К вопросу прогнозирования параметров качества РРЛ ПВ

К ВОПРОСУ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА РРЛ ПВ

, ,

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

ул. П.Бровки, д.6, Минск – 220013, Республика Беларусь

Тел.: [phone]; e-mail: nilemc@bsuir. edu. by

Аннотация – Рассмотрено влияние случайного характера вертикального градиента индекса рефракции атмосферы вблизи поверхности Земли на прогнозирование параметров качества радиорелейных линий прямой видимости.

I. Введение

Прогнозирование показателей качества является одним из ключевых моментов в проектировании радиорелейных линий прямой видимости (РРЛ ПВ). Результаты прогнозирования показателей качества существенным образом влияют на выбор мест установки РРЛ, типа и высот подвеса антенн, параметров передатчика и приемника РРЛ.

Наиболее современная и достаточно точная методика прогнозирования показателей качества РРЛ ПВ изложена в Рекомендации МСЭ-R P.530-11 [1]. Вместе с тем данная методика изначально разработана для ручного расчета и не позволяет точно учесть случайный характер электрических параметров атмосферы. Кроме этого, фактически отсутствует учет потерь распространения радиоволн за счет отражения от поверхности Земли.

Согласно Рекомендации МСЭ-R P.530-11 при проектировании РРЛ ПВ следует учитывать ряд факторов, обусловленных параметрами атмосферы и трассы распространения радиоволн.

Однако в методике прогнозирования параметров качества РРЛ ПВ, приведенной в Рекомендации МСЭ-R P.530-11, не учитываются дифракционное замирание, обусловленное закрытием трассы наземными препятствиями при неблагоприятных условиях распространения радиоволн; замирания, обусловленные многолучевостью, возникающей вследствие отражения от поверхности Земли; колебания угла прихода радиоволн на приемном терминале и угла выхода радиоволн на передающем терминале, обусловленные рефракцией. Эти эффекты зависят от атмосферной рефракции и являются функциями от случайной величины – эквивалентного радиуса Земли (или, в зависимости от имеющихся данных, от вертикального градиента индекса рефракции или эффективного вертикального градиента относительной диэлектрической проницаемости атмосферы вблизи поверхности Земли).

В соответствие с Рекомендацией МСЭ-R P.530-11 расчет прогнозируемых параметров качества РРЛ ПВ ведется для медианного значения эквивалентного радиуса Земли, что может приводить к существенным расхождениям прогнозируемых параметров качества с реально получаемыми за счет игнорирования статистических характеристик атмосферной рефракции при составлении прогноза.

II. Основная часть

В настоящее время имеется обширная статистическая информация о поведении атмосферной рефракции в различных климатических зонах Земли. Данная информация, в частности, может быть представлена в виде эмпирических функций распределения вероятности вертикального градиента индекса рефракции или эффективного вертикального градиента относительной диэлектрической проницаемости атмосферы , полученных на основании статистической обработки данных по атмосферной рефракции для различных регионов земного шара.

С учетом вышеизложенного прогнозируемые параметры качества РРЛ ПВ, например, интегральная вероятность сбоя, могут быть определены следующим образом:

,

где - условная вероятность сбоя при заданном эффективном вертикальном градиенте относительной диэлектрической проницаемости атмосферы , рассчитываемая по методике изложенной в Рекомендации МСЭ-R P.530-11; - плотность распределения вероятности эффективного вертикального градиента относительной диэлектрической проницаемости атмосферы .

Сравним результаты прогнозирования вероятности сбоя на основе использования только медианного значения и на основе усреднения в соответствии с имеющейся статистической информацией. Для этого рассмотрим трассу распространения радиоволн, приведенную на рис.1.

Рис.1

На рис.2-рис.4 приведены зависимости условной вероятности сбоя от значения (для удобства нормирования зависимости вместо использована вероятность его не превышения P[gε]) для трех рассматриваемых видов трасс распространения радиоволн.

Для открытой без отражений от рельефа трассы (рис.2) видно влияние колебания угла прихода/выхода радиоволн, обусловленные атмосферной рефракцией.

Для открытой трассы с отражениями от рельефа (рис.3) видно совместное влияние колебания угла прихода/выхода радиоволн и замираний, обусловленных многолучевостью вследствие отражения от поверхности Земли.

Открытая трасса без отражений

Open line without reflections

Рис 2

Открытая трасса с отражениями

Open line with reflections

Рис.3

Полуоткрытая (дифракционная) трасса

Diffraction line

рис.4

Для полуоткрытой (дифракционной) трассы (рис.4) видно совместное влияние колебания угла прихода/выхода радиоволн и дифракционных замираний, обусловленных закрытием трассы наземными препятствиями.

Как видно, условная вероятность сбоя имеет существенную зависимость от условий атмосферной рефракции, что позволяет предположить наличие расхождения прогнозируемых оценок параметров качества РРЛ, основанных на использовании только медианного значения эффективного вертикального градиента относительной диэлектрической проницаемости атмосферы , и на основе усреднения в соответствии с имеющейся статистической информацией. О характере этих расхождений можно судить из данных, приведенных в таблице.

Тип трассы	Вероятность сбоя по Рек. МСЭ-R P.530-11	Интегральная вероятность сбоя
Открытая без отражений	1,97´10-5	5,32´10-5
Открытая с отражениями	1,51´10-5	4,23´10-5
Полуоткрытая	3,95´10-5	8,82´10-5

III. Выводы:

Отсутствие учета статистических данных о характере атмосферной рефракции может привести к необоснованно оптимистическим оценкам прогнозируемых параметров качества РРЛ ПВ.

Учет статистических данных о характере атмосферной рефракции позволяет производить уточненный прогноз параметров качества РРЛ ПВ, при этом получаемые оценки могут более чем в два раза отличаться от оценок, не учитывающих статистические данные.

IV. Список литературы

1. Recommendation ITU-R P.530-11. Propagation data and prediction methods required for the design of terrestrial line-of-sight systems.

2. Справочник по радиорелейной связи/ Под ред. . – М.: Радио и связь, 1981. – 416 с.

TO THE QUESTION OF LINE-OF-SIGHT SYSTEMS QUALITY PARAMETERS PREDICTION

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: nilemc@bsuir. edu. by

Abstract - Influence of randomness of a vertical gradient of an atmosphere refraction index a near to a surface of the Earth on prediction of quality parameters of line-of-sight microwave lines are considered.

I. Introduction

In accordance with Recommendation ITU-R P.530-11 line-of-sight microwave lines quality parameters prediction is conducted for median values of equivalent radius of the Earth. This can result in essential divergences of predicted parameters of quality with really received due to ignoring statistical characteristics of an atmospheric refraction.

II. Main part

Now there is an extensive statistical information on behaviour of an atmospheric refraction in various Earth climatic zones. It is shown, that the conditional failure probability has essential dependence on conditions of an atmospheric refraction that allows to assume presence of a divergence of predicted estimations of quality parameters based on use only median value of equivalent radius of the Earth, and based on averaging of the available statistical information.

III. Conclusion

Absence of the account of the statistical data on an atmospheric refraction character can result in unreasonably optimistic estimations of predicted line-of-sight microwave lines quality parameters.

Received on the basis of the statistical data of atmospheric refraction character estimation can twice differ from received without this data.