Решение ГКРЧ при Минцифры России от 28.12.2020 № 20-57-05
Актуально на 08.11.2026.
Как цитировать: Решение ГКРЧ при Минцифры России от 28.12.2020 N 20-57-05. 20-57-05. 28.12.2020. https://bukva.ai/docs/reshenie-20-57-05
«Об утверждении Методики расчетов электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств сухопутной подвижной службы с радиоэлектронными средствами гражданского назначения за исключением радиовещательной службы»
Примечание
Начало действия документа - 28.12.2020.
ГОСУДАРСТВЕННАЯ КОМИССИЯ ПО РАДИОЧАСТОТАМ ПРИ МИНИСТЕРСТВЕ ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
РЕШЕНИЕ
от 28 декабря 2020 г. № 20-57-05
ОБ УТВЕРЖДЕНИИ МЕТОДИКИ РАСЧЕТОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ СУХОПУТНОЙ ПОДВИЖНОЙ СЛУЖБЫ С РАДИОЭЛЕКТРОННЫМИ СРЕДСТВАМИ ГРАЖДАНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ РАДИОВЕЩАТЕЛЬНОЙ СЛУЖБЫ
Заслушав сообщение федерального государственного унитарного предприятия «Ордена Трудового Красного Знамени Российский научно-исследовательский институт радио имени М.И. Кривошеева» (ФГУП НИИР) по вопросу об утверждении Методики расчетов электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств сухопутной подвижной службы с радиоэлектронными средствами гражданского назначения за исключением радиовещательной службы, ГКРЧ решила:
1. Утвердить Методику расчетов электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств сухопутной подвижной службы с радиоэлектронными средствами гражданского назначения за исключением радиовещательной службы.
2. Рекомендовать использование Методики, указанной в пункте 1 настоящего решения ГКРЧ, при проведении работ по расчетам электромагнитной совместимости и определении условий совместного использования радиоэлектронных средств сухопутной подвижной службы гражданского назначения в полосах радиочастот 453 — 457,5/463 — 467,5 МГц, 880 — 915/925 — 960 МГц, 1710 — 1785/1805 — 1880 МГц, 1920 — 1980/2110 — 2170 МГц, 2300 — 2400 МГц, 2500 — 2690 МГц, 4800 — 4990 МГц, 24250 — 27500 МГц, с радиоэлектронными средствами других радиослужб гражданского назначения, за исключением радиовещательной службы, в совпадающих и соседних полосах радиочастот.
Методика может быть использована для обеспечения международно-правовой защиты частотных присвоений радиоэлектронным средствам службы космической эксплуатации, фиксированной и фиксированной спутниковой службы в приграничных районах Российской Федерации при определении условий использования полосы радиочастот 3400 — 3800 МГц радиоэлектронными средствами сухопутной подвижной службы иностранных государств.
3. Настоящее решение ГКРЧ вступает в силу со дня его принятия.
Приложение к решению ГКРЧ от 28 декабря 2020 г. № 20-57-05
МЕТОДИКА РАСЧЕТОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ СУХОПУТНОЙ ПОДВИЖНОЙ СЛУЖБЫ С РАДИОЭЛЕКТРОННЫМИ СРЕДСТВАМИ ГРАЖДАНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ РАДИОВЕЩАТЕЛЬНОЙ СЛУЖБЫ
1. Назначение и состав Методики
Данная «Методика расчетов электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств сухопутной подвижной службы с радиоэлектронными средствами гражданского назначения за исключением радиовещательной службы» (далее — Методика) содержит современное методическое обеспечение для расчета электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных средств (РЭС) сухопутной подвижной службы (СПС) использующими полосы радиочастот 453 — 457,4/463 — 467,4 МГц, 880 — 915/925 — 960 МГц, 1710 — 1785/1805 — 1880 МГц, 1920 — 1980/2110 — 2170 МГц, 2300 — 2400 МГц, 2500 — 2690 МГц, 3400 — 3800 МГц, 4800 — 4990 МГц, 24250 — 27500 МГц, с РЭС гражданского назначения (за исключением приемных космических станций), в совпадающих и соседних полосах радиочастот, используемых в соответствии с Таблицей распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации.
Методика разработана с учетом действующих документов системы сертификации ГОСТ Р, Отчетов и Рекомендаций МСЭ-R, Рекомендаций ЕСС, спецификаций 3GPP для LTE и 5G/IMT-2020, а также действующих норм и методик, утвержденных государственной комиссией по радиочастотам (ГКРЧ) Российской Федерации и используемых для расчетов ЭМС РЭС гражданского назначения. При выборе критериев обеспечения ЭМС РЭС, а также методов их расчета учитывались специфика возникающих помеховых ситуаций между РЭС, а также требования о необходимости минимизации трудоемких и затратных процедур статистического моделирования.
Методика разработана с учетом необходимости унификации расчетных процедур, с целью обеспечения ее применимости к широкому классу различных помеховых сценариев с РЭС сухопутной подвижной службы, включая в первую очередь РЭС стандартов LTE и 5G/IMT-2020. С развитием технологий радиосвязи и нормативно-правовой базы возможно изменение пороговых значений критериев ЭМС и появление новых сценариев помеховых ситуаций, которые потребуют корректировки методики.
Методика состоит из трех частей, охватывающих все актуальные сценарии совместного использования радиочастотного спектра системами РЭС СПС и другими РЭС гражданского назначения:
1. Методика расчета электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств сухопутной подвижной службы стандартов LTE, LTE-A и IMT-2020 с радиоэлектронными средствами сухопутной подвижной и фиксированной служб в полосах радиочастот от 450 МГц до 27,5 ГГц (Методика 1).
2. Методика расчета электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств сухопутной подвижной службы стандартов LTE, LTE-A и IMT-2020 с радиоэлектронными средствами фиксированной спутниковой службы, службы космической эксплуатации и радиовещательной спутниковой службы в полосах радиочастот 2300 — 2400 МГц и 3400 — 3800 МГц (Методика 2).
3. Методика расчета электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств сухопутной подвижной службы стандартов LTE, LTE-A и IMT-2020 с радиотелескопами радиоастрономической службы в полосах частот ниже 5 ГГц и радиоэлектронными средствами служб космической радиосвязи в диапазоне 26 ГГц (Методика 3).
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ СУХОПУТНОЙ ПОДВИЖНОЙ СЛУЖБЫ СТАНДАРТОВ LTE, LTE-A И IMT-2020 С РАДИОЭЛЕКТРОННЫМИ СРЕДСТВАМИ СУХОПУТНОЙ ПОДВИЖНОЙ И ФИКСИРОВАННОЙ СЛУЖБ В ПОЛОСАХ РАДИОЧАСТОТ ОТ 450 МГЦ ДО 27,5 ГГЦ (МЕТОДИКА 1)
Сокращения
Условные обозначения
Термины и определения
В Методике расчетов электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств сетей стандартов LTE, LTE-A и IMT-2020 с радиоэлектронными средствами сухопутной подвижной и фиксированной служб гражданского назначения используются следующие термины и определения.
1. Назначение, состав и общие положения методики
Настоящая методика предназначена для проведения расчетов электромагнитной совместимости планируемой/действующей РЭС (далее — планируемой/действующей РЭС) сетей сухопутной подвижной службы (СПС) с другими РЭС (далее — действующими/планируемыми РЭС) фиксированной службы и СПС гражданского назначения за исключением радиовещательной службы.
Методика является развитием и дополнением «Методики расчета ЭМС основных типов (групп) РЭС систем СПС...» (2005 г.) [2] в части технологий радиосвязи, номенклатуры используемых диапазонов радиочастот, сценариев совместного использования РЭС, вариантов помеховых ситуаций, расчетных показателей и критериев оценки ЭМС, категорирования помеховых воздействий, изменений методического обеспечения и нормативно-правовой базы.
Методика основана на базовом расчете ЭМС для одной планируемой РЭС. В случае необходимости оценки ЭМС для планируемой (заданной) группы РЭС, выполняется отдельный поочередный расчет ЭМС для каждой планируемой РЭС.
Методика включает следующие основные этапы:
- выбор РЭС из общей группировки РЭС, которые могут оказывать или получать помеховые воздействия по отношению к планируемой РЭС. Все выбранные таким образом РЭС в методике называются далее «действующие РЭС»;
- выбор необходимых для проведения расчетов моделей распространения радиоволн;
- выбор (расчет) критерия оценки ЭМС;
- расчет показателей ЭМС для сценариев и вариантов взаимодействия планируемой РЭС с действующими РЭС;
- оценка выполнения условий ЭМС, определение возможности помех и формирование выводов и заключений о выполнении условий ЭМС РЭС.
Для расчета ЭМС планируемой РЭС отбираются потенциально несовместимые РЭС из группировки действующих РЭС. Отбор РЭС выполняется на основе характеристик планируемой РЭС и действующих РЭС. Далее, поочередно, для отобранных действующих РЭС выполняется дуэльный расчет для каждой пары «планируемая РЭС — выбранная действующая РЭС». Там, где необходимо, расчет суммарной помехи производится путем суммирования мощностей помех, рассчитанных для каждой пары «планируемая РЭС — выбранная действующая РЭС».
Сценарии взаимодействия определяются возможными комбинациями взаимодействий РЭС различных технологий радиосвязи в диапазонах частот планируемой РЭС СПС.
Порядок проведения расчетов ЭМС предусматривает использование унифицированного подхода для всех помеховых сценариев взаимодействия.
Специфика сценариев взаимодействия и технологий радиосвязи учитывается в ходе расчетов показателей ЭМС, при определении критериев частотно-территориального отбора РЭС для расчета ЭМС, вариантов помеховых ситуаций и предельно допустимых (пороговых) значений критериев ЭМС РЭС.
С развитием технологий радиосвязи и нормативно-правовой базы возможно изменение пороговых значений критериев ЭМС и появление новых технологий и сценариев взаимодействия. Методика основана на унифицированном расчете показателей ЭМС, что делает возможным ее применение для расчета ЭМС для перспективных радиотехнологий и сценариев взаимодействия.
Для расчета ЭМС во всех сценариях взаимодействия рассматриваются все возможные помеховые ситуации для планируемой РЭС (далее — РЭСП) по отношению к действующим РЭС (далее — РЭСД).
При определении вариантов помеховых ситуаций (см. раздел 2.3) учитывается, что в случае, если планируемая РЭС является базовой станцией (БС) СПС, она имеет связанные с ней мобильные абонентские станции (АС), которые в режиме с частотным дуплексом функционируют в противоположных БС диапазонах частот (частотные диапазоны передачи БС соответствуют частотным диапазонам приема АС и наоборот), а в режиме с временным дуплексом функционируют в одном и том же диапазоне, что и БС.
Отличие диапазонов частот передачи и приема АС и БС, а также координат их местоположения приводит к необходимости выбора действующих РЭС для каждой помеховой ситуации отдельно.
При проведении расчетов частотных и энергетических параметров помехового воздействия и полезного сигнала, определяются следующие показатели:
а) прогнозируемое значение уровня полезного сигнала на входе рецептора помехи;
б) прогнозируемый (расчетный) уровень помехи на входе рецептора помехи.
Для формирования выводов, заключений и рекомендаций по результатам расчетов ЭМС в качестве дополнительных показателей используются:
а) абсолютное значение помехи, при снижении ниже уровня которого, влияние помехи можно не учитывать (определяется чувствительностью приемника с учетом защитного отношения, характеристиками антенны и антенно-фидерного тракта (АФТ));
б) степень перекрытия полосы приема полезного сигнала помехой для выработки рекомендаций в части частотного планирования с целью исключения взаимных помеховых воздействий или минимизации степени воздействия помех (определяется пересечением полосы частот РЭС-рецептора помех полосой частот РЭС источника помехи).
Используемые в методике критерии ЭМС основаны на сравнении значений защитного отношения «сигнал/помеха» и расчетных значений «сигнал/помеха» для РЭС-рецепторов помех.
Значения защитных отношений и допустимых (абсолютных) уровней помех устанавливаются и декларируются:
- нормативно-правовыми документами и рекомендациями в области использования радиочастот и РЭС;
- разработчиками и производителями РЭС;
- по результатам испытаний РЭС, проводимых специализированными (аккредитованными, сертифицированными) лабораториями (организациями) с использованием аттестованных методик выполнения измерений (испытаний).
Значения защитных отношений и допустимых (абсолютных) уровней помех включаются в состав исходных данных для проведения расчетов ЭМС.
Приведенные в методике значения защитных отношений и абсолютных значений уровня помех носят рекомендательный характер и основаны на данных рекомендаций компетентных организаций на международном и национальном уровнях (ГКРЧ, МСЭ, ETSI, CEPT, 3GPP).
Если РЭС-рецептор помех относится к РЭС фиксированной связи с заранее известным уровнем полезного сигнала, то для расчетов ЭМС может использоваться абсолютное значение максимально допустимого уровня помехи.
Результаты расчетов ЭМС предусматривают определение следующих категорий помеховых воздействий:
а) «допустимое помеховое воздействие» — наблюдаемая или прогнозируемая помеха, удовлетворяющая количественным критериям помехи и критериям совместного использования частот, определяется для случаев:
- наличия помехи, не приводящей к ухудшению качества связи, когда уровень помехи выше уровня шума, а отношение уровня сигнала к уровню помехи превышает защитное отношение «сигнал/помеха»;
- наличия помехи, приводящей к допустимому ухудшению качества связи, когда уровень помехи выше уровня шума, а отношение уровня сигнала к уровню помехи не превышает защитное отношение «сигнал/помеха» и учитывает возможность ухудшения качества связи в допустимых пределах;
б) «недопустимое помеховое воздействие» — помеха с более высоким уровнем, чем та, которая определяется как допустимая помеха, определяется для случая ухудшения качества связи, когда уровень «сигнал/помеха» ниже требуемого защитного отношения;
в) «блокирующее помеховое воздействие» — помеха, которая мешает действию или существенно ухудшает качество, затрудняет или неоднократно прерывает работу службы радиосвязи, определяется для случая блокирования (прекращения) связи из-за воздействия помехи (предельный вариант негативного воздействия недопустимой помехи), когда уровень помехи превышает величину, вызывающей эффект блокирования в приемном устройстве.
В методике применяются следующие допущения и ограничения:
- абонентские станции могут излучать и получать сигнал и помеху в любой точке зоны действия своей базовой станции. При этом уровень полезного сигнала как на входе базовой станции от АС, так и на входе абонентской станции может изменяться от минимального на уровне предельно допустимого отношения «сигнал/шум» до максимально возможного уровня сигнала;
- расположение АС в любой точке зоны действия БС является равновероятным;
- размер зоны действия РЭС ограничивается энергетическими показателями сигналов РЭС-базовой станции (БС) и РЭС-абонентской станции (АС). На краю зоны действия энергетические характеристики полезного сигнала снижаются до уровня предельно допустимого отношения «сигнал/шум» либо на линии «БС-АС» (DL), либо на линии «АС-БС» (UL). При этом любое помеховое воздействие с уровнем, при котором отношение «сигнал/помеха» ниже защитного отношения сокращает зону действия подвижной связи;
- уровни полезных сигналов и помех в рамках всех расчетов для планируемой РЭС должны иметь одинаковую размерность (дБВт, дБм или дБ (мкВ/м)). Уровни «сигнал/помеха», «сигнал/шум» задаются в дБ.
2. Технологии радиосвязи, сценарии взаимодействия и варианты помеховых ситуаций для РЭС сетей стандартов LTE, LTE-A и IMT-2020
2.1. Технологии радиосвязи и сценарии помехового взаимодействия
В таблице 2.1 приведены сгруппированные по частотным диапазонам радиотехнологии, подлежащие учету при проведении расчетов ЭМС РЭС СПС с РЭС других радиослужб за исключением радиовещательной службы.
ТЕХНОЛОГИИ РАДИОСВЯЗИ В ДИАПАЗОНАХ СПС
| N | Условное наименование диапазона радиочастот, МГц | Радиотехнологии (полоса радиочастот, МГц) | Наличие мобильных абонентских станций |
|---|---|---|---|
| 1 | 450 | Узкополосные РЭС, 457,4 — 460, 467,4 — 470 |
Да |
| 2 | 450 | LTE, LTE-A, 453 — 457,4/463 — 467,4 |
Да |
| 3 | 900 | LTE, LTE-A 880 — 915/925 — 960 |
Да |
| 4 | 900 | UMTS 880 — 915/925 — 960 |
Да |
| 5 | 900 | GSM 880 — 915/925 — 960 (в т.ч. соседних субъектов) |
Да |
| 6 | 1800 | LTE, LTE-A 1710 — 1785/1805 — 1880 |
Да |
| 7 | 1800 | РЭС ШБД ЖД <1> 1785 — 1805 |
Да |
| 8 | 1800 | UMTS 1710 — 1785/1805 — 1880 |
Да |
| 9 | 1800 | GSM 1710 — 1785/1805 — 1880 (в т.ч. соседних субъектов) |
Да |
| 10 | 1800 | РРС 1690 — 1700 |
Нет |
| 11 | 2000 | LTE, LTE-A, 1920 — 1980/2110 — 2170 |
Да |
| 12 | 2000 | РРС 2150 — 2500 |
Нет |
| 13 | 2300 | LTE, LTE-A, 2300 — 2400 |
Да |
| 14 | 2300 | РРС 2300 — 2400 |
Нет |
| 15 | 2600 | LTE, LTE-A, 2500 — 2570/2620 — 2690, 2570 — 2620 |
Да |
| 16 | 2600 | MMDS 2500 — 2690 |
Да |
| 17 | 2600 | ФБД 2500 — 2690 |
Да |
| 18 | 3600 | IMT-2020 3400 — 3800 |
Да |
| 19 | 3600 | РРС 3400 — 3900 |
Нет |
| 20 | 3600 | ФБД (TDD, FDD) 3400 — 3600 |
Да |
| 21 | 4900 | IMT-2020 4800 — 4990 |
Да |
| 22 | 4900 | РРС 4800 — 4990 |
Нет |
| 23 | 26000 | IMT-2020 24250 — 27500 |
Да |
| 24 | 26000 | РРС 24250 — 27500 |
Нет |
| 25 | 26000 | ФБД (FDD) 24250 — 27500 |
Да |
<1> Системы широкополосного беспроводного доступа железнодорожных <...> связи в полосе радиочастот 1785 — 1805 МГц, например, системы LTE РЖД, NG-1 и др.
В таблице 2.2 приведены сгруппированные по частотным диапазонам сценарии взаимодействия РЭС сетей стандартов LTE, LTE-A и IMT-2020 с РЭС сухопутной подвижной и фиксированной служб. При этом следует использовать последние версии Рекомендаций МСЭ-R, на которые в таблице 2.2 даются ссылки для соответствующего сценария взаимодействия РЭС.
СЦЕНАРИИ ДЛЯ РАСЧЕТА ЭМС СЕТЕЙ LTE, LTE-A И IMT-2020 С РЭС СУХОПУТНОЙ ПОДВИЖНОЙ И ФИКСИРОВАННОЙ СЛУЖБ
| N | Условное наименование диапазона радиочастот, МГц | Источник помех (радиотехнологии, полоса радиочастот в МГц) | Объект воздействия помех (радиотехнологии, полоса радиочастот в МГц) | Модель распространения | Защитное отношение | Антенна источника помех | Антенна объекта воздействия |
| 1 | 450 | Узкополосные РЭС, 457,4 — 460, 467,4 — 470 | LTE, LTE-A, 453 — 457,4/463 — 467,4 | Рек. МСЭ-R P.1546 | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1 <1> | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336 | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336, M.2101 <7> |
| 2 | 450 | LTE, LTE-A, 453 — 457,4/463 — 467,4 | Узкополосные РЭС, 457,4 — 460, 467,4 — 470 | Рек. МСЭ-R P.1546 | C/I = 14 дБ C/I = 20 дБ (TETRA) | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336, M.2101 <7> | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336 |
| 3 | 900 | LTE, LTE-A | LTE, LTE-A, 880 — 915/925 — 960 соседних субъектов | Рек. МСЭ-R P.1546 | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1 <1> | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336, M.2101 <7> | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336, M.2101 <7> |
| 4 | UMTS | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336 | |||||
| 5 | GSM | ||||||
| 6 | 900 | LTE, LTE-A | LTE, LTE-A, 880 — 915/925 — 960 соседних субъектов | Рек. МСЭ-R P.1546 | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1 <1> | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336, M.2101 <7> | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336, M.2101 <7> |
| 7 | UMTS, 880 — 915/925 — 960 соседних субъектов | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1 <2> | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336 | ||||
| 8 | GSM, 880 — 915/925 — 960 соседних субъектов | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1/C/I = 20 дБ | |||||
| 9 | 1800 | LTE, LTE-A | LTE, LTE-A, 1710 — 1785/1805 — 1880 соседних субъектов | Рек. МСЭ-R P.1546 | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1 <1> | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336, M.2101 <7> | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336, M.2101 <7> |
| 10 | UMTS, 1710 — 1785/1805 — 1880 | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1 <2> | Рек. МСЭ-R F.1336 | ||||
| 11 | GSM, 1710 — 1785/1805 — 1880 соседних субъектов | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1/C/I = 20 дБ | |||||
| 12 | РЭС ШБД ЖД, 1785 — 1805 | Iдоп = -132,3 дБВт/10 МГц <3> | |||||
| 13 | РРС | Рек. МСЭ-R P.452, Рек. МСЭ-R P.2108 <6> | EN 302 217-2/Рек. МСЭ-R F.758 | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.1245, F 699, ДНА ETSI EN 302 217, измеренная ДНА | |||
| 14 | 1800 | РЭС ШБД ЖД 1785 — 1805 | LTE, LTE-A, 1710 — 1785/1805 — 1880 | Рек. МСЭ-R P.1546 | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1 <1> | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336 | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336, M.2101 <7> |
| 15 | UMTS, 1710 — 1785/1805 — 1880 | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1 <2> | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336 | ||||
| 16 | GSM, 1710 — 1785/1805 — 1880 | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1/C/I = 20 дБ | |||||
| 17 | РРС | Рек. МСЭ-R P. 452, Рек. МСЭ-R P.2108 <6> | EN 302 217-2/Рек. МСЭ-R F.758 | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.1245, F.699, ДНА ETSI EN 302 217, измеренная ДНА | |||
| 18 | 1800 | UMTS | LTE, LTE-A, 1710 — 1785/1805 — 1880 соседних субъектов | Рек. МСЭ-R P.1546 | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1 <1> | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336 | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336, M.2101 <7> |
| 19 | РЭС ШБД ЖД, 1785 — 1805 | Iдоп = -132,3 дБВт/10 МГц <3> | Рек. МСЭ-R F.1336 | ||||
| 20 | 1800 | GSM | LTE, LTE-A, 1710 — 1785/1805 — 1880 соседних субъектов | Рек. МСЭ-R P.1546 | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1 <1> | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336 | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336, M.2101 <7> |
| 21 | РЭС ШБД ЖД, 1785 — 1805 | Iдоп = -132,3 дБВт/10 МГц <3> | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336 | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336 | |||
| 22 | 1800 | РРС | LTE, LTE-A, 1710 — 1785/1805 — 1880 | Рек. МСЭ-R P. 452, Рек. МСЭ-R P.2108 <6> | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1 <1> | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.1245, F.699, ДНА ETSI EN 302 217, измеренная ДНА | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336, M.2101 <7> |
| 23 | РЭС ШБД ЖД, 1785 — 1805 | Iдоп = -132,3 дБВт/10 МГц <3> | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336 | ||||
| 24 | 2000 | РРС | LTE, LTE-A, 1920 — 1980/2110 — 2170 | Рек. МСЭ-R P. 452, Рек. МСЭ-R P.2108 <6> | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1 <1> | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.1245, F.699, ДНА ETSI EN 302 217, измеренная ДНА | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336, M.2101 <7> |
| 25 | LTE, LTE-A | РРС, 2150 — 2170 | Рек. МСЭ-R P. 452, Рек. МСЭ-R P.2108 <6> | EN 302 217-2/Рек. МСЭ-R F.758 | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336, M.2101 <7> | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.1245 | |
| 26 | 2300 | РРС | LTE, LTE-A, 2300 — 2400 | Рек. МСЭ-R P. 452, Рек. МСЭ-R P.2108 <6> | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1 <1> | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.1245, F.699, ДНА ETSI EN 302 217, измеренная ДНА | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336, M.2101 <7> |
| 27 | LTE, LTE-A | РРС, 2300 — 2400 | Рек. МСЭ-R P. 452, Рек. МСЭ-R P.2108 <6> | EN 302 217-2/Рек. МСЭ-R F.758 | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336, M.2101 <7> | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.1245 | |
| 28 | 2600 | MMDS | LTE, LTE-A, 2500 — 2690 | Рек. МСЭ-R P.1546 | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1 <1> | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.699, F.1336, EN 302 085 | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336, M.2101 <7> |
| 29 | LTE, LTE-A | MMDS, 2500 — 2690 | Рек. МСЭ-R P.1546 | C/I = 25 дБ <5> | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R F.1336, M.2101 <7> | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.699, F.1336, EN 302 085 | |
| 30 | 3600 | РРС | IMT-2020, 3400 — 3800 | Рек. МСЭ-R P. 452, Рек. МСЭ-R P.2108 <6> | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1 <1> | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.1245, F.699, ДНА ETSI EN 302 217, измеренная ДНА | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R M.2101 |
| 31 | ФБД | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.699, F.1336, EN 302 085 | |||||
| 32 | 3600 | IMT-2020 | РРС, 3400 — 3800 | Рек. МСЭ-R P. 452, Рек. МСЭ-R P.2108 <6> | EN 302 217-2/Рек. МСЭ-R F.758 | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R M.2101 | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.1245 |
| ФБД, 3400 — 3800 | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1/Рек. F.758 | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.699, F.1336, EN 302 085 | |||||
| 33 | 4900 | РРС | IMT-2020, 4800 — 4990 | Рек. МСЭ-R P. 452, Рек. МСЭ-R P.2108 <6> | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1 <1> | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.1245, F.699, ДНА ETSI EN 302 217, измеренная ДНА | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R M.2101 |
| 34 | 4900 | IMT-2020 | РРС, 4800 — 4990 | Рек. МСЭ-R P. 452, Рек. МСЭ-R P.2108 <6> | EN 302 217-2/Рек. МСЭ-R F.758 | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R M.2101 | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.1245, F.699, ДНА ETSI EN 302 217, измеренная ДНА |
| 35 | 26000 | РРС | IMT-2020, 24250 — 27500 | Рек. МСЭ-R P. 452, Рек. МСЭ-R P.2108 <6> | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1 <4> | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.1245, F.699, ДНА ETSI EN 302 217, измеренная ДНА | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R M.2101 |
| 36 | 26000 | ФБД | Рек. МСЭ-R P. 452, Рек. МСЭ-R P.2108 <6> | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1 <4> | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.699, F.1336 | ||
| 37 | 26000 | IMT-2020 | РРС, 24250 — 27500 | Рек. МСЭ-R P. 452, Рек. МСЭ-R P.2108 <6> | EN 302 217-2/Рек. МСЭ-R F.758 | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R M.2101 | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.1245, F.699, ДНА ETSI EN 302 217, измеренная ДНА |
| 38 | ФБД, 24250 — 27500 | Рек. МСЭ-R P. 452, Рек. МСЭ-R P.2108 <6> | ИД-СПС/карточка по ГКРЧ форме № 1/Рек. МСЭ-R F.758 | ИД-ФС/Рек. МСЭ-R F.699, F.1336 |
<1> При отсутствии данных, значения ЗО выбираются следующим образом: Для QPSK: со скоростью кода 1/2 C / I = 11 дБ; со скоростью кода 3/4 C / I = 14 дБ. Для 16-QAM со скоростью кода 1/2 C / I = 16,5 дБ; со скоростью кода 3/4 C / I = 20 дБ. Для 64-QAM со скоростью кода 1/2 C / I = 22 дБ; со скоростью кода 2/3 C / I = 24 дБ; со скоростью кода 3/4 C / I = 26 дБ. Также может быть использован критерий I / N = -6 дБ [49, 50].
<2> При отсутствии данных, значения ЗО выбираются следующим образом: Для QPSK: со скоростью кода 1/2 C / I = 11 дБ; со скоростью кода 3/4 C / I = 14 дБ. Также может быть использован критерий I / N = -6 дБ [49, 50].
<3> Данный критерий представлен производителем оборудования eLTE для РЖД (Huawei) в ходе испытаний по развертыванию опытной зоны eLTE вдоль ж/д трассы Аэроэкспресс до аэропорта Домодедово в рамках работы ФГУП НИИР: «Практические исследования по разработке условий совместного использования РЭС сухопутной подвижной службы сетей связи перспективных стандартов и радиотехнологий, для создания технологической сети связи на железнодорожном транспорте», 2016.
<4> В случае отсутствия данных, значения ЗО выбираются следующим образом: для модуляции QPSK с кодовой скоростью 1/5 и 1/8: C / I = -4 дБ для линии «вверх» и линии «вниз»; для модуляции 256QAM: C / I = 36 дБ на линии «вниз» и C / I = 28 дБ на линии «вверх». Также может быть использован критерий I / N = -6 дБ [51].
<5> Источник данного значения: Отчет 45 ECC (см. Таблица А.5).
<6> При наличии информации о дополнительных препятствиях, имеющихся на радиотрассе.
<7> Рекомендация МСЭ-R M.2101 применяется для описания антенных систем IMT-2020 и в настоящее время реализована в диапазоне частот выше 24 ГГц. В полосах радиочастот ниже 6 ГГц данная рекомендация может применяться в случае использования соответствующего оборудования в будущем.
2.2. Показатели помехоустойчивости технологий связи
СПС характеризуются наличием мобильных абонентских станций, не подлежащих регистрации, уровнями деградации связи и уменьшением зоны действия СПС при наличии помеховых воздействий.
При проведении расчетов ЭМС РЭС СПС необходимо учитывать следующие показатели помехоустойчивости технологий связи:
-
защитное отношение «сигнал/помеха» начала деградации связи S/Pbeg — отношение полезного сигнала к мешающему на входе приемника при котором невозможно получить установленное качество приема полезного сигнала на выходе приемника, где уровень мешающего сигнала принимается равным уровню шума на входе приемника, соответственно, отношение «сигнал/помеха» начала деградации связи будет равно отношению «сигнал/шум» приемника;
-
блокирующее защитное отношение S/Pblock — уровень отношения «сигнал/помеха», при котором существенно ухудшается качество, затрудняется или неоднократно прерывается работа службы радиосвязи, где защитное отношение принимается равным защитному отношению, приведенному заявителем;
-
минимальное абсолютное значение помехи Pmin, при котором помеха может влиять на качество связи при определенных конфигурациях сети связи, то есть минимальный уровень помехи, при котором необходимо проведение расчета ЭМС;
-
максимальное значение помехи Pmax, при котором помеха блокирует связь (применяется для линий фиксированной связи при заданных в нормативных документах предельных значениях уровня помех, либо при известных уровнях полезного сигнала на входе РЭС-рецептора помех).
При проведении расчетов ЭМС необходимо учитывать значения показателей помехоустойчивости РЭС, задаваемые в технической документации на РЭС, а также значения показателей помехоустойчивости соответствующих технологий радиосвязи, устанавливаемые в действующих рекомендациях и методических материалах компетентных организаций на международном и национальном уровнях (ГКРЧ, МСЭ, ETSI, CEPT, 3GPP).
2.3. Варианты помеховых ситуаций
2.3.1. Определение вариантов помеховых ситуаций
Каждому сценарию взаимодействия соответствуют помеховые ситуации, определяемые с учетом мобильности РЭС и наличием абонентских станций у планируемой и действующей РЭС.
В режиме частотного дуплекса, в отличие от режима временного дуплекса, АС работают в обратных частотных диапазонах по отношению к частотным диапазонам БС, т.е. частотные диапазоны передачи БС соответствуют частотным диапазонам приема АС и наоборот. В режиме временного дуплекса рабочие частоты БС и АС совпадают. При этом, АС могут функционировать с равной вероятностью в любых точках зоны действия БС. Соответственно, при расчете ЭМС РЭС СПС, работающих в режиме частотного дуплекса, отдельно рассчитывается ЭМС для РЭС БС и для РЭС АС в зоне действия БС.
При проведении расчетов ЭМС поочередно выполняется расчет для всех возможных вариантов помеховых ситуаций по отношению к действующим РЭС. Каждый вариант помеховой ситуации для планируемой РЭС рассчитывается отдельно. Варианты помеховых ситуаций представлены в таблице 2.3.
| № схемы | Помеховые ситуации | Источник полезного сигнала | Источник помехи | Рецептор помехи |
|---|---|---|---|---|
| 1 | РЭСП -> РЭСД | АС РЭСД | РЭСП | БС РЭСД |
| 2 | РЭСД -> РЭСП | АС РЭСП | РЭСД | БС РЭСП |
| 3 | РЭСД -> АС РЭСП <1> | РЭСП | РЭСД | АС РЭСП |
| 4 | АС РЭСП <1> -> РЭСД | АС РЭСД | АС РЭСП | БС РЭСД |
| 5 | РЭСП -> АС РЭСД <2> | РЭСД | РЭСП | АС РЭСД |
| 6 | АС РЭСД <2> -> РЭСП | АС РЭСП | АС РЭСД | БС РЭСП |
| 7 | АС РЭСД -> АС РЭСП <1> и <2> | РЭСП | АС РЭСД | АС РЭСП |
| 8 | АС РЭСП -> АС РЭСД <1> и <2> | РЭСД | АС РЭСП | АС РЭСД |
<1> При условии, что РЭСП является РЭС СПС или РЭС ФБД и имеет абонентские РЭС (АС РЭСП).
<2> При условии, что РЭСД является РЭС СПС или РЭС ФБД и имеет абонентские РЭС (АС РЭСД).
В зависимости от наличия у анализируемых РЭС абонентских станций в ходе расчетов ЭМС необходимо поочередно рассматривать соответствующие варианты помеховых ситуаций.
Возможность помехового воздействия от одной РЭС на другую определяется для заданных пространственно-энергетических параметров взаимодействующих РЭС.
2.3.2. Помеховые ситуации для случая двух стационарных РЭС
Помеховые ситуации для двух стационарных РЭС соответствуют всем сценариям взаимодействия РЭС рассматриваемых технологий связи.
Расчет относится к типовому дуэльному расчету «точка-точка» с известными координатами РЭС.
Порядок типового дуэльного расчета представлен в разделе 6.
2.3.3. Помеховые ситуации для случая стационарной и мобильной РЭС
Помеховые ситуации стационарной и мобильной РЭС рассматриваются во всех сценариях помеховых ситуаций, где хотя бы с одной стороны принимает участие РЭС СПС.
При выборе действующих РЭС для расчета ЭМС следует учитывать, что в режиме частотного дуплекса частоты приема/передачи АС соответствуют частотам приема/передачи БС (частотные диапазоны передачи БС соответствуют частотным диапазонам приема АС и наоборот). В режиме временного дуплекса рабочие частоты БС и АС совпадают.
АС может располагаться в любой точке зоны покрытия БС. Расчет ЭМС проводится в пределах зоны действия БС. Зона покрытия БС предопределяет границы зоны местоположений АС при проведении расчетов ЭМС, далее выполняется расчет вероятных помех от стационарной РЭС на АС или АС на стационарную РЭС.
При расчете вероятных помех между стационарной РЭС и мобильной АС выполняется расчет типа «точка-зона», который включает множество расчетов «точка-точка», где точки расчета в зоне действия БС должны задаваться с заданным шагом координат местоположения АС в зоне действия БС. В данном случае, при наличии (при задании) дополнительного защитного отношения для РЭС-рецептора помех соответствующего блокирующему уровню помехи РЭС-рецептора помех (уровень блокирования/прекращения связи), для расширенного анализа помеховой ситуации, дополнительно, могут рассчитываться следующие показатели:
- деградация зоны действия БС, выражаемая в процентах и в абсолютных величинах (площадь зоны блокирующих помех, км2);
- зона деградации связи БС, когда помеховое воздействие существует, но не является блокирующим.
При расчете вероятных помех от АС на стационарную РЭС для АС выполняется расчет типа «зона-точка», который включает множество расчетов «точка-точка», где точки расчета в зоне действия БС должны задаваться с заданным координатным шагом местоположения АС.
В данном случае, при наличии (при задании) дополнительного защитного отношения для РЭС-рецептора помех соответствующего блокирующему уровню помехи РЭС-рецептора помех (уровень блокирования/прекращения связи), для расширенного анализа помеховой ситуации, дополнительно, могут рассчитываться следующие показатели:
- часть зоны действия БС, из которой АС производит блокирующее воздействие на стационарную РЭС, выражаемая в процентах и в абсолютных величинах (площадь зоны блокирующих помех в км2);
- часть зоны действия БС, из которой АС производит деградирующее помеховое воздействие на стационарную РЭС, но воздействие не является блокирующим.
2.3.4. Помеховые ситуации для случая двух мобильных РЭС
Помеховые ситуации мобильных РЭС рассматриваются в сценариях помеховых ситуаций, где с обеих сторон анализируются РЭС СПС. При этом с обеих сторон рассматриваются абонентские станции.
В режиме с частотным дуплексом частотные диапазоны АС противоположны частотным диапазонам БС (частотные диапазоны передачи БС соответствуют частотным диапазонам приема АС и наоборот). При этом, воздействие АС одной БС на АС другой БС возможно при пересечении частот приема БС, у которой АС является источником помех с частотами передачи БС, у которой АС является рецептором помех. В режиме с временным дуплексом воздействие АС одной БС на АС другой БС возможно при пересечении рабочих частот этих АС.
Абонентская станция может равновероятно располагаться в любой точке зоны действия базовой станции. В данном случае расчет ЭМС проводится с учетом зон действия обеих базовых станций. Зоны действия БС предопределяют границы зон местоположений АС при проведении расчетов ЭМС. При этом выполняется расчет вероятных помех от АС одной базовой станции на АС другой базовой станции.
