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. – № 2-2. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=23269 (дата обращения: 19.04.2024).