонентских станций беспроводного доступа описываются следующим выражением (Рекомендация МСЭ-Р F.1336) [8]:
/
| 2
| Тета
|G - 12 (----) for 0 "= Тета " 1.08 фи
| 0 фи 3
| 3
|
|G - 14 for 1.08 фи "= Тета " фи
G (Тета) = " 0 3 1
РЭС |
| Тета
|G - 14 - 32 log (----) for фи "= Тета " фи
| 0 фи 1 2
| 1
|
|-8 for фи "= Тета "= 180°
\ 2
где:
-0.1 G
0
фи = кв.корень (27000 х 10 ) градусы
3
фи = 1.9 фи градусы
1 3
(G - 6)/32
0
фи = фи х 10 градусы
2 1
Ненаправленные диаграммы направленности антенн базовых станций в вертикальной плоскости описываются следующим выражением (Рекомендация МСЭ-Р F.1336) [9]:
G (Тета) = max[G (Тета), G (Тета)]
РЭС 1 2
Тета 2
G (Тета) = G - 12 (-----)
1 0 Тета
3
|Тета| -1.5
G (Тета) = G - 12 + 10 log [(max {------}) + k]
2 0 Тета
3
где:
-0.1 G
0
Тета = 107.6 х 10
3
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 (Тета).
Порядок расчета внеосевого угла от абонентской станции на ЗС ФСС аналогичен расчету внеосевого угла на источник помех (фи).
Для базовых станций с ненаправленными антеннами в первом приближении угол Тета можно считать равным нулю для всех возможных вариантов размещения ЗС ФСС.
Таким образом, выражение для внеосевого угла Тета имеет следующий вид:
/
|arccos(cos(бета ) cos(бета ) cos(Az - Az ) + sin(бета ) sin(бета )) для АС;
| РЭС_ЗС РЭС РЭС_ЗС РЭС РЭС_ЗС РЭС
Тета = " ,
|0 для БС.
\
где:
бета - угол места от РЭС сети беспроводного доступа в
РЭС_ЗС направлении на ЗС;
Az - азимут от РЭС сети беспроводного доступа в направлении
РЭС_ЗС на ЗС;
бета - угол места основной оси ДН антенны РЭС сети
РЭС беспроводного доступа;
Az - азимут основной оси ДН антенны РЭС сети беспроводного
РЭС доступа.
Таким образом, используя представленные выше математические соотношения можно рассчитать перечень базовых технических параметров (см. Табл. 3.2), которые необходимы для выполнения оценки ЭМС.
Табл. 3.2
Базовый перечень технических характеристик ЗС ФСС и РЭС беспроводного доступа
|
Наименование группы параметров |
Наименование параметра |
Обозначение параметра |
Единицы измерения параметра |
|
Общие исходные данные |
Расстояние между взаимодействующими РЭС |
d |
км |
|
Частотная расстройка |
Дельта F |
МГц |
|
|
Дополнительное затухание мешающего сигнала, обусловленное применением методов уменьшения помех |
Дельта Z |
дБ |
|
|
Параметры приемника ЗС |
Полоса пропускания демодулятора |
H(f) |
|
|
По уровню -3 дБ |
B_демод(-3dB) |
кГц |
|
|
По уровню -30 дБ |
B_демод (-30dB) |
кГц |
|
|
По уровню -60 дБ |
B_демод (-60dB) |
кГц |
|
|
Эквивалентная шумовая температура |
T_ш |
°К |
|
|
Максимальный уровень сигнала на входе МШУ (по блокированию) |
Р_МШУ |
дБВт |
|
|
Внеосевое усиление ДН антенны ЗС ФСС в направлении на источник помех |
G(фи) |
дБ |
|
|
Высота подъема фазового центра антенны над поверхностью Земли |
h_зс |
м |
|
|
Потери фидера |
эта_зс |
дБ |
|
|
Параметры РЭС беспроводного доступа |
ЭИИМ в направлении на ЗС |
ЭИИМ(Тета) |
дБВт |
|
Шаг сетки |
Дельта f |
МГц |
|
|
Ширина полосы излучения |
P(f) |
кГц |
|
|
По уровню -3 дБ |
B_помеха(-3dB) |
кГц |
|
|
По уровню -30 дБ |
B_помеха (-30dB) |
кГц |
|
|
По уровню -60 дБ |
B_помеха (-60dB) |
кГц |
|
|
Относительный уровень побочных излучений |
P_побоч |
дБ |
|
|
Высота подъема фазового центра антенны над поверхностью Земли |
h_рэс |
м |
4. Расчет ожидаемой мощности помехи
4.1. Уравнения мощности помехи
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 "дуэльной" 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(Тета) + G (фи) - эта + OCR(Дельта F) - L(d,h ,h ,р) - Дельта Z - L
ож ЗС ЗС ЗС РЭС пол
где:
OCR(Дельта F) - коэффициент ослабления воздействия
непреднамеренной помехи за счет частотного
разноса и несовпадения ширины полосы приемника
и мешающего радиосигнала;
L(d,h ,h , р) - потери при распространении мешающего сигнала;
ЗС РЭС
L - ослабление воздействия радиопомехи за счет
пол несовпадения поляризации;
Дельта Z - ослабление радиопомехи за счет применения
методов уменьшения помех.
Уравнение мощности ожидаемой мощности помехи в полосе МШУ ЗС ФСС
I = ЭИИМ(Тета) + G (фи) - L(d,h ,h ,р) - Дельта Z - L
ож_блок ЗС ЗС РЭС пол
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_пол составляет 3 дБ при использовании круговой поляризации ЗС ФСС и линейной поляризации РЭС сети беспроводного доступа. В противном случае L_пол = 0 дБ.
Математические соотношения для расчета коэффициентов OCR (Дельта F) и L(d,h_ЗС,h_РЭС,р) приведены в последующих разделах.
4.2. Расчет коэффициента частотной коррекции OCR(Дельта F)
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:
+ беконечность 2
интеграл P(f) |H(f + Дельта F)| df
- беконечность
OCR(Дельта F) = -10 log -----------------------------------------
+ беконечность
интеграл P(f) df
- беконечность
где:
P(f) - спектральная плотность мощности мешающего сигнала
(Вт/Гц);
H(f) - эквивалентная амплитудно-частотная характеристика по ПЧ
приемника, испытывающего помеху;
Дельта F - частотный разнос между приемником, испытывающим помеху и
мешающим передатчиком.
4.3. Расчет затухания мешающего радиосигнала на трассе распространения
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_ЗС,h_РЭС,р). 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_ЗС,h_РЭС,p).
1. Расчет просвета, соответствующего полю свободного пространства, H_0:
1
H = кв.корень (- R ламбда k(1 - k)),
0 3
где:
ламбда - Длина волны, м;
d - Расстояние между источников помех и полезным приемником,
км км;
k - Относительная координата точки с минимальным просветом.
2. Расчет реального просвета H:
2 2
H = (d - d ) k (1 - k)/(2R )
км пр км э
где:
d - расстояние прямой видимости для гладкой сферической земной
пр км поверхности, км;
R - медианное значение эффективного радиуса Земли.
э
Значение эффективного радиуса земли зависит от климатического района. Его медианные величины для различных регионов России приведены в таблице.
Значения R_э для наихудшего месяца
|
N |
Климатический район |
R_э, 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.
/
|H "= H модель свободного распространения
" 0
|H " H дифракционная модель
\ 0
4. Расчет затухания мешающего радиосигнала для модели свободного распространения.
Выражение для расчета имеет следующий вид:
L(d,h ,h ,р) = 92.5 + 20 log f (ГГц) + 20 log d(км) + E (p) + A + A ,
ЗС РЭС ЗС s h h
зс рэс
где:
E (p) - коэффициент, учитывающий многолучевое распространение
s радиосигнала, значение которого не превышается более чем
р % времени, дБ;
A , A - коэффициент, учитывающий дополнительные затухания из-за
h h различных подстилающих поверхностей на трассе
зс рэс распространения, дБ;
р - процент времени, который может изменяться в пределах от 0
до 50.
-d(км)/10
E (p) = 2.6 (1 - e ) log (p/50).
s
Коэффициенты A_h_зс и A_h_рэс, учитывающие дополнительные затухания из-за различных подстилающих поверхностей на трассе распространения, рассчитываются как функция от высоты подъема ЗС и РЭС соответственно:
-d
k h
A = 10.25 х e (1 - tanh [6 -- - 0.625)]) - 0.33,
h h
a
Типовые значения параметров d_k и h_а приведены в табл. 3.3.
Табл. 3.3
Типовые значения параметров d_k и h_а
|
Категория местности |
Типовая высота препятствий, h_а, (м) |
Типовое расстояние между препятствиями, d_k (км) |
|
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 плотность# застройки |
25 |
0.02 |
5. Расчет затухания мешающего радиосигнала для дифракционной модели распространения.
Выражение для расчета имеет следующий вид:
L(d,h ,h ,р) = 92.5 + 20 log f(ГГц) + 20 log d(км) + L (p) + E (p) + A + A ,
ЗС РЭС d sd h h
зс рэс
-(d + d )/10
lt lr p
E (p) = 2.6(1 - e ) log (--),
sd 50
где:
L (p) - коэффициент, учитывающий дифракционные потери при
d распространение# радиосигнала, значение которого не
превышается более чем р % времени, дБ;
d - расстояние от РЭС сети беспроводного доступа до точки
lt горизонта, км;
d - расстояние от ЗС ФСС до точки горизонта, км.
lr
Коэффициент, учитывающий дифракционные потери при распространении радиосигнала, Ld ( p) рассчитывается в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Р P.526.
5. Расчет допустимой мощности помехи
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 = P
3400-3600 доп 3400-3600 МШУ
где:
I - максимально допустимая мощность помехи в полосе
доп 3400-3600 частот 3400-3600 МГц;
I - ожидаемая мощность помехи в полосе частот
3400-3600 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 log(каппа T B ) + 30 - 228,6
прм доп прм шум демод(-3dB)
где:
каппа - допустимая доля мощности суммарных шумов приемника;
I - максимально допустимая мощность помехи в полосе
доп прм приемника;
I - реально создаваемая мощность помехи в полосе приемника.
прм
Согласно Рекомендации МСЭ-Р SF.558 [10], рекомендуемым значением каппа 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.
6. Методы уменьшения помех
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 х Дельта F МГц (где n = 2, 3, _, а Дельта 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 Дельта Z может составить следующие величины:
|
Метод защиты от помех |
Величина Дельта Z |
|
Искусственные экраны |
15 |
|
Использование секторных антенн |
25 |
|
Естественные экраны |
40 дБ |
|
Разряжение частотного плана |
30-60 дБ |
Список использованных источников
1. Регламент системы "Интерспутник". Документ РСИ-301. Стандарты земных станций системы "Интерспутник". Интерспутник, 1994. Пересмотрен 25.05.1998. - 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 25.05.1998. - 8 с.
3. Регламент системы "Интерспутник". Документ РСИ-501. Стандарты земных станций типа VSAT системы "Интерспутник". Интерспутник, 01.12.1998. - 4 с.
4. Регламент системы "Интерспутник". Документ РСИ-502. Стандарт земных станций типа VSAT системы "Интерспутник" для С-диапазона. Стандарт "VC". Интерспутник, 01.12.1998. - 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 3,5ГГц".
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
Определения и понятия
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. |
"Методика расчета ЭМС РРЛ прямой видимости с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц"
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 - ППРЧ) |
|
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 |
|
ИП |
- |
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 |
|
РРС |
- |
Радиорелейная станция |
|
РЧС |
- |
Радиочастотный спектр |
|
РЭС |
- |
Радиоэлектронные средства |
|
СБД |
- |
Сети беспроводного доступа |
|
СЕПТ |
- |
Европейская конференция администраций почт и электросвязи |
|
СПС |
- |
Сухопутная подвижная служба |
|
НШП (НПР) |
- |
Необходимая ширина полосы (необходимая полоса радиочастот) |
|
УМ |
- |
Управление мощностью |
|
УПЧ |
- |
Усилитель промежуточной частоты |
|
БД ЧП |
- |
База данных частотных присвоений |
|
ФС |
- |
Фиксированная служба |
|
ЧТР |
- |
Частотно-территориальный разнос |
|
ЭИИМ |
- |
Эквивалентная изотропно излучаемая мощность |
|
ЭМС |
- |
Электромагнитная совместимость |
Термины и определения
В "Методике расчета ЭМС РРЛ прямой видимости с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц" 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 Примечание: к побочным каналам приема радиоприемника относятся каналы, включающие промежуточную, зеркальную, комбинационную частоты и субгармоники частоты настройки 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 Примечание: измерение характеристики частотной избирательности радиоприемника проводится односигнальным или многосигнальными методами
|
|
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. |
1 Общие положения
1.1 Назначение и состав методики
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.
1.2 Ограничения и допущения
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 так же 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 БС БД 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.
|
|
Расстояние, км |
Расчета суммарного ослабления помехового сигнала с оценкой всего профиля рельефа |
Расчета суммарного ослабления полезного сигнала с оценкой всего профиля |
Рекомендация МСЭ-РР.1546 |
Усовершенствованная модель Хата |
|
РРЛ - РРЛ |
D >+ 1 |
+ |
+ |
- |
- |
|
РРЛ - БС БД (СПС) |
+ |
- |
- |
- |
|
|
РРЛ - АС БД (СПС) |
- |
- |
+ |
- |
|
|
РРЛ - РРЛ |
D < 1 |
- |
- |
- |
+ |
|
РРЛ - БС БД (СПС) |
- |
- |
|
+ |
|
|
РРЛ - АС БД (СПС) |
- |
- |
- |
+ |
1.3 Исходные данные для расчета ЭМС
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-PC 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 IEEE, 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 оценке 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 Проект частотно-территориального плана сети |
|
(Х_i, Y_i) |
Координаты i-ой РРС |
|
|
H_i |
Высота подвеса антенны i-ой РРС, м |
|
|
(Ftx_k)i, (Frx_k) |
Частотное присвоение для k-ой несущей ПРД и ПРМ i-ой РРС, МГц |
|
|
G_max i_ПРМ |
Коэффициент усиления антенны ПРМ i-ой РРС |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 6.7 Форма N ИД-РС п. 14 |
|
G(альфа)i_ПРМ G(бета)i_ПРМ |
Аппроксимации диаграммы направленности антенны ПРМ в вертикальной и горизонтальной плоскостях в i-ой РРС, дБ |
|
|
G_max i_ПРД |
Коэффициент усиления антенны ПРД i-ой РРС |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 6.7 Форма N ИД-РС п. 14 |
|
G(альфа)i_ПРД G(бета)i_ПРД |
Аппроксимации диаграммы направленности антенны ПРД в вертикальной и горизонтальной плоскостях в i-ой РРС, дБ |
|
|
Sens_ik |
Чувствительность ПРМ i-ой РРС на k-ой несущей (режиме), дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.7 Форма N ИД-РС п. 11 |
|
SIR_ik |
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в канале в i-ой РРС на k-ой несущей (режиме) для кратковременной помехи для заданного процента времени T_НОРМ., дБ |
|
|
P_max ik |
Максимальная мощность передатчика в i-ой РРС на k-ой несущей (режиме), дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 4.12 |
|
Garmonics_i |
Уровень побочных излучений на гармониках в i-ой РРС, дБ |
|
|
Sel_i |
Избирательность по зеркальному каналу в i-ой РРС,дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.20 |
|
Дельта F_ik |
Необходимая ширина полосы (НШП) в i-ой РРС на k-ой несущей, МГц |
Форма N 1 ГКРЧ п. 5.4 |
|
S(f)_ik |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов (режимов) в i-ой РРС на k-ой несущей. |
|
|
A_tx ik, A_rx ik |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в i-ой РРС на k-ой несущей, дБ |
|
|
Polarization_i |
Тип поляризации или их комбинации в антенне ПРМ (ПРД) в i-ой РРС |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 7.6, Форма N ИД-РС: |
Исходные данные для действующих РЭС БД
|
Обозначение |
Характеристика |
Источник |
|
N_БС |
Количество БС БД в рассматриваемой заявке |
Форма N ИД-РС. Проект частотно-территориального плана сети |
|
(Х_BSi, Y_BSi) |
Координаты БС БД в рассматриваемой заявке |
|
|
Sectors_i |
Количество секторов в i-ой БС БД |
|
|
H_БСij |
Высота подвеса антенны в j-ом секторе в i-ой БС БД БД, м |
|
|
H_МСij |
Высота подвеса антенны i-ой АС, м |
|
|
(Ftx_k)ij, (Frx_k)ij |
Частотное присвоение для k-ой несущей в j-ом секторе в i-ой БС БД, МГц |
|
|
G_max ij_БС |
Коэффициент усиления антенны в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
|
|
G(альфа)ij_БС G(бета)ij_БС |
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 Форма N ИД-РС п.п.12, 13 |
|
G_max ij_AС |
Коэффициент усиления антенны на i-ой АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 6.7 Форма N ИД-РС п.14 |
|
G(альфа)ij_AС G(бета)ij_AС |
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 Форма N ИД-РС п.п. 12, 13 |
|
Sens_БСij |
Чувствительность приемника БС БД в j-ом секторе в i-ой БС БД, дБм |
|
|
Sens_AСij |
Чувствительность приемника АС, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.7 |
|
SIR_БС |
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в обратном канале, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.8 |
|
SIR_AС |
Требуемое отношение сигнал /суммарная помеха в прямом канале, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.8 |
|
P_min AC P_max AC |
Минимальная и максимальная мощность передатчика АС, дБм (при отсутствии управления мощностью совпадают) |
|
|
P_min БC ijk P_max БC ijk |
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 Форма N ИД-РС п. 6 |
|
Garmonics_БC ij |
Уровень побочных излучений на гармониках для ПРД в j-ом секторе в i-ой БС БД, дБ |
|
|
Garmonics_AC |
Уровень побочных излучений на гармониках для ПРД АС, дБ |
|
|
Sel_БCij |
Избирательность по зеркальному каналу для ПРД в j-ом секторе в i-ой БС БД, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.20 |
|
Sel_AC |
Избирательность по зеркальному каналу для ПРД АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.20 |
|
S(f)_AC |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов для прямого канала |
|
|
S(f)_БС |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов для обратного канала |
|
|
Дельта F_AC |
- необходимая ширина полосы приемника АС, МГц |
Форма N 1 ГКРЧ п. 5.4 |
|
Дельта F_БC |
- необходимая ширина полосы приемника БС, МГц |
Форма N 1 ГКРЧ п. 5.4 |
|
A_tx БC ij, A_rx БC ij |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в j-ом секторе в i-ой БС БД, дБ |
|
|
A_tx AC A_rx AC |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ |
|
Polarization_ij |
Тип поляризации или их комбинации в антенне в j-ом секторе в i-ой БС БД |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 7.6, Форма N ИД-РС: |
Исходные данные для действующей сети СПС
|
Обозначение |
Характеристика |
Источник |
|
N_БС |
Количество БС в рассматриваемой СПС |
Проект частотно-территориального плана сети |
|
(Х_BСi, Y)
|
Координаты БС в рассматриваемой СПС |
|
|
Sectors_i |
Количество секторов в i-ой БС |
|
|
H_БСij |
Высота подвеса антенны в j-ом секторе в i-ой БС, м |
|
|
(Ftx_k)ij, (Frx_k)ij |
Частотное присвоение для k-ой несущей в j-ом секторе в i-ой БС, МГц |
|
|
G_max ij_БС |
Коэффициент усиления антенны в j-ом секторе в i-ой БС |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 6.7 Форма N ИД-РС п. 14 |
|
G(альфа)ij_БС G(бета)ij_БС |
Аппроксимации диаграммы направленности антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ |
|
Sens_БСij |
Чувствительность приемника БС, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.7, Форма N ИД-РС п.11 |
|
Sens_AСij |
Чувствительность приемника АС, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.7 |
|
SIR_БС |
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в обратном канале, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.8 |
|
SIR_AС |
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в прямом канале, дБ (отлично от SIR_БС в случае CDMA) |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.8 |
|
P_min AC P_max AC |
Минимальная и максимальная мощность передатчика АС, дБм (при отсутствии управления мощностью совпадают) |
|
|
P_min БC ijk P_max БC ijk |
Минимальная и максимальная мощность передатчика в j-ом секторе в i-ой БС на k-ой несущей, дБм (при отсутствии управления мощностью совпадают) |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 4.11, 4.12 Форма N ИД-РС п. 6 |
|
Garmonics_БC ij |
Уровень побочных излучений на гармониках для ПРД в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
|
|
Subgar_БC ij |
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_AC |
Уровень побочных излучений на гармониках для ПРД АС, дБ |
|
|
Sel_БCij |
Избирательность по зеркальному каналу для ПРД в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.20 |
|
Sel_AC |
Избирательность по зеркальному каналу для ПРД АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.20 |
|
S(f)_AC |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов для прямого канала |
|
|
S(f)_БС |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов для обратного канала |
|
|
Дельта F_AC |
- необходимая ширина полосы приемника АС, МГц |
Форма N 1 ГКРЧ п. 5.4 |
|
Дельта F_БC |
- необходимая ширина полосы приемника БС, МГц |
Форма N 1 ГКРЧ п. 5.4 |
|
A_tx БC ij, A_rx БC ij |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
|
|
A_tx AC A_rx AC |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в АС, дБ |
|
|
Polarization_ij |
Тип поляризации или их комбинации в антенне в j-ом секторе в i-ой БС |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 7.6, Форма N ИД-РС: |
1.4 Критерии ЭМС РРЛ
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 НПР 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 Т_М доп. определяется выражением:
Данные о значениях Т_норм. представляются Заявителем при введении новой РРЛ. При отсутствии таких данных, для цифровых РРЛ используются значения Т_норм., которые разработаны на основе Рекомендаций МСЭ-Т G.826, G.828 с учетом показателя качества коэффициента секунд со значительным количеством ошибок (SESR) и представлены в Таблице 1.3 [4,5].
Таблица 1.3
|
Участок РРЛ |
Международный участок |
Национальный участок |
|||||
|
Магистральная сеть |
Внутризоновая сеть |
Местная сеть |
Сеть доступа |
||||
|
Длина РРЛ |
12500 |
2500 |
600 |
200 |
50 |
100 |
- |
|
Т_норм. |
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]:
Рекомендуемое значение Ntotal для получения достоверной оценки ЭМС РРЛ соответствует не менее 0,01 Т_м доп.
1.5 Выходные результаты
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.
2 Сценарии совместного использования РЧС РЭС РРЛ, РЭС БД и сетями СПС гражданского назначения
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
2.1 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 мощностью ПРД |
|
|
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 АС 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 мощностью ПРД |
|
|
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 CDMA |
Особенности моделирования сетей СПС |
||
|
Координаты РЭС |
Управление мощностью ПРД с учетом |
||
|
SIR |
Мощности на входе ПРМ |
||
|
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 FDMA |
Особенности моделирования сетей СПС |
||
|
Координаты РЭС |
Управление мощностью ПРД с учетом |
||
|
SIR |
Мощности на входе ПРМ |
||
|
AC FDMA (FDMA без упр. мощностью) |
Переменные |
- |
- |
|
AC FDMA (FDMA с упр. мощностью) |
Переменные |
- |
+ |
|
БС 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 на входе ПРМ |
||
|
AC TDMA |
Переменные |
- |
+ |
|
БС TDMA (TDMA без упр. мощностью) |
Постоянные |
- |
- |
|
БС TDMA (TDMA с упр. мощностью) |
Постоянные |
- |
+ |
2.2. Сценарий РРЛ - РРЛ
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 мощностью ПРД |
|
|
ПРД (ПРМ) РРС |
Постоянные |
- |
2.3. Сценарий РЭС РРЛ - БД
Учитывая детерминированность и неизменность параметров РРС при проведении моделирования, перечень возможных вариантов взаимодействия СПС-РЭС РРЛ ограничивается приведенными в следующей таблице.
|
ОВП, ПРМ |
ИП, ПРД |
|||||||
|
АС без FHSS |
БС без FHSS |
АС без FHSS |
БС без FHSS |
АС с FHSS (без упр. мощ-тью) |
БС с FHSS (без упр. мощ-тью) |
АС с FHSS (с упр. мощ-тью) |
БС с FHSS (с упр. мощ-тью) |
|
|
ПРМ РРС |
0 |
0 |
V |
V |
0 |
0 |
V |
V |
V - управление мощностью в передатчике, связанном с ИП;
0 - управление мощностью отсутствует.
2.4. Сценарий РЭС РРЛ - СПС
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, ПРМ |
ИП, ПРД |
|||||||
|
АС CDMA |
БС CDMА |
БС FDMA (FDMA без УМ) |
БС FDMA (FDMA с УМ) |
АС FDMA |
БС TDMA |
AC TDMA (TDMA без УМ) |
АС TDMA (TDMA с УМ) |
|
|
ПРМ РРС |
V |
V |
0 |
V |
0 |
V |
0 |
V |
V -управление мощностью в передатчике, связанном с ИП;
0 - управление мощностью отсутствует.
3 Методы, используемые в методике расчета ЭМС РРЛ с другими РРЛ, РЭС БД и сетями СПС гражданского назначения
3.1 Методы, используемые в методике расчета ЭМС для сценария РРЛ-РРЛ
3.1.1 Принцип расчета ЭМС для сценария РРЛ-РРЛ
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.
3.1.2 Метод моделирования функционирования 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.
3.1.3 Отбор РЭС РРЛ при моделировании сценария РРЛ-РРЛ
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:
3.2 Методы, используемые в методике расчета ЭМС для сценария РРЛ - сеть СПС
3.2.1 Общий принцип расчета ЭМС для сценария РРЛ - сеть СПС
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.
3.2.2. Отбор РЭС сетей СПС при моделировании сценария РРЛ - сеть СПС
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:
3.2.3 Метод моделирования функционирования сети СПС
3.2.3.1. Метод определения зон обслуживания
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 АrraуАгеа(r_i, альфа_i)k для каждой k-ой БС в сети СПС (точки задаются в полярной системе координат с центром с координатами k-ой 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 СDМА
Для РЭС, реализующих технологию CDMA, максимальные азимутальные расстояния возможного обслуживания АС для направления АС-БС определяются следующими выражениями [6]:
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:
Решение уравнений:
А) Для решения уравнений вида:
применяется рекурсивный метод расчета [6] с использованием функции:
Критерий остановки расчетов определяется неравенством:
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(r_i aльфа_i)_k с учетом координат k-ой БС определяются граничные значения области обслуживания БС в декартовой системе координат X_min, Х_mах, Y_min, У_mах. 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 X_min, Х_mах, Y_min, У_mах.
2. Рассчитываются координаты АС в полярных координатах относительно данной БС (r_i aльфа_i).
ГАРАНТ:
Нумерация пунктов приводится в соответствии с источником
4. Определяются ближайшие по азимуту точки из массива ArrayArea(r_i aльфа_i)_k к k-ой БС.
5. Проверяются следующие условия:
- если оба радиуса точек из массива ArrayArea(r_i aльфа_i)_k, больше r_i, то точка в зоне обслуживания БС;
- если оба радиуса точек из массива ArrayArea(r_i aльфа_i)_k, меньше r_i меньше то точка вне зоны обслуживания БС;
- если r_i больше одного радиуса и меньше второго радиуса, то:
- происходит переход в декартову систему координат;
- по точкам из массива ArrayArea(r_i aльфа_i)_k 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.
