Анализ электромагнитной совместимости сети UMTS и радиовысотомеров РВ-3

АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ СЕТИ UMTS И РАДИОВЫСОТОМЕРОВ РВ-3

, ,

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

ул. П.Бровки, Минск – 220013, Республика Беларусь

Тел.: [phone]; e-mail: *****@***

Аннотация – Рассмотрено помеховое взаимодействие между радиоэлектронными средствами сети сухопутной подвижной службы стандарта UMTS и радиовысотомерами типа РВ-3.

I. Введение

В корневых полосах частот, определенных ITU для эксплуатации сети сотовой связи 3-го поколения (3G) функционируют РЭС радионавигационной службы типа РВ-3. Данные РЭС представляют собой авиационный радиовысотомер (радиолокационную станцию) малых высот и предназначены для визуальной индикации высоты полета, световой и звуковой сигнализации прохода «опасной» высоты, выдачи информации о высоте полета на автопилот стабилизации высоты полета. Таким образом, РЭС РВ-3 относятся к радиосредствам обеспечения безопасности полета, что необходимо учитывать при рассмотрении возможности функционирования этих РЭС с РЭС иных радиослужб в совпадающих полосах частот.

II. Основная часть

Основные параметры РЭС РВ-3, влияющие на электромагнитную совместимость, приведены в таблице.

Параметр	РВ-3	РВ-3М
Мощность передатчика, Вт/дБВт	0.5/-3	0.5/-3
Рабочая частота, МГц	2000±15	2000±15
Ширина спектра излучаемого сигнала, МГц	50±10	45±5
Чувствительность приемника, дБ	90	90
Диапазон измеряемых высот, м	0-300	0-600

Совместное функционирование РЭС стандарта UMTS в полосе частот, выделенной для радионавигационной службы, приводит к следующим конфликтным ситуациям:

-  передатчики радиовысотомеров малых высот могут создавать помеху для приемников базовых станций сети 3G;

-  передатчики абонентских станций сети сотовой связи 3G могут создавать помеху для приемников радиовысотомеров малых высот.

При оценке конфликтных ситуаций необходимо принять во внимание существенную разницу в ширине спектра сигналов, излучаемых РЭС радионавигационной службы и РЭС сети 3G. Минимальная ширина спектра радиовысотомера РВ-3/РВ-3М составляет 40 МГц. Спектральная плотность мощности сигнала высотомера в основной полосе частот (0.5 Вт/40 МГц) = 0.0125 Вт/МГц. Мощность помехи, создаваемая высотомером в полосе пропускания приемника РЭС сети 3-го поколения (0.0125 Вт/МГц)х(3.84 МГц) = 0.048 Вт = -13.2 дБВт. С другой стороны, ширина спектра передатчика РЭС сети 3G составляет 3.84 МГц, что намного меньше ширины спектра высотомера.

При высоте полета летательного аппарата 600 м и ширине диаграммы направленности антенны 50-70° участок земной поверхности, в пределах которого источники помехи обладают наибольшим влиянием, представляет собой круг с радиусом » 250-350 м, что примерно соответствует радиусу элементарной ячейки сети сотовой связи. Следовательно, на приёмник радиовысотомера могут одновременно воздействовать множество абонентских станций сети3G.

Исходя из вышеизложенного, наиболее существенным в рассматриваемой конфликтной ситуации является создание помехи от РЭС сети 3G для РЭС радионавигационной службы.

Уровень мощности полезного сигнала Prxa [дБВт] на входе высотомера в зависимости от высоты полета h [м] можно определить следующим образом (отражение сигнала от поверхности Земли принято зеркальным, т. е. потери при отражении отсутствуют):

(1)

где Ptxa [дБВт] - мощность сигнала на выходе передатчика высотомера; Ga [дБ] - коэффициент усиления относительно изотропного излучателя передающей и приемной антенны высотомера; Lf [дБ] - потери в фидерном тракте высотомера; Lp [дБ] - потери распространения радиоволн между антеннами передатчика и приемника высотомера; h [м] - высота полета.

Потери распространения в выражении (1) могут быть определены как потери в свободном пространстве по следующей формуле:

, (2)

где f [МГц] - частота сигнала; d [м] - расстояние.

