Пучки миллиметровых волн в атмосферных радиолиниях высокоскоростных цифровых систем передачи информации

• Автор: Огарев, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 100 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы:
Современное развитие телекоммуникаций требует больших скоростей передачи информации. Например, для передачи ТВ необходимо передавать до 34 Мбит/с в один адрес. Передача информации в перспективных цифровых беспроводных системах с отводимой полосой в 2000...3000 МГц (для десятков адресов) может быть реализована только в ММ диапазоне волн (возможности систем УКВ диапазона исчерпаны). В мире существует тенденция использования ММВ (40...42 ГГц, 92 ГГц) в атмосферных радиолиниях различных систем передачи информации в городских и пригородных условиях, как например, системах передачи данных с фиксированным доступом типа Fixed Wireless Access, Wireless Local Loop, Future Wireless Personal Communications, распределительных системах передачи ТВ и данных по атмосферным радиоканалам типа Local Multipoint Distribution Service, WLAN, а также в системах широкополосной мобильной связи типа Universal Mobile Telecommunications System, Mobile Broadband Systems, а также Future Public Land Mobile Telecommunications System [1]. Известны, например, дуплексные миллиметровые системы стандарта IEEE 802.3 (Radio-Ethernet 10 Мбит/с): 2351 Series американской фирмы Sierra Digital Communications, работающая в диапазоне 21.2...23.6 ГГц; “КРОСС-8” отечественного производства, работающая в диапазоне 37...39.5 ГГц.
Несмотря на действующие атмосферные ММ радиолинии и теорию флуктуаций для УКВ - Т.И.Арсеньян и др. [2] и особенно в оптическом диапазоне - В.И.Татарский, С.М.Рытов и др. [3], в настоящее время не существует достаточно обоснованных математических моделей расчета полей направленных пучков радиоволн при приеме сигнала ММВ (частот от 30 ГГц и выше) на стационарные и мобильные терминалы в условиях мешающих отражений в различных городских и пригородных “сценариях” распространения (в т.ч. принятых в качестве стандартных международным институтом ETSI [1,4,5]). Ситуация же приема в области тени препятствия (с учетом интерференции парциальных прямого ослабленного в толще частично-прозрачного препятствия и дифрагировавшего на его крае пучков), как правило, вообще исключается из рассмотрения [6,7]. Существующие модели, как правило, не учитывают особенностей распространения и приема пучков ММ диапазона и применимы, в основном, для систем ДМ диапазона с их всенаправленными приемом и передачей. Использование

Глава 2. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТУРБУЛЕНТНОГО
ТРОПОСФЕРНОГО РАДИОКАНАЛА НАД ХАОТИЧЕСКОЙ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ.
2.1 Частотные характеристики слоя турбулентной атмосферы
Одной из особенностей ММВ по сравнению с дециметровыми и сантиметровыми волнами является более интенсивное взаимодействие с турбулентными пульсациями диэлектрической проницаемости атмосферы и неровностями подстилающих покровов. При распространении ММВ происходит их ослабление из-за поглощения и рассеяния турбулентной атмосферой и подстилающей поверхностью, что приводит к флуктуациям амплитуды и фазы. На приземных трассах протяженностью в несколько километров при высотах корреспондирующих пунктов 10... 15 м когерентная составляющая волны, отраженная подстилающим покровом, при сложении в точке приема с волной в свободном пространстве создает интерференционную структуру поля с глубокими амплитудными замираниями [2,3,8,29,15,16], что приводит к ограничению полосы пропускания атмосферного полупространства над подстилающим покровом [17,7]. Повышение надежности и эффективности цифровых систем передачи информации в этих условиях может быть достигнуто путем согласования амплитудных и фазовых спектров принимаемого сигнала не только со спектром информационного сигнала, но и с соответствующими амплитудными и фазовыми характеристиками среды распространения атмосферного радиоканала [11,13,27]. Это привело к необходимости анализа частотных характеристик (ЧХ) толщи приземного слоя атмосферы как радиоканала.
При линейном взаимодействии волны Е(х,1) с невозмущенной средой распространения по аналогии с линейным радиотехническим фильтром ЧХ атмосферного радиоканала К(х,со) в частотном представлении определяется [16,17] как
отношение полей Е(ОД-т) = Е(хД) = Е0 ехр(к-ЛЁх - плоской волны на выходе
канала протяженностью х и на входе = Е0 ехр{- ісої) в виде