Министерство информационных технологий и связи
Российской Федерации
ГОСУДАРСТВЕННАЯ КОМИССИЯ ПО РАДИОЧАСТОТАМ

РЕШЕНИЕ

от 24 октября 2005 года N 05-09-03-001


О рассмотрении "Методики расчета электромагнитной совместимости
радиорелейных линий прямой видимости, радиоэлектронных средств
беспроводного радиодоступа и систем сухопутной подвижной
службы с наземными радиоэлектронными средствами гражданского
назначения в полосах частот совместного использования"

    
    Заслушав сообщение ФГУП "Научно-исследовательский институт радио" ("НИИР") о разработке "Методики расчета электромагнитной совместимости радиорелейных линий прямой видимости, радиоэлектронных средств беспроводного радиодоступа и систем сухопутной подвижной службы с наземными радиоэлектронными средствами гражданского назначения в полосах частот совместного использования", ГКРЧ отмечает.
    
    В соответствии с Комплексной программой работ по исследованию вопросов использования радиочастотного спектра, одобренной решением ГКРЧ от 04.04.2005 N 05-05-03-001 ФГУП "НИИР" разработана "Методика расчета электромагнитной совместимости радиорелейных линий прямой видимости, радиоэлектронных средств беспроводного радиодоступа и систем сухопутной подвижной службы с наземными радиоэлектронными средствами гражданского назначения в полосах частот совместного использования", которая должна стать составной частью единой методической базы, создаваемой в рамках общей государственной автоматизированной системы управления радиочастотным спектром.
    
    Признавая необходимость получения сопоставимых результатов при решении задач электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных средств (РЭС) гражданского назначения, ГКРЧ
    
решила:
    
    1. Утвердить разработанную ФГУП "НИИР" "Методику расчета электромагнитной совместимости радиорелейных линий прямой видимости, радиоэлектронных средств беспроводного радиодоступа и систем сухопутной подвижной службы с наземными радиоэлектронными средствами гражданского назначения в полосах частот совместного использования".
    
    2. Рекомендовать заинтересованным гражданам Российской Федерации и российским юридическим лицам применение указанной в пункте 1 настоящего решения Методики при решении задач по обеспечению ЭМС РЭС гражданского назначения.
    
    Приложение.
    
    Методика расчета,
    
    Методика 1,
    
    Методика 2*,
________________
    * Методика 2 временно не приводится. - Примечание .      
    
    
    Методика 3.
_________________
    * Методика 3 временно не приводится. - Примечание .

МЕТОДИКА РАСЧЕТА
электромагнитной совместимости между радиоэлектронными
средствами сетей беспроводного доступа и земными
станциями фиксированной спутниковой службы
гражданского применения в полосе
частот 3400-4200 МГц

    
    
    Перечень сокращений, условных обозначений, символов
    

 
Введение

    
    Оценка ЭМС радиоэлектронных средств является неотъемлемой частью процесса согласования условий совместной работы РЭС. Общая методология оценки ЭМС хорошо известна и широко используется [5, 14]. Вместе с тем, специфика РЭС различных радиослужб обуславливает необходимость внесения в общую методологию некоторых изменений и дополнений. Это может касаться перечня исходных данных взаимодействующих РЭС, моделей распространения радиосигналов, критериев обеспечения ЭМС, а также особенностей учета методов уменьшения помех.
    
    Настоящая методика предназначена для проведения расчетов электромагнитной совместимости между земными станциями фиксированной спутниковой службы (линия космос-земля) в полосе радиочастот 3400-4200 МГц и РЭС беспроводного доступа в полосе частот 3400-3600 МГц.
    
    Методика также содержит ряд рекомендаций по выбору значений некоторых технических характеристик (описание ДН антенн, АЧХ входных трактов и т.д.), по которым может отсутствовать информация в заявочных или разрешительных документах.
    
    Основу методики составили действующие Рекомендации МСЭ-Р, стандарты и спецификации наземного и спутникового оборудования, материалы НИР "Совместимость 3,5", а также методологии, утвержденные радиочастотными органами Российской Федерации [14].
    
    

1. Общая постановка задачи и перечень исходных данных

    При решении задач ЭМС между ЗС ФСС (космос-земля) и РЭС сети беспроводного доступа, функционирующими в общих полосах частот 3400-3600 МГц, наиболее критичными направлениями создания помех являются следующие:
    
    - базовая (БС) станция сети беспроводного доступа на ЗС ФСС;
    
    - одна или несколько абонентских станций (АС) сети беспроводного доступа на ЗС ФСС.
    
    Помехи со стороны передатчиков фиксированной спутниковой службы, размещенных на космических аппаратах, оказываются приемлемыми. Это обеспечивается наложением ограничений на плотность потока мощности, создаваемой у поверхности Земли. Поэтому в данной методике помехи в направлении РЭС беспроводного доступа не рассматриваются.
    
    Типовой помеховый сценарий между РЭС беспроводного доступа и ЗС ФСС предполагает наличие базовой станции с всенаправленной или секторной антенной, абонентских станций, размещенных в произвольных точках зоны обслуживания сети, с направленными антеннами, строго ориентированными на свои базовые станции, и собственно земной станции, работающей с КА на геостационарной орбите (см.рис.1.1).
    
    

    
Рис.1.1. Типовой помеховый сценарий между РЭС

    
    Условие ЭМС между сетью беспроводного доступа и ЗС ФСС считается выполненным, если будет одновременно обеспечена электромагнитная совместимость каждой станции сети беспроводного доступа, рассматриваемой как потенциальный источник помех, и земной станции, рассматриваемой как приемник помех. Таким образом, задача оценки ЭМС может быть сведена к последовательному рассмотрению дуэльных помеховых вариантов взаимодействия каждой, действующей наземной станции сети беспроводного доступа и земной станции фиксированной спутниковой связи.
    
    В ходе проведения оценки ЭМС дуэльных помеховых вариантов следует учитывать, что помимо основных и побочных каналов проникновения мешающих сигналов на вход приемника ЗС ФСС, в ряде случае достаточно опасным является эффект блокировки элементов высокочастотного тракта. Это связано, главным образом, с тем, что современные малошумящие усилители ЗС ФСС имеют достаточно широкую полосу пропускания, которая составляет 1100-1500 МГц [1-4].
    
    Перечень тактико-технических характеристик, необходимых для решения задач ЭМС, в полном объеме находится в следующих заявочных и разрешительных документах:
    
    - Решение ГКРЧ и прилагаемые карточки по форме N 1 ГКРЧ;
    
    - Заявка на частотные назначения по формам N 1-РС и 1-ЗС;
    
    - Разрешение ФГУП "Главный радиочастотный центр" на использование частот.
    
    Для выполнения вычислений по настоящей методике необходимы исходных данные о параметрах и ТТХ РЭС беспроводного доступа и ЗС ФСС в объеме табл.1.1 и табл.1.2.
    

Таблица 1.1

    
2. Условия обеспечения электромагнитной совместимости и порядок расчета

    
    В процессе решения задач обеспечения электромагнитной совместимости РЭС ключевым моментом является правильный выбор необходимого критерия. В большинстве случаев под критерием обеспечения ЭМС понимается комплексное правило, выполнение которого обеспечивает требуемое качество функционирования взаимодействующих РЭС в условиях воздействия непреднамеренных помех.
    
    Применительно к задаче совмещения ЗС ФСС и РЭС беспроводного доступа в полосе частот 3400-4200 МГц, критерий обеспечения ЭМС может быть упрощенным. Это обусловлено односторонним воздействием помех только со стороны РЭС беспроводного доступа на ЗС ФСС. С учетом эффекта блокировки, правило обеспечения ЭМС между i-й станцией беспроводного доступа и ЗС ФСС можно записать следующим образом:
    
    
    

    
    Алгоритм проведения расчетов, реализующий принятые выше условия обеспечения ЭМС, приведен на рис.2.1.
    
    На первых этапах задаются ТТХ и технические параметры ЗС ФСС, выполняется их обработка и рассчитываются допустимые уровни помех на входе приемника земной станции и на входе элементов его ВЧ тракта. Затем для каждой станции сети беспроводного доступа задаются технические характеристики, рассчитываются величины ожидаемых помех на входе демодулятора и МШУ ЗС ФСС и сравнивают их с допустимыми значениями. Если ожидаемые уровни помех, создаваемые станциями сети беспроводного доступа не превышают допустимые значения, то принимается решение о выполнении условий ЭМС ЗС ФСС и сети беспроводного доступа в целом. Если хотя бы для одной станции беспроводного доступа указанные условия не выполняются, то делается вывод о невыполнении условий ЭМС.
    
    Более детальное рассмотрение каждого этапа алгоритма представлено в последующих разделах.
    
         

Рис.2.1. Алгоритм проведения оценки ЭМС между сетью беспроводного доступа и ЗС ФСС в полосе частот 3400-4200 МГц

    
3. Обработка исходных данных

    
    В данном разделе приводятся математические соотношения и модели, которые рекомендуется использовать в ходе обработки первичных исходных данных по ЗС ФСС и РЭС сети беспроводного доступа, а также расчета некоторых дополнительных параметров. Условно они могут быть разделены на три группы:
    
    - соотношения для расчетов общих параметров;
    
    - соотношения для обработки исходных данных ЗС ФСС;
    
    - соотношения для обработки исходных данных РЭС сети беспроводного доступа.
    
    

3.1. Математические соотношения для расчета общих параметров

    
    1. Расстояние между мешающим и затронутым РЭС (d).
    
    Данный параметр может быть найден на основе географических координат РЭС:
    

    
    где:
    
    .
    
    В ряде случаев требуется знание длины трассы прохождения мешающего сигнала (d). Выражение для данного параметра при условии прямой видимости имеет следующий вид:
    
    ,
    
    где:
    

    
    2. Азимут и угол места между затронутыми РЭС
    
    Азимут от ЗС ФСС в направлении на станцию сети беспроводного доступа Аz может быть вычислен по следующему выражению:
    
    ,
    
    где:
    
    
    
    Выражение для угла места в направлении на мешающую станцию сети беспроводного доступа имеет следующий вид:
    

    
    Азимут и угол места в обратном направлении, т.е. от РЭС сети беспроводного доступа на ЗС ФСС, рассчитываются следующим образом:
    
    
    

    
    3. Частотная расстройка (F).
    
    Расстройка между номиналами частот радиосигналов взаимодействующих РЭС определяется следующим выражением:

    
3.2. Математические соотношения для обработки исходных данных ЗС ФСС

    
    1. Диаграмма направленности (ДН) антенн ЗС ФСС.
    
