курсовая. цфр-кпр. Проектирование интервала
 Скачать 237.93 Kb.
|
|
Федеральное агентство железнодорожного транспорта Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный университет путей сообщения» ОмГУПС(ОМИИТ) Кафедра «Телекоммуникационные, радиотехнические системы и сети» ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕРВАЛА ЦИФРОВОЙ РАДИОРЕЛЕЙНОЙ ЛИНИИ Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Цифровые системы радиорелейной связи» ИНМВ. 400001. 000 ПЗ Студент гр. 28 В Айтимова А.К. _______ «__» _______________ 2022 г. Руководитель доцент кафедры ТРСиС В. В. Зайцев «__» _______________ 2022 г. ____________________ (оценка) Омск 2022 ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ КАФЕДРА «ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ, РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ» ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «Цифровые системы радиорелейной связи» Студенту: группы 28В _____________________________________________________________ Дата выдачи: 15 сентября 2015г. Срок сдачи: 8 декабря 2015г. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 1) Тип оборудования МИК-РЛ8; 2) Вид модуляции; 3) Чувствительность приемного устройства по системе СИНАД,  =-117дБВт;4) Мощность передатчика,  = -10дБВт;5) Скорость передачи информации; 6) Коэффициенты усиления антенн, 33дБ, 38дБ; 7) Длина интервала, 36 км; 8) Профиль фактических высот поверхности на интервале. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ В результате выполнения работы студент представляет следующие иллюстрации: схему соединения оборудования; схему профиля пролёта; диаграмма уровней сигнала на пролете. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Расчет условного профиля интервала и определение высот антенн полукомплектов РРС. 2. Расчет мощности сигнала на входе приемников РРС. 3. Расчет диаграммы изменения мощности сигнала на пролете. ОФОРМЛЕНИЕ РАБОТЫ Пояснительная записка должна состоять из задания, реферата, содержания, расчетной части, списка использованных источников, иллюстраций. Объем записки: 15 – 30 с. Текст записки выполняется на одной стороне стандартных листов (формат А4). Не допускаются сокращения слов. Формулы выполняются в буквенном обозначении с расшифровкой смыслового и обоснованием числового значений входящих величин, далее подставляются числа и определяются результаты. Схемы и характеристики располагаются в пояснительной записке сразу после ссылки на них. Работа выполняется в соответствии со стандартом предприятия «СТП ОмГУПС–2005». Реферат УДК 671.31Курсовая работа содержит источника. Считаем Цифровые системы радиорелейной связи, канал радиосвязи, профиль пролета, расчет радиолинии, радиорелейная вставка, системы связи, диаграмма уровней сигнала. Расчетно-пояснительная записка содержит проект радиорелейной вставки на заданном участке профиля. Описано оборудование МИК-РЛ8. Рассчитан нулевой уровень, радиус зоны Френеля для критической высоты пролета, определены высоты антенн. Был построен профиль пролета в масштабе с указанием антенн. Рассчитаны мощности сигналов на входе приемника и сигнала, принимаемого на пролете, построена диаграмма уровней сигнала на участке. Курсовая работа выполнена в текстовом редактореMicrosoftWord 10, а также с использованием графического редактора MicrosoftVisio. Расчеты были произведены в редакторе MicrosoftExcel 10 и МathCAD 15. Содержание Введение.........................................................................................................................................5 1 Исходные данные.......................................................................................................................6 2 Описание оборудования............................................................................................................8 3 Расчетная часть.........................................................................................................................11 3.1 Расчёт высот антенн полукомплектов РРС.........................................................................11 3.2. Расчёт мощности сигнала на входе приёмников...............................................................13 3.3 Расчет мощности принимаемого сигнала на пролете........................................................15 