Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство связи

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики

Межрегиональный центр переподготовки специалистов

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Технология цифровых радиорелейных линий

по дисциплине: Космические и наземные системы радиосвязи и сети телерадиовещания

Новосибирск 2015

Введение

радиорелейный оборудование связь

Технология цифровых радиорелейных линий в настоящее время достигла высокого качественного и количественного развития. Сегодня радиорелейные линии являются необходимым звеном телекоммуникационного пространства России и успешно конкурируют с другими средствами связи, в том числе кабельными и спутниковыми.

К основным достоинствам ЦРРЛ можно отнести:

-возможность быстрой установки оборудования при небольших капитальных затратах;

-экономически выгодная, а зачастую и единственная, возможность организации связи на участках местности со сложным рельефом;

-возможность применения для аварийного восстановления связи в случае бедствий, при спасательных операциях и т.п.;

-эффективность развертывания разветвленных цифровых сетей в больших городах и индустриальных зонах, где прокладка новых кабелей слишком дорога или невозможна;

-высокое качество передачи информации по ЦРРЛ.

Различают цифровые радиорелейные плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ) и синхронной цифровой иерархии (СЦИ).

В настоящее время радиорелейные линии связи прямой видимости занимают одно из важнейших мест в системах средств передачи информации. Как бы ни были привлекательны оптические технологии, в России с ее географическими и климатическими особенностями РРЛ будут востребованы еще долгое время для организации каналов связи на огромных и слабо обеспеченных связью территориях. На магистральных направлениях, где нелегко развернуть полноценную кабельную инфраструктуру, а еще сложнее поддерживать и развивать ее в соответствии с требованиями рынка, традиционно использовались и будут широко использоваться радиорелейные линии.

Задание на курсовой проект

1. Определить число пролетов ЦРРЛ, рассчитать их длины, составить структурную схему радиорелейной линии.

2. Выбрать радиотехническое оборудование.

3. Разработать схему организации связи на проектируемой ЦРРЛ.

4. Выбрать высоты подвеса антенн на пролетах ЦРРЛ и рассчитать устойчивость связи.

5. Оценить полученные результаты.

Исходные данные варианта.

Длина РРЛ =65 км;

Объем информации (каналы тч или цифровые потоки) - 60;

Длина пролета R₀ = 20км;

Число выделяемых каналов (потоков) - 24;

Конфигурация системы - выбирается после проведения расчета качественных показателей;

Тип АТС - аналоговая;

Число вводимых каналов - 24.

Таблица 1 - Параметры тропосферы

Вертикальный градиент ,1/м	Стандартное отклонение ,1/м	Номер климатического района
-6.5	8	3

Таблица 2 - Высотные отметки точек профиля пролета

Относительные координаты и высоты профиля, м
0,0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
50	50	40	45	45	55	70	70	50	50	45

1. Разработка структурной схемы ЦРРЛ

По заданной длине пролета и протяженности ЦРРЛ определим общее число пролетов. Один из пролетов должен иметь длину R₀=20 км. Так как общая длина линии 65 км, то число пролетов:

где

L_маг - общая длина ЦРРЛ;

L_прол - длина пролета.

Принимаем следующие длины пролетов:

Первый пролет: L_{1 прол} = 20 км;

Второй пролет: L_{2 прол} = 20 км;

Третий пролет: L_{3 прол} = 25 км;

Составляем структурную схему магистрали (рисунок 1).

Рисунок 1- Структурная схема ЦРРЛ.

Таким образом, проектируемая линия включает в себя две оконечные станции и две промежуточные. На ПРС 1 необходимо выделить 24 телефонных канала. Количество пролетов на линии - 3. Оконечные станции обычно располагаются в населенных пунктах, промежуточные станции располагаются вдоль автомобильных или железных дорог для обеспечения удобного подъезда к станциям.

2. Выбор радиотехнического оборудования

Исходя из заданного объема передаваемой информации, длин пролетов и энергетических параметров оборудования выбираем для проектируемой ЦРРЛ аппаратуру “Звезда 11”.

Таблица 3.- Основные параметры ЦРРС “Звезда - 11” .