При расчете вероятных помех от АС на АС выполняется расчет типа «зона-зона», который включает множество расчетов «точка-точка», где точки расчета в зонах действия базовых станций должны задаваться с заданным координатным шагом местоположения АС (рекомендуемый координатный шаг от 200 до 600 метров) в зонах действия БС.
В данном случае, при наличии (при задании) дополнительного защитного отношения для РЭС-рецептора помех соответствующего блокирующему уровню помехи РЭС-рецептора помех (уровень блокирования/прекращения связи), для расширенного анализа помеховой ситуации дополнительно могут рассчитываться следующие показатели:
- часть зоны действия одной БС, из которой АС производит блокирующее воздействие на АС другой БС в любой точке зоны действия АС-рецептора помех, выражаемая в процентах и в абсолютных величинах (площадь зоны источника блокирующих помех в км2);
- часть зоны действия одной БС, из которой АС производит деградирующее помеховое воздействие на АС другой БС, но воздействие не является блокирующим.
- максимальная площадь действия блокирующей помехи для АС-рецептора помех, выражаемая в процентах от общей зоны действия АС-рецептора помех (площадь зоны источника блокирующих помех).
3. Исходные данные для проведения расчетов
Исходные данные для расчетов ЭМС РЭС сухопутной подвижной службы с РЭС гражданского назначения включают следующие группы данных:
Источниками исходных данных о РЭС являются:
- исходные данные, предоставляемые заявителем в соответствии с Порядком проведения экспертизы возможности использования заявленных радиоэлектронных средств и их электромагнитной совместимости с действующими и планируемыми для использования радиоэлектронными средствами (Форма ИД-СПС или ИД-ФС) [1];
- характеристики действующих и планируемых к использованию РЭС, содержащиеся в учетных базах данных радиочастотных присвоений и регистрации РЭС;
- характеристики типов РЭС Единого технического справочника РЭС.
3.1. Данные о планируемой РЭС
В зависимости от рассматриваемой помеховой ситуации выбираются данные о РЭС:
- как источнике помехи, т.е. выбираются технические характеристики РЭС по передаче;
- так и рецепторе помех, т.е. выбираются технические характеристики РЭС по приему.
б) Технические характеристики РЭС по передаче:
ХАРАКТЕРИСТИКИ РЭС ПО ПЕРЕДАЧЕ
в) Технические характеристики РЭС по приему:
3.2. Данные об абонентских станциях планируемой РЭС
По отношению к абонентским станциям во всех помеховых ситуациях выполняется расчет ЭМС, как и для случаев стационарных РЭС (варианты помеховых ситуаций № 3 — 8).
По сравнению со стационарными РЭС, АС имеют следующую специфику:
-
отсутствие регистрации в учетных базах данных, то есть отсутствие точных технических характеристик АС;
-
равновероятная возможность функционирования в любой точке зоны действия своей БС;
-
в сетях СПС АС оснащены, как правило, ненаправленными антеннами с малыми коэффициентами усиления (до 3 дБ) и имеют малую мощность передатчика (0,2 — 2 Вт);
-
в сетях фиксированного беспроводного доступа АС имеют фиксированное, но неопределенное место размещение в пределах радиуса действия БС. при этом антенна может располагаться на различных высотах в городских условиях, как правило в прямой видимости с антенной БС, а ЭИИМ АС может быть соизмерима с ЭИИМ БС;
-
АС MMDS работают только на прием и имеют фиксированное неопределенное размещение в зоне обслуживания БС. Антенны АС располагаются, как правило, на уровне прямой видимости с БС.
Необходимые характеристики АС определяются следующим образом:
- частоты передачи и приема для режима с частотным дуплексом противоположны частотам своей БС, то есть частоты передачи АС равны частотам приема БС (ftx (АС) = frx (БС)) и частоты приема АС равны частотам передачи БС (frx (АС) = ftx (БС));
- частоты передачи и приема в режиме с временным дуплексом совпадают с частотами своей БС, то есть частоты передачи АС равны частотам передачи БС (ftx (АС) = ftx (БС)) и частоты приема АС равны частотам приема БС (frx (АС) = frx (БС));
- координаты местоположения АС берутся в зоне действия БС с заданным координатным шагом (рекомендуемый шаг от 200 до 600 метров);
- зона покрытия БС рассчитывается с использованием выбранной модели распространения радиоволн с учетом характеристик БС, типовых характеристик АС по уровню реальной чувствительности приемника АС (SrminxАС), т.е. определяется на входе приемника АС условием соблюдения неравенства:
При расчете зоны действия необходимо рассчитывать не только линию «БС -> АС» по уровню реальной чувствительности приемника АС, но и линию «АС -> БС» по уровню реальной чувствительности приемника БС, так как АС обладает гораздо меньшей мощностью передаваемого сигнала чем БС, что компенсируется более высоким коэффициентом усиления антенны БС;
- технические характеристики АС должны соответствовать типовым значениям, характерным для заданной технологии радиосвязи и для заданного диапазона частот.
3.3. Данные о действующих РЭС
В помеховых ситуациях планируемая и действующая РЭС рассматриваются равноценно, то есть планируемая РЭС и ее АС (при наличии) не должны получать недопустимые помехи от действующих РЭС и их АС (при наличии), а также не должны создавать недопустимые помехи действующим РЭС и их АС.
При расчете ЭМС для действующих РЭС выбирается тот же набор характеристик, что и для планируемой РЭС и их АС (см. п. 3.1, 3.2 методики).
3.4. Технические справочники для проведения расчета ЭМС
При расчете ЭМС должны применяться следующие технические справочники:
Справочник включает данные о ширине спектра для различных уровней сигнала для каждого класса излучений. В связи с тем, что ширина НШПИ для одного класса излучения может быть различной, то ширина спектра по каждому уровню указывается в отношении к НШПИ (BН).
Справочник может содержать следующие данные:
- класс излучения (для идентификации выборки);
- BК — контрольная ширина полосы излучения (ширина полосы по уровню минус 30 дБ) по отношению к НШПИ, МГц;
- B-40 — ширина полосы излучения по уровню минус 40 дБ по отношению к НШПИ, МГц;
- B-50 — ширина полосы излучения по уровню минус 50 дБ по отношению к НШпИ, МГц;
- B-60 — ширина полосы излучения по уровню минус 60 дБ по отношению к НШПИ (Контрольная ширина полосы внеполосного излучения), МГц.
Если может применяться несколько видов модуляции (масок спектров), то для расчета берется маска спектра с самым большим значением контрольной ширины полосы излучения BК.
Справочник используется для получения данных о маске спектра при отборе действующих РЭС и при расчете уровня помехи в полосе НШПИ на входе приемника РЭС-рецептора помех.
Справочник содержит значения коэффициентов поляризационных потерь \gamma_{S\text{П}} , \gamma_{S\text{Д}} , \gamma_{P\text{П}} , \gamma_{P\text{Д}} вследствие различия поляризаций передающей и приемной антенн. Справочник используется при расчете уровня поляризационных потерь между передатчиком и приемником в формулах расчета уровня полезного сигнала и уровня помехи и при расчете максимального радиуса дальности действия при отборе РЭС для расчета ослабления вследствие поляризационных потерь.
Справочник значений защитного отношения «сигнал/шум» (S/Nx) содержит значения S/Nx в дБ для каждого класса излучения. Справочник используется при расчете расстояния энергетического взаимодействия при выборе действующих РЭС для расчета ЭМС и при расчете абсолютных значений минимального уровня сигнала и минимального уровня помехи.
Используется для расчета затухания в АФТ ArП, ArД, AtП, AtД при расчете уровня полезного сигнала SП, SД и уровня помех PП, PД, если неизвестна величина ЭИИМ на выходе излучающей антенны EIRPSП, EIRPSД, EIRPPП, EIRPPД.
Справочник может содержать следующие данные:
- наименование и тип антенны;
- угол отклонения в азимутальной плоскости \varphi_{trx} , \varphi_{rtx} , градус;
- ослабление GA(\varphi_{trx}) , GA(\varphi_{rtx}) , дБ.
Применяется для расчета ослабления сигнала между РЭС-источником полезного сигнала или помехи и рецептором помехи за счет отклонения направления между РЭС GtSП, GtSД, GtPП, GtPД, GrSП, GrSД, GrPП, GrPД.
Шаг диаграммы отклонения в азимутальной (горизонтальной) плоскости должен быть не более 5 градусов. Рекомендуемый шаг составляет 1 градус, для узконаправленных ДНА (\Delta f(B_{\text{Н}})<5) рекомендуемый шаг 0,2 — 0,5 градуса. Диапазон изменения \varphi_{trx} , \varphi_{rtx} от 0 до 360 градусов.
Справочник может содержать следующие данные:
- наименование и тип антенны;
- угол отклонения в угломестной плоскости \theta_{trx} , \theta_{rtx} , градус;
- ослабление GU(\theta_{trx}) , GU(\theta_{rtx}) , дБ.
Применяется для расчета ослабления сигнала между РЭС-источником полезного сигнала или помехи и рецептором помехи за счет отклонения направления между РЭС GtSП, GtSД, GtPП, GtPД, GrSП, GrSД, GrPП, GrPД.
Шаг диаграммы отклонения в угломестной (вертикальной) плоскости должен быть не более 5 градусов. Рекомендуемый шаг составляет 1 градус, для узконаправленных ДНА рекомендуемый шаг 0,2 — 0,5 градуса. Диапазон изменения \theta_{trx} , \theta_{rtx} от минус 90 до плюс 90 градусов.
Поправочный коэффициент K_{x\Sigma\text{АС}} применяется при расчете уровня помехи для случаев, когда РЭС-источник помех является абонентской станцией. Величина поправочного коэффициента K_{x\Sigma\text{АС}} зависит от возможного количества одновременно функционирующих АС N_{x\Sigma\text{АС}} , которое, в свою очередь, зависит от технологии радиосвязи и НШПИ.
Информация по потерям в АФТ, данным по ДНА, маскам спектра предоставляет заявитель в радиочастотной заявке на экспертизу ЭМС.
3.5. Пороговые значения показателей и критериев ЭМС
Решение о наличии и характере помехового воздействия выполняется на основе сравнений уровней полезного сигнала и помехи на входе РЭС-рецептора помех со следующими пороговыми величинами:
- отношение «сигнал/помеха» S/Pxbeg, при котором помеха начинает оказывать негативное влияние на качество связи РЭС-рецептора помехи;
- блокирующее отношение «сигнал/помеха» S/Pxblock, при котором помеха блокирует связь РЭС-рецептора помехи;
- отношение «сигнал/шум» S/Nx;
- реальная чувствительность приемника РЭС-рецептора помех Srminx;
- блокирующий уровень помехи для РЭС-рецепторов помех с фиксированным значением уровня полезного сигнала на входе приемника Prmaxx.
Пороговые значения защитных отношений и допустимых (абсолютных) уровней помех устанавливаются:
- нормативно-правовыми документами и рекомендациями в области использования радиочастот и РЭС;
- разработчиками и производителями РЭС;
- по результатам испытаний РЭС, проводимых сертифицированными (аккредитованными, специализированными) лабораториями (организациями) с использованием аттестованных методик выполнения измерений (испытаний).
Пороговые значения защитных отношений задаются в форме № 1 ГКРЧ.
При отсутствии исходных данных о пороговых значениях защитных отношений могут использоваться их значения, рекомендуемые нормативно-правовыми документами на международном и национальном уровнях и компетентными организациями (ГКРЧ, МСЭ, ETSI, CEPT, 3GPP).
Пороговые значения показателей используются:
- при отборе действующих РЭС для расчета ЭМС;
- при принятии решения о наличии и характере помехового воздействия.
Для упрощенного отбора действующих РЭС для расчета ЭМС применяются пороговые значения:
- максимальных расстояний между РЭС, при превышении которых предполагается, что помеховое воздействие невозможно;
- максимального разноса между частотами РЭС-источника помех и РЭС-рецептора помех, превышение которого предполагает отсутствие помеховых воздействий.
3.6. Данные цифровых карт местности
Данные цифровых карт местности включают картографическую информацию о рельефе местности и подстилающей поверхности в районе проведения расчетов.
Данные цифровых карт местности применяются в моделях распространения радиоволн для расчета величины ослабления уровня полезного сигнала и уровня помехи LosSП, LosSД, LosPП, LosPД при распространении в пространстве между РЭС-источником полезного сигнала или РЭС-источником помехи и РЭС-рецептором помехи.
Для расчетов целесообразно применять цифровые карты масштаба 1:100000 или 1:200000. В картах данных масштабов содержатся необходимые данные о рельефе местности и типе подстилающей поверхности.
4. Отбор действующих РЭС для расчета ЭМС
4.1. Порядок отбора РЭС для расчета
Для расчетов ЭМС предварительно составляется перечень РЭС — возможных источников помех. Выбор РЭС возможных источников помех осуществляется на основе информации баз данных учета действующих РЭС разрешенных к применению согласно РИЧ.
Для отбора РЭС применяется частотно-территориальный принцип отбора РЭС, при котором выбор действующих РЭС для расчетов ЭМС производится с использованием частотного и территориального критериев отбора.
Каждая помеховая ситуация отличается характеристиками помехового воздействия. В первых двух вариантах помеховых ситуаций таблицы 2.3 рассматривается непосредственно сама планируемая РЭС, сначала как источник помех для стационарных действующих РЭС, затем как рецептор помех от стационарных действующих РЭС. Затем рассматриваются ее АС по помеховым ситуациям со стационарными действующими РЭС. Затем рассматривается планируемая РЭС в помеховых ситуациях с АС действующих РЭС. Затем — помеховые ситуации с абонентскими станциями планируемой и действующих РЭС. Таким образом, при оценке ЭМС РЭС должны анализироваться все возможные помеховые ситуации, каждая из которых предусматривает отдельный самостоятельный отбор РЭС подлежащих учету при проведении расчетов ЭМС.
Отбор действующих РЭС выполняется для каждой помеховой ситуации для РЭС-рецептора помех отдельно. Отбор РЭС выполняется в два этапа.
На первом этапе делается приближенный (упрощенный) первичный отбор РЭС по частотному и территориальному критерию, который позволяет выбрать перечень РЭС, в который войдут все РЭС, которые потенциально могут вступить в помеховое взаимодействие с планируемой РЭС. первичный частотно-территориальный отбор выполняется по значениям показателей частотно-территориального разноса. В таблице 4.1 приведены рекомендуемые значения показателей частотно-территориального разноса для различных сценариев взаимодействия РЭС. порядок приближенного первичного отбора РЭС приведен в п. 4.2.
На втором этапе отбора РЭС выполняется уточнение перечня выбранных действующих РЭС из списка, полученного на первом этапе. Уточнение выполняется непосредственно перед проведением дуэльного расчета показателей ЭМС для конкретной помеховой ситуации на основе характеристик анализируемых РЭС. Если в соответствии с критериями выбора второго этапа отбора РЭС помеховое взаимодействие невозможно, то расчет для анализируемой пары РЭС не проводится.
Порядок выбора РЭС по частоте для второго этапа отбора приведен в п. 4.3 порядок выбора РЭС по территориальному разносу для второго этапа отбора приведен в п. 4.4.
4.2. Приближенный первичный отбор действующих РЭС
На первом этапе выполняется предварительный отбор действующих РЭС на основе территориального и частотного разноса по отношению к планируемой РЭС. Для сценариев взаимодействия РЭС различных технологий радиосвязи рекомендуется применять значения пороговых значений критериев территориального и частотного отбора, приведенные в таблице 4.1. В зависимости от условий расчета пороговые значения критериев могут уточняться.
КРИТЕРИИ ПЕРВИЧНОГО ОТБОРА ДЕЙСТВУЮЩИХ РЭС
4.3. Отбор РЭС по частотному критерию
На втором этапе отбора действующих РЭС по частотному критерию выполняется оценка потенциальной возможности создания помехи по характеристикам РЭС-источника помех и РЭС-рецептора помех.
При отборе действующих РЭС по частотному критерию в качестве РЭС потенциальных источников помех выбираются РЭС с учетом маски спектра излучаемого сигнала по уровню минус 60 дБ.
Если в нормативных документах («Нормы 19-13. Нормы на ширину полосы радиочастот и внеполосные излучения радиопередатчиков гражданского применения» или др.) указывается ширина спектра до более высокого уровня (минус 50 или минус 40 или др.), то должны выбираться вероятные источники помех по указанному в нормативных документах уровню.
Общее правило отбора РЭС по частотному критерию формулируется следующим образом. В качестве РЭС потенциальных источников помех выбираются все РЭС использующие передающие полосы частот, пересекающиеся с приемными полосами частот РЭС-рецептора помех в соответствии с критерием отбора:
(f_{t} + \frac{B_{- Nt}}{2} >f_{r} - \frac{B_{Hr}}{2})AND(f_{t} - \frac{B_{- Nt}}{2} <f_{r} + \frac{B_{Hr}}{2}),(4.1)
B-Nt — ширина спектра помехи с учетом маски спектра по уровню -60 дБ, -50 дБ, 40 дБ и др., МГц;
ft — центральная частота передачи РЭС-источника помех, МГц;
BHr — полоса пропускания РЭС-рецептора помех, МГц;
fr — центральная частота приема РЭС-рецептора помех, МГц.
Учет маски спектра помехи позволяет учесть внеполосное излучение помехи за пределами НШПИ РЭС-источника помехи. Маска спектра определяется для каждого класса излучения, который берется из исходных данных о РЭС. Характеристики масок должны содержаться в справочнике масок спектра.
Для каждой излучающей РЭС маска сигнала оцифровывается по уровням 0 (до минус 3) дБ, минус 30 дБ, минус 40 дБ, минус 50 дБ, минус 60 дБ. Необходимая ширина полосы излучения BН определяется четырьмя первыми символами описания класса излучения. Остальные символы описания спектра содержат условное обозначение маски спектра. при этом значения ширины спектра по указанным уровням задаются в относительных величинах по отношению к абсолютному значению BН, так как ширина BН для одного класса излучения и разных РЭС может иметь различные значения.
Пример: для характеристики излучения РЭС радиорелейной связи «28M0G7W» ширина полосы BН составляет 28 МГц и класс излучения «G7W». Значения полос по уровням минус 30 дБ, минус 40 дБ, минус 50 дБ, минус 60 дБ в соответствии с таблицей 4.10 «Нормы 19-13...» приводятся далее в таблице 4.2.
| Класс излучения | Bк | B-40 | B-50 | B-60 |
|---|---|---|---|---|
| G7W | = 1,2 * BН | = 1,56 * BН | = 2,04 * BН | = 2,64 * BН |
| ... | ... | ... | ... | ... |
BН — необходимая ширина полосы излучения, МГц;
Bк — контрольная ширина полосы излучения (ширина полосы по уровню минус 30 дБ) по отношению к НШПИ (BН), МГц;
B-40 — контрольная ширина полосы внеполосного излучения (ширина полосы по уровню минус 40 дБ) по отношению к НШПИ (BН), МГц;
B-50 — контрольная ширина полосы внеполосного излучения (ширина полосы по уровню минус 50 дБ) по отношению к НШПИ (BН), МГц;
B-60 — контрольная ширина полосы внеполосного излучения (ширина полосы по уровню минус 60 дБ) по отношению к НШПИ (BН), МГц.
В ходе применения методики по данным из справочника получаются следующие значения:
Аналогичным образом оцифровываются все остальные классы излучения. При отсутствии описания в справочнике масок необходимых классов излучений задается типовая маска спектра для каждой технологии связи (вида РЭС по ЕТС).
Рис. 4.1 — Учет маски спектра сигнала при выборе РЭС
Выбор действующих РЭС выполняется с учетом маски спектра по уровню минус 60 дБ для РЭС-источника помех отдельно для каждой помеховой ситуации по критериям, приведенным таблице 4.3.
КРИТЕРИИ ОТБОРА ПО ЧАСТОТЕ ДЕЙСТВУЮЩИХ РЭС-ИСТОЧНИКОВ ПОМЕХ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ПОМЕХОВЫХ СИТУАЦИЙ
| N | Варианты помеховых ситуаций | Условия отбора по частоте |
|---|---|---|
| 1 | РЭСП -> РЭСД | Частоты передачи РЭСП пересекаются с частотами приема РЭСД |
| 2 | РЭСД -> РЭСП | Частоты приема РЭСП пересекаются с частотами передачи РЭСД |
| 3 | РЭСД -> АС РЭСП <1> | Частоты передачи РЭСП пересекаются с частотами передачи РЭСД |
| 4 | АС РЭСП <1> -> РЭСД | Частоты приема РЭСП пересекаются с частотами приема РЭСД |
| 5 | РЭСП ->АС РЭСД <2> | Частоты передачи РЭСП пересекаются с частотами передачи РЭСД |
| 6 | АС РЭСД <2> -> РЭСП | Частоты приема РЭСП пересекаются с частотами приема РЭСД |
| 7 | АС РЭСД -> АС РЭСП <1> и <2> | Частоты передачи РЭСП пересекаются с частотами приема РЭСД |
| 8 | АС РЭСП -> АС РЭСД <1> и <2> | Частоты приема РЭСП пересекаются с частотами передачи РЭСД |
<1> При условии, что РЭСП является РЭС СПС или РЭС ФБД и имеет абонентские РЭС (АС РЭС № 1).
<2> При условии, что РЭСД является РЭС СПС или РЭС ФБД и имеет абонентские РЭС (АС РЭС № 2).
4.4. Отбор РЭС по территориальному критерию
На втором этапе отбора действующих РЭС по территориальному критерию выполняется оценка потенциальной возможности создания помехи на основе расчета максимальной дальности действия помехи по характеристикам РЭС-источника помех и РЭС-рецептора помех.
Для оценки потенциальной возможности помехового воздействия определяется предельная дальность rt распространения помехи от РЭС-источника помехи по отношению РЭС-рецептору помехи, которая сравнивается с реальным расстоянием между ними Rtr.
Соответственно, действующая РЭС, независимо от того, является она рецептором помех или источником помех, выбирается при выполнении условия отбора:
Rtr — расстояние между РЭС-источником помех и РЭС-рецептором помех, км;
rt — предельная дальность распространения мешающего сигнала РЭС-источника помех, км.
Предельная дальность распространения rt определяется на основании ослабления в свободном пространстве по формуле:
EIRPP_{t} - G_{tr} + (KU_{r} - G_{rt}) - A_{r} - 32,45 - 20*Lg(f_{t}*r_{t}) - \gamma_{tr} - S_{rmin} = 0,(4.3)
EIRPPt — ЭИИМ помехи на выходе излучающей антенны РЭС-источника помех, дБВт;
Gtr — ослабление передающей антенны в направлении РЭС-рецептора помех по сравнению с максимумом усиления излучения, дБ. При неопределенности Gtr = 0. Расчет ведется по ДНА в азимутальной и угломестной плоскостях. Положительное ослабление соответствует уменьшению усиления сигнала, дБи;
KUr — коэффициент усиления антенны приемника РЭС-рецептора помех, дБи;
Grt — ослабление приемной антенны в направлении источника сигнала, дБ. При неопределенности Grt = 0. Расчет ведется по ДНА в азимутальной и угломестной плоскостях. Положительное ослабление соответствует уменьшению усиления сигнала, дБ;
Ar — коэффициент ослабления сигнала в АФТ приемника РЭС-рецептора помех, дБ;
ft — центральная частота помехи РЭС-источника помех, МГц;
rt — предельный радиус действия РЭС-источника помех, км;
\gamma_{tr} — уровень поляризационных потерь. При неопределенности \gamma_{tr} = 0 , дБ;
Srmin — реальная чувствительность приемника РЭС-рецептора помех, дБВт.
С учетом (4.3) предельное значение дальности распространения мешающего сигнала РЭС-источника помех определяется в виде:
Y_{t} = EIRPP_{t} - G_{tr} + (KU_{r} - G_{rt}) - A_{r} - 32,45 - 20*Lg(f_{t}) - \gamma_{tr} - S_{rmin}.(4.5)
Переменные KUr, ft, Srmin являются фиксированными значениями, содержащимися в исходных данных о РЭС.
Ослабление за счет поляризационных потерь \gamma_{tr} определяется из справочника поляризационных потерь. Для выбора значений уровня поляризационных потерь из исходных данных о РЭС выбираются значения поляризации антенн РЭС-источника помех и РЭС-рецептора помех, после чего из справочника выбирается соответствующее значение \gamma_{tr} .
Коэффициент ослабления сигнала в АФТ приемника Ar задается в форме № 1 ГКРЧ и определяется длиной фидера антенны и ослаблением в контактах и соединениях устройств. Если коэффициент ослабления сигнала в АФТ не задан, то он определяется согласно длине фидера антенны. при этом дополнительно необходимо добавить ослабление в соединительных блоках устройств. Как правило, оно составляет порядка 3 дБ. Более точные характеристики содержатся в технических характеристиках РЭС.
Ослабление сигнала за счет ДНА Gtr, Grt определяются соотношением направленности передающей антенны РЭС-источника помехи, принимающей антенны РЭС-рецептора помехи, направлением азимута и угла места между РЭС и их диаграммами направленности антенн в азимутальной и угломестной плоскостях. Порядок расчета Gtr, Grt приведен далее в п. 7.2. Величины Gtr, Grt, используются далее при расчете показателей ЭМС в п. 6.2 и 6.3.
ЭИИМ помехи на выходе излучающей антенны РЭС-источника помех EIRPPt задается в Форме № 1 ГКРЧ (столбец 4.12 в таблице п. 4). Если значение EIRPPt не задано, то оно рассчитывается по формуле:
EIRPPt = 10Lg(Wt) — At + KUt, (4.6)
Wt — мощность передатчика РЭС-источника помех, Вт;
At — коэффициент ослабления сигнала в АФТ передатчика РЭС-источника помех, дБ (находится аналогично Art, приведенному выше, содержится в п. 7.3 Формы № 1 ГКРЧ);
KUt — коэффициент усиления антенны РЭС-источника помех, дБи.
В том случае если предельная дальность распространения, рассчитанная по формуле (4.4) превышает значения, представленные в Таблице 4.1 для соответствующей помеховой ситуации, следует использовать данные Таблицы 4.1.
После нахождения предельной дальности распространения помехи rt определяется реальное расстояние между РЭС-источником помех и РЭС-рецептором помех Rtr по формуле:
dtr — угол дуги на поверхности Земли между РЭС-источником помех и РЭС-рецептором помех, рад;
Rз = 6372,795 км — радиус Земли, км.
Значение dtr рассчитывается по формуле:
d_{tr} = arcCos(Sin(\varphi_{t})*Sin(\varphi_{r}) + Cos(\varphi_{t})*Cos(\varphi_{r})*Cos(\lambda_{t} - \lambda_{r})),(4.8)
\varphi_{t} — широта РЭС-источника помех, рад;
\lambda_{t} — долгота РЭС-источника помех, рад;
\varphi_{r} — широта РЭС-рецептора помех, рад;
\lambda_{r} — долгота РЭС-рецептора помех, рад.
Абонентские станции могут функционировать в любой точке зоны действия базовой станции, в том числе и на максимальном расстоянии действия базовой станции. Соответственно, для оценки предельного расстояния rt должны учитываться не только предельные расстояния действия БС, но и дальности действия их АС. В зависимости от схемы взаимодействия должны применяться предельные расстояния критериев территориального отбора, приведенные в таблице 4.4.
КРИТЕРИИ ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО ОТБОРА ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ПОМЕХОВЫХ СИТУАЦИЙ
| N | Варианты помеховых ситуаций | Предельные расстояния для выборки действующих РЭС rt, км |
|---|---|---|
| 1 | РЭСП -> РЭСД | rt = Rmax (РЭСП, РЭСД) <3> |
| 2 | РЭСД -> РЭСП | rt = Rmax (РЭСД, РЭСП) |
| 3 | РЭСД -> АС РЭСП <1> | rt = Rmax (РЭСД, АС РЭСП) + Rmax (РЭСП, АС РЭСП) |
| 4 | АС РЭСП <1> -> РЭСД | rt = Rmax (РЭСП, АС РЭСП) + Rmax (АС РЭСП, РЭСД) |
| 5 | РЭСП -> АС РЭСД <2> | rt = Rmax (РЭСП, АС РЭСД) + Rmax (РЭСД, АС РЭСД) |
| 6 | АС РЭСД <2> -> РЭСП | rt = Rmax (РЭСД, АС РЭСД) + Rmax (АС РЭСД, РЭСП) |
| 7 | АС РЭСД -> АС РЭСП <1> и <2> | rt = Rmax (РЭСД, АС РЭСД) + Rmax (АС РЭСД, АС РЭСП) + Rmax (РЭСП, АС РЭСП) |
| 8 | АС РЭСП -> АС РЭСД <1> и <2> | rt = Rmax (РЭСП, АС РЭСП) + Rmax (АС РЭСП, АС РЭСД) + Rmax (РЭСД, АС РЭСД) |
<1> При условии, что РЭСП является РЭС СПС или РЭС ФБД и имеет абонентские РЭС (АС РЭС № 1).
<2> При условии, что РЭС № 2 является РЭС СПС или РЭС ФБД и имеет абонентские РЭС (АС РЭС № 2).
<3> Содержащаяся в таблице функция Rmax, определяет предельную дальность распространения rt между двумя РЭС в километрах, по формулам расчета предельного расстояния (4.3 — 4.5).
4.5. Отбор РЭС по дополнительным критериям отбора
На первом этапе отбора РЭС при необходимости дополнительно может проводиться выбор действующих РЭС на основе и с учетом других общих и технических характеристик:
- по виду (технологии связи) РЭС (в соответствии с Единым техническим справочником РЭС);
- по владельцу (оператору) РЭС;
- по мощности РЭС;
- по номеру разрешения на использование радиочастот или радиочастотных каналов;
- по сроку действия разрешения на использование радиочастот или радиочастотных каналов;
- по признаку действия («Действующая», «Планируемая», «Есть РИЧ, нет свидетельства о регистрации РЭС» и др.).
5. Выбор и использование моделей распространения радиоволн
5.1. Применение моделей распространения радиоволн
Модели распространения радиоволн (Модели РРВ) используются для расчета ослабления сигнала при распространении в пространстве и для расчета зон действия РЭС. Модели РРВ используются в формулах расчета уровня полезного сигнала (п. 6.2 методики) и уровня помех (п. 6.3 методики). Для проведения расчетов используются модели РРВ, рекомендованные для применения на международном и на национальном уровнях (документы и рекомендации МСЭ, ГКРЧ и др.).
Модели РРВ используются для расчета следующих величин:
- LosSП ослабления уровня полезного сигнала в пространстве при распространении от источника сигнала (для помеховой ситуации, когда рецептором помех является планируемая РЭС или АС планируемой РЭС);
- LosSД ослабления уровня полезного сигнала в пространстве при распространении от источника сигнала (для помеховой ситуации, когда рецептором помех является действующая РЭС или АС действующей РЭС);
- LosPП ослабления уровня помехи в пространстве при распространении от источника сигнала (для помеховой ситуации, когда рецептором помех является планируемая РЭС или АС планируемой РЭС);
- LosPД ослабления уровня помехи в пространстве при распространении от источника сигнала (для помеховой ситуации, когда рецептором помех является действующая РЭС или АС действующей РЭС).
В связи с идентичностью расчета ослабления уровня полезного сигнала и уровня помехи, в рамках данного раздела, объект расчета определяется в обобщенном виде как «сигнал» (расчет ослабления сигнала), при этом РЭС-источник сигнала определяется как «РЭС-источник», а РЭС-рецептор полезного сигнала или рецептор помехи определяется как «РЭС-рецептор».
Исходными данными для проведения расчетов указанных величин являются:
а) Характеристики РЭС-источника:
- широта РЭС-источника \varphi_{t} , рад;
- долгота РЭС-источника \lambda_{t} , рад;
- центральная частота ft, МГц;
- высота подвеса антенны над уровнем моря РЭС-источника hMt, м.
б) Характеристики РЭС-рецептора:
- широта РЭС-рецептора \varphi_{r} , рад;
- долгота РЭС-рецептора \lambda_{r} , рад;
- высота подвеса антенны над уровнем моря РЭС-рецептора hMr, м.
в) Характеристики среды распространения радиоволн:
- рельеф местности на прямой линии между РЭС-источником и РЭС-рецептором относительно уровня моря. Учитывается высота рельефа в точках вдоль линии с заданным шагом (рекомендуемый шаг 200 — 600 м) относительно уровня моря для учета дифракционных потерь при РРВ;
- тип подстилающей поверхности на линии между РЭС-источником и РЭС-рецептором в точках учета рельефа местности, которые определены выше. Применяется для корректировки значений ослабления или усиления сигнала за счет типа подстилающей поверхности.
Этапы расчета уровней сигналов на трассе РРВ представлены в таблице 5.1.
ПОРЯДОК РАСЧЕТА УРОВНЯ СИГНАЛА НА ВХОДЕ ПРИЕМНИКА РЭС-РЕЦЕПТОРА СИГНАЛА
Модель РРВ используется на первом этапе расчета ослабления сигнала от местоположения РЭС-источника сигнала до местоположения РЭС-рецептора сигнала.
С учетом составляющих таблицы 5.1 расчет уровня сигнала на входе приемника РЭС-рецептора сигнала выполняется по формуле:
S_{r} = EIRP_{t} - G_{tr} + KU_{r} - G_{rt} - A_{r} - Los_{tr} - Fade_{r} - \gamma_{tr},(5.1)
EIRPt — ЭИИМ РЭС-источника на выходе излучающей антенны, дБВт;
Gtr — ослабление сигнала по ДНА РЭС-источника вследствие отклонения направления от РЭС-источника на РЭС-рецептор от направленности антенны РЭС-источника, дБ;
KUr — коэффициент усиления антенны РЭС-рецептора, дБи;
Grt — ослабление сигнала по ДНА РЭС-рецептора вследствие отклонения направления от РЭС-рецептора на РЭС-источник от направленности антенны РЭС-рецептора, дБ;
Ar — коэффициент ослабления сигнала в АФТ приемника РЭС-рецептора (задается в характеристиках РЭС-рецептора), дБ;
Lostr — медианное ослабление сигнала в пространстве при распространении от РЭС-источника до РЭС-рецептора, дБ;
Fader — запас на замирание сигнала (задается в исходных данных расчета или принимается по умолчанию равным 8), дБ;
\gamma_{tr} — ослабление сигнала от поляризационных потерь вследствие различия поляризации антенны РЭС-источника и поляризации антенны РЭС-рецептора, дБ.
5.2. Выбор моделей распространения радиоволн
Для расчета уровней ослабления сигнала для РЭС технологий радиосвязи, функционирующих в диапазонах частот РЭС СПС рекомендуется использовать расчетные модели, приведенные в Рекомендациях МСЭ-R P.452, P.1546-6, P.2108.
Указанные Рекомендации основываются на методах прогнозирования распространения радиоволн на основе моделей РРВ и имеют особенности и ограничения в части их использования по целевому назначению.
Рекомендация МСЭ-R P.1546-6 представляет метод прогнозирования распространения радиоволн для трасс связи «пункта с зоной» для наземных служб в диапазоне частот от 30 МГц до 4000 МГц. Метод рекомендуется для использования в линиях радиосвязи в условиях тропосферы над сухопутными трассами, морскими трассами и/или смешанными трассами, состоящими из сухопутных и морских участков, длиной от 1 до 1000 км для эффективной высоты передающей антенны менее 3000 м [9].
Рекомендация МСЭ-R P.452-16 представляет метод прогнозирования для оценки помех между станциями, находящимися на поверхности Земли, на частотах от 100 МГц до 50 ГГц на расстояниях до 10 тыс. км. Рекомендация включает модели РРВ для различных вариантов распространения радиоволн между наземными РЭС (прямая видимость, дифракция, тропосферное рассеяние, поверхностные волноводы, отражение и рефракция от приподнятого слоя, рассеяние в гидрометеорах).
Рекомендация МСЭ-R P.2108 представляет методы оценки потерь, вызываемых отражением от препятствий, на частотах от 30 МГц до 100 ГГц. Препятствия (клаттеры) — это объекты, например, здания или растительный покров, которые находятся на поверхности Земли, но фактически не являются рельефом. Препятствия (клаттеры) вокруг терминала радиопередатчика/радиоприемника могут оказывать значительное влияние на общее распространение сигнала. Обычно наибольшее влияние на распространение оказывает препятствие, ближайшее к терминалу, но фактическое расстояние будет зависеть от характера препятствия.
Модели РРВ обеспечивающие возможность проведения необходимых расчетов с учетом условий распространения радиоволн, сценариев и вариантов взаимодействия РЭС представлены в таблице 2.2.
При проведении расчетов ЭМС могут использоваться другие модели РРВ рекомендуемые нормативно-правовыми документами на национальном и международном уровне при соответствии условий их использования условиям, необходимым для расчетов ЭМС РЭС СПС с РЭС других радиослужб.
5.3. Расчет зон покрытия базовых станций СПС
Расчет зон покрытия БС выполняется для определения местоположения АС при проведении расчетов ЭМС АС с другими РЭС при условии равновероятного нахождения АС в любой точке зоны действия соответствующей БС. Расчет зон покрытия БС необходим при проведении расчетов ЭМС в случае помеховых ситуаций № 3 - 8 таблицы 2.3.
Зона покрытия БС представляется в виде массива точек местности, определяемых координатными парами «долгота-широта». Расчет зоны покрытия БС проводится по точкам местности с заданным координатным шагом. Рекомендуемый шаг — в диапазоне ниже 1 ГГц в пределах 100 — 600 м для диапазонов частот ниже 5 ГГц в пределах 100 — 200 м и в диапазоне выше 24 ГГц в пределах 10 — 50 м.