    Для описания внеосевого усиления приемных антенн ЗС ФСС могут быть использованы Рекомендации МСЭ-Р S.580 и S.465 [6, 7], а также непосредственные описания форм ДН, представленные разработчиками или соответствующими операторами.
    
    При отсутствии указанной информации рекомендуется использовать следующую единую эталонную ДН [15]:
    
    a) для
    

    
    где:
    
    D: диаметр антенны
    
    : длина волны
    
    G: усиление первого бокового лепестка =
    
     == (градусы);
    
     = (градусы);
    
    b) для
    

    
    Указанные диаграммы направленности могут быть изменены для обеспечения более точного соответствия реальной диаграмме направленности.
    
    В тех случаях, когда неизвестно , его можно вывести из выражения:
    

20G - 7.7,

    
    где:
    
    G - выраженное в дБ усиление главного лепестка антенны.
    
    
    2. Внеосевой угол в направлении на источник помех .
    
    В общем случае искомый угол отклонения функционально зависит от высот подъема антенн взаимодействующих РЭС, величины трассы распространения мешающего сигнала , а также направления излучения ЗС по углам места и азимута (см.рис.3.1).
    
    

Рис.3.1

    
    Выражение для внеосевого угла  имеет следующий вид [12]:
    ,
    
    где:
    

    
    
    3. Полоса пропускания демодулятора (описание амплитудно-частотной характеристики)
    
    Требования к амплитудно-частотной характеристике фильтра демодулятора для двоичной фазовой манипуляции изложены в [1-4]. Путем несложных обобщений сформированы аналогичные требования к АЧХ демодуляторов, настроенных на прием радиосигналов с различными типами модуляции. Требования в виде трафарета допустимых значений АЧХ приведены в табл.3.1 и на рис.3.1
    
    

Рис.3.1. Трафарет для АЧХ фильтра демодулятора

    
    Выражение для символьной скорости передачи R имеет следующий вид:
    

,

    
    где:
    

    
    
3.3. Математические соотношения для обработки исходных данных РЭС сети беспроводного доступа

    1. ЭИИМ в направлении на ЗС (ЭИИМ )
    
    Выражение для ЭИИМ в направлении на ЗС имеет следующий вид:
    

,

    
    где:
    

    
    
    2. Диаграммы направленности антенн для станций беспроводного доступа
    
    При отсутствии конкретной информации о ДН антенн станций беспроводного доступа рекомендуется использовать следующие эталонные ДН.
    
    Согласно Рекомендации МСЭ-Р F.699 [9], диаграмма направленности антенны с коэффициентом усиления более 32 дБ, для абонентских станций беспроводного доступа описывается следующими выражениями:
    
G
    

    
    где:
    
     =  20(/D) (G - G)
    
    G 2 + 15(D/)
    
    Диаграммы направленности антенн с коэффициентом менее 32 дБ для абонентских станций беспроводного доступа описываются следующим выражением (Рекомендация МСЭ-Р F.1336) [8]:
    
    
    
    где:
    
     = градусы
    
     = 1.9 градусы
    
     = х 10 градусы
    
    Ненаправленные диаграммы направленности антенн базовых станций в вертикальной плоскости описываются следующим выражением (Рекомендация МСЭ-Р F.1336) [9]:
    
    
    
    
    
    ,
    
    где:
    
    
    
    Эталонные ДН для секторных антенн диапазона 3.5 ГГц в настоящее время еще не разработаны. В расчетах следует руководствоваться описанием ДН конкретных типов антенн, приведенных в спецификациях.
    
    
    3. Внеосевой угол в направлении на затрагиваемую ЗС ФСС ).
    
    Порядок расчета внеосевого угла от абонентской станции на ЗС ФСС аналогичен расчету внеосевого угла на источник помех .
    
    Для базовых станций с ненаправленными антеннами в первом приближении угол можно считать равным нулю для всех возможных вариантов размещения ЗС ФСС.
    
    Таким образом, выражение для внеосевого угла имеет следующий вид:
    
    ,
    
    где:
    

    
    Таким образом, используя представленные выше математические соотношения можно рассчитать перечень базовых технических параметров (см.табл.3.2), которые необходимы для выполнения оценки ЭМС.
    
    

    
4. Расчет ожидаемой мощности помехи

4.1. Уравнения мощности помехи

    
    Расчет реально создаваемых уровней помех осуществляется на основе уравнения радиолинии, устанавливающего взаимосвязь энергетических, частотных и пространственных параметров РЭС полезного сигнала (рецептора радиопомех) и мешающих сигналов (источников непреднамеренных помех). Поскольку основу оценки ЭМС составляет последовательный анализ так называемых "дуэльной" ситуаций, в качестве приемника полезного сигнала рассматривается ЗС ФСС, а источника помех - РЭС беспроводного доступа. Ниже приводятся уравнения мощности ожидаемых помех в полосе демодулятора и в элементах высокочастотного тракта приемника ЗС ФСС.
    
    

Уравнение мощности ожидаемой помехи в полосе демодулятора ЗС ФСС

    
    I= ЭИИМ+ G- + OCR(F) - L(d, h, h, p) - Z - L,
    
    где:
    

    
    
Уравнение мощности ожидаемой мощности помехи в полосе МШУ ЗС ФСС

    
    I= ЭИИМ+ G- L(d, h, h, p) - Z - L
    
    В соответствии с ГОСТ В 25838-83, в случае совпадения главных лепестков ДН антенн ЗС ФСС и РЭС сети беспроводного доступа значение коэффициента поляризационной развязки L составляет 3 дБ при использовании круговой поляризации ЗС ФСС и линейной поляризации РЭС сети беспроводного доступа. В противном случае L = 0 дБ.
    
    Математические соотношения для расчета коэффициентов OCR(F) и L(d, h, h, p) приведены в последующих разделах.
    
    

4.2. Расчет коэффициента частотной коррекции OCR(F)

    
    Точное выражение для коэффициента ослабления воздействия непреднамеренной помехи за счет частотного разноса и несовпадения ширины полосы приемника и мешающего радиосигнала приводится в Рекомендации МСЭ-Р SM.337-4 и имеет следующий вид:     
    

,

    
     где:
    

4.3. Расчет затухания мешающего радиосигнала на трассе распространения

    
    Одним из наиболее важных аспектов в ходе решения задач ЭМС является выбор модели распространения радиосигналов, на основании которой рассчитывается коэффициент ослабления мешающего сигнала L(d, h, h, p). Анализ известных моделей распространения показал, что наиболее подходящей на сегодняшний день является модель, описанная в Рекомендации МСЭ-Р 452-6 [11]. Некоторые специфические исходные данные, необходимые для выполнения расчетов, характерные для территории и климатических условий Российской Федерации, подробно изложены в [14]. Основываясь на указанных источниках, а также особенностях диапазона частот 3,5 ГГц, для задач ЭМС между ЗС ФСС и РЭС сетей беспроводного доступа разработан следующий порядок расчета коэффициента ослабления L(d, h, h, p).
    
    1. Расчет просвета, соответствующего полю свободного пространства, H:
    

,

    
    где:
    

    
    2. Расчет реального просвета H:
    

H = (- ) k(1 - k)/(2R) ,

    
    где:
    

,

    
    Значение эффективного радиуса земли зависит от климатического района. Его медианные величины для различных регионов России приведены в таблице.
    
    

    
    3. Выбор модели распространения.
    
    Выбор модели распространения основан на сравнении реального просвета H и просвета, соответствующего свободному распространению.
    

    
    4. Расчет затухания мешающего радиосигнала для модели свободного распространения. Выражение для расчета имеет следующий вид:
    
    L(d, h, h, p) = 92.5 + 20(ГГц) + 20d(км) + E(p) + A+ A,
    

    
E(p) = 2.6 (1 - e)(p/50).

    
    Коэффициенты A и A, учитывающие дополнительные затухания из-за различных подстилающих поверхностей на трассе распространения, рассчитываются как функция от высоты подъема ЗС и РЭС соответственно:
    

,

    
    Типовые значения параметров d и h приведены в табл.3.3.
    
    

    
    5. Расчет затухания мешающего радиосигнала для дифракционной модели распространения. Выражение для расчета имеет следующий вид:
    

L(d, h, h, p) = 92.5 + 20(ГГц) + 20(км) + L(p) + Е (p) + А + A,

    
,

    
    где:
    

    
    Коэффициент, учитывающий дифракционные потери при распространении радиосигнала, L(p) рассчитывается в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Р P.526.
    
    

5. Расчет допустимой мощности помехи

    
    В процессе решения задачи по обеспечению электромагнитной совместимости РЭС ключевым моментом является правильный выбор необходимого критерия. В большинстве случаев под критерием обеспечения ЭМС понимается комплексное правило, выполнение которого обеспечивает требуемое качество функционирования взаимодействующих РЭС в условиях воздействия непреднамеренных помех. Комплексность правила состоит в том, что оно учитывает взаимное влияние радиоэлектронных средств друг на друга.
    
    Применительно к исследуемой, в данной работе, задаче совмещения ЗС ФСС и РЭС беспроводного доступа в полосе частот 3400-3600 МГц, критерий обеспечения ЭМС может быть упрощенным. Это обусловлено односторонним воздействием помех только со стороны РЭС беспроводного доступа на ЗС ФСС.
    
    Прежде чем перейти к выбору критерия защиты ЗС ФСС представляется целесообразным проанализировать влияние помеховых воздействий на процесс их функционирования. В частности, детальные исследования показали, что результатом воздействия помех на ЗС ФСС являются:
    
    1. Ухудшение качества приема информации, выраженное в увеличении количества ошибочно принимаемых битов.
    
    2. Срыв синхронизации.
    
    Срыв синхронизации носит пороговый характер и имеет место в случае превышения мощности помехи, проходящей во входные цепи приемника, порогового уровня. Чаще всего срыв синхронизации обусловлен одним из следующих процессов во входных цепях приемника:
    
    1. Перегрузка (блокировка) МШУ, конвертора или демодулятора интегральными помехами в полосе частот рабочего ствола ЗС.
    
    2. Нарушение работы системы наведения антенны интегральными помехами в полосе частот рабочего ствола ЗС.
    
    3. Недопустимое ухудшение качества приема в каналах синхронизации.
    
    4. Прохождение помехи в цепи ФАПЧ.
    
    Наиболее вредным из перечисленных процессов оказывается блокировка МШУ и конвертора. Причиной блокировки, как правило, является мощная помеха, возникшая в любой части диапазона частот 3300-4300 МГц. Именно такую полосу пропускания имеют современные МШУ и конверторы.
    
