Разработка теоретических моделей прогноза уровней сигналов в радиолиниях УВЧ и СВЧ диапазонов и их применение при построении сетей электросвязи

• Автор: Василенко, Глеб Олегович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 342 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень условных обозначений

Введение

Раздел 1 Влияние атмосферных явлений на распространение радиоволн

1.1 Рефракция

1.1.1 Основные определения

1.1.2 Распространение радиоволн в условиях субрефракции

1.1.3 Распространение радиоволн в условиях повышенной рефракции

1.1.4 Атмосферная многолучевость

1.1.5 Тропосферное рассеяние

1.2 Ослабление в атмосферных газах

1.3 Ослабление в дождях
1.3.1 Особенности учета ослабления в дождях при проектировании сетей
электросвязи
1.3.2 Модели, характеризующие статистические распределения
интенсивности дождей
1.3.3 Модели, характеризующие пространственную неравномерность дождя
на трассе
1.3.4 Коэффициент неготовности линии радиосвязи, обусловленный
ослаблением в дождях
1.3.5 Риск превышения нормы на коэффициент неготовности линии
радиосвязи за длительный период эксплуатации
1.3.6 Экспериментальные измерения показателей качества и готовности

1.4 Ослабление атмосферными образованиями, отличными от дождей
Выводы
Раздел 2 Цифровые модели местности и их применение для расчета ослабления
радиосигнала
2.1 Способы получения цифровых моделей местности
2.2 Интерпретация ЦММ при расчете
2.2.1 Векторные карты
2.2.2 Матричные карты
2.3 Построение и анализ профиля местности
2.3.1 Общие сведения
2.3.2 Базовые понятия высшей геодезии
2.3.3 Построение профиля по ЦММ на основе векторной ЦКМ

2.3.4 Построение профиля по ЦММ на основе матричных данных
2.3.5 Примеры построения профилей
2.3.6 Классификация трасс
2.4 Алгоритм построения радиопокрытия (карты потерь)
Выводы
Раздел 3 Влияние подстилающей поверхности на распространение радиоволн
на наземных трассах
3.1 Постановка задачи выбора моделей для расчета радиопокрытия
системы электросвязи
3.2 Статистическая модель Окамура-Хата для расчета ослабления
радиосигнала
3.2.1 Графики Окамура
3.2.2 Аппроксимация Хата
3.2.3 Теоретическое обоснование модели Окамура-Хата
3.2.4 Применение ЦММ при использовании модели Окамура-Хата
3.2.5 Увеличение точности прогноза статистической модели посредством
калибровки
3.3 Физико-статистическая модель Рекомендации МСЭ Р. 1
3.3.1 Модель ослабления и применение ЦММ при расчете
3.3.2 Алгоритмы расчета ослабления
3.3.3 Зависимость напряженности поля от местоположения
3.4 Расчет ослабления радиосигнала детерминистскими методами
3.4.1 Модель Рекомендации МСЭ Р. 1
3.4.2 Модели для коротких городских трасс
3.5 Моделирование ослабления радиосигналов зданиями и сооружениями.
3.5.1 Ослабление при проникновении внутрь объекта застройки, теория и
эксперимент
3.5.2 Ослабление при распространении внутри объекта застройки
3.5.3 Сквозное прохождение радиоволны через объекты застройки
3.6 Определение мощности радиосигнала, рассеянного объектами
естественного и искусственного происхождения
3.6.1 Определение мощности радиосигнала, рассеянного зданиями и
сооружениями
3.6.2 Определение мощности радиосигнала, рассеянного земной
поверхностью
3.7 Моделирование ослабления радиосигналов растительностью
3.7.1 Статистическая модель ослабления
3.7.2 Детерминистская модель ослабления

Выводы
Раздел 4 Достоверность прогноза ослабления радиосигнала по различным
моделям. Алгоритм выбора модели при построении радиопокрытия
4.1 Экспериментальные измерения уровней радиосигналов на наземных
трассах
4.1.1 Трассы измерений
4.1.2 ЦММ районов измерений
4.2 Сравнение результатов измерений и расчетов по модели Окамура-

4.3 Сравнение результатов измерений и расчетов по модели
Рекомендации Р. 1
4.4 Сравнение результатов измерений и расчетов по детерминистским
моделям
4.5 Выбор модели ослабления при построении радиопокрытия
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение Акты внедрения результатов диссертационной работы

жестких норм на показатели качества по ошибкам, приходится также решать и проблемы выполнения не менее жестких норм на показатели готовности.
Понятно, что характеристики любых климатических явлений, в том числе интенсивность выпадения дождей и общее количество осадков, меняются от года к году, от сезона к сезону, от месяца к месяцу. В силу этого при нормировании качества работы радиолиний приняты контрольные периоды, называемые “наихудший месяц’' и “средний год”. То есть для нормируемой величины определяется наибольший среднегодовой процент времени превышения для наихудшего месяца или среднегодовой процент времени превышения.
Нормы на показатели готовности задаются значениями допустимого коэффициента неготовности А'нег, который определяется как отношение времени, в течение которого тракт находится в состоянии неготовности, к общему времени наблюдения контрольного периода -одному году. В них учтены вклады различных причин [30], приводящих к неготовности тракта: неблагоприятное воздействие среды распространения (в том числе ослабление сигнала в дожде), многолучевое распространение сигнала, отказы оборудования и ряд других явлений. При этом ослабление в дождях особенно проявляется в диапазоне частот выше 8 ГГц, а на частотах, превышающих 17 ГГц, становится основной причиной отказов, поскольку при дожде высокой интенсивности ослабление сигнала возрастает до такой степени, что перестает обеспечиваться необходимый для качественной работы радиолинии уровень сигнала. Это приводит к резкому увеличению коэффициента ошибок, и связь прерывается.
Суммарная за год длительность нахождения радиолинии в состоянии неготовности из-за воздействия интенсивных дождей, отнесенная в процентах ко времени к длительности одного года, позволяет рассчитать коэффициент неготовности в дождях Анег д .
Обычно для расчетов Анегд используют статистические распределения интенсивности дождей J!^ в “среднем” годе [20] или “худшем” месяце [31] (распределения описывают значения интенсивностей (в мм/ч), превышаемых в заданном проценте времени контрольного периода). На основе известного распределения рассчитывают максимально допустимую интенсивность дождя ./дтах, при которой ослабление сигнала на линии становится равным значению запаса на замирания А . Далее рассчитывается длительность превышения значения интенсивности дождя ./дтах .
Сложность (и приемлемая точность) расчета Ансгд обусловлена тем, что кроме статистических характеристик интенсивности дождей необходимо учитывать параметр