Принадлежность точки местности к зоне покрытия БС определяется при выполнении следующих двух условий:
- При нахождении АС в точке местности координатной пары «долгота-широта» уровень полезного сигнала от БС на входе приемника АС SrАС должен быть не менее реальной чувствительности приемника АС SrminАС, то есть:
- Уровень полезного сигнала от АС на входе приемника БС SrБС при нахождении АС в точке местности в точке координатной пары «долгота-широта» должен быть не менее реальной чувствительности приемника БС SrminБС, то есть:
Расчет зоны покрытия содержит следующие этапы:
-
на первом этапе выполняется расчет радиуса зоны покрытия БС;
-
на втором этапе выполняется расчет зоны покрытия БС путем определения массива точек, соответствующих нахождению АС в зоне покрытия БС, для следующих двух случаев:
- когда БС рассматривается как РЭС-источник сигнала, а АС — как РЭС-рецептор сигнала (БС -> АС);
- когда АС рассматривается как РЭС-источник полезного сигнала, а БС — как РЭС-рецептор полезного сигнала (АС -> БС).
Первый этап: Расчет максимального радиуса зоны покрытия БС
Для расчета радиуса зоны покрытия БС rtБС используются исходные данные о БС. Для расчета максимального радиуса действия АС rtАС используются типовые характеристики и условия использования АС.
Из двух полученных величин rtБС и rtАС необходимо выбрать меньшее значение, так как в зоне действие выполняется оба условия выражений 5.2 и 5.3 одновременно. То есть, радиус расчета зоны покрытия rtАС определяется по формуле:
rЗД_БС = min (rtБС, rtАС), (5.4)
где min — функция определения минимума для указанных в скобках величин.
Радиус зоны покрытия БС rtБС определяется по формуле:
r_{t\text{БС}} = 10^{Y_{t\text{БС}}/20},(5.5)
Y_{t\text{БС}} = EIRPP_{t\text{БС}} + KU_{r\text{АС}} - A_{r\text{АС}} - 32,45 - 20*Lg(f_{t\text{БС}}) - S_{rmin\text{АС}}),(5.6)
EIRPPtБС — ЭИИМ полезного сигнала на выходе излучающей антенны БС, дБВт;
KUrАС — коэффициент усиления антенны АС, дБи;
Ar — коэффициент ослабления сигнала в АФТ приемника АС, дБ;
ftБС — центральная частота передачи БС, МГц;
rtБС — предельный радиус действия БС, км;
SrminАС — реальная чувствительность приемника АС, дБВт.
Максимальный радиус зоны покрытия БС rtАС определяется по формуле:
r_{t\text{АС}} = 10^{Y_{t\text{АС}}/20},(5.7)
Y_{t\text{АС}} = EIRPP_{t\text{АС}} + KU_{r\text{БС}} - A_{r\text{БС}} - 32,45 - 20*Lg(f_{t\text{АС}}) - S_{rmin\text{БС}},(5.8)
EIRPPtАС — ЭИИМ полезного сигнала на выходе излучающей антенны АС, дБВт;
KUrБС — коэффициент усиления антенны БС, дБи;
ArБС — коэффициент ослабления сигнала в АФТ приемника БС, дБ;
ftАС — центральная частота передачи АС, МГц;
rtАС — предельный радиус действия АС, км;
SrminБС — реальная чувствительность приемника РЭС-рецептора помех, дБВт.
Полученный предельный радиус зоны покрытия БС rЗД_БС в километрах пересчитывается в градусы по широте и долготе для задания зоны расчета.
При этом учитывается, что величина одного градуса по широте не изменяется для поверхности Земли. Величина одного градуса по долготе уменьшается при движении от экватора к полюсам Земли.
Первоначально выполняется перевод радиуса из километров в градусы по широте по формуле:
\Delta\varphi_{\text{БС}} = r_{t\text{БС}}* \frac{2*\pi*R_{\text{з}}}{360} ,(5.9)
\Delta\varphi_{\text{БС}} — отступ от координат БС по широте, градус;
Rз — радиус Земли (Rз = 6372,795 км), км;
Затем выполняется расчет отступа по долготе \Delta\lambda_{\text{БС}} в градусах с учетом минимальной величины длины градуса по долготе в рассматриваемом радиусе по формуле:
\Delta\lambda_{\text{БС}} = \frac{r_{t\text{БС}}* \frac{360}{2*\pi*R_{\text{з}}}}{Cos(\varphi_{\text{БС}} + \Delta\varphi_{\text{БС}})* \frac{\pi}{180}} ,(5.10)
\varphi_{\text{БС}} — широта БС, градус;
\Delta\lambda_{\text{БС}} — отступ радиуса действия по долготе, градус;
Cos — функция косинуса, значение рассчитываемого параметра задается в радианах.
Таким образом, при расчете определяется прямоугольник расчета зоны покрытия БС для определения точек расчета (точек местоположения АС) в пределах зоны расчета (зоны действия соответствующей БС) со следующими ограничениями:
- по широте [\varphi_{\text{БС}} - \Delta\varphi_{\text{БС}},\varphi_{\text{БС}} + \Delta\varphi_{\text{БС}}] ;
- по долготе [\lambda_{\text{БС}} - \Delta\lambda_{\text{БС}},\lambda_{\text{БС}} + \Delta\lambda_{\text{БС}}] ,
\varphi_{\text{БС}} — широта БС, градус;
\lambda_{\text{БС}} — долгота БС, градус.
Второй этап: расчет зоны покрытия БС
- Расчет зоны покрытия БС, когда БС рассматривается как РЭС-источник сигнала, а АС — как РЭС-рецептор сигнала (БС -> АС)
На данном этапе для всех точек прямоугольника расчета зоны покрытия выполняется расчет уровня полезного сигнала в каждой вероятной точке размещения АС SrАС и сравнение его с реальной чувствительностью приемника АС SrminАС. При этом, как указано ранее, точка расчета попадает в вероятную зону покрытия при соблюдении условия: SrАС >= SrminАС. Уровень полезного сигнала в точке расчета определяется по формуле:
SrАС = EIRPSБС — Gtr + KUrАС — ArАС -
- LosStrБС — FaderАС, (5.11)
EIRPSБС — ЭИИМ полезного сигнала на выходе излучающей антенны, дБВт;
Gtr — ослабление сигнала передающей антенны в направлении получателя полезного сигнала по сравнению с максимумом излучения, дБ;
KUrАС — коэффициент усиления антенны приемника, дБи;
ArАС — коэффициент ослабления сигнала в АФТ приемника, дБ;
LosStrБС — медианное ослабление сигнала в пространстве при распространении от источника сигнала, дБ;
FaderАС — запас на замирание сигнала, дБ.
- Расчет зоны покрытия БС, когда АС рассматривается как РЭС-источник сигнала, а БС — как РЭС-рецептор сигнала (АС -> БС)
На данном этапе для всех точек прямоугольника, которые были отобраны на предыдущем этапе как точки возможного местоположения АС в зоне действия БС, выполняется расчет уровня полезного сигнала из точки прямоугольника местоположения АС в точку местоположения БС SrБС и сравнение его с реальной чувствительностью приемника БС SrminБС. При этом, как указано ранее, точка расчета попадает в зону покрытия БС при соблюдении условия:
Уровень полезного сигнала в точке расчета определяется по формуле:
SrБС = EIRPSАС — Grt + KUrБС — ArБС -
- LosStrАС — FaderБС, (5.13)
EIRPSАС — ЭИИМ полезного сигнала на выходе излучающей антенны, дБВт;
Grt — ослабление сигнала приемной антенны в направлении источника полезного сигнала по сравнению с максимумом излучения, дБ;
KUrБС — коэффициент усиления антенны приемника, дБи;
ArБС — коэффициент ослабления сигнала в АФТ приемника, дБ;
LosStrАС — медианное ослабление сигнала в пространстве при распространении от источника сигнала, дБ;
FaderБС — запас на замирание сигнала, дБ.
6. Расчет показателей ЭМС
Расчет показателей ЭМС выполняется для каждой пары анализируемых РЭС. П. 6 представляет типовой порядок расчета показателей ЭМС для пары анализируемых РЭС.
В результате расчета ЭМС рассчитывается две группы показателей:
- основные показатели — это показатели, которые непосредственно определяют наличие помехи и степень ее воздействия;
- вспомогательные показатели — показатели, которые позволяют определить направления действий для уменьшения или прекращения помеховых воздействий.
6.1. Рассчитываемые показатели ЭМС
Для оценки ЭМС рассчитываются показатели, которые сравниваются с их пороговыми значениями, на основании чего делается вывод о наличии помехи. В случае наличия помехового воздействия, делается оценка допустимости или недопустимости помехи.
Для оценки ЭМС рассчитываются показатели:
- максимальный уровень помехи PП на входе приемника планируемой РЭСП от действующей РЭС — РЭСД в полосе частот приема РЭСП;
- уровень полезного сигнала SП на входе приемника РЭСП в полосе частот приема РЭСП;
- максимальный уровень помехи PД на входе приемника действующей РЭСД от планируемой РЭСП в полосе частот приема РЭСД;
- уровень полезного сигнала SД на входе приемника РЭСД в полосе частот приема РЭСД.
Под помеховым воздействием понимается любой сигнал, не относящийся к полезному, который регистрируется на входе РЭС-рецептора помех в полосе частот приема в НШПИ.
Помеховые ситуации определяются следующими неравенствами:
а) начало помехового воздействия:
- помеховая ситуация, когда рецептором помех является планируемая РЭС или АС планируемой РЭС, определяется (идентифицируется) неравенством
SП — уровень сигнала на входе приемника планируемой РЭС, дБВт;
PП — уровень помехи на входе приемника планируемой РЭС, дБВт;
S/PbegП — защитное отношение сигнал/помеха для планируемой РЭС, минимальная величина отношения полезного сигнала к мешающему на входе приемника, которая позволяет получить установленное качество приема полезного сигнала на выходе приемника, дБ;
- помеховая ситуация, когда рецептором помех является действующая РЭС или АС действующей РЭС, определяется (идентифицируется) неравенством:
SД — уровень сигнала на входе приемника действующей РЭС, дБВт;
PД — уровень помехи на входе приемника действующей РЭС, дБВт;
S/PbegД — защитное отношение сигнал/помеха для действующей РЭС, минимальная величина отношения полезного сигнала к мешающему на входе приемника, которая позволяет получить установленное качество приема полезного сигнала на выходе приемника, дБ.
б) блокирование связи помехой:
- помеховая ситуация, когда рецептором помех является планируемая РЭС или АС планируемой РЭС, определяется (идентифицируется) неравенством:
SП — реальная чувствительность приемника планируемой РЭС, дБВт;
PП — уровень помехи на входе приемника планируемой РЭС, дБВт;
S/PblockП — блокирующее защитное отношение сигнал/помеха для планируемой РЭС, при котором, помеха существенно ухудшает качество, затрудняет или неоднократно прерывает работу службы радиосвязи, дБ;
- помеховая ситуация, когда рецептором помех является действующая РЭС или АС действующей РЭС, определяется (идентифицируется) неравенством:
SД — уровень сигнала на входе приемника действующей РЭС, дБВт;
PД — уровень помехи на входе приемника действующей РЭС, дБВт;
S/PblockД — блокирующее защитное отношение сигнал/помеха для действующей РЭС, при котором существенно ухудшается качество, затрудняется или неоднократно прерывается работа службы радиосвязи, дБ.
6.2. Расчет уровня полезного сигнала на входе приемника
Для помеховой ситуации, когда рецептором помех является планируемая РЭС или АС планируемой РЭС, уровень полезного сигнала на входе приемника SП определяется по формуле:
S_{\text{П}} = EIRPS_{\text{П}} - G_{tr} + KU_{r\text{П}} - G_{rt} - A_{r\text{П}} - LosS_{tr\text{П}} - Fade_{r\text{П}} - \gamma_{tr},(6.5)
EIRPSП — ЭИИМ полезного сигнала на выходе излучающей антенны, дБВт;
Gtr — ослабление сигнала передающей антенны в направлении получателя полезного сигнала по сравнению с максимумом излучения, дБ;
KUrП — коэффициент усиления антенны приемника, дБи;
Grt — ослабление приемной антенны в направлении источника сигнала по сравнению с максимумом усиления принимаемого сигнала, дБ;
ArП — коэффициент ослабления сигнала в АФТ приемника, дБ;
LosStrП — медианное ослабление сигнала в пространстве при распространении от источника сигнала, дБ;
FaderП — запас на замирание сигнала, дБ;
\gamma_{tr} — уровень поляризационных потерь между передатчиком и приемником, если и передатчик, и приемник имеют заданную поляризацию антенн (иначе равен нулю), дБ.
Для помеховой ситуации, когда рецептором помех является действующая РЭС или АС действующей РЭС, уровень полезного сигнала на входе приемника SД определяется по формуле:
S_{\text{Д}} = EIRPS_{\text{Д}} - G_{tr} + KU_{r\text{Д}} - G_{rt} - A_{r\text{Д}} - LosS_{tr\text{Д}} - Fade_{r\text{Д}} - \gamma_{tr},(6.6)
EIRPSД — ЭИИМ полезного сигнала на выходе излучающей антенны, дБВт;
Gtr — ослабление сигнала передающей антенны в направлении получателя полезного сигнала по сравнению с максимумом излучения, дБ;
KUrД — коэффициент усиления антенны приемника, дБи;
Grt — ослабление приемной антенны в направлении источника сигнала по сравнению с максимумом усиления принимаемого сигнала, дБ;
ArД — коэффициент ослабления сигнала в АФТ приемника, дБ;
LosStrД — медианное ослабление сигнала в пространстве при распространении от источника сигнала, дБ;
FaderД — запас на замирание сигнала, дБ;
\gamma_{tr} — уровень поляризационных потерь между передатчиком и приемником, если и передатчик, и приемник имеют заданную поляризацию антенн (иначе равен нулю), дБ.
6.3. Расчет уровня помехи на входе приемника
Для помеховой ситуации, когда рецептором помех является планируемая РЭС или АС планируемой РЭС, уровень помехи на входе приемника РП определяется по формуле:
P_{\text{П}} = EIRPP_{\text{Д}} - G_{tr} + KU_{r\text{П}} - G_{rt} - A_{r\text{П}} - LosP_{tr\text{П}} - Fade_{r\text{П}} - \gamma_{tr} + K_{\text{П}\Sigma\text{АС}} - \Delta,(6.7)
EIRPPД — ЭИИМ источника помех на выходе излучающей антенны, дБВт;
Gtr — ослабление сигнала передающей антенны в направлении получателя полезного сигнала по сравнению с максимумом излучения, дБ;
KUrП — коэффициент усиления антенны приемника, дБи;
Grt — ослабление приемной антенны в направлении источника сигнала по сравнению с максимумом усиления принимаемого сигнала, дБ;
ArП — коэффициент ослабления в АФТ приемника, дБ;
LosPtrП — медианное ослабление помехи в пространстве при распространении от источника сигнала, дБ;
FaderП — запас на замирание сигнала, дБ;
\gamma_{tr} — уровень поляризационных потерь между передатчиком и приемником, если и передатчик, и приемник имеют заданную поляризацию антенн (иначе равен нулю), дБ;
K_{\text{П}\Sigma\text{АС}} — поправочный коэффициент на групповую помеху по количеству помеховых РЭС, применяется, когда помеховая РЭС является АС в сети СПС или фиксированного беспроводного доступа, дБ;
\Delta — поправка уровня помехи по разносу полос частот приемника и помехи, дБ.
Для помеховой ситуации, когда рецептором помех является действующая РЭС или АС действующей РЭС, уровень помехи на входе приемника PД определяется по формуле:
P_{\text{Д}} = EIRPP_{\text{П}} - G_{tr} + KU_{r\text{Д}} - G_{rt} - A_{r\text{Д}} - LosP_{\text{Д}} - Fade_{\text{Д}} - \gamma_{P\text{Д}} + K_{\text{Д}\Sigma\text{АС}} - \Delta,(6.8)
EIRPPП — ЭИИМ источника помех на выходе излучающей антенны, дБВт;
Gtr — ослабление сигнала передающей антенны в направлении получателя полезного сигнала по сравнению с максимумом излучения, дБ;
KUrД — коэффициент усиления антенны приемника, дБи;
Grt — ослабление приемной антенны в направлении источника сигнала по сравнению с максимумом усиления принимаемого сигнала, дБ;
ArД — коэффициент ослабления сигнала в АФТ приемника, дБ;
LosPtrД — медианное ослабление сигнала в пространстве при распространении от источника сигнала, дБ;
FaderД — запас на замирание сигнала, дБ;
\gamma_{tr} — уровень поляризационных потерь между передатчиком и приемником, если и передатчик, и приемник имеют заданную поляризацию антенн (иначе равен нулю), дБ;
K_{\text{Д}\Sigma\text{АС}} — поправочный коэффициент на групповую помеху по количеству помеховых РЭС, применяется, когда помеховая РЭС является АС в сети СПС или фиксированного беспроводного доступа, дБ;
\Delta — поправка уровня помехи по разносу полос частот приемника и источника помехи, дБ.
Расчет поправок уровня помехи по разносу частот полезного сигнала и помехи \Delta выполняется путем расчета интегральной помехи в полосе приема РЭС-рецептора помехи с учетом процента перекрытия АЧХ приемника и маски излучения (НШПИ) передатчика по формуле:
\Delta = 10 \cdot log(\frac{\int_{fr -}^{fr +} {}_{BHr/2}^{BHr/2}P(f_{t},B_{- Nt})df}{\int_{fr}^{fr +} {}_{- BHr/2}^{BHr/2}P(f_{r},B_{Hr})df}),(6.9)
B-Nt — ширина спектра помехи с учетом маски спектра по уровню минус 60 дБ, минус 50 дБ, минус 40 дБ и др., МГц;
ft — центральная частота передачи РЭС-источника помех, МГц;
BHr — НШПИ РЭС-рецептора помех, МГц;
fr — центральная частота приема РЭС-рецептора помех, МГц.
P(ft,BHr) — АЧХ РЭС-рецептора помех в полосе излучения (НШПИ) РЭС-источника помехи;
S(fr,BHr) — АЧХ РЭС-рецептора помех в полосе излучения (НШПИ) РЭС-приемника.
6.4. Учет множественности помех от абонентских станций
В помеховой ситуации, когда помеховая РЭС является абонентской станцией в сети СПС или фиксированного беспроводного доступа и в зоне действия БС может функционировать несколько помеховых АС, уровень помехи возрастает за счет множественности РЭС-источников помех. Для учета множественности РЭС-источников помех в расчетных формулах уровней помех применяются поправочные коэффициенты на групповую помеху по количеству помеховых РЭС:
- K_{\text{П}\Sigma\text{АС}} для помеховой ситуации, когда РЭСП или АС РЭСП является РЭС-рецептором помех;
- K_{\text{Д}\Sigma\text{АС}} для помеховой ситуации, когда РЭСД или АС РЭСД является РЭС-рецептором помех.
Данные коэффициенты определяется технологией радиосвязи РЭС-источника помех и определяются одинаково для РЭСП и для РЭСД. В данном разделе методики для них применяется обобщенное условное обозначение K_{\Sigma\text{АС}} , которое соответствует указанным в формулах коэффициентам K_{\text{П}\Sigma\text{АС}} и K_{\text{Д}\Sigma\text{АС}} т.е. K_{\text{П}\Sigma\text{АС}} = K_{\Sigma\text{АС}} и K_{\text{Д}\Sigma\text{АС}} = K_{\Sigma\text{АС}} .
Рекомендуемое по умолчанию значение K_{\Sigma\text{АС}} согласно Методике расчета ЭМС СПС [2] принимается равным 8, что соответствует семи одновременно функционирующим АС. данное число определяется максимальным количеством АС, функционирующим в одном частотном диапазоне (частотном канале) одного сектора действия (антенны) РЭС БС.
В случае РЭС технологий LTE и IMT-2020, количество одновременно функционирующих АС в зоне создания помех может существенно превышать указанное выше значение. для технологий СПС и ФБД рекомендуется использовать значения поправочных коэффициентов K_{\Sigma\text{АС}} , представленные в таблице 6.1.
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПОПРАВОЧНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ МНОЖЕСТВЕННОЙ ПОМЕХИ ОТ АС K_{j\Sigma\text{АС}} ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
| N | Технология | K_{\Sigma\text{АС}} , дБ |
|---|---|---|
| 1 | LTE, НШПИ = 5 МГц | 14 |
| 2 | LTE, НШПИ = 10 МГц | 17 |
| 3 | LTE, НШПИ = 20 МГц | 20 |
| 4 | IMT-2020 | 14...24 <*> |
| 5 | GSM | 8 |
| 6 | UMTS | 8 |
| 7 | TETRA | 8 |
| 8 | ФБД | 8 |
| 9 | РЭС ШБД ЖД | 8 |
<*> В зависимости от количества ресурсных блоков.
Поправочный коэффициент K_{j\Sigma\text{АС}} для технологии LTE рассчитан исходя из допущения, что на одного абонента распределен один ресурсный блок. В зависимости от НШПИ количество ресурсных блоков будет отличаться, к примеру, для LTE НШПИ = 20 МГц количество ресурсных блоков равно 100, следовательно, поправочный коэффициент выражается как 10 log(100) = 20 дБ.
Если прогнозируемое максимальное количество одновременно функционирующих АС N_{\Sigma\text{АС}} отличается от максимально допустимого, то целесообразно провести расчет максимального количества одновременно функционирующих АС по формуле:
N_{\Sigma\text{АС}} = \frac{Square_{ts/P}}{Square_{t}} *W_{\text{АС}x},(6.10)
Squarets/P — площадь зоны действия РЭС-источника помех, из которой могут создаваться помехи РЭС-рецептору помех от АС, км2;
Squaret — общая площадь зоны, где функционирует АС РЭС-источника помехи, км2;
WАСx — прогнозируемое количество АС в зоне действия БС РЭС-источника помехи в заданном частотном диапазоне в часы наибольшей нагрузки (ЧНН), шт.
6.5. Расчет пороговых уровней сигнала и помехи
Минимальный уровень полезного сигнала и минимальный уровень помехи применяются при расчетах для исключения из расчетов помеховых ситуаций, когда уровень полезного сигнала будет меньше минимально допустимого значения уровня сигнала либо уровень помехи будет ниже минимально допустимого уровня помехи. Данные величины определяются реальной чувствительностью приемника РЭС-рецептора помехи и защитным отношением «сигнал/шум» S/Nx.
Выполняется расчет следующих величин:
- минимального уровня полезного сигнала на входе планируемой РЭС, в помеховой ситуации, когда РЭСП или АС РЭСП является РЭС-рецептором помехи SrminП, дБВт;
- минимального уровня полезного сигнала на входе действующей РЭС, в помеховой ситуации, когда РЭСД или АС РЭСД является РЭС-рецептором помехи SrminД, дБВт;
- минимального уровня помехи на входе планируемой РЭС, в помеховой ситуации, когда РЭСП или АС РЭСП является РЭС-рецептором помехи PrminП, дБВт;
- минимального уровня помехи на входе действующей РЭС, в помеховой ситуации, когда РЭСД или АС РЭСД является РЭС-рецептором помехи PrminД, дБВт.
При расчетах значений уровней полезного сигнала SП и SД учитываться должны только те уровни, для которых выполняются неравенства:
При расчетах значений уровней помехи PП и PД учитываться должны только те уровни, для которых выполняются неравенства:
Для помеховой ситуации, когда РЭСП или АС РЭСП является РЭС-рецептором помехи, применяются следующие выражения для расчетов SrminП и PrminП.
Расчет уровня шума приемника планируемой РЭС NП осуществляется по формуле:
NП = -144 + FП + 10 * Lg(BHП), (дБВт) (6.15)
FП — коэффициент шума приемника, дБ (по умолчанию равен 5);
BHП — полоса пропускания приемника, МГц.
Реальная чувствительность приемника планируемой РЭС SrminП (минимально допустимый уровень сигнала) рассчитывается по формуле:
где S/NП — защитное отношение сигнал/шум, дБ.
Регистрируемый уровень помехи на входе приемника планируемой РЭС PrminП определяется по формуле:
PrminП = SrminП — S/NП, (6.17)
PrminП — минимальный регистрируемый уровень помехи РЭС-рецептора помехи, дБВт;
SrminП — реальная чувствительность приемника РЭС-рецептора помехи, дБВт;
S/NП — защитное отношение сигнал/шум РЭС-рецептора помехи, дБ.
Для помеховой ситуации, когда РЭСД или АС РЭСД является РЭС-рецептором помехи, применяются следующие выражения для расчетов SrminД и PrminД.
Расчет уровня шума приемника действующей РЭС NД осуществляется по формуле:
NД = -144 + FД + 10 * Lg(BHД), (дБВт), (6.18)
FД — коэффициент шума приемника, дБ (по умолчанию равен 5);
BHД — полоса пропускания приемника, МГц.
Реальная чувствительность приемника действующей РЭС SrminД (минимально допустимый уровень сигнала) рассчитывается по формуле:
где S/NД — защитное отношение сигнал/шум, дБ.
Регистрируемый уровень помехи на входе приемника действующей РЭС PrminД определяется по формуле:
PrminД = SrminД — S/NД, (6.20)
PrminД — минимальный регистрируемый уровень помехи РЭС-рецептора помехи, дБВт;
SrminД — реальная чувствительность приемника РЭС-рецептора помехи, дБВт;
S/NД — защитное отношение сигнал/шум РЭС-рецептора помехи, дБ.
Максимальное значение помехи Pmaxx определяется уровнем, при котором помеха достигает блокирующего значения. Максимальное значение помехи может применяться для систем фиксированной связи, когда известно значение уровня полезного сигнала на входе приемника.
Максимальное значение помехи Pmaxx, определяется по формуле:
Pmaxx = Sx — S/Nblockx, (6.21)
Sx — уровень полезного сигнала на входе приемника, дБВт;
S/Nblockx — блокирующее защитное отношение, дБ.
6.6. Дополнительные показатели ЭМС
Дополнительные показатели ЭМС позволяют определить направления действий для уменьшения или ликвидации помеховых воздействий либо определить возможное появление помех при изменении конфигурации радиосети.
Для помеховой ситуации, когда РЭСП или АС РЭСП является РЭС-рецептором помехи, к дополнительным показателям относятся:
- процент частотного диапазона F%S/NП, в котором выполняется условие (то есть помеха регистрируется и снижает или может снизить качество связи при уменьшении уровня полезного сигнала):
- процент частотного диапазона F%S/PП, в котором не выполняется следующее неравенство (категории помех «помеха недопустимая», уровень помехи превышает уровень S/PП):
SП — уровень полезного сигнала на входе приемника РЭС-рецептора помех, дБВт;
PП — уровень помехи на входе приемника РЭС-рецептора помех, дБВт;
S/PП — защитное отношение сигнал/помеха, дБ.
- процент частотного диапазона F%S/PBlockП, в котором не выполняется следующее неравенство (категория помехи «помеха блокирующая»):
SП — уровень полезного сигнала на входе приемника РЭС-рецептора помех, дБВт;
PП — уровень помехи на входе приемника РЭС-рецептора помех, дБВт;
S/NП — защитное отношение сигнал/шум, дБ.
Для помеховой ситуации, когда РЭСД или АС РЭСД является РЭС-рецептором помехи, к дополнительным показателям относятся:
- процент частотного диапазона F%S/NД, в котором выполняется условие (то есть помеха регистрируется и снижает или может снизить качество связи при уменьшении уровня полезного сигнала):
- процент частотного диапазона F%S/PД, в котором не выполняется следующее неравенство (категории помех «помеха недопустимая», уровень помехи превышает уровень S/PД):
SД — уровень полезного сигнала на входе приемника РЭС-рецептора помех, дБВт;
PД — уровень помехи на входе приемника РЭС-рецептора помех, дБВт;
S/PД — защитное отношение сигнал/помеха, дБ.
- процент частотного диапазона F%S/PBlockД, в котором не выполняется следующее неравенство (категория помехи «помеха блокирующая»):
SД — уровень полезного сигнала на входе приемника РЭС-рецептора помех, дБВт;
PД — уровень помехи на входе приемника РЭС-рецептора помех, дБВт;
S/NД — защитное отношение сигнал/шум, дБ.
7. Учет диаграмм направленности антенн
ДНА используются для расчета показателей ослаблений сигнала GtrП, GrtП, GtrД, GrtД, за счет отклонения направления полезного сигнала или помехи от направления максимума ДНА. Показатели ослаблений сигнала используются в Методике в формулах расчета уровня полезного сигнала и уровня помехи в п. 6.2 и 6.3.
7.1. Представление диаграммы направленности антенн
Диаграмма направленности антенны представляется в виде функции усиления сигнала в зависимости от угла смещения от направления антенны в азимутальной и угломестной плоскостях.
\theta — угловое смещение от направленности (угла места) антенны в угломестной (вертикальной) плоскости, градус;
\varphi — угловое смещение от направленности (азимута) антенны в азимутальной (горизонтальной) плоскости, градус.
Азимут и угол места антенны определяют ориентацию антенны в направлении максимума усиления передаваемого или принимаемого сигнала в азимутальной и угломестной плоскостях.
Функция ДНА G(\theta,\varphi) для каждого типа антенны задается в единицах ослабления децибел по отношению к максимальному излучению антенны. Максимальное усиление антенны определяется в направлении азимута и угла места (направленности) антенны. По мере отклонения от максимума излучения антенны коэффициент усиления сигнала уменьшается.
Если антенна является направленной, то считается что вне требуемой области излучения ослабление сигнала составляет от минус 30 до минус 60 дБ к максимальному усилению антенны.
Рисунок 7.1 — ДНА направленной антенны
Если антенна является ненаправленной, то следует считать, что коэффициент усиления антенны во всех азимутальных направлениях одинаковый и ослабление сигнала по сравнению с максимумом усиления антенны во всех направлениях по азимуту равно нулю децибел. Если не определена функция ослабления в угломестной плоскости, то ослабление сигнала по сравнению с максимумом усиления антенны принимается равным нулю децибел во всех направлениях по углу места.
При проведения расчетов могут использоваться точный и приближенный способы задания ДНА:
Точный способ предусматривает задание двух массивов ослаблений сигнала антенны с шагом от 1 до 5 градусов. Первый массив G_{A(\varphi)} — ослабление сигнала в азимутальной плоскости, второй массив G_{\text{УМ }(\theta)} — ослабление сигнала в угломестной плоскости. Если ДНА в какой-либо плоскости не задана, необходимо использовать эталонную ДНА, приведенную в рекомендациях МСЭ, в случае отсутствия соответствующей эталонной ДНА. Суммарное ослабление в заданном направлении в пространстве определяется как сумма ослабления в азимутальной плоскости и ослабления в угломестной плоскости, то есть:
G(\theta,\varphi) = G_{A(\varphi)} + G_{\text{УМ }(\theta)}.(7.2)
Приближенный способ предусматривает задание ширины сектора излучения (приема) антенны в градусах в азимутальной плоскости \alpha_{\text{А}} и в угломестной плоскости \alpha_{\text{УМ}} . При этом предполагается, что в рамках указанного сектора ослабление сигнала по отношению к максимуму антенны равно 0 дБ, а вне пределов сектора необходимо считать уровень ослабления сигнала от минус 30 до минус 60 дБ.
Для упрощения расчетов возможно использование ДНА типовых антенн для каждой технологии связи, либо использования упрощенного приближенного способа задания ДНА.
Рисунок 7.2 — Типовая круговая ДНА
Рисунок 7.3 — Типовая игольчатая ДНА
Рисунок 7.4 — Типовая секторная ДНА
Рисунок 7.5 — Приближенное задание секторной ДНА
7.2. Расчет ослабления за счет диаграммы направленности антенны
Расчет показателей ослаблений сигнала GtrП, GrtП GtrД, GrtД за счет отклонения направления полезного сигнала или помехи от направления максимума ДНА для пары РЭС «РЭС-источник помех — РЭС рецептор помех» аналогичен расчету для пары РЭС «РЭС-источник полезного сигнала — РЭС-получатель полезного сигнала». далее представлен порядок расчета показателей ослаблений сигнала для унифицированного обозначения пары анализируемой РЭС как «РЭС-источник — РЭС-рецептор».
Расчет показателей ослаблений сигнала с учетом ДНА проводится с использованием следующих данных:
\varphi_{t} — широта РЭС-источника, рад;
\lambda_{t} — долгота РЭС-источника, рад;
\varphi_{r} — широта РЭС-рецептора, рад;
\lambda_{r} — долгота РЭС-рецептора, рад;
Azt — азимут антенны РЭС-источника, градус;
UMt — угол места антенны РЭС-источника, градус;
Azr — азимут антенны РЭС-рецептора, градус;
UMr — угол места антенны РЭС-рецептора, градус;
G_{At}(\varphi) — ДНА РЭС-источника в азимутальной плоскости, дБ;
G_{\text{УМ }t}(\theta) — ДНА РЭС-источника в угломестной плоскости, дБ;
G_{Ar}(\varphi) — ДНА РЭС-рецептора в азимутальной плоскости, дБ;
G_{\text{УМ }r}(\theta) — ДНА РЭС-рецептора в угломестной плоскости, дБ;
hMt — высота подвеса антенны над уровнем моря РЭС-источника, м;
hMr — высота подвеса антенны над уровнем моря РЭС-рецептора, м.
При неизвестной ДНА в азимутальной плоскости, необходимо использовать эталонную ДНА приведенную в рекомендациях МСЭ, в случае отсутствия соответствующей эталонной ДНА G_{Ax}(\varphi) принимается ослабление равным 0 дБ во всей азимутальной плоскости. При этом используемая антенна считается ненаправленной (имеет круговую дНА).
При неизвестной ДНА в угломестной плоскости, необходимо использовать эталонную ДНА приведенную в рекомендациях МСЭ, в случае отсутствия соответствующей эталонной ДНА G_{Ax}(\theta) принимается ослабление равным 0 дБ во всей угломестной плоскости. При этом считается, что антенна приемника попадает в основной лепесток антенны передатчика по углу места.
Ослабление сигнала в зависимости от отклонения направления от РЭС-источника на РЭС-рецептор относительно направленности антенны РЭС-источника Gtr рассчитывается по формуле:
G_{tr} = G_{\text{А}t}(\varphi_{tr}) + G_{\text{УМ }t}(\theta_{tr}),(7.3)
GАt — массив ослаблений сигнала при отклонении от азимута антенны (ДНА РЭС-источника в азимутальной плоскости), дБ;
GУМt — массив ослаблений сигнала при отклонении от угла места антенны (ДНА РЭС-источника в угломестной плоскости);
G_{\text{А}t}(\varphi_{tr}) — ослабление сигнала по углу отклонения в азимутальной плоскости, дБ;
G_{\text{УМ }t}(\theta_{tr}) — ослабление сигнала по углу отклонения в угломестной плоскости, дБ;
\varphi_{tr} — угол смещения азимута от РЭС-источника на РЭС-рецептор относительно азимута антенны РЭС-источника, градусы;
\theta_{tr} — угол смещения угла места от РЭС-источника на РЭС-рецептор относительно угла места антенны РЭС-источника, градусы.
Угол смещения азимута от РЭС-источника на РЭС-рецептор по отношению к азимуту антенны РЭС-источника \varphi_{tr} определяется по формуле:
\varphi_{tr} = Az_{tr} - Az_{t},(7.4)
Aztr — азимут от РЭС-источника на РЭС-рецептор, градусы;
Azt — азимут антенны РЭС-источника (задано в исходных данных по РЭС), градусы.
Если \varphi_{tr}<0, то \varphi_{ij} = 360 + \varphi_{ij},(7.5)
{Az_{tr},Az_{t}}\epsilon[0...360],(7.6)
Азимут от РЭС-источника на РЭС-рецептор Aztr определяется по формуле:
\varphi_{t} — широта РЭС-источника, рад (задано в данных по РЭС);
\lambda_{t} — долгота РЭС-источника, рад (задано в данных по РЭС);
\varphi_{r} — широта РЭС-рецептора, рад (задано в данных по РЭС);
\lambda_{r} — долгота РЭС-рецептора, рад (задано в данных по РЭС);
dtr — угол дуги на поверхности Земли между РЭС-источником и РЭС-рецептором, рад;
ArcCos — функция арккосинуса, определяет значение угла в радианах;
Abs — функция модуля, определяет значение модуля числа.
Угол дуги на поверхности Земли между РЭС-источником и РЭС-рецептором dtr рассчитывается по формуле:
d_{tr} = arcCos(Sin(\varphi_{t})*Sin(\varphi_{r}) + Cos(\varphi_{t})*Cos(\varphi_{r})*Cos(\lambda_{t} - \lambda_{r})).(7.8)
Угол смещения угла места от РЭС-источника на РЭС-рецептор по отношению к углу места антенны РЭС-источника \theta_{tr} определяется по формуле:
\theta_{tr} = UM_{tr} - UM_{t},(7.9)
UMtr — угол места от РЭС-источника на РЭС-рецептор, градус;
UMt — угол места антенны РЭС-источника (задано в данных по РЭС), градус.
{UM_{tr},UM_{t},\theta_{tr}}\epsilon[ - 90... + 90],(7.10)
Угол места от РЭС-источника на РЭС-рецептор UMtr определяется по формуле:
UM_{tr} = \frac{180}{\pi} ArcSin(\frac{h_{Mr} - h_{Mt}}{d_{tr}*R_{\text{з}}*1000}) - \xi_{tr},(7.11)
ArcSin — функция арксинуса, возвращает значение угла в радианах;
hMt — высота подвеса антенны над уровнем моря РЭС-источника, м;
hMr — высота подвеса антенны над уровнем моря РЭС-рецептора, м;
dtr — угол дуги на поверхности Земли между РЭС-источником и РЭС-рецептором, рад;
Rз = 6372,795 км — радиус Земли, км;
\xi_{tr} — поправочный коэффициент угла места за счет сферической формы Земли.
Поправочный коэффициент угла места за счет сферической формы Земли \zeta_{tr} вычисляется по формуле:
\xi_{tr} = \frac{180}{\pi} *[d_{tr} - ArcTan(\frac{R_{\text{з}}*(1 - Cos(d_{tr}))}{R_{\text{з}} \times Sin(d_{tr})})],(7.12)
ArcTan — функция арктангенса, возвращает значение угла в радианах;
dtr — угол дуги на поверхности Земли между РЭС-источником и РЭС-рецептором, рад;
Rз = 6372,795 км — радиус Земли, км.