    Ухудшение качества приема, обусловленное снижением отношения сигнал/(шум+помеха), носит плавный характер и наступает, как правило, при меньших значениях мощности помехи, прошедшей на выход приемника. Поскольку на уровень помехи существенное влияние оказывают процессы фильтрации в демодуляторе, степень помехового воздействия снижается с увеличением частотной расстройки.
    
    Таким образом, краткий анализ воздействия помех на приемники земных станций показал, что для обеспечения защиты ЗС ФСС целесообразно принять во внимание два критерия, предотвращающие срыв синхронизации и ухудшение качества приема информации ниже требуемого.
    
    Правилом, исключающим срыв синхронизации (по крайне мере по блокировки МШУ), является следующее:
    

II= Р,

    
    где:
    

    
    Обзор Рекомендаций МСЭ-Р и СЕРТ показал, что определение допустимого уровня помехи, вызывающей ухудшение качества приема информации, целесообразно осуществлять как долю от мощности суммарных шумов приемника.
    

II= 10+ 30 - 228,6,

    
    где:
    

    
    Согласно Рекомендации МСЭ-Р SF.558 [10], рекомендуемым значением x для рассматриваемого случая совмещения является величина, равная 0,1. При этом допускается превышение указанного порогового уровня помехи не более 20% времени наихудшего месяца. Это значение используется в данной работе для проведения дальнейших исследований.
    

6. Методы уменьшения помех

    
    Среди методов уменьшения помех, частично исследованных и рекомендованных исследовательскими комиссиями МСЭ-Р для обеспечения ЭМС в полосе частот 3400-3600, следует выделить применение искусственных и естественных экранов. Анализ известных работ [5], посвященных проектированию искусственных экранов показывает, что они могут обеспечить дополнительное затухание мешающего сигнала до 15 дБ. Более эффективными являются естественные экраны больших размеров (дом, гора, лес, группа деревьев и т.д.). По имеющимся оценкам развязка в этом случае может достигать 40-50 дБ [5].
    
    Другим методом уменьшения помех является применение секторных антенн. При выборе соответствующего правила распределения частот между секторами сети беспроводного доступа (чтобы частоты не совпадали в соседних секторах), можно всегда спланировать работу ЗС так, чтобы ее рабочий номинал не совпадал с номиналом рабочей частоты сектора. Дополнительная развязка по пространству может составить в этом случае до 20-25 дБ.
    
    Традиционным методом уменьшения помех является введение частотной расстройки между радиосигналами затронутого и мешающего РЭС. Применительно к рассматриваемой ситуации данный метод может быть реализован следующим образом.
    
    Если назначение частот для разворачиваемой сети беспроводного доступа в каком-либо регионе осуществлять с шагом, кратным шагу сетки n*F МГц (где n=2, 3, …, а F- шаг сетки), то при назначении частот для ЗС ФСС в оставшихся местах будет обеспечен соответствующий частотный разнос. На рис. 6.1 поясняется суть предлагаемого метода разрежения частотного плана.
    
    Важно заметить, что для широкополосных режимов работы ЗС ФСС, т.е. в случае существенного превышения полосы затрагиваемого приемника над полосой мешающего радиосигнала, метод разрежения частотного плана оказывается также достаточно эффективным. Это обусловлено тем, что в этом случае количество мешающих сигналов, попадающих на вход затрагиваемого приемника, уменьшается пропорционально параметру n, что также поясняется на рисунке.
    
    Таким образом, величина параметра Z может составить следующие величины:
    

Рис.6.1. Пояснение метода разрежения частотного плана

    
    
Список использованных источников

    
    1. Регламент системы "Интерспутник". Документ РСИ-301. Стандарты земных станций системы "Интерспутник". Интерспутник, 1994. Пересмотрен 25.05.98. - 5 с.
    
    2. Регламент системы "Интерспутник". Документ РСИ-302. Характеристики антенны и высокочастотной части земных станций , работающих в диапазоне частот 6/4 ГГц. Стандарт "С". Интерспутник, 1994. Пересмотрен 25.05.98. - 8 с.
    
    3. Регламент системы "Интерспутник". Документ РСИ-501. Стандарты земных станций типа VSAT системы "Интерспутник". Интерспутник, 01.12.98. - 4 с.
    
    4. Регламент системы "Интерспутник". Документ РСИ-502. Стандарт земных станций типа VSAT системы "Интерспутник" для С-диапазона. Стандарт "VC". Интерспутник, 01.12.98. - 12 с.
    
    5. Рекомендация МСЭ-Р SF.1486 "Метод совмещения фиксированных беспроводных систем доступа в фиксированной службе и терминалов с очень маленькой апертурой антенн в фиксированной спутниковой службе в полосе 3400-3700 МГц".
    
    6. Рекомендация МСЭ-Р S.465 "Эталонная диаграмма направленности антенны земной станции для использования при координации и для оценки помех в диапазоне частот от 2 до 30 ГГц".
    
    7. Рекомендация МСЭ-Р S.580 "Диаграммы направленности для использования в качестве норм при проектировании антенн земных станций, работающих с геостационарными спутниками".
    
    8. Рекомендация МСЭ-Р F.1336 "Эталонные диаграммы направленности излучения всенаправленных и других антенн в радиально-узловых (Р-МР) системах для использования при исследовании вопросов совмещения".
    
    9. Рекомендация МСЭ-Р F.699 "Диаграммы излучения антенн РРЛ системы прямой видимости для использования при исследованиях координации и оценке помех в частотном диапазоне от 1 до 40 ГГц".
    
    10. Рекомендация МСЭ-Р SF.558 "Максимально допустимые величины помех от наземных радиолиний системам фиксированной спутниковой службы, использующим 8-разрядную ИКМ для телефонии и работающими в тех же полосах частот".
    
    11. Рекомендация МСЭ-Р Р.452 "Процедура прогнозирования оценки микроволновых помех между станциями на поверхности Земли на частотах выше 0.7 МГц".
    
    12. Приложение ApS7 к Регламенту радиосвязи.
    

    13. НИР "Совместимость 3,5 ГГц".
    
    14. Методика расчета статистических характеристик мешающих сигналов в диапазоне 60 МГц - 40 ГГц для географических и климатических условий различных регионов России. НИР "Помеха - 2".
    
    15. Приложение ApS8 к Регламенту радиосвязи.
    

Приложение

Определения и понятия

    
    
    В настоящей методике используются следующие определения и понятия:
    
    

МЕТОДИКА
расчета ЭМС РРЛ прямой видимости с наземными РЭС
гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц

Обозначения и сокращения

Термины и определения

    
    В "Методике расчета ЭМС РРЛ прямой видимости с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГТц" используются термины, определения которых представлены в таблице 1.1 [1], [15], [16].
    
    

  
1. Общие положения

1.1. Назначение и состав методики

    
    Методика расчета ЭМС РРЛ прямой видимости с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц разработана в соответствии с Техническим заданием на НИР шифр "Расчет ЭМС - РРЛ" в интересах решения задач радиочастотными органами РФ по обеспечению ЭМС вводимых в эксплуатацию РЭС РРЛ с РЭС действующих РРЛ, РЭС БД и сетями СПС гражданского назначения.
    
    В данной Методике на основе возможных сценариев и механизмов возникновения помех, а также соответствующих ограничений и допущений описаны математические выражения расчета уровня полезного сигнала и суммарного уровня помех на входе приемного устройства РЭС РРЛ для одной выборки случайных параметров, определено необходимое количество циклов данных расчетов для получения достоверных вероятностных оценок отношения уровня полезного сигнала к суммарному уровню помех или отношения суммарного уровня помех к уровню шума ПРМ РЭС РРЛ и представлены алгоритмы расчета взаимной ЭМС заявляемых РЭС РРЛ и РЭС действующих РРЛ, а также алгоритмы расчета ЭМС заявляемых РЭС РРЛ с РЭС БД и сетями СПС. Методика позволяет производить оценку и делать выводы о возможности возникновения помех для РЭС РРЛ от РЭС других РРЛ, РЭС БД и сетей СПС гражданского применения, действующих в общих полосах частот и расположенных в дальней зоне.
    
    Методика расчета ЭМС РРЛ прямой видимости с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц используется органами радиочастотной службы РФ при рассмотрении материалов, проведении экспертизы и принятии решения о присвоении (назначении) радиочастот и радиочастотных каналов для радиоэлектронных средств в пределах выделенных полос радиочастот.
    
    Методика состоит из пяти разделов и трех приложений.
    
    В первом разделе определены ограничения и допущения, принятые в методике, входные параметры и выходные результаты, а также критерии оценки ЭМС РЭС РРЛ с другими РЭС РРЛ, РЭС БД и сетями СПС гражданского назначения.
    
    Во втором разделе рассмотрены сценарии взаимного помехового влияния вновь вводимых в эксплуатацию РЭС РРЛ и действующих РЭС РРЛ, а также помехового влияния РЭС БД и сетей СПС на вновь вводимые в эксплуатацию РЭС РРЛ.
    
    В третьем разделе определены механизмы воздействия помеховых сигналов, которые учитываются в методике, и методы математического расчета уровня полезного сигнала и суммарного уровня помех на входе приемного устройства РЭС РРЛ для одной выборки случайных параметров в соответствии с данными механизмами помех, определены также необходимые процедуры для моделирования функционирования рассматриваемых в Методике РЭС.
    
    В четвертом разделе на основе помеховых сценариев и математического аппарата, представленных во втором и третьем разделах, разработаны алгоритмы взаимной оценки ЭМС заявляемых РЭС РРЛ и РЭС действующих РРЛ, а также алгоритмы оценки ЭМС заявляемых РЭС РРЛ с РЭС БД и сетями СПС.
    
    В пятом разделе определен порядок использования Методики расчета ЭМС РРЛ прямой видимости с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц.
    
    Приложение 1 включает в себя методики расчета суммарного ослабления помехового и полезного сигнала, которые используются для расчета ЭМС РЭС РРЛ в соответствующих сценариях совместного использования РЧС с РЭС других РРЛ, БД и сетями СПС гражданского назначения.
    
    В Приложениях 2 и 3 представлены форма и структура исходных данных в части карточки ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ, а также Форм ИД-PC и ИД-ФС.
    
    

1.2. Ограничения и допущения

    
    В Методике расчета ЭМС РРЛ прямой видимости с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц приняты следующие ограничения на ее применение:
    
    1. Оценка ЭМС заявляемых РЭС РРЛ с действующими РРЛ5 РЭС БД и сетями СПС проводится для одного пролета заявляемой РРЛ с учетом помехового влияния РЭС РРЛ, РЭС БД и РЭС сетей СПС на заявляемую РРЛ.
    
