Радиорелейная и радиотропосферная связь (стр. 4 из 7)
Наряду с увеличением длины участков линии развитие систем связи, использующих ДТР, идет по пути расширения полосы передаваемых сигналов. Это достигается, в частности, использованием узконаправленных антенн; хотя увеличения энергетических параметров аппаратуры почти не происходит, так как возрастают потери усиления антенн, узкий пучок электромагнитной энергии обеспечивает малые запаздывания между отдельными компонентами многолучевого сигнала в месте приема и, вследствие этого, малые искажения. Расширение полосы передачи позволило передать по линиям ДТР телевизионные сигналы совместно со звуковым сопровождением. Имеются сообщения о применении на линиях ДТР импульсно-кодовой модуляции. Для расширения полосы частот и уменьшения искажений при использовании дальнего тропосферного распространения УКВ находят применение новейшие методы борьбы с многолучевостью путем использования сигналов с широкой базой.
2. Тропосферная связь. Основные понятия
Тропосферная радиоволна распространяется между точками земной поверхности по траектории, лежащей в тропосфере. Энергия тропосферной радиоволны короче 100 см рассеивается на неоднородностях тропосферы. При этом часть энергии попадает на приемную антенну РРС, расположенной за пределами прямой видимости на расстоянии 250 ...350 км. Цепочка таких РРС образует тропосферную радиорелейную линию (ТРЛ) (рис. 2.1).На любой РРС устанавливают антенны, приемно-передающую аппаратуру и вспомогательные устройства (аппаратуру телеобслуживания, служебной связи, гарантированного электропитания и др.). Комплекс аппаратуры, обеспечивающий нормальную работу РРЛ (или ТРЛ), называют радиорелейной системой.
Рисунок 2.1 – К пояснению принципа работы ТРЛ
Механизм проведения дальнего распространения радиоволн на УКВ может быть обусловлен многими факторами. Наиболее часто возможно дальнее прохождение с рассеянием радиоволн на неоднородностях тропосферы. Регулярная дальняя связь с использованием рассеяния волн на неоднородностях тропосферы требует высокого энергетического потенциала радиостанций. В любительских условиях при ограниченных размерах антенн и мощности передатчиков регулярная дальняя связь возможна при усилении антенны 10-16 dBd и мощности передатчика 10 Вт на расстояниях до 300-500 км. Сила сигналов невелика и они имеют характерные временные замирания (фединги) Наиболее удачное время для таких тропосферных связей - время после захода солнца. При повышении энергетического потенциала станций (усиление антенн 16-20 dBd pwr 1 KW) радиус подобных связей возрастает до 600-800 км.
В летний период на 2 метровом диапазоне учащается возникновение положительной рефракции. Наиболее часто оно наблюдается в утренние часы, возникая в ясную погоду, после прохладной ночи, при высоком атмосферном давлении, через 20-30 мин после восхода солнца и продолжаясь, порой, до нескольких часов. Сила сигналов существенно выше (на 10-20 dB), чем при тропосферном рассеянии.
Летом, а особенно осенью, возникает канальное тропосферное прохождение. Характерным признаками являются высокое атмосферное давление, начинающее понижаться, наличие атмосферных фронтов. Данное прохождение позволяет проводить связи на расстояния до 1000-2000 км при умеренной мощности , порядка 100 Вт, и антенне с усилением 10-15 dBd.
2.1. Некоторые виды используемых станций и их параметры
Станция Р-423-1
 |
| СОСТАВ РАДИОСТАНЦИИ Р-423-1 |
| - транспортное средство 13Д для установки; - транспортное средство связи и технического обслуживания электростанции; - мультиплексная система "Импульс", которая не является частью станции, используется для работы в составе цифрового оборудования. |
| БАЗОВОЕ ШАССИ: |
| - для 13Д и электростанции - автомобиль "КаМАЗ-4310"; - для средств связи и технического обслуживания - автомобиль "УРАЛ 375Д"; |
2.2. Сверхдальние тропосферные линии передачи
Исследования распространения волн дециметрового диапазона показали возможность увеличения расстояния между ретрансляционными станциями тропосферных линий до 800—1000 км. При этом объем рассеяния находится в стратосфере. Механизм распространения радиоволн на такие расстояния еще недостаточно изучен, однако эксперименты показали, что распределение амплитуды сигнала при быстрых замираниях также подчиняется закону Рэлея, распределение сигнала при медленных замираниях подчиняется нормально логарифмическому закону, однако дисперсия распределения уменьшается до 2—2,5 дБ. Это означает, что диапазон медленных флуктуаций сигнала значительно меньше, чем на обычных линиях ДТР; сезонный ход множителя ослабления также значительно меньше, чем на обычных линиях ДТР. Оказалось, что трассы, проходящие над морем, значительно лучше по условиям распространения, чем трассы такой же длины над сушей (сигнал выше на 10—20 дБ). Линии СТР приближаются по расстоянию между соседними участками к линиям ионосферного рассеяния, однако вследствие значительно большей широкополосности канала километр линии сверхдальнего тропосферного распространения обходится примерно в 10 раз дешевле, чем на линиях ионосферного рассеяния.