Ослабление сигнала или помехи в зависимости от отклонения направления от РЭС-рецептора на РЭС-источник по отношению к направленности антенны РЭС-рецептора Grt рассчитывается по формуле:
G_{rt} = G_{Ar}(\varphi_{rt}) + G_{\text{УМ }r}(\theta_{rt}),(7.13)
GАr — массив ослаблений сигнала при отклонении от азимута антенны (ДНА РЭС-рецептора в азимутальной плоскости), дБ;
GУМr — массив ослаблений сигнала при отклонении от угла места антенны (ДНА РЭС-рецептора в угломестной плоскости), дБ;
G_{Ar}(\varphi_{rt}) — ослабление сигнала по углу отклонения в азимутальной плоскости, дБ;
G_{\text{УМ }r}(\theta_{rt}) — ослабление сигнала по углу отклонения в угломестной плоскости, дБ;
\varphi_{rt} — угол смещения азимута от РЭС-рецептора на РЭС-источник по отношению к азимуту антенны РЭС-рецептора, градусы;
\theta_{rt} — угол смещения угла места от РЭС-рецептора на РЭС-источник по отношению к углу места антенны РЭС-рецептора, градусы.
Угол смещения азимута от РЭС-рецептора на РЭС-источник по отношению к азимуту антенны РЭС-рецептора \varphi_{rt} определяется по формуле:
\varphi_{tr} = Az_{rt} - Az_{r},(7.14)
Azrt — азимут от РЭС-рецептора на РЭС-источник, градусы;
Azr — азимут антенны РЭС-рецептора, градусы.
Если \varphi_{rt}<0, то \varphi_{rt} = 360 + \varphi_{rt},(7.15)
{Az_{rt},Az_{r},\varphi_{rt}}\epsilon[0...360],(7.16)
Азимут от РЭС-рецептора на РЭС-источник Azrt определяется по формуле:
Az_{rt} = 180 + Az_{tr},(7.17)
Если Azrt > 360, то Azrt = Azrt — 360, (7.18)
где Aztr — азимут от РЭС-источника на РЭС-рецептор (расчет приведен ранее), градусы.
Угол смещения угла места от РЭС-рецептора на РЭС-источник \theta_{rt} по отношению к углу места антенны РЭС-рецептора определяется по формуле:
\theta_{rt} = UM_{rt} - UM_{r},(7.19)
UMrt — угол места от РЭС-рецептора на РЭС-источник, градусы;
UMr — угол места антенны РЭС-рецептора, градусы.
{UM_{rt},UM_{r},\varphi_{rt}}\epsilon[ - 90... + 90],(7.20)
Угол места от РЭС-рецептора на РЭС-источник UMrt определяется по формуле:
UM_{rt} = UM_{tr} - 2*\xi_{tr},(7.21)
UMtr — угол места от РЭС-источника на РЭС-рецептор, градусы (рассчитано ранее);
\xi_{tr} — поправочный коэффициент угла места за счет сферической формы Земли (рассчитан ранее).
7.3. Учет ДНА многосекторных антенных систем
В ходе расчетов ЭМС учитываются особенности многосекторных антенных систем в составе РЭС.
Антенны одной РЭС могут иметь различные характеристики в пределах определенного частотного диапазона:
- азимуты и углы места антенн (для каждой антенны отдельно с учетом рельефа местности и особенностей электромагнитной обстановки в направлении главного лепестка ДНА);
- частоты функционирования (для обеспечения совместимости по условиям ЭМС главных лепестков ДНА);
- мощности излучения и высоты подвеса (определяются спецификой электромагнитной обстановки в направлениях главных лепестков ДНА).
Каждая секторная антенна функционирует независимо от остальных антенн, оснащена своим АФТ, своим передатчиком и своим приемником. В связи с этим, в многосекторных антенных системах при проведении расчетов ЭМС каждая секторная антенна рассматривается как отдельная РЭС, обеспечивающая покрытие связи в определенном (заданном) секторе действия. При этом отдельно учитываются все характеристики каждой антенны и обеспечивающих устройств (АФТ, усилитель, приемник, передатчик и т.д.).
Пример. В случае РЭС с тремя секторами с азимутами антенн 0, 120 и 240 градусов, с шириной главного лепестка 120 градусов в азимутальной плоскости в расчете рассматривается три РЭС, у каждой из которых, соответственно, по одной антенне, одному передатчику и одному приемнику, действующих в одном секторе.
Рисунок 7.6 — Пример ДНА многосекторной БС СПС
Если РЭС (БС) присвоено несколько радиочастотных каналов и отсутствует точное присвоение каналов по антеннам, в том числе при возможности удаленной оперативной настройки полос частот в рамках выделенных полос частот, то для данной РЭС (БС) для каждой антенны рассматриваются все три полосы частот.
Пример. В случае присвоения четырех полос частот (частотных каналов) для трехсекторной РЭС (БС) в ходе расчетов ЭМС данная РЭС (БС) учитывается как 3 * 4 = 12 отдельных самостоятельных РЭС, т.е. учитываются все возможные комбинации антенн и присвоенных полос частот.
Для учета (представления) диаграмм направленности панельных секторных антенн БС сети СПС используется метод аппроксимации, приведенный в Рекомендации МСЭ-R F.1336 [46].
В случаях применения всенаправленных (по азимуту) антенн, диаграммы направленности описываются следующими уравнениями для углов места в интервале от минус 90° до 90° в диапазоне радиочастот от 400 МГц до 70 ГГц для средних значений боковых лепестков:
\theta_{5} = \theta_{3} \sqrt{1,25 - \frac{1}{1,2} log(k + 1)} ,(7.23)
\theta_{3} = 107,6*10^{- 0,1G_{0}},(7.24)
G(\theta) — усиление относительно изотропной антенны, дБи;
G0 — максимальное усиление антенны в азимутальной плоскости, определяется в соответствии с перечнем исходных данных (параметр GБС) (параметр указывается в форме ИД-СПС), дБи;
\theta — угол места относительно угла максимального усиления, градус ( - 90^{\circ} \leq \theta \leq 90^{\circ}) ;
\theta_{3} — ширина луча по уровню 3 дБ в угломестной плоскости; (параметр указывается в форме ИД-СПС, градус;
k — параметр, который учитывает повышенные уровни боковых лепестков относительно ожидаемых уровней для антенны с улучшенной характеристикой боковых лепестков; в расчетах принимается k = 0,7.
В случаях применения панельных секторных антенн, диаграммы направленности описываются следующими уравнениями для углов места в интервале от минус 90° до 90° и углов азимута в интервале от минус 180° до 180° для максимальных значений боковых лепестков диаграммы направленности в диапазоне от 400 МГц до 6 ГГц шириной луча по уровню 3 дБ в азимутальной плоскости приблизительно 120°:
G(\varphi,\theta) = G_{0} + G_{hr}(x_{h}) + R \cdot G_{vr}(x_{v}),(\text{дБи})(7.25)
Ghr(xh) — относительное усиление эталонной антенны в азимутальной плоскости в нормализованном направлении (xh, 0), дБ;
x_{h} = |\varphi|/\varphi_{3};
\varphi — азимутальный угол, соответствующий углу максимального усиления в горизонтальной плоскости, градус;
\varphi_{3} — ширина луча по уровню 3 дБ в азимутальной плоскости (обычно равна ширине луча секторной антенны); (параметр указывается в форме ИД-СПС), градус;
Gvr(xv) — относительное усиление эталонной антенны в угломестной плоскости в нормализованном направлении (0, xv), дБ;
R — коэффициент сжатия горизонтального усиления при смещении азимутального угла от 0° к \varphi , определяемый как:
R = \frac{G_{hr}(x_{h}) - G_{hr}(180^{\circ}/\varphi_{3})}{G_{hr}(0) - G_{hr}(180^{\circ}/\varphi_{3})} .(7.26)
Относительное минимальное усиление (G180) рассчитывается следующим образом:
G_{180} = - 12 + 10log(1 - 8k_{p}) - 15log(\frac{180^{\circ}}{\theta_{3}}),(7.27)
kp — параметр, который реализует относительное минимальное усиление для пиковых диаграмм направленности по боковым лепесткам; в расчетах принимается kp = 0,7.
Относительное усиление антенны в азимутальной плоскости;
kh — коэффициент корректировки азимутальной диаграммы направленности на основе протекающей мощности; в расчетах принимается kh = 0,7.
Относительное усиление антенны в угломестной плоскости определяется следующим образом:
kv — коэффициент корректировки угломестной диаграммы направленности на основе протекающей мощности (kv = 0,3).
Коэффициент наклона затухания C выражается следующим образом:
C = \frac{10log \frac{(\frac{180^{\circ}}{\theta_{3}}) \cdot (4^{- 1,5} + k_{v})}{1 + 8k_{p}}}{log(\frac{22,5^{\circ}}{\theta_{3}})} ,(7.30)
При использовании панельных секторных антенн с шириной луча по уровню 3 дБ в азимутальной плоскости менее приблизительно 120° соотношение между максимальным усилением и шириной луча по уровню 3 дБ в азимутальной плоскости и угломестной плоскости принимается равным:
\theta_{3} = \frac{31000 \times 10^{- 0,1G_{0}}}{\varphi_{3}} .(7.31)
7.4. Учет ДНА антенн на основе ФАР в диапазоне ниже 5 ГГц
Антенные системы на основе ФАР включают множество антенных элементов формирующих управляемую интерференцию излучаемого сигнала в нужном направлении за счет фазового и амплитудного соотношения сигналов, формируемых каждым антенным элементом. Изменение направления луча осуществляется без механических изменений конфигурации антенны ФАР. Интерференция в нужных направлениях позволяет снизить энергетические характеристики передатчика без ухудшения параметров связи.
Антенна с ФАР имеет диаграмму направленности, которая формируется полной совокупностью всех возможных вариантов лучей от ФАР в пространстве зоны действия ФАР. Каждый из антенных элементов ФАР имеет свою ДНА. Основные лепестки ДНА для всех антенных элементов ФАР согласовываются между собой и формируют общую ДНА ФАР с учетом входящих в нее антенн и управляемой интерференции сигнала в каждом возможном направлении.
Учет ДНА РЭС с ФАР в ходе расчетов ЭМС аналогичен случаю использования секторной антенны и основан на использовании главного лепестка ДНА ФАР шириной до 60 градусов по уровню минус 3 дБ и до 120 градусов по уровню минус 15 дБ. После принятия нормативного документа о характеристиках активных антенных систем в диапазоне ниже 5 ГГц указанные значения должны соответствовать принятому нормативному документу.
7.5. Учет ДНА антенн на основе ФАР в диапазоне выше 24 ГГц
Многоэлементные активные фазированные антенные решетки (АФАР) включают массив отдельных антенных элементов, позволяющих формировать несколько лучей для одновременного обслуживания множества АС. При этом мощность БС (стационарной РЭС) может перераспределяться между лучами в зависимости от расположения конкретных АС.
АФАР состоят из определенного числа идентичных излучающих элементов, расположенных в плоскости, в секторе окружности или по кругу с фиксированным расстоянием разноса.
Диаграммы излучения отдельных антенных элементов АФАР при расчете ЭМС считаются одинаковыми.
Для расчетов ЭМС используется составная (интегральная) диаграмма направленности АФАР, совокупно учитывающая все элементы АФАР.
В случае прямоугольного массива антенных элементов АФАР или массива элементов в определенном секторе окружности, составная (интегральная) диаграмма направленности АФАР представляется в виде сектора, определяемого азимутами и углами максимальных отклонений возможных направлений лучей антенных элементов АФАР в направлении на возможное местоположение АС относительно основной оси направленности антенной системы АФАР.
Таким образом, в случае прямоугольного массива антенных элементов АФАР или массива элементов в секторе окружности составная диаграмма направленности антенной системы АФАР представляется в виде типовой секторной ДНА.
В случае кругового размещения элементов АФАР составная диаграмма направленности АФАР представляется в виде эквивалентной круговой (ненаправленной) типовой ДНА.
Типовая диаграмма направленности отдельного луча АФАР определяется средним значением излучаемой мощности.
Расчет ослаблений сигнала за счет ДНА в случае АФАР выполняется для условия максимальной мощности излучения по направлению на АС (РЭС-рецептор) согласно характеристик мощности РЭС (БС), использующей АФАР (с учетом максимальной возможной мощности луча АФАР).
В случае использования нескольких АФАР типа прямоугольного массива антенных элементов АФАР или массива элементов в секторе окружности в составе одной БС (одной РЭС) расчет ЭМС РЭС осуществляется раздельно для каждой АФАР. При этом каждая АФАР рассматривается как самостоятельная РЭС (БС).
Для проведения расчетов используется модель антенной решетки определяемая диаграммой направленности элемента и составной диаграммой направленности антенны. Диаграмма направленности элемента для модели антенной решетки представлена в таблице 7.1.
ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИ ЕДИНИЧНОГО АНТЕННОГО ЭЛЕМЕНТА
Модель составной диаграммы направленности многоэлементной антенной решетки представлена в таблице 7.2.
СОСТАВНАЯ ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ
Составная диаграмма направленности антенны с формированием луча, A_{A}(\theta,\varphi) , определяется по логарифмической сумме усиления решетки, 10log_{10}(| \sum_{m = 1}^{N_{H}} \sum_{1n = 1}^{N_{V}} w_{i,n,m} \cdot v_{n,m}|^{2}) , и усиления единичного элемента, A_{A}(\theta,\varphi) .
Составная диаграмма направленности антенны БС СПС должна использоваться, когда антенная решетка обслуживает одну или несколько мобильных (абонентских) станций с помощью одного или нескольких лучей, каждый луч при этом определяется параметром i.
Таким образом, при проведении расчетов необходимо учитывать следующие особенности активных антенных систем:
- параметр мощности передатчика отсутствует, так как передатчик представляет собой распределенную в пространстве систему излучателей. Для определения мощности передатчика для активных антенных решеток рекомендуется использовать суммарную мощность излучения [51], которая определяется следующим образом:
P_{t} = P_{e} + 10log(N) - L_{0} - 30 - 10log(\frac{B_{IMT}}{B_{ref}}),(7.35)
Pe (дБм) — мощность одного элемента активной антенной решетки;
N — число элементов активной антенной решетки;
L0 (дБ) — омические потери активной антенной решетки;
Bref — эталонная полоса частот рецептора помех (МГц);
BIMT — полоса частотного канала БС (МГц).
В качестве примера: в диапазоне 26 ГГц для БС IMT-2020 с активной антенной решеткой 8 x 8 элементов и мощностью одного элемента 10 дБм в полосе 200 МГц и при омических потерях 3 дБ суммарная мощность БС составит минус 28 дБВт в эталонной полосе 1 МГц.
- Усиление антенной системы в заданном направлении является случайной величиной, описываемой функцией распределения, которая зависит от распределения абонентов в зоне обслуживания базовой станции СПС. При этом для диапазона выше 24 ГГц в МСЭ-R проводились исследования функции распределения усиления активной антенной решетки в направлении на рецептор помехи [51], в то время как для диапазона ниже 5 ГГц таких исследований не проводилось. Поэтому рекомендуется при проведении расчетов необходимо использовать следующий подход:
Описание ДН антенн в диапазонах ниже 5 ГГц является достаточно сложной задачей и требует большого объема исследований, которые в настоящий момент проводятся в МСЭ. В этой связи, предлагается упрощенный подход, при котором, следует использовать в расчетах усиление главного луча диаграммы направленности антенны при нулевом отклонении луча от оси антенны как по азимуту, так и по углу места. данный подход приводит к завышению уровня помех от станции с активной антенной решеткой, однако обеспечит гарантированное выполнение критерия защиты рецептора помех.
В случае если заявитель предоставит необходимые данные можно использовать подход, который рекомендован для диапазона выше 24 ГГц.
Для определения усиления антенны источника помех в направлении на рецептор помех следует использовать следующий подход.
| Шаг алгоритма | Процедура |
|---|---|
| Шаг 1 | Получить ряды случайных чисел \varphi_{i} и \Theta_{i} определяющих направление главного луча передающей антенны источника помех. Для этого необходимо определить функции плотности вероятности двух случайных величин: азимутальный угол главного луча антенны в направлении от БС на АС — f(\varphi) и угол места главного луча антенны в направлении от БС на АС — f(\Theta) соответственно. При этом: - функция плотности вероятности азимута главного луча антенны БС IMT-2020 f(\varphi) представляется в виде двухстороннего усеченного нормального распределения N(\mu,\sigma^{2}) с нулевым средним значением \mu = 0^{\circ} и \sigma = \varphi_{escan}/2 для городских и пригородных условий [51]. - Функция плотности вероятности угла места антенны базовой станции f(\Theta) в зависимости от высоты подвеса антенны БС IMT-2020 (hБС) и АС IMT-2020 (hАС) определяется с учетом следующей зависимости: \Theta = arccos((h_{\text{БС}} - h_{\text{АС}})/D(x_{\text{ас}},y_{\text{ас}},x_{\text{бс}},y_{\text{бс}})), где: D (xас, yас, xбс, yбс) — функция распределения расстояния между АС и БС. Генерируя случайные числа в соответствии с распределением D (xас, yас, xбс, yбс) и используя формулу для \Theta выше можно получить ряд случайных чисел \Theta_{i} . Функция распределения расстояния D (xас, yас, xбс, yбс) между БС, с координатам размещения (xбс, yбс) и АС, с координатами размещения (xас, yас) определяется следующим образом: - в пригородных и городских условиях — как рэлеевское распределение D(x_{\text{ас}},y_{\text{ас}},x_{\text{бс}},y_{\text{бс}}) = f^{re}(\sigma^{2}) , где \sigma = 32\text{м} (для высоты антенны hБС = 6 м и высоты абонентской станции hАС = 1,5 м) [51]; - в пригородных условиях на открытом пространстве — логарифмически нормальное распределение D(x_{\text{ас}},y_{\text{ас}},x_{\text{бс}},y_{\text{бс}}) = f^{ln}(\mu,\sigma^{2}) , где \mu = 3,9\text{м} , \sigma = 0,42\text{м} (для высоты антенны hБС = 15 м и высоты абонентской станции hАС = 1,5 м) [51]; - В случае если высота подвеса антенны существенно отличается от 6 м (для пригородных и городских условий) и 15 метров (для пригородных условий на открытом пространстве) — равномерное распределение D(x_{\text{ас}},y_{\text{ас}},x_{\text{бс}},y_{\text{бс}}) = f^{r}(R_{\text{с}}) , где Rс — радиус соты в метрах, который должен представляться оператором, либо при отсутствии данных от оператора определяется как: Rс = 35 * hБС. При наличии карты рельефа местности высоты антенн hБС и hАС определяются с учетом высоты места установки БС и АС над уровнем моря. |
| Шаг 2 | Получить ряд случайных значений усиления антенны источника помех в направлении на рецептор помех Gtr. Для каждой пары случайных значений \varphi_{i} и \Theta_{i} , определяющих направление главного лепестка ДНА источника помех, и рассчитывается случайное значение Gtr в направлении на рецептор помех. При этом угол места \Theta_{tr} в направлении на рецептор помех соответствует углу места горизонта, определяемого с учетом рельефа местности в соответствии с Рекомендацией МСЭ-R Р.452, а азимут \varphi_{tr} соответствует азимуту от БС на АС. Алгоритм расчета зависит от формы задания заявителем информации о ДНА (табличная или аналитическая). Например, если ДНА соответствует Рекомендации МСЭ-R M.2101, то следует использовать аналитические выражения, представленные в таблице 7.2. |
| Шаг 3 | Построить функцию распределения усиления антенны и выбрать усиление. На основании ряда случайных значений Gtr, полученных на шаге 2, построить функцию распределения усиления антенны БС IMT-2020 в направлении горизонта. С учетом полученной функции распределения следует определить конкретное значение усиления для проведения расчетов. Для того необходимо учесть критерий защиты от помех в рассматриваемой помеховой ситуации. Если критерий защиты от помех должен выполняться, например, в 98% времени, то значение усиления активной антенной решетки в направлении рецептора помех должно быть выбрано таким, чтобы оно не превышалось в 98% времени. |
Для получения функции распределения усиления антенны БС IMT-2020 в направлении объекта воздействия помехи рекомендуется использовать не менее 100000 случайных пар значений \varphi и \Theta , определяющих направление главного луча антенны БС на АС, что гарантирует получение достаточной точности для выполнения критерия ЭМС в 0,001% времени [51].
8. Оценка помеховых воздействий, формирование выводов и рекомендаций по результатам расчетов ЭМС РЭС
8.1. Оценка помеховых воздействий
Определение возможности и категорирование помеховых воздействий, а также формирование заключений и рекомендаций по результатам расчетов ЭМС РЭС осуществляется для каждой анализируемой пары РЭС «Планируемая РЭС — Действующая РЭС» (РЭСП — РЭСД).
Определение возможности и категорирование помеховых воздействий, а также формирование заключений и рекомендаций по результатам расчетов ЭМС РЭС осуществляется для каждой помеховой ситуации по результатам расчетов следующих показателей:
- уровень полезного сигнала на входе приемника планируемой или действующей РЭС-рецептора помех SП и SД соответственно;
- уровень помехи на входе приемника планируемой или действующей РЭС-рецептора помех PП и PД соответственно.
Далее для принятия решения о наличии и степени помехи учитываются пороговые значения показателей помехоустойчивости РЭС-рецептора помех:
- защитное отношение «сигнал/помеха» начала деградации связи S/Pbeg — отношение полезного сигнала к мешающему на входе приемника при котором невозможно получить установленное качество приема полезного сигнала на выходе приемника;
- блокирующее защитное отношение «сигнал/помеха» S/Pblock — уровень отношения «сигнал/помеха», при котором существенно ухудшается качество, затрудняется или неоднократно прерывается работа службы радиосвязи;
- минимальное абсолютное значение помехи Pmin, при котором помеха с более высоким уровнем, чем та, которая определяется как допустимая помеха;
- максимальное значение помехи Pmax, при котором помеха мешает действию или существенно ухудшает качество, затрудняет или неоднократно прерывает работу службы радиосвязи.
Далее выполняется сравнение рассчитанных значений показателей с пороговыми значениями показателей помехоустойчивости РЭС-рецептора помех и делается вывод о наличии и степени воздействия помехи по следующим критериям:
- Помеховое воздействие отсутствует или не влияет на качество связи Данный вывод определяется при выполнении одного из следующих условий:
Px — уровень помехи на входе приемника РЭС-рецептора помех, дБВт;
Pminx — минимальный уровень помехи на входе приемника РЭС-рецептора помех, при котором помеха может влиять на качество связи, дБВт.
- отношение «сигнал-помеха» ниже защитного отношения «сигнал/помеха» начала деградации связи S/Pbeg, т.е.:
Sx — уровень полезного сигнала на входе приемника РЭС-рецептора помех, дБВт;
Px — уровень помехи на входе приемника РЭС-рецептора помех, дБВт;
S/Pbegx — защитное отношение «сигнал/помеха» начала деградации связи РЭС-рецептора помех, дБ.
- Помеховое воздействие существует и оказывает деградирующее, но не блокирующее помеховое воздействие Решение о допустимости неблокирующей помехи определяется исходя из требований к качеству связи РЭС-рецептора помех. данное решение принимается в случае заданного порогового значения защитного отношения «сигнал/помеха», учитывающего допустимое ухудшение качества связи.
Данный вывод определяется при выполнении следующих условий:
а) для стационарной РЭС-рецептора помех, отношение «сигнал-помеха» находится в интервале от защитного отношения «сигнал/помеха» начала деградации связи S/Pbeg до блокирующего защитного отношения «сигнал/помеха» S/Pblock, т.е.:
S/Pblock > Sx — Px > S/Pbegx, (8.3)
Sx — уровень полезного сигнала на входе приемника РЭС-рецептора помех, дБВт;
Px — уровень помехи на входе приемника РЭС-рецептора помех, дБВт;
S/Pbegx — защитное отношение «сигнал/помеха» начала деградации связи РЭС-рецептора помех, дБ;
S/Pblockx — блокирующее защитное отношение «сигнал/помеха» блокирования связи РЭС-рецептора помех, дБ.
б) для мобильной абонентской станции, которая в расчете является РЭС-рецептором помех, определяется процент площади зоны действия АС Q%orS/PАС, где отношение «сигнал-помеха» находится в интервале от защитного отношения «сигнал/помеха» начала деградации связи S/Pbeg до блокирующего защитного отношения «сигнал/помеха» S/Pblock, то есть:
Q_{\%rS/PACx} = \frac{Square_{rS/PACx}}{Square_{rACx}} *100\%,(8.4)
SquarerS/PACx — площадь зоны действия АС рецептора помех, где отношение «сигнал-помеха» находится в интервале от защитного отношения «сигнал/помеха» начала деградации связи S/Pbeg до блокирующего защитного отношения «сигнал/помеха» S/Pblock, то есть соблюдается условие выражения (8.3), км2;
SquarerАСx — общая площадь зоны действия АС рецептора помех, км2;
Q%rS/PАС — процент площади зоны действия АС, где отношение «сигнал-помеха» находится в интервале от защитного отношения «сигнал/помеха» начала деградации связи S/Pbeg до блокирующего защитного отношения «сигнал/помеха» S/Pblock, %.
Данное решение принимается в случае заданного порогового значения защитного отношения «сигнал/помеха», соответствующего блокированию связи РЭС-рецептора помехи.
Данный вывод определяется при выполнении следующих условий:
а) для стационарной РЭС-рецептора помех, отношение «сигнал-помеха» равно или превышает блокирующее защитное отношение «сигнал/помеха» S/Pblock, то есть:
Sx - Px \geq S/P_{blockx},(8.5)
Sx — уровень полезного сигнала на входе приемника РЭС-рецептора помех, дБВт;
Px — уровень помехи на входе приемника РЭС-рецептора помех, дБВт;
S/Pblockx — блокирующее защитное отношение «сигнал/помеха» блокирования связи РЭС-рецептора помех, дБ.
б) для мобильной абонентской станции, которая в расчете является РЭС-рецептором помех, определяется процент площади зоны действия АС Q%rS/PblockАС, где отношение «сигнал-помеха» равен или больше блокирующего защитного отношения «сигнал/помеха» S/Pblock, то есть:
Q_{\%rS/Pblock\text{АС}x} = \frac{Square_{rS/Pblock\text{АС}x}}{Square_{r\text{АС}x}} *100\%,(8.6)
SquarerS/PblockАСx — площадь зоны действия АС рецептора помех, где отношение «сигнал-помеха» равно или превышает блокирующее защитное отношение «сигнал/помеха» S/Pblock, то есть соблюдается условие выражения (8.5), км2;
SquarerАСx — общая площадь зоны действия АС рецептора помех, км2;
Q%rS/PblockАС — процент площади зоны действия АС, где отношение «сигнал-помеха» находится в интервале от защитного отношения «сигнал/помеха» начала деградации связи S/Pbeg до блокирующего защитного отношения «сигнал/помеха» S/Pblock, %.
При наличии нескольких помех в одной полосе частот в отношении одного РЭС-рецептора помех, суммарный уровень помех на входе приемника РЭС-рецептора помех P \sum_{r} определяется по следующей формуле:
P \sum_{r} = 10*Lg(\sum_{x = 1}^{N} 10^{\frac{P_{rx}}{10}}),(8.7)
Prx — уровень отдельной помехи, дБВт.
Принятие решения о выполнении условий ЭМС в отношении планируемой РЭС основывается на оценке наличия определенных выше категорий помех с учетом условий применения методики и особенностей технологии радиосвязи планируемой РЭС.
8.2. Заключение о выполнении условий ЭМС
Анализ результатов расчетов и формирование заключения о выполнении условий ЭМС выполняется для планируемой РЭС для каждой помеховой ситуации каждой пары «Планируемая РЭС — Действующая РЭС» отдельно. Если планируемая РЭС относится к СПС и предполагается наличие подвижных АС, то результаты расчета ЭМС АС распространяются на общие результаты ЭМС планируемой РЭС, которая является ее БС. Соответственно, если планируемая РЭС БС СПС по критериям ЭМС удовлетворяет условиям ЭМС, а ее абонентские станции в зоне действия не удовлетворяют, то планируемая РЭС БС СПС не удовлетворяет условиям ЭМС.
Анализ результатов расчетов и формирование заключения о выполнении условий ЭМС для планируемой РЭС выполняется согласно следующей последовательности:
1. Для планируемой РЭС которая является БС СПС или стационарной РЭС других видов связи из результатов расчетов ЭМС выбираются все вероятные помеховые ситуации, где планируемая РЭС является источником или рецептором помех.
2. Проверяется наличие и степень помеховых воздействий во всех помеховых ситуациях для планируемой РЭС.
3. Если недопустимые помехи отсутствуют, то делается вывод, что планируемая РЭС условиям ЭМС удовлетворяет и анализ завершается. Если помехи или блокирующие помехи присутствуют, то выполняется переход к следующему шагу.
4. при наличии помеховых воздействий делается вывод об их допустимости при наличии порогового значения защитного отношения «сигнал-помеха», учитывающего допустимое снижение качества связи. Решение о допустимости или не допустимости помех принимается в данном случае при выполнении условий ЭМС для данного защитного отношения.
5. При наличии блокирующих помеховых воздействий делается вывод о невыполнении условий ЭМС для планируемой РЭС.
В случае невыполнения условий ЭМС для планируемой РЭС, при необходимости расширенного анализа, могут проводиться пошаговые изменения исходных данных с последующим повторным проведением расчетов ЭМС вплоть до достижения выполнения условий ЭМС. Полученный таким образом результат и рассчитанные (см. п. 6.6) дополнительные показатели ЭМС (см. п. 6.6) могут использоваться в качестве рекомендаций по достижению выполнения условий ЭМС планируемой РЭС.
Использованные источники
1. Порядок проведения экспертизы возможности использования заявленных радиоэлектронных средств и их электромагнитной совместимости с действующими и планируемыми для использования радиоэлектронными средствами, рассмотрения материалов и принятия решений о присвоении (назначении) радиочастот или радиочастотных каналов в пределах выделенных полос радиочастот.
2. Методика расчета ЭМС основных типов (групп) РЭС систем СПС с другими типами (группами) РЭС гражданского назначения, работающих в общих полосах частот в диапазонах 160 МГц, 450 МГц, 900 МГц и 2 ГГц. Москва — 2005.
3. Методика расчета электромагнитной совместимости между радиоэлектронными средствами сетей беспроводного радиодоступа и земными станциями фиксированной спутниковой службы гражданского применения в полосе частот 3400 — 4200 МГц, Москва 2005.
4. Методика расчета электромагнитной совместимости земных станций фиксированной спутниковой службы и радиорелейных станций фиксированной службы гражданского назначения в полосах частот совместного использования от 1 ГГц до 40 ГГц. ЛОНИИР. — СПб.: 2005,- 142 с.
5. Нормы 19-13. Нормы на ширину полосы радиочастот и внеполосные излучения радиопередатчиков гражданского применения, утвержденные решением ГКРЧ от 24 мая 2013 г. № 13-18-03.
6. Нормы 19-02. Нормы на ширину полосы радиочастот и внеполосные излучения радиопередатчиков гражданского применения, утвержденные решением ГКРЧ от 28 октября 2002 года № 22/2.
7. Нормы 18-13. Радиопередающие устройства гражданского назначения. Требования на допустимые уровни побочных излучений, утвержденные решением ГКРЧ от 24 мая 2013 г. № 13-18-03.
8. Нормы 24-13. Нормы на защитные отношения для систем наземного эфирного телевизионного и звукового вещания, утвержденные решением ГКРЧ от 24 мая 2013 г. № 13-18-03.
9. Рекомендация МСЭ-R P.1546-6. Метод прогнозирования для трасс связи «пункта с зоной» для наземных служб в диапазоне частот от 30 МГц до 4000 МГц.
10. Рекомендация МСЭ-R P.1812 (11/07). Метод прогнозирования распространения сигнала на конкретной трассе для наземных служб «из пункта в зону» в диапазонах ОВЧ и УВЧ.
11. Рекомендация МСЭ-R P.452-16. Процедура прогнозирования для оценки микроволновых помех между станциями, находящимися на поверхности Земли, на частотах выше приблизительно 0,1 ГГц.
12. Рекомендация МСЭ-R P.526-10 (02/07). Распространение радиоволн за счет дифракции.
13. Рекомендация МСЭ-R P.525-4 (2019). Расчет ослабления в свободном пространстве.
14. Рекомендации МСЭ-R BT.1895. (05/2011). Критерии защиты систем наземного радиовещания.
15. Рекомендация МСЭ-R M.2090 (10/2015). Конкретный предел нежелательного излучения подвижных станций IMT, работающих в полосе частот 694-790 МГц для содействия защите существующих служб в Районе 1 в полосе частот 470-694 МГц.
16. Рекомендация МСЭ-R P.2001-3 (08/2019). Универсальная модель наземного распространения радиоволн для широкого применения в полосе частот 30 МГц — 50 ГГц.
17. Report ITU-R P.2345-1 (08/2016). Propagation model for Recommendation ITU-R P.528-3.
18. Рекомендация МСЭ-R BT.2033 (01/2013). Критерии планирования, включая защитные отношения, для систем цифрового наземного телевизионного вещания второго поколения в диапазонах ОВЧ/УВЧ.
19. Recommendation ITU-R M.1732-2 (01/2017). Characteristics of systems operating in the amateur and amateur-satellite services for use in sharing studies.
20. Рекомендация МСЭ-R SM.337-6. Частотный и территориальный разнос.
21. Рекомендация МСЭ-R SM.1134-1. Расчет интермодуляционных помех в сухопутной подвижной службе.
22. Recommendation ITU-R SM.1539-1. Variation of the boundary between the out-of-band and spurious domains required for the application of Recommendations ITU-R SM.1541 and ITU R SM.329.
23. Рекомендация МСЭ-R SM.1541-3, 4 (01/2011). Нежелательные излучения в области внеполосных излучений.
24. Рекомендация МСЭ-R M.1802-1 (04/2010). Характеристики и критерии защиты для радаров, работающих в радиолокационной службе в полосе частот 30-300 МГц.
25. Report ITU-R M.2041. Sharing and adjacent band compatibility in the 2.5 GHz band between the terrestrial and satellite components of IMT 2000.
26. Рекомендация ITU-R F.399. Ширина полосы частот, отношения сигнал-шум и допуски на замирания в полных системах.
27. Recommendation ITU-R F.699-6. Reference radiation patterns for fixed wireless system antennas for use in coordination studies and interference assessment in the frequency range from 100 MHz to about 70 GHz.
28. Recommendation ITU-R SA.363-5. (03/1994) Space operation systems.
29. Recommendation ITU-R RA.769-2. Protection criteria used for radio astronomical measurements.
30. Recommendation ITU-R SA.1154. Provisions to protect the space research (SR), space operations (SO) and Earth exploration-satellite services (EES) and to facilitate sharing with the mobile service in the 2025 — 2110 MHz and 2200 — 2290 MHz bands (1995).
31. Рекомендация МСЭ-R P.530-13. Данные о распространении радиоволн и методы прогнозирования, требующиеся для проектирования наземных систем прямой видимости.
32. Рекомендация МСЭ-R P.1411-9 (06/2017). Данные о распространении радиоволн и методы прогнозирования для планирования наружных систем радиосвязи малого радиуса действия и локальных радиосетей в диапазоне частот от 300 МГц до 100 ГГц.
33. Международный союз электросвязи. Регламент Радиосвязи. Часть 2 — Приложения, 2016.
34. ГОСТ Р 53363-2009. ЦИФРОВЫЕ РАДИОРЕЛЕЙНЫЕ ЛИНИИ. Показатели качества. Методы расчета.
35. Скрынников В.Г., Пальцин Д.А., Девяткин Е.Е. Особенности оценки условий ЭМС для сетей 5G/IMT-2020. — Электросвязь, № 5. 2019.
36. Приказ Минкомсвязи от 14.09.2010 № 124 «Об утверждении Правил применения оборудования радиодоступа. Часть I. Правила применения оборудования радиодоступа для беспроводной передачи данных в диапазоне от 30 МГц до 66 ГГц».
37. ETSI TS 136 104 V15.3.0 (2018-07). LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) radio transmission and reception (3GPP TS 36.104 version 15.3.0 Release 15).
38. 3GPP TS 25.144 V11.2.0 (2012-06). Technical Specification 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; User Equipment (UE) and Mobile Station (MS) over the air performance requirements (Release 11).
39. ETSI TS 136 104. LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) radio transmission and reception (3GPP TS 36.104 version 13.5.0 Release 13).
40. ECC Report 298. Analysis of the suitability and update of the regulatory technical conditions for 5G MFCN and AAS operation in the 1920 — 1980 MHz and 2110 — 2170 MHz band.
41. ECC Report 297. Analysis of the suitability and update of the regulatory technical conditions for 5G MFCN and AAS operation in the 900 MHz and 1800 MHz bands.
42. ETSI TS 136 104 V15.3.0 (2018-07). LTE. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA). Base Station (BS) radio transmission and reception (3GPP TS 36.104 version 15.3.0 Release 15).
43. 3GPP TS 38.104 V15.1.0 (2018-03). Technical Specification 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; NR; Base Station radio transmission and reception (Release 15).
44. 3GPP TS 38.101-1 V15.1.0 (2018-03). Technical Specification 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; NR; User Equipment (UE) radio transmission and reception; Part 1: Range 1 Standalone (Release 15).
45. Рекомендация МСЭ-R F.699-7. Эталонные диаграммы направленности антенн фиксированных беспроводных систем для использования при изучении вопросов координации и оценки помех в диапазоне частот от 100 МГц до 86 ГГц.
46. Рекомендация МСЭ-R F.1336. Эталонные диаграммы направленности всенаправленных, секторных и других антенн в системах связи пункта со многими пунктами для использования при изучении вопросов совместного использования частот в диапазоне от 400 МГц до приблизительно 70 ГГц.