    2. Оценка взаимной ЭМС заявляемых РЭС РРЛ и РЭС действующих РРЛ, а также оценка ЭМС заявляемых РЭС РРЛ с РЭС БД и сетями СПС проводится для дальней зоны распространения радиоволн.
    
    3. Оценка ЭМС РЭС РРЛ проводится при условии наличия данных о рельефе.
    
    4. Оценка ЭМС РЭС РРЛ проводится для наименее помехоустойчивого режима заявляемой РЭС РРЛ (режим передачи голосовых услуг).
    
    5. В методике не моделируется адаптивный выбор частотных каналов и регулировка мощности излучения в РРЛ.
    
    6. Оценка ЭМС заявляемых РЭС РРЛ с РЭС БД проводится с учетом режимов функционирования РЭС БД без FHSS и с FHSS.
    
    7. Методики расчета суммарного ослабления полезного и помехового сигнала с оценкой всего профиля трассы применяется для оценки ЭМС между РЭС РРЛ, а суммарного ослабления помехового сигнала также для оценки ЭМС между РЭС РРЛ и БСЪД и сетей СПС. Для оценки ЭМС между РЭС РРЛ и АС БД и сетей СПС используются методики в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Р Р. 1546 и усовершенствованной моделью Хата. При этом; методика расчета суммарного ослабления помехового сигнала с использованием усовершенствованной модели Хата применяется для случая оценки ЭМС на расстояниях от 40 м до 1 км (Таблица 1.2).
    
    

  
1.3. Исходные данные для расчета ЭМС

    
    В Методике расчета ЭМС РРЛ прямой видимости с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц в качестве исходных данных используются:
    
    1. Сведения о действующих и вновь вводимых в эксплуатацию РЭС, которые представлены в карточке ТТХ РЭС по Форме N 1 ПСРЧ (Приложение 2)* в соответствии с Положением о порядке рассмотрения материалов, проведения экспертизы и принятия решения о выделении полос частот для радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств.
________________
    * Текст приложения на сайте не приводится. - Примечание .
    
    
    2. Данные для подготовки заключения о возможности назначения (присвоения) радиочастот для РЭС, используемых в сетях фиксированной и подвижной радиослужб по Форме ИД-РС и ИД-ФС, представляемые заявителями в соответствии с Положением о порядке рассмотрения материалов, проведении экспертизы и принятии решения о присвоении (назначении) радиочастот и радиочастотных каналов для радиоэлектронных средств в пределах выделенных полос радиочастот. (Приложение 3)*.
________________
   * Текст приложения на сайте не приводится. - Примечание .
    
    
    3. Рекомендации МСЭ-Р, стандарты ETSI и ШЕЕ, содержащие технические характеристики РЭС и алгоритмы их функционирования [2-15].
    
    Полный перечень исходных данных, которые требуются для взаимной оценки ЭМС заявляемых РЭС РРЛ и РЭС действующих РРЛ, а также оценке ЭМС заявляемых РЭС РРЛ с РЭС БД и сетями СПС представлены ниже.
    
    

1.4. Критерии ЭМС РРЛ

    
    В качестве критериев обеспечения ЭМС заявляемых РЭС РРЛ с РЭС действующих РРЛ, РЭС БД и сетями СПС в Методике используются отношение сигнал/суммарная помеха и отношение суммарная помеха/шум РПУ на входе РПУ в НШП. Информация о характеристиках заявляемой РРЛ представляется заявителем в карточке ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ.
    
    Для цифровых и аналоговых РРЛ прямой видимости при оценке ЭМС учитываются два вида помех, для которых независимо от механизма их возникновения на входе РПУ в НИР должны выполняться требуемые отношения суммарная помеха/шум и сигнал/суммарная помеха.
    
    Долговременная помеха в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Р F.758 характеризуется значением отношения суммарная помеха/шум -10 дБ, которое при выполнении ЭМС не должно превышаться в более, чем 20% времени наихудшего месяца [2].
    
    Кратковременная помеха в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Р F.1094 характеризуется малым процентом времени, в течение которого показатели качества РРЛ не должны ухудшаться более, чем на 10% от нормируемых значений [3]. Это означает, что отношение сигнал/суммарная помеха за наихудший месяц на каждом интервале РРЛ, на который воздействует помеха, может быть меньше требуемого отношения сигнал/суммарная помеха (защитного отношения), определяющего показатели качества в малом проценте времени, в течение не более 10% времени от нормируемого значения. Этот процент времени Тмт определяется выражением:
    

    
    где
    
     - нормируемый процент времени для РРЛ различного назначения;
    
    R - длина интервала РРЛ с РЭС - ОВП (рецептор помех);
    
    L - длина интервала РРЛ с РЭС - ИП.
    
    Данные о значениях представляются Заявителем при введении новой РРЛ. При отсутствии таких данных, для цифровых РРЛ используются значения , которые разработаны на основе Рекомендаций МСЭ-Т G.826, G.828.C учетом показателя качества коэффициента секунд со значительным количеством ошибок (SESR) и представлены в Таблице 1.3 [4,5].
    

    
    4. Точность оценки расчетного значения отношениях сигнал/суммарная помеха и суммарная помеха/шум РПУ определяется ошибкой статистического анализа А, которая связана с количеством итераций Ntotal следующей зависимостью [2]:
    

    
    где Ntotal- общее количество итераций моделирования функционирования РРЛ, РЭС БД и сетей СПС.
    
    Рекомендуемое значение Ntotal для получения достоверной оценки ЭМС РРЛ соответствует не менее 0,01 .
    
    

1.5. Выходные результаты

    
    Выходным результатом в Методике расчета ЭМС РРЛ прямой видимости с наземными РЭС гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц является решение об ЭМС заявляемых РЭС РРЛ с РЭС действующих РРЛ, РЭС БД и сетями СПС.
    
    Математический аппарат и подробный алгоритм принятия данного решения об ЭМС РЭС РРЛ приводится в главах 3 и 4.
    
    

2. Сценарии совместного использования РЧС РЭС РРЛ, РЭС БД и сетями СПС гражданского назначения

    
    Сценариями совместного использования РЧС РЭС РРЛ, РЭС БД (БС и АС) и РЭС сетей СПС (БС и АС) гражданского назначения в полосах частот выше 1 ГГц являются следующие:
    
    - вводимые в эксплуатацию РРЛ с действующими РРЛ (проводится оценка взаимной ЭМС);
    
    - вводимые в эксплуатацию РРЛ с действующими РЭС сетей СПС (проводится оценка помехового влияния от сетей СПС на РРЛ);
    
    - вводимые в эксплуатацию РРЛ с действующими РЭС БД (проводится оценка помехового влияния от действующих РЭС БД на РРЛ);
    
    - вводимые в эксплуатацию РРЛ с действующими РРЛ и РЭС сетей СПС (проводится оценка помехового влияния от действующих сетей СПС и РРЛ на вводимые в эксплуатацию РРЛ);
    
    - вводимые в эксплуатацию РРЛ с действующими РРЛ и РЭС сетей БД (проводится оценка помехового влияния от действующих РЭС БД и РРЛ на вводимые в эксплуатацию РРЛ).
    
    Для упрощения моделирования совместного использования РЧС вышеуказанными РЭС рассматриваются первые три сценария, которые при соответствующем совместном моделировании будут охватывать все перечисленные сценарии.
    
    При формировании сценариев совместного использования РЧС между РЭС РРЛ, РРЛ как источник помех, представляется одним пролетом, т.е. парой РРС, одна из которых является ПРД, а другая ПРМ в одном направлении и, наоборот, в другом направлении с детерминированными во времени параметрами. В Методике также принято, что ПРД РРЛ всегда используют максимальную мощность.
    
    При формировании сценариев совместного использования РЧС между РЭС РРЛ и РЭС БД, для РЭС БД используются технологии множественного доступа с временным и частотным разделением каналов (TDMA, FDMA) без учета возможности адаптивного выбора канала. При рассмотрении РЭС БД, как источников помех, предполагается использование режимов с максимальной заявленной скоростью, которые* при наличии алгоритма управления мощностью в РЭС БД будут создавать максимальные помехи РРЛ.
    
    При формировании сценариев совместного использования РЧС между~РЭС РРЛ и РЭС сетей СПС в качестве базового режима для моделирования выбран режим FDD. Для анализа сети, использующей режим TDD, производится переход к анализу двух сетей FDD. При этом моделирование и анализ ЭМС РЭС РЛЛ с сетью TDD производится дважды. В первом случае рассчитывается ЭМС, в котором сеть TDD в рассматриваемом диапазоне представляется как ряд каналов АС-БС сети FDD с аналогичными параметрами. Во втором случае рассчитывается ЭМС, в котором сеть TDD в рассматриваемом диапазоне представляется как ряд каналов БС-АС сети FDD с аналогичными параметрами. Данный подход обусловлен тем, что в системах с TDD дуплексом половина временного цикла выделяется одному направлению передачи, при этом длительность односторонней передачи достаточна для проведения регулировки мощности и оценки отношения сигнал/суммарная помеха.
   
    Ниже приведено краткое описание особенностей функционирования РЭС РРЛ, РЭС БД и сетей СПС.
    
    

2.1. Краткое описание особенностей функционирования РЭС РРЛ, РЭС БД и сетей СПС

    
    РРЛ
    
    Кроме особенностей указанных выше, оценка взаимной ЭМС заявляемых и действующих РЭС РРЛ проводится в Методике для наименее помехоустойчивого режима заявляемой или действующей РЭС РРЛ (режим передачи голосовых услуг).
    
    С учетом того, что все параметры РРС считаются детерминированными и неизменными при проведении моделирования, модель функционирования РЭС РРЛ представляется следующим образом.
    

    
    При расчете ЭМС РЭС РРЛ рассматривается совокупность двух РРС, образующих пролет радиорелейной линии. Для обеспечения ЭМС необходимо оценивать воздействие помех на обе РРС. Считается, что ЭМС выполняется только в случае отсутствия недопустимых помех в приемниках обеих РРС.
    
    
    РЭС БД с технологией TDMA-TDD без FHSS
    
    Применение РЭС БД с технологией TDMA-TDD без FHSS предполагает передачу данных только БС или только АС в один и тот же момент времени в паре БС-АС с постоянной мощностью излучения сигнала в течение интервала передачи. При этом номиналы частот несущих фиксированы и не изменяются во времени.
    