3.2.3.3. Алгоритм моделирования функционирования сети СПС FDMA/TDMA
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.
3.2.3.4. Алгоритм моделирования функционирования сети СПС CDMA
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 Дельта N = 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 к раз шаг 4.6.
4.8А) Если S >= 0.8 х k, то:
- Если флаг точного поиска TunningFlag = True, то:
- Если Дельта N = 1 то осуществляется переход к шагу 4.9, иначе Дельта N = Int (Дельта N/2);
- N = N + Дельта N и осуществляется переход к шагу 4.5.
4.8Б) Если S <= 0.8 х k, no:
- TunningFlag = True;
- Если Дельта N = 1 то осуществляется переход к шагу 4.9, иначе Дельта N = Int (Дельта N/2);
- N = N - Дельта 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:
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 Дельта N = 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 4.6.
4.8А) Если (NR/k) <= 4 (6 дБ), то:
- Если флаг точного поиска TunningFlag = True, то:
- Если Дельта N = 1 то осуществляется переход к шагу 4.9, иначе Дельта N = Int (Дельта N/2);
- N = N - Дельта N и осуществляется переход к шагу 4.5.
4.8Б) Если (NR/k) >= 4 (6 дБ), то:
- TunningFlag = True;
- Если Дельта N = 1 то осуществляется переход к шагу 4.9, иначе Дельта N = Int (Дельта N/2);
- N = N - Дельта 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.
3.2.3.5. Организация каналов связи
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.
3.2.3.6. Модели управления мощностями АС и БС в СПС Модель управления мощностями АС и БС в сети CDMA
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]:
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:
Модель управления мощностью в обратном канале CDMA
Алгоритм управления мощностью для обратного канала CDMA практически полностью повторяет общий алгоритм.
Модель управления мощностью в прямом канале CDMA
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].
Модель управления мощностью в TDMA/FDMA в прямом и обратном канале
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]:
Для учета присутствия внутрисистемных помех предполагается работа приемника на 3 дБ выше, чем собственная чувствительность [10].
3.3 Методы, используемые в методике расчета ЭМС для сценария РРЛ- БД
3.3.1 Общий принцип расчета ЭМС для сценария РРЛ-БД
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.
3.3.2. Отбор РЭС БД при моделировании сценария РРЛ-БД
Для ограничения количества РЭС БД - источников помех используются следующие параметры пространственного и частотного отбора.
3.3.3. Метод моделирования функционирования РЭС БД
3.3.3.1. Метод определения зон обслуживания
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 ArrayАrеа(r_i, альфа_i) 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:
Решение уравнений:
А) Для решения уравнений вида:
применяется рекурсивный метод расчета [3] с использованием функции:
Критерий остановки расчетов определяется неравенством:
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 ArrayАrеа(r_i, альфа_i)_k с учетом координат БС БД определяются граничные значения области обслуживания РЭС БД в декартовой системе координат X_min, Х_max, Y_min, Y_max. 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 (r_j, альфа_j).
2. Определяются ближайшие по азимуту точки из массива ArrayАrеа(r_i, альфа_i)_k данной БС.
3. Проверяются следующие условия:
- если оба радиуса точек из массива ArrayАrеа(r_i, альфа_i)_k, больше r_j, то точка находится в зоне обслуживания БС;
- если оба радиуса точек из массива ArrayАrеа(r_i, альфа_i)_k, меньше r_j, то точка находится вне зоны обслуживания БС;
- если r_j больше одного радиуса и меньше второго радиуса, то:
- происходит переход в декартову систему координат;
- по точкам из массива ArrayАrеа(r_i, альфа_i)_k 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.
3.3.3.3. Организация каналов связи в РЭС БД
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 = Т(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]:
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 {f1, f2, .... fN}. 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 x Т(0,1);
Т(0,1) - равномерно распределенная величина в интервале (0;1).
f = f_CEIL(Fiag);
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 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 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
3.4 Описание математических выражений расчета уровней полезного и помеховых сигналов
3.4.1 Обозначения, используемые в математических выражениях
В математических выражениях расчета уровня полезного сигнала и суммарного уровня помех на входе приемного устройства используются следующие обозначения:
|
Обозначение |
Определение параметра |
|
Grxj(aльфа), Gtxj(aльфа) |
диаграмма направленности ПРМ и ПРД антенн в горизонтальной плоскости излучения j-ro РЭС, дБ |
|
Grxj(Тета), Gtxj(Тета) |
диаграмма направленности ПРМ и ПРД антенн в вертикальной плоскости излучения j-ro РЭС, дБ |
|
Azj |
азимут максимального излучения j-ro РЭС, рад |
|
Elj |
угол места максимального излучения j-ro РЭС, рад |
|
Ptxj |
мощность ПРД j-ro РЭС. дБм |
|
Fadeij |
величина случайной составляющей потерь, генерируемая на каждой итерации при расчете уровня сигнала i-ro ПРД в j-ом ПРМ, дБ (закон распределение случайно составляющей зависит от используемой методики распространения радиоволн, см. Приложение 1) |
|
Sensj |
чувствительность ПРМ j-ro РЭС, дБм |
|
SIRj |
защитное отношение сигнал/помеха j-ro РЭС, дБ |
|
Sj(f) |
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-ro РЭС, дБ |
|
Lossij |
медианное ослабление сигнала в пространстве при распространении от антенны i-ro РЭС к антенне j-ro РЭС, дБ (зависит от используемой методики распространения радиоволн, см. Приложение 1) |
|
Selj |
избирательность приемника j-ro РЭС по зеркальному каналу, дБ |
|
Prxij |
мощность полезного сигнала, поступающая на вход приемника j-ro РЭС от соответствующего i-ro передатчика, дБм |
|
Pij |
мощность одиночного помехового сигнала, поступающая на вход приемника j-ro РЭС от i-ro передатчика, дБм |
|
PДельтаij |
коэффициент ослабления помехового сигнала в полосе ПРМ j-ro РЭС с учетом частотной расстройки ПРД помехового сигнала i-ro РЭС и ПРМ j-ro РЭС - объекта воздействия помех, дБ |
|
Pcj |
мощность помехового сигнала на частоте гармоник, дБм |
|
Pnj |
относительный уровень шумовых излучений источника помех, дБм |
|
гаммаij |
коэффициент поляризационных потерь между i-ым и j-ым РЭС, дБ |
|
Plij |
мощность одиночного помехового сигнала, поступающая на вход приемника j-ro РЭС от основного и внеполосного излучения i-ro передатчика, дБм |
|
P2ij |
мощность одиночного помехового сигнала по зеркальному каналу приема, поступающая на вход приемника j-ro РЭС от основного и внеполосного излучения i-ro передатчика, дБм |
|
P3ij |
мощность одиночного помехового сигнала по основному каналу ПРМ j-ro РЭС, создаваемая побочным излучением на гармониках ПРД i-ro РЭС |
|
P4ij |
мощность одиночного помехового сигнала по основному каналу приема, обусловленного шумовым побочным излучением источника помех |
|
PСигмаj |
суммарная помеха поступающая на вход приемника j-ro РЭС |
|
Grxj(aльфа), Gtxj(aльфа) |
диаграмма направленности ПРМ и ПРД антенн в горизонтальной плоскости излучения j-ro РЭС, дБ |
|
Grxj(Тета), Gtxj(Тета) |
диаграмма направленности ПРМ и ПРД антенн в вертикальной плоскости излучения j-ro РЭС, дБ |
|
Azj |
азимут максимального излучения j-ro РЭС, рад |
|
Elj |
угол места максимального излучения j-ro РЭС, рад |
|
Ptxj |
мощность ПРД j-ro РЭС, дБм |
|
Fadeij |
величина случайной составляющей потерь, генерируемая на каждой итерации при расчете уровня сигнала i-ro ПРД в j-ом ПРМ, дБ (закон распределение случайной составляющей зависит от используемой методики распространения радиоволн, см. Приложение 1) |
|
Sensj |
чувствительность ПРМ j-ro РЭС, дБм |
|
SIRj |
защитное отношение сигнал/noMexaj-ro РЭС, дБ |
|
Si(f) |
маска спектра сигнала, излучаемого j-ым РЭС, дБ |
|
hrxj, hlxj |
высота подвеса ПРМ и ПРД антенн, м |
|
Arxj, Atxj |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ ПРД и ПРМ j-ro РЭС, дБ |
|
Lossij |
медианное ослабление сигнала в пространстве при распространении от антенны i-ro РЭС к антенне j-ro РЭС, дБ (зависит от используемой методики распространения радиоволн, см. Приложение 1) |
|
Selj |
избирательность приемника j-ro РЭС по зеркальному каналу, дБ |
|
Prxij |
мощность полезного сигнала, поступающая на вход приемника j-ro РЭС от соответствующего i-ro передатчика, дБм |
|
Pij |
мощность одиночного помехового сигнала, поступающая на вход приемника j-ro РЭС от i-ro передатчика, дБм |
|
PДельтаij |
коэффициент ослабления помехового сигнала в полосе ПРМ j-ro РЭС с учетом частотной расстройки ПРД помехового сигнала i-ro РЭС и ПРМ j-ro РЭС - объекта воздействия помех, дБ |
|
Pcj |
мощность помехового сигнала на частоте гармоник, дБм |
|
Pnj |
относительный уровень шумовых излучений источника помех, дБм |
|
гаммаij |
коэффициент поляризационных потерь между i-ым и j-ым РЭС, дБ |
|
Plij |
мощность одиночного помехового сигнала, поступающая на вход приемника j-ro РЭС от основного и внеполосного излучения i-ro передатчика, дБм |
|
P2ij |
мощность одиночного помехового сигнала по зеркальному каналу приема, поступающая на вход приемника j-ro РЭС от основного и внеполосного излучения i-ro передатчика, дБм |
|
P3ij |
мощность одиночного помехового сигнала по основному каналу ПРМ j-ro РЭС, создаваемая побочным излучением на гармониках ПРД i-ro РЭС |
|
P4ij |
мощность одиночного помехового сигнала по основному каналу приема, обусловленного шумовым побочным излучением источника помех |
|
PСуммаj |
суммарная помеха поступающая на вход приемника j-ro 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:
3.4.3 Вычисление уровня помехового сигнала на входе приемного устройства
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.
3.4.3.1 Расчет уровня одиночного помехового сигнала по основному каналу приема, обусловленного основным и внеполосным излучением источника помех
Расчет уровня мощности одиночного помехового сигнала на входе ПРМ производится в случае если:
Расчет производится в соответствии с выражением:
где:
|
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 |
3.4.3.2 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:
Частота зеркального канала определяется соотношением:
В случаях, когда приемник помех строится по схеме прямого преобразования, P2ij не рассчитывается и не принимает участие в формировании суммарной помехи.
3.4.3.3 Расчет уровня одиночного помехового сигнала по основному каналу приема, обусловленного побочным излучением источника помех на гармониках
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:
3.4.3.4 Расчет уровня одиночного помехового сигнала по основному каналу приема, обусловленного шумовым побочным излучением источника помех
Расчет уровня мощности помехового сигнала, обусловленного шумовым побочным излучением источника помех, на входе ПРМ производится в случае если:
Расчет производится в соответствии с выражением:
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-ого ПРМ для одной выборки значений случайных параметров производится в соответствии с выражением:
Расчет отношения сигнал/суммарная помеха на входе j-oro ПРМ РЭС-ОВП для одной выборки значений случайных параметров производится в соответствии с выражением:
Расчет отношения суммарная помеха/шум ПРМ на входе j-oro ПРМ РЭС-ОВП для одной выборки значений случайных параметров производится в соответствии с выражением:
3.4.4 Вычисление расстояний и взаимных углов направления максимумов ДНА
Расстояние от точки 1 до точки 2 в геоцентрической системе координат находится по следующей формуле:
Нахождение азимута направления от первой точки ко второй производится по формуле:
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 случаи 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 отсутствии 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.
3.4.6 Модели формирования случайных чисел
3.4.6.1 Модель формирования равномерного распределения случайных чисел
Ряд псевдослучайных чисел, распределенных по равномерному закону в диапазоне (0,1), можно получить по следующему алгоритму, представленному в Отчете 68 ERC [12]:
3.4.6.2 Модель формирования нормального распределения случайных чисел
Ряд псевдослучайных чисел, распределенных по нормальному закону с параметрами (0, 1), можно получить из равномерного ряда по следующему алгоритму:
3.4.6.3 Модель формирования логнормального распределения случайных чисел
Случайная величина, распределенная по логнормальному закону с медианой 1 и параметром среднеквадратического отклонения сигма в дБ может быть получена из нормальной случайной величины с параметрами (0, 1) по следующему алгоритму:
3.4.6.4 Модель формирования случайных чисел с распределением, заданным непрерывной функцией
Пусть имеется интегральная функция вероятности распределения случайной величины, заданная монотонно возрастающей функцией Р(х) = F(x) на непрерывном интервале Х принадлежит [X_min, Z_max].
Тогда случайная величина х может быть сгенерирована по следующей формуле:
Для решения применяется рекурсивный метод расчета [6] с использованием функции:
Критерий остановки расчетов определяется неравенством:
ГАРАНТ:
Нумерация пунктов приводится в соответствии с источником
3.3.6.5 Модель формирования случайных чисел с распределением, заданным кусочно-линейной аппроксимацией по N точкам
Пусть имеется интегральная функция вероятности распределения случайной величины, заданная массивом из N точек {X_n, Y_n}, где Хn возможное значение случайной величины, a Y_n = Р(х <= Хn) вероятность, что случайная величина примет значение меньшее, чем Хn. Причем X_i-1 < X_i < Х_i+1 и Y_i-1, < Y_i < Y_i+1].
Тогда с помощью линейной аппроксимации данного массива точек можно построить непрерывную для [Х_0, X_N] обратную функцию X(Y). При этом для Y > Y_N X - X_N и для Y < Y_0 X - X_0). Тогда случайная величина х может быть сгенерирована по следующей формуле:
3.3.6.6 Определение законов распределения случайных величин, используемых в методике расчета ЭМС
|
Наименование случайно генерируемой величины |
Тип распределения |
Параметры распределения |
Примечание |
|
Плотность расположения АС в зоне обслуживания |
Равномерное по площади |
X_min, X_max, Y_min, Y_max ArrayArea(r_i, альфа_i)_k |
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 |
сигма |
см. п. 3.3.6.3#, см. Приложение 1В, П.2, П.3 |
|
Величина коэффициента (множителя) ослабления пoмехового сигнала Vg |
Непрерывная функция |
F(x) |
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 |
сигма |
см. п. 3.3.6.3#, см. Приложение 1В, П.1, формула П1В.33 |
|
Величина коэффициента ослабления вследствие тропосферного распространения радиоволн |
Закон приведен в явном виде |
см. Приложение 1B, П.1, формула П1В.45 |
Переменная Т генерируется по равномерному закону заспределения от 0 до 100% |
|
Величина коэффициента ослабления вследствие рассеяния радиоволн осадками |
Кусочно-линейная аппроксимация по N точкам |
{X_n, Y_n} |
см. п. 3.3.6.5, см. Приложение 1В, П.1, Таблица П1В.2 |
|
Величина коэффициента ослабления, обусловленного влиянием интерференционных замираний |
Непрерывная функция |
F(x) |
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 g генерируется по нормальному закону распределения с параметрами g и сигма |
|
Величина коэффициента ослабления, обусловленного влиянием дождей |
Кусочно-линейная аппроксимация по N точкам |
{X_n, Y_n} |
см. п. 3.3.6.5, см. Приложение 1А, Таблица П1А.2 |
4 Алгоритмы расчета ЭМС РЭС РРЛ С РЭС действующих РРЛ, РЭС БД и сетями СПС гражданского назначения
4.1. Алгоритм расчета ЭМС для сценария РРЛ-РРЛ
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.
4.2. Алгоритм расчета ЭМС для сценария РРЛ - сеть СПС
4.2.1 Схема общего алгоритма расчета ЭМС для сценария РРЛ-СПС (FDMA/TDMA)
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.
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(СDМА).
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.
4.3. Алгоритм расчета ЭМС для сценария РРЛ-БД
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).
ГАРАНТ:
По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Имеется в виду п. 3.2.2
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.
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.
5 Порядок использования методики
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 все необходимые 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.
5.1 Применение методики для сценария РРЛ-РРЛ
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.
5.2 Применение методики для сценария РРЛ - СПС
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-РС (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).
ГАРАНТ:
По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка.Имеется в виду "п.п. 3.2.3.3, 3.2.3.4"
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.
5.3 Применение методики для сценария РРЛ - БД
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
Методика
расчета статистического распределения множителя ослабления полезного сигнала на интервалах прямой видимости
Введение
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.
Допущения и ограничения
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 h "= 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 " h " 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 (h " 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.
1. Общие положения
В общем случае множитель ослабления полезного сигнала на интервале РРЛ, превышающего в Т% времени наихудшего месяца, рассчитывается по формуле:
Как видно из выражений (П1А.1) и (П1А.2), статистическое распределение суммарного ослабления сигнала будет определяться статистическим распределением множителя ослабления Vсумма(T), которое, в свою очередь, зависит от механизма распространения радиоволн и их 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_инт;
- ослабление за счет экранирующего влияния препятствий земной поверхности при субрефракции радиоволн V_c;
- ослабление при выпадении дождей на трассе распространения радиоволн V_д.
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_инт(T), V_с(T) и V_д(T), а затем можно определить совместное распределение V(T) с использованием метода Монте-Карло.
2. Расчет статистического распределения множителя ослабления, обусловленного влиянием интерференционных замираний
Данная составляющая множителя ослабления определяется в основном характером интервала РРЛ, поэтому ее расчет необходимо проводить с учетом этого обстоятельства.
Пересеченные интервалы РРЛ.
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 Дельта h > Н_0, где Н_0 просвет на интервале, соответствующий полю свободного пространства, он рассчитывается по выражению:
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:
Для среднестатистического наихудшего месяца в сухопутных районах значения T (Дельта епсилон) в зависимости от R и f можно определить по формуле, удовлетворительно аппроксимирующей экспериментальные распределения:
При расчете Т_инт (V) необходимо учитывать следующие положения:
1) Расчет Т_инт (V) по формулам (П1А.5) и (П1А.6) при кси = 1 можно производить не только для приземных, но также и для приподнятых сухопутных пересеченных интервалов РРЛ, если выполняется условие:
2) На приподнятых пересеченных приморских (или проходящих вблизи
водных массивов) интервалах РРЛ величину Т_инт (V) можно рассчитывать по
_
формулам (П1А.5) и (П1А.6), полагая, что при h = 500 м параметр кси,
равен кси = 2,5, а при h = 800 м этот параметр равен кси = 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 Т_инт (Дельта V), где Дельта V определяется выражением:
Параметр альфа, входящий в формулу (П1А.10) определяется следующим образом. Вначале по известным высотам расположения передающей и приемной антенн и расстоянию между ними рассчитывается параметр альфа_0:
затем вычисляется отношение aльфа_0/R. Если оно оказывается больше, чем 3,37 х 10(-3), то параметр альфа принимается равным альфа_0. Если это отношение оказывается меньше, чем 3,37 х10(-3), то параметр альфа рассчитывается по формуле:
Рассчитав параметр альфа и подставив его в выражение (П1А.10), можем найти медианное значение множителя ослабления V(50%).
Слабопересеченные интервалы PPЛ.
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:
На слабопересеченных интервалах РРЛ процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше, или равен V за счет интерференционных замираний можно определить по формуле:
Для морских трасс этот параметр определяется по формуле:
Парамтр А определяется следующей формулой:
Параметры статистических распределений эффективных градиентов на территории Российской Федерации
Таблица П1А.1.
|
N р-на на рис. 1 |
Климатический район |
Летние месяцы |
Зимние месяцы |
Дополнительные данные |
||||
|
_ g, 1/м |
сигма, 1/м |
_ g, 1/м |
сигма, 1/м |
_ g, 1/м |
сигма, 1/м |
Соответств. месяцы года |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
1 |
Северные районы Европейской территории. *Архангельская обл, Коми АССР |
-8 х 10(-8) |
7 х 10(-8) |
-8 х 10(-8) -10 х 10(-8) |
3 х 10(-8) 5 х 10(-8) |
-7 х 10(-8) |
4 х 10(-8) |
апрель-май |
|
2 |
Центральные районы Европейской территории |
-10 х 10(-8) |
8 х 10(-8) |
-8 х 10(-8) |
5,5 х 10(-8) |
8,5 х 10(-8) |
5,5 х 10(-8) |
март-апрель, сентябрь-ноябрь |
|
3 |
Юго-Запад Европейской территории России (Курская, Воронежская области) |
-9 х 10(-8) |
7,5 х 10(-8) |
-7 х 10(-8) |
(4-3,5) х 10(-8) |
|
|
|
|
4 |
Степные районы Поволжья, Дона, Краснодарского и Ставропольского краев |
-8 х 10(-8) |
8,5 х 10(-8) |
-7 х 10(-8) |
(4,5-5,5) х 10(-8) |
-7 х 10(-8) |
9,5 х 10(-8) |
март, октябрь |
|
5 |
Восточные районы средней полосы (Пермская область, Башкирия) |
область повышенной рефракции |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
16 х 10(-8) |
|||||||
|
область субрефракции |
|
|
|
|
|
|||
|
-9 х 10(-8) |
7 х 10(-8) |
|||||||
|
6 |
Оренбургская область и прилегающие районы Юго-Востока Европейской территории |
-6 х 10(-8) |
7 х 10(-8) |
-9 х 10(-8) |
(4-3,5) х 10(-8) |
|
|
октябрь-декабрь |
|
7 |
Районы Прикаспийской низменности |
-13 х 10(-8) |
10 х 10(-8) |
-12 х 10(-8) |
6,5 х 10(-8) |
-7 х 10(-8) |
9 х 10(-8) |
|
Продолжение Таблицы П1А.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
8 |
Средняя полоса Западно-Сибирской низменности |
-10 х 10(-8) |
9 х 10(-8) |
|
|
|
|
|
|
9 |
Восточная Сибирь (Якутия, Краснодарский край) |
-7 х 10(-8) |
9 х 10(-8) |
-15 х 10(-8) |
6,5 х 10(-8) |
-16 х 10(-8) |
6,5 х 10(-8) |
ноябрь-март |
|
10 |
Прибайкалье (прибрежные районы) |
-8 х 10(-8) |
8 х 10(-8) |
-9 х 10(-8) |
4,5 х 10(-8) |
|
|
|
|
11 |
Забайкалье (континентальные районы) |
-(6-10) х 10(-8) |
10 х 10(-8) |
-(10-12) х 10(-8) |
(7-8) х 10(-8) |
|
|
|
|
12 |
Приамурье, Приморье |
-12 х 10(-8) |
9 х 10(-8) |
-8 х 10(-8) |
3,5 х 10(-8) |
-8 х 10(-8) |
3,5 х 10(-8) |
март, октябрь |
|
13 |
Субарктический пояс Сибири |
-7 х 10(-8) |
7 х 10(-8) |
-15 х 10(-8) |
6 х 10(-8) |
-15 х 10(-8) |
6 х 10(-8) |
ноябрь-март |
|
14 |
Черноморское побережье Кавказа |
область повышенной рефракции |
|
|
-9 х 10(-8) |
8 х 10(-8) |
март, апрель октябрь, ноябрь |
|
|
-12 х 10(-8) |
10 х 10(-8) |
|||||||
|
область субрефракции | ||||||||
|
-12 х 10(-8) |
6 х 10(-8) |
|||||||
|
15 |
Камчатский полуостров |
область повышенной рефракции |
|
|
-(8,5-9) х 10(-8) |
(2,5-3 х 10(-8)) |
март, октябрь |
|
|
-10 х 10(-8) |
(7,5-8) х 10(-8) |
|||||||
|
область субрефракции | ||||||||
|
-10 х 10(-8) |
5 х 10(-8) |
|||||||
_
* - В районе водных массивов (рек, болот, озер и пр.) в летние месяцы g = -10 х 10(-8) 1/м; сигма = 8 х 10(-8) 1/м
При расчете T_инт(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 g до g_K, (где g_K = -31,4 х 10(-8) 1/м - критическое значение
эффективного вертикального градиента диэлектрической проницаемости
_
воздуха), то приближенно при p(g), соответствующем значениям вблизи
интерференционных максимумов m_и "= 3 необходимо учесть следующие
обстоятельства:
а) на слабопересеченных сухопутных интервалах РРЛ значения Т_ИНТ(У) определяются по формуле (П1А.5), а значения Т(Дельта эпсилон) - 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_инт(V) рассчитывается так же, как в случае пересеченных трасс, проходящих в этих районах.
_
При p(g) " 3,88 расчет производится с учетом значений параметра Q.
3. Расчет статистического распределения множителя ослабления, обусловленного влиянием субрефракции
Величина множителя ослабления при субрефракции T_C(V) зависит от
_
протяженности интервала РРЛ, длины волны, величины просвета H(g),
особенностей рельефа местности на трассе, а также от статистического
распределения градиентов диэлектрической проницаемости воздуха в районе
расположения трассы T(g).
Для большинства районов России величина Т(g) распределена по
_
нормальному закону со средним значением g и стандартным отклонением
сигма. 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 g в области выше g, необходимо построить профиль интервала. Для этого вначале рассчитывается и строится условный нулевой уровень у (смотри рисунок П1А.4) по следующему выражению:
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, Дельта у, H(g), и R_-1, а затем рассчитываются необходимые параметры, а именно:
- радиус кривизны вершины препятствия:
- относительная координата вершины препятствия (смотри рисунок П1А.3):
- параметр мю(g), учитывающий дифрагирующую способность препятствия:
- относительный просвет препятствия:
Все единицы в выражениях (П1А.25) - (П1А.26) должны подставляться в системе СИ. Величина Дельта у определяется из профиля интервала (см. рисунок П1А.3) и должна быть равной или больше величины просвета на интервале, соответствующей полю свободного пространства Н_0. Если Дельта у получается меньше Н_0, то в этом случае от вершины препятствия откладывается Дельта у = Н_0 и заново определяются параметры г, b и мю(g).
4. По рассчитанным значениям параметров P(g) и мю(g) при ожидаемом значении V >= - (35...40) дБ и мю(g) < 5 определяется множитель ослабления V(g) по следующей формуле:
В остальных случаях множитель ослабления V(g) 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(g) и r находятся из профиля интервала следующим образом:
- параметр r определяется касательными к профилю препятствия и равен расстоянию между точками касания, если при этом Дельта у >= Н_0. Величина Дельта_у отсчитывается от точки профиля с наибольшим закрытием;
- если Дельта у < Н_0, то первоначально от точки профиля с наибольшим закрытием откладывается величина Дельта y ~ Н_0, 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) Дельта h_1 < Дельта h_2 влиянием более низкого препятствия можно пренебречь, если при заданном значении g выполняется условие:
H > H ',
1 0
где:
H - просвет на интервале от точки передачи до более высокого
1 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
0 интервале.
Эту величину можно определить по формуле:
Если два препятствия удалены друг от друга, то приближенно можно считать, что результирующее значение множителя ослабления будет определяться следующим выражением:
где:
функция f(R, R_1, R_2) учитывает взаимное влияние препятствий и определяется выражением:
V_1 и V_2 - 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(g) <= 0;
- при заданном значении g высота обеих препятствий Дельта h_1 и Дельта h_2 над впадиной между ними должна быть больше величины Н_0 для каждого препятствия;
- расстояние между препятствиями таково, что значение функции f(R, R_1, R_2) 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_C(V) по значениям g, g и сигма
рассчитывается параметр Пси:
Зная этот параметр, можно определить величину T_C(V) по формуле:
7. Аналогичным образом проводятся расчеты для других значений градиента g и после этого строится статистическое распределение T_c(V). На рисунке П1А.7 приведена схема расчета множителя ослабления, обусловленного влиянием субрефракции.