47. ETSI EN 302 085 Fixed Radio Systems; Point-to-Multipoint Antennas; Antennas for point-to-multipoint fixed radio systems in the 3 GHz to 11 GHz band.
48. Report ITU-R M.2039. Characteristics of terrestrial IMT-2000 systems for frequency sharing/interference analyses.
49. Report ITU-R M.2292. Characteristics of terrestrial IMT-Advanced systems for frequency sharing/interference analyses.
50. ITU-R TG-5/1 Document 0478 Annex 01. System parameters and propagation models to be used in sharing and compatibility studies.
АЛГОРИТМ И ПОШАГОВАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДИКИ
П.1. Общий алгоритм проведения расчетов
Общий алгоритм расчета оценки условий выполнения ЭМС включает последовательность расчетных блоков приведенные на рисунке П.1.
| Подготовка данных о планируемой РЭС по заявкам на проведение экспертизы ЭМС |
\/
| Расчет условий выполнения условий ЭМС в части помеховых воздействий от действующих РЭС (в том числе АС, действующих РЭС) функционированию планируемой РЭС (в том числе, АС планируемой РЭС) |
\/
| Расчет условий выполнения условий ЭМС в части помеховых воздействий от планируемой РЭС (в том числе, АС планируемой РЭС) функционированию действующих РЭС (в том числе, АС действующих РЭС) |
\/
| Подготовка результатов расчетов и формирование проекта решения |
|---|
Рисунок П.1 — Последовательность проведения расчетов
В методике выполняется расчет электромагнитной совместимости планируемой (заданной) РЭС (далее — планируемой РЭС) с другими РЭС (далее — действующими РЭС) гражданского назначения за исключением радиовещательной службы.
В случае необходимости оценки ЭМС для группы планируемых РЭС, выполняется поочередный расчет ЭМС для каждой планируемой РЭС отдельно.
При расчете ЭМС для планируемой РЭС (РЭСП) предполагается, что вопросы соблюдения ЭМС между выбранными для расчета действующими РЭС (РЭСД) решены или подлежат отдельному решению.
Расчет показателей ЭМС делится на два условно независимых этапа.
На первом этапе рассчитывается выполнение условий ЭМС в части создания помех действующими РЭС (в том числе их АС) функционированию планируемой РЭС (в том числе АС планируемой РЭС).
На втором этапе выполняется обратная задача — рассчитывается выполнение условий ЭМС в части создания помех планируемой РЭС (в том числе АС планируемой РЭС) функционированию действующих РЭС (в том числе их АС).
Внутри второго этапа расчет помеховых ситуаций идентичен расчету внутри первого этапа за исключением:
- параметрами выборки действующих РЭС для каждой помеховой ситуации;
- критерии ЭМС для каждой помеховой ситуации определяются требованиями к условиям функционирования РЭС-рецептора помех.
Между планируемой и действующими РЭС возможны помеховые ситуации, каждая из которых рассчитывается отдельно.
Перечень вариантов помеховых ситуаций приведен в таблице П.1.
| № схемы | Помеховые ситуации | Источник полезного сигнала | Источник помехи | Рецептор помехи |
|---|---|---|---|---|
| 1 | РЭСП -> РЭСД | АС РЭСД | РЭСП | БС РЭСД |
| 2 | РЭСД -> РЭСП | АС РЭСП | РЭСД | БС РЭСП |
| 3 | РЭСД -> АС РЭСП <1> | РЭСП | РЭСД | АС РЭСП |
| 4 | АС РЭСП <1> -> РЭСД | АС РЭСД | АС РЭСП | БС РЭСД |
| 5 | РЭСП -> АС РЭСД <2> | РЭСД | РЭСП | АС РЭСД |
| 6 | АС РЭСД <2> -> РЭСП | АС РЭСП | АС РЭСД | БС РЭСП |
| 7 | АС РЭСД -> АС РЭСП <1> и <2> | РЭСП | АС РЭСД | АС РЭСП |
| 8 | АС РЭСП -> АС РЭСД <1> и <2> | РЭСД | АС РЭСП | АС РЭСД |
<1> При условии, что РЭСП является РЭС СПС или РЭС ФБД и имеет абонентские РЭС (АС РЭСП).
<2> При условии, что РЭСД является РЭС СПС или РЭС ФБД и имеет абонентские РЭС (АС РЭСД).
П.2. Подготовка исходных данных
П.2.1. Исходные данные для расчета
Исходные данные для расчета ЭМС планируемой РЭС приведены в п. 3 данной методики.
Следует отметить, что в алгоритме программы расчета ЭМС должен быть предусмотрен интерфейс ввода и уточнения характеристик планируемой РЭС, а также интерфейс уточнения типовых характеристик АС для различных технологий радиосвязи, так как они не содержатся в учетных базах данных РЭС.
Порядок выбора действующих РЭС для расчета ЭМС планируемой РЭС приведены в п. 3 данной методики.
П.2.2. Ввод параметров расчета
Параметры расчета ЭМС необходимы для определения условий и специфики расчета параметров ЭМС, на основании которых делаются выводы и готовится заключение об условиях выполнения ЭМС.
К параметрам расчета относятся следующие величины, которые в каждом конкретном случае могут принимать различные значения и от оператора требуется выбор (уточнение) этих величин:
-
Максимальный радиус выборки действующих РЭС, возможных источников или рецепторов помех.
-
Максимальный радиус расчета зон действия базовых станций планируемой и/или действующей РЭС (в зависимости от помеховой ситуации).
-
Величина координатного шага расчета точек в зоне действия БС.
-
Количество одновременно функционирующих АС в зоне доступности, либо поправочный коэффициент в дБ на множественную помеху (применяется при условии, что АС является источником помех). Если задается количество АС, то выбирается точное значение из таблицы поправочных коэффициентов в разделе технические справочники. Либо задается величина поправочного коэффициента.
-
Защитные отношения «сигнал/помеха», значения пороговых значений уровня помех. Уточняются оператором при необходимости учета специфики функционирования РЭС либо необходимости уточнения критериев ЭМС.
Также должна быть предусмотрена возможность дополнительного уточнения отбора действующих РЭС на основе и с учетом следующих общих и технических характеристик:
- по виду (технологии связи) РЭС (в соответствии с Единым техническим справочником РЭС);
- по владельцу (оператору) РЭС;
- по мощности РЭС;
- по номеру разрешения на использование радиочастотного спектра;
- по сроку действия разрешения на использование радиочастотного спектра;
- по признаку действия («Действующая», «Планируемая», «Есть РИЧ, нет свидетельства о регистрации РЭС» и др.).
П.3. Алгоритм и пошаговая инструкция расчета показателей ЭМС при воздействии действующих РЭС на планируемые РЭС
На данном этапе рассматриваются варианты воздействия действующих РЭС на планируемые.
Структурно алгоритм имеет два вложенных цикла:
Цикл первого уровня организуется по вариантам возможных помеховых ситуаций. Возможно проявление четырех вариантов помеховых ситуаций. Следовательно, цикл по вариантам помеховых ситуаций включает четыре прохода от 1 до 4 (Варианты помеховых ситуаций № 2, 3, 6, 7 из таблицы П.1):
Каждый из вариантов характеризуется своими условиями выбора из группировки действующих РЭС, данные о которой содержатся в учетной базе данных действующих РЭС.
Цикл второго уровня организуется по действующим РЭС (РЭСД), массив которых выбирается в зависимости от характеристик планируемой РЭС и помеховой ситуации. При этом рассчитываются все помеховые ситуации, когда источником помех являются действующие РЭС (РЭСД) или их АС (АС РЭСД), а рецепторами помех являются планируемая РЭС (РЭСП) или ее АС (АС РЭСП).
На приведенном далее алгоритме (рисунок П.2) процедурные (расчетные) блоки выделены темным фоном и имеют номера 23, 29 и 33. Остальные блоки алгоритма носят информационный или алгоритмический характер.
Рисунок П.2 — Общий алгоритм этапа
Описание алгоритма (номера пунктов алгоритма называются шагами, пронумерованные элементы блок-схемы называются блоками).
1. Сначала задается планируемая РЭС для проведения экспертизы ЭМС (блок 2) и заносятся ее характеристики из заявки на проведение экспертизы ЭМС (далее обозначается «РЭСП»).
2. Уточняются параметры расчета и отбора действующих РЭС (блоки 3 и 4).
3. Далее глобальной переменной «k» присваивается номер «1». Переменная «k» соответствует очередному варианту помеховой ситуации, когда РЭСП или ее АС являются рецепторами помех. Начинаем с номера 1 (блок 5).
4. Затем организуется цикл типа «While...» по переменной «k» от 1 до 4 с шагом 1, где проходу по циклу соответствуют:
а) при k = 1 — вариант взаимодействия № 2 (РЭСД -> РЭСП);
б) при k = 2 — вариант взаимодействия № 3 (РЭСД -> АС РЭСП);
в) при k = 3 — вариант взаимодействия № 6 (АС РЭСД -> РЭСП);
г) при k = 3 — вариант взаимодействия № 7 (АС РЭСД -> АС РЭСП) (блоки 7, 8, 10, 12).
5. Если «k > 4» (блок 6, ветка «Да»), следовательно, все РЭС из заданного списка проанализированы и переходим на ветку анализа и вывода результатов по расчету помеховых ситуаций, где РЭСП-рецептор помех (блоки 33-35).
6. Если «k <= 4» (блок 6, ветка «Нет»), следовательно, не все помеховые ситуации проанализированы и переходим к выбору следующей помеховой ситуации (блоки 7, 8, 9, 10, 11, 12, 16, 21).
7. После выбора варианта помеховой ситуации, фиксируется номер варианта (блоки 13, 14, 15, 17).
8. Далее в соответствии с характеристиками РЭСП, и вариантом помеховой ситуации из базы данных РЭС выбираются действующие РЭС (РЭСД) для последующего расчета (блок 23).
9. Далее формируется массив КРЭСД, в который для каждой выбранной для расчета РЭС в зависимости от ширины полосы и технологии связи определяется и заносится добавочный коэффициент на групповую помеху K_{\text{Д}\Sigma\text{АС}} (Блок 24), учитывающий множественную помеху от нескольких АС РЭС, функционирующих одновременно. Для унификации расчета данный массив (КРЭСД) формируется всегда. Значениями, отличными от нуля, он заполняется для помеховых ситуаций № 6 и № 7, когда помехи создают АС РЭСД.
10. Далее глобальной переменной «j» присваивается номер «1». Переменная «j» означает номер действующей РЭС из массива выбранных для расчета РЭСД, сформированного для расчета на предыдущем шаге (блок 25).
11. Затем организуется цикл по «j», то есть поочередно анализируется каждая РЭСД. Цикл имеет тип «While...» и значение переменной «M» соответствует количеству действующих РЭС, выбранных для расчета (блок 27). При выходе из цикла выполняется переход на предыдущий цикл (блок 27, j > M, результат «Да», переход на блок 21).
12. Все рассчитанные дуэльные ситуации, независимо от результатов анализа, помещаются в массив проанализированных ситуаций (блок 28).
13. Далее выполняется расчет полезного и помехового сигнала и выполняется сравнение результатов расчета с критериями ЭМС и решение о наличии и характере помехи (блоки 29, 30, 31).
14. Далее переход к следующей действующей РЭС (j : = j + 1, блок 33) и переход на шаг 12 (блоки 27, 28).
15. При завершении цикла по массиву РЭСД выполняется возврат на цикл по вариантам помеховых ситуаций, по выходу из которого выполняется обобщение результатов и подготовка результатов оценки условий соблюдения ЭМС планируемой РЭС (блоки 33, 34).
16. Завершение расчета (блок 35).
П.4. Алгоритм и пошаговая инструкция расчета показателей ЭМС при воздействии планируемых РЭС на действующие РЭС
На данном этапе рассматриваются варианты воздействия планируемых РЭС на действующие РЭС.
Структурно алгоритм имеет два вложенных цикла:
Цикл первого уровня организуется по вариантам возможных помеховых ситуаций. Возможно проявление четырех вариантов помеховых ситуаций. Следовательно, цикл по вариантам помеховых ситуаций включает четыре прохода от 1 до 4 (Варианты помеховых ситуаций № 1, 4, 5, 8 из таблицы П.1):
Каждый из вариантов характеризуется своими условиями выбора из группировки действующих РЭС, данные о которой содержатся в учетной базе данных действующих РЭС.
Цикл второго уровня организуется по действующим РЭС (РЭСД), массив которых выбирается в зависимости от характеристик планируемой РЭС и помеховой ситуации. При этом рассчитываются все помеховые ситуации, когда источником помех являются планируемая РЭС (РЭСП) или ее АС (АС РЭСП), а рецепторами помех являются действующие РЭС (РЭСД) или их АС (АС РЭСД).
На приведенном далее алгоритме (рисунок П.3) процедурные (расчетные) блоки выделены темным фоном и имеют номера 23, 29 и 33. Остальные блоки алгоритма носят информационный или алгоритмический характер.
Рисунок П.3 — Общий алгоритм этапа
Описание алгоритма (номера пунктов алгоритма называются шагами, пронумерованные элементы блок-схемы называются блоками).
1. Сначала задается планируемая РЭС для проведения экспертизы ЭМС (блок 2) и заносятся ее характеристики из заявки на проведение экспертизы ЭМС (далее — обозначается «РЭСП»).
2. Уточняются параметры расчета и отбора действующих РЭС (блоки 3 и 4).
3. Далее глобальной переменной «k» присваивается номер «1». Переменная «k» соответствует очередному варианту помеховой ситуации, когда РЭСП или ее АС являются рецепторами помех. Начинаем с номера 1 (блок 5).
4. Затем организуется цикл типа «While...» по переменной «k» от 1 до 4 с шагом 1, где проходу по циклу соответствуют:
а) при k = 1 — вариант помеховой ситуации № 1 (РЭСП -> РЭСД),
б) при k = 2 — вариант помеховой ситуации № 4 (АС РЭСП -> РЭСД),
в) при k = 3 — вариант помеховой ситуации № 5 (РЭСП -> АС РЭСД),
г) при k = 3 — вариант помеховой ситуации № 8 (АС РЭСП -> АС РЭСД) (блоки 7, 8, 10, 12).
5. Если «k > 4» (блок 6, ветка «Да»), следовательно все РЭС из заданного списка проанализированы и переходим на ветку анализа и вывода результатов по расчету помеховых ситуаций, где РЭСП-источник помех (блоки 32 — 34).
6. Если «k <= 4» (блок 6, ветка «Нет»), следовательно, не все помеховые ситуации проанализированы и переходим к выбору следующей помеховой ситуации (блоки 7, 8, 9, 10, 11, 12, 16, 21).
7. После выбора варианта помеховой ситуации, фиксируется номер варианта (блоки 13, 14, 15, 17).
8. Далее в соответствии с характеристиками РЭСП, и вариантом помеховой ситуации из базы данных РЭС выбираются действующие РЭС (РЭСД) для расчета (блок 23).
9. Далее рассчитывается переменная КРЭСД, в которую заносится коэффициент групповой помехи K_{\text{Д}\Sigma\text{АС}} (Блок 24), который рассчитывается для АС РЭСД в зависимости от ширины полосы и технологии связи. Для БС планируемой РЭС КРЭСД = 0.
10. Далее глобальной переменной «j» присваивается номер «1». Переменная «j» означает номер действующей РЭС из массива выбранных для расчета РЭСД, сформированного для расчета на предыдущем шаге (блок 25).
11. Затем организуется цикл по «j», то есть поочередно анализируется каждая РЭСД. Цикл имеет тип «While...» и значение переменной «M» соответствует количеству действующих РЭС, выбранных для расчета (блок 27). При выходе из цикла выполняется переход на предыдущий цикл (блок 27, j > M, результат «Да», переход на блок 21).
12. Все рассчитанные дуэльные ситуации, независимо от результатов анализа, помещаются в массив проанализированных ситуаций (блок 29).
13. Далее выполняется расчет полезного и помехового сигнала и выполняется сравнение результатов расчета с критериями ЭМС и решение о наличии и характере помехи (блоки 29, 30, 31).
14. Далее переход к следующей действующей РЭС (j : = j + 1, блок 33) и переход на шаг 12 (блоки 27, 28).
15. При завершении цикла по РЭСД выполняется возврат на цикл по вариантам помеховых ситуаций, по выходу из которого выполняется обобщение результатов и подготовка результатов оценки условий соблюдения ЭМС планируемой РЭС (блоки 33, 34).
16. Завершение расчета (блок 35).
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ СУХОПУТНОЙ ПОДВИЖНОЙ СЛУЖБЫ СТАНДАРТОВ LTE, LTE-A И IMT-2020 С РАДИОЭЛЕКТРОННЫМИ СРЕДСТВАМИ ФИКСИРОВАННОЙ СПУТНИКОВОЙ СЛУЖБЫ, СЛУЖБЫ КОСМИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РАДИОВЕЩАТЕЛЬНОЙ СПУТНИКОВОЙ СЛУЖБЫ В ПОЛОСАХ РАДИОЧАСТОТ 2300 — 2400 МГЦ И 3400 — 3800 МГЦ (МЕТОДИКА 2)
Сокращения
Условные обозначения
Введение
При решении задачи электромагнитной совместимости (ЭМС) РЭС служб космической радиосвязи (космос-Земля) и РЭС СПС, функционирующими в общих полосах радиочастот 2300 — 2400 МГц, 3400 — 3800 МГц, а также в соседних полосах радиочастот, наиболее критичным направлением создания помех является помеха от БС РЭС СПС на ЗС СКЭ в полосах радиочастот 2341 — 2381 МГц и 3400 — 3450 МГц, ЗС РвСС в полосе радиочастот 2350 — 2360 МГц и ЗС ФСС в полосах радиочастот 3400 — 3800 МГц.
При необходимости расчет суммарной помехи производится путем суммирования мощностей помех, рассчитанных для каждой пары «БС РЭС СПС — РЭС ЗС.»
В ходе проведения оценки ЭМС следует учитывать, что помимо основных и побочных каналов проникновения мешающих сигналов на вход приемника ЗС, в ряде случаев достаточно опасным является эффект блокировки элементов высокочастотного тракта (блокирование МШУ), а точнее переход к нелинейной работе входного каскада, предшествующий блокированию приемника. Это связано, главным образом, с тем, что современные малошумящие усилители ЗС имеют достаточно широкую полосу пропускания, которая составляет 500 — 1000 МГц.
1. Область применения методики расчета электромагнитной совместимости между РЭС СПС и РЭС служб космической радиосвязи в полосах радиочастот 2300 — 2400 МГц и 3400 — 3800 МГц
Настоящая методика предназначена для проведения расчетов электромагнитной совместимости между РЭС фиксированной спутниковой службы, службы космической эксплуатации и радиовещательной спутниковой службы (линия космос-Земля) и РЭС СПС в полосе радиочастот 2300 — 2400 МГц и соседних с ней полосах, а также для проведения расчетов электромагнитной совместимости в полосе радиочастот 3400 — 3800 МГц при проведении приграничной координации.
Методика также содержит ряд рекомендаций по выбору значений некоторых технических характеристик (описание ДНА, АЧХ входных трактов и т.д.), по которым может отсутствовать информация в заявительных или разрешительных документах.
Основу методики составили действующие Рекомендации МСЭ-R, стандарты и спецификации наземного и спутникового оборудования, а также методологии, утвержденные радиочастотными органами Российской Федерации.
В соответствии с Таблицей распределения полос частот между радиослужбами Российской Федерации, полоса радиочастот 2200 — 2290 МГц распределена СКЭ на первичной основе, полосы радиочастот 3400 — 4200 МГц распределены фиксированной спутниковой службе (ФСС) (космос-Земля) на первичной основе, а полоса радиочастот 3400 — 3450 МГц (космос-Земля), в соответствие с примечанием 240, используется станциями службы космической эксплуатации (СКЭ) для целей управления космическими аппаратами. В соответствии с примечанием 226, полоса радиочастот 2341 — 2381 МГц (космос-Земля) может использоваться РЭС СКЭ для управления космическими аппаратами. Помимо этого, в соответствии с примечанием 226А таблицы распределения частот, полоса радиочастот 2350 — 2360 МГц (космос-Земля) может использоваться радиоэлектронными средствами радиовещательной спутниковой службы (РвСС) для системы спутникового непосредственного цифрового звукового вещания.
С учетом данных распределений полос радиочастот и рекомендаций в Разделе 3 определены сценарии помехового воздействия для проведения расчетов ЭМС между РЭС СПС и РЭС служб космической радиосвязи.
2. Система ограничений и допущений, принятых в методике
Ввиду того, что сети IMT-2020 работают в режиме временного дуплекса, соответственно на одной и той же частоте на излучение могут работать как базовые станции, так и абонентские станции. Однако, ввиду разделения излучений базовых станций и абонентских станций по времени и с учетом того, что мощность излучения базовых станций значительно превышает мощности излучения абонентских станций, расчеты следует проводить только для помех, создаваемых базовыми станциями. Помехи, создаваемые абонентскими станциями, будут значительно ниже помех, создаваемых базовыми станциями. Кроме того в методике принято, что подключение абонентских станций к базовой станции осуществляется в полосах частот, отличных от рассматриваемых, что исключает ситуации возникновения помех от абонентских станций в моменты подключения к сети и, соответственно, не требует проверки критерия кратковременной помехи для РЭС служб космической радиосвязи.
В методике не рассмотрены помехи на возимые ФСС в связи с тем, что не предоставляется возможным установить их географические координаты.
При проведении расчетов ЭМС, не рассматриваются интермодуляционные помехи ввиду того, что помеховое воздействие вследствие интермодуляции является вопросом расчета ЭМС непосредственно на объекте, что не является предметом настоящей методики.
3. Сценарии помехового воздействия для проведения расчетов ЭМС между РЭС СПС и РЭС служб космической радиосвязи
Использование полос частот 2300 — 2400 МГц и 3400 — 3800 МГц базовыми станциями (БС) и абонентскими станциями (АС) СПС совместно со станциями ФСС, СКЭ и РвСС приводит к следующим потенциальным помеховым ситуациям:
-
влияние передатчиков БС СПС на приемники земных станций РвСС и СКЭ в полосах радиочастот 2200 — 2290 МГц, 2341 — 2381 МГц и 2350 — 2360 МГц соответственно;
-
влияние передатчиков КС РвСС и СКЭ на БС СПС в полосах радиочастот 2341 — 2381 МГц и 2350 — 2360 МГц соответственно;
-
влияние передатчиков БС СПС на приемники земных станций ФСС и СКЭ в полосах радиочастот 3400 — 3600 МГц и 3600 — 4200 МГц;
-
влияние передатчиков КС ФСС и СКЭ на приемники БС СПС в полосах радиочастот 3400 — 3600 МГц и 3600 — 3800 МГц.
Для данных помеховых ситуаций в рамках данной методики были определены критерии защиты и модели распространения, используемые для расчета ЭМС, которые приведены в таблице 3.1.
СЦЕНАРИИ ПОМЕХОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ РЭС СПС И РЭС СЛУЖБ КОСМИЧЕСКОЙ РАДИОСВЯЗИ
| N | Диапазон, МГц | Источник помех | Объект воздействия помех | Модель распространения | Критерий оценки ЭМС |
| 1 | 2300 | СКЭ (космос-Земля) 2341 — 2381 МГц; РвСС (космос-Земля) 2350 — 2360 МГц | LTE, LTE-A, 2300 — 2400 МГц | Рек. МСЭ-R Р.619 | Пределы п.п.м. согласно Рек. МСЭ-R М.1459 |
| 2 | 2300 | LTE, LTE-A, 2300 — 2400 МГц | СКЭ (космос-Земля) 2200 — 2290 МГц <*> 2341 — 2381 МГц | Рек. МСЭ-R Р.452 | IДОП = -184 дБВт/кГц; в 1% времени каждый день Рек. МСЭ-R SA.363 |
| РвСС (космос-Земля) 2350 — 2360 МГц | Рек. МСЭ-R Р.452 | I/N = -12.2 дБ Рек. МСЭ-R ВО.1504 | |||
| 3 | 3600 | ФСС и СКЭ (космос-Земля) 3400 — 3800 МГц | IMT-2020, 3400 — 3800 МГц | Рек. МСЭ-R Р.619 | Пределы п.п.м. согласно РР для ФСС и СКЭ |
| 4 | 3600 | IMT-2020, 3400 — 3800 МГц | СКЭ (космос-Земля) 3400 — 3450 МГц | Рек. МСЭ-R Р.452 | IДОП = -184 дБВт/кГ ц; для 1% времени каждый день Рек. МСЭ-R SA.363 |
| ФСС (космос-Земля) 3400 — 4200 МГц | Рек. МСЭ-R Р.452 | Рек. МСЭ-R SF.1006 |
<*> В отношении полосы радиочастот 2200 — 2290 МГц осуществляется только проверка блокирования МШУ.
4. Перечень требуемых характеристик РЭС служб космической радиосвязи и РЭС СПС
Перечень технических характеристик, необходимых для решения задач ЭМС, в полном объеме находится в следующих заявительных и разрешительных документах:
- Решение ГКРЧ и прилагаемые карточки по форме № 1 ГКРЧ;
- Исходные данные (ИД) для подготовки заключения возможности использования заявленных РЭС и их электромагнитной совместимости с действующими и планируемыми для использования радиоэлектронными средствами по формам ИД-СПС, ИД-ЗС.
Для выполнения вычислений по настоящей методике необходимы исходные данные о параметрах РЭС СПС и ЗС.
ПЕРЕЧЕНЬ ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЗС
| Наименование группы параметров | Наименование параметра | Обозначение параметра | Единицы измерения параметра |
| Общие исходные данные | Географические координаты места установки: | градус, доля градуса | |
| широта | \varphi_{\text{ЗС}} | ||
| долгота | \lambda_{\text{ЗС}} | ||
| Азимут направления главной оси ДНА ЗС | \varphi_{\text{ЗС}} | градус | |
| Угол места направления главной оси ДНА ЗС | \theta_{\text{ЗС}} | градус | |
| Центральная частота | fЗС | МГц | |
| Класс излучения | условные обозначения | ||
| Высота подвеса фазового центра антенны ЗС над поверхностью Земли | \eta_{\text{ЗС}} | м | |
| Параметры приемника ЗС | Эквивалентная шумовая температура приемной системы | T_{\theta} | K |
| Реальная чувствительность | Pрч | дБВт | |
| Максимальный уровень сигнала на входе МШУ (по блокировке) <*> | Pбл | дБВт | |
| Полоса пропускания МШУ | BМШУ | МГц | |
| Центральная частота МШУ | fМШУ | МГц | |
| Параметры антенны ЗС | Диаметр антенны | DЗС | м |
| Потери фидерного тракта | \eta_{\text{ЗС}} | дБ | |
| Описание ДНА ЗС | G_{\text{ЭС}}(\varphi) | дБ | |
| Коэффициент усиления | GЗС | дБ | |
<*> Максимальный допустимый уровень входной мощности, при котором коэффициент усиления МШУ уменьшается на 1 дБ.
ПЕРЕЧЕНЬ ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЭС СПС
5. Анализ характеристик РЭС СПС
Использование полос радиочастот 3400 — 3600 МГц и 3600 — 3800 МГц возможно в сетях сотовой подвижной связи для наращивания емкости сети. Как и в случае с более низкими диапазонами радиочастот, такими как 1,8 ГГц, 2,1 ГГц и 2,6 ГГц, диапазон 3,6 ГГц может использоваться для двух основных сценариев развертывания:
- создание макроуровня покрытия с мощными передатчиками и относительно высоко установленными антеннами, обеспечивающими сплошное покрытие территории;
- создание микроуровня покрытия с более слабыми передатчиками с меньшей высотой подвеса для создания локальных участков покрытия.
ОСНОВНЫЕ СЦЕНАРИИ РАЗВЕРТЫВАНИЯ РЭС СПС И ИХ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Для развертывания макро БС в городских условиях может использоваться несколько типов макро БС:
- активные антенные системы с ЭИИМ порядка 75 дБм;
- гибридные системы на основе пассивных антенн с ЭИИМ также порядка 75 дБм;
- городские макро БС с пассивными антеннами с применением MIMO (мощность передатчика 40 дБм, MIMO 2 x 2 и антенны с КУ порядка 17 дБ обеспечивают ЭИИМ порядка 60 дБм).
На рисунке 5.1 показана активная антенная системы на базе АФАР с возможностью формирования луча в трехмерном пространстве.
Рисунок 5.1 — Общий вид активной антенной системы
Помимо полноценных полностью активных антенных решеток для формирования динамической ДНА также предполагается использовать и гибридные конструкции из пассивной калиброванной антенны и внешнего блока с передатчиками MIMO. В частности, стандартизованным является использование схемы MIMO 8 x 8, которая позволяет, в том числе, осуществлять формирования луча из 8 излучателей. В таблице 5.2 показана современная секторная пассивная калиброванная антенна с 8 колоннами излучателей (по 4 на каждый тип поляризации плюс 45° и минус 45°). Такая антенна может использоваться для формирования луча в горизонтальной плоскости, а также для подавления помех по нескольким направлениям при обработке MIMO.
ПАРАМЕТРЫ МАКРО БС РЭС СПС В ДИАПАЗОНЕ 3400 — 3800 МГЦ (ДВА ТИПА БС)
На рисунке 5.2 также показано два стандартных режима работы ДНА: широковещательный луч и пример луча для обслуживания (ориентирован по нормали). Данный пример получен путем детального моделирования конструкции антенны в рамках исследования NGMN Alliance по применению современных антенных систем в сетях сотовой подвижной связи. Пример просчитан для диапазона 2300 — 2400 МГц, но характеризует поведение такого типа антенны и в диапазоне 3 — 6 ГГц.
Вещательный луч 
Луч для обслуживания (ориентация по нормали)
Рисунок 5.2 — Пример реализации пассивной антенны с формируемой ДНА (за счет обработки в блоке БС)
Исходя из вышеприведенного описания оборудования IMT-2020, можно сформировать исходные данные для расчета ЭМС РЭС СПС с РЭС других служб. В таблице 5.2 представлены обобщенные данные по моделированию макро БС сетей, представляющему наибольший интерес для внедрения операторами, однако имеющему наибольшую проблему совместимости с РЭС других служб.
В случае антенных систем на основе пассивных антенн, возможно использовать в качестве грубой аппроксимации Рекомендацию МСЭ-R F.1336 в части секторных антенн.
Для случая активных антенных систем требуется описание другого формата. В частности, описание ДНА и ее принципов работы представлено в Рекомендации МСЭ-R M.2101 «Моделирование и имитация сетей IMT для применения в исследованиях совместного использования и совместимости».
Описание ДНА в диапазонах ниже 5 ГГц является достаточно сложной задачей и требует большого объема исследований, которые в настоящий момент проводятся в МСЭ. В этой связи, предлагается упрощенный подход, при котором следует использовать в расчетах усиление главного луча диаграммы направленности антенны при нулевом отклонении луча от оси антенны как по азимуту, так и по углу места. Данный подход приведет к завышению уровня помех от станции с активной антенной решеткой, однако обеспечит гарантированное выполнение критерия защиты рецептора помех.
Однако, в случае если заявитель предоставит необходимые данные, можно использовать подход, описанный в разделе 5.1.
5.1. Определение функции распределения усиления антенны БС IMT-2020 в направлении ЗС
Функция распределения усиления антенны БС в направлении на ЗС будет определяться функциями распределения углов электрического азимута \varphi_{escan} и углов электрического наклона \Theta_{etilt} , а также механического наклона \Theta_{mtilt} При этом механический наклон относится только к вертикальной плоскости и представляет собой постоянную величину, которая устанавливается при проектировании сети оператором. Поскольку антенная панель всегда ориентирована в направлении Земли, то \Theta_{mtilt} имеет отрицательное значение. Электрический наклон определяется по отношению к углу, перпендикулярному панели антенны, где отрицательное значение относится к электрическому наклону вниз.
Для определения функции распределения усиления антенны Gt в направлении ЗС необходимо определить азимут \varphi_{\text{ЗС}} и угол места \Theta_{\text{ЗС}} , которые определяют направление от БС на ЗС. При этом необходимо определить функции распределения направления главного лепестка БС IMT-2020, которое определяется двумя случайными величинами — азимутом главного лепестка антенны БС \varphi и угла места главного лепестка антенны БС \Theta .
Кроме того, необходимо иметь зависимость усиления антенны Gt для любого азимута и угла места при отклонении главного лепестка антенны БС от центральной оси на угол \varphi по азимуту и на угол \Theta по углу места. Зависимость усиления антенны Gt ( \varphi_{escan} , \Theta_{etilt} , \Theta_{mtilt} ) может задаваться либо в табличной форме, либо в аналитической форме (например, Рекомендации МСЭ-R М.2101). При этом направление главного лепестка в каждый конкретный момент времени изменяется в зависимости от положения абонентов в соте, соответственно усиление Gt ( \varphi_{\text{ЗС}} , \Theta_{\text{ЗС}} ) будет случайной величиной. В связи с этим расчет функции распределения Gt ( \varphi_{\text{ЗС}} , \Theta_{\text{ЗС}} ) в методике осуществляется с использованием метода Монте-Карло. Для реализации данного метода необходимо реализовать следующий алгоритм расчета.
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ АНТЕННЫ
| Шаг алгоритма | Процедура |
|---|---|
| Шаг 1 | Получить ряды случайных чисел \varphi_{i} и \Theta_{i} , определяющих направление главного луча ДНА БС IMT-2020 Для этого необходимо определить функции распределения двух случайных величин, азимутальный угол главного луча антенны в направлении от БС на АС — f(\varphi) и угол места главного луча антенны в направлении от БС на АС — f(\Theta) соответственно. При этом: - функция распределения азимутального направления главного луча антенны БС IMT-2020 f(\varphi) представляется в виде двухстороннего усеченного нормального распределения N(\mu,\sigma^{2}) с нулевым средним значением \mu = 0^{\circ} и \sigma = \varphi_{escan}/2 для городских и пригородных условий [14]; - функция распределения угла места антенны базовой станции f(\Theta) в зависимости от высоты подвеса антенны БС IMT-2020 (hБС) и AC IMT-2020 (hАС) определяется с учетом следующей зависимости: \Theta = arccos((h_{\text{БС}} - h_{\text{АС}})/D(x_{\text{ас}},y_{\text{ас}},x_{\text{бс}},y_{\text{бс}})),(5.1) где: D (xас, yас, xбс, yбс) — функция распределения расстояния между АС и БС. Генерируя случайные числа в соответствии с распределением D (xас, yас, xбс, yбс) и используя формулу (5.1) можно получить ряд случайных чисел \Theta_{i} . Функция распределения расстояния D (xас, yас, xбс, yбс) между БС, с координатам размещения (xбс, yбс) и АС, с координатами размещения (xас, yас) определяется как: - равномерное распределение <1> D (xас, yас, xбс, yбс) = fr (Rc), где Rc — радиус соты, который должен представляться оператором, либо при отсутствии данных от оператора определяется как: Rc = 35 * hБС При наличии карты рельефа местности высоты антенн hБС и hАС определяются с учетом высоты места установки БС и АС над уровнем моря. |
| Шаг 2 | Получить ряд случайных значений Gt в направлении на ЗС Для каждой пары случайных значений \varphi_{i} и \Theta_{i} , определяющих направление главного лепестка ДНА БС IMT-2020, и рассчитывается случайное значение Gt в направлении на ЗС. При этом угол места \Theta_{\text{ЗС}} в направлении на ЗС соответствует углу места горизонта, определяемого с учетом рельефа местности в соответствии с Рекомендацией МСЭ-R Р.452, а азимут \varphi_{\text{ЗС}} соответствует азимуту от БС на ЗС. Алгоритм расчета зависит от формы задания заявителем информации о ДНА (табличная или аналитическая). Например, если ДНА соответствует Рекомендации МСЭ-R М.2101, то следует использовать аналитические выражения, представленные в таблице 4 данной Рекомендации МСЭ-R. |
| Шаг 3 | Построить функцию распределения усиления антенны в направлении на ЗС и выбрать усиление. На основании ряда случайных значений Gt, полученных на шаге 2, построить функцию распределения усиления антенны БС IMT-2020 в направлении на ЗС. С учетом полученной функции распределения следует определить конкретное значение усиления для проведения расчетов в зависимости от критерия защиты ЗС. Для ЗС допустимый уровень помехи от БС IMT-2020 должен выполняться в заданном в соответствии с Рекомендацией МСЭ-R проценте времени. |
<1> Равномерное распределение абонентов в соте представляет собой худший случай для условий обеспечения ЭМС, так в направлении горизонта данное распределение приводит к максимальному усилению антенны Базовой станции IMT-2020 в направлении горизонта, тем самым расчеты будут обеспечивать гарантированное выполнение критерия ЭМС.
Для получения функции распределения усиления антенны БС IMT-2020 в направлении объекта воздействия помехи рекомендуется использовать не менее 100000 случайных пар значений \varphi и \Theta , определяющих направление главного луча антенны БС на АС, что гарантирует получение достаточной точности для выполнения критерия ЭМС в 0,001% времени [14].
6. Математические соотношения для обработки общих параметров
6.1. Расстояние между мешающим и затронутым РЭС
Расстояние между мешающим и затронутым РЭС по дуге большого круга (d) может быть найдено на основе географических координат РЭС:
d(\text{км}) = 111,2*\psi(\text{градусы}),(6.1)
{}_{= arccos}{_{sin(\varphi_{\text{ЗС}})sin(\varphi_{\text{СПС}}) + c(os\varphi_{\text{ЗС}}co)s(\varphi_{\text{СПС}})cos(\lambda_{\text{ЗС}} - \lambda_{\text{СПС}})}^{\psi\text{гр}(\text{адус})\text{ы } =}}_{,(6.2)}
В ряде случаев требуется знание длины трассы прохождения мешающего сигнала (dпом). Выражение для данного параметра при условии прямой видимости имеет следующий вид:
d_{\text{пом}} = \sqrt{(R_{\text{з}} + h_{\text{ЗС}})^{2} + (R_{\text{з}} + h_{\text{РЭС}})^{2} - 2(R_{\text{з}} + h_{\text{ЗС}})(R_{\text{з}} + h_{\text{РЭС}})cos(\psi)} ,(6.3)
Rз — радиус Земли, равный 6378 км.