    Как на БС, так и на АС может применяться управление мощностью в зависимости от уровня принимаемого сигнала. Кроме того, координаты А( могут быть случайными (когда при заявлении РЭС БД регистрируются только БС) или заданы некоторым конечным множеством координат (когда регистрируются и БС и АС), из которых равновероятно выбирается местоположение АС при моделировании.
    
    В рассматриваемых далее сценариях выделены следующие варианты функционирования РЭС БД с технологией ТОМА-FDD без FHSS.
    

    
    
    РЭС БД с технологией TDMA-FDD с FHSS
    
    Применение РЭС БД с технологией TDMA-TDD с FHSS также предполагает, передачу данных только БС или только АС в один и тот же момент времени в паре БС-АС с постоянной мощностью излучения сигнала в течение интервала передачи. При этом номиналы несущих частот выбираются случайным образом из определенного множества доступных номиналов.
    
    Как на БС, так и на АС может применяться управление мощностью в зависимости от уровня принимаемого сигнала. Кроме того, координаты АС могут быть случайными (когда при заявлении РЭС БД регистрируются только БС) или заданы некоторым конечным множеством координат (регистрируются и БС и АС), из которых равновероятно выбирается местоположение АС при моделировании.
    
    В рассматриваемых далее сценариях выделены следующие варианты функционирования РЭС БД с технологией TDMA-TDD с FHSS.
    

    
    
    Сеть СПС с технологией CDMA
    
    Сеть СПС с CDMA состоит из ряда БС, которые работают на одних и тех же частотах. Максимально возможное количество пользователей в сети ограничено внутрисистемными помехами и не может быть определено без моделирования. В сетях СПС с CDMA как в прямом, так и в обратном каналах осуществляется управление мощностью в АС и БС с целью достижения заданного отношения сигнал/помеха при минимизации внутрисистемных помех. В прямом канале ограничением является максимальная мощность БС, а в обратном канале -внутрисистемная помеха.
    
    При разработке модели функционирования сети СПС с CDMA было принято, что:
    
    - излучение сигнала в течение сеанса связи происходит постоянно, при этом голосовая активность абонентов не учитывается;
    
    - загрузка сети СПС с CDMA при анализе ЭМС равна 70% [6].
    
    В рассматриваемых далее сценариях выделены следующие варианты функционирования АС и БС сетей CDMA.
    

    
    
    Сеть СПС с технологией FDMA
    
    Сеть FDMA состоит из ряда БС, частотные планы которых формируются с целью создания кластеров частот, при этом размерность кластера больше четырех. Каждый частотный канал внутри кластера используется только одной парой АС-БС. Общее количество абонентов, работающих в сети в заданный момент времени, ограничено количеством частотных каналов, выделяемых БС.
    
    В Методике принято, что управление мощностью в прямом канале отсутствует. Управление мощностью в обратном канале может, как присутствовать >гак и отсутствовать. При этом во время этапа управления мощностями мощность" АС не изменяется.
    
    Зона обслуживания сети СПС FDMA в прямом и обратном направлениях связи ограничивается мощностью передатчиков и чувствительностью приемников. Излучение сигнала в течение сеанса связи происходит постоянно, голосовая активность абонентов не учитывается.
    
    В рассматриваемых далее сценариях выделены следующие варианты функционирования систем FDMA.
    

    
    
    Сеть СПС с технологией TDMA
    
    Сеть TDMA состоит из нескольких БС, частотные присвоения которых образуют кластеры частот, размерность кластера больше четырех. Разделение каналов происходит как по частотному принципу, так и по временному принципу. В каждом частотном канале передается несколько мультиплексированных во времени речевых потоков.
    
    Каждый частотный канал в заданный момент времени, как и в системе FDMA, внутри кластера используется только одной парой АС-БС. По этой причине при анализе ЭМС считается, что максимальное количество одновременно работающих станций в сети равно количеству частотных каналов с учетом повторения частот. Суммарная емкость системы при этом определяется как количество установленных при моделировании активных соединений без учета количества тайм-слотов в частотном канале для данной системы.
    
    Управление мощностью в прямом канале может присутствовать или отсутствовать. Управление мощностью в обратном канале присутствует почти во всех современных системах.
    
    Зона обслуживания сети СПС TDMA ограничивается мощностью передатчиков и чувствительностью приемников. При анализе ЭМС голосовая активность абонентов не учитывается.
    

   
2.2. Сценарий РРЛ - РРЛ

    Все параметры РРС считаются детерминированными и неизменными при проведении моделирования. Статистическую неопределенность в определение отношения сигнал/суммарная помеха вносят только множители ослабления полезного и помехового сигналов.
    

    
2.3. Сценарий РЭС РРЛ - БД

    
    Учитывая детерминированность и неизменность параметров РРС при проведении моделирования, перечень возможных вариантов взаимодействия СПС-РЭС РРЛ ограничивается приведенными в следующей таблице.
    

    
    V - управление мощностью в передатчике, связанном с ИП; О - управление мощностью отсутствует.
    
    

2.4. Сценарий РЭС РРЛ- СПС

    
    Учитывая детерминированность и неизменность параметров РРС при проведении моделирования, перечень возможных вариантов помехового влияния сети СПС на РЭС РРЛ ограничивается приведенными в следующей таблице.
    

    V - управление мощностью в передатчике, связанном с ИП; О - управление мощностью отсутствует.
    

3. Методы, используемые в методике расчета ЭМС РРЛ с другими РРЛ, РЭС БД и сетями
СПС гражданского назначения

3.1. Методы, используемые в методике расчета ЭМС для сценария РРЛ-РРЛ

3.1.1. Принцип расчета ЭМС для сценария РРЛ-РРЛ

    
    Оценка ЭМС РРЛ с другими РРЛ проводится путем имитационного моделирования функционирования РЭС РРЛ методом Монте-Карло, который предусматривает формирование на каждой итерации статичных отображений суммарного ослабления помеховых и полезных сигналов при распространении радиоволн с учетом того, что все остальные параметры РРЛ считаются детерминированными [12, 13, 14]. Таким образом, на каждой итерации производится моделирование каналов связи между РЭС РРЛ с учетом определенных в главе 1 ограничений и допущений и проверяется выполнение заданных требований по отношению сигнал/суммарная помеха и отношению суммарная помеха/шум ГЕРМ на входе ПРМ РЭС РРЛ в соответствии с критерием ЭМС, рассмотренным в главе 1. Невыполнение данного требования интерпретируется как отсутствие ЭМС заявляемых РЭС РРЛ с действующими РЭС РРЛ.
    
    

3.1.2. Метод моделирования функционирования РРЛ

    
    При моделировании функционирования РРЛ, с учетом реализации в них частотного дуплекса, отдельно рассматривается каждое направление передачи информации. Для каждой частоты и наименее помехоустойчивого реализованного на ней режима определяется функция распределения отношения суммарная помеха/шум ПРМ и отношения сигнал/суммарная помеха на входе ПРМ РЭС РРЛ, которая является совместной функцией распределения уровня сигнала и уровня суммарной помехи на входе ПРМ. Случайной составляющей распределения уровня сигнала и уровня суммарной помехи для данного сценария является множитель ослабления, учитывающей все механизмы распространения радиоволн на основе данных по рельефу всей трассы, приведенный, соответственно, в Приложении 1.
    
    

3.1.3. Отбор РЭС РРЛ при моделировании сценария РРЛ-РРЛ

    
    При оценке ЭМС список действующих РРЛ, участвующих в формировании помех на заявляемую РРЛ, ограничен процедурой пространственного и частотного отбора.
    
    
    Частотный отбор
    
    В анализе ЭМС учитываются частотные присвоения тех ПРД РРЛ, частотный канал которых находится в пределах двух частотных интервалов между смежными частотными каналами ПРМ РРЛ - объекте воздействия помех (ОВП). Критерием частотного отбора РРЛ-источников помех (ИП) является выполнение следующего условия:
    
    ,
    
    
    
    где:
    
     и - соответственно несущая и ширина канала в ПРД РРЛ - ИП;
    
     и - соответственно несущая и ширина канала в РРЛ - ОВП.
    
    
    Пространственный отбор
    
    Под РРС - ИП, рассматриваемыми при оценке ЭМС, понимаются все РЭС РРЛ, прошедшие частотный отбор и находящиеся к заявленной (действующей) РРЛ ближе расстояния, определяемого из следующего выражения:
    

    
    где:
    
    P - максимальная мощность ПРД РЭС РРЛ - ИП, дБм;
    
    G- коэффициент усиления антенны ПРД РЭС РРЛ - ИП, дБ
    
    G - коэффициент усиления антенны ПРМ РЭС РРЛ - ОВП, дБ;
    
    Sens - чувствительность ПРМ РЭС РРЛ - ОВП, дБм;
    
     - средняя частота передачи или приема (в зависимости от направления воздействия помех) РЭС РРЛ, МГц.
    
    

3.2. Методы, используемые в методике расчета ЭМС для сценария РРЛ - сеть СПС

3.2.1. Общий принцип расчета ЭМС для сценария РРЛ - сеть СПС

    
    Оценка ЭМС РРЛ и сетей СПС проводится путем имитационного моделирования функционирования сетей СПС методом Монте-Карло. Метод Монте-Карло предусматривает моделирование отображений сети сотовой связи, представляющих собой описание всех параметров сети в заданный момент времени. Для создания такого отображения случайным образом по определенным законам распределения случайных величин генерируются положения абонентских станций, множитель ослабления при распространении радиоволн, рассчитываются ослабления сигналов, моделируется организация канала связи между БС и АС, производится управление мощностью на основе параметров распространения радиоволн и мощностей АС и БС. В завершении в каждом отображении проверяется выполнение заданных требований па отношению суммарная помеха/шум ПРМ и отношению сигнал/суммарная помеха в каждом канале ПРМ РЭС РРЛ в соответствии с критерием ЭМС, рассмотренным в главе 1. Невыполнение данного требования интерпретируется как отсутствие ЭМС РЭС РРЛ и сетей СПС.
    
    В соответствии с используемой технологией, TDMA/FDMA или CDMA, происходит моделирование функционирования сети СПС и производится оценка ЭМС. В методике предусмотрены отдельные процедуры для моделирования сети TDMA/FDMA и моделирования сети CDMA, при этом процедуры для прямого и обратного каналов CDMA могут иметь различия.
    
    Исходными данными для методики являются данные о рельефе местности и параметры, предоставляемые заявителем в карточках ТТХ РЭС по Форме N 1 ГКРЧ и Форме N ИД-PC, ФС (см. п.1.3).
    
