Государственноеобразовательное учреждение высшего профессионального образования
Курсоваяработа по Спутниковым и Радиорелейным Системам Передачи
«Проектированиецифровой радиорелейной линии»
2010г.
Введение
Исходные данные
1. Характеристика аппаратуры«Радиус-15М»
2. Структурная схема РРЛ
3. План распределения частот
4. Построение профиля пролёта
5. Выбор высот подвеса антенн
6. Расчёт потерь, вносимыхволноводным трактом(ВТ)
7. Расчёт минимально допустимогомножителя ослабления
8. Проверочный расчёт устойчивостисвязи на ЦРРЛ
9. Расчёт уровней сигнала на пролётах
Заключение
Список литературы
Введение
Одним из основных видов современной связи являютсярадиорелейные линии (РРЛ) прямой видимости, которые используются для передачисигналов многоканальных телефонных сообщений, радиовещания и телевидения,телеграфных и фототелеграфных сигналов, передачи газетных полос. Все видысообщений передаются по РРЛ на большие расстояния с высоким качеством и большойнадёжностью. К достоинствам радиорелейной связи относится то, что удельныезатраты с ростом числа каналов (более 60) убывают для радиорелейных систембыстрее, чем для кабельных. Стоимость эксплуатации РРСП с числом каналов выше60 ниже, чем кабельных, кроме того, меньше расход цветных металлов,строительство требует меньше времени. В тех случаях, когда требуетсяосуществить быстрое развертывание сети передачи данных в районах с неразвитойсвязной инфраструктурой или при создании сетей передачи данных, обслуживающихподвижных абонентов, радиорелейной связи нет альтернативы. В курсовой работеприводится расчёт цифровой радиорелейной линии с учётом требуемых показателейкачества.
Исходные данные
Таблица 1. Исходныеданные1 № п/п 16 2 Аппаратура ЦРРЛ Радиус – 15М, (1+1) 3 Частота f ГГц
/> 4 Трафик и вид модуляции 2 – ОФМ, Е1 5 Диаметр антенны м 0,6 6 Коэффициент усиления G дБ 37 7
/> дБВт (Вт) -7 (0,2 ) 8
/> дБВт -123 9
/> 1/м -10 10
/> 1/м 8 11
LРРЛ км 130 12
R0 км 44 13
Сеть связи ВСС, Lэт км Внутризоновая, 200
L, км
135
R0, км
45 14
КНГ % 0,05 0,0325 0,011 15 SESR % 0,012 0,0078 0,00264
1. Характеристика аппаратуры «Радиус-15М»
Аппаратура “Радиус-15Мпредназначена для организации как однопролетных, так и многопролетныхрадиорелейных линий связи на внутризоновых, местных и ведомственных сетяхсвязи. Нижё представлены основные характеристики
· Диапазон частот 14,4…15,4ГГц;
· Скорость передачиинформации – 2,048, 8,448, 34,368 Мбит/с, либо от 1 до 16 потоков 2,048 Мбит/с.
· Конфигурациясистемы — «1+0», «1+1», «2+0».
· Диаметр антенн — 0,6 м; 1,25 м; 1,75 м.
· Максимальнаядлина пролёта в зависимости от скорости передаваемой информации и характератрассы составляет от 40 до 55 км.
· Мощностьпередатчика: -7 дБВт.
· Коэффициентсистемы: 116 дБВт
· Вид модуляции: 2 – ОФМ
· Электропитание: от сети постоянноготока с напряжением 24 — 72 В, либо от сети переменного тока с напряжением 154 — 266 В. Потребляемая мощность не более 40 Вт на один ствол.
Конструктивно, станциявыполнена состоящей из двух основных частей: приемопередатчика, расположенногона антенне (аппаратура внешнего размещения), и базового блока, располагаемого впомещении (аппаратура внутреннего размещения) на расстоянии до 300 м от приемопередатчика. Соединение между собой осуществляется двумя коаксиальными кабелями по которым кроме сигналов приема и передачи, передаваемых наразных поднесущих, передается напряжение дистанционного питания АНР. Станцияпредназначена для круглосуточной работы в условиях интервала температур от-50°С до + 50°С и при ветровых нагрузках до 50 м/с.
Система телеобслуживанияделится на 2 системы: телеуправления и телесигнализации (ТУ-ТС), которыепозволяют организовать автоматизированный контроль за техническим состояниемаппаратуры станций. Кроме этого пользователю предоставляются дополнительныесервисные каналы (64 кбит/с) для служебных нужд.2. Структурная схема РРЛ
Произведем расчеткоэффициента системы КС и коэффициента усиления антенны G
/> (1)
/> (2)
Задана РРЛ длиной L=130 км. Приведём расчёт числапролётов и секций:
Число секций:
/> (3)
Число пролётов, с учётомдлины пролёта />
/> (4)
Структурная схема РРЛпредставлена на рисунке 1
/>
Рис. 1. Структурная схемаРРЛ.