6.2. Азимут и угол места между взаимодействующими РЭС
Азимут от ЗС в направлении на станцию сети РЭС СПС AzЗС-РЭС может быть вычислен по следующему выражению:
Az = arccos(\frac{sin(\theta_{\text{РЭС}}) - sin(\theta_{\text{ЗС}})cos(\psi)}{cos(\theta_{\text{ЗС}})sin(\psi)}),(6.5)
Выражение для угла места в направлении на мешающую станцию СПС \beta_{\text{зс} - \text{рэс}} имеет следующий вид:
 | при условии прямой видимости | |
| в противном случае |
Азимут и угол места в обратном направлении, т.е. от РЭС СПС на ЗС, рассчитываются следующим образом:
\beta_{\text{рэс} - \text{зс}} = - \beta_{\text{зс} - \text{рэс}}
6.3. Частотная расстройка
Частотная расстройка ( \Delta F ) между номиналами частот радиосигналов взаимодействующих РЭС определяется следующим выражением:
\Delta F = |f_{\text{ЗС}} - f_{\text{РЭС}}|,(6.8)
7. Математические соотношения для обработки исходных данных ЗС
7.1. Диаграмма направленности ДНА ЗС
Для описания внеосевого усиления приемных антенн ЗС могут быть использованы соотношения Дополнения 3 Приложения 8 Регламента Радиосвязи, Рекомендации МСЭ-Р S.580 и S.465, а также непосредственные описания форм ДНА, представленные разработчиками или соответствующими операторами. При отсутствии указанной информации рекомендуется использовать следующую единую эталонную ДНА из Регламента Радиосвязи:
а) для \frac{D}{\lambda} \geq 100:
G(\varphi) = G_{max} - 2,5 \cdot 10^{- 3}(\frac{D}{\lambda} \varphi)^{2}\text{при }O<\varphi<\varphi_{m};(7.1)
G(\varphi) = G_{1}\text{при }\varphi_{m} \leq \varphi<\varphi_{r};(7.2)
G(\varphi) = 32 - 25lg\varphi\text{при }\varphi_{r} \leq \varphi<48^{\circ};(7.3)
G(\varphi) = - 10\text{при }48^{\circ} \leq \varphi \leq 180^{\circ},(7.4)
G_{1} = 2 + 15lg(\frac{D}{\lambda}) — усиление первого бокового лепестка;
\varphi_{m} = \frac{20\lambda}{D} \sqrt{G_{max} - G_{1}(\text{градусы});} (7.5)
\varphi_{r} = 15,85(\frac{D}{\lambda})^{0,6}(\text{градусы});(7.6)
б) для \frac{D}{\lambda} <100:
G(\varphi) = G_{max} - 2,5 \cdot 10^{- 3}(\frac{D}{\lambda} \varphi)^{2}\text{при }O<\varphi<\varphi_{m};(7.7)
G(\varphi) = G_{1}\text{при }\varphi_{m} \leq \varphi<100 \frac{\lambda}{D} ;(7.8)
G(\varphi) = 52 - 25lg\varphi - 10lg(\frac{D}{\lambda})\text{при }100 \frac{\lambda}{D} \leq \varphi<48^{\circ};(7.9)
G(\varphi) = 10 - 10lg(\frac{D}{\lambda})\text{при }48^{\circ} \leq \varphi \leq 180^{\circ}.(7.10)
Указанные диаграммы направленности могут быть изменены для обеспечения более точного соответствия реальной диаграмме направленности.
В тех случаях, когда неизвестно \frac{D}{\lambda} , его можно вывести из выражения:
20lg(\frac{D}{\lambda}) \approx G_{max} - 7,7,(7.11)
Gmax — усиление главного лепестка антенны, дБ.
7.2. 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 dпом, а также направления излучения ЗС по углам места и азимута.
Выражение для внеосевого угла \varphi имеет следующий вид:
\varphi = arccos[cos(\beta_{\text{ЗС} - \text{БС}})cos(\beta_{\text{ЗС}})cos(\alpha_{\text{ЗС} - \text{БС}} - \alpha_{\text{ЗС}}) + sin(\beta_{\text{ЗС} - \text{БС}})sin(\beta_{\text{ЗС}})],(7.12)
\beta_{\text{ЗС} - \text{БД}} — угол места в направлении на БС;
\alpha_{\text{ЗС} - \text{БД}} — азимут от ЗС РЭС в направлении на БС;
\beta_{\text{ЗС}} — угол места основной оси ДНА ЗС;
\alpha_{\text{ЗС}} — азимут основной оси ДНА ЗС.
7.3. Полоса пропускания демодулятора
Требования в виде значений АЧХ приведены в таблице 7.1.
ОПИСАНИЕ АЧХ ФИЛЬТРА ДЕМОДУЛЯТОРА
Выражение для символьной скорости передачи RС имеет следующий вид:
R_{\text{С}} = \frac{R_{\text{инф}}}{mk} ,(7.13)
m — коэффициент, зависящий от числа фаз ФМ сигнала (m = 1 для BPSK, m = 2 для QPSK, m = 3 для 8 PSK, m = 4 для 16QAM), k — скорость кодирования.
На больших частотных расстройках ослабление АЧХ фильтра принимается также равной 40 дБ. Тем не менее, на практике и внеполосные излучения БС, и селективность ЗС не являются постоянными при больших частотных разносах. В частности, при больших частотных расстройках селективность частот может достигать 60 дБ, однако в данной работе приводится консервативная оценка.
8. Методика оценки ЭМС между ЗС и РЭС СПС
На первых этапах задаются ТТД РЭС СПС и технические параметры ЗС, выполняется их обработка и рассчитываются допустимые уровни помех на входе приемника ЗС и на входе элементов его ВЧ тракта.
Затем рассчитываются величины суммарных помех на входе демодулятора и МШУ ЗС и производится их сравнение с допустимыми значениями. Если суммарные уровни помех, создаваемые станциями РЭС СПС, не превышают допустимые значения, то принимается решение о выполнении условий ЭМС ЗС и РЭС СПС в целом.
Если указанные выше условия не выполняются, то делается вывод о невыполнении условий ЭМС. Структурная схема проведения оценки ЭМС представлена на рисунке 8.1.
Рисунок 8.1 — Структурная схема проведения расчетов
8.1. Критерий оценки ЭМС
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. В частности, основными механизмами воздействия помех на ЗС являются:
1. Ухудшение качества приема информации, выраженное в увеличении количества ошибочно принимаемых битов;
2. Перегрузка (блокировка) МШУ интегральными помехами.
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.
Срыв синхронизации по причине блокирования носит пороговый характер и имеет место в случае превышения мощности помехи, проходящей во входные цепи приемника, порогового уровня. Однако при приближении к уровню блокирования на единицы дБ также возникает повышенный уровень ошибок до неприемлемого уровня.
Таким образом, краткий анализ воздействия помех на приемники земных станций показал, что для обеспечения защиты ЗС целесообразно принять во внимание два критерия, предотвращающих срыв синхронизации и ухудшение качества приема информации ниже требуемого.
Правилом, исключающим срыв синхронизации (по крайне мере по блокировке МШУ), является следующее:
I_{\text{ож блок}} \leq I_{\text{блок}}^{\text{МШ У}} = P_{\text{МШ У}},(8.1)
Iож блок — ожидаемая мощность суммарных помех в полосе МШУ, дБВт;
I_{\text{блок}}^{\text{МШ У}} — максимально допустимая мощность помех в полосе МШУ (по блокировке), дБВт.
8.1.1. Критерий для ФСС
Анализ Рекомендаций МСЭ-R и СЕРТ показал, что для ЗС ФСС определение допустимого уровня помехи, вызывающей ухудшение качества приема информации, целесообразно оценивать с использованием критерия Iдоп (дБ) для 20% времени, однако в случае если ЗС ФСС используется для передачи специальной информации, а также приема телеметрии, величина процента времени может быть снижена до уровней необходимых для защиты ЗС.
Согласно Рекомендации МСЭ-R SF.1006, уровень долгосрочной помехи на входных устройствах приемника земной станции не должен превышать допустимый уровень в более чем 20%, и может быть рассчитан по формуле:
Pr (pI) = 10 log (kTrB) + J — W, (8.2)
k — постоянная Больцмана равная 1,38 x 10-23 Дж/К;
Tr — шумовая температура на входе приемника для земной станции в условиях ясного неба, в случае отсутствия данных для случая РЭС служб космической радиосвязи согласно Рекомендации МСЭ-R SF.1006 в полосе 3400 — 3800 МГц шумовая температура принимается равной 100 К;
B — ширина полосы, в случае отсутствия данных согласно Рекомендации МСЭ-R SF.1006 равна 1 МГц;
J — относительный уровень допустимой помеховой мощности (при помехе в более чем 20% времени) от любого источника помех, для случая 3400 — 3800 МГц согласно Рекомендации МСЭ-R SF.1006 равен минус 10 дБ;
W — эквивалентный шумовой фактор (thermal noise equivalence factor) для помеховых излучений в рассматриваемой полосе. Для случая 3400 — 3800 МГц согласно Рекомендации МСЭ-R SF.1006 ЗС РЭС ФСС равен 4 дБ для аналоговой модуляции, и 0 дБ для цифровой модуляции.
Исходя из данных выше, можно заключить, что для типового случая, при долгосрочной помехе в более 20% времени, максимальный допустимый уровень помех на входных устройствах приемника ЗС ФСС равен минус 158,6 дБВт/МГц для цифровой модуляции, и минус 154,6 дБВт/МГц для аналоговой модуляции.
8.1.2. Критерий для СКЭ
Анализ Рекомендаций МСЭ-R и СЕРТ показал, что для ЗС СКЭ определение допустимого уровня помехи, вызывающей ухудшение качества приема информации, целесообразно оценивать с использованием критерия Iдоп дБ для 1% времени. Согласно Рекомендации МСЭ-R SA.363, уровень помехи на входных устройствах приемника земной станции не должен превышать допустимый уровень, равный минус 184 дБВт/кГц в течение 1% в сутки.
8.1.3. Критерий для РвСС
Анализ Рекомендаций МСЭ-R и СЕРТ показал, что для ЗС РвСС определение допустимого уровня помехи, вызывающей ухудшение качества приема информации, целесообразно оценивать с использованием критерия помеха-шум (I/N). Согласно Рекомендации ВО.1504, I/N на входных устройствах приемника земной станции не должно превышать допустимый уровень, равный минус 12,2 дБ в течение 100% времени.
8.2. Общий подход к расчету
При расчете в случае, если нет данных относительно направленности ЗС, необходимо принять следующие допущения:
- для КС на ГСО антенна ЗС служб космической радиосвязи всегда направлена на взаимодействующую КС;
- для КС на НГСО ЗС служб космической радиосвязи работает в режиме приема только в момент нахождения в зоне видимости взаимодействующей КС.
Рисунок 8.2 — Помеховый сценарий между РЭС служб космической радиосвязи и РЭС СПС
Для оценки воздействия суммарных помех от передающих РЭС СПС на приемник ЗС служб космической радиосвязи, расположенный на Земле, необходимо оценить превышение критерия ЭМС для каждой ЗС, рассматриваемой в качестве объекта воздействиях помех. Учитывая различия в параметрах НГСО, расчет суммарной помехи на ЗС, взаимодействующей с КС на НГСО производится для худшего случая — минимального угла места в пределах зоны обслуживания ЗС по азимуту. В то время как при расчете помехи на ЗС, взаимодействующей с КС на ГСО, угол места и азимут ЗС фиксированные в зависимости от месторасположения ЗС и точки стояния КС. Полученные таким образом исходные материалы представляют собой зависимость изменения уровней помех от угла места и азимута ЗС. Эти данные могут быть использованы для расчета мощности помех для каждого случая ориентации ЗС.
8.3. Критерий отбора потенциальных источников помех
При оценке ЭМС необходимо ограничить список рассматриваемых РЭС — потенциальных источников помех, участвующих в формировании помех на рецепторы помех. Для этого используется выборка РЭС по пространственному и частотному критерию. Формируется отдельный перечень РЭС — источников помех.
В качестве РЭС потенциальных источников помех по частотному критерию выбираются все РЭС СПС, использующие передающие полосы частот, пересекающиеся с приемными полосами частот ЗС в соответствии с критерием отбора:
(f_{\text{БС}} + \frac{B_{- 60\text{БС}}}{2} >f_{\text{МШ У}} - \frac{B_{\text{МШ У}}}{2})AND(f_{\text{БС}} - \frac{B_{- 60\text{БС}}}{2} <f_{\text{МШ У}} + \frac{B_{\text{МШ У}}}{2}),(8.3)
B-60БС _ ширина полосы излучения РЭС СПС по уровню минус 60 дБ, МГц;
fБС — центральная частота РЭС СПС, МГц;
BМШУ — полоса пропускания МШУ ЗС, МГц;
fМШУ _ центральная частота приема РЭС-рецептора помех, МГц.
В качестве РЭС потенциальных источников помех по пространственному критерию выбираются все РЭС СПС, которые удовлетворяют следующим условиям:
- для диапазона радиочастот 2300 — 2400 МГц и 3400 — 3800 МГц, для сценариев, предусматривающих развертывание макросот IMT-2020 в пригородных/городских условиях, все РЭС СПС, находящиеся в радиусе 525 км [13] от места размещения ЗС, за исключением ЗС РвСС. В других случаях радиус в 525 км может быть уменьшен, приняв во внимание дополнительное влияние естественного и искусственного экранирования;
- для полосы радиочастот 2300 — 2400 МГц, все РЭС СПС, находящиеся на расстоянии менее 100 км [13] от зоны обслуживания [2] сети РвСС (если место размещения ЗС РвСС неизвестно) или от места размещения ЗС РвСС.
8.4. Уравнение мощности помехи
Для расчета ожидаемой помехи со стороны РЭС СПС, необходимо использовать выражение ниже, данная формула является расчетом для дуэльного сценария, расчет суммарной помехи представлен в разделе 8.5.
Iож — уровень помех от передатчика на входе приемника, дБВт;
\text{ЭИИМ }(\theta) — ЭИИМ РЭС СПС в направлении на ЗС, дБВт;
G_{\text{ЗС}}(\varphi) — коэффициент усиления антенны ЗС в направлении на источник помех (РЭС СПС), дБ;
L(d, hЗС, hРЭС, p) — потери при распространении мешающего сигнала, дБ;
\eta_{\text{ЗС}} — высота подвеса фазового центра антенны над поверхностью Земли, м;
OCR(\Delta F) — высота подвеса антенны РЭС СПС над уровнем Земли, м;
p — процент времени, определяется критерием защиты ЗС, %
d — расстояние между ЗС и РЭС СПС, км;
Lпол — поляризационная развязка;
\eta_{\text{БС}} — потери в АФТ РЭС СПС, дБ;
\eta_{\text{ЗС}} — потери в АФТ ЗС, дБ;
OCR(\Delta F) — коэффициент ослабления воздействия непреднамеренной помехи за счет частотного разноса и несовпадения ширины полосы приемника и мешающего радиосигнала, дБ.
8.5. Уравнение мощности суммарной помехи
Для расчета суммарных помех на ЗС, создаваемой множеством станций IMT, используется следующее выражение:
I_{\text{пом сумм}} = A_{IMT} + A_{TDD} + 10lg(\sum_{i}^{N} {}_{= 1}10^{\frac{I_{\text{БС}i}}{10}} + \sum_{i}^{N} {}_{= 1}10^{\frac{I_{\text{АС}i} + IM}{10}}),(8.5)
Iпом сумм — суммарная принимаемая мощность помехи от всех станций IMT, дБВт;
AIMT — коэффициент загрузки сети IMT, дБ. Для сетей IMT равен 50%, для перевода значения в дБ необходимо использовать выражение -10 log (50/100), в соответствии с которым коэффициент загрузки составит минус 3 дБ;
ATDD — коэффициент активности СПС, дБ. В режиме с временным дуплексом (в полосе радиочастот 3400 — 3800 МГц) коэффициент активности составляет минус 3 дБ, а для сетей с частотным дуплексом (в полосе радиочастот 2300 — 2400 МГц) коэффициент активности составляет 0 дБ;
IАСi, IБСi — уровень помех i-ого передатчика БС, АС, дБВт;
N — общее число станций IMT, включает БС и АС;
IM — поправочный коэффициент на множественную помеху от АС сети СПС, дБ. Порядок определения поправочного коэффициента представлен в Методике 1 (раздел 6.4).
На основе полученных данных проводится проверка выполнения критерия обеспечения ЭМС. Если суммарный уровень мощности помехи от РЭС СПС меньше допустимого уровня мощности помех на входе приемника ЗС при заданном проценте времени, то делается вывод о том, что создание помех с учетом помехи от всех станций РЭС СПС не ожидается.
8.6. ЭИИМ в направлении на ЗС
Выражение для ЭИИМ в направлении ЗС имеет следующий вид:
\text{ЭИИМ }(\theta) = P_{0} + 10log(n) + G_{\text{РЭС}}(\theta),(8.6)
P0 — максимальная мощность передатчика на канал, дБВт;
G_{\text{РЭС}}(\theta) — коэффициент усиления БС СПС в направлении на затрагиваемую ЗС, методика определения данного параметра описана в разделе 5, дБ;
n — количество одновременно работающих каналов.
8.7. Коэффициент ослабления за счет частотного разноса и несовпадения ширины полосы приемника и мешающего сигнала
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:
OCR(\Delta F) = 10log \frac{\int_{- \infty}^{+ \infty} G(f)|H(f + \Delta F)|^{2}df}{\int_{- \infty}^{+ \infty} G(f)df} ,(8.7)
G(f) — спектральная плотность мощности мешающего сигнала, Вт/Гц;
H(f) — эквивалентная амплитудно-частотная характеристика по ПЧ приемника, испытывающего помеху;
\Delta F — частотный разнос между приемником, испытывающим помеху и мешающим передатчиком, МГц.
8.8. Уравнение ожидаемой мощности помехи в полосе МШУ ЗС
Расчет ожидаемой мощности помехи в полосе МШУ ЗС определяется путем суммирования по мощности величин ожидаемой мощности помехи от каждого источника помех в полосе МШУ, определяемой следующим соотношением:
I_{\text{ож блок}} = \text{ЭИИМ }(\theta) + G_{\text{ЗС}(\varphi)} - L(d,h_{\text{ЗС}},h_{\text{РЭС}},p) - L_{\text{пол}},(8.8)
Полученное суммарное значение Iож блок сравнивается с максимальным уровнем сигнала на входе МШУ (по блокировке) Pблок который задается заявителем системы служб космической радиосвязи. Коэффициент поляризационной развязки Lпол принят равным 3 дБ во всех случаях ориентации антенн при использовании круговой поляризации ЗС и линейной (за исключением кросс-поляризации) поляризации БС РЭС СПС. В противном случае Lпол = 0 дБ.
8.9. Модель 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, hЗС, hРЭС, p). Анализ известных моделей распространения показал, что наиболее подходящей на сегодняшний день является модель, описанная в Рекомендации МСЭ-R 452. Основываясь на указанных источниках, а также особенностях диапазона частот 3,5 ГГц (общее затухание в атмосферных газах для данного диапазона составляет менее 0,02 дБ [16] и его можно не учитывать), для задач ЭМС между ЗС и РЭС СПС разработан следующий порядок расчета коэффициента ослабления L (d, hЗС, hРЭС, p).
1. Расчет просвета, соответствующего полю свободного пространства, H0:
H_{0} = \sqrt{\frac{1}{3}} R\lambda k(1 - k),(8.9)
R — Расстояние между источников помех и полезным приемником, км;
k — Относительная координата точки с минимальным просветом.
2. Расчет реального просвета H:
H = (d2км — d2пр км) k (1 — k) / (2 Rэ), (8.10)
d_{\text{пр км}} = \sqrt{2R_{\text{Э}}} (\sqrt{0,001h_{\text{ЗС}}} + \sqrt{0,001h_{\text{РЭС}}}),(8.11)
dпр км — расстояние прямой видимости для гладкой сферической земной поверхности, км;
RЭ — медианное значение эффективного радиуса Земли;
hЗС — высота подвеса антенны ЗС, м;
hРЭС — высота подвеса антенны РЭС СПС, м.
Значение эффективного радиуса Земли зависит от климатического района. Его медианные величины для различных регионов России приведены в таблице 8.1.
ЗНАЧЕНИЯ RЭ, ДЛЯ НАИХУДШЕГО МЕСЯЦА
Выбор модели распространения основан на сравнении реального просвета H и просвета, соответствующего свободному распространению.
3. Расчет затухания мешающего радиосигнала для модели свободного распространения. Выражение для расчета имеет следующий вид:
L (d, hЗС, hРЭС, p) = 92,45 + 20 log fЗС (ГГц) +
- 20 log d (км) + ES (p) + AhЗС + AhРЭС, (8.12)
ES (p) — коэффициент, учитывающий многолучевое распространение радиосигнала, значение которого не превышается более чем p % времени, дБ;
AhЗС, AhРЭС — коэффициент, учитывающий дополнительные затухания из-за различных подстилающих поверхностей на трассе распространения, дБ;
p — процент времени, который может изменяться в пределах от 0 до 50 (данный параметр выбирается исходя из критерия защиты ЗС).
ES (p) = 2,6 (1 — e-d(KM) / 10) log (p / 50), (8.13)
Коэффициенты AhЗС и AhРЭС, учитывающие дополнительные затухания из-за различных подстилающих поверхностей на трассе распространения, рассчитываются как функция от высоты подъема ЗС и РЭС соответственно:
A_{h} = 10,25 \times e^{- d_{k}}(1 - tanh[6(\frac{h}{h_{a}} - 0,625)]) - 0,33.(8.14)
Типовые значения параметров dk и ha приведены в таблице 8.2.
ТИПОВЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ DK И HA
Расчет затухания мешающего радиосигнала для дифракционной модели распространения. Выражение для расчета имеет следующий вид:
L (d, hЗС, hРЭС, p) = 92,45 + 20 log f (ГГц) +
- 20 log d (км) + Ld (p) + Esd (p) + AhЗС+ AhРЭС, (8.15)
E_{sd}(p) = 2,6(1 - e^{- (d_{It} + d_{Ir})/10})log(\frac{p}{50}),(8.16)
Ld(p) — коэффициент, учитывающий дифракционные потери при распространение радиосигнала, значение которого не превышается более чем p% времени (данный параметр выбирается исходя из критерия защиты ЗС), дБ;
dlt — расстояние от РЭС СПС до точки горизонта, км;
dlr — расстояние от ЗС ФСС до точки горизонта, км.
Коэффициент, учитывающий дифракционные потери при распространении радиосигнала, Ld(p) рассчитывается в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Р Р.526.
9. Методика оценки ЭМС между КС служб космической радиосвязи и РЭС СПС
9.1. Типы орбит
Космические станции (КС) вращаются вокруг Земли, используя один из двух базовых типов орбит:
- круговая спутниковая орбита: при вращении КС по круговой орбите вокруг Земли расстояние КС от земной поверхности остается неизменным;
- эллиптическая спутниковая орбита: вращение КС по эллиптической орбите характеризуется изменением во времени расстояния КС до поверхности Земли в течение одного витка.
Рисунок 9.1 — Типы спутниковых орбит
Чем ниже орбита КС, тем сильнее на него влияет притяжение Земли и тем большая требуется скорость для преодоления этой силы. Чем больше расстояние от поверхности Земли до спутника — тем, соответственно, меньшая требуется скорость для его нахождения на постоянной орбите. Для аппарата, вращающегося на расстоянии около 160 км над поверхностью Земли, требуется скорость примерно 28 164 км/ч, что означает, что такой спутник совершает виток вокруг Земли примерно за 90 минут. На расстоянии 36 000 км над поверхностью Земли спутнику для нахождения на постоянной орбите требуется скорость немногим менее 11 266 км/ч, что дает возможность такому КС обращаться вокруг Земли примерно за 24 часа.
Круговая орбита, расположенная над экватором Земли (0° широты), находясь на которой, космическая станция вращается вокруг Земля с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения Земли вокруг оси. В горизонтальной системе координат направление на КС не изменяется ни по азимуту, ни по высоте над горизонтом — КС «висит» в небе неподвижно, поэтому антенна ЗС, направленная на такой спутник, все время остается направленной на него.
КС должна вращаться в направлении вращения Земли вокруг своей оси, на высоте 35 786 км над уровнем моря. Именно такая высота обеспечивает КС период вращения, равный периоду вращения Земли относительно звезд (звездные сутки: 23 часа 56 минут 4,091 секунды).
Негеостационарная орбита (НГСО)
Спутники НГСО на средних околоземных орбитах (МЕО) находятся над Землей на высоте от 2 000 до 35 000 километров, высота низких околоземных орбит (LEO) составляет от 160 до 2 000 километров над Землей, также и на высокоэллиптических орбитах (ВЭО), у которых высота в апогее во много раз превышает высоту в перигее, а высота апогея больше высоты ГСО.
9.2. Расчет плотности потока мощности
Для обеспечения совместимости в этой помеховой ситуации передающие космические станции РвСС/ФСС должны соответствовать требованиям Статьи 21 Регламента Радиосвязи «Наземные и космические службы, совместно использующие полосы частот выше 1 ГГц» которая устанавливает предельные уровни плотности потока мощности у поверхности Земли излучениями космической станции. Для расчета плотности потока мощности, необходимо использовать выражение ниже:
PКС — выходная мощность передатчика КС, дБВт;
GКС — коэффициент усиления антенны передатчика КС, дБ;
Ls — потери при распространении в сфере (spreading loss), которые равны 10log(4\pi\text{г}^{2}) , дБ.
Полученный уровень необходимо сравнить с допустимыми уровнями п.п.м. согласно Статье 21 Регламента Радиосвязи «Наземные и космические службы, совместно использующие полосы частот выше 1 ГГц». В таблице ниже представлены пределы п.п.м., создаваемого у поверхности Земли излучениями космической станции, включая излучения от отражающего спутника, в любых условиях и при любых методах модуляции:
ПРЕДЕЛЫ ПЛОТНОСТИ ПОТОКА МОЩНОСТИ, СОЗДАВАЕМОГО ИЗЛУЧЕНИЯМИ КС, В ЛЮБЫХ УСЛОВИЯХ И ПРИ ЛЮБЫХ МЕТОДАХ МОДУЛЯЦИИ
| Полоса частот | Служба | Предел, в дБ (Вт/м2), при угле прихода ( \delta ) относительно горизонтальной плоскости | Эталонная ширина полосы частот | |||
| 0° — 5° | 5° — 25° | 25° — 90° | ||||
| 1670 — 1700 МГц | Спутниковая служба исследования Земли Метеорологическая спутниковая служба | -133 (величина, основанная на совместном использовании со вспомогательной службой метеорологии) | 1,5 МГц | |||
| 1518 — 1525 МГц (Применима к территории Соединенных Штатов в Районе 2 между долготами 71° з.д. и 125° з.д.) | Подвижная спутниковая служба (космос-Земля) | 0^{\circ} \leq \delta \leq 4^{\circ} | 4^{\circ}<\delta \leq 20^{\circ} | 20^{\circ}<\delta \leq 60^{\circ} | 60^{\circ} \leq \delta \leq 90^{\circ} | 4 кГц |
| -181,0 | - 193,0 + 20log\delta | - 213,3 + 35,6log\delta | -150,0 | |||
| 1518 — 1525 МГц (Применима ко всей остальной территории Соединенных Штатов в Районе 2) | Подвижная спутниковая служба (космос-Земля) | 0^{\circ} \leq \delta \leq 43,4^{\circ} | 43,4^{\circ} \leq \delta \leq 60^{\circ} | 60^{\circ}<\delta \leq 90^{\circ} | 4 кГц | |
| -155,0 | - 213,3 + 35,6log\delta | -150,0 | ||||
| 1525 — 1530 МГц (Район 1, Район 3) 1670 — 1690 МГц 1690 — 1700 МГц (пп. 5.381 и 5.382) 1700 — 1710 МГц 2025 — 2110 МГц 2200 — 2300 МГц 2300 — 2400 МГц <*> | Метеорологическая спутниковая служба (космос-Земля) Служба космических исследований (космос-Земля) (космос-космос) Служба космической эксплуатации (космос-Земля) (космос-космос) Спутниковая служба исследования Земли (космос-Земля) (космос-космос) | 0° — 5° | 5° — 25° | 25° — 90° | 4 кГц | |
| -154 | - 154 + 0,5(\delta - 5) | -144 | ||||
| 2500 — 2690 МГц 2520 — 2670 МГц 2500 — 2516,5 МГц (п. 5.404) 2500 — 2520 МГц 2520 — 2535 МГц (п. 5.403) | Фиксированная спутниковая служба Радиовещательная спутниковая служба Спутниковая служба радиоопределения Подвижная спутниковая служба Подвижная спутниковая (за исключением воздушной подвижной спутниковой) служба | -136 | - 136 + 11/20(\delta - 5) | -125 | 1 МГц | |
| 3400 — 4200 МГц <**> | Фиксированная спутниковая служба (космос-Земля) (геостационарная спутниковая орбита) | -152 | - 152 + 0,5(\delta - 5) | -142 | 4 кГц | |
| 3400 — 4200 МГц | Фиксированная спутниковая служба (космос-Земля) (негеостационарная спутниковая орбита) | -138 — Y | - 138 - Y + (12 + Y)(\delta - 5)/20 | -126 | 1 МГц | |
<*> Данная полоса частот в настоящее время отсутствует в Статье 21 РР.
<**> В полосе радиочастот 3400 — 3450 МГц, распределенной СКЭ Таблицей распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации, допустимые пределы плотности потока мощности создаваемой КС СКЭ у поверхности Земли не должен превышать минус 111 дБ (Вт/м2) в эталонной ширине полосы частот 5 МГц для всех углов прихода ( \delta ).
10. Рассмотрение мер по снижению помехового воздействия РЭС СПС на РЭС космической радиосвязи
Проведенные расчеты в соответствии с методикой, как правило, обеспечивают защиту от помех для наихудшего случая. Некоторые из технических решений, которые могут быть рассмотрены, включают следующие:
- использование дополнительного экранирования антенны ЗС в направлении РЭС СПС;
- дополнительное рассмотрение возможности изменения азимута и наклона диаграммы направленности антенны РЭС СПС. При наихудшем случае, базовая станция РЭС СПС направлена непосредственно на ЗС, что в конкретном случае может быть скорректировано;
- получение согласия оператора БС СПС на менее жесткий критерий защиты от помехи с учетом того, что помеха может привести только к уменьшению зоны покрытия и пропускной способности БС СПС для конкретных азимутов. Оператор имеет возможность компенсировать данные потери за счет использования дополнительных элементов сети связи.
Использованные источники
1. Рекомендация МСЭ-R Р.452. Процедура прогнозирования для оценки помех между станциями на поверхности Земли на частотах выше примерно 0,1 ГГц.
2. Международный союз электросвязи. Регламент Радиосвязи, 2016.
3. Рекомендация МСЭ-R Р.525. Расчет ослабления в свободном пространстве.
4. Постановление Правительства РФ от 18.09.2019 № 1203-47 «Об утверждении Таблицы распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации и признании утратившими силу некоторых постановлений Правительства Российской Федерации».
5. Recommendation ITU-R BO.1504. Effective utilization of spectrum assigned to the broadcasting-satellite service (sound).
6. Recommendation ITU-R SA.363. Space operation systems.
7. Recommendation ITU-R SF.1006. Determination of the interference potential between earth stations of the fixed-satellite service and stations in the fixed service.
8. Рекомендация МСЭ-R P.619. Данные о распространении радиоволн, необходимые для определения помех между станциями, находящимися в космосе и на поверхности Земли.
9. Рекомендация МСЭ-R М.2101. Моделирование и имитация сетей IMT для применения в исследованиях совместного использования и совместимости.
10. Рекомендация МСЭ-R F.1336. Эталонные диаграммы направленности всенаправленных, секторных и других антенн в системах связи пункта со многими пунктами для использования при изучении вопросов совместного использования частот в диапазоне от 1 ГГц до приблизительно 70 ГГц.
11. Recommendation ITU-R S.580. Radiation diagrams for use as design objectives for antennas of earth stations operating with geostationary satellites.
12. Рекомендация МСЭ-R S.465-6 (01/10). Эталонная диаграмма направленности антенн земных станций фиксированной спутниковой службы для использования при координации и оценке помех в диапазоне частот от 2 до 31 ГГц.
13. Отчет ПСК по техническим, эксплуатационным и регламентарно-процедурным вопросам, подлежащим рассмотрению Всемирной конференцией радиосвязи 2015 года, Женева, 2015 год.
14. ITU-R TG-5/1 Document 0478 Annex 01. System parameters and propagation models to be used in sharing and compatibility studies.
15. Рекомендация МСЭ-R M.2101-0. Моделирование и имитация сетей и систем IMT для использования в исследованиях совместного использования частот и совместимости.
16. Рекомендация МСЭ-R P.676-12. Затухание в атмосферных газах и связанное с ним воздействие.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ СУХОПУТНОЙ ПОДВИЖНОЙ СЛУЖБЫ СТАНДАРТОВ LTE, LTE-A И IMT-2020 С РАДИОТЕЛЕСКОПАМИ РАДИОАСТРОНОМИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ В ПОЛОСАХ РАДИОЧАСТОТ НИЖЕ 5 ГГЦ И РАДИОЭЛЕКТРОННЫМИ СРЕДСТВАМИ СЛУЖБ КОСМИЧЕСКОЙ РАДИОСВЯЗИ В ДИАПАЗОНЕ 26 ГГЦ (МЕТОДИКА 3)
Сокращения
Условные обозначения
Введение
Процесс согласования условий совместной работы радиоэлектронных средств (РЭС) осуществляется на основе оценки их электромагнитной совместимости (ЭМС). Общая методология оценки ЭМС хорошо известна и широко используется. Вместе с тем, специфика РЭС различных радиослужб обуславливает необходимость внесения в общую методологию изменений и уточнений в отношении взаимодействующих РЭС, моделей распространения радиосигналов, критериев обеспечения ЭМС, а также учета методов уменьшения помех.
Настоящая методика разработана в связи с решением ВКР-19 об использовании полосы частот для РЭС СПС выше 24 ГГц, а также планами внедрения РЭС СПС в ряде полос радиочастот ниже 6 ГГц.
В методике классифицированы помеховые ситуации между станциями СПС и земными станциями (ЗС) службы космических исследований (СКИ), спутниковой службы исследования Земли (ССИЗ) и передающими ЗС и приемными космическими станциями (КС) фиксированной спутниковой службы (ФСС) в полосе радиочастот 24,25 — 27,5 ГГц, а также между станциями СПС и радиоастрономическими станциями в полосах радиочастот ниже 5 ГГц. Применительно к каждой помеховой ситуации определены критерии принятия решения об ЭМС РЭС СПС и станций радиоастрономической службы (РАС), ЗС ФСС, СКИ и ССИЗ.
В диапазоне 25,25 — 27,5 ГГц помехи могут возникать между приемными и передающими станциями IMT-2020 и приемными и передающими КС межспутниковой службы (МСС). Для данных помеховых ситуаций в методике приведен алгоритм проверки эксплуатационных характеристик вовлеченных станций на соответствие требованиям, установленным Регламентом Радиосвязи.
Основу методики составили действующие Рекомендации МСЭ-R и СЕПТ, стандарты и спецификации наземного и спутникового оборудования. Методика предназначена для осуществления дуэльной оценки ЭМС при подготовке заключения об электромагнитной совместимости.
1. Область применения методики расчета ЭМС между станциями РАС в полосах частот ниже 5 ГГц, ЗС СКИ, ССИЗ, ФСС в полосах частот выше 24 ГГц и РЭС СПС
В соответствии с [12], часть диапазона 24,25 — 27,5 ГГц, наряду со станциями IMT-2020, может использоваться приемными ЗС спутниковой связи и передающими КС СКИ, ССИЗ (полоса частот 25,5 — 27,0 ГГц распределена на первичной основе СКИ (космос — Земля) и ССИЗ (космос — Земля)), передающими ЗС и приемными КС ФСС (полоса радиочастот 24,65 — 25,25 ГГц распределена ФСС (Земля — космос) на первичной основе), а также приемными и передающими КС МСС (полоса частот 25,25 — 27,5 ГГц распределена на первичной основе МСС для использования в интересах космических исследований и спутниковых исследований Земли, а также для передачи данных, относящихся к промышленной и медицинской деятельности в космосе).
Кроме того, в соответствии с [12], необходимо принимать все возможные меры защиты станций РАС от вредных помех при присвоении радиочастот любым станциям в диапазонах частот ниже 6 ГГц, выделенных для радиоастрономических наблюдений и планируемых к использованию в Российской Федерации РЭС СПС IMT-2020.
С учетом данных распределений полос радиочастот и рекомендаций можно выделить сценарии возникновения помех от БС IMT-2020 на станции РАС, приемные земные и космические станции спутниковых служб, а также от передающих земных станций ФСС и передающих космических станций МСС на станции IMT-2020.
1.1. Система ограничений и допущений
Методика ограничивается рассмотрением дуэльных ситуаций возникновения помех, а также оценкой помех, создаваемых основными излучениями источников помех на основные каналы приема объектов воздействия. Влияние нежелательных излучений и побочных излучений на основные и побочные каналы приема в методике не рассматриваются.
Влияние передающих космических станций МСС, СКИ и ССИЗ на приемники станций IMT-2020 в данной методике не рассматриваются в связи с тем, что для космических станций СКИ и ССИЗ в рассматриваемой полосе частот существуют жесткие пределы плотности потока мощности у поверхности Земли (Статья 21 Регламента Радиосвязи), таким образом соответствие космических станций СКИ и ССИЗ этим пределам проверяется на этапе заявления в МСЭ. Кроме того, в методике не рассматривается влияние передающих станций IMT-2020 на приемные космические станции ФСС и МСС в связи с тем, что в соответствии с Резолюцией 242 ВКР-19 и Статьей 21 Регламента радиосвязи установлены эксплуатационные требования к станциям IMT-2020 в диапазоне частот 24,25 — 27,5 ГГц, которые обеспечивают совместимость и соответственно проведение расчетов ЭМС между этими станциями не требуется.