Уровень мощности помехового сигнала PrxI [дБВт] на входе высотомера в зависимости от высоты полета h [м] можно по аналогии с (1) определить следующим образом:

,(3)

где PtxI [дБВт] - мощность сигнала на выходе передатчика РЭС сети 3G; GI [дБ] - коэффициент усиления относительно изотропного излучателя передающей антенны передатчика РЭС сети 3G в направлении на приемник помехи, обычно равен 0 дБ.

Отношение сигнал/помеха C/Ia [дБ] на входе приемника высотомера при одном передатчике помехи [2]:

(4)

Разность потерь распространения Lp согласно (2) не зависит от высоты и равняется 6 дБ. Коэффициент передачи сигнала в антенно-фидерном тракте высотомера (Ga - Lf) [дБ] можно определить из чувствительности высотомера:

дБ (5)

Окончательно отношение сигнал/помеха C/Ia [дБ] на входе приемника высотомера при одном передатчике помехи:

дБ (6)

Как следует из (6), отношение сигнал/помеха на входе приемника высотомера при воздействии на него одного передатчика мобильной станции с мощностью 3 дБВт составит (–7) дБ, одного передатчика базовой станции с мощностью 13 дБВт и коэффициентом усиления антенны в направлении вверх 0…(–13) дБ составит (-17)…(-4) дБ. При увеличении числа N передатчиков помехи рассматриваемое отношение сигнал/помеха на входе приемника высотомера будет уменьшаться пропорционально 10×lg(N).

III. Выводы:

На основании приведенных выше соображений можно сделать следующие выводы.

Эксплуатация РЭС радионавигационной службы типа РВ-3/РВ-3М с РЭС сети подвижной связи 3G в совмещенных полосах частот невозможна, поскольку при этом могут создаваться недопустимые помехи для РЭС радионавигационной службы.

Выделение радиочастотного ресурса для развертывания сети сотовой связи 3G должно осуществляться вне полосы частот, выделенной для эксплуатации РЭС воздушной радионавигационной службы.

IV. Список литературы

1. Recommendation ITU-R P.525-2. Calculation of free-space attenuation.

2. Recommendation ITU-R SM.337-4. Frequency and distance separations.

THE ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY ANALYSIS OF UMTS NETWORK AND

RADIOALTIMETERS RV-3

Gorbachev K. L., Kozel V. M., Kavaleou K. A.

Belarusian State University of Informatics and

Radioelectronics,

6,P. Brovka str., Minsk - 220013, Belarus

phone: [phone];

e-mail: *****@***

Abstract - Interference interaction between radio-electronic means of a network of overland mobile service of UMTS standard and radioaltimeters such as RV-3 are considered.

I. Introduction

In root frequency bands the determined ITU for operation of a 3G cellular network operate radionavigating service equipment such as RV-3. It represent aviation radioaltimeter of small heights and are intended for flight height visual indication, the light and sound signal system of "dangerous" height pass, the flight height information output on the autopilot of flight height stabilization. Thus, RV-3 concern to a flight safety radiomeans that it is necessary to take into account by consideration of an functioning opportunity of these equipment with equipment other radioservices in conterminous frequency bands.

II. Main part

Joint functioning UMTS equipment in the frequency bands allocated for radionavigating service, results in the following conflict situations:

small heights radioaltimetr transmitters can create a interference for base stations receivers of UMTS cellular network;

mobile stations transmitters of a UMTS cellular network can create a interference for small heights radioaltimetr receivers.

The signal / interference ratio on a radioaltimetr receiver input (interference source - one mobile station with power 3 dBW and antenna gain 0 dB) will be (-7) dB, (interference source - one base station transmitter with power 13 dBW and antenna gain in a upwards direction 0 … (-13) dB) will be (-17) … (-4) dB. Increase number N of interference transmitters will give decrease the considered ratio proportionally 10ￗlg (N).

III. Conclusion

Operation radionavigating equipment such as RV-3/RV-3M with UMTS mobile communication equipment in the conterminous frequency bands is impossible, as thus inadmissible interference for radionavigating service equipment can be created.

Radio-frequency resource allocation for operation of a UMTS cellular network should be outside of the frequency bands allocated for operation of air radionavigating equipment.