4. Расчет статистического распределения множителя ослабления, обусловленного влиянием дождей
Расчет величины Т_Д(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(I_0)
2. Задаваясь процентом времени Т, с помощью таблицы П1А.2 определяется интенсивность дождя I_0 за наихудший месяц года.
3. По известной частоте f и углу наклона поляризации относительно горизонтальной плоскости тау (в случае круговой поляризации угол тау равен 45°) рассчитывается погонное затухание радиоволны в дожде гамма_д:
Параметры k_r, альфа_r, и k_B, альфа_B в зависимости от рабочей частоты РРЛ определяются по следующим выражениями:
для частот f >= 10 ГГц:
4. Величина множителя ослабления V_д(T) при известной интенсивности дождя I_0, превышаемой в течение Т% времени, рассчитывается по следующей формуле:
5. Аналогичным образом для других процентов времени Т находятся соответствующие им интенсивности дождя I_0 и, в соответствии с пунктами 2, 3 и 4 рассчитываются ожидаемые значения множителя ослабления в дожде V_д(T).
6. По полученным значениям множителя ослабления V_д(T) строится статистическое распределение T,((V). На рисунке П1А.9 приведена схема расчета множителя ослабления, обусловленного влиянием дождей.
Статистические данные об интенсивности дождей за средний наихудший месяц районов территории России
Таблица П1А.2.
|
Интенсивность, мм/ч |
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
7Д |
8,0 |
7,2 |
10,5 |
19,7 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
0.02 |
35,2 |
32,2 |
31,7 |
41,0 |
49,5 |
52,4 |
5 Кб |
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.
|
Интенсивность, мм/ч |
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 фи(0)_пд, долгота - Д(0)_пд, географические координаты пункта приема - фи(0)_пм, Д(0)_пм, высоты местности относительно уровня моря h_пд, h_пм, км, высоты подвеса антенн относительно земной поверхности - h_a пд h_a пм, км.
Процедура расчета
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 метеорологических 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.
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.
б) По метеорологическим параметрам и географическим координатам метеорологических пунктов, используя принцип линейной интерполяции, рассчитываются метеорологические параметры (МП - Р, t, W) для середины трассы.
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_r в соответствии с [4] были приняты следующие высотные зависимости метеорологических параметров, полученные на основе данных, представленных в [5, 6]:
Учитывая тот факт, что погонное ослабление как в атмосферном кислороде гамма_О, так и в водяных парах гамма_Н2О функционально сложно зависит от метеорологических параметров, расчет составляющих множителя ослабления V_О и V_Н2О 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_О и V_Н2О будет иметь вид:
В соответствии с [4] гамма_О(h) или гамма_Н2О(h) рассчитываются по следующим формулам:
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.
Данные об усредненных значениях давления, температуры и абсолютной влажности у земной поверхности для наиболее влажного месяца
Таблица П1А.3.
|
N п/п |
Название метеорологического пункта |
географические координаты |
высота пункта относительно уровня моря, км |
давление, мбар |
температура, °С |
влажность, г/м3 |
|
|
широта |
долгота |
||||||
|
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-Сахалине |
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 |
Продолжение таблицы П1А.3.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
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°1' |
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 |
5 6° 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 |
ИЛ |
|
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 |
Продолжение таблицы П1А.3
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
50 |
Мурманск |
68°58' |
33°03' |
0,05 |
1004,7 |
10,9 |
8,07 |
|
51 |
Нарьян-Мар |
67°39' |
53°0' |
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 |
Оленек, 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°0' |
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 |
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 "5 9' |
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 |
Продолжение таблицы П1А.3.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
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 Шалауро-ва, 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: Гидрометеоиздт, 1985.
6. Казаков Л.Я., Ломакин А.Н. Неоднородности коэффициента преломления воздуха в тропосфере. - М.: Наука, 1976.
Приложение 1В
Методики расчета суммарного ослабления радиосигнала
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.
1. Методика расчета суммарного ослабления сигнала при фиксированном положении пунктов передачи и приема в полосах частот 1-60 ГГц
1.1. Напряженность поля в свободном пространстве
В условиях свободного пространства напряженность поля определяется формулой
В реальных условиях напряженность поля отличается от Е_0. Это отличие учитывается множителем ослабления V,
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.
1.2. Методы расчета суммарного ослабления сигнала в зоне прямой видимости
1.2.1. Общие соображения
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.
1.2.2. Расчет статистического распределения множителя ослабления
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:
где R1, R2, R - км, f - ГГц.
В этом случае множитель ослабления поля свободного пространства будет определяться двумя компонентами: множителем ослабления сигнала V_б, превышающем поле свободного пространства, плюс множитель ослабления из-за поглощения радиоволн в атмосферных газах V_г, (на частотах до 60 ГГц оно вызывается поглощением в кислороде и водяных парах).
Таким образом, результирующее значение множителя ослабления будет:
Расчет V, приведен в п. 1.6.
На основании [1, 2] статистическое распределение Т(V_б), позволяющее учитывать климатические и топографические особенности помеховых трасс, рассчитывается по формуле:
Зависимость T(V_б) для значений Р_0 от 0,01% до 1000% представлена на рис. П1В.2
В соответствии с [3] величина Р_0 определяется следующим образом:
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:
Формулы (П1В.6) пригодны для расчета P_0 на частотах до 20 ГГц. На частотах выше 20 ГГц некоторые экспериментальные исследования в России и в других странах дают значения Р_0 меньше, чем на частоте 20 ГГц, но частотной зависимости Р_0 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_б) приведен на рис. П1В.3
1.3. Методы расчета суммарного ослабления сигнала при дифракционном распространении радиоволн
1.3.1. Общие соображения
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
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.
1.3.2. Критерии, определяющие применяемый метод расчета
В соответствии с результатами исследований, проведенных в НИИР [5], одним из таких критериев является величина неровностей поверхности препятствия. Согласно [5] если неровности препятствия Дельта h больше, чем величина дельта
Если же Дельта h < дельта, то препятствие следует полагать гладким. В зависимости от условия Дельта h > дельта или Дельта h < дельта 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
Для вычисления критерия (П1В.9), а также для расчетов дифракционного ослабления необходимо определить радиус кривизны препятствия ро. 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).
Радиус препятствия ро будет определяться выражением:
Таким образом, после анализа профиля трассы будет определен тип препятствия. Этих типов может быть четыре:
1). Гладкое сферическое препятствие (Дельта h < дельта). Это может быть достаточно ровная сферическая поверхность Земли (равнина, море) или гладкий холм или гора.
2). Гладкое цилиндрическое препятствие (Дельта h < дельта), которое может быть гребнем холма или горы.
3). Препятствие с неровной поверхностью (Дельта h > дельта), 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
Ниже приводятся методы расчета для всех 4-х типов препятствий.
1.3.3. Гладкое сферическое препятствие
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_г
Множитель ослабления в этом случае выражается формулой
Для частот выше 1000 МГц в одних и тех же единицах параметры X и Y определяются выражениями:
В случае гладкой сферической Земли под ро следует понимать эквивалентный радиус Земли а_э поэтому ро = а_э. Таким образом, в этом случае удается учесть влияние рефракции при дифракционном распространении радиоволн, т.к. величина а_э характеризует степень рефракции. В Таблице П1В.1 приведены значения а_э для различных регионов России, а карта районирования дана на рис. П1В.6.
Эквивалентный радиус Земли для территории России
Таблица П1В.1
|
N |
Район |
а_э, км |
N |
Район |
а_э, км |
|
1 |
Северные районы Европейской территории |
8550 лето 8930 зима |
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:
Первое слагаемое в (П1В.14), учитывающее расстояние, определяется следующим равенством:
Второе и третье слагаемые в (П1В.14), учитывающие высоты расположения передающей h_1 и приемной h_2 антенн выражаются формулами:
1.3.4. Гладкое цилиндрическое препятствие
Чаще всего этот метод применяется при определении дифракционного ослабления от гладких холмов и гор с поверхностью, удовлетворяющей условию Дельта h < дельта.
Геометрия препятствия будет в этом случае такой, как на рис. П1В.7.
Множитель ослабления при такой геометрии препятствия будет определяться выражением:
Параметр ню может быть представлен формулой
Тогда ослабление J(ню) можно определить:
1.3.5. Препятствие с нерегулярной шероховатой поверхностью
На частотах выше 1 ГГц природные препятствия, которые встречаются на трассах радиосвязи, во многих случаях оказываются нерегулярными, когда для поверхности препятствия выполняется неравенство Дельта h > дельта.
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, r_1, r_2, H_1, H_2, d_1 d_2.
r - расстояние между приемным и передающими пунктами.
r_1 - расстояние между передающим пунктом и вершиной среднего препятствия.
r_2 - расстояние между приемным пунктом и вершиной среднего препятствия,
Н_1 и Н_2 - величины закрытия боковыми препятствиями, т.е. высоты этих препятствий в точках касания над линиями, соединяющими передающий и приемный пункты с вершиной препятствия,
d_1 и d_2 - 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.
При наличии прямой видимости между передающей и приемной антеннами величины Н_1, H_2 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 а_э. Поэтому построение профиля трассы производится для медианного значения а_э. Медианные значения а_э, находятся из таблицы П1В.1. Множитель ослабления для такого профиля будет определяться выражением;
Для всех трех слагаемых F(u) вычисляются по формуле:
1.3.6. Клиновидное препятствие с острой вершиной и крутыми склонами
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:
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 сигма оказывается связанной с протяженностью трассы r следующей зависимостью:
Значение множителя ослабления V(T) в децибелах, превышаемое в течение Т процентов времени, равно сумме
Величина ослабления в газах атмосферы V_oг будет определяться в п. 1.6.
1.3.8. Пояснения к порядку расчета дифракционного ослабления
Порядок расчета.
1. Строится профиль трассы при средней рефракции (а_э определяется из Таблицы П1В.1) согласно формуле (П1В.8).
2. Из профиля трассы по формуле (П1В.9) определяется критерий дельта.
3. При Дельта h < дельта 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 Дельта h >= дельта (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_1, Н_2, r, r_1, r_2, d_1, d_2. Затем расчет производится по методу, изложенному в п. 1.3.5.
6. Расчет флуктуаций 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
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 Дельта h. Эта величина может быть получена непосредственно из рассмотрения формы и природы неровностей. Ими могут быть деревья, кустарники, здания, высота которых будет определять величину Дельта h, 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 Дельта h можно определить более точно.
Неровности определяются на участке между точками касания лучей поверхности препятствия. При N шагов разбиения профиля препятствия в пределах от -d_1 до +d_2 получим следующее выражение для определения средней величины Дельта h
1.4. Методы расчета суммарного ослабления сигнала вследствие тропосферного распространения радиоволн
1.4.1. Общие соображения
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 г., 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.
1.4.2. Общие положения
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_э, которое является функцией геометрической протяженности трассы и ее географических особенностей и определяется формулой
Углы возвышения Дельта_1 и Дельта_2 отсчитываготся 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 Дельта_1 и Дельта_2 в радианах могут быть рассчитаны по формулам
В формулы (П1В.41, П1В.42) значения h_1 h_2, h_пp 1 h_пp 2, R_пp 1, R_пp 2, а_э подставляются в любых, но одинаковых единицах.
Если перед антеннами земная поверхность близка к гладкой сферической (море, степь), то значения Дельта_1 и Дельта_2 могут быть найдены по формуле
Знание углов Дельта_1 и Дельта_2 позволит рассчитать эквивалентное расстояние R_э, которое, в свою очередь, необходимо для нахождения множителя ослабления.
Результаты анализа экспериментальных данных по ДТР радиоволн показывают, что зависимости множителя ослабления V(T), превышаемого в течение Т процентов времени, от R_Э 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 Дельта Н и определяется параметром Пси(Дельта Н).
Для морских трасс высоты h_1 и h_2 определяются относительно уровня моря, для сухопутных и приморских трасс значения h_1 и h_2 отсчитываются от высоты 0,2 км над уровнем моря.
1.4.3. Расчет множителя ослабления V для сухопутных трасс (зона I)
Для этой зоны аппроксимирующие аналитические выражения для множителя ослабления V_a имеют вид:
а частотная функция F(f) может быть найдена по формуле:
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.
1.4.4. Расчет множителя ослабления V для горных районов (зона II)
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).
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:
В формулах П1В.48 - П1В.51 R_Э выражено в км, Т - в процентах, гамма - в дБ/км.
Наихудший месяц приходится на летний сезон и для различных морей может быть различным.
1.4.6. Расчет множителя ослабления для акваторий полярных морей (зона IV)
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:
В формулах П1В.52 - П1В.54 R_Э выражено в км, Т - в процентах, гамма - в дБ/км.
Наихудший месяц с точки зрения возможности появления больших уровней мешающих сигналов - июль, август.
1.4.7. Расчет множителя ослабления для акваторий теплых морей (зона V)
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
В формулах П1В.55 - П1В.57 R_Э выражено в км ,Т - в процентах, f - в ГГц, гамма - дБ/км.
Для зоны V наихудшим временем, когда возможны аномально высокие уровни сигналов, является практически весь весенне-летний период.
1.4.8. Расчет множителя ослабления V для приморских трасс (зона VI)
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_пp определяется как средняя величина в децибелах величин V для соседней морской и соседней сухопутной зон:
1.4.9. Смешанные трассы
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:
1.4.10. Потери усиления антенн при тропосферном распространении радиоволн Потери усиления антенн в 50% времени определяются следующим образом:
Для вероятности меньше 1% времени следует считать ДельтаG_1 = 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.
1.5. Метод расчета суммарного ослабления сигнала вследствие рассеяния радиоволн осадками
1.5.1. Общие положения
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_Д, которая определяется эмпирически по результатам зондирования очагов дождя с помощью метеорологических радиолокаторов. Как показали такие зондирования, максимальная высота дождевых очагов h_Д_макс в климатических условиях РФ не превышает 11 км, а величина S_Д 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_Д в наихудшем месяце:
Наибольшее рассеяние радиоволн вызывают ливневые дожди с большими значениями I_0 и ограниченными горизонтальными размерами очагов. В соответствие с результатами экспериментальных исследований рассеяния радиоволн дождями принято, что очаг дождя имеет форму цилиндра диаметром d_д:
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;
V_Др - параметр, учитывающий уменьшение мешающего сигнала из-за отличия реального рассеяния каплями дождя от релеевского приближения, дБ,
гамма_r1 - погонное ослабление в дожде на трассе от РЭС с "узкои" диаграммой направленности антенны до объема рассеяния, дБ/км;
Дельта_1 - угол возвышения луча антенны с "узкой" диаграммой направленности,
рад;
Дельта_2 - угол возвышения луча антенны "широкой" диаграммой направленности, рад;
R_1 - расстояние вдоль земной поверхности от РЭС с "узкой" диаграммой направленности антенны до проекции точки пересечения осей диаграмм направленности на земную поверхность, км;
r_2 - расстояние от РЭС с "широкой" диаграммой направленности антенны до точки пересечения осей диаграмм направленности антенн в объеме рассеяния, км;
G_2 - усиление антенны с "широкой" диаграммой направленности в направлении на объем рассеяния в дБ;
а_Э - эквивалентный радиус Земли, км;
h_мин, h_макс - 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:
Если это отношение меньше 1, то антенну РЭС_ПД следует отнести к классу "узкая", если оно больше 1, то к классу "узкая" должна быть отнесена антенна РЭС_ПД. 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 P3C_1 и РЭС_2 в разные стороны от линии, соединяющей их положение или при выполнении условия фи_2 <= - фи_1 +-180°, а таюке 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.
1.5.2. Нахождение геометрических параметров трассы
Геометрические параметры трассы рассеяния в случае пересечения диаграмм направленности антенн при заданных R, Дельта_1, Дельта_1, и фи_1 рассчитываются по следующим формулам:
высота точки пересечения осей диаграмм направленности антенн РЭС_1 и РЭС_2 в объеме рассеяния над земной поверхностью,
- расстояния вдоль земной поверхности от РЭС_1 и РЭС_2 соответственно до проекции точки пересечения осей диаграмм направленности антенн на земную поверхность, км;
- необходимый угол между направлением на РЭС_1 и проекцией оси диаграммы направленности "широкой" антенны (РЭС_1) на земную поверхность.
Если координаты мест расположения РЭС_1 и РЭС_2 известны, т.е. известны величины R, Дельта_1, фи_1 и фи_2, то можно определить необходимый угол возвышения Дельта_2 луча антенны РЭС_2, обеспечивающий пересечение диаграмм направленности антенн в общем объеме:
1.5.3. Определение угловых критериев пересечения диаграмм направленности передающей и приемной антенн
После проведения расчетов по п. 1.5.2 для обоих вариантов исходных параметров определяются разности:
Наименьшая из этих разностей сравнивается шириной диаграммы направленности "широкой" антенны с учетом высших боковых лепестков дельта альфа, которая принимается равной
Если разность Пси_H = min (Дельта фи_2, Дельта Дельта_2) больше дельта альфа, 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.
1.5.4. Расчет коэффициента усиления "широкой антенны"
Если значение разности Пси_H <= дельта альфа, то коэффициент усиления "широкой" антенны в направлении на объем рассеяния находится по имеющейся диаграмме направленности, либо по формулам:
по главному лепестку:
Значения дельта фи_б и дельта G_2б определяются по имеющейся диаграмме направленности антенны, либо приближенно принимаются равными:
Для дальнейших расчетов принимается наибольшее из значений G_2г и G_2б, которое обозначаем как G_2(Пси_Н).
Для уточнения деления антенн на ''узкую" и "широкую" необходимо найти значения отношений О_1 и О_2 для выбранного варианта исходных геометрических параметров:
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 Дельта и азимутального отклонения фи.
1.5.5. Учет затухания в газах
Учет затухания в газах V_г при определении сигнала, рассеянного дождем, проводится по методике пункта 6. При этом учитываются высоты антенн над уровнем моря h_1 и h_2, частота f, параметры атмосферы у земной поверхности (абсолютная влажность W_0, температура t, давление Р), которые находятся из таблицы П1В.2.
Кроме того, учитывается высота объема рассеяния h_p, 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.
1.5.6. Определение высоты замерзания дождевых капель
По географическим широте фи_ш и долготе фи_д объема рассеяния, определяемым как среднее от широт и долгот расположения PЭС_1 и РЭС_2 или как широта и долгота расположения РЭС с большим углом возвышения луча антенны Дельта, рассчитывается высота замерзания дождевых капель (высота дождя):
1.5.7. Определение минимальной и максимальной высот объема рассеяния
Для определения минимальной и максимальной высот объема рассеяния (h_мин, и h_макс) рассчитываются следующие величины:
- по формуле (П1В.61) - диаметр дождевого очага d_д для заданной интенсивности дождя I_0;
- минимальный размер объема рассеяния, определяемый шириной луча "узкой" антенны в дождевом очаге:
- расстояние от РЭС_1 до ближнего (r_1 мин) и дальнего (r_1 макс) краев очага дождя:
- минимальная (h_мин) и максимальная (h_макс) высоты пересечения луча "узкой" антенны с дождевым очагом:
При пересечении дождевого очага лучом "широкой" антенны высота h_макс2 определяется после проверки условия:
Если оно выполняется, то h_макс будет определяться пересечением луча "узкой" антенны с дождевым очагом. В случае невыполнения условия (П1В.83) h_макс2 рассчитывается по формуле:
1.5.8. Расчет ослабления сигнала в дожде V_д.
Для нахождения множителя ослабления в дожде V_д вначале сравниваются высоты h_МИН и h_p (П1В.65) с высотой дождя h_д.
Если выполняется условие h_р < h_д , то величина V_д находится следующим образом:
с помощью рис. П1В.15 и таблицы П1В.2 находится интенсивность дождя, а далее рассчитываются:
- погонное ослабление в дожде гамма_r1 и гамма_r2 на участках трассы r_1 и r_2 по исходным данным об интенсивности долсдя I_0, частоте f, углах наклона поляризации относительно горизонтальной плоскости тау_1 и тау_2 и углах возвышения трасс Дельта_1 и Дельта_2. При круговой поляризации тау = 45°:
С учетом найденных параметров величина ослабления V_д будет равна:
Если выполняется условие h_мин < h_д < h_p, то величина V_д находится следующим образом;
Если выполняется условие h_д < h_мин < h_p, то величина V_д находится следующим образом:
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.
1.5.9. Определение поправки, связанной с отличием реального рассеяния от приближения Рэлея
На частотах f > 10 ГГц рассчитывается поправка S, учитывающая уменьшение сигнала из-за отличия реального рассеяния от приближения Релея [7].
Алгоритм расчета множителя ослабления вследствие рассеяния радиоволн осадками приведен на рис. П1В.16.
Статистические данные об интенсивности дождей за средний наихудший месяц районов территории России
Таблица П1В.2.
|
Интенсивность, мм/ч |
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 П1В.2.
|
Интенсивность, мм/ч |
N р-на \ % |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
|
1,0 ч |
|
2,3 |
3,0 |
3,8 |
3,6 |
4,7 |
4,8 |
5,8 |
6,2 |
5,2 |
3,7 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
1.6. Метод расчета суммарного ослабления сигнала в атмосферных газах
1.6.1. Общие положения
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 V_r 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_r, в обоих случаях будет одна и та же, но во втором случае эта величина складывается из двух составляющих V_r1 и V_r2.
1.6.2. Исходные данные для расчета
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 фи(0)_ПД, долгота - Д(0)_ПД, географические координаты пункта приема - фи(0)_ПМ, Д(0)_ПМ высоты местности относительно уровня моря h_ПД, h_ПМ, км, высот подвеса антенн относительно земной поверхности - h_a ПД, h_a ПМ, км. Для дифракционных трасс и при рассеянии радиоволн осадками: протяженность участков от точек передачи и приема помех до вершины наивысшего препятствия - R_1, R_2, км, или до объема рассеяния - r_1, r_2 км, высота наивысшего препятствия h_П относительно уровня моря, км, или высота точки пересечения осей диаграмм направленности передающей и приемной антенн в объеме рассеяния h_p 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/м3) 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.
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.
б) По метеопараметрам и географическим координатам метеопунктов, используя принцип линейной интерполяции, рассчитываются метеопараметры (МП - Р, t, W) для середины трассы помех.
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_r, в соответствии с [8] были приняты следующие высотные зависимости метеорологических параметров, полученные на основе данных, представленных в [9, 10]:
Учитывая тот факт, что погонное ослабление как в атмосферном кислороде гамма_О, так и в водяных парах гамма_Н2О функционально сложно зависит от метеорологических параметров, расчет составляющих множителя ослабления V_О и V_Н2О 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 V_О и V_Н2О будет иметь вид:
В соответствии с [8] гамма_О(h) или гамма_Н2О(h) рассчитываются по следующим формулам:
Алгоритм расчета множителя ослабления сигнала в атмосферных газах приведен на рисунке П1В.17.
Данные об усредненных значениях давления, температуры и абсолютной влажности у земной поверхности для наиболее влажного месяца
Таблица П1В.3.
|
N п/п |
Название пункта |
географические координаты |
высота пункта относительно уровня моря, км |
давление, мбар |
температура, °С |
влажность, г/м |
|
|
широта |
долгота |
||||||
|
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-Сахалине |
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
|
Продолжение таблицы П1В.3.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
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 Никой 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 |
1U |
|
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
|
Продолжение таблицы П1В.3.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
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 |
Оленек, 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 |
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 |
Продолжение таблицы П1В.3.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
78 |
Челюскина мыс |
77°43' |
104°17' |
0,01 |
1010,0 |
1,6 |
5,04 |
|
79 |
Четырех столбовой, 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 |
ПД |
|
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 |
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.
2.1. Ограничения, налагаемые на расчеты по методике
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.
2.2. Исходные данные
В качестве исходных данных в методике предполагаются известными следующие величины:
- высота подвеса антенны передающей станции h_BS относительно уровня земли в точке установки;
- высота подвеса приемной станции h_SS = h_2 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.
2.3. Процедуры для выполнения расчетов
Процедура N 1. Ограничение максимального значения напряженности поля
Напряженность поля для сухопутной трассы не должна превышать максимальную величину Е_max:
Полученная напряженность поля сравнивается с максимальной, и в случае превышения значения максимальной напряженности, полученная напряженность заменяется на Е_max.
Процедура N 2. Определение высоты передающей антенны h_1 относительно среднего уровня рельефа
При длине трассы d менее 15 км:
При длине трассы d более 15 км:
Процедура N 3. Интерполяция/экстраполяция напряженности поля по высоте передающей антенны, для h_1 , лежащей в диапазоне от 10 до 1200 м.
Если значение h_1 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_1 не совпадает с одой из этих высот, требуемая напряженность поля может быть получена путем интерполяции по двум ближайшим кривым, используя выражение:
Процедура N 4. Экстраполяция напряженности поля по высоте передающей антенны, для h_1 , лежащей в диапазоне от 1200 до 3000 м (h_1 > 1200).
В этом случае напряженность поля должна быть экстраполирована по значениям напряженности поля, полученным из двух кривых с использованием выражения:
Процедура N 5. Экстраполяция напряженности по высоте передающей антенны для случая, когда h_1 лежит в диапазоне от 0 до 10 м (h_1 < 10).
Эта процедура применяется для экстраполирования напряженности поля на требуемом расстоянии d в км для значения h_1, лежащих в диапазоне от 0 до 10 м. В ней используется расстояние прямой видимости d_Н (h) в км над гладкой землей, определяемое выражением:
d (h) = 4,1 кв.корень h
H
где
h - значение высоты передающей антенны h_1 в метрах.
Тогда напряженность поля находится по следующим формулам:
Если в уравнении (П1В.131) значение d_H(10) + d - d_H(h_1) превышает 1000 км, даже если d < 1000 км, то напряженность поля Ею может быть найдена путем линейной экстраполяции с использованием логарифма расстояния по выражению:
Процедура N 6 Поправка в напряженности поля в зависимости от высоты передающей антенны для случая отрицательных значений h_1.