1.2. Описание сценариев возникновения помех
Использование диапазонов частот ниже 6 ГГц, а также диапазона частот 24,25 — 27,5 ГГц РЭС сетей IMT-2020 совместно со станциями научных служб (СКИ, ССИЗ и РАС) и ФСС приводит к следующим потенциальным помеховым ситуациям:
-
влияние передатчиков IMT-2020 на приемники ЗС СКИ/ССИЗ в полосе частот 25,5 — 27,0 ГГц;
-
влияние передающих ЗС ФСС на приемники БС и АС IMT-2020 в полосе частот 24,65 — 25,25 ГГц;
-
влияние передатчиков IMT-2020 на приемники станций РАС в диапазонах частот ниже 6 ГГц, выделенных для радиоастрономических наблюдений.
Для данных помеховых ситуаций в рамках МСЭ-R исследования в настоящее время не завершены и, соответственно, отсутствуют Рекомендации МСЭ-R по проведению оценки совместимости между ЗС СКИ/ССИЗ/ФСС и станциями IMT-2020. Однако, в рамках СЕПТ такие рекомендации разработаны и приняты в период 2019 — 2020 годов.
В отношении первой помеховой ситуации в рамках СЕПТ разработана Рекомендация ЕСС [18] с целью оценки совместимости в этой полосе радиочастот передатчиков IMT-2020 и приемников ЗС СКИ/ССИЗ. На основе данных рекомендаций ниже приводится методика оценки совместимости применительно к следующим помеховым ситуациям:
- влияние БС IMT-2020 на приемники ЗС СКИ;
- влияние БС IMT-2020 на приемники ЗС ССИЗ (НГСО);
- влияние БС IMT-2020 на приемники ЗС ССИЗ (ГСО).
Для этих помеховых ситуаций влияние передатчиков АС IMT-2020 на приемники ЗС в методике не рассматривается, так как определяющим фактором ЭМС систем IMT-2020 с ЗС СКИ/ССИЗ является влияние БС IMT-2020.
В отношении второй помеховой ситуации в СЕПТ одобрены две Рекомендации ЕСС — Рекомендация ЕСС(20)01 [7] и Рекомендация ЕСС(19)01 [18].
Настоящая методика оценки совместимости между передающими ЗС ФСС и приемными БС IMT-2020 в диапазоне частот 24,65 — 25,25 ГГц разработана с учетом проводимых в МСЭ-R и СЕПТ результатов исследований.
В отношении третьей помеховой ситуации следует отметить, что в рамках МСЭ-R разработаны соответствующие Рекомендации и Отчеты МСЭ-R по вопросам оценки помех на станции РАС [15, 21]. При этом необходимо отметить, что с учетом частотных планов СПС в диапазонах частот ниже 6 ГГц [19], влияние на станции РАС в диапазоне 1800 МГц будут оказывать только абонентские станции IMT-2020, а в полосах радиочастот 2600 МГц и 4900 МГц — только базовые станции IMT-2020.
Помеховые ситуации, критерии защиты, а также исходные данные о параметрах объектов воздействия помех и источников помех, которые используются в методике, представлены в таблицах 1.1 и 1.2.
СЦЕНАРИИ ПОМЕХОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ РАСЧЕТОВ ЭМС СТАНЦИЙ СПС С ЗС ФСС, СКИ И ССИЗ
| Диапазон (ГГц) | 26 | |||
| Источник помех | ЗС ФСС (З-к) (24,65 — 25,25 ГГц) | БС IMT-2020 (24,25 — 27,5 ГГц) | ||
| Объект воздействия помех | БС IMT-2020 (24,25 — 27,5 ГГц) | ЗС СКИ (к-З) <**> (25,5 — 27,0 ГГц) | ЗС ССИЗ (НГСО) (к-З) <**> (25,5 — 27,0 ГГц) | ЗС ССИЗ (ГСО) (к-З) <**> (25,5 — 27,0 ГГц) |
| Модель распространения | Рек. МСЭ-R Р.452 и Рек. МСЭ-R Р.2108 | |||
| Защитное отношение к помехе | ЗО из ИД-СПС/карточки по форме № 1 <*> | Рек. МСЭ-R SA.609 | Рек. МСЭ-R SA.1027 | Рек. МСЭ-R SA.1161 |
| Антенна источника помех | ИД-ЗС/Рек. МСЭ-R S.465/Рек. МСЭ-R S.1855 | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R М.2101 | ||
| Антенна объекта воздействия | ИД-СПС/Рек. МСЭ-R M.2101 | ИД-ЗС/Рек. МСЭ-R SA.509/Приложение 7 РР/Приложение 8 РР | ИД-ЗС/Рек. МСЭ-R SA.509/Приложение 7 РР/Приложение 8 РР | |
<*> При отсутствии данных, значения защитного отношения (ЗО) выбираются следующим образом: Для QPSK: со скоростью кода 1/2 C/I = 11 дБ; со скоростью кода 3/4 C/I = 14 дБ. Для 16-QAM со скоростью кода 1/2 C/I = 16,5 дБ; со скоростью кода 3/4 C/I = 20 дБ. Для 64-QAM со скоростью кода 1/2 C/I = 22 дБ; со скоростью кода 2/3 C/I = 24 дБ; со скоростью кода 3/4 C/I = 26 дБ. Также может быть использован критерий I/N = -6 дБ [13, 14].
<**> В случае, если в приемном тракте ЗС используется широкополосный МШУ, требуется проверять выполнение условия отсутствия перегрузки (блокировки) МШУ суммарными помехами. Порядок проверки условия отсутствия перегрузки (блокировки) МШУ представлен в Методике 2 (раздел 8).
СЦЕНАРИИ ПОМЕХОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ РАСЧЕТОВ ЭМС СТАНЦИЙ РАС И РЭС СПС
Кроме помеховых ситуаций, представленных в таблицах 1.1 и 1.2 можно выделить и дополнительные помеховые ситуации, связанные с передающими и приемными КС в диапазоне 24 ГГц (см. таблица 1.3).
СЦЕНАРИИ ПОМЕХОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ РЭС МСС И РЭС СПС
В диапазоне 25,25 — 27,5 ГГц помехи могут возникать между приемными и передающими станциями IMT-2020 и приемными и передающими КС МСС.
Критерии защиты, а также исходные данные о параметрах объектов воздействия помех и источников помех для этих помеховых сценариев представлены в таблице 1.3. Особенность данных помеховых ситуаций состоит в том, что проведение расчетом ЭМС между затрагиваемыми станциями при проведении экспертизы не требуется, но необходима проверка соответствия эксплуатационных характеристик вовлеченных станций, требованиям, установленным Регламентом Радиосвязи. Данные помеховые сценарии рассмотрены в Разделе 7 настоящей Методики.
2. Методика расчета ЭМС между ЗС СКИ и БС IMT-2020
Земная станция СКИ осуществляет контроль пространственного положения КС на НГСО и, следовательно, в направлении горизонта усиление приемной антенны ЗС СКИ изменяется со временем в зависимости от траектории КС на НГСО. Траектория КС на НГСО выбирается при создании КС в зависимости от выполняемой им задачи. Для решения различных задач в околоземном пространстве в рамках СКИ предусматриваются все типы орбит, начиная от низких (LEO) до орбит вокруг одной из точек Лагранжа, включая геостационарные орбиты, высокоэллиптические орбиты или орбиты вокруг Луны. Для решения различных задач в дальнем космосе в рамках СКИ обычно используют траектории движения КС, направленные на соответствующие планеты в плоскости эклиптики, однако при этом КС может оставаться в течение длительного периода времени на околоземных орбитах или отходить от плоскости эклиптики в направлении комет, астероидов или других космических объектов в зависимости от решаемой задачи.
Используемый в настоящей методике подход к расчету ЭМС между станциями IMT и ЗС СКИ основан на определении координационной зоны вокруг ЗС СКИ, которая рассчитывается с учетом профиля местности вокруг ЗС СКИ. Координационная зона для ЗС СКИ определяет территорию, при размещении на которой БС IMT-2020 нарушаются условия ЭМС, если не будут приняты дополнительные меры для снижения помех (снижение уровня мощности БС IMT-2020, уменьшение высоты подвеса антенны БС IMT-2020, экранирование излучения БС IMT-2020 в направлении ЗС СКИ и т.п.). Расчет координационной зоны осуществляется на основе методологии TVG, приведенной в Приложении 7 Регламента Радиосвязи [2]. Данная методология позволяет рассчитать координационную зону вокруг ЗС СКИ для одной БС IMT-2020, при этом полученный результат будет аналогичен расчету ЭМС между ЗС СКИ и сетью БС IMT с использованием статистического моделирования работы сети IMT-2020 методом Монте-Карло [22], но со значительно меньшими вычислительными затратами. Это возможно с учетом результатов исследований в МСЭ-R и СЕПТ, которые показали, что эффект от совокупной помехи, создаваемый несколькими БС IMT-2020 не увеличивает требуемые расстояния разнесения, определенные для одной БС IMT-2020 по методике расчета координационной зоны [18].
Для того, чтобы методика оценки ЭМС учитывала все возможные типы используемых траекторий движения КС на НГСО, предполагается, что антенна ЗС СКИ направлена по азимуту на станцию IMT-2020 с минимально возможным углом места, который составляет 5 градусов.
Площадь координационной зоны, которая определяется с помощью этой методики, не зависит от конкретной траектории движения КС на орбите и поэтому может быть относительно большой, так как рассчитывается для наихудшей возможной траектории или орбиты КС с точки зрения обеспечения ЭМС земной станции СКИ с БС IMT-2020. В случае если БС IMT находится за пределами координационной зоны, то ЭМС между этой БС и ЗС СКИ обеспечивается, в противном случае для обеспечения ЭМС требуется принятие дополнительных мер защиты от помех.
2.1. Методология TVG
Требуемое затухание помехи определяется выражением (2.1), дБ:
Lreq(pv) = Pt + Gt(pn) + Gr — I(p), (2.1)
Pt — общая излучаемая мощность в эталонной полосе частот передатчика БС IMT-2020, дБВт;
I(p) — защитный пороговый уровень в эталонной полосе частот, который может быть превышен не более чем течение p% времени на входе приемной антенны ЗС СКИ, дБВт;
Gt(pn) — усиление антенны передатчика БС IMT-2020 в направлении на ЗС которое превышается для pn% времени, дБи;
Gr — усиление приемной антенны ЗС СКИ в направлении на БС IMT-2020, дБи;
Lreq(pv) — минимально необходимая для обеспечения совместимости величина затухания сигнала передатчика для pv% <1> времени, дБ.
<1> Выбор значений pn, pv определяется величиной p, которая для ЗС СКИ составляет 0,1% времени для всех режимов работы, за исключением режима работы с пилотируемыми космическими аппаратами, где величина p составляет 0,001% времени. Детальное описание выбора значений представлено в Приложении 7 Регламента радиосвязи в разделе 4 Дополнения 6 и Таблицах 7, 8 и 9 Дополнения 7.
Величина Lreq(pv) должна превышать затухание сигнала передатчика на трассе распространения для всех возможных значений pv%, которая определяется уравнением (2.2):
Существующие модели распространения радиоволн ограничиваются процентом времени не более 50%, что указано, в частности, в Рекомендации МСЭ-R P.452, поэтому в выражении (2.2) указано ограничение 50% [1].
2.2. Определение суммарной мощности излучения БС IMT-2020
Излучаемая БС IMT-2020 суммарная мощность <1> определяется выражением (2.3).
<1> Суммарная (общая) излучаемая мощность (TRP) БС IMT-2020: Произведение максимальной мощности одного активного элемента антенной системы на число активных элементов в антенной системе с учетом потерь в антенной системе.
P_{t} = P_{e} + 10log(N) - L_{O} - 30 + 10log(\frac{B_{ref}}{B_{IMT}}),(2.3)
Pe — мощность одного элемента активной антенной решетки БС IMT-2020, дБм;
N — число элементов активной антенной решетки БС IMT-2020;
Lо — омические потери активной антенной решетки, дБ;
Bref — эталонная полоса частот критерия защиты ЗС СКИ, МГц;
BIMT — полоса частот канала БС IMT-2020, МГц.
В качестве примера: в диапазоне 26 ГГц для БС IMT-2020 с активной антенной решеткой 8 x 8 элементов, мощностью одного элемента 10 дБм в полосе 200 МГц и при омических потерях 3 дБ суммарная мощность БС составит минус 28 дБВт в эталонной полосе 1 МГц.
Выражение (2.3) иллюстрируется графическим представлением (рисунок 2.1) и определяется как изменение функции суммарной излучаемой мощности БС IMT-2020 (Pt, дБВт) от ширины полосы частот канала (BIMT, МГц) — обратная зависимость — при нескольких (4, 16, 32, 64, 128) значениях N — числа элементов активной антенной решетки БС IMT-2020 — прямая зависимость.
Рисунок 2.1 — Зависимость суммарной излучаемой мощности БС IMT-2020 (Pt, дБВт) от ширины полосы частот канала (BIMT, МГц)
2.3. Определение функции распределения усиления антенны БС IMT-2020 в направлении на ЗС СКИ
Функция распределения усиления антенны БС в направлении на ЗС СКИ будет определяться функциями распределения углов электрического азимута \varphi_{escan} и углов электрического наклона \Theta_{etilt} , а также механического наклона \Theta_{mtilt} . При этом механический наклон относится только к вертикальной плоскости и представляет собой постоянную величину, которая устанавливается при проектировании сети оператором. Поскольку антенная панель всегда ориентирована в направлении Земли, то \Theta_{mtilt} имеет отрицательное значение. Электрический наклон определяется по отношению к углу, перпендикулярному панели антенны, где отрицательное значение относится к электрическому наклону вниз.
Для определения функции распределения усиления антенны Gt в направлении ЗС СКИ необходимо определить азимут \varphi_{\text{зс}} и угол места \Theta_{\text{зс}} , которые определяют направление от БС на ЗС СКИ. При этом необходимо определить функции распределения направления главного лепестка БС IMT-2020, которые определяются двумя случайными величинами: азимутом главного лепестка антенны БС \varphi и углом места главного лепестка антенны БС \Theta .
Кроме того, необходимо иметь зависимость усиления антенны Gt для любого азимута и угла места при отклонении главного лепестка антенны БС от центральной оси на угол \varphi по азимуту и на угол \Theta по углу места. Зависимость усиления антенны Gt ( \varphi_{escan} , \Theta_{etilt} , \Theta_{mtilt} ) может задаваться либо в табличной форме, либо в аналитической форме (например, Рекомендация МСЭ-R M.2101). При этом направление главного лепестка в каждый конкретный момент времени изменяется в зависимости от положения абонентов в соте, соответственно усиление Gt ( \varphi_{\text{зс}} , \Theta_{\text{зс}} ) будет случайной величиной. В связи с этим расчет функции распределения Gt ( \varphi_{\text{зс}} , \Theta_{\text{зс}} ) в методике осуществляется с использованием метода Монте-Карло [17]. Для реализации данного метода необходимо реализовать следующий алгоритм расчета, представленный ниже в таблице.
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ АНТЕННЫ
| Шаг алгоритма | Процедура |
| Шаг 1 | Получить ряды случайных чисел \varphi_{i} и \Theta_{i} , определяющих направление главного луча ДНА БС IMT-2020. Для этого необходимо определить функции распределения двух случайных величин: азимутальный угол главного луча антенны в направлении от БС на АС — f(\varphi) и угол места главного луча антенны в направлении от БС на АС — f(\Theta) соответственно. При этом: - функция распределения азимутального направления главного луча антенны БС IMT-2020 f(\varphi) представляется в виде двухстороннего усеченного нормального распределения N ( \mu , \sigma^{2} ) с нулевым средним значением \mu = 0^{\circ} и \sigma = \varphi_{escan}/2 для городских и пригородных условий [[8]](#p104485); - функция распределения угла места антенны базовой станции f(\Theta) в зависимости от высоты подвеса антенны БС IMT-2020 (hБС) и АС IMT-2020 (hАС) определяется с учетом следующей зависимости: \Theta = arccos((h_{\text{БС}} - h_{\text{АС}}) - /(x_{\text{ас}},\text{у}_{\text{ас}},x_{\text{бс}},\text{у}_{\text{бс}})),(2.4) где: D(xас, yас, xбс, yбс) функция распределения расстояния между АС и БС. Генерируя случайные числа в соответствии с распределением D(xас, yас, xбс, yбс) и используя формулу (2.4) можно получить ряд случайных чисел \Theta_{i} . |
| Функция распределения расстояния D(xас, yас, xбс, yбс) между БС, с координатам размещения (xбс, yбс) и АС, с координатами размещения (xас, yас) определяется следующим образом: - в пригородных и городских условиях — как рэлеевское распределение D(x_{\text{ас}},\text{у}_{\text{ас}},x_{\text{бс}},\text{у}_{\text{бс}}) = f^{re}(\sigma^{2}) , где \sigma = 32\text{м} (для высоты антенны hБС = 6 м и высоты абонентской станции hАС = 1,5 м) [[8]](#p104485); - в пригородных условиях на открытом пространстве — логарифмически нормальное распределение D(x_{\text{ас}},\text{у}_{\text{ас}},x_{\text{бс}},\text{у}_{\text{бс}}) = f^{ln}(\mu,\sigma^{2}) , где \mu = 3,9\text{м} , \sigma = 0,42\text{м} (для высоты антенны hБС = 15 м и высоты абонентской станции hАС = 1,5 м) [[8]](#p104485); - В случае если высота подвеса антенны существенно отличается от 6 м (для пригородных и городских условий) и 15 м (для пригородных условий на открытом пространстве) — равномерное распределение <1> D(x_{\text{ас}},\text{у}_{\text{ас}},x_{\text{бс}},\text{у}_{\text{бс}}) = f^{r}(R_{c}) , где Rс — радиус соты, который должен представляться оператором, либо при отсутствии данных от оператора определяется как: Rс = 35 x hБС. При наличии карты рельефа местности высоты антенн hБС и hАС определяются с учетом высоты места установки БС и АС над уровнем моря. | |
| Шаг 2 | Получить ряд случайных значений Gt в направлении на ЗС СКИ. Для каждой пары случайных значений \varphi_{i} и \Theta_{i} , определяющих направление главного лепестка ДНА БС IMT-2020, и рассчитывается случайное значение Gt в направлении на ЗС СКИ. При этом угол места \Theta_{\text{зс}} в направлении на ЗС СКИ соответствует углу места горизонта, определяемого с учетом рельефа местности в соответствии с Рекомендацией МСЭ-R Р.452, а азимут \varphi_{\text{зс}} соответствует азимуту от БС на ЗС. Алгоритм расчета зависит от формы задания заявителем информации о ДНА (табличная или аналитическая). Например, если ДНА соответствует Рекомендации МСЭ-R M.2101, то следует использовать аналитические выражения, представленные в Таблица 4 этой Рекомендации МСЭ-R. |
| Шаг 3 | Построить функцию распределения усиления антенны в направлении на ЗС СКИ и выбрать усиление. На основании ряда случайных значений Gt, полученных на шаге 2, построить функцию распределения усиления антенны БС IMT-2020 в направлении на ЗС СКИ. С учетом полученной функции распределения следует определить конкретное значение усиления для проведения расчетов в зависимости от критерия защиты ЗС СКИ. Для ЗС СКИ допустимый уровень сигнала БС IMT-2020 должен выполняться в 0,1% времени, а для пилотируемых полетов в 0,001% времени соответственно усиление антенны должно быть таким, чтобы оно не превышалось в 0,1% или в 0,001% времени. |
<1> Равномерное распределение выбирается в отсутствии информации о распределении абонентов в случае если высота подвеса антенны базовой станции превышает 15 метров. Равномерное распределение абонентов в соте представляет собой худший случай для условий обеспечения ЭМС, так в направлении горизонта данное распределение приводит к максимальному усилению антенны Базовой станции IMT-2020 в направлении горизонта, тем самым расчеты будут обеспечивать гарантированное выполнение критерия ЭМС.
Для получения функции распределения усиления антенны БС IMT-2020 в направлении горизонта рекомендуется использовать не менее 100000 случайных пар значений \varphi_{i} и \Theta_{i} , что гарантирует получение достаточной точности для выполнения критерия ЭМС в 0,001% времени [8].
Ниже приводится пример получения функции распределения усиления антенны БС в направлении ЗС СКИ для следующих условий: высота антенны БС составляет 6 м, механический наклон антенны БС минус 10°, высота антенны АС 1,5 м и интервал угла электронного сканирования \varphi_{escan} составляет от минус 60° до плюс 60°.
В этом случае функция плотности вероятности азимута главного луча антенны БС IMT-2020, представляется в виде двухстороннего усеченного нормального распределения N(\mu,\sigma^{2}) с нулевым средним значением \mu = 0^{\circ} и \sigma = 30^{\circ} . Это распределение показано на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 — Функция плотности вероятности азимута антенны БС на АС
Функция плотности вероятности угла наклона главного лепестка диаграммы направленности антенны БС IMT-2020 \Theta_{tilttot} = \Theta_{etilt} + \Theta_{mtilt} (рисунок 2.3) определяется с учетом рэлеевского распределения (\sigma = 32\text{м}) расстояния между БС и АС.
Рисунок 2.3 — Определение суммарного наклона антенны БС IMT-2020
На рисунках 2.4 и 2.5 представлены функции плотности вероятности расстояния АС от БС, а также угла наклона антенны БС IMT-2020.
Рисунок 2.4 — Функция плотности вероятности расстояния между АС IMT-2020 и БС IMT-2020 (для случая размещения БС в пригороде)
Рисунок 2.5 — Функция плотности вероятности угла наклона БС IMT-2020
Исходя из представленных функций плотности вероятности определяется функция распределение усиления антенны БС AIMT-2020 в направлении ЗС СКИ для диаграммы направленности антенны БС IMT-2020, соответствующей Рекомендации МСЭ-R M.2101 [2]. Для антенны 8 x 8 диаграмма направленности при апертуре элемента 65° с усилением антенны 5 дБи и отношением усиления главного лепестка к боковым лепесткам 30 дБ приведена на рисунке 2.6. Диаграмма направленности антенны БС IMT-2020 (см. Рекомендацию МСЭ-R M.2101) ограничена уровнем минус 30 дБ (что является минимальным значением одноэлементной диаграммы направленности решетки).
Рисунок 2.6 — Диаграмма направленности антенны БС IMT-2020 при электрическом наклоне 0°
Функция распределения усиления антенны БС IMT-2020 в направлении горизонта рассчитывается на основе представленных выше данных.
На рисунке 2.7 представлена функция распределения усиления антенны БС IMT-2020 для случая, когда угол места соответствует 0°.
Рисунок 2.7 — Функция распределения усиления антенны БС IMT-2020 в горизонтальной плоскости (для пригорода в диапазоне 26 ГГц)
Функция представляет собой худший случай, и усиление антенны при углах больше 0 градусов будет ниже величины функции при 0°, что и предполагается на практике с учетом того, что антенна будет направлена ниже уровня горизонта. На рисунке 2.7 усиление антенны Gt отображается по оси X, а процент времени pn превышения величины Gt отображается по оси Y.
Таким образом, в данном примере усиление антенны для процентов времени 0,1% и 0,001% защиты ЗС СКИ изменяется незначительно и соответствует 22 дБ.
2.4. Определение усиления приемной антенны ЗС СКИ в горизонтальной плоскости
Усиление антенны ЗС СКИ в горизонтальной плоскости определяется при минимальном значении угла места антенны ЗС СКИ для рассматриваемых азимута и диаграммы направленности антенны. На практике минимальный угол места для ЗС СКИ в полосе частот 25,5 — 27,0 ГГц составляет 5° над уровнем горизонта, что соответствует 1° в случае, если угол закрытия горизонта составляет 4°.
На рисунке 2.8 в качестве примера показан профиль горизонта для некоторой гипотетической ЗС. Для азимутов в области значений в районе 75°, а также для азимутов в интервале 250° — 350°, угол закрытия горизонта выше 4°, следовательно, минимальный угол места ЗС СКИ будет составлять 1° над уровнем горизонта. Для других азимутов угол закрытия меньше 4° и, соответственно, минимальный угол места ЗС СКИ будет составлять 5°.
Рисунок 2.8 — Пример профиля горизонта вокруг ЗС
В Рекомендации МСЭ-R P.452 [1] вычисляется угол места для всех точек модели местности между передатчиком и приемником, а затем определяется максимальное значение угла места, если смотреть со стороны передатчика БС IMT-2020 и со стороны приемника ЗС СКИ. В этом случае значения, полученные для всех азимутов с использованием Рекомендации МСЭ-R P.452 на стороне приемника, позволяют получить профиль горизонта, который изображен на рисунке 2.8 для гипотетической ЗС.
Рекомендация МСЭ-R SA.509-3 [3] используется для ДНА ЗС СКИ, работающей в диапазоне 25,5 — 27,0 ГГц. В качестве альтернативы могут быть использованы диаграммы направленности антенны, представленные в Приложении 7 или Приложении 8 Регламента Радиосвязи [2].
Пример усиления Gr антенны ЗС СКИ, как функции усиления от азимута вокруг ЗС, представлен на рисунке 2.9.
Рисунок 2.9 — Пример усиления антенны гипотетической ЗС СКИ в направлении горизонта в зависимости от азимута
2.5. Критерий защиты приемных ЗС СКИ
При использовании полосы радиочастот ниже 30 ГГц пороговый уровень защиты ЗС СКИ определяется как минус 156 дБВт в эталонной ширине полосы частот Bref, равной 1 МГц, и приведен в Рекомендации МСЭ-R SA.609 [4].
Для беспилотных полетов соответствующий процент времени p определяется равным 0,1%, для пилотируемых полетов — 0,001%. В связи с тем, что большинство ЗС СКИ поддерживают как пилотируемые, так и беспилотные полеты, необходимо использовать значение 0,001%.
Данный критерий учитывает все возможные помехи на ЗС СКИ, поэтому, в случае если, кроме станций IMT-2020, помехи могут создаваться и другими источниками помех, данный критерий скорректируется на величину, равную десятичному логарифму от общего числа источников помех, умноженную на десять.
2.6. Определение требуемого затухания сигнала передатчика БС IMT-2020
Для значений азимутов ЗС СКИ и процентов времени pn, определенных для защиты приема ЗС, требуемое затухание сигнала Lreq и связанный процент времени pv определяются на основе выражений (2.1) и (2.2) соответственно.
2.7. Определение координационного расстояния
Потери распространения сигнала в соответствии с выбранной моделью распространения радиоволн (в методике используется модель, представленная в Рекомендации МСЭ-R P.452-16 [1]) рассчитываются для значений азимутов ЗС СКИ, а также расстояний от ЗС СКИ и процентов времени pv, с учетом высоты местности вокруг ЗС СКИ.
С использованием топографической карты или цифровой карты местности формируется модель рельефа местности, представляющая собой данные профиля местности с разрешением в 1 секунду.
Кроме того, исходя из требований постановки задачи, могут использоваться и более подробные модели местности, включая модели застройки района размещения ЗС СКИ. Профили рельефа местности могут быть взяты с шагом по азимуту 1 градус вокруг рассматриваемой ЗС СКИ, и шагом по расстоянию 25 м. Потери распространения сигнала рассчитываются с шагом 1° по азимуту и шагом по расстоянию 100 м.
Необходимое расстояние разнесения источника помех (передатчика БС IMT-2020) и приемника помех (ЗС СКИ) для каждого отсчета азимута и процента времени pv является максимальным расстоянием, на котором рассчитанные потери при распространении составят величину ниже требуемых потерь при распространении Lreq(pv). Координационное расстояние, которое следует обеспечить для рассматриваемого азимутального угла, является максимальным расстоянием, полученным для всех значений pv.
Пример координационного контура, полученного вокруг гипотетической ЗС СКИ в отношении БС IMT-2020 с активной антенной решеткой 8 x 8 элементов на частоте 26 ГГц представлен на рисунке 2.10.
Рисунок 2.10 — Представление координационного контура для гипотетической ЗС СКИ
3. Методика расчета ЭМС между ЗС ССИЗ (НГСО) и БС IMT-2020
Большая часть космических аппаратов ССИЗ (НГСО), использующих полосу частот 25,5 — 27,0 ГГц, являются низкоорбитальными КА, преимущественно на полярных орбитах.
Используемый в настоящей методике подход к расчету ЭМС между станциями IMT и ЗС ССИЗ (НГСО) основан на определении координационной зоны вокруг ЗС ССИЗ (НГСО), которая рассчитывается с учетом профиля местности вокруг ЗС ССИЗ (НГСО). Координационная зона для ЗС ССИЗ (НГСО) определяет территорию, при размещении на которой БС IMT-2020 нарушаются условия ЭМС, если не будут приняты дополнительные меры для снижения помех (снижение уровня мощности БС IMT-2020, уменьшение высоты подвеса антенны БС IMT-2020, экранирование излучения БС IMT-2020 в направлении ЗС ССИЗ (НГСО) и т.п.). Расчет координационной зоны осуществляется на основе методологии TVG, приведенной в Приложении 7 Регламента Радиосвязи [2]. Данная методология позволяет рассчитать координационную зону вокруг ЗС ССИЗ (НГСО) для одной БС IMT-2020, при этом полученный результат будет аналогичен расчету ЭМС между ЗС ССИЗ (НГСО) и сетью БС IMT с использованием статистического моделирования работы сети IMT-2020 методом Монте-Карло [22], но со значительно меньшими вычислительными затратами.
Подтверждение этого утверждения достигнуто сравнением результатов расчета, полученного в соответствии с настоящей методикой, с результатами, полученными с использованием метода Монте-Карло для некоторых точек контура с использованием Рекомендации МСЭ-R M.2101 [2] в случае развертывания БС IMT-2020 непосредственно за границами контура, где обеспечивается выполнение критерия защиты ЗС ССИЗ (НГСО) и при размещении БС IMT-2020 внутри границ координационного контура, где выполнение критерия защиты ЗС ССИЗ (НГСО) не обеспечивается.
С учетом того, что AC IMT-2020 находятся как внутри помещений, так и в условиях значительных затенений ЗС, в методике расчеты производятся для БС IMT-2020, для которых требуются большие координационные расстояния, чем для АС. Результаты проведенных исследований в МСЭ-R показали, что совокупный эффект помех от нескольких БС и АС IMT-2020 вблизи ЗС ССИЗ (НГСО) незначителен, и в методике рассматривается воздействие только от одной БС IMT-2020.
В случае если лучи антенн всех БС IMT-2020 по азимуту направлены на ЗС ССИЗ (НГСО) неодновременно, то при рассмотрении совокупной помехи от нескольких БС IMT-2020 расстояния увеличиваться не должны.
3.1. Модификация метода TVG
Требуемое затухание помехи (2.1), с учетом приведенной в Приложении 7 Регламента Радиосвязи [2] модифицированной версии методологии TVG, используемой для аппроксимации свертки распределений усиления антенны передатчика БС, отслеживающей положение АС, усиления антенны приемника ЗС ССИЗ, отслеживающей КС ССИЗ на типичной полярной орбите, можно привести к виду (3.1):
Lreg(pv) = Pt + Gt(pt) + Cr(pr) — I(p) — Lc = = Pt + Gtot(pn) — I(p) — Lc, (3.1)
Pt — общая излучаемая мощность в эталонной полосе частот передатчика БС IMT-2020, дБВт;
I(p) — защитный пороговый уровень в эталонной полосе частот, который может быть превышен не более чем в течение p% времени на входе приемной антенны ЗС ССИЗ (НГСО), дБВт;
Gt(pt) — усиление антенны передатчика БС IMT-2020 в горизонтальной плоскости, которое превышается для pt% времени и для выбранного азимутального направления, дБи;
Gr(pr) — усиление приемной антенны ЗС СКИ в горизонтальной плоскости для определенного азимута, которое превышается для pt% времени и для определенного азимутального направления, дБи;
Gtot(pn) = Gt(pt) + Gr(pr) определяется сверткой распределения усиления на передачу Gt(pt) и распределением усиления приемной антенны ЗС — приемника помех Gr(pr);
Lc — затухание на клаттере, применяется для БС IMT-2020 в определенных условиях, дБ;
Lreg(pv) — минимально необходимая величина затухания сигнала передатчика (дБ) для pv% <1> времени. Данная величина должна превышать затухание сигнала передатчика для всех возможных значений pv%, полученных из кумулятивной функции распределения усиления. Величина pv представляет собой процент времени, который соответствует свертке между усилением антенны БС IMT-2020 в горизонтальной плоскости и потерями на трассе распространения, и определяется выражением (2.2).
<1> Выбор значений pn, pv определяется величиной p, которая для ЗС ССИЗ должна выбираться 20% для долговременной помехи и 0,005% для кратковременной помехи. При этом для обеспечения ЭМС оба критерия должны выполняться. Детальное описание выбора значений представлено в Приложении 7 Регламента радиосвязи в разделе 4 Дополнения 6 и Таблицах 7, 8 и 9 Дополнения 7.
3.2. Определение суммарной мощности излучения БС IMT-2020
Аналогично расчету, представленному в разделе 2.2.
3.3. Определение функции распределения усиления антенны БС IMT-2020 в горизонтальной плоскости
Аналогично расчету, представленному в разделе 2.3.
3.4. Определение усиления приемной ЗС ССИЗ (НГСО) в горизонтальной плоскости
Для определения усиления антенны ЗС ССИЗ в горизонтальной плоскости для каждого выбранного азимута, выполняется моделирование, при котором спутниковая орбита КС ССИЗ (НГСО) используется в течение заданного периода.
Как правило, КС ССИЗ используют солнечно-синхронные орбиты с высотами от 400 до 1400 км, при этом типовое значение — 800 км. Для наихудшего случая высоты 400 км наклонение орбиты составит 97°. Вид такой орбиты представлен на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 — Спутниковая орбита КС ССИЗ
В дальнейшем требуется определение видимости КС с рассматриваемой ЗС ССИЗ (НГСО). В случае, если угол места (если смотреть с ЗС) превышает 5°, КС становится видимым.
В качестве примера: вид частей орбит, наблюдаемых в течение 11 дней из гипотетической ЗС для угла места 5°, представлен на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 — Видимость КС ССИЗ с точки нахождения гипотетической ЗС
Угол между вектором ЗС-КС и направлением горизонта для рассматриваемого азимута необходимо определить при каждом временном шаге, когда КС находится в зоне видимости, и для каждого азимута вокруг ЗС.
Указанный угол учитывается для определения усиления антенны в направлении горизонта при использовании диаграмм направленности антенны, представленных в Приложении 7 или Приложении 8 Регламента Радиосвязи [2]. Для каждого азимута можно получить кумулятивную функцию распределения усиления антенны.
Результаты расчетов применительно к антенне, имеющей диаграмму направленности в соответствии с Приложением 8 и максимальным усилением антенны 70,7 дБи, представлены на рисунке 3.3.
Рисунок 3.3 — Усиление антенны ССИЗ в направлении к горизонту для случая орбиты космического аппарата с высотой 400 км и наклонением 97°, антенны ЗС с диаграммой направленности в соответствии с Приложением 8 и максимальным усилением антенны 70,7 дБ и для угла места 5° при наблюдении в течение 11 дней
Учитывая, что функция распределения усиления антенны ЗС СКИ в направлении горизонта существенно зависит от орбиты КС, с которым взаимодействует ЗС СКИ, процесс моделирования движения аппарата требует значительных временных затрат, данная функция должна представляться владельцем (оператором) ЗС СКИ. Представленная функция распределения усиления антенны используется в методике для проведения расчетов.
Используемые в уравнении (3.1), для каждого азимута значения Gr откладываются по оси абсцисс, по оси ординат — значения pr.
3.5. Определение свертки функций распределения усиления антенн передатчика БС IMT-2020 и приемника ЗС в горизонтальной плоскости
После расчета обеих функций распределения усиления БС IMT-2020 к горизонту и усиления приемной ЗС ССИЗ к горизонту осуществляется расчет их свертки. Это может быть выполнено для каждого азимута, либо с использованием представленного альтернативного подхода:
- генерация № случайных значений усиления передающей антенны БС IMT-2020 Gt в соответствии с функцией распределения Gt(pt), рассчитанной в соответствии с описанием, приведенным в разделе 3.3;
- генерация № случайных значений усиления приемной антенны ЗС ССИЗ Gr в соответствии с функцией распределения Gr(pr), рассчитанной в соответствии с описанием в разделе 3.4;
- суммирование полученных значений Gtot = Gt + Gr;
- расчет функции распределения для Gtot.
Пример свертки функций распределения усиления приемной антенны ЗС и усиления передающей антенны БС IMT-2020 для гипотетической ЗС представлен на рисунке 3.4.
Рисунок 3.4 — Функция распределения суммарного усиления приемной и передающей антенн Gtot
3.6. Критерий защиты приемника ЗС ССИЗ (НГСО)
В Рекомендации МСЭ-R SA.1027-5 представлен критерий защиты ЗС ССИЗ [5]. Данной Рекомендацией определены два критерия: долгосрочный и краткосрочный. В результате исследований, проведенных в МСЭ-R, показано, что, в случае помех от БС IMT-2020, при выполнении краткосрочного критерия, выполняется также и долгосрочный критерий. При применении этой методологии с долгосрочным критерием и процентом времени 20% в значительной степени переоценивается расстояние разноса, необходимое для обеспечения защиты ЗС ССИЗ по приему.
В таком случае используемый критерий совместного использования частот является краткосрочным, заданным как минус 116 дБВт в эталонной ширине полосы частот Bref 10 МГц. При этом соответствующий процент времени p составляет 0,005%.
3.7. Определение требуемого затухания сигнала передатчика БС IMT-2020
Аналогично расчету, представленному в разделе 2.6.