Определим КНГи SESR с учетом наших длин РРЛ (LРРЛ) и пролета(R0):
/>/>/>
3. План распределениячастот
Приём и передача СВЧсигналов на РРС производится на различных частотах во избежание возникновенияпаразитных связей между входом приёмника и выходом передатчика и междуприёмными и передающими антеннами. Следовательно, для передачи сигналов поодному радиостволу в одном направлении связи необходимо использовать двечастоты. Для передачи сигналов в обратном направлении могут быть использованылибо те же две частоты (двухчастотная система), либо две другие частоты(четырёхчастотная система). Применяются планы радиочастот, в которых частотыприёма размещаются в одной половине отведённой полосы частот, а частотыпередачи – в другой половине.
Номинальные значениячастот стволов в МГц определяется по формулам
/>/> (5) n 1 3 5 7 9 11 13 15 17
/> 14434 14462 14490 14518 14546 14574 14602 14630 14658
/> (6) n 1 3 5 7 9 11 13 15 17
/> 14896 14924 14952 14980 15008 15036 15064 15092 15120
Частотный планпредставлен на рисунке 2.
/>
Рис.2. Частотный план/>4. Построение профиля пролёта
Для построения профиляпролета рассчитаем линию условного нулевого уровня. Высоту текущей точки линииусловного нулевого уровня находим по формуле:
/>
где />км — длина пролета;
/>км – геометрический радиус Земли;
/> — относительная координата текущейточки на оси пролета;
/> — расстояние до текущей точки.
/> (7)
От найденной линии нулевогоуровня откладываем вертикально вверх высотные отметки профиля hi в точках Кi.
Результаты расчёта ивысотные отметки профиля сведем в таблицу 2. Полученные точки высот профиля,соединяем ломаной линией. Далее изображаем лес протяженностью не более />. Профильпредставлен на рисунке 3.
Таблица 2. Данные дляпостроения профиля пролета№ варианта
Высотные отметки профиля (в м) hi при значениях относительного коэффициента Ki=0…1 17 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 63 46 59 63 52 45 34 23 25 38 57 нулевой уровень, м 13,7 24,3 31,9 36,5 38 36,5 31,9 24,3 13,7 5.Выбор высот подвеса антенн
Выбор высот подвеса антенн (h) определяется высотой просвета при нулевой рефракции Н(0),которая откладывается вертикально вверх от самой высокой точки профиля (вершиныпрепятствия) и зависит от радиуса минимальной зоны Френеля H0. Через эту точку проводят линию, соединяющую центрыантенн на станциях, ограничивающих пролёт. Желательно, чтобы высоты подвесаантенн удовлетворяли условию
/>
В проекте предусмотрен расчёт пролётов первого типа. Напролётах первого типа — местность пересеченная (нет зеркального отражения отземли). Тогда радиус минимальной зоны Френеля найдем по формуле
/> (8)
где /> - длина пролета;
/> - рабочая длина волны;
/> - для наивысшей точки пролёта.
Соответственно, величину Н(0) определим согласно формуле
/> (9)
где /> - изменение просвета напролёте за счёт атмосферной рефракции;
/> - для наивысшей точки пролёта;
/> - вертикальный градиентдиэлектрической проницаемости воздуха;
/> - стандартное отклонение;
d=9м — средняя ошибка топографической карты. Для равнинно-холмистойместности и масштаба карты 1:105 значение средней ошибки d=9 м./4,c.11/;
На рисунке 3 откладываем от вершины препятствия (с учетомлеса) вверх значение H(0) ипроводим прямую линию, которая пересечет вертикальные линии на концах пролета.В точках пересечения будут находиться центры антенн, расположенных на станциях,ограничивающих пролет. Высоты подвеса антенн определяем графически.
Все необходимые построениявыполнены на рисунке 3. После проведённых построений, получаем высоты подвесаантенн:
/>
После определения высотподвеса антенн вычисляем реальный относительный просвет:
/> (10)/>6. Расчёт потерь, вносимыхволноводным трактом(ВТ)
Суммарные потери в одном ВТ, когда АНР размещается у антенныопределяются формулой
/> - при конфигурации (1+1),
/> — при конфигурации (1+0)
где by — потери в сосредоточенных устройствахтракта (by =2..3 дБ). Далее в расчетах примем by=2,5./> 7.Расчёт минимально допустимого множителя ослабления
Минимально допустимым множителем ослабления называетсяотношение напряжённости в точке приёма к напряжённости в этой же точке вусловиях открытого пространства.
Для ЦРРЛ значение /> определяется по следующейформуле:
/>
/> (11)
где />= -123 дБВт — пороговый уровеньсигнала на входе приемника, при котором обеспечивается Рош=10-3;
/>= -7 дБВт – уровень мощностипередатчика;
/>=2×G, дБ – суммарный коэффициентусиления антенн, используемых на пролете;
/>= 5 дБ – суммарные потери в двухволноводных трактах на пролете;
L0– потери в открытом пространстве, определяемые формулой
/> (12)
где R0=44000 м – длина пролета;
l=0,02 м – рабочая длина волны.