Заключение...................................................................................................................................18 Библиографический список........................................................................................................19 ВведениеОдним из основных видов современной связи являются Цифровые радиорелейные линии (ЦРРЛ), которые используются для передачи любых видов сообщений. ЦРРЛ стали важной составной частью цифровых сетей электросвязи – ведомственных, корпоративных региональных, национальных и даже международных, поскольку имеют ряд достоинств, таких как: 1. Возможность быстрой установки оборудования при небольших капитальных затратах (малые габариты и масса радиорелейных систем позволяют размещать их, используя уже имеющиеся помещения, опоры и всю инфраструктуру сооружений). 2. Экономически выгодная, а иногда и единственная, возможность организации многоканальной связи на участках местности со сложным рельефом (лес, горы, реки). 3. Эффективность развертывания разветвленных цифровых сетей в больших городах и индустриальных зонах, где прокладка новых кабелей слишком дорога или невозможна. 4. Высокое качество передачи информации по РРЛ. 5. Возможность применения для аварийного восстановления связи в случае бедствий, при спасательных операциях. В данной курсовой работе необходимо организовать цифровую радиорелейную вставку на интервале с заданным профилем. 1 Исходные данные Для каждого варианта проектирования индивидуальными являются длина интервала характер профиля и рабочая полоса частот. Исходные данные для выполнения задания приведены в таблице 1. Вариант для выполнения заданий – 1 Таблица 1 – Исходные данные для выполнения задания
 2 Описание оборудования Радиорелейная аппаратура «МИК-РЛ8» предназначена для организации зоновых, местных и технологических систем связи и передачи в диапазоне 7,9-8,4 ГГц. Аппаратура обладает высокой гибкостью и обеспечивает построение как однопролетных, так и многопролетных РРЛ с произвольной топологией сети, со скоростями передачи цифровых потоков 2.048, 8.448 и 34.368 Мбит/с. Разработанная аппаратура входит в унифицированную цифровую радиорелейную систему нового поколения диапазона 8…40 ГГц. Основные технические характеристики приведены в таблицах 2 и 3. Таблица 2 – Основные технические характеристики МИК-РЛ8
Таблица 3 – Основные технические характеристики МИК-РЛ8
Состав радиорелейного оборудования МИК-РЛ может варьироваться в широких пределах в зависимости от ее назначения и конфигурации системы. Однако в любом случае оно подразделяется на выносное (ODU) и внутреннее оборудование (IDU). Для многопролетных систем дополнительно необходима система телеуправления и телесигнализации (ТУ ТС). В состав выносного оборудования входят: - антенное устройство (АУ); - одно или два приемопередающих устройства (ППУ); - соединительные кабели. Антенные устройства позволяют осуществлять прием/передачу одновременно в двух ортогональных линейных поляризациях. Высокочастотным интерфейсом АУ является коаксиальный разъем с сечением 7/3.05 мм. В диапазоне 7.9 … 8.4 ГГц используются двухзеркальные антенные системы с диаметром зеркала 1 м и 0,6 м, что позволяет осуществить заднее размещение приемопередающего устройства. Антенна с диаметром 1 м выполнена по схеме Кассегрена, а антенна с диаметром 0,6 м представляет собой антенну со смещенной фокальной плоскостью (типа АДЭ). Простой и надежный механизм позволяет производить юстировку антенного устройства по углу места и азимуту. Для антенны с диаметром зеркала 0,6 м имеется вариант поставки с радиопрозрачным обтекателем. Приемопередающие устройства во всех диапазонах частот имеют одинаковую структуру и выполняют функции усиления, преобразования, модуляции и демодуляции сигнала. Кроме того, в ППУ производится скремблирование и регенерация цифрового сигнала, компенсация потерь в кабеле, шлейфование по высокой частоте и цифровому сигналу. Микропроцессорная система телеметрии и управления ППУ обеспечивает диагностику всех основных элементов ППУ, управление шлейфами и установкой частот гетеродинов приемника и передатчика (для ППУ с синтезатором частоты). Высокочастотным интерфейсом ППУ является коаксиальный разъем сечения 7/3,05 мм (тип N). Входящим и исходящим сигналами ППУ являются