    Алгоритмы расчета ЭМС для сценария РРЛ-СПС рассмотрены в разделах 4 и 5. Данные по методам и процедурам моделирования функционирования сетей СПС, используемых в этих алгоритмах, приведены в пунктах 3.1.2 - 3.3.
    
    

3.2.2. Отбор РЭС сетей СПС при моделировании сценария РРЛ - сеть СПС

    
    Для ограничения количества сетей и РЭС СПС - источников помех используются следующие параметры пространственного и частотного отбора.
    
    
    Частотный отбор
    
    В анализе учитываются частотные присвоения тех сетей СПС - источников помех, в которых хотя бы один канал ПРД находится в пределах двух частотных интервалов между смежными частотными каналами ПРМ РРЛ - ОВП. Критерием частотного отбора РЭС СПС - ИП является выполнение следующего условия:
    
    ,
    
    
    
    где:
    
     и - соответственно несущая и ширина канала в сети СПС источнике помех;
    
     и - соответственно несущая и ширина канала в ПРМ РЭС РРЛ.
    
    
    Пространственный отбор
    
    Под РЭС СПС - источниками помех, рассматриваемыми при оценке ЭМС с РРЛ подразумеваются все РЭС сети СПС, прошедшие частотный отбор и находящиеся от заявляемой (действующей) РРЛ ближе расстояния, определяемого из следующего выражения:
    

    
    где:
    
    P - максимальная мощность ПРД БС сети СПС, дБм;
    
    G- коэффициент усиления антенны БС, дБ
    
    G - коэффициент усиления антенны ПРМ РЭС РРЛ;
    
    Sens - чувствительность ПРМ РЭС РРЛ, дБм;
    
     - средняя частота передачи или приема на БС, МГц.
    
     - искомое расстояние, км.
    
    

3.2.3. Метод моделирования функционирования сети СПС

3.2.3.1. Метод определения зон обслуживания

    
    Определение зоны обслуживания сети СПС (совокупности зон обслуживания всех БС сети) с учетом рельефа местности является процедурой, которая предшествует всем остальным этапам моделирования функционирования сети. В Методике применяются одинаковые алгоритмы для секторных и всенаправленных антенн БС, т.к. конфигурация соты задается соответствующей диаграммой направленности антенны.
    
    В состав БС входит передатчик, работающий на одной или нескольких частотах в одном и том же диапазоне (в пределах 5% от средней частоты из присвоенных заявляемой БС), приемник и приемо-передающая антенна. Предполагается, что зона обслуживания в обратном канале является определяющей и используется для моделирования функционирования сети в обоих направлениях связи. Для построения зоны обслуживания каждой соты производятся следующие процедуры:
    
    1. Для каждой БС определяются радиусы на поверхности Земли, которые соответствуют максимальным расстояниям возможного обслуживания АС для заданного количества азимутальных радиусов (рекомендуется 360 азимутальных радиусов) с учетом диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости (рис.3.1). В случае нескольких рабочих частот в одном диапазоне на БС расчет зоны обслуживания производится для средней частоты.
    
    2. Из определенных в п.1 координат точек на поверхности Земли формируются массивы ArrqyArea() для каждой k-ой БС в сети СПС (точки задаются в полярной системе координат с центром с координатами к-ой БС).
    
    

рисунок

    
Рис.3.1. Принцип построения зоны обслуживания БС.

    
    В соответствии с введенными допущениями, процедуры расчета максимальных азимутальных расстояний возможного обслуживания АС в направлении АС-БС будут различны для РЭС, реализующих технологию CDMA и РЭС технологии TDMA/FDMA.
    
    
    Сеть СПС с технологией CDMA
    
    Для РЭС, реализующих технологию CDMA, максимальные азимутальные расстояния возможного обслуживания АС для направления АС-БС определяются следующими выражениями [6]:
    

    
    где:
    
    R- максимальное расстояние для поддержания связи, рассчитанное с учетом требуемого отношения SIR в приемнике БС для режима передачи телефонного трафика в предположении, что в сети работает только одна станция [7,8]. R находится из решения следующего уравнения:
    

    
    где:
    
    P - максимальная мощность АС, дБм;
    
    Sens - чувствительность приемника БС, дБм;
    
    G) = G) + G) - коэффициент усиления передающей антенны в направлении передачи, дБ;
    
    G) = G) + G) - коэффициент усиления приемной антенны в направлении приема, дБ; Loss(Rx)- медианные потери на трассе на расстоянии R, дБ (приложение 1);
    
     - параметр СКО, определяющий распределение логнормальных замираний (приложение 1);
    
    b - запас на замирания, принимаемый равным 1,96, что соответствует 95% площади зоны обслуживания [8];
    
    L - фактор загрузки, который характеризует среднюю загрузку сети (соты) и в методике принимается равным 0,75 (стандартная загрузка для города) [8].
    
     - показатель степени, характеризующий зависимость потерь от расстояния, аппроксимирующий используемую модель распространения радиоволн, определяется из выражений:
    

    
    
    Сеть СПС с технологией FDMA/TDMA
    
    Для РЭС, реализующих технологию TDMA/FDMA, максимальные азимутальные расстояния (радиусы) возможного обслуживания AC R для направления АС-БС определяются из уравнения:
    

    
    
    Решение уравнений:
    
    А) Для решения уравнений вида:
    

    
    где:
    
    А = b · - константа, не зависящая от R, R;
    
    применяется рекурсивный метод расчета [6] с использованием функции:
    

    
    n - номер итерации (порядковый номер расчетов) n = 2, 3, R = 0,001 км и R = 1000 км.
    
    Критерий остановки расчетов определяется неравенством:
    

    
    
3.2.3.2. Метод определения координат АС в зоне обслуживания БС

    
    При проведении статистического моделирования функционирования сети СПС на каждой итерации расчетов АС присваиваются координаты в соответствии с равномерным законом распределении АС (п.п.3.3.6.1) в зоне обслуживания одной из БС. С этой целью по всему массиву ArrayArea() с учетом координат k-ой БС определяются граничные значения области обслуживания БС в декартовой системе координат , , , . За начало декартовой системы координат принимается положение БС. В прямоугольной зоне, ограниченной данными координатами, осуществляется генерация случайных равномерно распределенных величин X и Y, При этом учитываются координаты только тех точек, которые будут находиться в рассчитанной (п.п.3.2.3.1) зоне обслуживания данной БС.
    
    Количество АС, генерируемых в зоне обслуживания каждой БС, определяется на этапе моделирования функционирования сети СПС.
    
    Принадлежность местоположений АС к зоне обслуживания сети СПС определяется следующим образом:
    
    1. Генерируются случайные координаты АС в прямоугольной области , , , .
    
    2. Рассчитываются координаты АС в полярных координатах относительно данной БС ().
    
    4. Определяются ближайшие по азимуту точки из массива ArrayArea() к k-ой БС.
    
    5. Проверяются следующие условия:
    
    - если оба радиуса точек из массива ArrayArea(), больше , то точка в зоне обслуживания БС;
    
    - если оба радиуса точек из массива ArrayArea(), меньше , то точка вне зоны обслуживания БС;
    
    - если больше одного радиуса и меньше второго радиуса, то:
    
    - происходит переход в декартову систему координат;
    
    - по точкам из массива ArrayArea() строится уравнение прямой;
    
    - если АС находится в той же полуплоскости или на линии, что и БС, то АС находится в зоне обслуживания БС, иначе вне зоны.
    
    Если АС не принадлежит к зоне обслуживания ближайшей БС, то процедура повторяется, и вновь генерируются случайные координаты X и Y. Процесс продолжается до тех пор, пока АС не попадет в зону обслуживания БС.
    
    

3.2.3.3. Алгоритм моделирования функционирования сети СПС FDMA/TDMA

    
    Метод моделирования функционирования сети СПС FDMA/TDMA одинаков как для прямого, так и для обратного каналов связи и может быть представлен следующей последовательностью операций:
    
    1) По входным данным определяются координаты БС сети СПС и устанавливаются их параметры.
    
    2) Определяются зоны обслуживания всех рассматриваемых БС.
    
    3) На каждой итерации:
    
    3.1) В зоне обслуживания каждой БС для каждого частотного канала генерируются координаты АС.
    
    3.2) Производится организация соединения АС-БС.
    
    3.3) Производится управление мощностью.
    
    3.4) В соединениях АС-БС проверяется факт выполнения заданного отношения' сигнал/суммарная помеха.
    
    

3.2.3.4. Алгоритм моделирования функционирования сети СПС CDMA

    
Моделирование функционирования сети СПС CDMA в прямом канале

    
    Модель функционирования сети СПС CDMA в прямом канале представлена в Методике следующей последовательностью операций:
    
    1) По входным данным определяются координаты БС и устанавливаются их параметры.
    
    2) Определяются зоны обслуживания всех рассматриваемых БС.
    
    3) Для каждой заявляемой БС проводится следующее моделирование (шаги 5-7):
    
    4) На каждой итерации:
    
    4.1) Устанавливается начальное количество абонентов N = 10 в каждой соте.
    
    4.2) Устанавливается шаг приращения абонентов = 5 для каждой соты.
    
    4.3) Устанавливается флаг точного поиска TunningFlag = False.
    
    4.4) Устанавливается количество итераций проверки к = 20 [6].
    
    4.5) Устанавливается счетчик успешного соединения всех абонентов S-0 для БС (к абонентам БС относятся все АС, организовавшие соединение с данной БС).
    
    4.6.1) Генерируется размещение N абонентских станций в зоне обслуживания каждой БС.
    
    4.6.2) Организуются соединения АС-БС.
    
    4.6.3) Производится регулирование мощности.
    
    4.6.4) Производится подсчет успешно организованных соединений для БС.
    
    4.6.5) Если все абоненты рассматриваемой БС успешно подключены, то S = S + 1.
    
    4.7) Повторить к раз шаг 4.6.
    
    4.8А) Если S 0,8 · k, то:
    
    - Если флаг точного поиска TunningFlag = True, то:
    
    - Если = 1 то осуществляется переход к шагу 4.9, иначе = Int(/2);
    
    - N = N + и осуществляется переход к шагу 4.5.
    
    4.8Б) Если S 0,8 · k, то:
    
    - TunningFlag=True;
    
    - Если = 1 то осуществляется переход к шагу 4.9, иначе = Int(/2);
    
    - N = N - и осуществляется переход к шагу 4.5.
    
    4.9) Максимальное количество обслуживаемых АС равно N абонентов. 5) Происходит усреднение максимального количества обслуживаемых АС для заявляемой БС.
    