Если высота h_1 меньше нуля, то расчет напряженности поля проводится для h_1 = 0, как описано в процедуре N 5. При этом в начале находится величина напряженности поля E_0(d), а затем осуществляется корректировка E_0(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 9 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);
- рассчитывается поправка по выражению:
Поправка, рассчитанная по выражению (П1В.133) справедлива для углов закрытия Тета, лежащих в диапазоне от -0,8 до + 40 градусов. Для значений угла закрытия, меньших 0,8 градуса она принимается равной поправке, определенной для угла Тета, равного 0,8 градуса, а для значений Тета, больших 40 градусов она считается равной поправке для угла Тета, равного 40 градусам. Рассчитанная поправка суммируется с напряженностью поля, полученной для высоты h_1 = Тета. То есть, напряженность поля для отрицательных значений h_i находится по выражению:
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:
Следует подчеркнуть, что расчет напряженности поля по процедуре N 7 справедлив, если расстояние лежит в пределах от 1 до 1000 км
Значения расстояний (км), используемых для интерполяции напряженности поля
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 |
ПО |
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:
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:
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 МГц (f < 100)
В соответствии с этой процедурой значение напряженности поля для заданной частоты может быть получено с помощью выражения:
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:
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_2 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_2 = R = 10 м, то необходимо скорректировать напряженность поля с использованием следующей процедуры:
рассчитать величину R' (м) по следующей формуле:
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:
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_2 , 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_1 - 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:
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:
После нахождения углов Тета и Тета_r поправка рассчитывается как
Поправка, рассчитанная по выражению (П1В.148) справедлива для углов закрытия Тета tca, лежащих в диапазоне от -0,8 до + 40 градусов. Для значений углов закрытия, меньших 0,8 градуса она принимается равной поправке, определенной для угла Тета, равного 0,8 градуса, а для значений Тета, больших 40 градусов она считается равной поправке для угла Тета, 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:
Для цифровых систем, имеющих ширину полосы 1 МГц и выше, стандартное отклонение сигма_L, 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_i (х) определяется следующим образом:
значение функции Q_i (х) рассчитывается для 0.01 <= х <= 0.99 по следующим соотношениям:
Процедура N 17 Эквивалентные потери при распространении радиоволн
Основные эквивалентные потери при распространении радиоволн для найденной напряженности поля можно определить из выражения:
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:
- необходимо рассчитать максимальную напряженность поля для дальности d (расстояние должно выбираться в соответствии с таблицей П1В.4) и высоты передатчика h_1:
Значения параметров а_0 .. а_3, b_0 .. b_7, с_0 .. с_6 и d_0 .. d_1 для всех процентов времени и всех частот представлены в таблице П1В.5.
- необходимо рассчитать напряженность поля на дальности d при высоте антенны h_1:
Коэффициенты для расчета кривых распространения радиоволн на сухопутных трассах
Таблица П1В.5
|
Частота |
100 МГц |
600 МГц |
2 000 МГц |
||||||
|
Время % |
50 |
10 |
1 |
50 |
10 |
1 |
50 |
10 |
1 |
|
a_0 |
0.081 4 |
0.081 4 |
0.077 6 |
0.094 6 |
0.091 3 |
0.087 0 |
0.094 6 |
0.094 1 |
0.091 8 |
|
a_1 |
0.761 |
0.761 |
0.726 |
0.884 9 |
0.853 9 |
0.814 1 |
0.884 9 |
0.880 5 |
0.858 4 |
|
a_2 |
-30.4 44 |
-30.4 44 |
-29.0 28 |
-35.3 99 |
-34.1 60 |
-32.5 67 |
-35.3 99 |
-35.2 22 |
-34.3 37 |
|
a_3 |
90.22 6 |
90.22 6 |
90.22 6 |
92.77 8 |
92.77 8 |
92.77 8 |
94.49 3 |
94.49 3 |
94.49 3 |
|
b_0 |
33.62 38 |
40.45 54 |
45.57 7 |
51.63 86 |
35.34 53 |
36.88 36 |
30.00 51 |
25.06 41 |
31.38 78 |
|
b_1 |
10.89 17 |
12.82 06 |
14.67 52 |
10.98 77 |
15.75 95 |
13.88 43 |
15.42 02 |
22.10 11 |
15.66 83 |
|
b_2 |
2.331 1 |
2.204 8 |
2.233 3 |
2.211 3 |
2.225 2 |
2.346 9 |
2.297 8 |
2.318 3 |
2.394 1 |
|
b_3 |
0.442 7 |
0.476 1 |
0.543 9 |
0.538 4 |
0.528 5 |
0.524 6 |
0.497 1 |
0.563 6 |
0.563 3 |
|
b_4 |
1.256 Е-7 |
7.788 Е-7 |
1.050 Е-6 |
4.323 Е-6 |
1.704 Е-7 |
5.169 Е-7 |
1.677 Е-7 |
3.126 Е-8 |
1.439 Е-7 |
|
b_5 |
1.775 |
1.68 |
1.65 |
1.52 |
1.76 |
1.69 |
1.762 |
1.86 |
1.77 |
|
b_6 |
49.39 |
41.78 |
38.02 |
49.52 |
49.06 |
46.5 |
55.21 |
54.39 |
49.18 |
|
b_7 |
103.0 1 |
94.3 |
91.77 |
97.28 |
98.93 |
101.5 9 |
101.8 9 |
101.3 9 |
100.3 9 |
|
c_0 |
5.441 9 |
5.487 7 |
4.769 7 |
6.470 1 |
5.863 6 |
4.745 3 |
6.965 7 |
6.580 9 |
6.039 8 |
|
c_1 |
3.736 4 |
2.467 3 |
2.748 7 |
2.982 0 |
3.012 2 |
2.958 1 |
3.653 2 |
3.547 |
2.595 1 |
|
c_2 |
1.945 7 |
1.756 6 |
1.679 7 |
1.760 4 |
1.733 5 |
1.928 6 |
1.765 8 |
1.775 0 |
1.915 3 |
|
c_3 |
1.845 |
1.910 4 |
1.879 3 |
1.750 8 |
1.745 2 |
1.737 8 |
1.626 8 |
1.732 1 |
1.654 2 |
|
c_4 |
415.9 1 |
510.0 8 |
343.2 4 |
198.3 3 |
216.9 1 |
247.6 8 |
114.3 9 |
219.5 4 |
186.6 7 |
|
c_5 |
0.112 8 |
0.162 2 |
0.264 2 |
0.143 2 |
0.169 0 |
0.184 2 |
0.130 9 |
0.170 4 |
0.101 9 |
|
c_6 |
2.353 8 |
2.196 3 |
1.954 9 |
2.269 0 |
2.198 5 |
2.087 3 |
2.328 6 |
2.197 7 |
2.395 4 |
|
d_0 |
10 |
5.5 |
3 |
5 |
5 |
8 |
8 |
8 |
8 |
|
d_1 |
-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-RP.1546 представлен на рисунке П1В.20.
2.4. Описание алгоритма расчета
1. Необходимо определить фактическую высоту подвеса передающей антенны относительно среднего уровня рельефа h_i 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 I 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 3 000 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.
7. Необходимо определить напряженность поля для 50% местоположений антенны абонентской станции следующим образом:
7.1. Для относительной высоты передающей станции h_1 >= 10 м, необходимо выполнить следующие действия.
7.1.1. Необходимо определить нижнее и верхнее значения ближайшие к h_1 из ряда 10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1 200 м. Если h_1 совпадает с одним из значений из ряда 10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1 200 м, то выполнение пункта 7.1.6 алгоритма не требуется.
7.1.2. Для нижнего значения h_1, 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_1 совпадает с рассчитанными высотами, для которых рассчитаны кривые распространения (10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1 200 м) напряженность поля определяется из соответствующей кривой напряженности. В противном случае, для верхнего значения h_1 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_1).
7.2. При высоте антенны базовой станции h_1 меньшей 10 м определение напряженности поля выполняется следующим образом. Возможны два случая: h_1 больше нуля и h_1 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_2 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.
3. Методика расчета множителя ослабления для сухопутных трасс на основе усовершенствованной модели Хата
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_1 - высота подвеса антенны передатчика над уровнем земли, м;
h_2 - высота подвеса антенны приемника над уровнем земли, м;
d - расстояние между передатчиком и приемником в горизонтальной плоскости, км;
H_m = min (h_1, h_2) - наименьшая из высот h_1 или h_2,
H_b = max (h_1, h_2) - наибольшая из высот h_1 или h_2.
После вычисления множителя ослабления V по вышеописанным формулам необходимо сравнить полученное значение с множителем ослабления в свободном пространстве. Его величина определяется выражением:
Окончательное значение множителя ослабления при распространении радиоволн определяется из выражения:
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.
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 г.
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 г.
10. Казаков Л.Я., Ломакин А.Н. Неоднородности коэффициента преломления воздуха в тропосфере. М.Наука, 1976 г.
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 3
Форма N ИД-PC, ФС
/------------------------------------------------------------------------\
|Регистрационный номер и дата| |
|регистрации заявки (заполняется| |
|при получении) | |
\------------------------------------------------------------------------/
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,
физического лица заявителя _____________________________________________
2. Юридический адрес ___________________________________________________
(для юридических лиц в соответствии сo 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, беспро
водный доступ, распределения программ вещания и др.)
(сеть связи общего пользования, ведомственная сеть,
внутрипроизводственная и технологическая)
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 в эксплуатацию _________________________
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 1:200 000 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 о
конечных 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
Проект частотно-территориального плана сети радиосвязи
|
N станции (обозначение в сети) |
Место размещения (адрес), географические координаты, град., мин. |
Высота подвеса антенны от поверхности Земли / уровня моря, м |
Азимут / угол места главного лепестка, град. |
Ширина луча в азимутальной / вертикальной плоскости, град. |
Коэффициент усиления антенны. дБ |
Класс излучения, поляризация |
Мощность на выходе передатчика (на канал), Вт |
Потери в фидерном тракте (от выхода передатчика), дБ |
Номер канала (в соответствии со стандартом) |
Частота передачи БС. ___ Гц |
Частота приема БС (передачи АС), ___ Гц |
Подпись: (должность. ФИО) ...................................................................М.П.
Таблица 2-РС
Учетные данные РЭС
|
N |
Тип РЭС, заводской номер |
Пункт установки, географические координаты. град., мин. |
Частота, ___ ГЦ |
Способ регулирования мощности (дискретный, плавный) |
Мощность на выходе передатчика. Вт |
Класс излучения |
Позывной сигнал |
Номер разрешения на использование частот |
Номер разрешения на эксплуатацию РЭС |
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
Технические данные РЭС
1. Наименование, тип (условный шифр) РЭС ________________________
2. Фирма-производитель ________________________
(указывается наименование
и страна производитель)
3. Полоса радиочастот передатчика, - Гц ________________________
(по решению 1 КРЧ)
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 ________________________
10. Внеполосные излучения, дБВт ________________________
(на уровне -40;дБ)
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.
"Методика расчета ЭМС систем абонентского радиодоступа и беспроводной передачи данных с другими РЭС гражданского применения на территории Российской Федерации, работающих в общих полосах частот в диапазоне от 1 ГГц до 30 ГГц"
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 - ППРЧ) |
|
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 |
|
РРС |
- |
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 Примечание: к побочным каналам приема радиоприемника относятся каналы, включающие промежуточную, зеркальную, комбинационную частоты и субгармоники частоты настройки 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 Примечание: измерение характеристики частотной избирательности радиоприемника проводится односигнальным или многосигнальными методами
|
|
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. |
1 Общие положения
1.1 Назначение и состав методики
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.
1.2 Ограничения и допущения
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.
1.3 Исходные данные для расчета ЭМС
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_БС |
Количество БС БД в рассматриваемой заявке |
Форма N ИД-РС. Проект частотно-территориального плана сети |
|
(Х_BSi, Y_BSi) |
Координаты БС БД в рассматриваемой заявке |
|
|
Sectors_i |
Количество секторов в i-ой БС БД |
|
|
H_БСij |
Высота подвеса антенны в j-ом секторе в i-ой БС БД БД, м |
|
|
H_МСij |
Высота подвеса антенны i-ой АС, м |
|
|
(Ftx_k)_ij, (Frx_k)_ij |
Частотное присвоение в j-ом секторе в i-ой БС БД для k-ой несущей в ПРД и ПРМ, МГц |
|
|
G_max ij БС |
Коэффициент усиления антенны в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
|
|
G(альфа)_ij БС, G(бета)_ij БС |
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 Форма N ИД-РС п.п.12, 13 |
|
G_max ij AС |
Коэффициент усиления антенны на i-ой АС, дБ |
|
|
G(альфа)_ij AС G(бета)_ij A |
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 Форма N ИД-РС п.п. 12, 13 |
|
Sens_БСij |
Чувствительность приемника БС БД в j-ом секторе в i-ой БС БД, дБм |
|
|
Sens_AСij |
Чувствительность приемника АС, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.7 |
|
SIR_БС |
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в обратном канале, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.8 |
|
SIR_AС |
Требуемое отношение сигнал /суммарная помеха в прямом канале, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.8 |
|
P_mix AC P_max AC |
Минимальная и максимальная мощность передатчика АС, дБм (при отсутствии управления мощностью совпадают) |
|
|
P_mix БC ijk, P_max БC ijk |
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 Форма N ИД-РС п. 6 |
|
Garmonics_БC ij |
Уровень побочных излучений на гармониках для ПРД в j-ом секторе в i-ой БС БД, дБ |
|
|
Garmonics_AC |
Уровень побочных излучений на гармониках для ПРД АС, дБ |
|
|
Sel_БCij |
Избирательность по зеркальному каналу для ПРД в j-ом секторе в i-ой БС БД, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.20 |
|
Sel_AC |
Избирательность по зеркальному каналу для ПРД АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.20 |
|
S(f)_AC |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов для прямого канала |
|
|
S(f)_БС |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов для обратного канала |
|
|
Дельта F_AC |
- необходимая ширина полосы приемника АС, МГц |
Форма N 1 ГКРЧ п. 5.4 |
|
Дельта F_БC |
- необходимая ширина полосы приемника БС, МГц |
Форма N 1 ГКРЧ п. 5.4 |
|
A_tx БC ij, A_rx БC ij |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в j-ом секторе в i-ой БС БД, дБ |
|
|
A_tx AC, A_rx AC |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ |
|
Polarization_ij |
Тип поляризации или их комбинации в антенне в j-ом секторе в i-ой БС БД |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 7.6, Форма N ИД-РС: |
Для линий РРС:
|
Обозначение |
Характеристика |
Источник |
|
N |
Количество рассматриваемых РРС |
Проект частотно-территориального плана сети |
|
(Х_i, Y_i) |
Координаты i-ой РРС |
|
|
H_i |
Высота подвеса антенны i-ой РРС, м |
|
|
(Ftx_k)_i, (Frx_k)_i |
Частотное присвоения i-ой РРС для k-ой несущей ПРД и ПРМ, МГц |
Проект ЧТП |
|
G_max i |
Коэффициент усиления антенны i-ой РРС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 6.7 |
|
G(альфа)i G(Тета)i |
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 Проект ЧТП |
|
Sens_ik |
Чувствительность приемника в i-ой РРС на k-ой несущей (режиме), дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.7 Форма N ИД-РС п. 11 |
|
SIR_ik |
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в канале в i-ой РРС на k-ой несущей, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.8 |
|
P_max ik |
Максимальная мощность передатчика в i-ой РРС на k-ой несущей, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 4.12 |
|
Garmonics_i |
Уровень побочных излучений на гармониках в i-ой РРС, дБ |
|
|
Sel_i |
Избирательность по зеркальному каналу в i-ой РРС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.20 |
|
S(f)_ik |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов в i-ой РРС на k-ой несущей |
|
|
A_tx ik, A_rx ik |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в i-ой РРС на k-ой несущей, дБ |
|
|
Polarization_i |
Тип поляризации или их комбинации в антенне в j-ом секторе в i-ой РРС |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 7.6, Форма N ИД-РС: |
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 выполняются следующее требование:
Для всей совокупности РЭС БД в целом верно[1]:
Среднее число абонентов N_all, одновременно обслуживаемых в данной сети, в отсутствии 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.
1.5 Выходные результаты
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.
2 Сценарии совместного использования РЧС РЭС БД и РЭС гражданского назначения в полосах частот в диапазоне выше 1 Ггц
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.
2.1 Краткое описание особенностей функционирования РЭС БД и РЭС РРЛ
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. 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 с FHSS |
Случайные или дискретно случайные |
- |
|
БС TDMA-TDD с FHSS |
Постоянные |
- |
|
AC TDMA-TDD с FHSS |
Случайные или дискретно случайные |
+ |
|
БС TDMA-TDD с FHSS |
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 с FHSS |
Случайные или дискретно случайные |
- |
|
БС FDMA-FDD с FHSS |
Постоянные |
- |
|
AC FDMA-FDD с FHSS |
Случайные или дискретно случайные |
+ |
|
БС FDMA-FDD с FHSS |
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 с FHSS |
Случайные или дискретно случайные |
- |
|
БС FDMA-FDD с FHSS |
Постоянные |
- |
|
AC FDMA-FDD с FHSS |
Случайные или дискретно случайные |
+ |
|
БС FDMA-FDD с FHSS |
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 помех, ПРД |
Объем воздействия помех, ПРМ |
|||||||
|
AC бeз FHSS |
БC бeз FHSS |
AC бeз FHSS |
БC бeз FHSS |
AC с FHSS |
БC с FHSS |
AC с FHSS |
БC с FHSS |
|
|
AC бeз FHSS |
0 |
0 |
V |
V |
0 |
0 |
V |
V |
|
БC бeз FHSS |
0 |
0 |
V |
V |
0 |
0 |
V |
V |
|
AC бeз FHSS |
I |
I |
2 |
2 |
I |
I |
2 |
2 |
|
БC бeз FHSS |
I |
I |
2 |
2 |
I |
I |
2 |
2 |
|
AC с FHSS |
0 |
0 |
V |
V |
0 |
0 |
V |
V |
|
БC с FHSS |
0 |
0 |
V |
V |
0 |
0 |
V |
V |
|
AC с FHSS |
I |
I |
2 |
2 |
I |
I |
2 |
2 |
|
БC 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;
2.3 Сценарий БД-РЭС РРЛ
Учитывая детерминированность и неизменность параметров РРС при проведении моделирования, перечень возможных вариантов взаимодействия СПС-РЭС РРЛ ограничивается, приведенными в следующей таблице.
|
Источники помех, ПРД |
Объем воздействия помех, ПРМ |
|||||||
|
AC бeз FHSS |
БC бeз FHSS |
AC бeз FHSS |
БC бeз FHSS |
AC с FHSS |
БC с FHSS |
AC с FHSS |
БC с FHSS |
|
|
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.
3 Методы, используемые в методике расчета ЭМС РЭС БД с другими РЭС БД и РЭС ФС гражданского назначения
3.1 Методы, используемые в методике расчета ЭМС для сценария БД-БД
3.1.1 Принцип расчета ЭМС для сценария БД-БД
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 отсутствии 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.
3.1.2 Метод моделирования функционирования РЭС БД
3.1.2.1 Выборка РЭС для учета при моделировании сценария БД-БД
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:
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:
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:
Способ вычисления искомого r приведен в следующем пункте.
3.1.2.2 Метод определения зон обслуживания
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:
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 АrrауАrеа(r_i, альфа_i) 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:
Решение уравнений:
А) Для решения уравнений вида:
Критерий остановки расчетов определяется неравенством:
3.1.2.3 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_i, альфа_i) с учетом координат БС БД определяются граничные значения области обслуживания РЭС БД в декартовой системе координат X_min, X_max, Y_min, Y_max. 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 (r_j, альфа_j).
2. Определяются ближайшие по азимуту точки из массива АrrауАrеа(r_i, альфа_i) данной БС.
3. Проверяются следующие условия:
- если оба радиуса точек из массива АrrауАrеа(r_i, альфа_i), больше r_j, то точка в зоне обслуживания БС;
- если оба радиуса точек из массива АrrауАrеа(r_i, альфа_i), меньше r_j, то точка вне зоны обслуживания БС;
- если r_j больше одного радиуса и меньше второго радиуса, то:
- происходит переход в декартову систему координат;
- по точкам из массива АrrауАrеа(r_i, альфа_i) 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# генерации координат повторяется вновь. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет определена принадлежность точки к области обслуживания соответствующей БС БД.
3.1.2.4 Метод моделирования функционирования РЭС 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 отсутствии 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 итерации подсчитывается отношение количества успехов к общему количеству итерации
11) Полученное значение принимается за емкость совокупности РЭС БД в отсутствии 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 генерируются 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 итерации подсчитывается отношение количества успехов к общему количеству итерации
17) Полученное значение принимается за емкость совокупности РЭС БД в присутствии помех
3.1.2.5 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, следующим образом:
Flag = T(0; 1)
T(0; 1) - равномерно распределенная величина в интервале (0; 1).
Если Flag <= 0,5 то восходящее направление.
Если Flag > 0,5 то нисходящее направление.
3.1.2.6 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 [3]:
Для учета присутствия внутрисистемных помех предполагается работа приемника на 3 дБ выше, чем собственная чувствительность[6].
3.1.2.7 Метод выбора частотного канала при использовании FHSS
При использовании FHSS АС и БС для передачи данных доступно множество из N частот {f_1, f_2, ...f_N}. 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 х T(0; 1)
T(0, 1) - равномерно распределенная величина в интервале (0; 1).
f = f_CEIL(Flag)
Ceil() - функция округления до ближайшего целого большего, чем аргумент округления.
3.1.2.8 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 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 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
3.2 Методы, используемые в методике расчета ЭМС для сценария БД-РЭС РРЛ
3.2.1 Общий принцип расчета ЭМС для сценария БД-РЭС РРЛ
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 отсутствии 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.
3.2.2 Выборка РРЛ для учета при моделировании сценария БД-РЭС РРЛ
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:
3.2.3 Метод моделирования функционирования РРЛ
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).
3.3 Описание математических выражений расчета уровней полезного и помеховых сигналов
3.3.1 Обозначения, используемые в математических выражениях
В математических выражениях расчета уровня полезного сигнала и суммарного уровня помех на входе приемного устройства используются следующие обозначения:
|
Обозначение |
Определение параметра |
|
Grxj(aльфа), Gtxj(aльфа) |
диаграмма направленности ПРМ и ПРД антенн в горизонтальной плоскости излучения j-гo РЭС, дБ |
|
Grxj(Тета), Gtxj(Тета) |
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 |
защитное отношение сигнал/помеха j-гo РЭС, дБ |
|
Si(f) |
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 |
|
PДельтаij |
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 |
|
гаммаij |
коэффициент поляризационных потерь между i-ым и j-ым РЭС, дБ |
|
Plij |
мощность одиночного помехового сигнала, поступающая на вход приемника j-гo 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 вне-полосного излучения i-гo передатчика, дБм |
|
P3ij |
мощность одиночного помехового сигнала по основному каналу ПРМ j-гo 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 |
|
PСигмаj |
суммарная помеха поступающая на вход приемника j-гo 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:
3.3.3 Вычисление уровня помехового сигнала на входе приемного устройства
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.
3.3.3.1 Расчет уровня одиночного помехового сигнала по основному каналу приема, обусловленного основным и внеполосным излучением источника помех
Расчет уровня мощности одиночного помехового сигнала на входе ПРМ производится в случае если:
Расчет производится в соответствии с выражением:
|
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:
Частота зеркального канала определяется соотношением:
В случаях, когда приемник помех строится по схеме прямого преобразования, P2ij не рассчитывается и не учитывается в формировании суммарной помехи.
3.3.3.3 Расчет уровня одиночного помехового сигнала по основному каналу приема, обусловленного побочным излучением источника помех на гармониках
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:
- 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
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:
Нахождение азимута направления от первой точки ко второй производится по формуле:
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.
3.3.6 Модели формирования случайных чисел
3.3.6.1 Модель формирования равномерного распределения случайных чисел
Ряд псевдослучайных чисел, распределенных по равномерному закону в диапазоне (0, 1), можно получить по следующему алгоритму, представленному в Отчете 68 ERC [7]:
3.3.6.2 Модель формирования нормального распределения случайных чисел
Ряд псевдослучайных чисел, распределенных по нормальному закону с параметрами (0, 1), можно получить из равномерного ряда по следующему алгоритму:
3.3.6.3 Модель формирования логнормального распределения случайных чисел
Случайная величина, распределенная по логнормальному закону с медианой 1 и параметром среднеквадратического отклонения сигма в дБ, может быть получена из нормальной случайной величины с параметрами (0, 1) по следующему алгоритму:
3.3.6.4 Модель формирования случайных чисел с распределением, заданным непрерывной функцией
Пусть имеется интегральная функция вероятности распределения случайной величины, заданная монотонно возрастающей функцией Р(х) = F(x) на непрерывном интервале х принадлежит [X_min, X_max].
Тогда случайная величина х может быть сгенерирована по следующей формуле:
Для решения применяется рекурсивный метод расчета [3] с использованием функции:
3.3.6.5 Модель формирования случайных чисел с распределением, заданным кусочно-линейной аппроксимацией по N точкам
Пусть имеется интегральная функция вероятности распределения случайной величины, заданная массивом из N точек {Х_n, Y_n}, где Х_n возможное значение случайной величины, a Y_n = Р (х <= Х_n) вероятность, что случайная величина примет значение меньшее, чем Х_n. Причем Х_i-1 < Х_i < Х_i+1 и Y_i-1 < Y_i < Y_i+1.
Тогда с помощью линейной аппроксимации данного массива точек можно построить непрерывную для [Х_0, Х_N] обратную функцию Х(У). При этом для Y > Y_N X = X_N и для Y < Y_0 X = Х_0. Тогда случайная величина х может быть сгенерирована по следующей формуле:
3.3.6.6 Определение законов распределения случайных величин, используемых в методике расчета ЭМС
|
Наименование случайно генерируемой величины |
Тип распределения |
Параметры распределения |
Примечание |
|
Плотность расположения АС в зоне обслуживания |
Равномерное по площади |
X_min, X_max, Y_min, Y_max ArrayArea(r_i, альфа_i)_k |
см. п.3.1.2.3 |
|
Выбор частоты при FHSS |
Дискретное эавномерное |
N |
см. п.3.1.2.7 |
|
Величина лог-нормального замирания |
Логнормальный закон |
сигма |
см. п. 3.3.6.3, см. Приложение 1В, П.2, П.3 |
|
Величина коэффициента ослабления помехового сигнала V_б |
Непрерывная функция |
F(x) |
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 |
сигма |
см. п. 3.3.6.3, см. Приложение 1В, П.1, формула П1В.33 |
|
Величина коэффициента ослабления вследствие тропосферного распространения радиоволн |
Закон приведен в явном виде |
Переменная Т генерируется по равномерному закону распределения от 0 до 100% |
|
|
Величина коэффициента ослабления вследствие рассеяния радиоволн осадками |
Кусочно-линейная аппроксимация по N точкам |
{Х_n, Y_n} |
см. п. 3.3.6.5, см. Приложение 1В, П. 1, Таблица П1В.2
|
|
Величина коэффициента ослабления, обусловленного влиянием интерференционных замираний |
Непрерывная функция |
F(x) |
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 g генерируется по нормальному закону распределения с параметрами g средн. и сигма |
|
Величина коэффициента ослабления, обусловленного влиянием дождей |
Кусочно-линейная аппроксимация по N точкам |
{X_n, Y_n} |
см. п. 3.3.6.5, см. Приложение 1А, |
4. Алгоритмы расчета ЭМС РЭС БД с другими РЭС БД и РЭС ФС гражданского назначения
4.1 Алгоритм расчета ЭМС для сценария БД-БД
4.1.1 Схема общего алгоритма
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 (N_victim max) 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 (N_victim max) 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
ГАРАНТ:
Нумерация пунктов приводится в соответствии с источником
4.1.2 Алгоритм поиска среднего количества АС, обслуживаемых БС БД в отсутствии 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.
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 отсутствии помех, за исключением того, что РЭС БД источники помех работают с максимально возможными скоростями, что соответствует максимальным помехам.
4.2 Алгоритм расчета ЭМС для сценария БД-РЭС РРЛ
4.2.1 Схема общего алгоритма
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 (N_victim max) 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 (N_victim max) рецепторов помех, работающих с минимальной скоростью передачи, для которых выполняется требуемое отношение SIR в присутствии действующих РРЛ.
ГАРАНТ:
Нумерация пунктов приводится в соответствии с источником
4) Проверка условия выполнения ЭМС РЭС БД с РЭС РРЛ на основе следующих неравенств (см. п.п. 1.4):
ГАРАНТ:
Формула 4.4 в источнике не приводится
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.
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.
5.1 Применение методики для сценария БД-БД
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 отсутствии 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
5.2 Применение методики для сценария БД- РЭС РРЛ
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 (пункты 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 отсутствии 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
Список литературы
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 V1.1.1 (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 V1.1.1 (2000-10). Fixed Radio Systems; Point-to-point and point-to-multipoint equipment; Rules for the co-existence of point-to-point and point-to-multipoint systems using different access methods in the same frequency band.
5. ETSI TR 102 073-1 V1.1.1 (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 г.
10. Recommendation ITU-R F. 1399-1. Vocabulary of terms for wireless access.
Приложение 1А
Методика
расчета статистического распределения множителя ослабления полезного сигнала на интервалах прямой видимости
Введение
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.
Допущения и ограничения
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 h "= 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 " h "= 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 (h " 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.
1. Общие положения
В общем случае множитель ослабления полезного сигнала на интервале РРЛ, превышающего в Т% времени наихудшего месяца, рассчитывается по формуле:
ГАРАНТ:
Как видно из выражений (П1А.1) и (П1А.2), статистическое распределение суммарного ослабления сигнала будет определяться статистическим распределением множителя ослабления V_Сигма (T), которое, в свою очередь, зависит от механизма распространения радиоволн и их 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_ИНТ;
- ослабление за счет экранирующего влияния препятствий земной поверхности при субрефракции радиоволн V_c;
- ослабление при выпадении дождей на трассе распространения радиоволн V_д.
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_ИНТ(T), V_с(T) и V_д(T), а затем можно определить совместное распределение V(T) с использованием метода Монте-Карло.
2. Расчет статистического распределения множителя ослабления, обусловленного влиянием интерференционных замираний
Данная составляющая множителя ослабления определяется в основном характером интервала РРЛ, поэтому ее расчет необходимо проводить с учетом этого обстоятельства.
Пересеченные интервалы РРЛ.
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 Дельта h > Н_0, где Н_0 - просвет на интервале, соответствующий полю свободного пространства, он рассчитывается по выражению:
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:
Для среднестатистического наихудшего месяца в сухопутных районах значения T(Дельта эпсилон) в зависимости от R и f можно определить по формуле, удовлетворительно аппроксимирующей экспериментальные распределения:
ГАРАНТ:
При расчете Т_ИНТ (V) необходимо учитывать следующие положения:
1) Расчет Т_ИНТ (V) по формулам (П1А.5) и (П1А.6) при кси = 1 можно производить не только для приземных, но также и для приподнятых сухопутных пересеченных интервалов РРЛ, если выполняется условие:
2) На приподнятых пересеченных приморских (или проходящих вблизи
водных массивов) интервалах РРЛ величину Т_ИНТ (V) можно рассчитывать по
_
формулам (П1А.5) и (П1А.6), полагая, что при h = 500 м параметр кси
_
равен кси = 2,5, а при h = 800 м этот параметр равен кси = 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 Т_ИНТ (Дельта V), где Дельта V определяется выражением:
ГАРАНТ:
Параметр альфа, входящий в формулу (П1А.10) определяется следующим образом. Вначале по известным высотам расположения передающей и приемной антенн и расстоянию между ними рассчитывается параметр альфа_0:
затем вычисляется отношение aльфа_0/R. Если оно оказывается больше, чем 3,37 х 10(-3), то параметр алльфа принимается равным aльфа_0. Если это отношение оказывается меньше, чем 3,37 х 10(-3), то параметр aльфа рассчитывается по формуле:
ГАРАНТ:
Рассчитав параметр aльфа и подставив его в выражение (П1А.10), можем найти медианное значение множителя ослабления V(50%).
Слабопересеченные интервалы PPЛ.
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. +-0,15 R относительно точки отражения), удовлетворяющими условию:
На слабопересеченных интервалах РРЛ процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше, или равен V за счет интерференционных замираний можно определить по формуле:
Для морских трасс этот параметр определяется по формуле:
_
где величина f(p(g),A) находится с помощью следующего выражения:
параметр А определяется следующей формулой:
Параметры статистических распределений эффективных градиентов на территории Российской Федерации
Таблица П1 А.1.
|
N р-на на рис. 1 |
Климатический район |
Летние месяцы |
Зимние месяцы |
Дополнительные данные |
||||
|
_ g, 1/м |
сигма, 1/м |
_ g, 1/м |
сигма, 1/м |
_ g, 1/м |
сигма, 1/м |
Соответств. месяцы года |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
1 |
Северные районы Европейской территории. *Архангельская обл, Коми АССР |
-8 х 10(-8) |
7 х 10(-8) |
-8 х 10(-8) -10 х 10(-8) |
3 х 10(-8) 5 х 10(-8) |
-7 х 10(-8) |
4 х 10(-8) |
апрель-май |
|
2 |
Центральные районы Европейской территории |
-10 х 10(-8) |
8 х 10(-8) |
-8 х 10(-8) |
5,5 х 10(-8) |
8,5 х 10(-8) |
5,5 х 10(-8) |
март-апрель, сентябрь-ноябрь |
|
3 |
Юго-Запад Европейской территории России (Курская, Воронежская области) |
-9 х 10(-8) |
7,5 х 10(-8) |
-7 х 10(-8) |
(4-3,5) х 10(-8) |
|
|
|
|
4 |
Степные раоны Поволжья, Дона, Краснодарского и Ставропольского краев |
-8 х 10(-8) |
8,5 х 10(-8) |
-7 х 10(-8) |
(4,5-5,5) х 10(-8) |
-7 х 10(-8) |
9,5 х 10(-8) |
март, октябрь |
|
5 |
Восточные районы средней полосы (Пермская область, Башкирия) |
область повышенной рефракции |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
16 х 10(-8) |
|||||||
|
область субрефракции |
|
|
|
|
|
|||
|
-9 х 10(-8) |
7 х 10(-8) |
|||||||
|
6 |
Оренбургская область и прилегающие районы Юго-Востока Европейской территории |
-6 х 10(-8) |
7 х 10(-8) |
-9 х 10(-8) |
(4-3,5) х 10(-8) |
|
|
октябрь-декабрь |
|
7 |
Районы Прикаспийской низменности |
-13 х 10(-8) |
10 х 10(-8) |
-12 х 10(-8) |
6,5 х 10(-8) |
-7 х 10(-8) |
9 х 10(-8) |
|
Продолжение Таблицы П1А.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
8 |
Средняя полоса Западно-Сибирской низменности |
-10 х 10(-8) |
9 х 10(-8) |
|
|
|
|
|
|
9 |
Восточная Сибирь (Якутия, Краснодарский край)# |
-7 х 10(-8) |
9 х 10(-8) |
-15 х 10(-8) |
6,5 х 10(-8) |
-16 х 10(-8) |
6,5 х 10(-8) |
ноябрь-март |
|
10 |
Прибайкалье (прибрежные районы) |
-8 х 10(-8) |
8 х 10(-8) |
-9 х 10(-8) |
4,5 х 10(-8) |
|
|
|
|
11 |
Забайкалье (континентальные районы) |
-(6-10) х 10(-8) |
10 х 10(-8) |
-(10-12) х 10(-8) |
(7-8) х 10(-8) |
|
|
|
|
12 |
Приамурье, Приморье |
-12 х 10(-8) |
9 х 10(-8) |
-8 х 10(-8) |
3,5 х 10(-8) |
-8 х 10(-8) |
3,5 х 10(-8) |
март, октябрь |
|
13 |
Субарктический пояс Сибири |
-7 х 10(-8) |
7 х 10(-8) |
-15 х 10(-8) |
6 х 10(-8) |
-15 х 10(-8) |
6 х 10(-8) |
ноябрь-март |
|
14 |
Черноморское побережье Кавказа |
область повышенной рефракции |
|
|
-9 х 10(-8) |
8 х 10(-8) |
март, апрель октябрь, ноябрь |
|
|
-12 х 10(-8) |
10 х 10(-8) |
|||||||
|
область субрефракции | ||||||||
|
-12 х 10(-8) |
6 х 10(-8) |
|||||||
|
15 |
Камчатский полуостров |
область повышенной рефракции |
|
|
-(8,5-9) х 10(-8) |
(2,5-3 х 10(-8)) |
март, октябрь |
|
|
-10 х 10(-8) |
(7,5-8) х 10(-8) |
|||||||
|
область субрефракции | ||||||||
|
-10 х 10(-8) |
5 х 10(-8) |
|||||||
_
- В районе водных массивов (рек, болот, озер и пр.) в летние месяцы g = -10 х 10(-8) 1/м; сигма = 8 х 10(-8) 1/м
ГАРАНТ:
При расчете Т_ИНТ (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 g до g_K, (где g_K = -31,4 х 10(-8) 1/м - критическое значение
эффективного вертикального градиента диэлектрической проницаемости
_
воздуха), то приближенно при p(g), соответствующем значениям вблизи
интерференционных максимумов m_и "= 3 необходимо учесть следующие
обстоятельства:
а) на слабопересеченных сухопутных интервалах РРЛ значения Т_ИНТ (V) определяются по формуле (П1А.5), а значения Т(Дельта эпсилон) - 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_ИHT(V) рассчитывается так же, как в случае пересеченных трасс, проходящих в этих районах.
При p(g) > 3,88 расчет производится с учетом значений параметра Q.
3. Расчет статистического распределения множителя ослабления, обусловленного влиянием субрефракции
Величина множителя ослабления при субрефракции T_C(V) зависит от
_
протяженности интервала РРЛ, длины волны, величины просвета H(g),
особенностей рельефа местности на трассе, а также от статистического
распределения градиентов диэлектрической проницаемости воздуха в районе
расположения трассы T(g).
_
Для большинства районов России величина Т(g) распределена по
_
нормальному закону со средним значением g и стандартным отклонением
сигма. 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 g в области выше g, необходимо
построить профиль интервала. Для этого вначале рассчитывается и строится
условный нулевой уровень у (смотри рисунок П1А.4) по следующему
выражению:
ГАРАНТ:
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, Дельта_у, H(g), и R_1, а затем рассчитываются необходимые параметры, а именно:
- радиус кривизны вершины препятствия:
ГАРАНТ:
- относительная координата вершины препятствия (смотри рисунок П1А.3):
- параметр мю(g), учитывающий дифрагирующую способность препятствия:
- относительный просвет препятствия:
ГАРАНТ:
Все единицы в выражениях (П1А.25) - (П1А.26) должны подставляться в системе СИ. Величина Дельта у определяется из профиля интервала (см. рисунок П1А.3) и должна быть равной или больше величины просвета на интервале, соответствующей полю свободного пространства Н_0 . Если Дельта у получается меньше Н_0, то в этом случае от вершины препятствия откладывается Дельта у = Н_0 и заново определяются параметры r, b и мю(g).
4. По рассчитанным значениям параметров P(g) и мю(g) при ожидаемом значении V >= - (35...40) дБ и мю(g) < 5 определяется множитель ослабления V(g) по следующей формуле:
ГАРАНТ:
В остальных случаях множитель ослабления V(g) 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(g) и r находятся из профиля интервала следующим образом: - параметр r определяется касательными к профилю препятствия и равен расстоянию между точками касания, если при этом Дельта у >= Н_0. Величина Дельта у отсчитывается от точки профиля с наибольшим закрытием;
- если Дельта у < Н_0, то первоначально от точки профиля с наибольшим закрытием откладывается величина Дельта y ~ Н_0, а затем проводится линия, параллельная линии АВ. Проведенная линия будет определять хорду г, аналогично рисунку П1А.4.
ГАРАНТ:
При наличии препятствий различной высоты (смотри рисунок П1А.5) Дельта h_1 < Дельта h_2 влиянием более низкого препятствия можно пренебречь, если при заданном значении g выполняется условие:
H_1 > H'_0,
где:
H_1 - 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'_0 - просвет, соответствующий полю свободного пространства на интервале.
Эту величину можно определить по формуле:
Если два препятствия удалены друг от друга, то приближенно можно считать, что результирующее значение множителя ослабления будет определяться следующим выражением:
где:
функция f (R, R_1, R_2) учитывает взаимное влияние препятствий и определяется выражением:
ГАРАНТ:
Формулой (П1А.29) можно пользоваться при одновременном выполнении следующих условий:
- на касательных и закрытых трассах, для которых выполняется неравенство:
H(g) <= 0;
- при заданном значении g высота обеих препятствий Дельта h_1 и Дельта h_2 над впадиной между ними должна быть больше величины Н_0 для каждого препятствия;
- расстояние между препятствиями таково, что значение функции f (R, R_1, R_2) 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_C(V) по значениям g, g, и сигма рассчитывается
параметр Пси:
Зная этот параметр, можно определить величину T_C(V) по формуле:
ГАРАНТ:
4. Расчет статистического распределения множителя ослабления, обусловленного влиянием дождей
Расчет величины Т_Д(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(I_0)
2. Задаваясь процентом времени Т, с помощью таблицы П1А.2 определяется интенсивность дождя I_0 за наихудший месяц года.
3. По известной частоте f и углу наклона поляризации относительно горизонтальной плоскости тау (в случае круговой поляризации угол тау равен 45°) рассчитывается погонное затухание радиоволны в дожде гамма_д:
4. Величина множителя ослабления V_д(T) при известной интенсивности дождя I_0, превышаемой в течение Т% времени, рассчитывается по следующей формуле:
ГАРАНТ:
5. Аналогичным образом для других процентов времени Т находятся соответствующие им интенсивности дождя I_0 и, в соответствии с пунктами 2, 3 и 4 рассчитываются ожидаемые значения множителя ослабления в дожде V_д(T).
6. По полученным значениям множителя ослабления V_д(T) строится статистическое распределение V_д(T). На рисунке П1А.9 приведена схема расчета множителя ослабления, обусловленного влиянием дождей.
Статистические данные об интенсивности дождей за средний наихудший месяц районов территории России
Таблица П1А.2.
|
Интенсивность, мм/ч |
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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.
|
Интенсивность, мм/ч |
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 фи(0)_ПД, долгота - Д(0)_ПД, географические координаты пункта приема - фи(0)_ПМ, Д(0)_ПМ, высоты местности относительно уровня моря h__ПД, h_ПM, км, высоты подвеса антенн относительно земной поверхности - h_a ПД, h_a ПМ, км.
Процедура расчета
1. По данным, представленным в таблице П1А.3 определяются метеорологические параметры (давление - Р, мбар, температура - t°C, абсолютная влажность - W г/м3) 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 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.
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.
б) По метеорологическим параметрам и географическим координатам метеорологических пунктов, используя принцип линейной интерполяции, рассчитываются метеорологические параметры (МП - Р, t, W) для середины трассы.
ГАРАНТ:
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_r в соответствии с [4] были приняты следующие высотные зависимости метеорологических параметров, полученные на основе данных, представленных в [5, 6]:
Учитывая тот факт, что погонное ослабление как в атмосферном кислороде гамма_О, так и в водяных парах гамма_Н2О функционально сложно зависит от метеорологических параметров, расчет составляющих множителя ослабления V_O и V_H2О 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_O и V_H2О будет иметь вид:
ГАРАНТ:
В соответствии с [4] гамма_О(h) или гамма_Н2О(h) рассчитываются по следующим формулам:
при f < 54 ГГц
при 54 ГГц < f < 60 ГГц
P_i и t_i - определяются по формулам:
где W_i - влажность воздуха на текущем отрезке рассчитывается по формуле:
ГАРАНТ:
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.
Данные об усредненных значениях давления, температуры и абсолютной влажности у земной поверхности для наиболее влажного месяца
Таблица П1А.3.
|
N п/п |
Название метеорологического пункта |
географические координаты |
высота пункта относительно уровня моря, км |
давление, мбар |
температура, °С |
влажность, г/м3 |
|
|
широта |
долгота |
||||||
|
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-Сахалине |
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 |
Продолжение таблицы П1А.3.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
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 |
5 2°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 |
Продолжение таблицы П1А.3
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
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 |
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°31' |
58°03' |
0,02 |
1006,0 |
0,7 |
4,73 |
Продолжение таблицы П1А.3.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
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 |
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: 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
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.
1. Методика расчета суммарного ослабления сигнала при фиксированном положении пунктов передачи и приема в полосах частот 1-60 ГГц
1.1. Напряженность поля в свободном пространстве
В условиях свободного пространства напряженность поля определяется формулой
В реальных условиях напряженность поля отличается от Е_0. Это отличие учитывается множителем ослабления V,
ГАРАНТ:
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.
1.2. Методы расчета суммарного ослабления сигнала в зоне прямой видимости
1.2.1. Общие соображения
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.
1.2.2. Расчет статистического распределения множителя ослабления
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:
где R_1, R_2, R - км, f - ГГц.
В этом случае множитель ослабления поля свободного пространства будет определяться двумя компонентами: множителем ослабления сигнала V_б, превышающем поле свободного пространства, плюс множитель ослабления из-за поглощения радиоволн в атмосферных газах V_г, (на частотах до 60 ГГц оно вызывается поглощением в кислороде и водяных парах).
Таким образом, результирующее значение множителя ослабления будет:
ГАРАНТ:
Расчет V, приведен в п. 1.6.
На основании [1, 2] статистическое распределение Т(V_б), позволяющее учитывать климатические и топографические особенности помеховых трасс, рассчитывается по формуле:
ГАРАНТ:
Зависимость T(V_б) для значений Р_0 от 0,01% до 1000 % представлена на рис. П1В.2
В соответствии с [3] величина Р_0 определяется следующим образом:
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:
ГАРАНТ:
Формулы (П1В.6) пригодны для расчета P_0 на частотах до 20 ГГц. На частотах выше 20 ГГц некоторые экспериментальные исследования в России и в других странах дают значения Р_0 меньше, чем на частоте 20 ГГц, но частотной зависимости Р_0 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_б) приведен на рис. П1В.3
ГАРАНТ:
1.3. Методы расчета суммарного ослабления сигнала при дифракционном распространении радиоволн
1.3.1. Общие соображения
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
ГАРАНТ:
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.
1.3.2. Критерии, определяющие применяемый метод расчета
В соответствии с результатами исследований, проведенных в НИИР [5], одним из таких критериев является величина неровностей поверхности препятствия. Согласно [5] если неровности препятствия Дельта h больше, чем величина дельта
Если же Дельта h < дельта, то препятствие следует полагать гладким. В зависимости от условия Дельта h > дельта или Дельта h < дельта 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
ГАРАНТ:
Для вычисления критерия (П1В.9), а также для расчетов дифракционного ослабления необходимо определить радиус кривизны препятствия ро. 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).
Радиус препятствия р будет определяться выражением:
Таким образом, после анализа профиля трассы будет определен тип препятствия. Этих типов может быть четыре:
1). Гладкое сферическое препятствие (Дельта h < дельта). Это может быть достаточно ровная сферическая поверхность Земли (равнина, море) или гладкий холм или гора.
2). Гладкое цилиндрическое препятствие (Дельта h < дельта), которое может быть гребнем холма или горы.
3). Препятствие с неровной поверхностью (Дельта h > дельта), 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
ГАРАНТ:
Ниже приводятся методы расчета для всех 4-х типов препятствий.
1.3.3. Гладкое сферическое препятствие
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_г
Множитель ослабления в этом случае выражается формулой
Для частот выше 1000 МГц в одних и тех же единицах параметры X и Y определяются выражениями:
ГАРАНТ:
В случае гладкой сферической Земли под ро следует понимать эквивалентный радиус Земли а_э, поэтому ро = а_э. Таким образом, в этом случае удается учесть влияние рефракции при дифракционном распространении радиоволн, т.к. величина а_э характеризует степень рефракции. В Таблице П1В.1 приведены значения а_э для различных регионов России, а карта районирования дана на рис. П1В.6.
Эквивалентный радиус Земли для территории России
Таблица П1В.1
|
N |
Район |
а_э, км |
N |
Район |
а_э, км |
|
1 |
Северные районы Европейской территории |
8550 лето 8930 зима |
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:
ГАРАНТ:
Первое слагаемое в (П1В.14), учитывающее расстояние, определяется следующим равенством:
ГАРАНТ:
Второе и третье слагаемые в (П1В.14), учитывающие высоты расположения передающей h_1 и приемной h_2 антенн выражаются формулами:
ГАРАНТ:
1.3.4. Гладкое цилиндрическое препятствие
Чаще всего этот метод применяется при определении дифракционного ослабления от гладких холмов и гор с поверхностью, удовлетворяющей условию Дельта h < дельта.
Геометрия препятствия будет в этом случае такой, как на рис. П1В.7.
Множитель ослабления при такой геометрии препятствия будет определяться выражением:
Параметр v может быть представлен формулой
Тогда ослабление J(v) можно определить:
T(m,n) - дополнительное ослабление, связанное с тем, что препятствие не является клиновидным, его вершина сглажена и искривлена.
ГАРАНТ:
Здесь r_1, r_2, pо, ламбда в одних и тех же единицах.
1.3.5. Препятствие с нерегулярной шероховатой поверхностью
На частотах выше 1 ГГц природные препятствия, которые встречаются на трассах радиосвязи, во многих случаях оказываются нерегулярными, когда для поверхности препятствия выполняется неравенство Дельта h > дельта.
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, r_1, r_2, H_1, H_2, d_1, d_2.
r - расстояние между приемным и передающими пунктами.
r_1 - расстояние между передающим пунктом и вершиной среднего препятствия.
r_2 - расстояние между приемным пунктом и вершиной среднего препятствия,
Н_1 и Н_2 - величины закрытия боковыми препятствиями, т.е. высоты этих препятствий в точках касания над линиями, соединяющими передающий и приемный пункты с вершиной препятствия,
d_1 и d_2 - 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.
ГАРАНТ:
При наличии прямой видимости между передающей и приемной антеннами величины Н_1, H_2 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 а_э. Поэтому построение профиля трассы производится для медианного значения а_э. Медианные значения а_э, находятся из таблицы П1В.1. Множитель ослабления для такого профиля будет определяться выражением:
Для всех трех слагаемых F(u) вычисляются по формуле:
1.3.6. Клиновидное препятствие с острой вершиной и крутыми склонами
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:
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 сигма оказывается связанной с протяженностью трассы r следующей зависимостью:
Значение множителя ослабления V(T) в децибелах, превышаемое в течение Т процентов времени, равно сумме
ГАРАНТ:
Величина ослабления в газах атмосферы V_oг будет определяться в п. 1.6.
1.3.8. Пояснения к порядку расчета дифракционного ослабления
Порядок расчета.
1. Строится профиль трассы при средней рефракции (а_э определяется из Таблицы П1В.1) согласно формуле (П1В.8).
2. Из профиля трассы по формуле (П1В.9) определяется критерий дельта.
3. При Дельта h < дельта 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 Дельта h >= дельта (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_1, Н_2, r, r_1, r_2, d_1, d_2. Затем расчет производится по методу, изложенному в п. 1.3.5.
6. Расчет флуктуаций 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 h_n/r_n по упомянутой таблице, где h_n высота, а r_n расстояние от одного из пунктов до точки n. (с помощью перебора всех значений h_n/r_n). Угол дифракции фи (рис. П1В.5) в этом случае будет равен
ГАРАНТ:
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 Дельта h. Эта величина может быть получена непосредственно из рассмотрения формы и природы неровностей. Ими могут быть деревья, кустарники, здания, высота которых будет определять величину Дельта h, 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 Дельта h можно определить более точно.
Неровности определяются на участке между точками касания лучей поверхности препятствия. При N шагов разбиения профиля препятствия в пределах от -d_1 до +d_2 получим следующее выражение для определения средней величины Дельта h
1.4. Методы расчета суммарного ослабления сигнала вследствие тропосферного распространения радиоволн
1.4.1. Общие соображения
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 г., 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.
1.4.2. Общие положения
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_э, которое является функцией геометрической протяженности трассы и ее географических особенностей и определяется формулой
Углы возвышения Дельта_1 и Дельта_2 отсчитываготся 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 Дельта_1 и Дельта_2 в радианах могут быть рассчитаны по формулам
ГАРАНТ:
В формулы (П1В.41, П1В.42) значения h_1, h_2, h_пp 1, h_пp 2, R_пp 1, R_пp 2, а_э подставляются в любых, но одинаковых единицах.
Если перед антеннами земная поверхность близка к гладкой сферической (море, степь), то значения Дельта_1 и Дельта_2 могут быть найдены по формуле
Знание углов Дельта_1 и Дельта_2 позволит рассчитать эквивалентное расстояние R_Э, которое, в свою очередь, необходимо для нахождения множителя ослабления.
Результаты анализа экспериментальных данных по ДТР радиоволн показывают, что зависимости множителя ослабления V(T), превышаемого в течение Т процентов времени, от R_Э 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 Дельта_Н и определяется параметром Пси (Дельта Н).
Дельта Н - приращение высоты объема рассеяния по сравнению с высотой при h_1 = h_2 = 0 и Дельта_1 = Дельта_2 = 0
Для морских трасс высоты h_1 и h_2 определяются относительно уровня моря, для сухопутных и приморских трасс значения h_1 и h_2 отсчитываются от высоты 0,2 км над уровнем моря.
1.4.3. Расчет множителя ослабления V для сухопутных трасс (зона I)
Для этой зоны аппроксимирующие аналитические выражения для множителя ослабления V_a имеют вид:
а частотная функция F(f) может быть найдена по формуле:
ГАРАНТ:
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.
1.4.4. Расчет множителя ослабления V для горных районов (зона II)
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).
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:
ГАРАНТ:
В формулах П1В.48 - П1В.51 R_Э выражено в км, Т - в процентах, гамма - в дБ/км.
Наихудший месяц приходится на летний сезон и для различных морей может быть различным.
1.4.6. Расчет множителя ослабления для акваторий полярных морей (зона IV)
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:
ГАРАНТ:
В формулах П1В.52 - П1В.54 R_Э выражено в км, Т - в процентах, гамма - в дБ/км.
Наихудший месяц с точки зрения возможности появления больших уровней мешающих сигналов - июль, август.
1.4.7. Расчет множителя ослабления для акваторий теплых морей (зона V)
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
ГАРАНТ:
В формулах П1В.55 - П1В.57 R_Э выражено в км ,Т - в процентах, f - в ГГц, гамма - дБ/км.
Для зоны V наихудшим временем, когда возможны аномально высокие уровни сигналов, является практически весь весенне-летний период.
1.4.8. Расчет множителя ослабления V для приморских трасс (зона VI)
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_пр определяется как средняя величина в децибелах величин V для соседней морской и соседней сухопутной зон:
1.4.9. Смешанные трассы
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:
1.4.10. Потери усиления антенн при тропосферном распространении радиоволн
Потери усиления антенн в 50% времени определяются следующим образом:
ГАРАНТ:
Для вероятности меньше 1% времени следует считать Дельта G_1 = 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
ГАРАНТ:
Алгоритм расчета множителя ослабления при тропосферном распространении радиоволн приведен на рис. П1В.13.
1.5. Метод расчета суммарного ослабления сигнала вследствие рассеяния радиоволн осадками
1.5.1. Общие положения
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_Д, которая определяется эмпирически по результатам зондирования очагов дождя с помощью метеорологических радиолокаторов. Как показали такие зондирования, максимальная высота дождевых очагов h_Д макс в климатических условиях РФ не превышает 11 км, а величина S_Д 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_Д в наихудшем месяце:
Наибольшее рассеяние радиоволн вызывают ливневые дожди с большими значениями I_0 и ограниченными горизонтальными размерами очагов. В соответствие с результатами экспериментальных исследований рассеяния радиоволн дождями принято, что очаг дождя имеет форму цилиндра диаметром d_д:
ГАРАНТ:
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;
V_Др, - параметр, учитывающий уменьшение мешающего сигнала из-за отличия реального рассеяния каплями дождя от релеевского приближения, дБ,
гамма_r1 - погонное ослабление в дожде на трассе от РЭС с "узкои" диаграммой направленности антенны до объема рассеяния, дБ/км;
Дельта_1 - угол возвышения луча антенны с "узкой" диаграммой направленности, рад;
Дельта_2 - угол возвышения луча антенны "широкой" диаграммой направленности, рад;
R_1 - расстояние вдоль земной поверхности от РЭС с "узкой" диаграммой направленности антенны до проекции точки пересечения осей диаграмм направленности на земную поверхность, км;
r_2 - расстояние от РЭС с "широкой" диаграммой направленности антенны до точки пересечения осей диаграмм направленности антенн в объеме рассеяния, км;
G_2 - усиление антенны с "широкой" диаграммой направленности в направлении на объем рассеяния в дБ;
а_э - эквивалентный радиус Земли, км;
h_мин, h_макс - 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:
Если это отношение меньше 1, то антенну РЭС_ПД следует отнести к классу "узкая", если оно больше 1, то к классу "узкая" должна быть отнесена антенна РЭС_ПМ. 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_1 и РЭС_2 в разные стороны от линии, соединяющей их положение или при выполнении условия фи_2 <= -фи_1 +-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.
1.5.2. Нахождение геометрических параметров трассы
Геометрические параметры трассы рассеяния в случае пересечения диаграмм направленности антенн при заданных R, Дельта_1, Дельта_2, и фи_1 рассчитываются по следующим формулам:
- высота точки пересечения осей диаграмм направленности антенн РЭС_1 и РЭС_2 в объеме рассеяния над земной поверхностью,
- расстояния вдоль земной поверхности от РЭС_1 и РЭС_2 соответственно до проекции точки пересечения осей диаграмм направленности антенн на земную поверхность, км;
- необходимый угол между направлением на РЭС_1 и проекцией оси диаграммы направленности "широкой" антенны (РЭС_2) на земную поверхность.
Если координаты мест расположения РЭС_1 и РЭС_2 известны, т.е. известны величины R, Дельта_1, фи_1 и фи_2, то можно определить необходимый угол возвышения Дельта_2 луча антенны РЭС_2, обеспечивающий пересечение диаграмм направленности антенн в общем объеме:
в этом случае расстояния R_1 и R_2 определяются следующим образом:
ГАРАНТ:
1.5.3. Определение угловых критериев пересечения диаграмм направленности передающей и приемной антенн
После проведения расчетов по п. 1.5.2 для обоих вариантов исходных параметров определяются разности:
Наименьшая из этих разностей сравнивается шириной диаграммы направленности "широкой" антенны с учетом высших боковых лепестков дельта альфа, которая принимается равной
Если разность Пси_H = min (Дельта_фи 2, Дельта Дельта_2) больше дельта альфа, 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.
1.5.4. Расчет коэффициента усиления "широкой антенны"
Если значение разности Пси_Н <- дельта альфа, то коэффициент усиления "широкой" антенны в направлении на объем рассеяния находится по имеющейся диаграмме направленности, либо по формулам:
по главному лепестку:
по боковому лепестку:
Для дальнейших расчетов принимается наибольшее из значений G_2r и G_2б, которое обозначаем как G_2(Пси_Н).
Для уточнения деления антенн на ''узкую" и "широкую" необходимо найти значения отношений О_1 и О_2 для выбранного варианта исходных геометрических параметров:
ГАРАНТ:
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 Дельта и азимутального отклонения фи.
1.5.5. Учет затухания в газах
Учет затухания в газах V_г при определении сигнала, рассеянного дождем, проводится по методике пункта 6. При этом учитываются высоты антенн над уровнем моря h_1 и h_2, частота f, параметры атмосферы у земной поверхности (абсолютная влажность W_0, температура t, давление Р), которые находятся из таблицы П1В.2.
Кроме того, учитывается высота объема рассеяния h_p, 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.
1.5.6. Определение высоты замерзания дождевых капель
По географическим широте фи_ш и долготе фи_д объема рассеяния, определяемым как среднее от широт и долгот расположения PЭС_1 и РЭС_2 или как широта и долгота расположения РЭС с большим углом возвышения луча антенны Дельта, рассчитывается высота замерзания дождевых капель (высота дождя):
ГАРАНТ:
1.5.7. Определение минимальной и максимальной высот объема рассеяния
Для определения минимальной и максимальной высот объема рассеяния (h_мин. и h_макс) рассчитываются следующие величины:
- по формуле (П1В.61) - диаметр дождевого очага d_д для заданной интенсивности дождя I_0;
- минимальный размер объема рассеяния, определяемый шириной луча "узкой" антенны в дождевом очаге:
- длина луча "узкой" антены в дождевом очаге:
- расстояние от РЭС_1 до ближнего (r_1 мин) и дальнего (r_1 макс) краев очага дождя:
- минимальная (h_мин) и максимальная (h_макс 1) высоты пересечения луча "узкой" антенны с дождевым очагом:
При пересечении дождевого очага лучом "широкой" антенны высота h_макс 2 определяется после проверки условия:
ГАРАНТ:
Если оно выполняется, то h_макс будет определяться пересечением луча "узкой" антенны с дождевым очагом. В случае невыполнения условия (П1В.83) h_макс 2 рассчитывается по формуле:
ГАРАНТ:
1.5.8. Расчет ослабления сигнала в дожде V_д
Для нахождения множителя ослабления в дожде V_д вначале сравниваются высоты h_мин и h_p (П1В.65) с высотой дождя h_д.
Если выполняется условие h_р <= h_д , то величина V_д находится следующим образом:
с помощью рис. П1В.15 и таблицы П1В.2 находится интенсивность дождя, а далее рассчитываются:
- погонное ослабление в дожде гамма_r1 и гамма_r2 на участках трассы r_1 и r_2 по исходным данным об интенсивности дождя I_0, частоте f, углах наклона поляризации относительно горизонтальной плоскости тау_1 и тау_2 и углах возвышения трасс Дельта_1 и Дельта_2. При круговой поляризации тау = 45°:
где параметры k_1, 2 и альфа_1, 2 определяются выражениями:
Для частот f >= 10 ГГц параметры k_г, k_в и альфа_г, альфа_в определяются выражениями:
Для частот 4 ГГц <= f < 10 ГГц эти параметры находятся по формулам:
- максимальная протяженность зоны дождя вне дождевого очага
- протяженность ослабляющего участка трассы внутри дождевого очага
С учетом найденных параметров величина ослабления V_д будет равна:
Если выполняется условие h_мин < h_д < h_p, то величина V_д находится следующим образом;
Если выполняется условие h_д < h_мин < h_p, то величина V_д находится следующим образом:
ГАРАНТ:
Если входящие в выражение (П1В.93) разности
ГАРАНТ:
становятся равными нулю или отрицательными, то соответствующие составляющие множителя ослабления в формулах (П1В.92 - П1В.93) следует считать равными нулю.
1.5.9. Определение поправки, связанной с отличием реального рассеяния от приближения Рэлея
На частотах f > 10 ГГц рассчитывается поправка S, учитывающая уменьшение сигнала из-за отличия реального рассеяния от приближения Релея [7].
ГАРАНТ:
Алгоритм расчета множителя ослабления вследствие рассеяния радиоволн осадками приведен на рис. П1В.16.
Статистические данные об интенсивности дождей за средний наихудший месяц районов территории России
Таблица П1В.2.
|
Интенсивность, мм/ч |
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 П1В.2.
|
Интенсивность, мм/ч |
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
ГАРАНТ:
1.6. Метод расчета суммарного ослабления сигнала в атмосферных газах
1.6.1. Общие положения
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 V_г 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_г, в обоих случаях будет одна и та же, но во втором случае эта величина складывается из двух составляющих V_г1 и V_г2.
1.6.2. Исходные данные для расчета
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 фи(0)_ПД, долгота - Д(0)_ПД, географические координаты пункта приема - фи(0)_ПМ, Д(0)_ПМ, высоты местности относительно уровня моря h_ПД, h_ПМ, км, высот подвеса антенн относительно земной поверхности - h_а ПД, h_а ПМ, км. Для дифракционных трасс и при рассеянии радиоволн осадками: протяженность участков от точек передачи и приема помех до вершины наивысшего препятствия - R_1, R_2, км, или до объема рассеяния - r_1, r_2 км, высота наивысшего препятствия h_п относительно уровня моря, км, или высота точки пересечения осей диаграмм направленности передающей и приемной антенн в объеме рассеяния h_p над уровнем моря, км. Остальные данные те же, что и для трасс прямой видимости.
1.6.3. Процедура расчета
1. По данным, представленным в таблице П1В.3 определяются метеорологические параметры (давление - Р, мбар, температура - t°С, абсолютная влажность - W г/м3) 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.
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.
б) По метеопараметрам и географическим координатам метеопунктов, используя принцип линейной интерполяции, рассчитываются метеопараметры (МП - Р, t, W) для середины трассы помех.
ГАРАНТ:
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_г в соответствии с [8] были приняты следующие высотные зависимости метеорологических параметров, полученные на основе данных, представленных в [9, 10]:
Учитывая тот факт, что погонное ослабление как в атмосферном кислороде гамма_О, так и в водяных парах гамма_Н2О функционально сложно зависит от метеорологических параметров, расчет составляющих множителя ослабления V_О и V_H2О 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 V_О и V_Н2О будет иметь вид:
ГАРАНТ:
В соответствии с [8] гамма_О (h) или гамма_Н2О (h) рассчитываются по следующим формулам:
при f < 54 ГГц
при 54 ГГц < f < 60 ГГц
ГАРАНТ:
Алгоритм расчета множителя ослабления сигнала в атмосферных газах приведен на рисунке П1В.17.
Данные об усредненных значениях давления, температуры и абсолютной влажности у земной поверхности для наиболее влажного месяца
Таблица П1В.3.
|
N п/п |
Название пункта |
географические координаты |
высота пункта относительно уровня моря, км |
давление, мбар |
температура, °С |
влажность, г/м3 |
|
|
широта |
долгота |
||||||
|
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-Сахалине |
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 |
Продолжение таблицы П1В.3.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
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 |
Продолжение таблицы П1В.3.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
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 |
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 |
Продолжение таблицы П1В.3.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
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 экстраполяции 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.
2.1. Ограничения, налагаемые на расчеты по методике
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.
2.2. Исходные данные
В качестве исходных данных в методике предполагаются известными следующие величины:
- высота подвеса антенны передающей станции h_BS относительно уровня земли в точке установки;
- высота подвеса приемной станции h_SS = h_2 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.
2.3. Процедуры для выполнения расчетов
Процедура N 1. Ограничение максимального значения напряженности поля
Напряженность поля для сухопутной трассы не должна превышать максимальную величину Е_max:
Полученная напряженность поля сравнивается с максимальной, и в случае превышения значения максимальной напряженности, полученная напряженность заменяется на Е_max.
Процедура N 2. Определение высоты передающей антенны h_1 относительно среднего уровня рельефа
При длине трассы d менее 15 км:
При длине трассы d более 15 км:
Процедура N 3. Интерполяция/экстраполяция напряженности поля по высоте передающей антенны, для h_1, лежащей в диапазоне от 10 до 1200 м.
Если значение h_1 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_1 не совпадает с одой из этих высот, требуемая напряженность поля может быть получена путем интерполяции по двум ближайшим кривым, используя выражение:
Процедура N 4. Экстраполяция напряженности поля по высоте передающей антенны, для h_1 , лежащей в диапазоне от 1200 до 3000 м (h_1 > 1200).
В этом случае напряженность поля должна быть экстраполирована по значениям напряженности поля, полученным из двух кривых с использованием выражения:
Процедура N 5. Экстраполяция напряженности по высоте передающей антенны для случая, когда h_1 лежит в диапазоне от 0 до 10 м (h_1 < 10).
Эта процедура применяется для экстраполирования напряженности поля на требуемом расстоянии d в км для значения h_1, лежащих в диапазоне от 0 до 10 м. В ней используется расстояние прямой видимости d_н (h) в км над гладкой землей, определяемое выражением:
ГАРАНТ:
Если в уравнении (П1В.131) значение d_H (10) + d - d_H (h_1) превышает 1000 км, даже если d <= 1000 км, то напряженность поля Е_10 может быть найдена путем линейной экстраполяции с использованием логарифма расстояния по выражению:
ГАРАНТ:
Процедура N 6 Поправка в напряженности поля в зависимости от высоты передающей антенны для случая отрицательных значений h_1.
Если высота h_1 меньше нуля, то расчет напряженности поля проводится для h_1 = 0, как описано в процедуре N 5. При этом в начале находится величина напряженности поля E_0(d), а затем осуществляется корректировка E_0(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 Тета 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);
- рассчитывается поправка по выражению:
ГАРАНТ:
Поправка, рассчитанная по выражению (П1В.133) справедлива для углов закрытия Тета, лежащих в диапазоне от -0,8 до + 40 градусов. Для значений угла закрытия, меньших 0,8 градуса она принимается равной поправке, определенной для угла Тета, равного 0,8 градуса, а для значений Тета, больших 40 градусов она считается равной поправке для угла Тета, равного 40 градусам. Рассчитанная поправка суммируется с напряженностью поля, полученной для высоты h_1 = 0. То есть, напряженность поля для отрицательных значений h_1 находится по выражению:
ГАРАНТ:
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:
ГАРАНТ:
Следует подчеркнуть, что расчет напряженности поля по процедуре N 7 справедлив, если расстояние лежит в пределах от 1 до 1000 км
Значения расстояний (км), используемых для интерполяции напряженности поля
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:
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:
ГАРАНТ:
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:
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:
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_2 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_2 = R = 10 м, то необходимо скорректировать напряженность поля с использованием следующей процедуры:
рассчитать величину R' (м) по следующей формуле:
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:
ГАРАНТ:
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_2 , 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_1 - 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:
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:
После нахождения углов Тета и Тета_r поправка рассчитывается как
ГАРАНТ:
Поправка, рассчитанная по выражению (П1В.148) справедлива для углов закрытия Тета_tca, лежащих в диапазоне от -0,8 до + 40 градусов. Для значений углов закрытия, меньших 0,8 градуса она принимается равной поправке, определенной для угла Тета, равного 0,8 градуса, а для значений Тета, больших 40 градусов она считается равной поправке для угла Тета, 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:
ГАРАНТ:
Для цифровых систем, имеющих ширину полосы 1 МГц и выше, стандартное отклонение сигма_L, 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_i (х) определяется следующим образом:
значение функции Q_i (х) рассчитывается для 0.01 <= х <= 0.99 по следующим соотношениям:
постоянные коэффициенты равны:
С_0 = 2.515517;
С_1 = 0.802853;
С_2 = 0.010328;
D_1 = 1.432788;
D_2 = 0.189269;
D_3 = 0.001308.
Процедура N 17. Эквивалентные потери при распространении радиоволн
Основные эквивалентные потери при распространении радиоволн для найденной напряженности поля можно определить из выражения:
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:
ГАРАНТ:
где параметр k является целым числом в диапазоне от 0 до 7, который определяет каждую кривую из семейства, начиная со значения h_1 = 9,375 м и заканчивая значением h_1 = 1200 м. Диапазон значений для h_1 должен быть ограничен значениями от 9,375 до 1200 м. Для других значений h_1 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_1:
ГАРАНТ:
Значения параметров а_0 .. а_3, b_0 .. b_7, с_0 .. с_6 и d_0 .. d_1 для всех процентов времени и всех частот представлены в таблице П1В.5.
- необходимо рассчитать напряженность поля на дальности d при высоте антенны h_1:
Коэффициенты для расчета кривых распространения радиоволн на сухопутных трассах
Таблица П1В.5
|
Частота |
100 МГц |
600 МГц |
2 000 МГц |
||||||
|
Время % |
50 |
10 |
1 |
50 |
10 |
1 |
50 |
10 |
1 |
|
а_0 |
0.081 4 |
0.081 4 |
0.077 6 |
0.094 6 |
0.091 3 |
0.087 0 |
0.094 6 |
0.094 1 |
0.091 8 |
|
а_1 |
0.761 |
0.761 |
0.726 |
0.884 9 |
0.853 9 |
0.814 1 |
0.884 9 |
0.880 5 |
0.858 4 |
|
а_2 |
-30.4 44 |
-30.4 44 |
-29.0 28 |
-35.3 99 |
-34.1 60 |
-32.5 67 |
-35.3 99 |
-35.2 22 |
-34.3 37 |
|
а_3 |
90.22 6 |
90.22 6 |
90.22 6 |
92.77 8 |
92.77 8 |
92.77 8 |
94.49 3 |
94.49 3 |
94.49 3 |
|
b_0 |
33.62 38 |
40.45 54 |
45.57 7 |
51.63 86 |
35.34 53 |
36.88 36 |
30.00 51 |
25.06 41 |
31.38 78 |
|
b_1 |
10.89 17 |
12.82 06 |
14.67 52 |
10.98 77 |
15.75 95 |
13.88 43 |
15.42 02 |
22.10 11 |
15.66 83 |
|
b_2 |
2.331 1 |
2.204 8 |
2.233 3 |
2.211 3 |
2.225 2 |
2.346 9 |
2.297 8 |
2.318 3 |
2.394 1 |
|
b_3 |
0.442 7 |
0.476 1 |
0.543 9 |
0.538 4 |
0.528 5 |
0.524 6 |
0.497 1 |
0.563 6 |
0.563 3 |
|
b_4 |
1.256 Е-7 |
7.788 Е-7 |
1.050 Е-6 |
4.323 Е-6 |
1.704 Е-7 |
5.169 Е-7 |
1.677 Е-7 |
3.126 Е-8 |
1.439 Е-7 |
|
b_5 |
1.775 |
1.68 |
1.65 |
1.52 |
1.76 |
1.69 |
1.762 |
1.86 |
1.77 |
|
b_6 |
49.39 |
41.78 |
38.02 |
49.52 |
49.06 |
46.5 |
55.21 |
54.39 |
49.18 |
|
b_7 |
103.0 1 |
94.3 |
91.77 |
97.28 |
98.93 |
101.5 9 |
101.8 9 |
101.3 9 |
100.3 9 |
|
с_0 |
5.441 9 |
5.487 7 |
4.769 7 |
6.470 1 |
5.863 6 |
4.745 3 |
6.965 7 |
6.580 9 |
6.039 8 |
|
с_1 |
3.736 4 |
2.467 3 |
2.748 7 |
2.982 0 |
3.012 2 |
2.958 1 |
3.653 2 |
3.547 |
2.595 1 |
|
с_2 |
1.945 7 |
1.756 6 |
1.679 7 |
1.760 4 |
1.733 5 |
1.928 6 |
1.765 8 |
1.775 0 |
1.915 3 |
|
с_3 |
1.845 |
1.910 4 |
1.879 3 |
1.750 8 |
1.745 2 |
1.737 8 |
1.626 8 |
1.732 1 |
1.654 2 |
|
с_4 |
415.9 1 |
510.0 8 |
343.2 4 |
198.3 3 |
216.9 1 |
247.6 8 |
114.3 9 |
219.5 4 |
186.6 7 |
|
с_5 |
0.112 8 |
0.162 2 |
0.264 2 |
0.143 2 |
0.169 0 |
0.184 2 |
0.130 9 |
0.170 4 |
0.101 9 |
|
с_6 |
2.353 8 |
2.196 3 |
1.954 9 |
2.269 0 |
2.198 5 |
2.087 3 |
2.328 6 |
2.197 7 |
2.395 4 |
|
d_0 |
10 |
5.5 |
3 |
5 |
5 |
8 |
8 |
8 |
8 |
|
d_1 |
-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 множителя ослабления по рекомендации ITU-R P.1546
ГАРАНТ:
2.4. Описание алгоритма расчета
1. Необходимо определить фактическую высоту подвеса передающей антенны относительно среднего уровня рельефа h_1 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 3 000 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.
7. Необходимо определить напряженность поля для 50% местоположений антенны абонентской станции следующим образом:
7.1. Для относительной высоты передающей станции h_1 >= 10 м, необходимо выполнить следующие действия.
7.1.1. Необходимо определить нижнее и верхнее значения ближайшие к h_1 из ряда 10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1 200 м. Если h_1 совпадает с одним из значений из ряда 10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1 200 м, то выполнение пункта 7.1.6 алгоритма не требуется.
7.1.2. Для нижнего значения h_1, 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_1 совпадает с рассчитанными высотами, для которых рассчитаны кривые распространения (10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1 200 м) напряженность поля определяется из соответствующей кривой напряженности. В противном случае, для верхнего значения h_1 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_1).
7.2. При высоте антенны базовой станции h_1 меньшей 10 м определение напряженности поля выполняется следующим образом. Возможны два случая: h_1 больше нуля и h_1 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_2 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.
3. Методика расчета множителя ослабления для сухопутных трасс на основе усовершенствованной модели Хата
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_1 - высота подвеса антенны передатчика над уровнем земли, м;
h_2 - высота подвеса антенны приемника над уровнем земли, м;
d - расстояние между передатчиком и приемником в горизонтальной плоскости, км;
H_m = min(h_1, h_2) - наименьшая из высот h_1 или h_2,
H_b = max(h_1, h_2) - наибольшая из высот h_1 или h_2.
После вычисления множителя ослабления V по вышеописанным формулам необходимо сравнить полученное значение с множителем ослабления в свободном пространстве. Его величина определяется выражением:
Окончательное значение множителя ослабления при распространении радиоволн определяется из выражения:
ГАРАНТ:
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.
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 г.
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 г.
10. Казаков Л.Я., Ломакин А.Н. Неоднородности коэффициента преломления воздуха в тропосфере. М.Наука, 1976 г.
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 3
Форма N ИД-PC, ФС
/------------------------------------------------------------------------\
|Регистрационный номер и дата| |
|регистрации заявки (заполняется| |
|при получении) | |
\------------------------------------------------------------------------/
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,
физического лица заявителя _____________________________________________
2. Юридический адрес ___________________________________________________
(для юридических лиц в соответствии сo 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.)
(сеть связи общего пользования, ведомственная сеть,
внутрипроизводственная и технологическая)
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 в эксплуатацию _________________________
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 1:200 000 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
Проект частотно-территориального плана сети радиосвязи
|
N станции (обозначение в сети) |
Место размещения (адрес). географические координаты. град., мин. |
Высота подвеса антенны от поверхности Земли / уровня моря, м |
Азимут / угол места главного лепестка, град. |
Ширина луча в азимутальной / вертикальной плоскости, град. |
Коэффициент усиления антенны. дБ |
Класс излучения, поляризация |
Мощность на выходе передатчика (на канал), Вт |
Потери в фидерном тракте (от выхода передатчика), дБ |
Номер канала (в соответствии со стандартом) |
Частота передачи БС, ___ Гц |
Частота приема БС (передачи АС), ___ Гц |
Подпись: (должность. ФИО) ...................................................................М.П.
Таблица 2-РС
Учетные данные РЭС
|
N |
Тип РЭС, заводской номер |
Пункт установки, географические координаты. град., мин. |
Частота, ___ ГЦ |
Способ регулирования мощности (дискретный, плавный) |
Мощность на выходе передатчика, Вт |
Класс излучения |
Позывной сигнал |
Номер разрешения на использование частот |
Номер разрешения на эксплуатацию РЭС |
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
Технические данные РЭС
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 ________________________
10. Внеполосные излучения, дБВт ________________________
(на уровне -40 дБ)
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.
"Методика расчета ЭМС основных типов (групп) РЭС систем СПС с другими типами (группами) РЭС гражданского назначения, работающих в общих полосах частот в диапазонах 160 МГц, 450 МГц, 900 МГц и 2 ГГц"
Обозначения и сокращения
|
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 (ВКР) |
- |
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 |
|
РРС |
- |
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 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 Примечание: к побочным каналам приема радиоприемника относятся каналы, включающие промежуточную, зеркальную, комбинационную частоты и субгармоники частоты настройки 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 Примечание: измерение характеристики частотной избирательности радиоприемника проводится односигнальным или многосигнальными методами
|
|
Мягкий хендовер |
Одновременное соединение АС с двумя или более БС, при котором происходит сложение полезных сигналов, что обеспечивает пространственное разнесение сигнала |
1 Общие положения
1.1 Назначение и состав методики
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 Формам ИД-PC, ИД-ФС.
1.2 Ограничения и допущения
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.
|
ПРД->ПРМ |
Полосы частот, МГц |
Диапазон расстояний |
Используемая модель распространения |
|
АС->АС |
160, 450, 900 и 2000 |
0.005-1 км |
Усовершенствованная модель Хата |
|
1-1000 км |
Модель распространения ITU-R Р.1546 |
||
|
АС->БС |
160, 450, 900 и 2000 |
0.005-1 км |
Усовершенствованная модель Хата |
|
1-1000 км |
Модель распространения ITU-R Р.1546 |
||
|
БС->АС |
160, 450, 900 и 2000 |
0.005-1 км |
Усовершенствованная модель Хата |
|
1-1000 км |
Модель распространения ITU-R Р.1546 |
||
|
БС->БС |
160, 450, 900 |
0.005-1 км |
Усовершенствованная модель Хата |
|
1-1000 км |
Модель распространения ITU-R Р.1546 |
||
|
БС->БС |
2000 |
0.005-1 км |
Усовершенствованная модель Хата |
|
1-1000 км |
Модель с оценкой всего профиля трассы (Приложение 1 п. 1) |
||
|
РРС->АС |
160, 450, 900 и 2000 |
0.005-1 км |
Усовершенствованная модель Хата |
|
1-1000 км |
Модель распространения ITU-R Р.1546 |
||
|
РРС->БС |
160, 450, 900 |
0.005-1 км |
Усовершенствованная модель Хата |
|
1-1000 км |
Модель распространения ITU-R Р.1546 |
||
|
РРС->БС |
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.
