Дипломная работа: Распространение радиоволн в городской среде, условия возникновения замираний сигналов

Дипломная работа: Распространение радиоволн в городской среде, условия возникновения замираний сигналов

Скачать бесплатную работу можно по короткой ссылке. Ознакомится с содержимым можно ниже.

Введение 2
1 Анализ условий возникновения замираний сигналов в радиолиниях оперативного звена управления 4
2 Разработка имитационной модели радиоканала, подверженного замираниям сигналов 4
3 Проведение машинного эксперимента методом статистических испытаний 17
4 Экономика 18
4.1 Выбор и обоснование методики расчёта экономической эффективности 18
4.2 Расчёт показателей экономической эффективности проекта 20
5 Безопасность жизнедеятельности 29
5.1 Анализ условий труда 29
5.1.1 Помещение 29
5.1.2 Микроклимат 29
5.1.3 Освещённость 31
5.1.4 Шум 32
5.1.5 Электромагнитное излучение 32
5.1.6 Электробезопасность 33
5.1.7 Пожаробезопасность 34
5.2 Мероприятия и рекомендации по обеспечению условий труда 34
Заключение 37
Список литературы 37

Распространение радиоволн в городе имеет сложный характер. Городская застройка представляет собой неоднородное пространство, заполненное хаотически расположенными полупроводящими препятствиями. Как правило, в точку приема попадает не одна волна, а несколько — за счет отражений от окружающих зданий и дифракции на крышах зданий.
Детерминировано учесть фазы и амплитуды этих волн чрезвычайно трудно и поэтому особый интерес представляют экспериментальные данные. Следует, однако, учесть, что архитектура оказывает значительное влияние на характеристики РРВ в городе.
В подвижной связи передаваемые сигналы подвержены также влиянию различных явлений, связанных с многолучевым распространением и рассеянием радиоволн на неоднородностях среды распространения. Эти явления приводят к замираниям радиосигналов. Замирания делятся на быстрые и медленные, отличающиеся своими статистическими характеристиками. Медленные замирания обычно обусловлены относительно небольшими изменениями рельефа местности на пути распространения. Быстрые замирания вызваны отражениями сигналов как от неподвижных, так и от подвижных объектов, их называют многолучевыми замираниями.
Характеристики распространения сигналов между подвижным объектом и базовой станцией, в основном, зависят именно от многолучевых замираний. Многолучевость, помимо замираний, вызывает явление «расширение задержки» (или «уширение импульса»), которое вызывается наложением сдвинутых во времени переотражённых импульсов.
Многолучевое распространение приводит также к явлению деполяризации, когда за счет наложения отраженных радиоволн, изменяется плоскость поляризации сигнала и появляется сигнал ортогональной поляризации.
На качество приема радиоволн в городских условиях оказывают также значительное влияние индустриальные помехи. При рассмотрении этих факторов обычно имеют ввиду, что высота подвеса приемной антенны подвижных объектов ниже уровня крыш.