В «разах» значение минимально допустимого множителяослабления определяется по формуле:
/>
/> (13) 8. Проверочный расчёт устойчивости связи на ЦРРЛ
Составляющая неустойчивости (SESR) на i-омпролете ЦРРЛ за наихудший месяц в состоянии готовности ЦРРЛ рассчитывается
/> , % (14)
Коэффициент неготовности в условиях замираний на i-ом пролете ЦРРЛ за наихудший месяцопределяется:
/>, % (15)
Так как на территории РФ явление субрефракции бывает только влетние месяцы (в степных районах), то часто можно считать, что />=0, />=1, />=0 и расчет упрощается
/>, % (14)
/> , % (15)
где /> – процент времени, в течениикоторого величина коэффициента ошибок на выходе ЦРРЛ больше допустимой величиныиз-за интерференционных замираний на пролете;
/> – коэффициент готовности вусловиях интерференционных замираний;
/> – коэффициент неготовности вусловиях интерференционных замираний;
/> – процент времени, в течениекоторого величина коэффициента ошибок на выходе ЦРРЛ больше допустимой величиныиз-за гидрометеоров.
Для определения общей неустойчивости из-за интерференционныхзамираний необходимо рассчитать неустойчивость из-за «плоских» (/>) и селективных (/>) замираний. Соответственно:
/> (16)
/> (17)
Эффективное минимальное допустимое значение множителяослабления /> рассчитываемпо формуле:
/> (18)
где /> - запас на «селективные замирания
/>
/>– пропускная способность ЦРРЛ,Мбит/с (см таблица 1);
/>– рабочая частота;
/>=3,2 – функция, зависящая от длиныпролета и рабочей частоты /4, стр. 39, рис.4/;
/> - функция, зависящая от числауровней и вида модуляции СВЧ сигнала. Согласно Таблице 1 имеем:
/> (19)
Согласно вышеизложенным расчетам, общая неустойчивость из-заинтерференционных замираний равна сумме:
/>% (20)
Интенсивность дождя
/>
/>)
Тогда составляющая неустойчивости
/>
Определение коэффициента неготовности в условияхинтерференционных замираний /> на пролетах ЦРРЛ за наихудшиймесяц осуществляют по зависимости />от медианного значениядлительности замираний />и от стандартного отклоненияраспределения длительности замираний />
/>
Усредненное значение величины />=4,855 дБ определяем согласно
(/>).
/> (21)
где R0=44 км – длина пролета;
/> - реальный относительный просвет,рассчитанный при выборе высот подвеса антенн.
С учетом />, />=78 /4, стр. 40, рис. 5/.Тогда значение величины длительности замираний найдем по формуле:
/> (22)
С учетом найденныхвеличин />и /> находимзначение коэффициента неготовности в «разах»:
/>= 0,08
Отсюда, коэффициентготовности
/>
Используя всевышеизложенные рассчитанные величины, определим />и /> для каждого пролета
/> (23)
/> (24)
Сравнивая полученныерезультаты с нормами, рассчитанными для длины пролета R0=44 км (стр.6) видно, что /> удовлетворяет нормам, а /> - нет. Найдемсуммарный процент неустойчивости связи на секции с учетом резервного ствола
/> (25)/>9. Расчёт уровней сигнала напролётах
Для пролёта предельной длины /> заданнойаппаратуры ЦРРЛ строим диаграмму уровней. Расчёт уровней сигналов (в дБ)ведётся для точек тракта, указанных на рисунке 4. Считаем, что на линиииспользуются одинаковые передатчики (Пд) и приёмники (Пм). Уровни сигналов вточках 4, 5, 6 схемы подсчитываем и отмечаем на диаграмме для значения множителяослабления V=Vmin для открытых пролётов.
/> — множитель ослабления для случая,когда линия прямой видимости касается препятствия, дБ
/>;
Ниже приведены формулы и расчёт уровней сигналов в точкахтракта.
/>
/>
Рис.4 Диаграмма уровней
Заключение
В результате выполнениякурсовой работы была спроектирована цифровая радиорелейная линия связи,отвечающая заданным требованиям надёжности.
Была приведена краткаяхарактеристика аппаратуры Радиус-15М, с планом распределения частот.
Для заданной длины РРЛпредставлены структурные схемы оконечной станции и РРЛ в целом, определеночисло секций и число пролётов в секции, рассчитан и представлен профильпролёта. Для представленного профиля определены высоты подвеса антенн ирассчитана устойчивость связи проектируемой РРЛ.
Рассчитана и представленадиаграмма уровней сигнала на пролёте.
Список литературы
1. Справочник порадиорелейной связи. Под ред. С.В. Бородича. — Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.:Радио и связь, 1981.-416с., ил.
2. Мордухович Л.Г.Радиорелейные линии связи. Курсовое и дипломное проектирование: Учеб. пособиедля техникумов. –М.: Радио и связь,1989. 160с.:ил.
3. Радиорелейные испутниковые системы передачи: Учебник для вузов. Под ред. А.С. Немировского. — М.: Радио и связь, 1986.-392с.: ил.
4. Методическаяразработка к курсовому проектированию Цифровые радиорелейные линии. Самара 2008.-42с.