№ п/п	Наименование параметра	Обозначение	Размерность	Значение
1	Средняя длина волны	л	м	0.027
2	Мощность передатчика	Рпд	дБВт	-7
3	Пороговый уровень сигнала	Pпор	дБВт	-120
4	Разнос частот между стволами	Дfств	МГц	5.0
5	Диаметр антенны	dант	м	1.2
6	Тип антенны	Параболическая типа АДЭ

3. Разработка схемы организации связи

Схема организации связи на проектируемой ЦРРЛ на участке ОРС1 -ПРС1- В приведена на рисунке 2.

60 каналов от аналоговой АТС подаются на первичные мультиплексоры типа ENE 6012, на выходе которых формируются 2 цифровых потока Е1, которые при помощи вторичного мультиплексора типа ENE 6058 преобразуются в цифровой поток Е2, поступающий на внутреннее оборудование IDU, где он подвергается операции преобразования кода, скремблирования и далее по соединительному кабелю цифровой сигнал поступает на оборудование наружного размещения ODU, где восстанавливается , преобразуется в код NRZ и поступает на фазовый модулятор ОФМ. В направлении приема производятся обратные операции. Для выделения 24-х каналов т.ч. на промежуточной станции устанавливаются вторичные и первичные мультиплексоры. Для одного потока Е1 организуется цифровой транзит. Из первого цифрового потока Е1 выделяются 24 телефонных каналов. Для 6 телефонных каналов ( с 25 по 30 ) организуется низкочастотный транзит. Ввод телефонных каналов на данной промежуточной станции не предусмотрен в соответствии с заданием на проектирование. Схема организации связи на участках ОРС-ПРС 1- В приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Схема организации связи на участке ОРС - 1 - ПРС 1 - В

На промежуточной станции ПРС 2 производится активный переприем радиосигналов. В данном варианте регенерация сигналов на этой станции не производится. При регенерации сигналов необходима установка оборудования IDU. На оконечной станции ОРС 2 при помощи соответствующего мультиплексорного оборудования формируются аналоговые окончания телефонных каналов.

Рисунок 4. -Схема организации связи на участке ПРС 2 - ОРС 2.

4. Расчет устойчивости связи на ЦРРЛ

4.1 Построение профиля пролета

Расчеты производим для самого длинного пролета на ЦРРЛ.

Рассчитываем условный нулевой уровень (УНУ) по формуле:

(1-

где R₀ - длина пролета, км,

R_з - геометрический радиус Земли (6370 км),

K_i - текущая относительная координата заданной точки,

где R_i - расстояние до текущей точки от левого конца пролета,

K_i=0.0; 0.1; 0.2; … 1.0,

R₀ = 20км.

Для

5 м.

остальные значения вычисляются аналогично.

7.7м.

6.5 м.

Рассчитываем профиль интервала по формуле:



Составляем таблицу по результатам расчетов:

Таблица 4.

ki	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
Ri, км	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
yi, м	0	2.8	5	6.5	7.4	7.7	7.4	6.5	5	2.8	0
y2, м	50	50	40	45	45	55	70	70	50	50	45
y, м	50	52.8	45	51.5	52.4	62.7	77.4	76.5	55	52.8	45

По результатам расчетов строим профиль пролета (рис.5).

Рисунок 5. Профиль пролета проектируемой ЦРРЛ.

4.2 Расчет величины просвета H(0)

Находим величину просвета без учета рефракции по формуле:

,

где H(0) - величина просвета без учета рефракции радиоволн,

H₀ - критический просвет, определяемый как

,

где R₀ - длина пролета,

К_ТР = 0.6 - относительная координата наивысшей точки профиля пролета;

Приращение просвета, обусловленное явлением рефракции:

где =-6.510^-8 1/м - среднее значение вертикального градиента диэлектрической проницаемости тропосферы;

(-6.510^{- 8}) 0.6(1-0.6)=1.56 м.

Тогда просвет равен

H(0)=6.6-1.56=5.04 м.

