Метеорологические условия в пространстве, разделяющем передатчик и приёмник, могут иногда оказывать вредное воздействие на принимаемый сигнал. Лучи, которые обычно затухают в тропосфере, могут преломляться и попадать в приёмную антенну и в приёмник, где они суммируются с полезным сигналом. Амплитудно-фазовые соотношения между этими сигналами определяют результирующий сигнал на выходе приёмника.
При этом возникают два эффекта, влияющих на качество передачи сигналов. В одних случаях все компоненты полезного сигнала уменьшаются в равной степени. Это так называемые «плоские» замирания [8].
В других случаях подавляются только некоторые компоненты спектра, вызывая его искажения. Это так называемые «селективные» замирания. Эти два эффекта проявляются раздельно.
Плоские замирания
В отчёте 338-6 МСЭ-Р и в рекомендации 530 даются два различных метода для расчёта вероятности появления замираний для худшего месяца. Эти методы называются метод 1 и метод 2. Метод 1 используется для проектирования на начальном этапе, метод 2 - для более детального проектирования. Несмотря на то, что профиль нам известен, для пролёта Чажемто -Леботер проведём расчёт первым методом.
Измерения проведённые в различных частях мира (отчёт 336-8 МСЭ-Р и рекомендация 530), показали, что вероятность снижения уровня принимаемого сигнала на по сравнению с уровнем сигнала в свободном пространстве (вероятность нарушения связи), равна [8]:
%, (5.9)
где – запас на замирание, дБм;
– вероятность появления замирания, %, которая находится по следующей формуле:
, % (5.10)
где – наклон пролёта (миллирадиан):
мрад, (5.11)
где – абсолютные высоты подвеса антенн, м;
– геоклиматический коэффициент, его можно оценить по данным замираний для среднего худшего месяца.
При отсутствии таких данных можно использовать следующие эмпирические соотношения для сухопутных трасс:
(5.12)
где PL – это процент времени, в течении которого средний коэффициент преломления в самых нижних 100 м атмосферы меньше, чем – 100 N/км. В методике Nera приведены значения PL для четырёх различных месяцев. Выбирается месяц, имеющий наибольшее значение PL. По рисункам в находим значение PL = 5. М=10-0,2 этот коэффициент используется при сильно изрезанных профилях пролётов, когда не имеет смысла определять среднее значение угла касания. В нашем случае М=1.
Селективные замирания
Характеристики радиорелейных линий прямой видимости могут быть серьёзно ухудшены селективными замираниями из-за амплитудных и фазовых искажений в полосе сигнала. Эти многолучевые (или селективные) замирания могут появиться в результате отражений от поверхности или аномалий в атмосфере, например, большого градиента в атмосферном волноводе [8].
При неизменной во времени горизонтально расслоенной атмосфере вертикальный градиент преломления в атмосфере вызывает появление нескольких лучей распространения между передатчиком и приёмником на линии прямой видимости, как показано на рисунке 5.3. Но это лишь упрощенная модель, на самом деле в приемник приходит множество отраженных сигналов на один переданный.
Рисунок 5.3 - Упрощённая двулучевая модель селективных замираний
Если через обозначить относительное время задержки между двумя путями распространения радиоволн, то относительная фаза между двумя сигналами будет равна , являясь функцией частоты . Т.е. амплитуда и фаза принятого сигнала изменяется с частотой. Такое изменение сигнала на радиолинии в зависимости от частоты называется селективным замиранием.
Влияние селективного замирания на цифровую радиорелейную линию можно кратко описать следующим образом [18]:
· уменьшается отношение сигнал/шум и, следовательно, увеличивается вероятность ошибки (BER);
· искажается форма импульса, увеличивая межсимвольную интерференцию и вероятность ошибки;
· увеличиваются взаимные помехи между ортогональными несущими, потоками I и Q и, следовательно, увеличивается BER.
Имеется целый ряд различных методов прогноза нарушений связи, вызванных селективными замираниями. Фирма “Nera” выбрала использование метода сигнатур, описанных в отчёте 784-3 МСЭ-Р.
Этот метод достаточно хорошо согласуется с результатами измерений и ясно показывает способность радиоаппаратуры противостоять селективным замираниям.
Вероятность появления селективного замирания равна:
%, (5.13)
Где – коэффициент сигнатуры оборудования;
– типовое значение задержки отражённого сигнала на пролёте, нс, определяется по следующей формуле:
– время задержки отражённого сигнала во время измерения кривых сигнатуры; 6,3 нс;
– коэффициент активности замирания, находится по следующей формуле:
(5.14)
Общая вероятность нарушения радиосвязи, вызванная многолучевым замиранием, равна сумме вероятностей нарушений, вызванных плоским и селективным замиранием:
%, (5.15)
В методике Nera нет детального расчета параметра SESR. Его значение будем брать из программы Territories. Упрощенно этот расчет можно отобразить следующей формулой:
(5.16)
где процент времени, в течение которого величина коэффициента ошибок на
выходе ЦРРЛ превосходит максимально допустимый коэффициент ошибок из-
за многолучевых (интерференционных) замираний на интервале;
процент времени, в течение которого величина коэффициента ошибок на
выходе цифровой РРЛ превосходит максимально допустимый коэффициент
ошибок из-за субрефракционных замираний, происходящих по причине экрани-
рующего влияния препятствий при субрефракции;
коэффициент интерференции (обычно );
коэффициент готовности в условиях интерференционных замираний;
коэффициент готовности в условиях субрефракционных замираний.