1 Анализ условий возникновения замираний сигналов в радиолиниях оперативного звена управления
1.1 Замирания сигнала
Прием информации в каналах связи и вещания всегда сопровожда¬ется флуктуациями амплитуды сигнала во времени. Такие флуктуации, называемые замираниями, обычно протекают как случайный процесс с квазипериодом от долей секунды до десятков минут. Основной характеристи¬кой замираний является их глубина. Глубиной замирания называется от¬клонение мгновенного значение амплитуды сигнала от какого-либо услов¬ного уровня (обычно медианного). Глубина замираний может достигать десятков децибелл.
Основные причины замираний. К основным причинам замираний относятся следующие:
1. Распространение радиоволн происходит по разным траекториям и в пункте приема обычно наблюдается многолучевая структура поля, кото¬рая является причиной так называемых интерференционных замираний. В зоне освещенности поле земной волны есть результат интерференции прямой волны и волны, отраженной от поверхности Земли. На линиях, ис¬пользующих эффект рассеяния на неоднородностях атмосферы, прини¬маемое поле есть результат интерференции множества волн, рассеянных в разных участках объема рассеяния. На линиях, использующих отражение радиоволн от ионосферы, многолучевая структура поля обусловлена одно¬временным приемом волн, претерпевших различное число отражений от ионосферы. Наиболее быстрые замирания интерференционного происхо¬ждения обусловлены случайным изменением фазовых соотношений от¬дельных составляющих. В пределах диапазона УКВ изменение фазы на 180°, т.е. длины пути на λ/2, происходит при случайном отклонении длин траекторий всего на единицы сантиметров (или метров) при общей их длине в десятки — тысячи километров. Такие отклонения могут появиться при самых незначительных флуктуациях параметров атмосферы.
2. Второй причиной замираний являются случайные изменения ус-ловий ослабления на трассе. Например, случайное ослаблении земной волны может быть вызвано экранирующим действием Земли, которое ме¬няется в зависимости от условий рефракции, т.е. метеоусловий. Эти флук¬туации протекают значительно медленнее, чем интерференционные зами¬рания.
3. Третий вид замираний, называемых поляризационными, связан со случайными изменениями поляризации принимаемого поля. Этот вид флуктуации приводит к рассогласованию поляризации приемной антенны
и принимаемого поля. В результате появляются случайные колебания уровня сигнала на входе приемника.
Распределение амплитуд сигнала при замираниях. Как всякая случай¬ная величина, уровень флуктуирующего сигнала может быть оценен толь¬ко статистически. В целом нестационарный процесс замираний обычно разделяют на два стационарных: — процесс флуктуации средних значений поля и процесс быстрых флуктуации около этих средних значений. Пер¬вый вид флуктуации называется медленными замираниями, второй — бы¬стрыми замираниями. Наиболее часто встречающееся распределение ам¬плитуд сигнала при быстрых интерференционных замираниях близко к распределению Рэлея Т(u) = ехр(-0,69U2 / Um2), где Т(U) — вероятность пре¬вышения уровня U; Um- медианное значение, т.е. значение, превышаемое в течение 50% времени.
При медленных замираниях распределение мгновенных значений уровня сигнала часто аппроксимируется нормально-логарифмическим законом Т(U) = (1 / 2π)∫ехр(-х2 / 2)dх, где х = (lgU — lgUm) / lgσ, где σ — стандартное отклонение. В ряде случаев интегральный закон удобно записать как вероятность того, что амплитуда сигнала меньше U, т.е. в виде
T’(U) = 1 — T(U).
Пространственная корреляция замираний. Если двух разнесен-ных точек приема достигают волны, распространяющиеся в достаточно разнесенных областях атмосферы, где флуктуации параметров протекают некоррелированно, то в этих двух точках приема процесс флуктуации поля протекает также некоррелированно. Статистическая связь замираний в двух пространственно-разнесенных точках описывается пространственной корреляционной функцией k(l). Поскольку статистическая связь замира¬ний уменьшается по мере увеличения пространственного разноса l, то k(l) есть убывающая функция. Принято считать, что замирания статистически независимы, если k(l) убывает до значения k(lм) = 1 / е = 0,37. Соответст¬вующее значение l = lM называется масштабом пространственной корреля¬ции замираний. Вид функции k(l) и значение lм зависят от механизма рас-пространения.
Частотная корреляция замираний. При одновременной передаче информации на двух частотах статистическая связь между интерференци¬онными замираниями уменьшается по мере увеличения частотного разне¬сения. Это связано с тем, что пространственный набег фаз есть функция частоты поля ∆φ = 2πf∆r / c0. Статистическая связь замираний на двух часто¬тах, разнесенных на величину ∆f, описывается частотной корреляционной
функцией k(∆f). Значение ∆f = ∆fM, при котором k(∆f) = 1 / е, называется мас-штабом частотной корреляции.
Временная корреляция замираний. Если наблюдать изменения уровней сигнала, разнесенных во времени на интервале ∆t, то по мере уве¬личения ∆t обнаруживается все меньшая статистическая связь между за¬мираниями, поскольку меняется мгновенная картина распределения пара¬метров атмосферы. Статистическая связь замираний при временном разне¬сении характеризуется временной корреляционной функцией k(∆t) зна¬чением масштаба временной корреляции ∆tМ при котором k(∆tМ) = 1 / е.
Разнесенный прием. Свойства пространственной и частотной не-коррелированности (избирательности) замираний широко используются для повышения устойчивости работы линий связи. Пространственная из-бирательность позволяет повышать устойчивость работы путем приема информации на две и более антенн разнесенных на расстояние l > lм. Каж¬дая антенна подключается к своему приемнику, выходы которых соеди¬няются. Поскольку флуктуации в каждом канале протекают независимо, то вероятность того, что амплитуда результирующего сигнала будет ниже U уменьшается по сравнению с одиночным приемом. Система частотно-разнесенного приема строится по аналогичному принципу. Передача и прием информации ведутся одновременно на двух и более частотах, раз¬несенных на величину ∆f >∆fМ. Временная некоррелированность замира¬ний используется для повышения достоверности приема информации пу¬тем многократной ее передачи со сдвигом во времени. В некоторых случа¬ях используется поляризационно-разнесенный прием, т.е. одновременный прием сигнала на две антенны с ортогональными поляризациями, подклю¬ченными к двум приемникам. Однако часто в зависимости от механизма распространения коэффициент корреляции случайных колебаний уровня сигнала на двух взаимно перпендикулярных поляризациях оказывается недостаточно низким, так что существенного выигрыша в устойчивости работы радиолиний при сложении этих сигналов не получается.

Поиск в базе готовых дипломных работ.