    

Моделирование функционирования ctnb СПС CDMA в обратном канале

    
    В качестве условия возможности обслуживания АС для БС в обратном канале служит заданный порог превышения уровня внутрисистемных помех над уровнем тепловых шумов приемника БС:
    
    NR = ,
    где:
    
    N - тепловой шум приемника БС, мВт;
    
     и мощность создаваемых помех в приемнике БС соответственно от АС, прикрепленных к данной БС, и АС, прикрепленных к другим БС в этой же сети, мВт.
    
    Стандартным значением этого порога, применяемым при планировании сетей CDMA является 6 дБ [8].
    
    Модель функционирования сети СПС CDMA в обратном канале представлена в Методике следующей последовательностью операций:
    
    1) По входным данным определяются координаты БС и устанавливаются их параметры.
    
    2) Определяются зоны обслуживания всех рассматриваемых БС.
    
    3) Для каждой заявляемой БС проводится следующее моделирование (шаги 5-7):
    
    4) На каждой итерации:
    
    4.1) Устанавливается начальное количество абонентов N = 10 в каждой соте
    
    4.2) Устанавливается шаг приращения абонентов = 5 для каждой соты.
    
    4.3) Устанавливается флаг точного поиска TunningFlag = False.
    
    4.4) Устанавливается количество итераций проверки k = 20.
    
    4.5) Устанавливается счетчик повышения шума за счет внутрисистемных помех NR=0 ((к абонентам БС относятся все АС, организовавшие соединение с данной БС).
    
    4.6.1) Генерируется размещение N абонентских станций в зоне обслуживания каждой БС.
    
    4.6.2) Организуются соединения АС-БС.
    
    4.6.3) Производится регулирование мощности.
    
    4.6.4) NR = +NR.
    
    4.7) Повторить k раз шаг 6.6.
    
    4.8А) Если (NR/k) 4 (6 дБ), то:
    
    - Если флаг точного поиска TunningFlag = True, то:
    
    - Если = 1 то осуществляется переход к шагу 4.9, иначе = Int(/2):
    
    - N = N + и осуществляется переход к шагу 4.5.
    
    4.8Б) Если (NR/k) > 4 (6 дБ), то:
    
    - TunningFlag=Trae;
    
    - Если = 1 то осуществляется переход к шагу 4.9, иначе = Int(/2);
    
    - N = N - и осуществляется переход к шагу 4.5.
    
    4.9) Максимальное количество обслуживаемых АС равно N абонентов.
    
    5) Происходит усреднение максимального количества обслуживаемых АС для заявляемой БС.
    
    

3.2.3.5. Организация каналов связи

    
    Организация каналов связи для TDMA
    
    После размещения АС в зоне обслуживания БС СПС TDMA организуются соединения между АС и БС. БС, в которой АС была размещена в соответствии с процедурой расположения АС (п.3.2.3.2), является БС организующей соединение.
    
    
    Организация каналов связи для CDMA
    
    После размещения АС в зоне обслуживания сети СПС CDMA организуются соединения между АС и БС.
    
    1) С учетом присутствия замираний на трассе определяются потери распространения радиоволн (РРВ) для каждой БС и АС для средней частоты рабочего диапазона данной БС.
    
    2) Определяется БС с минимальными потерями РРВ на трассе для рассматриваемой АС.
    
    3) Данная БС организует соединение АС с сетью СПС.
    
    

3.2.3.6. Модели управления мощностями АС и БС в СПС

Модель управления мощностями АС и БС в сети CDMA

    
    Регулировка мощностей АС и БС для каждой i-ой пары ПРД-ПРМ в пределах одной итерации вычислений в сети CDMA при моделировании ее функционирования происходит в соответствии со следующим алгоритмом [10]:
    

   
    где заданное отношение SIR, и соответствуют рассчитываемому значению SIR и мощности излучения i-oro передатчика АС или БС на n-ой итерации.
    
    В качестве начального значения мощности каждого передатчика принимается ее минимально возможное значение. Выбор начальной мощности не оказывает влияния на работу алгоритма, минимальный уровень выбран для однозначности построения метода.
    
    В соответствии с данным алгоритмом, вычисление мощности АС и БС сети CDMA останавливается после достижения точности данных вычислений ± 0.5 дБ, или по достижении максимального количества итераций, равного 150 [6]. Если точность вычислений для АС не достигает значения ±0.5 дБ, то эти абоненты считаются потерянными и отключаются. Таким образом АС считается успешно обслуживаемой, если в результате управления мощностью выполняется условие:
    
    
    
    

Модель управления мощностью в обратном канале CDMA

    
    Алгоритм управления мощностью для обратного канала CDMA практически полностью повторяет общий алгоритм.
    

    
    где:
    
     - минимально допустимая мощность передатчика, мВт;
    
     - максимально допустимая мощность передатчика, мВт;
    
    - мощность полезного сигнала, принятая на n-ой итерации, мВт;
    
     - заданное отношение сигнал/суммарная помеха;
    
     - отношение сигнал/суммарная помеха, измеренное на n-ой итерации алгоритма управления мощностью в i-ом приемнике:
    

    
    где:
    
    N - мощность шумов i-oro приемника;
    
     - мощность суммарных помех от АС, прикрепленных к обслуживающей БС на n-ой итерации в i-ом приемнике, мВт;
    
     - мощность суммарных помех помех от всех других АС данной сети на п-ой итерации в i-ом приемнике, мВт;
    
     - мощность суммарных помех от всех других РЭС в смежных и пересекающихся диапазонах частот на n-ой итерации в i-ом приемнике, мВт;
    
    Gp - коэффициент усиления за счет расширения спектра, который равен отношению чиповой скорости к скорости передаваемой информации.
    
    

Модель управления мощностью в прямом канале CDMA

    
    Алгоритм управления мощностью в прямом канале CDMA отличается от алгоритма в обратном канале тем, что помимо ограничения на излучаемую мощность для одного абонента существует ограничение на суммарную излучаемую мощность БС.
    
    Кроме этого учитывается нарушение ортогональности сигналов в прямом канале CDMA вследствие многолучевого распространения радиоволн.
    
    Ограничение суммарной мощности происходит при помощи введения поправочного коэффициента для всех каналов трафика[6].
    

    
    где:
    
     - минимально допустимая мощность передатчика, мВт;
    
     - максимально допустимая мощность передатчика, мВт;
    
    - мощность полезного сигнала, принятая на n-ой итерации, мВт;
    
     - заданное отношение сигнал/суммарная помеха;
    
     - отношение сигнал/суммарная помеха, измеренное на n-ой итерации алгоритма управления мощностью в i-ом приемнике:
    

    
    N - мощность шумов i-oro приемника;
    
     - мощность суммарных помех от остальных каналов (телефонные каналы, пилот сигнал, служебные каналы), излучаемых обслуживающей БС на n-ой итерации в i-ом приемнике;
    
     - коэффициент неортогональности сигналов одной БС в прямом канале, стандартное значение которого равно 0.4;
    
     - мощность суммарных помех помех от всех других БС данной сети на n-ой итерации в i-ом приемнике, мВт;
    
     - мощность суммарных помех от всех других РЭС в смежных и пересекающихся диапазонах частот на n-ой итерации в i-ом приемнике, мВт;
    
    Gp - коэффициент усиления за счет расширения спектра, который равен отношению чиповой скорости к скорости передаваемой информации.
    
    Scaling - поправочный коэффициент для ограничения суммарной мощности каналов телефонного трафика в БС, вычисляемый следующим образом:
    
    

    
    где:
    
     - максимально допустимая мощность БС, включающая все типы прямых каналов;
    
    - суммарная моделируемая мощность БС, включающая все типы прямых каналов на n-ой итерации алгоритма управления мощностью;
    
    pilot - доля мощности БС, отводимая на пилот-сигнал (определяется стандартом);
    
    overhead - доля мощности БС, отводимая на служебные каналы;
    
    pilot + overhead принимается равным 20% [6].
    
    

Модель управления мощностью в TDMA/FDMA в прямом и обратном канале

    
    Алгоритм управления мощностью для прямого и обратного каналов TDMA/FDMA отличается от алгоритмов CDMA. В алгоритме управления мощностью для TDMA/FDMA мощность определяется по абсолютному уровню сигнала в приемнике, связанном с данным передатчиком, а не по отношению SIR [10]:
    

    
    где:
    
    - минимально допустимая мощность передатчика, мВт;
    
    - максимально допустимая мощность передатчика, мВт;
    
     - величина логнормального замирания в конкретном соединении, зависящая от параметра о, случайно генерируемая при расчете уровня сигнала;
    
    Sens - чувствительность приемника, дБм;
    
     = - коэффициент усиления передающей антенны в направлении передачи, дБ;
    
     - - коэффициент усиления приемной антенны в направлении приема, дБ;
    
    Loss(R)- медианные потери на трассе между приемником и передатчиком на расстоянии R, дБ;
    
     - параметр СКО, определяющий распределение логнормальных замирании; Для учета присутствия внутрисистемных помех предполагается работа приемника на 3 дБ выше, чем собственная чувствительность [10].
    
    

3.3. Методы, используемые в методике расчета ЭМС для сценария РPЛ-БД

3.3.1. Общий принцип расчета ЭМС для сценария РРЛ-БД

    
    При оценке ЭМС РРЛ и РЭС БД рассматриваются РЭС БД, использующие технологию множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA) с временным дуплексом (TDD) и технологию множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA) с частотным дуплексом (FDD). При этом в методике предусматривается возможность применения технологии FHSS в РЭС БД, но не учитывается возможность адаптивного выбора канала.
    
    Алгоритмы расчета ЭМС для сценария РРЛ-БД рассмотрены в разделах 4 и 5. Данные по методам и процедурам моделирования функционирования РЭС БД, используемых в этих алгоритмах, приведены в пунктах 3.3.2-3.3.3.
    
    

3.3.2. Отбор РЭС БД при моделировании сценария РРЛ-БД

    
    Для ограничения количества РЭС БД - источников помех используются следующие параметры пространственного и частотного отбора.
    
    Частотный отбор
    
    В анализе учитьшаются частотные присвоения тех БС БД - источников помех, в которых хотя бы один канал ПРД находится в пределах двух частотных интервалов между смежными радиостволами ПРМ РРЛ - ОВП. Критерием частотного отбора РЭС СПС - ИП является выполнение следующего условия:
    

    
    где:
    
    , и , - соответственно несущая и ширина канала БС БД - источнике помех;
    
     и - соответственно несущая и ширина канала в ПРМ РЭС РРЛ.
    