1.3 Исходные данные для расчета ЭМС
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_БС |
Количество БС в рассматриваемой СПС |
Форма N ИД-РС. Проект частотно-территориального плана сети |
|
(Х_BSi, Y) |
Координаты БС в рассматриваемой СПС |
|
|
Sectors_i |
Количество секторов в i-ой БС |
|
|
H_БСij |
Высота подвеса антенны в j-ом секторе в i-ой БС, м |
|
|
(Ftx_k)ij, (Frx_k)ij |
Частотное присвоение для k-ой несущей в j-ом секторе в i-ой БС БД, МГц |
Проект ЧТП |
|
G_max ij_БС |
Коэффициент усиления антенны в j-ом секторе в i-ой БС |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 6.7 Форма N ИД-РС п.14 |
|
G(альфа)ij_БС, G(бета)ij_БС |
Аппроксимации диаграммы направленности антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
|
|
Sens_БСij |
Чувствительность приемника БС, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.7, Форма N ИД-РС п. 11 |
|
Sens_AСij |
Чувствительность приемника АС, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.7 |
|
SIR_БС |
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в обратном канале, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.8 |
|
SIR_AС |
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в прямом канале, дБ, (отлично от SIR_БС в случак CDMA |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.8 |
|
P_min AC P_max AC |
Минимальная и максимальная мощность передатчика АС, дБм (при отсутствии управления мощностью совпадают) |
|
|
P_min БCijk, P_max БCijk |
Минимальная и максимальная мощность передатчика в j-ом секторе в i-ой БС на k-ой несущей, дБм (при отсутствии управления мощностью совпадают) |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 4.11, 4.12 Форма N ИД-РС п. 6 |
|
Garmonics_БCij |
Уровень побочных излучений на гармониках для ПРД в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
|
|
Subgar_БCij |
Уровень побочных излучений на субгармониках для ПРД в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
Форма N 1 ГКЧР п.п. 4.19 |
|
Garmonics_AC |
Уровень побочных излучений на гармониках для ПРД АС, дБ |
|
|
Sel_БCij |
Избирательность по зеркальному каналу для ПРД в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.20 |
|
Sel_AC |
Избирательность по зеркальному каналу для ПРД АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.20 |
|
Вl_БCij |
Избирательность по помехам блокирования для ПРД в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
|
|
Вl__AC |
Избирательность по помехам блокирования для АС, дБ |
|
|
S(f)_AC |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов для прямого канала |
|
|
S(f)_БС |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов для обратного канала |
|
|
Дельта F_AC |
- необходимая ширина полосы приемника АС, МГц |
Форма N 1 ГКРЧ п. 5.4 |
|
Дельта F_БC |
- необходимая ширина полосы приемника БС, МГц |
Форма N 1 ГКРЧ п. 5.4 |
|
A_tx БCij, A_rx БCij |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в j-ом секторе в i-ой БС, дБ |
|
|
A_tx AC A_rx AC |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в АС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ |
|
Polarization_ij |
Тип поляризации или их комбинации в антенне в j-ом секторе в i-ой БС |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 7.6, Форма N ИД-РС: |
Для линий РРС:
|
Обозначение |
Характеристика |
Источник |
|
N |
Количество рассматриваемых РРС |
Проект частотно-территориального плана сети |
|
(Х_i, Y_i) |
Координаты i-ой РРС |
|
|
H_i |
Высота подвеса антенны i-ой РРС, м |
|
|
(Ftx_k)i, (Frx_k)i |
Частотные присвоения i-ой РРС для k-ой несущей в ПРД и ПРМ , МГц |
Проект ЧТР |
|
G_max i |
Коэффициент усиления антенны i-ой РРС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 6.7 Форма N ИД-РС |
|
G(альфа)i, G(Тета)i |
Аппроксимации диаграммы направленности антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях в i-ой РРС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 6.8, 6.9, 6.10, 6.11 Проект ЧТР |
|
Sens_ik |
Чувствительность приемника в i-ой РРС на k-ой несущей, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.7 Форма N ИД-РС п. 11 |
|
SIR_ik |
Требуемое отношение сигнал/суммарная помеха в канале в i-ой РРС на k-ой, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.8 |
|
P_max ik |
Максимальная мощность передатчика в i-ой РРС на k-ой несущей, дБм |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 4.12 |
|
Garmonics_i |
Уровень побочных излучений на гармониках в i-ой РРС, дБ |
|
|
Sel_i |
Избирательность по зеркальному каналу в i-ой РРС, дБ |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 5.20 |
|
S(f)_ik |
Трехуровневая аппроксимация спектров передаваемых сигналов в i-ой РРС на k-ой несущей |
|
|
A_tx ik, A_rx ik |
коэффициенты ослабления полезного сигнала в АФТ на передачу и на прием в i-ой РРС на k-ой несущей, дБ |
|
|
Polarization_i |
Тип поляризации или их комбинации в антенне в j-ом секторе в i-ой РРС |
Форма N 1 ГКРЧ п.п. 7.6, Форма N ИД-РС: |
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, выполняются следующие требования [2], [7]:
Для каждого i и для каждого] в сети верно :
ГАРАНТ:
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:
ГАРАНТ:
Усредненное максимальное число абонентов N_i,j одновременно обслуживаемых в данной сети, в отсутствие источников помех и усредненное максимальное число абонентов N_i,j_int, 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 = гамма_0 (дБ), если расчетное значение попадает в следующий отрезок [гамма_0 - 0.5, гамма_0 +0,5], дБ. Данное условие определяется погрешностями расчета и установки мощности в сетях с ее регулировкой.
1.5 Выходные результаты
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.
2 Сценарии совместного использования РЧС сетями СПС и РЭС гражданского назначения в полосах частот в диапазонах 160 МГц, 450 МГц, 900 МГц и 2 ГГц
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 проведение 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 сети, 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 не синхронизированных 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.
2.1 Краткое описание особенностей функционирования сетей СПС и РЭС РРЛ
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 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 на входе ПРМ |
||
|
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 на входе ПРМ |
||
|
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 на входе ПРМ |
||
|
AC TDMA |
Переменные |
- |
+ |
|
БС TDMA (TDMA без упр. мощ-тью) |
Постоянные |
- |
- |
|
БС TDMA (TDMA с упр. мощ-тью) |
Постоянные |
- |
+ |
РРЛ
РРЛ, как источник помех представляется совокупностью из 2-х 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 на входе ПРМ |
||
|
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 помех, ПРД |
Рецепторы помех. ПРМ |
|||||||
|
AC CDMA |
БС CDMA |
БС FDMA (FDMA без УМ) |
БС FDMA (FDMA с УМ) |
AC FDMA |
БС TDMA |
AC TDMA (TDMA без УМ) |
AC TDMA (TDMA с УМ) |
|
|
AC CDMA |
2 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
|
БС CDMA |
2 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
|
AC FDMA (FDMA без УМ) |
V |
V |
0 |
V |
0 |
V |
0 |
V |
|
AC FDMA (FDMA с УМ) |
2 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
|
БС FDMA |
V |
V |
0 |
V |
0 |
V |
0 |
V |
|
AC TDMA |
2 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
|
БС TDMA (TDMA без УМ) |
V |
V |
0 |
V |
0 |
V |
0 |
V |
|
БС TDMA (TDMA с УМ) |
2 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 - 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.
2.3 Сценарий СПС-РЭС РРЛ
Учитывая детерминированность и неизменность параметров РРС при проведении моделирования, перечень возможных вариантов взаимодействия СПС-РЭС РРЛ ограничивается, приведенными в следующей таблице.
|
Источники помех, ПРД |
Рецепторы помех, ПРМ |
|||||||
|
AC CDMA |
БС CDMA |
БС FDMA (FDMA без УМ) |
БС FDMA (FDMA с УМ) |
AC FDMA |
БС TDMA |
AC TDMA (TDMA без УМ) |
AC TDMA (TDMA с УМ) |
|
|
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.
3 Методы, используемые в методике расчета ЭМС сетей СПС с другими сетями СПС и РЭС ФС гражданского назначения
3.1 Методы, используемые в методике расчета ЭМС для сценария СПС-СПС
3.1.1 Принцип расчета ЭМС для сценария СПС-СПС
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 завершении 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 отсутствие 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, предоставляемыми 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.
3.1.2 Метод моделирования функционирования сети СПС
3.1.2.1 Выборка РЭС для учета при моделировании сценария СПС-СПС
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:
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:
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:
ГАРАНТ:
Способ вычисления искомого r приведен в следующем пункте.
3.1.2.2 Метод определения зон обслуживания
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 передатчика,# 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 (r_i, aльфа_i)_k для каждой k-ой БС в сети СПС (точки задаются в полярной системе координат с центром с координатами k-ой БС).
ГАРАНТ:
Сеть СПС с технологией CDMA
Для РЭС, реализующих технологию CDMA, максимальные азимутальные расстояния возможного обслуживания АС для направления АС-БС определяются следующими выражениями [1]:
ГАРАНТ:
L - фактор загрузки, который характеризует среднюю загрузку сети (соты) и в методике принимается равным 0,75 (стандартная загрузка для города) [2].
а - показатель степени, характеризующий зависимость потерь от расстояния, аппроксимирующий реально используемую модель распространения радиоволн, определяется из выражений:
для модели Хата
для модели М.1546
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:
Решение уравнений:
А) Для решения уравнений вида:
ГАРАНТ:
применяется рекурсивный метод расчета [3] с использованием функции:
номер итерации n = 2, 3... и R(0) = 0.001 км и R(1) = 1000 км
Критерий остановки расчетов определяется неравенством:
ГАРАНТ:
3.1.2.3 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 (r_i, aльфа_i)_k с учетом координат k-ой БС определяются граничные значения области обслуживания БС в декартовой системе координат Х_min, Х_max, Y_min, Y_max. 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 Х_min, Х_max, Y_min, Y_max.
2. Рассчитываются координаты АС в полярных координатах относительно данной БС (r_j, альфа_j).
4. Определяются ближайшие по азимуту точки из массива ArrayArea (r_i, aльфа_i)_k данной k-ой БС.
5. Проверяются следующие условия:
- если оба радиуса точек из массива ArrayArea (r_i, aльфа_i)_k, больше r_j, то точка в зоне обслуживания БС;
- если оба радиуса точек из массива ArrayArea (r_i, aльфа_i)_k, меньше r_j, то точка вне зоны обслуживания БС;
- если r_i больше одного радиуса и меньше второго радиуса, то:
- происходит переход в декартову систему координат;
- по точкам из массива ArrayArea (r_i, aльфа_i)_k 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.
3.1.2.4 Метод моделирования функционирования сети СПС
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
5) 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 Дельта N = 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 x k, то:
- Если флаг точного поиска TunningFlag = True, то:
- Если Дельта N = 1 то осуществляется переход к шагу 6.9, иначе Дельта N = Int (Дельта N/2)
- N = N + Дельта N и осуществляется переход к шагу 6.5
6.8Б) Если S <= 0.8 х k, то:
- TunningFlag = True
- Если Дельта N = 1 то осуществляется переход к шагу 6.9, иначе Дельта N = Int (Дельта N/2)
- N = N - Дельта 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:
ГАРАНТ:
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 Дельта N = 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 Дельта N = 1 то осуществляется переход к шагу 6.9, иначе Дельта N = Int (Дельта N/2)
- N = N + Дельта N и осуществляется переход к шагу 6.5
6.8Б) Если (NR/k) > 4 (6 дБ), то:
- TunningFlag = True
- Если Дельта N = 1 то осуществляется переход к шагу 6.9, иначе
Дельта N = Int (Дельта N/2)
- N = N - Дельта 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 отсутствие 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
3.1.2.5 Организация каналов связи
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.
3.1.2.6 Модели управления мощностями АС и БС в СПС
3.1.2.6.1 Модель управления мощностями АС и БС в сети CDMA
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 [4]:
ГАРАНТ:
В качестве начального значения мощности каждого передатчика принимается её 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:
3.1.2.6.2 Модель управления мощностью в обратном канале CDMA
Алгоритм управления мощностью для обратного канала CDMA практически полностью повторяет общий алгоритм.
ГАРАНТ:
3.1.2.6.3 Модель управления мощностью в прямом канале CDMA
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].
ГАРАНТ:
3.1.2.6.4 Модель управления мощностью в TDMA/FDMA в прямом и обратном канале
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]:
(3.21)
Для учета присутствия внутрисистемных помех предполагается работа приемника с уровнем полезного сигнала на 3 дБ выше, чем собственная чувствительность [6].
3.2 Методы, используемые в методике расчета ЭМС для сценария СПС-РЭС РРЛ
3.2.1 Общий принцип расчета ЭМС для сценария СПС-РЭС РРЛ
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 сценария 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 отсутствии 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 отсутствие 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, предоставляемыми карточками ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ и по Форме N ИД-PC, ФС.
3.2.2 Выборка РРЛ для учета при моделировании сценария СПС-РРЛ
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:
3.2.3 Метод моделирования функционирования РРЛ
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).
3.3 Описание математических выражений расчета уровней полезного и помеховых сигналов
3.3.1 Обозначения, используемые в математических выражениях
В математических выражениях расчета уровня полезного сигнала и суммарного уровня помех на входе приемного устройства используются следующие обозначения:
|
Обозначение |
Определение параметра |
|
Grxj(aльфа), Gtxj(aльфа) |
диаграмма направленности ПРМ и ПРД антенн в горизонтальной плоскости излучения j-гo РЭС, дБ |
|
Grxj(Тета), Gtxj(Тета) |
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 |
защитное отношение сигнал/помеха j-гo РЭС, дБ |
|
Sj(f) |
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 |
|
PДельтаij |
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 |
|
гаммаij |
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-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-гo 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 |
|
PСигмаj |
суммарная помеха поступающая на вход приемника j-гo 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:
3.3.3 Вычисление уровня помехового сигнала на входе приемного устройства
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.
3.3.3.1 Расчет уровня одиночного помехового сигнала по основному каналу приема, обусловленного основным и внеполосным излучением источника помех
Расчет уровня мощности одиночного помехового сигнала на входе ПРМ производится в случае если:
Расчет производится в соответствии с выражением:
где:
|
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:
Частота зеркального канала определяется соотношением:
В случаях, когда приемник помех строится по схеме прямого преобразования, P2ij не рассчитывается и не принимает участие в формировании суммарной помехи.
3.3.3.3 Расчет уровня одиночного помехового сигнала по основному каналу приема, обусловленного побочным излучением источника помех на гармониках
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 Р3ij вычисляются по следующим формулам:
3.3.3.4 Расчет уровня одиночного помехового сигнала по основному каналу приема, обусловленного шумовым побочным излучением источника помех
Расчет уровня мощности помехового сигнала, обусловленного шумовым побочным излучением источника помех, на входе ПРМ производится в случае если:
3.3.3.5 Расчет суммарного уровня помеховых сигналов и отношения сигнал/суммарная помеха
Расчет уровня суммарной мощности помеховых сигналов на входе j-oгo ПРМ для одной выборки значений случайных параметров производится в соответствии с выражением:
Расчет отношения сигнал/суммарная помеха на входе j-oгo 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:
Нахождение азимута направления от первой точки ко второй производится по формуле:
ГАРАНТ:
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.
3.3.6 Модели формирования случайных чисел
3.3.6.1 Модель формирования равномерного распределения случайных чисел
Ряд псевдослучайных чисел, распределенных по равномерному закону в диапазоне (0, 1), можно получить по следующему алгоритму, представленному в Отчете 68 ERC [7]:
3.3.6.2 Модель формирования нормального распределения случайных
чисел
Ряд псевдослучайных чисел, распределенных по нормальному закону с параметрами (0, 1), можно получить из равномерного ряда по следующему алгоритму:
3.3.6.3 Модель формирования логнормального распределения случайных чисел
Случайная величина, распределенная по логнормальному закону с медианой 1 и фактором среднеквадратического отклонения сигма в дБ, может быть получена из нормальной случайной величины с параметрами (0, 1) по следующему алгоритму:
3.3.6.4 Модель формирования случайных чисел с распределением, заданным непрерывной функцией
Пусть имеется интегральная функция вероятности распределения случайной величины, заданная монотонно возрастающей функцией P(x)=F(x) на непрерывном интервале х принадлежит [Хmin, Хmax].
Тогда случайная величина х может быть сгенерирована по следующей формуле:
ГАРАНТ:
Для решения применяется рекурсивный метод расчета [3] с использованием функции:
3.3.6.5 Модель формирования случайных чисел с распределением, заданным кусочно-линейной аппроксимацией по N точкам
Пусть имеется интегральная функция вероятности распределения случайной величины, заданная массивом из N точек {X_n, Y_n}, где Х_n возможное значение случайной величины, a Y_n = Р(х <= Х_n) вероятность, что случайная величина примет значение меньшее, чем Х_n. Причем X_i-1 < X_i < X_i+1 и у_i-1 < у_i < у_i+1.
Тогда с помощью линейной аппроксимации данного массива точек можно построить непрерывную для [Х_0, Х_N] обратную функцию X (Y). При этом для Y > Y_N X = X_N и для Y < У_0 X = Х_0. Тогда случайная величина х может быть сгенерирована по следующей формуле:
ГАРАНТ:
3.3.6.6 Определение законов распределения используемых в методике расчета ЭМС случайных величин, используемых в методике расчета ЭМС
|
Наименование случайно генерируемой величины |
Тип распределения |
Параметры распределения |
Примечание |
|
Плотность расположения АС в зоне обслуживания |
Равномерное по площади |
X_min, X_max, Y_min, Y_max |
см. п. 3.1.2.3 |
|
Выбор частоты при FHSS |
Дискретное эавномерное |
N |
см. п. 3.1.2.7# |
|
Величина логнормального замирания |
Логнормальный закон |
сигма |
см. п. 3.3.6.3, см. Приложение 1, П.2, П.3 |
|
Величина коэффициента ослабления помехового сигнала V_сигма |
Непрерывная функция |
F(x) |
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 |
сигма |
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. 1, 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 |
{Х_n, Y_n} |
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
4.1 Алгоритм расчета ЭМС для сценария СПС-СПС
4.1.1 Схема общего алгоритма
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 присутствии 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 отсутствии 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 отсутствии 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 отсутствии 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 отсутствии 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.
ГАРАНТ:
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.
ГАРАНТ:
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 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.
ГАРАНТ:
4.1.4 Моделирование функционирования сети FDMA/TDMA в отсутствии 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.
ГАРАНТ:
4.1.5 Моделирование сети CDMA и поиск максимального количества АС для одной БС на одном частотном канале в отсутствии 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.
ГАРАНТ:
4.2 Алгоритм расчета ЭМС для сценария СПС-РЭС РРЛ
4.2.1 Схема общего алгоритма
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 примет буден 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.
ГАРАНТ:
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.
5.1 Применение методики для сценария СПС-СПС
5.1.1 FDMA/TDMA сеть - FDMA/TDMA сеть
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 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 отсутствии 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 отсутствии 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).
5.1.2 CDMA сеть - CDMA сеть
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 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) Для каждой БС сети рецептора помех происходит поиск усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале в отсутствии 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 отсутствии 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).
5.1.3 CDMA сеть - FDMA/TDMA сеть
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 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) Для каждой БС сети рецептора помех происходит поиск усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале в отсутствии 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).
ГАРАНТ:
Нумерация пунктов приводится в соответствии с источником
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).
5.1.4 FDMA/TDMA сеть - CDMA сеть
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 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 отсутствии 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 отсутствии помех.
9) Для каждой БС сети СПС CDMA источника помех происходит поиск усредненного максимального количества абонентов, одновременно обслуживаемого БС в частотном канале в отсутствии 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).
5.2 Применение методики для сценария СПС- РЭС РРЛ
5.2.1 FDMA/TDMA сеть - РРЛ
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 заявляемыми 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 отсутствии 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 отсутствии 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).
5.2.2 CDMA сеть - РРЛ
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 заявляемыми 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 отсутствии 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).
ГАРАНТ:
Нумерация пунктов приводится в соответствии с источником
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).
Список литературы
1. ЕСС 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 г.
10. Recommendation ITU-R M.1073-1. Digital cellular land mobile telecommunication systems.
Приложение 1
Методики расчета суммарного ослабления радиосигнала
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.
1. Методика расчета суммарного ослабления сигнала при фиксированном положении пунктов передачи и приема в полосах частот 1-60 ГГц
1.1. Напряженность поля в свободном пространстве
В условиях свободного пространства напряженность поля определяется формулой
ГАРАНТ:
В реальных условиях напряженность поля отличается от Е_0. Это отличие учитывается множителем ослабления V,
ГАРАНТ:
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.
1.2. Методы расчета суммарного ослабления сигнала в зоне прямой видимости
1.2.1. Общие соображения
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.
1.2.2. Расчет статистического распределения множителя ослабления
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:
ГАРАНТ:
где R_1, R_2, R - км, f - ГГц.
В этом случае множитель ослабления поля свободного пространства будет определяться двумя компонентами: множителем ослабления сигнала V_сигма, превышающем поле свободного пространства, плюс множитель ослабления из-за поглощения радиоволн в атмосферных газах V_г (на частотах до 60 ГГц оно вызывается поглощением в кислороде и водяных парах).
Таким образом, результирующее значение множителя ослабления будет:
ГАРАНТ:
Расчет V, приведен в п. 1.6.
На основании [1, 2] статистическое распределение Т(V_сигма), позволяющее учитывать климатические и топографические особенности помеховых трасс, рассчитывается по формуле:
ГАРАНТ:
Зависимость Т(V_сигма) для значений Р_0 от 0,01% до 1000 % представлена на рис. П1.2
В соответствии с [3] величина Р_0 определяется следующим образом:
ГАРАНТ:
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:
ГАРАНТ:
Формулы (П1.6) пригодны для расчета P_0 на частотах до 20 ГГц. На частотах выше 20 ГГц некоторые экспериментальные исследования в России и в других странах дают значения Ро меньше, чем на частоте 20 ГГц, но частотной зависимости Р_0 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_сигма) приведен на рис. П1.3
1.3. Методы расчета суммарного ослабления сигнала при дифракционном распространении радиоволн
1.3.1. Общие соображения
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
ГАРАНТ:
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.
1.3.2. Критерии, определяющие применяемый метод расчета
В соответствии с результатами исследований, проведенных в НИИР [5], одним из таких критериев является величина неровностей поверхности препятствия. Согласно [5] если неровности препятствия Дельта h больше, чем величина сигма.
ГАРАНТ:
Если же Дельта h < сигма, то препятствие следует полагать гладким. В зависимости от условия Дельта h > сигма или Дельта h < сигма 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
ГАРАНТ:
Для вычисления критерия (П1.9), а также для расчетов дифракционного ослабления необходимо определить радиус кривизны препятствия ро. 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).
Радиус препятствия р будет определяться выражением:
Таким образом, после анализа профиля трассы будет определен тип препятствия. Этих типов может быть четыре:
1). Гладкое сферическое препятствие (Дельта h < сигма). Это может быть достаточно ровная сферическая поверхность Земли (равнина, море) или гладкий холм или гора.
2). Гладкое цилиндрическое препятствие (Дельта h < сигма), которое может быть гребнем холма или горы.
3). Препятствие с неровной поверхностью (Дельта h > сигма), 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
Ниже приводятся методы расчета для всех 4-х типов препятствий.
1.3.3. Гладкое сферическое препятствие
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_Г
Множитель ослабления в этом случае выражается формулой
Для частот выше 1000 МГц в одних и тех же единицах параметры X и Y определяются выражениями:
В случае гладкой сферической Земли под р следует понимать эквивалентный радиус Земли а_э поэтому ро = а_э,. Таким образом, в этом случае удается учесть влияние рефракции при дифракционном распространении радиоволн, т.к. величина а_э характеризует степень рефракции. В Таблице П1.1 приведены значения а_э, для различных регионов России, а карта районирования дана на рис. П1.6.
Эквивалентный радиус Земли для территории России
Таблица П1.1
|
N |
Район |
а_э км |
N |
Район |
а_э км |
|
1 |
Северные районы Европейской территории |
8550 лето 8930 зима |
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 |
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 (П1.15) и (П1.16) будут выглядеть следующим образом:
Первое слагаемое в (П1.14), учитывающее расстояние, определяется следующим равенством:
Второе и третье слагаемые в (П1.14), учитывающие высоты расположения передающей h_1 и приемной h_2 антенн выражаются формулами:
1.3.4. Гладкое цилиндрическое препятствие
Чаще всего этот метод применяется при определении дифракционного ослабления от гладких холмов и гор с поверхностью, удовлетворяющей условию Дельта h < сигма.
Геометрия препятствия будет в этом случае такой, как на рис. П1.7.
Множитель ослабления при такой геометрии препятствия будет определяться выражением:
Параметр v может быть представлен формулой
Тогда ослабление J(v) можно определить:
Здесь r_1, r_2, ро, ламбда одних и тех же единицах.
1.3.5. Препятствие с нерегулярной шероховатой поверхностью
На частотах выше 1 ГГц природные препятствия, которые встречаются на трассах радиосвязи, во многих случаях оказываются нерегулярными, когда для поверхности препятствия выполняется неравенство Дельта h > сигма.
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, r_1, r_2, H_1, Н_2, d_1, d_2.
r - расстояние между приемным и передающими пунктами.
r_1 - расстояние между передающим пунктом и вершиной среднего препятствия.
r_2 - расстояние между приемным пунктом и вершиной среднего препятствия,
Н_1 и Н_2 - величины закрытия боковыми препятствиями, т.е. высоты этих препятствий в точках касания над линиями, соединяющими передающий и приемный пункты с вершиной препятствия,
d_1 и d_2 - 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.
При наличии прямой видимости между передающей и приемной антеннами величины Н_1, H_2 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 а_э. Поэтому построение профиля трассы производится для медианного значения а_э. Медианные значения а_э, находятся из таблицы П1.1. Множитель ослабления для такого профиля будет определяться выражением:
Для всех трех слагаемых F(u) вычисляются по формуле:
1.3.6. Клиновидное препятствие с острой вершиной и крутыми склонами
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:
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 сигма оказывается связанной с протяженностью трассы г следующей зависимостью:
Значение множителя ослабления V(T) в децибелах, превышаемое в течение Т процентов времени, равно сумме
Величина ослабления в газах атмосферы V_oг будет определяться в п. 1.6.
1.3.8. Пояснения к порядку расчета дифракционного ослабления
Порядок расчета.
1. Строится профиль трассы при средней рефракции (а_э определяется из Таблицы П1.1) согласно формуле (П1.8).
2. Из профиля трассы по формуле (П1.9) определяется критерий 5.
3. При Дельта_h < дельта 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 Дельта_h >+ дельта (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_1, Н_2, r, r_1, r_2, d_1, d_2. Затем расчет производится по методу, изложенному в п. 1.3.5.
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 h_n/r_n по упомянутой таблице, где h_n высота, а r_n расстояние от одного из пунктов до точки n. (с помощью перебора всех значений h_n/r_n) Угол дифракции фи (рис. П1.5) в этом случае будет равен
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 Дельта_h. Эта величина может быть получена непосредственно из рассмотрения формы и природы неровностей. Ими могут быть деревья, кустарники, здания, высота которых будет определять величину Дельта_h, 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 Дельта_h можно определить более точно.
Неровности определяются на участке между точками касания лучей поверхности препятствия. При N шагов разбиения профиля препятствия в пределах от -d_1 до +d_2 получим следующее выражение для определения средней величины Дельта_h
1.4. Методы расчета суммарного ослабления сигнала вследствие тропосферного распространения радиоволн
1.4.1. Общие соображения
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 г., 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.
1.4.2. Общие положения
Дальнее тропосферное распространение радиоволн (ДТР) является главной причиной возникновения мешающих сигналов на больших расстояниях. Вследствие этого механизмы 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_Э, которое является функцией геометрической протяженности трассы и ее географических особенностей и определяется формулой
Углы возвышения Дельта_1 и Дельта_2 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 Дельта_1 и Дельта_2 в радианах могут быть рассчитаны по формулам
В формулы (П1.41, П1.42) значения h_1 h_2, h_пp 1, h_пp 2, R_пp 1, R_пp 2, а_э подставляются в любых, но одинаковых единицах.
Если перед антеннами земная поверхность близка к гладкой сферической (море, степь), то значения Дельта_1 и Дельта_2 могут быть найдены по формуле
Знание углов Дельта_1 и Дельта_2 позволит рассчитать эквивалентное расстояние R_Э, которое, в свою очередь, необходимо для нахождения множителя ослабления.
Результаты анализа экспериментальных данных по ДТР радиоволн показывают, что зависимости множителя ослабления V(T), превышаемого в течение Т процентов времени, от R_Э 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 Дельта Н и определяется параметром Пси (Дельта Н).