При вычерчивании профиля пролета для удобства построений начало отсчета высот размещено в точке 40 м. От наивысшей точки профиля вертикально вверх откладываем величину просвета без учета рефракции радиоволн Н (0) = 5.04м. Через нижний конец этого отрезка проводим линию прямой видимости АВ. Вертикально вниз от наивысшей точки профиля откладываем отрезок, равный критическому просвету Н₀ = 6.6 м. Через нижний конец этого отрезка проводим линию CD, параллельную линии прямой видимости таким образом, чтобы высоты подвеса левой и правой антенн получились примерно одинаковыми. По точкам пересечения этой линии с профилем пролета определяем величину параметра s, характеризующего протяженность препятствия на пролете. Находим, что высоты подвеса обеих антенн равны 36 м. и 35 м.

4.3 Расчет минимально-допустимого множителя ослабления

Расчет V_мин производится по формуле:

где Р_пор - пороговая мощность сигнала на входе приемника, дБВт

Р_пд - мощность сигнала на выходе передатчика, дБВт

А_св - затухание сигнала в свободном пространстве, дБВт:

G_пд, G_пр - коэффициенты усиления передающей и приемной антенны, дБ.

Величина G рассчитывается по формуле

,

где

площадь раскрыва антенны.

К₁ = 0.6 - коэффициент использования поверхности раскрыва (апертуры) антенны.

,

тогда

Суммарную величину потерь в антенно-фидерном тракте принимаем равной 1 дБ.

V мин=-120+7+139-40.5-40.5+1=-54 дБ.

4.4 Расчет устойчивости связи на пролете при одинарном приеме T_пр(V_мин)

В общем случае:

где Т₀(V_мин) - процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счет экранирующего действия препятствий на пролете РРЛ,

Т_n(V_мин) - процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счет интерференции прямой волны и волн, отраженных от земной поверхности,

Т_тр(V_мин) - процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счет интерференции прямой волны и волн, отраженных от неоднородностей тропосферы,

Т_д(V_мин) - процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счет деполяризационных явлений в осадках.

4.4.1 Расчет составляющей T₀(V_min)

Величина T₀(V_min) зависит от протяженности интервала, длины волны, величины просвета, рельефа местности.

На пролетах, где препятствия на трассе удовлетворительно аппроксимируются выпуклой сферой, расчет T₀(V_min) проводят по профилям, построенным при g=0.

При этом T₀(V_min) определяется в зависимости от параметра

, где

А=

где - стандартное отклонение градиента диэлектрической проницаемости тропосферы;

л = 0.027м - длина волны;

R₀ = 20 км - длина пролета;

К = 0.6 - относительная координата наивысшей точки профиля.

А=

- относительный просвет на пролете при g= вычисляется с учетом выбранного значения Н(0) и приращения просвета за счет рефракции радиоволн

относительный просвет, при котором V=V_min. Эту величину найдем из методического пособия в зависимости от параметра м, характеризующего препятствия на пролете:

где К - относительная координата наивысшей точки профиля.

где s = 3.5 км - нормированная величина (найденная путем геометрических построений на профиле пролета).

тогда

Рисунок 6.- Зависимости множителя ослабления от относительного просвета.

При V_мин = -54дБ и = 2.5 определяем: Р(g₀) = -4.25.

Находим, что:

,

Итак, Т₀ (V_мин) найдем по графику рис 7..

Рисунок 7. - Зависимость Т₀ (V_мин ) от параметра ш

(V_мин)<<10^-5 %, то есть этим значением можно пренебречь Т₀(V_мин) = 0%.

4.4.2 Расчет составляющей, обусловленной интерференцией прямой волны и волн, отраженных от земной поверхности

Вероятность того, что множитель ослабления будет меньше за счет интерференции прямой и отраженных от земной поверхности волн, определяем по формуле:

где при и А = 1.5 (по графику рис 8.)

Рисунок 8.График определения .

Ф = 1 согласно методическим указаниям;

тогда

4.4.3 Расчет замираний, обусловленных интерференцией прямой волны и волн, отраженных от неоднородностей тропосферы Т_ТР(V_мин)

Вероятность того, что множитель ослабления будет меньше за счет интерференции прямой и отраженной от тропосферы волны, определяем по формуле:

где - параметр, учитывающий вероятность возникновения многолучевых замираний, обусловленных отражениями радиоволн от слоистых неоднородностей тропосферы с перепадом диэлектрической проницаемости воздуха (?е).