    
    Пространственный отбор
    
    Под БС БД - источниками помех рассматриваемыми при оценке ЭМС с РРЛ подразумеваются все БС БД, прошедшие частотный отбор и находящиеся от заявляемой (действующей) РРЛ ближе расстояния, определяемого из следующего выражения:
    

    
    где:
    
    P - максимальная мощность ПРД БС БД, дБм;
    
     - максимальный коэффициент усиления антенны БС, дБ;
    
    -  максимальный коэффициент усиления антенны ПРМ РЭС РРЛ;
    
    Sens - чувствительность ПРМ РЭС РРЛ, дБм;
    
     - средняя частота передачи на БС БД, МГц;
    
    r - искомое расстояние, км.
    
    

3.3.3. Метод моделирования функционирования РЭС БД

3.3.3.1. Метод определения зон обслуживания

    
    Определение зоны обслуживания БС БД (совокупности зон обслуживания всех БС сети) с учетом рельефа местности является процедурой, которая предшествует всем остальным этапам моделирования функционирования РЭС БД. В методике не существует различия между секторными и всенаправленными БС БД, конфигурация соты задается соответствующей диаграммой направленности антенны.
    
    Под БС подразумевается совокупность передатчика, работающего на одной или нескольких частотах в одном и том же диапазоне (в пределах 5% от средней частоты), соответствующего приемника и приемо-передающей антенны. Предполагается, что зона обслуживания в обратном канале является определяющей т.к. мощность передатчика АС чаще всего меньше мощности передатчика БС БД. Именно, эта зона обслуживания используется для моделирования функционирования сети в обоих направлениях связи. Для построения зоны обслуживания конкретной соты производятся следующие процедуры (см. рис.3.1):
    
    3. Для каждой БС БД определяются координаты точек на поверхности Земли, которые соответствуют максимальным расстояниям возможного обслуживания АС для заданного количества азимутальных радиусов (рекомендуется 360 азимутальных радиусов) с учетом диаграммы направленности антенны БС БД в горизонтальной плоскости. В случае нескольких рабочих частот в одном диапазоне на БС расчет зоны обслуживания производится для средней частоты.
    
    4. Из определенных в п.1 координат точек на поверхности Земли формируются массивы ArrayArea(r, ) для каждой БС БД (точки задаются в полярной системе координат с центром с координатами БС БД).
    
    Для РЭС БД максимальные азимутальные расстояния возможного обслуживания АС для направления АС-БС определяются следующими выражениями:
    

    
    где:
    
    R - максимальное расстояние обеспечения связи, рассчитанное с учетом требуемого отношения SIR в приемнике БС БД для наиболее помехоустойчивого режима передачи;
    
    - максимальная мощность АС, дБм;
    
    Sens - чувствительность приемника БС БД, дБм;
    
     = - коэффициент усиления передающей антенны в направлении передачи, дБ;
    
     - - коэффициент усиления приемной антенны в направлении приема, дБ;
    
    Loss(R) - медианные потери на трассе на расстоянии R, дБ (см. приложение 1);
    
     - параметр СКО, определяющий распределение замираний (используется значение в соответствии с приложением 1 Модель Хата);
    
    b - запас на замирания, принимаемый равным 1,96, что соответствует 95% площади при использование логнормального закона в соответствии с Моделью Хата.
    
    
    Решение уравнений:
    
    А) Для решения уравнений вида:
    

    
    где:
    
    А = b · - константа, не зависящая от R, R
    
    применяется рекурсивный метод расчета [3] с использованием функции:
    

    
    n - номер итерации (порядковый номер расчетов) = 2, 3… и R = 0,001 км и R = 1000 км.
    
    Критерий остановки расчетов определяется неравенством:
    

    
    
3.3.3.2. Метод определения координат АС в зоне обслуживания БС

    
    При проведении статистического моделирования функционирования РЭС БД на каждой итерации расчетов АС присваиваются координаты в соответствии с равномерным законом распределении случайных величин в зоне обслуживания соответствующей БС БД. С этой целью по k-ому массиву ArrayArea(r, ) с учетом координат БС БД определяются граничные значения области обслуживания РЭС БД в декартовой системе координат , , , . За начало декартовой системы координат принимается положение первой заявляемой БС БД. В прямоугольной зоне, ограниченной данными координатами, осуществляется генерация случайных равномерно распределенных величиной Y. При этом учитываются координаты только тех точек, которые будут находиться в рассчитанной зоне обслуживания БД.
    
    Принадлежность местоположений АС к зоне обслуживания определяется следующим образом:
    
    1. Рассчитываются координаты АС в полярных координатах относительно данной БС (r, ).
    
    2. Определяются ближайшие по азимуту точки из массива ArrayArea(r, ) данной БС.
    
    3. Проверяются следующие условия:
    
   - если оба радиуса точек из массива ArrayArea(r, ) больше r, то точка находится в зоне обслуживания EG;
    
    - если оба радиуса точек из массива ArrayArea(r, ) меньше r, то точка находится вне зоны обслуживания БС;
    
    - если r, больше одного радиуса и меньше второго радиуса, то:
    
    - происходит переход в декартову систему координат;
    
    - по точкам из массива ArrayArea(r, ) строится уравнение прямой;
    
    - если АС находится в той же полуплоскости или на линии, что и БС, то АС находится в зоне обслуживания БС, иначе - вне зоны.
    
    Если АС не принадлежит к зоне обслуживания ближайшей БС, то процедура генерации координат повторяется. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет определена принадлежность точки к области обслуживания соответствующей БС БД. Количество АС, для которых будет проводиться процедура генерации их координат, определяется числом каналов БС, учитываемых в расчетах ЭМС с РРЛ.
    
    

3.3.3.3. Организация каналов связи в РЭС БД

    
    Метод выбора направления передачи данных в гире БС-АС
    
    Для имитации метода множественного доступа в БД направление связи в каждой паре БС-АС выбирается случайным образом на каждой итерации с учетом следующих условий:
    
    Flag = T(0; 1);
    
    Т(0, 1) - равномерно распределенная величина в интервале (0; 1).
    
    Если Flag 0.5 - выбирается обратное направление связи.
    
    Если Flag > 0.5 - выбирается прямое направление связи.
    
    
    Модель управления мощностями АС иБС в БД
    
    В алгоритме управления мощностью для БД мощность определяется по абсолютному уровню сигнала в приемнике, связанном с данным передатчиком [7]:
    

    
    где:
    
    - минимально допустимая мощность передатчика, мВт;
    
    - максимально допустимая мощность передатчика, мВт;
    
     - случайная величина потерь в конкретном соединении, зависящая от модели распространения, случайно генерируемая при расчете уровня сигнала (см. приложение 1);
    
    Sens - чувствительность приемника, дБм;
    
     = - коэффициент усиления передающей антенны в направлении передачи, дБ;
    
     - - коэффициент усиления приемной антенны в направлении приема, дБ;
    
    Loss(R)- медианные потери на трассе между приемником и передатчиком на расстоянии R, дБ (см. приложение 1);
    
    Для учета присутствия внутрисистемных помех предполагается работа приемника на 3 дБ выше, чем собственная чувствительность[10].
    
    Метод выбора частотного канала при использовании FHSS
    
    При использовании FHSS АС и БС для передачи данных доступно множество из N частот {}. В реальных системах выбор частоты происходит по псевдослучайному закону независимо для каждой пары БС-АС. Поэтому при моделировании выбор частоты реализуется следующим образом:
    
    Flag = N · T(0; 1);
    
    Т(0,1) - равномерно распределенная величина в интервале (0;1).
    
    ;
    
    CEIL() - функция округления до ближайшего целого большего, чем аргумент округления.
    
    
    Метод выбора максимальных скоростей для РЭС БД источников помех
    
    Для имитации максимальных помех со стороны РЭС БД при наличии управления мощностью предполагается использование максимальных скоростей передачи, требующих большей излучаемой мощности.
    
    Выбор максимальных скорости носит итеративный характер и строится по оценке выполнения заданного SIR в соединениях БС-АС источниках помех:
    
    1) Во всех парах БС-АС устанавливается минимальная скорость передачи
    
    2) Проверяется выполнение отношения SIR в соответствии с алгоритмом управления мощностью в парах БС-АС
    
    3) При использовании управления мощностью если в паре БС-АС требуемое SIR не достижимо, то считается, что они используют минимальную скорость передачи в данной итерации.
    
    4) Если на предыдущем шаге хотя бы для одной пары БС-АС выполнилось требование по мощности и максимальная скорость еще не достигнута, то:
    
    5.1) Для пар БС-АС не достигших максимальной допустимой скорости происходит увеличение до следующего номинала скорости.
    
    5.2) Пары БС-АС, уже использующие максимальную допустимую око*' рость, работают в установленном режиме передачи.
    
    5.3) Оценивается выполнение требований по мощности в соответствии с алгоритмом управления
    
    5.4) Для пар БС-АС, в которых выполнилось заданное требование по мощности, устанавливается данный номинал скорости
    
    5.5) Переход к шагу 4)
    
    6) Полученные скорости и соответственно мощности используются при моделировании емкости РЭС БД рецепторов помех в присутствии РЭС БД источников помех
    
    

3.4. Описание математических выражений расчета уровней полезного
и по-меховых сигналов

3.4.1. Обозначения, используемые в математических выражениях

    
    В математических выражениях расчета уровня полезного сигнала и суммарного уровня помех на входе приемного устройства используются следующие обозначения:
    

    
    
3.4.2. Вычисление уровня полезного сигнала на входе приемного устройства

    
    Расчет уровня мощности полезного сигнала на входе ПРМ производится в соответствии с выражением:
    

    
    где:
    
     =
    
     -
    
    

3.4.3. Вычисление уровня помехового сигнала на входе приемного устройст-

    
    При расчете помехового сигнала на входе приемника, рассматриваются сигналы, поступающие от передатчиков всех рассматриваемых при моделировании РЭС за исключением собственного передатчика РЭС. Учитывается четыре механизма возникновения помех:
    
    - помеха по основному каналу от основного и внеполосного излучения;
    
    - помеха по основному каналу от побочного излучения на гармониках;
    
    - помеха по зеркальному каналу приема от основного и внеполосного излучения;
    
    - помеха по основному каналу от побочного шумового излучения.
    
    

3.4.3.1. Расчет уровня одиночного помехового сигнала по основному каналу приема, обусловленного
основным и внеполосным излучением источника помех

    
    Расчет уровня мощности одиночного помехового сигнала на входе ПРМ производится в случае если:
    

    
     и - соответственно несущая и ширина канала источника помех;
    
     и - соответственно несущая и НШП приемника на РЭС в сети СПС - ОВП;
    
    Расчет производится в соответствии с выражением:
    

    
    где: