Современные проблемы науки и образованияrae.ru
Сетевое научное издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428«Перечень» ВАКИФ РИНЦ = 0,936

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ И ДАЛЬНОСТЬ СВЯЗИ В РАДИОЛИНИИ С НИЧТОЖНЫМИ ШУМАМИ МНОГОЛУЧЁВОСТИ

Попов И.Л. 1
1ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ)»

Для любой системы связи главной задачей является рациональное использование энергетического потенциала линии связи. Применительно к анализу радиолинии диапазона 2,4 ГГц эта задача решается в [9] по результатам натурных испытаний, с большой дисперсией оценок в результате влияния многолучевости.

Важной задачей анализа систем радиосвязи является создание имитаторов радиоканала, позволяющих в лабораторных условиях, адекватных реальным, экспериментально исследовать варианты построения систем [5–8].

Имитационная физическая модель радиолинии с ничтожными шумами многолучевости предложена нами в работах [2; 3]. Далее будем использовать для ее обозначения аббревиатуру ИФМР.

Является ли ИФМР имитатором радиоканала?

ИФМР входит в состав нашего физического имитатора радиоканала имитатора ФИРК, в котором в качестве приемопередающих используем стандартные (используемые в реальной системе) приемопередающие устройства (без имитации их функционирования).

Можно ли обойтись без ИФМР, определяя уровень сигнала на ее выходе простым вычитанием дискретных значений затухания, используемых в ней, из уровня сигнала на входе?

Нет, поскольку использование ИФМР в составе ФИРК предоставляет реализуемую нами возможность сохранить процедуры, присущие реальной радиолинии (АЦП, ЦАП, пакетизация, депакетизация, модуляция, демодуляция и т.п.), возможность менять параметры ФИРК по результатам измерений, чего не сделаешь при «простом вычитании».

Таким образом, ФИРК решает задачи, подобные задачам имитатора радиоканала, предложенного в работе [1].

Имитационная физическая модель радиолинии с ничтожными шумами многолучевости

ИФМР подробно описана в работах [2; 3]. В таблице 1 представлена зависимость коэффициента нелинейных искажений Кпр и отношения сигнал/шум ОСШ (измеренного по методу СИНАД) на выходе приемной радиокарты от затухания А, вносимого ИФМР сигнала на выходе передающей радиокарты 0 дБм.

Таблица 1

Зависимость Кпр и ОСШ от затухания А в линии

Затухание А, вносимое ИФМР, дБ

Уровень сигнала на выходе ФИРК, дБм

Значения Кпр, %

Значения ОСШ, дБ

0

0

1

40

70

-70

1

40

80

-80

3,5

29,12

81

-81

4,5

26,94

82

-82

6

24,44

83

-83

10

20

84

-84

15

16,48

85

-85

25

12,04

86

-86

30

10,46

87

-87

50

6

88

-88

100

0

Следует отметить, что табличные значения при уровне сигнала на выходе ФИРК –85 дБм, полностью соответствуют значениям при стандартной процедуре измерения чувствительности (ОСШ = 12 дБ, Кпр = 25%) используемой приемной радиокарты, что подтверждает достоверность полученных результатов измерения.

На рисунке 1 представлена зависимость ОСШ на выходе на выходе ФИРКот затухания, вносимого ИФМР

Рис. 1. Зависимость ОСШ на выходе ФИРК от затухания, вносимого ИФМР

В реальных радиолиниях шумы аппаратуры отсутствовать не могут. Их необходимо учитывать. Принимаем уровень шумов UШ аппаратуры равным 1, 2, 3, 5, 10 и 15% от уровня сигнала UC (который для нашей передающей радиокарты равен 0,775 В) и получаем зависимости ОСШ на выходе ФИРК от затухания, вносимого ИФМР с учетом шумов аппаратуры.

В таблице 2 представлена зависимость Кпр и ОСШ на выходе ФИРК от уровня сигнала на его входе.

Таблица 2

Зависимость КНИ и ОСШ на выходе ФИРК от уровня сигнала на его входе

Уровень сигнала на входе ФИРК, дБм

Уровень сигнала на выходе ИФМР, дБм

Значения Кпр на выходе ФИРК, %

Значения ОСШ на выходе ФИРК, дБ

0

-85

25

12

2

-83

10

20

4

-81

4,5

26,9

6

-79

3,2

29,9

8

-77

2,6

31,7

10

-75

2

34

12

-73

1,5

36,5

14

-71

1

40

16

-69

1

40

18

-67

1

40

20

-65

1

40

Оценка дальности связи при использовании ИФМР

При градуировке ФИРК используем ГОСТ Р 53363-2009, в разделе 6 которого «Расчет потерь распространения радиосигнала в свободном пространстве» приведена формула для расчета потерь распространения радиосигналаL0, дБ, в свободном пространстве на интервале длиной R, км, при частоте радиосигнала f, ГГц. В наших обозначениях формула (1):

А = 92,45 + 20lg(f) + 20lg(L), (1)

где А, дБ — потери распространения (ослабление) радиосигнала в свободном

пространстве (затухание, вносимое ИФМР);

L, км — дальность действия радиоканальных устройств (ДДРУ);

f, ГГц — частота.

Рис. 2. Зависимость ослабления радиосигнала в свободном пространстве от расстояния

Естественно, может использоваться формула для решения задачи определения зависимости L, км от А, дБ, которая при f=2,4 ГГц принимает вид:

L. (2)

Таблица 3

Сопоставление затухания, вносимого ИФМР, с дальностью радиосвязи при натурных испытаниях

Затухание А, вносимое ИФМР, дБ

Дальность, м

Уровень сигнала на выходе ИФМР, дБм

Значения Кпр на выходе ФИРК, %

Значения ОСШ на выходе ФИРК, дБ

0

0

0

1

40

10

0,04

-10

1

40

20

0,1

-20

1

40

30

0,35

-30

1

40

40

1,1

-40

1

40

50

3,4

-50

1

40

60

10,5

-60

1

40

70

32,8

-70

1

40

80

102,1

-80

3,5

29,1

81

114,4

-81

4,5

26,9

82

128,1

-82

6

24,4

83

143,5

-83

10

20

84

160,8

-84

15

16,5

85

180,1

-85

25

12

86

201,8

-86

30

10,5

87

226

-87

50

6

88

253,2

-88

100

0

Следует отметить, что значение ОСШ, равное 6 дБ на выходе ФИРК, определяет границу блокирования приемника (в соответствии с ГОСТ 12252).

Заключение

В работе рассмотрена имитационная физическая модель радиолинии (ИФМР) с ничтожными шумами многолучевости как часть физического имитатора радиоканала (ФИРК). Эта модель позволяет измерить коэффициент нелинейных искажений на выходе приемника для последующего определения качества пакетной передачи речи (ГОСТ 12252-86). На примере ФИРК была рассмотрена зависимость ОСШ от мощности излучения передатчика.

Рецензенты:

Ромашкова О.Н., д.т.н., профессор, заведующая кафедрой «Прикладная информатика» ГАОУ ВО «Московский городской педагогический университет», г. Москва;

Зыков В.И., д.т.н., профессор, профессор кафедры «Специальная электротехника, автоматизированные системы и связь» Академии ГПС МЧС России, г. Москва.


Библиографическая ссылка

Попов И.Л. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ И ДАЛЬНОСТЬ СВЯЗИ В РАДИОЛИНИИ С НИЧТОЖНЫМИ ШУМАМИ МНОГОЛУЧЁВОСТИ // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 2. С. 192-192;
URL: https://www.science-education.ru/article/view?id=23269 (дата обращения: 23.08.2026).