РАЗДЕЛ 2
ВЫБОР КРИТЕРИЕВ ВЫПОЛНЕНИЯ УСЛОВИЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ СИСТЕМ
АБОНЕНТСКОГО РАДИОДОСТУПА
Электромагнитная совместимость – обеспечение совместной работы различных РЭС.
Возникающие при работе РЭС помехи воздействуют как кондуктивно, так и
индуктивно [33,35], хотя основное воздействие происходит через антенну [37].
Поэтому чаще всего ограничиваются рассмотрением радиопомех. Очевидно, ЭМС
выполняется тогда, когда уровень воздействующих помех Рп не превышает
допустимый Рп.доп. Для нормальной работы данного устройства, при всей
очевидности данного вербального определения, аналитическая его трактовка
оказывается достаточно неоднозначной, чаще всего связанной с конкретными
условиями функционирования тех или иных РЭС. Центральным вопросом при этом
является выбор критерия [38-40], в соответствии с которым заключают:
выполняются условия ЭМС или нет.
При выборе критерия состояния ЭМС возникают две основные задачи [41,63,64]:
– как связать и как соотнести параметры помехи с параметрами полезного сигнала
и шума в полосе приема этого сигнала с тем, чтобы можно было судить о степени
влияния помехи на качество работы РЭС;
– как выбрать уровень отсчета для оценки влияния помехи.
Сложность решения этих задач [41] связана с тем, что во многих радиосистемах
параметры полезных сигналов, шумов, а также самих помех являются случайными, а
часто и нестационарными процессами с неизвестными текущими характеристиками.
Спектры частот полезных сигналов и помех обычно различны, с различной степенью
перекрытия. Все это явилось причиной многообразия выбираемых критериев и
неоднозначности в оценке состояния ЭМС. Рассмотрим более подробно данную
задачу.
Для определения качества приема сигналов используют, обычно, энергетические
соотношения, частотные различия, особенности статистических параметров
сигналов, помех и шумов. Для определенности приведем диаграмму уровней сигнала,
помехи и шума (рис.2.1)
Рис 2.1. Диаграмма уровней сигналов, помех и шумов при определении критериев
ЭМС
На рис. 2.1 приведены следующие обозначения:
Рс – фактический уровень сигнала на входе приемника зависит от конкретной
трассы, но не может превышать максимально-допустимого уровня (уровня
блокирования), дБм;
РSR – величина характеризует чувствительность приемника и зависит от заданной
Рош (10-3, 10-4, 10-6 и т.д.), дБм;
– уровень собственных шумов в полосе приёма, дБм;
РSR-Рш – пороговый уровень для заданной Рош , дБ;
М=Рс-РSR – запас высокочастотного уровня сигнала, дБ;
Рп – уровень помехи на входе приемника, дБм;
Рп +Рш– суммарная мощность шума и помехи в полосе приема, дБм;
Рсmin – минимальный уровень сигнала на входе приемника при наличии помехи для
заданной Рош , дБм;
TD=Рсmin-РSR – порог деградации при наличии помехи. Эта величина эквивалентна
увеличению шума на входе приемника и может быть получена путем измерений, дБ;
– эта величина показывает на сколько сигнал должен превышать суммарный уровень
помехи и собственных шумов приемника, дБ.
Выбор тех или иных параметров для оценки состояния ЭМС зависит от конкретных
условий функционирования. Для того, чтобы успешно оперировать энергетическими
соотношениями, желательно, чтобы какой-либо энергетический параметр,
участвующий в расчетах, был постоянным. В качестве такого часто используют
уровень шума Рш, относительно которого осуществляется отсчет других
энергетических параметров.
Самой простой ситуацией является та, при которой постоянным является уровень не
только шума, но и полезного сигнала Рс. Такие условия имеют место в спутниковых
системах связи, где флуктуации ?Рс обычно не превышают 1..2 дБ [42]. Это дает
основание взять в качестве допустимого уровень помехи -27…-30 дБ, по отношению
к сигналу, что находится на уровне технологической развязки в СВЧ трактах.
Уровень шума, при этом, в учет можно не брать, поскольку требуемое отношение в
спутниковых системах закладывается еще на этапе разработки ретрансляторов
связи.
К сожалению, в других системах радиосвязи: радиорелейных, тропосферных,
сотовых, в системах абонентского радиодоступа уровень полезного сигнала
является переменной величиной. Этот факт приводит к необходимости все расчеты
по оценке ЭМС осуществлять, используя в качестве базового критерия уровень шума
Рш или уровень чувствительности приемника .
2.1. Защитное отношение
Одним из достаточно простых и универсальных методов оценки состояния ЭМС
является использование защитного отношения [41]. Защитным отношением считается
минимально допустимое отношение сигнал/помеха, при котором качество связи не
ухудшается
, (2.1)
Рис. 2.2. Соотношения спектральной плотности сигнала (СПС), помехи (СПП) и
полосы пропускания фильтра приемника (ППП).
Вместе с тем, наряду с простотой защитное отношение является достаточно
приближенной оценкой, хотя оно рекомендовано в ряде руководящих документов для
использования в качестве критерия (Рекомендации МСЭ-Р S.735, S.1323, S.1325,
S.1329, S.1418) [52]. Недостатками этого критерия является то, что при этом не
учитывается степень ущерба, причиняемого помехой с той или иной
частотно-временной и статистической структурой. Так, на рис. 2.2 представлен
возможный вариант соотношений спектральной плотности сигнала (СПС), помехи
(СПП) и полосы пропускания фильтра приемника (ППП).
2.2. Коэффициент избирательности приемника
Имеется несколько методов оценки указанных частотных различий полосы излучения
передатчика и полосы пропускания приемника. Так, в [5] рекомендуется
использовать соответствующий коэффи