Расчеты для линий СТР показывают, что три надежности связи, равной 99,95%, можно получить мощность шумов в канале, не выходящую за пределы норм (с применением компандеров, дающих 8—10 дБ выигрыша в средне минутной мощности шумов в телефонном канале). Дальнейшее повышение надежности линии может быть получено использованием слежения по частоте. Линия СТР должна иметь для слежения цепь обратной связи, по которой на передающий конец подается информация о состоянии тракта. В соответствии с этой информацией, частота передатчика плавно изменяется, оставаясь, все время на максимуме коэффициента передачи тропосферы. Приемное устройство непрерывно подстраивается. Выигрыш от применения такой системы слежения равен 9—10 дБ. Однако применение ее затруднено необходимостью использования очень широкой полосы.
Увеличение запаздывания между компонентами многолучевого сигнала при СТР резко увеличивает мультипликативные помехи и, следовательно, кроме ухудшения энергетики приема, вызывает увеличение переходных помех при многоканальной телефонии. При передаче дискретной информации «память» канала ограничивает скорость передачи, поскольку появляются межсимвольные искажения. Однако пропускная способность многолучевого канала падает незначительно (на 17%); более того, она может быть восстановлена оптимальными методами передачи информации. Все существующие методы борьбы с мультипликативной помехой могут быть, -в принципе, разделены на следующие группы:
1. Метод накопления, при котором образуются несколько копий принимаемого сигнала, по-разному пораженного мультипликативной помехой. Эти копии комбинируются.
2. Метод адаптивного приема, при котором производится непрерывное или периодическое измерение характеристик среды распространения. Данные этих измерений используются для оптимизации выбора сигналов на передаче путем использования информационной обратной связи и оптимальной обработки сигналов на приеме.
3. Метод использования исправляющих кодов и обратной связи после решений (postdecision feedback).
Применение того или иного метода определяется, с одной стороны, характеристиками канала связи, а с другой—передаваемой информацией и допустимыми искажениями. На многоканальных тропосферных РРЛ наибольшее распространение нашел первый.
При передаче дискретной информации вместо методов разнесения, применяются методы, основанные на возможности разделения лучей в месте приема. Следует отметить, что представление принимаемого сигнала в виде конечной суммы лучей с амплитудами Ui, фазами fi и задержками ti полностью согласуется с физической природой распространения только на коротких волнах. В канале ДТР не представляется возможным выделить один сильный луч, однако, тем не менее, представление сигнала в виде конечной суммы лучей правомочно. Если, например, полоса передаваемого сигнала Dfc, то сигнал может быть представлен суперпозицией лучей с задержками друг относительно друга, равными
(по Котельникову); тогда число разделяемых лучей равно 2tК Dfс. Используя сигналы с широкой базой и корреляционный прием или прием на согласованный фильтр, можно разделить лучи во времени прихода. При этом запаздывание в каждом луче будет значительно меньше tК и, следовательно, уменьшатся искажения сигнала и мультипликативные помехи. При этом в зависимости от методов приема возможно либо выделение одного сильнейшего луча, либо использование нескольких лучей путем когерентного приема и суммирования всех лучей по напряжению.Разделимость лучей связана с наличием у широкобазного сигнала весьма быстро спадающей автокорреляционной функции. Если ширина пика автокорреляционной функции специально сконструированного сигнала меньше минимального запаздывания между лучами и если каким-либо способом в точке приема был определен наиболее сильный луч (или группа лучей), то простой автокорреляционный приемник подавит все остальные лучи, как опережающие, так и запаздывающие, в соответствии со значениями функции автокорреляции для времени, равного величине задержки этих лучей.