групповые потоки в коде HDB3. ППУ выполняются в нескольких модификациях: по частотному диапазону, информационным скоростям передачи сигнала, выходной мощности передатчика и сервисным функциям. Низшей моделью является ППУ с фиксированной установкой частоты гетеродинов, отсутствием дополнительных сервисных каналов. Соединительные кабели. ППУ соединен с внутренним оборудованием одним соединительным кабелем, представляющим две скрученные пары с волновым сопротивлением 120 Ом. Кроме основных цифровых потоков по кабелю подается питание ППУ и сигналы телеметрии. При информационных потоках Е1 и Е2 используется кабель типа КСПП при максимальной длине 300 м. При потоке Е3 применена скрученная пара, относящаяся по условиям эксплуатации (UTP5) к 5-ой категории, максимальная длина кабеля – 100 м. Внутреннее оборудование. Состав внутреннего оборудования определяется конфигурацией системы и зависит в первую очередь от наличия дополнительных сервисных каналов. В случае отсутствия дополнительных сервисных каналов внутреннее оборудование состоит из блока управления контроля и сигнализации БУКС-03 и, при необходимости, мультиплексора МЦП-12 или МЦП-13. Аппаратура позволяет строить как однопролетные, так и многопролетные радиорелейные линии, однако организация системы телесигнализации и телеуправления станции, канала служебной связи осуществляется с помощью аппаратуры группообразования (ИКМ). Кроме того, при использовании мультиплексоров МЦП-13 предоставляется возможность организации сквозного канала со стыком RS-232. При выборе варианта оборудования с дополнительными сервисными каналами, кроме основного потока с пропускной способностью 8,448 или 34,368 Мбит/с передаются восемь цифровых каналов с пропускной способностью 64 Кбит/с. В этом случае в базовый комплект внутреннего оборудования входит: - БУКС-04; - мультиплексор и демультиплексор разделения/объединения, вторичных (Е2) или третичных (Е3) цифровых потоков и дополнительных сервисных каналов; - блок управления, контроля и сигнализации (БУКС); - система телеуправления, контроля и сигнализации (ТУТС); - преобразователь питания (внутреннего оборудования). Кроме того, в состав внутреннего оборудования могут входить мультиплексоры вторичных (Е2) или третичных (Е3) цифровых потоков PDH и дополнительные каналы с различными стыками. При этом два из восьми дополнительных сервисных каналов используются для передачи служебной информации: цифровой канал служебной связи, сигналов телесигнализации и телеуправления, специальных сигналов разделения потоков, низкоскоростные дискретные каналы. Остальные каналы представляют собой транспортную среду, на базе которой возможно как построение корпоративных сетей связи, так и организация передачи данных с различными интерфейсами. Конфигурация использования дополнительны каналов произвольная и может быть изменена в процессе эксплуатации. Возможность поэтапного наращивания обеспечивает гибкость в выборе оборудования и снижение начальных затрат. Внутреннее оборудование исполнено по стандарту «Евромеханика 19» в виде модульных 1U кассет К-1, куда устанавливаются все блоки. 3 Расчетная часть3.1 Расчет высот антенн полукомплектов РРСНа условия распространения радиоволн существенное влияние оказывает характер местности, над которой они проходят. Учет рельефа местности при расчете и проектировании РРЛ производится с помощью профилей пролетов линии. Профиль пролета отображает вертикальный разрез местности со всеми высотными отметками, включая строения, лес и реки. Вычерчивание профиля пролета производится с помощью топографических карт. Для удобства при построении профилей используется параболический масштаб, в котором все высоты откладываются по оси ординат, а расстояния – по оси абсцисс. При таком построении линия, изображающая на профиле уровень моря, имеет вид параболы:  , (3.1)где  – относительная координата заданной точки определения радиуса минимальной зоны Френеля; – расстояние до текущей точки, км; – длина пролета, R0 =36 км; – радиус Земли, = 6370 км.Пример расчета нулевого уровня по таблице рисунок 1 показан в таблице 4. Таблица 4 – Расчет условного нулевого уровня
Пользуясь топографической картой, нанесем высотные отметки точек профиля относительно условного уровня на различных расстояниях и соединим их прямыми линиями. Основным критерием для расчета высоты подвеса антенн на пролете является условие отсутствия экранировки препятствиями минимальной зоны Френеля при субрефракции радиоволн. Радиус минимальной зоны Френеля в любой точке пролета может быть определен по формуле:  Н(g)=  , (3.2)где  – рабочая длина волны, м.Просвет на пролете H(  )(расстояние между линией, соединяющей центры антенн, и наивысшей точкой профиля) должен быть не менее  , тогда напряженность поля в точке приема будет равна напряженности поля при распространении радиоволн в свободном пространстве [3].Известно, что просвет с учетом рефракции определяется по соотношению:  , (3.3)где  – просвет в отсутствие рефракции, м; – приращение просвета за счет рефракции можно определить по следующей формуле: . (3.4)Из профиля пролета определим наивысшую точку рельефа (критическую точку) и ее координату  . Рассчитываем относительную координату критической точки: К = Ri/ R0 , (3.5) Для климатического района прохождения трассы проектируемой РРЛ выбираем среднее значение вертикального градиента и стандартное отклонение δ: 1/м;  1/м.Рассчитаем радиус минимальной зоны Френеля H0 по формуле (3.2). Определим приращение просвета за счет рефракции  в соответствии с формулой 3.5.Находим просвет H( ) по выражению (3.3).Значения высоты подвеса антенн  и  получаем графическим методом, откладывая величину вверх от критической точки профиля и соединяя антенны прямой линией, при этом высоту подвеса антенн целесообразно выбирать примерно одинаковой. h1=21 м, h2=21 м.К=  =0,31, H(g)=  =9,876 м,  9,876+4,158=14,034м.3.2 Расчет мощности сигнала на входе приемниковРасчет минимально-допустимого множителя ослабления без учета влияния внутренних помех, произведем по формуле, дБ:  , (3.7)где  – пороговое значение мощности сигнала на входе приемника, = – 120 дБВт; – мощность передатчика, дБВт (-10 дБВт); – затухание сигнала в свободном пространстве между ненаправленными антеннами, дБ; – коэффициенты усиления передающей и приемной антенн, дБ. Для двухзеркальных антенн с параболическим зеркалом диаметром 0,6 м GПР,ПД = 37 дБ;  – суммарные потери в антенно-волноводном тракте (АВТ), =1 дБ.При расчетах необходимо учесть гарантированную пороговую чувствительность приемника, которая, как правило, на три 3 дБ хуже пороговой чувствительности заявленной заводом-производителем. Таким образом, при расчетах примем = -117 дБВт.В оборудовании МИК-РЛ приемопередатчик расположен в непосредственной близости от антенны, а это означает, что коэффициент полезного действия фидерного тракта стремится к единице. Однако потери все же есть. Для их учета примем потери фидерного тракта равными 0,22 дБ. Затухания сигнала в свободном пространстве можно рассчитать по формуле, дБ:  (3.8)где  – длина пролета, м;λ – рабочая длина волны, м.  дБ, дБ.Из-за наличия внутрисистемных помех происходит увеличение вероятности ошибок по сравнению с теми значениями, которые обусловлены выбросами теплового шума. При этом происходит деградация порогового значения мощности сигнала и, соответственно, значения  . Для учета факторов деградации вводится поправочное слагаемое  : . (3.9)Поправочное слагаемое определяется по формуле: (3.10)где  – обусловлено обратным излучением антенн и приемом сигналов с обратного направления на каждой ПРС при 2-х частотном плане распределения частот; – обусловлено обратным излучением антенн и приемом сигналов с обратного направления при узлообразовании (так как на пректируемой РРЛ узлообразования нет, то  = 0 дБ ); – обусловлено мешающими сигналами, возникающими на j-м интервале ЦРРЛ в системах, использующих поляризационную защиту между стволами, работающими на совпадающих частотах. Так как на РРЛ для передачи информационного потока используется один ствол, то = 0 дБ; – обусловлено воздействием мешающих сигналов от соседних стволов. Так как на РРЛ работает один ствол, то = 0 дБ.Значение  определяется в зависимости от величины Z, дБ: , (3.10)где значение Zпор.доп равно отношению мощности мешающего сигнала к сигналу мощности полезного Рпм.пор, вызывающему в основном канале коэффициент ошибок Рош.макс при деградации порогового уровня на 3 дБ. При значении Рош.макс = 10-3 примем Zпор.доп = -13 дБ . Значение Zпор (отношение мешающего сигнала, возникающего из-за приема с обратного направления, к пороговой мощности полезного сигнала) рассчитывается по формуле, дБ: Zпор = -Vмин0j+ Fj(α) – 20lg(R0/ Rj) – Vj+ Vм + ∆Pпд – ∆Gпд – ∆ηавт.