Дельта Н - приращение высоты объема рассеяния по сравнению с высотой при h_1 = h_2 = 0 и Дельта_1 = Дельта_2 = 0
Для морских трасс высоты h_1 и h_2 определяются относительно уровня моря, для сухопутных и приморских трасс значения h_1 и h_2 отсчитываются от высоты 0,2 км над уровнем моря.
1.4.3. Расчет множителя ослабления V для сухопутных трасс (зона I)
Для этой зоны аппроксимирующие аналитические выражения для множителя ослабления V_a имеют вид:
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.
1.4.4. Расчет множителя ослабления V для горных районов (зона II)
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).
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:
В формулах П1.48 - П1.51 R_Э выражено в км, Т - в процентах, гамма - в дБ/км.
Наихудший месяц приходится на летний сезон и для различных морей может быть различным.
1.4.6. Расчет множителя ослабления для акваторий полярных морей (зона IV)
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:
В формулах П1.52 - П1.54 R_Э выражено в км, Т - в процентах, гамма - в дБ/км.
Наихудший месяц с точки зрения возможности появления больших уровней мешающих сигналов - июль, август.
1.4.7. Расчет множителя ослабления для акваторий теплых морей (зона V)
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
В формулах П1.55 - П 1.5 7 R_Э выражено в км, Т - в процентах, f - в ГГц, гамма - дБ/км.
Для зоны V наихудшим временем, когда возможны аномально высокие уровни сигналов, является практически весь весенне-летний период.
1.4.8. Расчет множителя ослабления V для приморских трасс (зона VI)
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_пp определяется как средняя величина в децибелах величин V для соседней морской и соседней сухопутной зон:
1.4.9. Смешанные трассы
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:
ГАРАНТ:
1.4.10. Потери усиления антенн при тропосферном распространении радиоволн
Потери усиления антенн в 50% времени определяются следующим образом:
Для вероятности меньше 1% времени следует считать Дельта G_1 = 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.
1.5. Метод расчета суммарного ослабления сигнала вследствие рассеяния радиоволн осадками
1.5.1. Общие положения
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_Д, которая определяется эмпирически по результатам зондирования очагов дождя с помощью метеорологических радиолокаторов. Как показали такие зондирования, максимальная высота дождевых очагов h_Дмакс в климатических условиях РФ не превышает 11 км, а величина S_Д 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_Д, в наихудшем месяце:
ГАРАНТ:
Наибольшее рассеяние радиоволн вызывают ливневые дожди с большими значениями I_0 и ограниченными горизонтальными размерами очагов. В соответствие с результатами экспериментальных исследований рассеяния радиоволн дождями принято, что очаг дождя имеет форму цилиндра диаметром d_д:
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;
V_Др - параметр, учитывающий уменьшение мешающего сигнала из-за отличия реального рассеяния каплями дождя от релеевского приближения, дБ,
гамма_r1 - погонное ослабление в дожде на трассе от РЭС с "узкой" диаграммой направленности антенны до объема рассеяния, дБ/км;
Дельта_1 - угол возвышения луча антенны с "узкой" диаграммой направленности, рад;
Дельта_2 - угол возвышения луча антенны "широкой" диаграммой направленности, рад;
R_1 - расстояние вдоль земной поверхности от РЭС с "узкой" диаграммой направленности антенны до проекции точки пересечения осей диаграмм направленности на земную поверхность, км;
r_2 - расстояние от РЭС с "широкой" диаграммой направленности антенны до точки пересечения осей диаграмм направленности антенн в объеме рассеяния, км;
G_2 - усиление антенны с "широкой" диаграммой направленности в направлении на объем рассеяния в дБ;
а_э - эквивалентный радиус Земли, км;
h_мин, h_макс - 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:
Если это отношение меньше 1, то антенну РЭС_ПД следует отнести к классу "узкая", если оно больше 1, то к классу "узкая" должна быть отнесена антенна РЭС_ПМ. 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 РЭС_1 и РЭС_2 в разные стороны от линии, соединяющей их положение или при выполнении условия фи_2 <= - фи_1 +-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.
1.5.2. Нахождение геометрических параметров трассы
Геометрические параметры трассы рассеяния в случае пересечения диаграмм направленности антенн при заданных R, Дельта_1, Дельта_2, и фи_1 рассчитываются по следующим формулам:
высота точки пересечения осей диаграмм направленности антенн РЭС_1 и РЭС_2 в объеме рассеяния над земной поверхностью,
- расстояния вдоль земной поверхности от РЭС_1 и РЭС_2 соответственно до проекции точки пересечения осей диаграмм направленности антенн на земную поверхность, км;
- необходимый угол мелсду направлением на РЭС_1 и проекцией оси диаграммы направленности "широкой" антенны (РЭС_2) на земную поверхность.
Если координаты мест расположения РЭС_1 и РЭС_2 известны, т.е. известны величины R, Дельта_1, фи_1 и фи_2, то можно определить необходимый угол возвышения Дельта_2 луча антенны РЭС_2, обеспечивающий пересечение диаграмм направленности антенн в общем объеме:
ГАРАНТ:
в этом случае расстояния R_1 и R_2 определяются следующим образом:
1.5.3. Определение угловых критериев пересечения диаграмм направленности передающей и приемной антенн
После проведения расчетов по п. 1.5.2 для обоих вариантов исходных параметров определяются разности:
Наименьшая из этих разностей сравнивается шириной диаграммы направленности "широкой" антенны с учетом высших боковых лепестков дельта а, которая принимается равной
Если разность Пси_H = min (Дельта фи_2, Дельта Дельта_2) больше дельта альфа, 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.
1.5.4. Расчет коэффициента усиления "широкой антенны"
Если значение разности Пси_Н <= дельта альфа, то коэффициент усиления "широкой" антенны в направлении на объем рассеяния находится по имеющейся диаграмме направленности, либо по формулам:
по главному лепестку:
по боковому лепестку:
Значения дельта фи_сигма и дельта G_2 сигма определяются по имеющейся диаграмме направленности антенны, либо приближенно принимаются равными:
ГАРАНТ:
Для дальнейших расчетов принимается наибольшее из значений G_2г и G_2 сигма, которое обозначаем как G_2 (Пси_Н).
Для уточнения деления антенн на "узкую" и "широкую" необходимо найти значения отношений О_1 и О_2 для выбранного варианта исходных геометрических параметров:
ГАРАНТ:
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 Дельта и азимутального отклонения фи.
1.5.5. Учет затухания в газах
Учет затухания в газах V_г при определении сигнала, рассеянного дождем, проводится по методике пункта 6. При этом учитываются высоты антенн над уровнем моря h_1 и h_2, частота f, параметры атмосферы у земной поверхности (абсолютная влажность W_0, температура t, давление Р), которые находятся из таблицы П1.2.
Кроме того, учитывается высота объема рассеяния h_p, 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.
1.5.6. Определение высоты замерзания дождевых капель
По географическим широте фи_ш и долготе фи_д объема рассеяния, определяемым как среднее от широт и долгот расположения РЭС_1 и РЭС_2 или как широта и долгота расположения РЭС с большим углом возвышения луча антенны Дельта, рассчитывается высота замерзания дождевых капель (высота дождя):
1.5.7. Определение минимальной и максимальной высот объема рассеяния
Для определения минимальной и максимальной высот объема рассеяния (h_мин, и h_макс) рассчитываются следующие величины:
- по формуле (П1.61) - диаметр дождевого очага d_Д для заданной интенсивности дождя I_0;
- минимальный размер объема рассеяния, определяемый шириной луча "узкой" антенны в дождевом очаге:
- длина луча "узкой антенны в дождевом очаге:
- расстояние от РЭС_1 до ближнего (r_1мин) и дальнего (r_1макс) краев очага дождя:
- минимальная (h_1мин) и максимальная (h_1макс1) высоты пересечения луча "узкой антенны с дождевым очагом:
ГАРАНТ:
При пересечении дождевого очага лучом "широкой" антенны высота h_макс2 определяется после проверки условия:
Если оно выполняется, то h_макс будет определяться пересечением луча "узкой" антенны с дождевым очагом. В случае невыполнения условия (П1.83) h_макс2 рассчитывается по формуле:
ГАРАНТ:
Для дальнейших расчетов в качестве высоты h_макс используется наименьшая из высот:
h_макс = min (h_макс1, h_макс2).
1.5.8. Расчет ослабления сигнала в дожде V_д.
Для нахождения множителя ослабления в дожде V_д вначале сравниваются высоты h_мин и h_p (П1.65) с высотой дождя h_д.
Если выполняется условие h_р <= h_д, то величина V_д находится следующим образом:
с помощью рис. П1.15 и таблицы П1.2 находится интенсивность дождя, а далее рассчитываются:
- погонное ослабление в дожде гамма_r1 и гамма_r2 на участках трассы r_1 и r_2 по исходным данным об интенсивности дождя I_0, частоте f, углах наклона поляризации относительно горизонтальной плоскости тау_1 и тау_2 и углах возвышения трасс Дельта_1 и Дельта_2. При круговой поляризации тау = 45°:
Для частот 4 ГГц <= f < 10 ГГц эти параметры находятся по формулам:
- максимальная протялсенность зоны дождя вне дождевого очага
- протяженность ослабляющего участка трассы внутри дождевого очага
С учетом найденных параметров величина ослабления V_д будет равна:
Если выполняется условие h_мин < h_д < h_p, то величина V_д находится следующим образом;
ГАРАНТ:
Если выполняется условие h_д < h_мин < h_p, то величина V_д находится следующим образом:
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.
1.5.9. Определение поправки, связанной с отличием реального рассеяния от приближения Рэлея
На частотах f > 10 ГГц рассчитывается поправка S, учитывающая уменьшение сигнала из-за отличия реального рассеяния от приближения Релея [7].
Алгоритм расчета множителя ослабления вследствие рассеяния радиоволн осадками приведен на рис. П1.16.
Статистические данные об интенсивности дождей за средний наихудший месяц районов территории России
Таблица П1.2.
|
Интенсивность, мм/ч |
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 П1.2.
|
Интенсивность, мм/ч |
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
|
|
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 |
1.6. Метод расчета суммарного ослабления сигнала в атмосферных газах
1.6.1. Общие положения
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 V_r 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_г1 и V_г2.
1.6.2. Исходные данные для расчета
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 фи(0)_ПД, долгота - Д(0)_ПД, географические координаты пункта приема - фи(0)_ПМ, Д(0)_ПМ, высоты местности относительно уровня моря h_ПД, h_ПМ, км, высот подвеса антенн относительно земной поверхности - h_a ПД, h_a ПМ, км. Для дифракционных трасс и при рассеянии радиоволн осадками: протяженность участков от точек передачи и приема помех до вершины наивысшего препятствия - R_1, R_2, км, или до объема рассеяния - r_1, r_2 км, высота наивысшего препятствия h_п относительно уровня моря, км, или высота точки пересечения осей диаграмм направленности передающей и приемной антенн в объеме рассеяния h_p над уровнем моря, км. Остальные данные те же, что и для трасс прямой видимости.
1.6.3. Процедура расчета
1. По данным, представленным в таблице П1.3 определяются метеорологические параметры (давление - Р, мбар, температура - t°С, абсолютная влажность - W г/м3) 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-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.
В случае использования в качестве исходных метео параметре в 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.
б) По метеопараметрам и географическим координатам метеопунктов, используя принцип линейной интерполяции, рассчитываются метеопараметры (МП - Р, t, W) для середины трассы помех.
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]:
Учитывая тот факт, что погонное ослабление как в атмосферном кислороде гамма_О, так и в водяных парах гамма_Н2О функционально сложно зависит от метеорологических параметров, расчет составляющих множителя ослабления V_O и V_H2О 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 V_О и V_H2О будет иметь вид:
В соответствии с [8] гамма_О(h) или гамма_Н2О(h) рассчитываются по следующим формулам:
при f < 54 ГГц
при 54 ГГц < f < 60 ГГц
P_i и t_i - определяются по формулам:
Алгоритм расчета множителя ослабления сигнала в атмосферных газах приведен на рисунке П1.17.
Данные об усредненных значениях давления, температуры и абсолютной влажности у земной поверхности для наиболее влажного месяца
Таблица П1.3.
|
N п/п |
Название пункта |
географические координаты |
высота пункта относительно уровня моря, км |
давление, мбар |
температура, °С |
влажность, г/м3 |
|
|
широта |
долгота |
||||||
|
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-Сахалине |
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 |
Продолжение таблицы П1.3.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
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 Никой 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 |
Продолжение таблицы П1.3.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
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 |
Оленек, 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 |
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 |
Продолжение таблицы П1.3.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
78 |
Челюскина мыс |
77°43' |
104°17' |
0,01 |
1010,0 |
1,6 |
5,04 |
|
79 |
Четырех столбовой, 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 |
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' |
од |
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 приёма и распространения радиоволн [11].
Предлагаемая методика позволяет по известным передаваемым и принимаемым величинам напряженности поля вычислить конкретное значение ослабления сигналов на трассе.
2.1. Ограничения, налагаемые на расчеты по методике
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.
2.2. Исходные данные
В качестве исходных данных в методике предполагаются известными следующие величины:
- высота подвеса антенны передающей станции h_BS относительно уровня земли в точке установки;
- высота подвеса приемной станции h_SS = h_2 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.
2.3. Процедуры для выполнения расчетов
Процедура N 1. Ограничение максимального значения напряженности поля
Напряженность поля для сухопутной трассы не должна превышать максимальную величину Е_max:
Полученная напряженность поля сравнивается с максимальной, и в случае превышения значения максимальной напряженности, полученная напряженность заменяется на Е_max.
Процедура N 2. Определение высоты передающей антенны h_1 относительно среднего уровня рельефа
При длине трассы d менее 15 км:
При длине трассы d более 15 км:
Процедура N 3. Интерполяция/экстраполяция напряженности поля по высоте передающей антенны, для h_1 , лежащей в диапазоне от 10 до 1200 м.
Если значение h_1 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_1 не совпадает с одой из этих высот, требуемая напряженность поля может быть получена путем интерполяции по двум ближайшим кривым, используя выражение:
Процедура N 4. Экстраполяция напряженности поля по высоте передающей антенны, для h_1 , лежащей в диапазоне от 1200 до 3000 м (h_1 > 1200).
В этом случае напряженность поля должна быть экстраполирована по значениям напряженности поля, полученным из двух кривых с использованием выражения:
Затем к полученному значению напряженности применяется процедура N 1.
Процедура N 5. Экстраполяция напряженности по высоте передающей антенны для случая, когда h_1 лежит в диапазоне от 0 до 10 м (h_1 < 10).
Эта процедура применяется для экстраполирования напряженности поля на требуемом расстоянии d в км для значения h_1, лежащих в диапазоне от 0 до 10 м. В ней используется расстояние прямой видимости d_н (h) в км над гладкой землей, определяемое выражением:
Тогда напряженность поля находится по следующим формулам:
ГАРАНТ:
Если в уравнении (П1.131) значение d_H (10) + d - d_H (h_1) превышает 1000 км, даже если d <= 1000 км, то напряженность поля Е_10 может быть найдена путем линейной экстраполяции с использованием логарифма расстояния по выражению:
ГАРАНТ:
Процедура N 6 Поправка в напряженности поля в зависимости от высоты передающей антенны для случая отрицательных значений h_1.
Если высота h_1 меньше нуля, то расчет напряженности поля проводится для h_1 = 0, как описано в процедуре N 5. При этом в начале находится величина напряженности поля E_0(d), а затем осуществляется корректировка E_0(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 Тета 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);
- рассчитывается поправка по выражению:
Поправка, рассчитанная по выражению (П1.133) справедлива для углов закрытия Тета, лежащих в диапазоне от -0,8 до + 40 градусов. Для значений угла закрытия, меньших 0,8 градуса она принимается равной поправке, определенной для угла Тета, равного 0,8 градуса, а для значений Тета, больших 40 градусов она считается равной поправке для угла Тета, равного 40 градусам. Рассчитанная поправка суммируется с напряженностью поля, полученной для высоты h_1 = 0. То есть, напряженность поля для отрицательных значений h_1 находится по выражению:
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:
Следует подчеркнуть, что расчет напряженности поля по процедуре N 7 справедлив, если расстояние лежит в пределах от 1 до 1000 км
Значения расстояний (км), используемых для интерполяции напряженности поля
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:
ГАРАНТ:
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:
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 MTu(f < 100)
В соответствии с этой процедурой значение напряженности поля для заданной частоты может быть получено с помощью выражения:
ГАРАНТ:
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:
Метод расчета функции Q_i (x) 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_2 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_2 = R = 10 м, то необходимо скорректировать напряженность поля с использованием следующей процедуры:
рассчитать величину R' (м) по следующей формуле:
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:
ГАРАНТ:
где J(v) определяется по формуле:
ГАРАНТ:
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_2, 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_1 - 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:
ГАРАНТ:
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:
где угол Тета 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 Тета;
Тета_r - опорный угол определяемый выражением:
После нахождения углов Тета и Тета_r, - поправка рассчитывается как
Поправка, рассчитанная по выражению (П1.148) справедлива для углов закрытия Тета_tca, лежащих в диапазоне от -0,8 до + 40 градусов. Для значений углов закрытия, меньших 0,8 градуса она принимается равной поправке, определенной для угла Тета, равного 0,8 градуса, а для значений Тета, больших 40 градусов она считается равной поправке для угла Тета, 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:
Для цифровых систем, имеющих ширину полосы 1 МГц и выше, стандартное отклонение сигма_l , 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_i(x) определяется следующим образом:
значение функции Q_i(x) рассчитывается для 0.01 <= х <= 0.99 по следующим соотношениям:
постоянные коэффициенты равны:
С_0 = 2.515517;
C_1 = 0.802853;
С_2 = 0.010328;
D_1 = 1.432788;
D_2 = 0.189269;
D_3 = 0.001308.
Процедура N 17 Эквивалентные потери при распространении радиоволн
Основные эквивалентные потери при распространении радиоволн для найденной напряженности поля можно определить из выражения:
ГАРАНТ:
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 к для заданного значения высоты базовой станции:
где параметр к является целым числом в диапазоне от 0 до 7, который определяет каждую кривую из семейства, начиная со значения h_1 = 9,375 м и заканчивая значением h_1 = 1200 м. Диапазон значений для h_1 должен быть ограничен значениями от 9,375 до 1200 м. Для других значений h_1 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_1:
Значения параметров a_0 .. a_3, b_0 .. b_7, c_0 .. с_6 и d_0.. d_1 для всех процентов времени и всех частот представлены в таблице П1.5.
- необходимо рассчитать напряженность поля на дальности d при высоте антенны h_1:
Коэффициенты для расчета кривых распространения радиоволн на сухопутных трассах
Таблица П1.5
|
Частота |
100 МГц |
600 МГц |
2 000 МГц |
||||||
|
Время % |
50 |
10 |
1 |
50 |
10 |
1 |
50 |
10 |
1 |
|
а_0 |
0.081 4 |
0.081 4 |
0.077 6 |
0.094 6 |
0.091 3 |
0.087 0 |
0.094 6 |
0.094 1 |
0.091 8 |
|
а_1 |
0.761 |
0.761 |
0.726 |
0.884 9 |
0.853 9 |
0.814 1 |
0.884 9 |
0.880 5 |
0.858 4 |
|
а_2 |
-30.4 44 |
-30.4 44 |
-29.0 28 |
-35.3 99 |
-34.1 60 |
-32.5 67 |
-35.3 99 |
-35.2 22 |
-34.3 37 |
|
а_3 |
90.22 6 |
90.22 6 |
90.22 6 |
92.77 8 |
92.77 8 |
92.77 8 |
94.49 3 |
94.49 3 |
94.49 3 |
|
b_0 |
33.62 38 |
40.45 54 |
45.57 7 |
51.63 86 |
35.34 53 |
36.88 36 |
30.00 51 |
25.06 41 |
31.38 78 |
|
b_1 |
10.89 17 |
12.82 06 |
14.67 52 |
10.98 77 |
15.75 95 |
13.88 43 |
15.42 02 |
22.10 11 |
15.66 83 |
|
b_2 |
2.331 1 |
2.204 8 |
2.233 3 |
2.211 3 |
2.225 2 |
2.346 9 |
2.297 8 |
2.318 3 |
2.394 1 |
|
b_3 |
0.442 7 |
0.476 1 |
0.543 9 |
0.538 4 |
0.528 5 |
0.524 6 |
0.497 1 |
0.563 6 |
0.563 3 |
|
b_4 |
1.256 E-7 |
7.788 E-7 |
1.050 E-6 |
4.323 E-6 |
1.704 E-7 |
5.169 E-7 |
1.677 E-7 |
3.126 E-8 |
1.439 E-7 |
|
b_5 |
1.775 |
1.68 |
1.65 |
1.52 |
1.76 |
1.69 |
1.762 |
1.86 |
1.77 |
|
b_6 |
49.39 |
41.78 |
38.02 |
49.52 |
49.06 |
46.5 |
55.21 |
54.39 |
49.18 |
|
b_7 |
103.0 1 |
94.3 |
91.77 |
97.28 |
98.93 |
101.5 9 |
101.8 9 |
101.3 9 |
100.3 9 |
|
с_0 |
5.441 9 |
5.487 7 |
4.769 7 |
6.470 1 |
5.863 6 |
4.745 3 |
6.965 7 |
6.580 9 |
6.039 8 |
|
c_1 |
3.736 4 |
2.467 3 |
2.748 7 |
2.982 0 |
3.012 2 |
2.958 1 |
3.653 2 |
3.547 |
2.595 1 |
|
c_2 |
1.945 7 |
1.756 6 |
1.679 7 |
1.760 4 |
1.733 5 |
1.928 6 |
1.765 8 |
1.775 0 |
1.915 3 |
|
c_3 |
1.845 |
1.910 4 |
1.879 3 |
1.750 8 |
1.745 2 |
1.737 8 |
1.626 8 |
1.732 1 |
1.654 2 |
|
c_4 |
415.9 1 |
510.0 8 |
343.2 4 |
198.3 3 |
216.9 1 |
247.6 8 |
114.3 9 |
219.5 4 |
186.6 7 |
|
c_5 |
0.112 8 |
0.162 2 |
0.264 2 |
0.143 2 |
0.169 0 |
0.184 2 |
0.130 9 |
0.170 4 |
0.101 9 |
|
c_6 |
2.353 8 |
2.196 3 |
1.954 9 |
2.269 0 |
2.198 5 |
2.087 3 |
2.328 6 |
2.197 7 |
2.395 4 |
|
d_0 |
10 |
5.5 |
3 |
5 |
5 |
8 |
8 |
8 |
8 |
|
d_1 |
-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. Р. 1546 представлен на рисунке П1.20.
2.4. Описание алгоритма расчета
1. Необходимо определить фактическую высоту подвеса передающей антенны относительно среднего уровня рельефа h_1 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 3 000 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 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.
7. Необходимо определить напряженность поля для 50% местоположений антенны абонентской станции следующим образом:
7.1. Для относительной высоты передающей станции h_1 >= 10 м, необходимо выполнить следующие действия.
7.1.1. Необходимо определить нижнее и верхнее значения ближайшие к h_1 из ряда 10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1 200 м. Если h_1 совпадает с одним из значений из ряда 10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1 200 м, то выполнение пункта 7.1.6 алгоритма не требуется.
7.1.2. Для нижнего значения h_1, 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_1 совпадает с рассчитанными высотами, для которых рассчитаны кривые распространения (10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 или 1 200 м) напряженность поля определяется из соответствующей кривой напряженности. В противном случае, для верхнего значения h_1 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_1).
7.2. При высоте антенны базовой станции h_1 меньшей 10 м определение напряженности поля выполняется следующим образом. Возможны два случая: h_1 больше нуля и h_1 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_2 и характера застройки в месте расположения приёмной 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.
3. Методика расчета множителя ослабления для сухопутных трасс на основе усовершенствованной модели Хата
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_1 - высота подвеса антенны передатчика над уровнем земли, м;
h_2 - высота подвеса антенны приемника над уровнем земли, м;
d - расстояние между передатчиком и приемником в горизонтальной плоскости, км;
H_m = min(h_1 , h_2) - наименьшая из высот h_1 или h_2;
H_b = max(h_1 , h_2) - наибольшая из высот h_1 или h_2.
После вычисления множителя ослабления V по вышеописанным формулам необходимо сравнить полученное значение с множителем ослабления в свободном пространстве. Его величина определяется выражением:
ГАРАНТ:
Окончательное значение множителя ослабления при распространении радиоволн определяется из выражения:
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.
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 г.
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 г.
10. Казаков Л.Я., Ломакин АН. Неоднородности коэффициента преломления воздуха в тропосфере. М.Наука, 1976 г.
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 3
Форма N ИД-PC, ФС
/------------------------------------------------------------------------\
|Регистрационный номер и дата| |
|регистрации заявки (заполняется| |
|при получении) | |
\------------------------------------------------------------------------/
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,
физического лица заявителя _____________________________________________
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, беспро водный
доступ, распределения программ вещания и др.)
(сеть связи общего пользования, ведомственная сеть,
внутрипроизводственная и технологическая)
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 в эксплуатацию _________________________
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 1:200 000 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
Проект частотно-территориального плана сети радиосвязи
|
N станции (обозначение в сети) |
Место размещения (адрес). географические координаты. град., мин. |
Высота подвеса антенны от поверхности Земли / уровня моря, м |
Азимут / угол места главного лепестка, град. |
Ширина луча в азимутальной / вертикальной плоскости, град. |
Коэффициент усиления антенны. дБ |
Класс излучения, поляризация |
Мощность на выходе передатчика (на канал), Вт |
Потери в фидерном тракте (от выхода передатчика), дБ |
Номер канала (в соответствии со стандартом) |
Частота передачи БС, ___ Гц |
Частота приема БС (передачи АС), ___ Гц |
Подпись: (должность. ФИО) ...................................................................М.П.
Таблица 2-РС
Учетные данные РЭС
|
N |
Тип РЭС, заводской номер |
Пункт установки, географические координаты. град., мин. |
Частота, ___ Гц |
Способ регулирования мощности (дискретный, плавный) |
Мощность на выходе передатчика. Вт |
Класс излучения |
Позывной сигнал |
Номер разрешения на использование частот |
Номер разрешения на эксплуатацию РЭС |
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
Технические данные РЭС
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 ________________________
10. Внеполосные излучения, дБВт ________________________
(на уровне -40 дБ)
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.
Откройте актуальную версию документа прямо сейчас
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Утверждена "Методика расчета электромагнитной совместимости радиорелейных линий прямой видимости, радиоэлектронных средств беспроводного радиодоступа и систем сухопутной подвижной службы с наземными радиоэлектронными средствами гражданского назначения в полосах частот совместного использования".
Методика рекомендована к применению заинтересованными гражданами РФ и российскими юридическими лицами при решении задач по обеспечению ЭМС РЭС гражданского назначения.
Решение Государственной комиссии по радиочастотам при Мининформсвязи РФ от 24 октября 2005 г. N 05-09-03-001 "О рассмотрении "Методики расчета электромагнитной совместимости радиорелейных линий прямой видимости, радиоэлектронных средств беспроводного радиодоступа и систем сухопутной подвижной службы с наземными радиоэлектронными средствами гражданского назначения в полосах частот совместного использования"
Текст решения опубликован в журнале "СвязьИнформ", июль 2006 г., N 7