где Q - климатический коэффициент, в расчетах принимают Q = 1;

R₀ = 20 км - длина пролета;

F = 11 ГГц - рабочая частота.

тогда:

4.4.4 Расчет замираний, обусловленных потерями энергии в осадках Т_д(V_мин)

По графику рис.9 определим минимально-допустимую интенсивность дождей I_доп от величины V_мин:

Рисунок 9. график зависимости допустимой интенсивности дождей от длины пролета и Vмин.

при V_мин = -54дБ и R₀ = 20 км. I_доп (V_мин) получается много больше максимального значения (190мм/час), указанного на графике рис 9.

Тогда по графику рис. 10 в зависимости от значения I_доп определим

T_д(V_мин) = 0,0001%.

Рисунок 10. Кривые для определения (V_мин)

Таким образом, суммарный процент времени замираний на пролете равен:

4.4.5 Расчет замираний для всей ЦРРЛ Т_ож(V_мин)

Расчет производим по формуле:

где n=3-число пролетов на трассе РРЛ.

Полученное значение не превышает допустимую величину замираний (таблица 3.1 методических указаний) Т_доп(V_мин)=0.01% .

Так как норма на устойчивость связи на проектируемой ЦРРЛ выполняется без резервирования, выбираем конфигурацию системы (1 + 0).

4.5 Расчет диаграммы уровней на пролетах ЦРРЛ

При проектировании ЦРРЛ рассчитывают средние мощности сигнала на входах приемников всех интервалов линии. Средние значения уровней сигналов рассчитываются для оценки качества настройки аппаратуры и антенно-волноводного тракта; для проверки правильности построения профилей пролетов; для оценки точности юстировки антенн; для определения и поддержания в заданных пределах при эксплуатации ЦРРЛ энергетического запаса аппаратуры на замирания сигнала, определяемого как:

где:

Р_ср - средний уровень сигнала, дБВт,

Р_пор - пороговый уровень сигнала, дБВт.

Средняя мощность сигнала на входе приемника:

где Р₀ - мощность сигнала на входе приемника для случая свободного пространства, определяемая как:

где - затухание радиоволн в свободном пространстве;

а_прд + а_прм = 1дБ - потери энергии в антенно-волноводных трактах;

Р_пд = -7 дБВт - уровень мощности сигнала на выходе передатчика,

G_пд = G_пр = 40.5дБ - коэффициенты усиления передающей и приемной антенн;

Таблица 5. - Расчет диаграммы уровней.

p(g) = 1,0 ; Vср = 0,0 дБ (свободное пространство )
Рпрд, дБ	Рвх.ант.прд., дБ	Рвых.ант..прд, дБ	Рвх.ант.пр, дБ	Рвых.ант.пр., дБ	Рср., дБ	Vз, дБ
-7	-7.5	33	-106	-65.5	-75	45
V = Vмин = - 54дБ
-7	-7.5	33	-160	-119.5	-129	-9

Рисунок 11. - Диаграмма уровней сигнала на пролете ОРС1 - ПРС 1- В.

Заключение

Анализируя полученный результат, приходим к выводу, что высота подвеса антенн была выбрана верно. В результате значение замираний на ЦРРЛ

, что не превышает допустимую величину Т_доп(V_мин) = 0.01% при величине относительного просвета 5.04 м и высоте подвеса антенн 36м и 35м. Необходимости в резервировании нет, поэтому была выбрана конфигурация оборудования 1+0.

Поэтому можно сделать вывод, что разработанная ЦРРЛ будет соответствовать нормам качества, рекомендованным МККР.

Список используемой литературы

1. Радиорелейные и спутниковые системы передачи: Учебник для вузов/ А. С. Немировский, О.С. Данилович, Ю.И. Маримонт и др. Под ред. А.С. Немировского. - М.: Радио и связь, 1986. - 392 с.

2. Маглицкий Б. Н. , Кокорич М.Г. Спутниковые и радиорелейные системы передачи: Методические указания по выполнению курсового проекта. - СибГУТИ, 2003 г.

3. Курс лекций «Космические и наземные средства связи».

Размещено на Allbest.ru

...