пд , (3.11) где Fj(α) – уменьшение уровня мешающего сигнала из-за диаграммы направленности приемной антенны, Fj(α) = -60 до -55 дБ; Rj – протяженность пролета; ∆Рд – разница в мощностях передатчиков мешающего и полезного сигнала, ∆Рд = 0 дБ; ∆Gпд – разница в коэффициентах усиления передающих антенн мешающего и полезного сигналов; ∆Gпд = 0 дБ; ∆ηавт.пд – разница потерь в передающих фидерных трактах мешающего и полезного сигнала, ∆ηавт.пд = 0 дБ; Vj, Vм– значение множителя ослабления полезного и мешающего сигналов при среднем градиенте диэлектрической проницаемости  .Так как относительный просвет на пролете равен единице (исходя из этого условия выбраны высоты подвеса антенн), то значения множителей ослабления полезного и мешающего сигналов равны нулю. Рассчитываем значение Z. Значение ΔVобр выбирают по графикам в зависимости от Z. Примем ΔVобр равным 0,4 дБ и определим Vмин. Все полученные значения заносим в таблицу 5. Таблица 5 – Расчет минимального множителя ослабления
3.3Расчет мощности принимаемого сигнала на пролетеРассчитаем значения мощности сигнала на входах всех приемников проектируемой ЦРРЛ при среднем значении эффективного вертикального градиента диэлектрической проницаемости воздуха . Как известно, параметром, характеризующим помехоустойчивость ЦРРЛ, является чувствительность приемника  (пороговый уровень мощности сигнала на входе приемника, при котором обеспечивается заданное качество связи –  ). При расчете средней мощности сигнала и дальнейшем сравнении ее с пороговой, определяем энергетический запас на замирание сигнала, характеризуемый следующим отношением, дБ: . (3.13)Средняя мощность сигнала на входе приемника первого пролета рассчитывается по формуле:  (3.14)где  – средние потери передачи на пролете, дБ .Средние потери рассчитываем по следующей формуле, дБ:  (3.15)где  – ослабление сигнала в свободном пространстве между ненаправленными антеннами на рассчитываемом пролете, дБ;V – запас ослабления на качество относительно поля свободного пространства на пролете при средней проницаемости воздуха , дБ; – мощность передатчика на пролете, дБВт; – коэффициенты усиления передающей и приемной антенн на интервале, дБ. дБ, дБ, Таблица 6 – Расчет диаграммы уровней на пролете ЦРРЛ
Построить диаграмму уровней сигнала на интервале по примеру рисунок 2. Затухания в свободном пространстве W0 - по результатам расчёта. Запас ослабления на качество принять при Pош =10Е-3, V = -13 дБ, при Pош = 10Е-6, V= – 40.42 дБ,  . Уровень, дБ Рпор=-117  Рисунок 2 – Диаграмма уровней сигнала на интервале Заключение В ходе выполнения курсовой работы по выбранному варианту была взята длина интервала, характер профиля и рабочая полоса частот. Было изучено использованное радиорелейное оборудование. В соответствии с методикой расчета были рассчитаны такие значения как нулевой уровень, радиус зоны Френеля для критической высоты пролета, определены высоты антенн. Был построен профиль пролета в масштабе с указанием антенн. Рассчитаны мощности сигналов на входе приемника и сигнала, принимаемого на пролете, построена диаграмма уровней сигнала на участке. Таким образом, на интервале с заданным профилем по всем рассчитанным параметрам можно организовать радиорелейную вставку. Библиографический список1 Стандарт предприятия. Работы студенческие учебные и выпускные квалификационные:СТП ОмГУПС-1.2-2005: общие требования и правила оформления текстовых документов / Омский государственный университет путей сообщения. – Взамен СТП ОмГУПС-1.2-02; Введен с 01.01.2006. - Омск: ОмГУПС, 2005. 28 с 2 Основы проектирования цифровых радиорелейных линий связи: Учебное пособие / М. А. Быховский, Ю. М. Кирик и др. М.: Горячая линия-Телеком, 2014. 334 с. 3 Проектирование реконструкции участка первичной сети с использованием цифровых систем передачи / Г. Н. Попов, Э. А. Кудрявцева, Г.Л. Хазанов / Сибирский гос. ун-т телекоммуникаций и информатики. Новосибирск, 2000. 36 с. 4 Радиорелейные линии синхронной цифровой иерархии. Основы цифровой передачи сигналов и построения РРЛ: Учебное пособие/В. И. Носов/Сибирский гос. ун-т телекоммуникаций и информатики. Новосибирск, 2005. 222 с. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
