КОНЦЕПЦИЯ РАСЧЕТА ПОТЕРЬ ПЕРЕДАЧИ РАДИОЛИНИИ

Под радиолинией подразумевается совокупность передатчиков, приемников, передающей и приемной антенн, связанных с ними цепей (фидеров, согласующих устройств, цепей коммутации и прочего) и среды распространения радиоволн. При анализе радиорелейной линии одни из радиорелейных станций условно считается передающей или передатчиком, другая – приемной или приемником. Потери передачи радиолинии  [дБ] определяются как отношения, обычно выражаемое в децибелах, мощности сигнала на выходе передатчика ( до фидера питания антенны) к мощности сигнала на входе приемника (после фидера снижения):

 – мощность сигнала на выходе передатчика, [дБВт];

 – мощность сигнала на ходе приемника, [дБВт];

– мощность сигнала на выходе передатчика, [Вт];

– мощность сигнала на ходе приемника, [Вт].

Потери передачи радиолинии  [дБ] определяются следующим образом:

 – потери в фидере передающей антенны, дБ;

 – потери в фидере приемной антенны, дБ;

 – потери в цепях передающей антенны, дБ;

 – потери в цепях приемной антенны, дБ;

 – коэффициент усиления относительного изотропного излучателя передающей антенны, дБи;

 – коэффициент усиления относительного изотропного излучателя приемной антенны, дБи;

 – потери передачи в свободном пространстве, дБ;

 – потери передачи относительно свободного пространства, дБ.

Можно заметить, что все переменные, входящие в выражение для потерь передачи радиолинии величины не отрицательные.

Потери в цепях передающей и приемной антенны  и  включают в себя все потери, за исключением потерь, связанных с излучением антенны. Эти потери можно определить следующим образом:

 – активная составляющая сопротивления антенны;

– сопротивление излучающей антенны.

Коэффициент усиления антенны по мощности определяется как отношение, выраженное в децибелах, мощности, которая должна поступать на вход свободной от потерь эталонной антенны (обычно – изотропной), к мощности на входе рассматриваемой антенны, для того, чтобы получить в данном направлении одинаковую напряженность поля или одинаковую плотность потока мощности на том же расстоянии.

Потери в фидере передающей и приемной антенн  и  , потери в цепях передающей и приемной антенны  и  и коэффициенты усиления передающей и приемной антенн  и  являются техническими параметрами радиорелейной станции и задаются пользователем в исходных данных расчета. Потери передачи в свободном пространстве  для данной радиолинии является величиной постоянной.

Потери передачи относительно свободного пространства  включают ряд слагаемых, часть из которых для данной радиолинии является величиной постоянной, а часть – величиной переменной, зависящей от электрических параметров среды распространения радиоволны ( атмосферы Земли). Поскольку электрические параметры атмосферы Земли с течением времени меняются случайным образом, ряд составляющих потерь относительно свободного пространства определяется на основе методов теории вероятности и математической статистики и представляет собой значение потерь, превышаемое в течение определенного процента времени. Таким образом, общие потери передачи радиолинии  носят вероятностный характер и оцениваются величиной потерь, превышаемых в течение определенного процента времени.

Потери передачи относительно свободного пространства  на наземной трассе (пролете) ЦРРЛ ПВ является суммой ряда составляющих:

– ослабление в атмосферных газах;

– дифракционные замирания, обусловленные закрытием или частичным закрытием пролета ЦРРЛ ПВ;

– замирания, обусловленные многолучевостью, расширением пучка и мерцанием;

– ослабление, обусловленное колебанием угла прихода/выхода радиоволны;

– ослабление, обусловленное осадками (гидрометеорами);

– ослабление, обусловленное песчаными и пылевыми бурями.

Все перечисленные составляющие носят ярко выраженный переменный характер, так как прямо зависят от электрических параметров атмосферы.

Во всех методиках прогнозирования параметров качества ЦРРЛ ПВ используется понятие энергетического запаса на замирания. Исходя из приведенных выше соотношений, для потерь передачи радиолинии  энергетический запас на замирания составляет:

 – мощность сигнала на входе приемника, соответствующая заданному пороговому значению коэффициента ошибочных бит, иными словами – чувствительность приемника.

Качество передачи информации для ЦРРЛ ПВ, согласно Рекомендациям МСЭ, характеризуется в частности, следующими параметрами:

- коэффициент ошибок по битам (BER) – для бинарного цифрового сигнала это отношение числа битов, принятых с ошибками, к общему числу битов, принятых за интервал времени;

- секунда с ошибками (ES) – временной интервал длительностью в 1 с, в течение которого данный цифровой сигнал принимается с одной или более ошибками;

- пораженная секунда (SES) – временной интервал длительностью в 1 с, в течение которого данный цифровой сигнал принимается с коэффициентом ошибок по битам, превышающим заданную величину.

Также качество передачи информации для ЦРРЛ ПВ может характеризоваться несколько другими параметрами:

- блок с ошибками (EB) – блок, в котором один или несколько бит являются ошибочными;

- секунда с ошибками (ES) – период в 1 секунду с одним или несколькими ошибочными блоками или как минимум с одним дефектом;

- секунда, пораженная ошибками (SES) – период в 1 секунду, содержащий не менее 30 % блоков с ошибками или как минимум один дефект. SES является частным случаем ES.

На основе рассчитанного таким образом энергетического запаса определяются вероятность или процент времени, в течение которого превышаются потери относительного свободного пространства, вызываемые такими случайными факторами, как многолучевое распространение радиоволн, ослабление в атмосферных осадках и прочее.

Список литературы:

1. Горбачев К.Л., Козел В.М. Прогнозирование параметров качества цифровой сети фиксированной связи. Минск БГУИР. 2019.
2. Калинин А.И. Распространение радиоволн на трассах наземных и космических радиолиний. М.: Связь, 1979.
3. Калинин А.И. Расчет трасс радиорелейной линии. М.: Связь, 1964.
4. Калинин А.И., Надененко Л.В. Исследование распространения радиоволн на приземных трассах с пассивной ретрансляцией. Диссертация.
5. Каменский Н.Н., Модель А.М., Надененко Б.С. и др. Справочник по радиорелейной линии связи. М.: Радио и связь, 1981.
6. Рекомендации МСЭ-R P.530-16 Данные о распространении радиоволн и методы прогнозирования, требующиеся для проектирования наземных систем прямой видимости. Женева.: ITU, 2016.