Методики энергетического расчета канала дальней тропосферной радиосвязи

U_к=с×Δf_к,                  (2.44)

где U_к – эффективное напряжение сигнала на выходе канала;

Δf_к – эффективная величина отклонения частоты на один канал, равна удвоенной девиации частоты.

Тогда можно записать:

(2.45)

где Р_ш=F_эkTΔf – мощность шума на входе приемника;

Р_вх – мощность сигнала на входе приемника;

Δf – ширина полосы приемника;

F_э – эффективный коэффициент шума приемника;

k=1,38×10^-23 дж/град – постоянная Больцмана;

Т=290^о k (20^о C) – абсолютная температура среды.

Подставляя (2.45) в (2.43) и значение «с» из (2.44) в (2.43) получим:

(2.46)

Перейдем к псофометрической мощности шума на выходе канала:

Р_ш._т=К_п²×U_ш²/R_к,                        (2.47)

где К_п – псофометрический коэффициент (К_п=0,75 при ΔF_k=3100 Гц);

R_к – сопротивление нагрузки канала;

Подставляя (2.48) в (2.49) получим:

(2.48)

где U_к²/R_к=Р_вых.т=10^-3 Вт – мощность сигнала на выходе телефонного канала (в условной точке, в которой рассчитывается псофометрическая мощность шума);

Р_вх—мощность сигнала на входе приемника (Вт).

Эта формула справедлива и для малого числа каналов n (практически для n≥2). Из нее следует, что тепловые шумы при постоянных параметрах аппаратуры целиком определяются мощностью принимаемого сигнала. Так же как уровень принимаемого сигнала, мощность тепловых шумов на выходе линии является случайной функцией времени.

Для подвижный войсковых тропосферных станций телефонный канал считается нормальным если отношение сигнал/шум на выходе телефонного канала (в точке, где Р_вых.т=10^-3 Вт) будет не менее 35 дБ.

2.5      Требуемое превышение мощности сигнала над мощностью шума

Этот параметр определяется для обеспечения требуемой вероятности ошибки Р_ош с учетом релеевских замираний.

В течение времени сеанса связи потери на трассе могут изменяться только за счет быстрых замираний. Поэтому величину необходимого превышения сигнала над шумами «В» следует определять как требуемое отношение сигнал/шум для получения вероятности Р_ош не меньше заданной, найденное с учетом кратности разнесения каналов приема.

В=h₀²_треб.

Вероятность битовой ошибки зависит от вида модуляции и вида приема (когерентный, некогерентный). h₀²_треб будем определять для некогерентного приема:

а) Для случая амплитудной манипуляции вероятность битовой ошибки определяется по формуле:

(2.49)

где h₀² –отношение сигнал/шум на входе детектора,

n – кратность разнесения.

Требуемое превышение сигнала над шумом В, необходимое для обеспечения заданной достоверности приема, будет равно h₀², найденному из (2.48):

(2.50)

б) Для случая частотной манипуляции вероятность битовой ошибки определяется по формуле:

(2.51)

                  (2.52)

в) Для случая относительной фазовой манипуляции вероятность битовой ошибки определяется по формуле:

(2.53)

            (2.54)

В(дБ)=10×lgВ.                                    (2.55)

2.6      Максимально допустимое значение полных потерь.

Параметр определяется по формуле:

L_п.пред(дБ)=Р_пер(дБ)-Р_ш.пр(дБ)-В(дБ).            (2.56)

2.7      Мощность сигнала на входе приемника.

Определяется по формуле:

Р_вх(дБ)=Р_пер(дБ)-L₀(дБ)– L_доп(дБ).                  (2.57)

2.8      Энергетический запас выбранной трассы.

Для наихудшего зимнего месяца энергетический запас выбранной трассы можно считать по следующей формуле:

δ(дБ)=L_п.пред(дБ)-L(дБ).                  (2.58)

При пересчете к суточной или годовой надежности следует воспользоваться формулами, аналогичными (2.37) и (2.38).

δ (сут) = δ (мес)-Δδ (мес).                  (2.59)

δ (год) = δ (сут)+Δδ (год)= δ (мес)-Δδ (мес)+Δδ (год).      (2.60)

2.9      Приближенная оценка максимальной дальности связи.

Вычисляются постоянные потери, величина которых не зависит от дальности связи:

L_пост=L_доп-L_мед.(дБ).                        (2.61)

Вычисляется коэффициент пропорциональности между реальными потерями в свободном пространстве и потерями в линии, зависящими от дальности связи:

K=L₀/(L-L_пост),                  (2.62)

если энергетический запас трассы δ(дБ)<3дБ, величину К уменьшить в 2 раза для повышения точности вычислений.

(2.63)

где λ – длина волны в см.

Расчет проводится методом последовательного приближения. В разработанной программе рассчитанное значение R_пред на следующем цикле автоматически вводится в программу как заданная дальность связи и расчет повторяется до тех пор пока энергетический запас трассы не будет в пределах 1< δ(дБ)<0,5. Полученное при этом условии R_пред и считается предельной дальностью связи.

3.      

Расчет по методике, изложенной в рекомендациях МСЭ-R P.617.

По данной методике определяются потери для худших условий при заданной дальности связи и распространении за счет рассеяния на неоднородностях тропосферы [2].

По эмпирическим формулам определяются среднегодовые медианные потери, не превышаемые в течение более чем q% времени, больших 50%.

3.1      Из рис. 17 находим климатическую зону, в которой работает линия связи. Вся территория России входит в 5-ю зону.

Рис. 17. Классификация климатических зон