РАЗДЕЛ 2
СИГНАЛЬНО-ПОМЕХОВАЯ ОБСТАНОВКА В ЛИНИЯХ СВЯЗИ СИСТЕМ АБОНЕНТСКОГО РАДИОДОСТУПА
Сигнально-помеховая обстановка (СПО) во многом определяет эффективность использования САРД. Кроме статистики полезных сигналов и взаимных, внутрисистемных помех в этих линиях действуют помехи других РЭС (межсистемные), индустриальные, космические и другие. Все перечисленные помехи создают проблему ЭМС, которая, в силу низкого энергопотенциала линий САРД могут привести к серьезным нарушениям информационного обмена. Рассмотрим СПО в указанных линиях.
2.1 Статистическая характеристика сигналов в линиях связи систем абонентского радиодоступа
Как и во всех прочих линиях связи и радиоэлектронных системах, в линиях САРД распространяющиеся радиоволны (РРВ) носят сложную случайно-детерминированную структуру и подчиняются законам электродинамики, а их параметры описываются уравнениями Максвелла ?5,44?. В условиях офиса или кампуса можно выделить три основных механизма, определяющие параметры сигналов на входе приемных антенн:
1) Главная часть мощности принимаемого сигнала, определяемая в дБ уравнения передачи
. (2.1)
где - мощность передатчика;
- соответственно: коэффициенты усиления передающей и приемной антенн;
- ослабление в свободном пространстве на длине волны и на расстоянии ;
- коэффициенты полезного действия приемного и передающего фидеров.
2) Дополнительное затухание, вызванное влиянием стен, перекрытий этажей и др.
?дБ?, (2.2)
где - ослабление за счет влияния стены или межэтажного перекрытия. Обычно ?9,14? для стены берется =8,38 дБ и =0,51, межэтажного перекрытия =18,3 дБ и =0,46, - количество перегородок или межэтажных перекрытий.
Если условия распространения таковы, что в окружающей среде достаточно много различных переизлучающих или поглощающих энергию ЭВМ объектов, то вводится еще один дополнительный множитель ослабления ?5,9?:
, (2.3)
где ? - погонный коэффициент, учитывающий заполнение пространства различными предметами. Для почти пустого пространства ?=0,2 дБ/м, для переполненного пространства ?=0,6 дБ/м.
3) Случайная компонента дополнительного затухания
, (2.4)
где - отображают соответственно: медленные и быстрые случайные замирания.
В расчетных задачах по энергетике радиолиний САРД быстрыми замираниями обычно пренебрегают, ибо они характерны для достаточно протяженных, когда ?30-50 км, преимущественно закрытых или полузакрытых радиотрасс. Для офисных, кампусных радиолиний или радиолиний в пределах микрорайона принято считать .
Причиной, порождающей случайно изменяющиеся уровни сигналов, являются перемещения людей и предметов, элементов мебели, открывания - закрывания дверей, перемещения транспортных единиц, отраженный сигнал от которых приходит в точку приема со случайной фазой и (или) со случайной фазой и амплитудой. Квазипериод этих замираний составляет секунды и более длительные временные отрезки. Медленные замирания со значительно большими квазипериодами (часы) могут быть результатом воздействия атмосферных факторов (похолодание, потепление, дождь, туман и др.). медленные замирания подчиняются случайному логарифмически-нормальному закону, когда логарифм от уровня сигнала - распределен нормально с параметрами . Тогда ?9,14?
, ?дБ? (2.5)
где ? - коэффициент корреляции между двумя сечениями случайного процесса изменения разнесенных на интервал .
Общее дополнительное к (2.1) затухание
. ?дБ? (2.6)
В результате большей детализации рассмотрения условий РРВ, получаем уравнение (2.1) в более развернутом виде:
, (2.7)
где определяется выражением (2.6).
Уравнение передачи (2.7) используется для расчетов энергетики линий САРД.
В отношении статистических характеристик помех такой однозначности (2.7) получить сложно в первую очередь из-за их многообразия и большей априорной неопределенности в отношении их наличия или отсутствия. Поэтому в САРД обычно заранее закладывают избыточный ресурс, который снижает деструктивное действие помех: используют энергетический запас (запас высокого уровня), частотную и временную избыточность в виде широкополосных сигналов, методы адаптации к наличию действующих помех. Рассмотрим более подробно помеховую ситуацию и статистику помех.
2.2 Статистические характеристики электромагнитных помех при замыкании и размыкании контактов
2.2.1 Общая характеристика процесса возникновения импульсных помех
ЭМП, возникающие в результате замыкания и размыкания контактов, играют важную роль и являются одними из наиболее непредсказуемых, ибо сам момент начала или прекращения контакта является случайным. Источниками же контактных помех могут быть различные системы, промышленные и бытовые приборы: зажигании автомобилей, клавиши наборных устройств, электротранспорт и др.
При возникновении или прекращении контакта происходит достаточно сложный переходной составной процесс, состоящий из нескольких отдельных элементарных процессов ?14?:
а) переходной процесс в токонесущих элементах, окружающих контакт;
б) пробой межконтактного пространства;
в) дуговой разряд в межконтактном пространстве;
г) дребезжание контактов, повторные замыкания и размыкания.
Рассмотрим более подробно особенности указанных элементарных процессов.
2.2.2 Анализ переходных процессов в токонесущих элементах, окружающих контакт
В качестве эквивалентной схемы, адекватно описывающей токопроводящие элементы, окружающие контакт целесообразно использовать, изображенную на рис. 2.1.
Рис.2.1. Эквивалентная схема активных и реактивных элеме