3.8. Определение координационного расстояния
Потери распространения сигнала в соответствии с моделью распространения радиоволн (в методике используется модель, представленная в Рекомендации МСЭ-R P.452-16 [1]), с учетом высот местности вокруг ЗС ССИЗ.
Модель рельефа местности представляет собой данные профиля местности с разрешением в 1 секунду, полученные с помощью топографической карты или цифровой карты местности. При этом могут быть использованы модели местности с более высоким разрешением, включая использование моделей районов застройки. Профили рельефа местности используются с шагом по азимуту 1° вокруг рассматриваемой ЗС ССИЗ и с шагом по расстоянию 25 м. Расчет потерь распространения сигнала осуществляется с шагом 1° по азимуту и с шагом по расстоянию 100 м.
Требуемое расстояние разнесения источника и приемника помех является максимальным расстоянием, на котором рассчитанные при распространении потери ниже требуемых потерь при распространении Lreq(pv) для каждого азимута и процента времени pv. Координационное расстояние, которое следует обеспечить для рассматриваемого азимута, является максимальным расстоянием, полученным для всех значений pv.
Пример результатов расчета координационной зоны вокруг гипотетической ЗС ССИЗ в отношении БС IMT-2020 с активной антенной решеткой 8 x 8 элементов на частоте 26 ГГц приведен на рисунке 3.5.
Рисунок 3.5 — Представление координационного контура для гипотетической ЗС ССИЗ
4. Методика расчета ЭМС между ЗС ССИЗ (ГСО) и БС IMT-2020
Методика используется для ЗС ССИЗ, осуществляющей взаимодействие с КС, выполняющим наблюдения с ГСО в полосе 25,5 — 27,0 ГГц.
Используемый в настоящей методике подход к расчету ЭМС между станциями IMT и ЗС ССИЗ (ГСО) основан на определении координационной зоны вокруг ЗС ССИЗ (ГСО), которая рассчитывается с учетом профиля местности вокруг ЗС. Координационная зона для ЗС ССИЗ (ГСО) определяет территорию, при размещении на которой БС IMT-2020 нарушаются условия ЭМС, если не будут приняты дополнительные меры для снижения помех (снижение уровня мощности БС IMT-2020, уменьшение высоты подвеса антенны БС IMT-2020, экранирование излучения БС IMT-2020 в направлении ЗС ССИЗ (ГСО) и т.п.). Расчет координационной зоны осуществляется на основе методологии TVG, приведенной в Приложении 7 Регламента Радиосвязи [2]. Данная методология позволяет рассчитать координационную зону вокруг ЗС ССИЗ (ГСО) для одной БС IMT-2020 и при этом полученный результат будет аналогичен расчету ЭМС между ЗС ССИЗ (ГСО) и сетью БС IMT с использованием статистического моделирования работы сети IMT-2020 методом Монте-Карло [22], но со значительно меньшими вычислительными затратами. Это возможно с учетом результатов исследований в МСЭ-R и СЕПТ, которые показали, что эффект от совокупной помехи, создаваемых несколькими БС IMT-2020 не увеличивает требуемые расстояния разнесения, определенные для одной БС IMT-2020 по методике расчета координационной зоны [18]. Методология проверена с помощью дополнительного моделирования методом Монте-Карло для некоторых точек контура координационной зоны.
Учитывая, что антенна ЗС ССИЗ направлена на КС ГСО и является неподвижной, методология TVG, приведенная в Приложении 7 Регламента Радиосвязи [2], может применяться без изменений.
4.1. Методология TVG
Аналогично расчету, представленному в разделе 2.1.
4.2. Определение суммарной мощности излучения БС IMT-2020
Аналогично расчету, представленному в разделе 2.2.
4.3. Определение функции распределения усиления антенны БС IMT-2020 в горизонтальной плоскости
Аналогично расчету, представленному в разделе 2.3.
4.4. Определение усиления антенны приемной ЗС ССИЗ (ГСО) в горизонтальной плоскости
Космический аппарат ГСО зафиксирован на дуге ГСО на высоте около 36 000 км. Поэтому направление вектора от ЗС ССИЗ к КС ССИЗ определяется один раз. Угол между этим вектором и направлением горизонта для каждого азимута определяется только один раз, в отличие от КС на НГСО где его нужно определять для каждого временного шага моделирования.
Данный угол позволяет определить усиление антенны ЗС ССИЗ в направлении горизонта для рассматриваемого азимута. Обычно это должно быть максимальное значение по азимуту, соответствующему направлению на КС ГСО.
4.5. Критерий защиты приемной ЗС ССИЗ (ГСО)
Защитный пороговый уровень для ЗС ССИЗ (ГСО) определен в Рекомендации МСЭ-R SA.1161 [6]. Данный уровень составляет минус 133 дБВт в эталонной полосе частот Bref шириной 10 МГц. Соответствующий процент времени p составляет 0,1%.
4.6. Определение требуемого затухания сигнала БС IMT-2020
Аналогично расчету, представленному в разделе 2.6.
4.7. Определение координационного расстояния
Потери распространения сигнала в соответствии с моделью распространения радиоволн (в методике используется модель, представленная в Рекомендации МСЭ-R P.452-16 [1]) рассчитываются для каждого азимута вокруг ЗС ССИЗ (ГСО), каждого расстояния от ЗС ССИЗ (ГСО) и каждого процента времени pv с учетом высоты местности вокруг ЗС ССИЗ (ГСО).
Модель рельефа местности представляет собой данные профиля местности с разрешением в 1 секунду, полученные с использованием топографической карты или цифровой карты местности. Могут использоваться и модели местности с более высоким разрешением, включая модели района застройки. Профили рельефа местности могут быть с отсчетом по азимуту 1° вокруг рассматриваемой ЗС и с шагом по расстоянию 25 м. Потери распространения сигнала рассчитываются с шагом 1° по азимуту и с шагом по расстоянию 100 м.
Требуемое расстояние разнесения определяется как максимальное расстояние, на котором уровень рассчитанных потерь при распространении будет ниже уровня допустимых потерь при распространении Lreq(pv) для каждого отсчета по азимуту и по проценту времени pv.
Координационное расстояние, которое следует обеспечить для рассматриваемого азимута, является максимальным расстоянием, полученным для всех значений pv.
Пример координационного контура, полученного вокруг гипотетической ЗС ССИЗ (ГСО) в отношении БС IMT-2020 с активной антенной решеткой 8 x 8 элементов на частоте 26 ГГц приведен на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 — Пример координационного контура для гипотетической ЗС ССИЗ (ГСО)
Размещение БС IMT-2020 внутри координационной зоны не обеспечивает выполнение критерия защиты ЭМС без принятия дополнительных мер, например, экранирования излучения БС IMT-2020 в направлении на ЗС ССИЗ. В случае применения дополнительных мер при развертывании БС IMT-2020 внутри координационной зоны, следует обеспечить затухание сигнала БС IMT на трассе БС IMT — ЗС ССИЗ (Losses) до величин, которые не ниже представленных в Таблице 4.1.
ТРЕБОВАНИЯ К ЗАТУХАНИЮ СИГНАЛА НА ТРАССЕ БС IMT ЗС ССИЗ
| Тип БС IMT | Азимут (град) | ЗС ГСО Losses (дБ) <2> | ЗС НГСО Losses (дБ) <2> |
| 25 дБм TRP <1> в полосе 200 МГц с антенной системой 8 x 8 элементов | 0 | 137,5 + (Ghor + 6) | 142 |
| 10 | |||
| 20 | |||
| 30 | |||
| 40 | 136 + (Ghor + 6) | 140 | |
| 50 | 135 + (Ghor + 6) | 139 | |
| 60 | 133 + (Ghor + 6) | 137 | |
| 70 | 130 + (Ghor + 6) | 134 | |
| 80 | 124 + (Ghor + 6) | 128 | |
| 90 | 119 + (Ghor + 6) | 123 |
<1> Для TRP выше 25 дБм в полосе 200 МГц значение затухания должно быть увеличено пропорционально увеличению TRP, при увеличении числа элементов в антенной системе (увеличение усиления антенны) значение затухания также должно быть пропорционально увеличено. В расчетах для антенны БС 8 x 8 элементов усиление соответствует 23 дБи.
<2> Значения Losses были рассчитаны в предположении усиления антенны ССИЗ в направлении горизонта 15 дБи и величины медианного затухания сигнала БС IMT на клаттере при высоте подвеса 6 метров. Если усиление антенны ССИЗ к горизонту будет выше, требуемые потери при распространении должны быть пропорционально увеличены.
5. Методика расчета ЭМС между передатчиком ЗС ФСС и приемником БС IMT-2020
Для решения задач обеспечения совместного использования систем IMT-2020 и ЗС ФСС в полосе частот 24,65 — 25,25 ГГц вокруг ЗС ФСС определяется координационная зона или требуемый территориальный разнос между радиоэлектронными средствами ЗС ФСС и сетью IMT-2020.
Координационная зона рассчитывается в зависимости от профиля местности вокруг ЗС и в зависимости от параметров тракта передачи ЗС ФСС. При размещении какой-либо БС IMT-2020 сети IMT-2020 внутри координационной зоны, сеть IMT-2020 будет несовместима с ЗС ФСС, если не будут применяться дополнительные меры по снижению координационного расстояния между ЗС ФСС и БС IMT-2020. Методика расчета координационной зоны разработана на основе Рекомендации ЕСС(20)01 [7], а также с учетом исследований совместимости ЗС ФСС и станций IMT-2020, проведенных в МСЭ-R при подготовке к ВКР-19 [8]. Эта методика обеспечивает возможность оценки совместимости между РЭС ЗС ФСС и сетью IMT-2020 без необходимости статистического моделирования работы всей сети IMT-2020 с использованием метода Монте-Карло. Алгоритм расчета ЭМС состоит в выполнении ряда последовательных шагов, представленных в таблице 5.1.
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ЭМС МЕЖДУ ПЕРЕДАТЧИКОМ ЗС ФСС И ПРИЕМНИКОМ БС IMT-2020
5.1. Расчет уровня помехового сигнала
Уровень помехового сигнала I рассчитывается для каждого пикселя сетки размером от 20 x 20 метров до 50 x 50 метров по формуле:
I = \text{ЭИИМ }(\theta) + G_{IMT}(\theta_{IMT}) - L(d,h_{\text{ЗС}},h_{\text{РЭС}},\text{р}) - L_{\text{пол}},(5.1)
I — уровень помехового сигнала, дБВт/Гц;
\text{ЭИИМ }(\theta) — эквивалентная изотропно-излучаемая мощность ЗС ФСС в направлении приемника БС IMT-2020, дБ(Вт/Гц);
L(d, hЗС, hРЭС, p) — потери распространения сигнала на трассе ЗС ФСС — БС IMT-2020, дБ;
G_{IMT}(\theta_{IMT}) — усиление приемной антенны БС IMT-2020 в направлении передатчика ЗС ФСС, дБи;
Lпол — поляризационные потери, дБ.
Помеховый сигнал от ЗС ФСС до БС IMT-2020 ослабляется вследствие ряда факторов:
- потери на трассе в свободном пространстве, а также другие виды потерь, например, потери из-за дифракции радиоволн (см. Рекомендацию МСЭ-R P.452);
- потери за счет искусственных препятствий (клаттеров) на трассе ЗС ФСС — БС IMT-2020.
Величина помехового сигнала на входе БС IMT-2020 зависит от комбинации переменных и постоянных во времени параметров: усиление приемной антенны БС IMT-2020 по отношению к ЗС ФСС, усиление антенны ЗС ФСС по отношению к БС IMT-2020, потери поляризации, а также потери в приемной антенной системе БС IMT-2020 (омические потери антенны).
5.2. Параметры, используемые в методике
- усиление антенны ЗС ФСС в направлении БС IMT-2020 (зависит от угла места антенны ЗС ФСС);
- потери при распространении радиоволн между ЗС ФСС и БС IMT-2020;
- поляризационные потери;
- омические потери в антенной системе БС IMT-2020.
- усиление антенны БС IMT-2020 в направлении ЗС ФСС;
- затухание сигнала на клаттере между БС IMT-2020 и ЗС ФСС.
5.2.1. Определение фиксированных параметров
Усиление антенны ЗС ФСС в направлении БС IMT-2020
Данные о диаграмме направленности антенны ЗС ФСС необходимы для расчета уровня помехового сигнала. Результирующее усиление в направлении БС IMT-2020 представляет собой комбинацию диаграмм направленности антенны в угломестной и в азимутальной плоскостях. Усиление антенны ЗС ФСС в направлении БС IMT-2020 необходимо будет рассчитать при размещении БС IMT-2020 в каждом пикселе сетки (размер пикселя составляет от 20 x 20 до 50 x 50 метров).
Данные о диаграмме направленности антенны ЗС ФСС представляются заявителем, однако в случае отсутствия таких данных используется одна из рекомендаций МСЭ-R — Рекомендация МСЭ-R S.465 [15] или Рекомендация МСЭ-R S.1855 [16].
В Рекомендации МСЭ-R S.465 определена эталонная диаграмма направленности антенны ЗС ФСС, и представлена формула расчета для внеосевого усиления с учетом углов между рассматриваемым направлением и осью главного луча (5.2):
\varphi_{min} = 1^{\circ} или 100\lambda/D , в зависимости от того, какая величина больше, для D/\lambda \geq 50 ;
\varphi_{min} = 2^{\circ} или 114(D/\lambda)^{- 1,09} в зависимости от того, какая величина больше, для D/\lambda<50 .
Учитывая наведение антенны ЗС ФСС на геостационарную КС, определяется угол \varphi , соответствующий направлению на БС IMT-2020, и с использованием выражения (3.1) определяется усиление передающей антенны ЗС. В случае, если ЗС ФСС работает с негеостационарным комическим аппаратом, угол \varphi принимается равным 5 градусам.
Определение поляризационных потерь
Потери из-за поляризации зависят от ЗС ФСС и особенностей ее построения. В случае, если данные о потерях из-за поляризации отсутствуют, можно воспользоваться значениями, которые были использованы в МСЭ-R для миллиметрового диапазона волн при подготовке к ВКР-19:
- 3 дБ для круговой или линейной (за исключением кроссполяризации) поляризации;
- 1,5 дБ для совпадающих поляризаций ЗС ФСС и БС IMT-2020;
- 0 дБ для анализа при выборе наихудшего случая.
Сигнал ЗС ФСС может экранироваться в направлении БС IMT-2020 за счет расположенных рядом зданий или элементов конструкций (например, стены). Экранирующее влияние учитывается использованием Рекомендаций МСЭ-R Серии P за счет введения поправочного коэффициента затухания помехового сигнала, зависящего от материала, формы и размеров экранирующего объекта.
Определение омических потерь в активной антенной решетке БС IMT-2020
Уровень потерь усиления приемной антенной решетки БС IMT-2020 за счет омических потерь в элементе антенной решетки, в соответствии с заключением Целевой группы МСЭ-R 5-1 по вопросу 1.13 повестки дня ВКР-19, принимаются равными 3 дБ.
5.2.2. Определение переменных параметров
5.2.2.1. Усиление антенны БС IMT-2020 в направлении ЗС ФСС
В Рекомендации МСЭ-R M. 2101 модель антенны БС IMT-2020 определена как антенна для формирования луча, основанная на антенной решетке, и состоящая из ряда идентичных излучающих элементов, расположенных в плоскости YZ с фиксированным расстоянием разнесения (например, \lambda/2 ), причем все элементы имеют одинаковую диаграмму направленности и «наведение» вдоль оси X.
Весовая функция используется для учета различных направлений луча. Общее усиление антенны определяется как сумма (логарифмическая шкала) усиления матрицы и усиления элемента.
На рисунке 5.1 представлена модель антенны БС IMT-2020:
Рисунок 5.1 — Модель антенны БС IMT-2020 \Theta — угол места антенны БС IMT-2020 (от 0° до 180°); \Phi — азимут антенны БС IMT-2020 (от минус 180° до 180°)
Рекомендация МСЭ-R M.2101 применяется последовательным выполнением шагов, описанных в таблице 5.2.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИАГРАММ НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК БС IMT-2020
Визуализация примера моделирования диаграммы направленности антенны БС IMT-2020 представлена на рисунке 5.2.
Рисунок 5.2 — Диаграмма направленности антенны БС IMT-2020
Угол места антенны БС IMT-2020 определяется механическим наклоном панели, который фиксируется при установке БС IMT-2020 и электрическим наклоном, который управляется при работе БС IMT-2020, и изменяется с учетом взаимного пространственного положения АС и БС (рисунок 5.3).
Рисунок 5.3 — Ориентация антенны БС IMT-2020
Графики функции распределения усиления антенны БС IMT-2020 в направлении на ЗС ФСС при изменении азимута главного лепестка диаграммы направленности антенны БС IMT-2020 в диапазоне +/- 60°, рассчитанные для двух значений диапазонов углов места антенны — от минус 15° до 80° и от минус 30° до 80°, представлены на рисунках 5.4 и 5.5.
Рисунок 5.4 — Функция распределения усиления антенны БС IMT-2020 в направлении ЗС ФСС (угол места антенны БС IMT-2020 в диапазоне от минус 15° до 80°)
Рисунок 5.5 — Функция распределения усиления антенны БС IMT-2020 в направлении ЗС ФСС (угол места антенны БС IMT-2020 в диапазоне от минус 30° до 80°)
Для приведенного расчета угол наклона минус 15° соответствует углу наклона антенны на 15° (при механическом наклоне 10° равен возвышению 5° над горизонтом), а угол наклона минус 30° соответствует углу наклона антенны на 30° (при механическом наклоне 10° равен возвышению 20° над горизонтом).
Углы места антенны БС IMT-2020 минус 15° и минус 30° соответствуют варианту развертывания системы IMT-2020 внутри помещений. Функция распределения усиления антенны БС IMT-2020 рассчитывается в каждом конкретном случае в зависимости от варианта (места) установки БС IMT-2020.
5.2.2.2. Расчет затухания уровня сигнала между ЗС ФСС и БС IMT-2020
Суммарное затухание помехового сигнала в тракте распространения от ЗС ФСС к БС IMT-2020 учитывает следующие составляющие потерь:
- в свободном пространстве;
- за счет дифракции (в большей степени от свойств местности);
- от искусственных препятствий (потери на клаттере);
- за счет экранирования антенн в местах их размещения.
Для расчета перечисленных составляющих потерь используются Рекомендации МСЭ-R, которые учитывают в величине суммарного затухания помехового сигнала различные особенности распространения радиоволн.
Для расчета затухания сигнала между передатчиком ЗС ФСС и БС IMT-2020 может использоваться Рекомендация МСЭ-R P.525-4 [9], либо Рекомендация МСЭ-R P.452-16 [1], либо Рекомендация МСЭ-R P.526-14 [10], либо комбинация Рекомендаций МСЭ-R P.452 и P.2108 [11] в зависимости от наличия или отсутствия данных о рельефе местности и об искусственных постройках на трассе распространения помехового сигнала.
Причем, использование Рекомендации МСЭ-R P.525-4 приводит к завышенным требованиям к территориальному разносу между ЗС ФСС и БС IMT-2020, так как данная Рекомендация МСЭ-R учитывает только механизм распространения в свободном пространстве (5.9):
Losses = (\frac{4\pi d}{\lambda})^{2},(5.9)
d — расстояние между ЗС ФСС и БС IMT-2020, м;
\lambda — длина волны сигнала (\lambda = \frac{c}{f}) , м;
c — скорость света 3 x 108, м/с;
Расчет значений затухания сигнала в свободном пространстве на частоте 27 ГГц приведен на рисунке 5.6.
Рисунок 5.6 — Затухание в свободном пространстве на частоте 27 ГГц
Использование Рекомендации МСЭ-R P.452 возможно при наличии данных о рельефе местности, а также ряда других параметров, и позволяет определить более точные требования к территориальному разносу за счет учета в расчете затухания сигналов влияние факторов распространения радиоволн, а не только механизма затухания в свободном пространстве, как это предусмотрено Рекомендацией МСЭ-R P.525.
Для учета затухания на клаттере в дополнение к Рекомендации МСЭ-R P.452 применяется поправка, учитывающая особенности городских и пригородных условий в соответствии с Рекомендацией МСЭ-R P.2108 [11] (Приложение 1 к Рекомендации МСЭ-R P.2108 «Статистические модели расчета затухания для условий, когда точное знание радиотрассы неизвестно»). Раздел 3.2 данной Рекомендации МСЭ-R содержит необходимые математические выражения для оценки статистического распределения затухания помехового сигнала на трассе ЗС ФСС — БС IMT-2020. При этом учитываются условия применения Рекомендации МСЭ-R P.2108:
- для расстояния между ЗС ФСС и БС IMT-2020 менее 250 м дополнительное затухание помехового сигнала за счет клаттера не учитывается;
- для расстояний между ЗС ФСС и БС IMT-2020 от 250 м до 1 км затухание помехового сигнала за счет клаттера добавляется на одной стороне, передающей или приемной;
- для расстояний между ЗС ФСС и БС IMT-2020 от 1 км и больше затухание помехового сигнала за счет клаттера добавляется как на стороне передатчика, так и на стороне приемника.
Для расчета используются следующие входные параметры:
d — расстояние между ЗС ФСС и БС IMT-2020, км;
p — процент местоположений, %.
Затухание на клаттере, не превышающее величины p% местоположений для наземных трасс, CLoss определяется выражением (5.10):
CLoss = 5log(10^{- 0,2L_{l}} + 10^{- 0,2L_{s}}) - 6Q^{- 1}(p/100),\text{дБ},(5.10)
Q-1(p/100) — функция, обратная нормальной функции распределения;
Ls = 32,98 + 23,9log(d) + 3log(f), дБ.
Функция распределения затухания помехового сигнала на клаттере между ЗС ФСС и БС IMT-2020 на частоте 27 ГГц представлена на рисунке 5.7.
Рисунок 5.7 — Функция распределения затухания на клаттере между ЗС ФСС и БС IMT-2020 на частоте 27 ГГц
Значение затухания рассчитывается для каждого пикселя размером от 20 x 20 метров до 50 x 50 метров на сетке или для каждого азимута вокруг ЗС ФСС с шагом по расстоянию 25 метров, в зависимости от особенностей программной реализации методики.
Модель рельефа местности представляет собой данные профиля местности с разрешением не хуже 1 угловой секунды. Предпочтительным является использование более подробных моделей местности, включая модели застроенной территории. Профили рельефа местности выбираются с шагом азимута 1 градус вокруг ЗС ФСС и шагом по расстоянию 25 м. При таких исходных данных потери распространения помехового сигнала могут быть вычислены с шагом по азимуту 1 градус и шагом по расстоянию 100 м.
5.3. Защитный критерий для БС IMT-2020
Выбор защитного критерия БС IMT-2020 зависит от услуг, которые планируется предоставлять с использованием данной базовой станции. В связи с этим различают три возможных варианта выбора защитного критерия БС IMT-2020 (таблица 5.3).
ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ ВЫБОРА ЗАЩИТНОГО КРИТЕРИЯ БС IMT-2020
| Вариант | Реализация |
|---|---|
| Вариант 1 | Значение защитного критерия предоставляется оператором в соответствии с заявочной формой ИД-СПС или карточкой ГКРЧ по форме № 1 |
| Вариант 2 | Определено ограниченное число видов модуляции сигнала БС IMT-2020. В этом случае может использоваться критерий C/I, определенный в документах МСЭ-R [13, 14]: - для QPSK — при 1/2, C/I = 11 дБ; при 3/4, C/I = 14 дБ; - для 16-QAM — при 1/2, C/I = 16,5 дБ; при 3/4, C/I = 20 дБ; - для 64-QAM — при 1/2, C/I = 22 дБ; при 2/3, C/I = 24 дБ; при 3/4 C/I = 26 дБ |
| Вариант 3 | В случае отсутствия данных о приемнике БС IMT-2020, в соответствии с рекомендациями МСЭ-R [13, 14], защитный критерий для БС IMT-2020 составляет I/N = -6 дБ |
В качестве примера, для последнего случая максимально допустимый уровень помехи на входе приемника БС IMT-2020 определяется следующим образом: уровень шумов приемника БС IMT-2020-6 дБ = тепловой шум + коэффициент шума приемника БС IMT-2020 — 6 дБ = -204 дБ(Вт/Гц) + 10 дБ — 6 дБ = -200 дБ(Вт/Гц). Соответственно, максимально допустимый уровень помехи для БС IMT-2020 в этом случае составляет минус 200 дБ(Вт/Гц).
5.4. Определение координационного расстояния
Расчет координационного контура проводится для каждого конкретного участка, поскольку размер и форма координационного контура могут значительно различаться в зависимости от места расположения ЗС ФСС. В каждом пикселе сетки (размер пикселя от 20 x 20 метров до 50 x 50 метров) рассчитанный уровень помехи I сравнивается с защитным критерием БС IMT-2020. В зависимости от используемого программного обеспечения расчеты значения I могут проводиться по радиальным направлениям от места расположения ЗС ФСС. Линия, объединяющая пиксели (или точки на радиальных направлениях), в которых рассчитанный уровень помехи равен допустимой величине помехи, образует координационный контур. На рисунке 5.8 показан пример координационного контура для ЗС ФСС.
Рисунок 5.8 — Пример координационного контура вокруг ЗС ФСС
Требуемый территориальный разнос между ЗС ФСС и БС IMT-2020, соответствующий защитному критерию I/N = минус 6 дБ, может быть определен с использованием кривых, рассчитанных применительно к типовым условиям, сформулированным при подготовке к ВКР-19 [8]. Пример результатов такого расчета при угле места ЗС ФСС равной 5 градусам представлен на рисунке 5.9.
Рисунок 5.9 — Функция распределения уровня помех от ЗС ФСС для БС IMT-2020 в зависимости от расстояния между ними
В представленном примере требуемый территориальный разнос составляет 10 км, что соответствует допустимому уровню помехи минус 200 дБВт/Гц.
5.5. Меры по уменьшению координационного расстояния
Координационная зона, рассчитанная в соответствии с методикой, как правило, обеспечивает защиту от помех для наихудшего случая для всей сети БС IMT-2020. Если одна из БС IMT-2020 всей сети размещается внутри координационной зоны условия ЭМС не выполняются, но при этом существует ряд мер, которые позволяют снизить риск превышения допустимого уровня помех, основные из которых:
- использование дополнительного экранирования антенны ЗС ФСС в направлении БС IMT-2020;
- изменения азимута и угла места антенны БС IMT-2020. Требуется учет того, что в методике используется наихудший случай, когда антенна БС IMT-2020 направлена на ЗС ФСС, что в конкретном случае может быть скорректировано;
- получение согласия оператора БС IMT-2020 на менее жесткий критерий защиты от помехи с учетом того, что помеха может привести только к уменьшению зоны покрытия и снижению пропускной способности БС IMT-2020 для некоторых конкретных азимутов. При этом оператор имеет возможность компенсировать потери за счет использования дополнительных элементов сети связи.
6. Методика расчета ЭМС между станциями РАС и БС(АС) IMT-2020
По ряду своих особенностей радиоастрономия отличается от большинства служб, использующих радиочастотный спектр. Радиоастрономия является пассивной службой, занимающейся только приемом данных. Пассивное зондирование используют и некоторые другие службы, такие как ССИЗ, СКИ.
Радиоастрономические сигналы очень слабые, их плотность потока мощности на несколько порядков (на десятки децибел) ниже тех, которые используются большинством других служб. Высокочувствительные приемные системы, которые требуются для радиоастрономии, очень подвержены влиянию помех. Эта уязвимость еще усиливается за счет природы космических сигналов. Большинство сигналов имеют вид случайного шума без характерной модуляции, которая позволила бы выделять их на фоне других сигналов. Совместное использование полос частот с активными службами затруднительно. Как правило, оно возможно лишь в тех случаях, когда нет прямой видимости между радиоастрономической антенной и передатчиком, работающим в той же полосе частот.
Поскольку радиоастрономия является пассивной службой, то радиоастрономические станции не создают помех станциям любой другой службы, в связи с чем в данной методике рассматривается исключительно случай односторонней помехи со стороны станций СПС на станции РАС.
6.1. Технические параметры станций РАС и IMT
Перечень технических характеристик, необходимых для решения задач ЭМС, в полном объеме находится в заявочных документах:
- решение ГКРЧ и соответствующие карточки по форме № 1 ГКРЧ;
- документы, необходимые для получения заключения экспертизы ЭМС.
Для выполнения вычислений по настоящей методике необходимы исходные данные о параметрах станций СПС и станций РАС, представленные в таблицах 6.1 и 6.2 ниже.
ПЕРЕЧЕНЬ ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЭС IMT
ПЕРЕЧЕНЬ ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СТАНЦИЙ РАС
6.2. Методика расчета помех от станций IMT
Для проведения расчетов помех на первом этапе необходимо отобрать станции IMT, которые следует учитывать при проведении расчетов. Для этого необходимо осуществить отбор станций по территориальному и частотному критериям. Методики расчета помех радиоастрономическим станциям в полосах, выделенных для радиоастрономических наблюдений в диапазонах 1,8 ГГц, 2,5 ГГц и 4,9 ГГц, имеют различия, связанные с особенностями частотных планов IMT [19]. С учетом этих особенностей для расчета помех следует выполнить следующие процедуры.
Шаг 1. В зависимости от диапазона радиоастрономических наблюдений определить число и месторасположение станций, для которых проводится расчет помех.
Для проведения расчетов необходимо отобрать все базовые станции IMT, которые расположены в радиусе 150 км от места размещения радиоастрономической станции, частотные каналы передачи которых перекрываются полностью или частично с полосами частот радиоастрономических наблюдений в диапазонах 1,8 ГГц, 2,5 ГГц и 4,9 ГГц. Расчеты помех, создаваемых станциями IMT, необходимо проводить с учетом особенностей каждого диапазона частот, в которых проводятся радиоастрономические наблюдения.
Диапазоны частот с помеховым воздействием АС СПС
В некоторых диапазонах частот ниже 6 ГГц, например, в диапазоне 1,8 ГГц, сети IMT используют режим с частотным дуплексом таким образом, что в выделенные полосы частот радиоастрономических наблюдений попадают только излучения абонентских станций IMT.
Учитывая, что регистрируются только базовые станции IMT, местоположение и количество абонентских станций, которые необходимо учитывать, неизвестно. Поэтому в методике принято, что число одновременно работающих абонентских станций IMT на каждый сектор базовой станции не превышает 4, а абонентские станции располагаются на краю зоны обслуживания базовой станции, что соответствует худшему случаю возникновения помех для радиоастрономической станции и станций IMT. При этих предположениях расстояние до радиоастрономической станции от абонентских станций IMT определяется как:
D_{AC} = D_{\text{БС}}(\varphi_{\text{СПС}},\lambda_{\text{СПС}},\varphi_{\text{РА}},\lambda_{\text{РА}}) - R_{\text{Б}C},(6.1)
D_{\text{БС}}(\varphi_{\text{СПС}},\lambda_{\text{СПС}},\varphi_{\text{РА}},\lambda_{\text{РА}}) — расстояние между радиоастрономической станцией и БС IMT, рассчитанное на основе данных о географических координатах базовой станции и радиоастрономической станцией;
RБС — радиус зоны обслуживания базовой станции в диапазоне 1800 МГц (в соответствии с [21] типовое значение радиуса зоны составляет: для сельской местности — 5 км, для пригорода — 1 км, для города — 500 м), а общее число абонентских станций, которые следует учитывать в расчетах составляет NАС = 4 x NБС.
Диапазон частот с помеховым воздействием БС СПС
В некоторых диапазонах частот ниже 6 ГГц, например, диапазоне 2,6 ГГц, в полосы частот, выделенные для радиоастрономических наблюдений, попадают только излучения базовых станций IMT, которые работают в режиме частотного дуплекса. Соответственно, при расчете уровня помех для радиоастрономической станции следует учитывать только базовые станции IMT, а влияние абонентских станций IMT не учитывается.
Диапазон частот с помеховым воздействием АС и БС СПС
В некоторых диапазонах частот ниже 6 ГГц, например, в диапазоне 4,9 ГГц, сети IMT используют режим временного дуплекса, соответственно на одной и той же частоте на излучение могут работать как базовые станции, так и абонентские станции. Однако ввиду разделения излучений базовых станций и абонентских станций по времени и с учетом того, что мощность излучения базовых станций значительно превышает мощности излучения абонентских станций, расчеты следует проводить только для помех, создаваемых базовыми станциями. Помехи, создаваемые абонентскими станциями, будут значительно ниже помех, создаваемых базовыми станциями.
Шаг 2. Расчет помех для станции радиоастрономической службы от одной станции СПС.
Мощность помехи, создаваемая одной станцией СПС, определяется следующим соотношением:
IБС/АС = Rt БС/АС + Gant БС/АС — PL + Gant RAS, (6.2)
IБС/АС — мощность помехи от станции IMT в полосе радиоастрономических наблюдений (10 МГц для широкополосных наблюдений и 50 кГц для узкополосных), дБВт;
Rt БС/АС — общая излучаемая мощность станции IMT в полосе радиоастрономических наблюдений (10 МГц для широкополосных наблюдений и 50 кГц для узкополосных), дБВт;
Gant БС/АС — усиление антенны станции IMT в направлении радиоастрономической станции, дБи;
PL — потери распространения сигнала на трассе от станции IMT до станции радиоастрономической службы, определяемые с использованием Рекомендации МСЭ-R P.452 для параметра p равного 2%. При определении потерь от абонентских станций IMT дополнительно включаются потери на экранирование абонентского терминала (body loss), которые составляют 4 дБ;
Gant RAS — усиление антенны радиоастрономической станции в направлении станции IMT, дБи.
Шаг 3. Расчет суммарных помех на радиоастрономическую станцию
Для расчета суммарной помехи, создаваемой множеством станций IMT используется следующее выражение:
I_{Tot} = A_{IMT} + A_{TDD} + 10lg(\sum_{i}^{N} {}_{= 1}10^{\frac{I_{\text{БС}i}}{10}} + \sum_{i}^{N} {}_{= 1}10^{\frac{I_{A\text{С}i} + IM}{10}}),(6.3)
ITot — суммарная принимаемая мощность помехи от всех станций IMT, расположенных в зоне радиусом 150 км от места размещения радиоастрономической станции в полосе радиоастрономических наблюдений, дБВт;
AIMT — коэффициент загрузки сети IMT, дБ;
ATDD — коэффициент активности сети IMT, дБ;
IАСi, IБСi — уровень помех i-ого передатчика БС, АС, дБВт;
N — общее число станций IMT, включает БС и АС;
IM — поправочный коэффициент на множественную помеху от АС сети IMT, дБ. Порядок определения поправочного коэффициента представлен в Методике 1 (раздел 6.4).
В режиме с временным дуплексом (в диапазоне 4,9 ГГц) коэффициент активности составляет минус 3 дБ, а для сетей с частотным дуплексом (в диапазонах 1,8 ГГц и 2,6 ГГц) коэффициент активности составляет 0 дБ.
Шаг 4. Проверка соответствия уровня помех критерию защиты радиоастрономической станции.
Рассчитанное значение суммарных помех сравнивается с допустимой мощностью помехи на входе антенны радиоастрономической станции. Допустимые величины мощности помех в зависимости от диапазона частот, а также типа радиоастрономических наблюдений представлены в Рекомендации МСЭ-R RA.769 (см. также раздел 6.5).
6.3. Определение суммарной мощности излучения станции IMT
Значение мощности излучения станции IMT определяется в заявке по форме ИД-СПС или в карточке по форме № 1 ГКРЧ. Однако в том случае если используется активная антенная решетка суммарную мощность излучения следует определять аналогично тому, как представлено в разделе 2.3 настоящей методики.
6.4. Определение усиления антенны станции СПС в направлении на станцию РАС
В зависимости от диапазона следует использовать усиление антенны абонентской (диапазон 1800 МГц) или базовой станции (диапазон 2600 МГц и 4900 МГц). Для абонентской станции в диапазоне 1800 МГц усиление антенны в направлении на радиоастрономическую станцию составляет 0 дБи [21].
В случае, если в базовой станции СПС не используется активная антенная решетка, в расчетах следует выбирать постоянное значение усиления антенны, соответствующее максимальному усилению антенны, приведенному в заявочной форме ИД-СПС или в карточке по форме № 1 ГКРЧ на соответствующее оборудование БС СПС.
В случае, если используется активная антенная решетка с реализацией режима beamforming, в расчетах следует использовать распределение усиления антенны базовой станции в направлении на радиоастрономическую станцию по азимуту, а по углу места в направлении горизонта, как это представлено в разделе 2.3 настоящей методики.
6.5. Определение усиления антенны станции РАС в направлении станции IMT
Для обеспечения требуемой чувствительности и углового разрешения на небосводе, радиоастрономические наблюдения проводят с помощью больших антенн с высоким усилением или антенных комплексов. Радиотелескопы могут состоять из крупных одиночных антенн или комплексов из множества антенн. Таким образом антенны станций РАС являются уникальными объектами и их характеристики являются индивидуальными. В то же время получить точную характеристику ДНА станции РАС на конкретной частоте не всегда возможно.
Типовая ширина диаграммы направленности антенны радиоастрономической станции составляет от нескольких дуговых секунд до нескольких градусов и при этом минимальный угол места антенны, как правило, превышает 5 градусов. Соответственно, вероятность попадания наземного источника помех (БС или АС IMT) в основной лепесток пренебрежимо мала, и поэтому в методике учитываются только помехи, попадающие по боковым лепесткам антенны радиоастрономической станции.
В случае, если нет данных о фактической ДНА станции РАС, можно использовать рекомендуемую модель боковых лепестков для больших параболических антенн, которая представлена в Рекомендации МСЭ-R SA.509 (серия «Космические применения и метеорология»). При этом в зависимости от типа рассчитываемой помехи (единичная или совокупная) следует использовать различные аппроксимации диаграммы направленности:
- в случаях единичных помех для прогнозирования помех от данного источника в наихудшем случае использовалась следующая эталонная диаграмма направленности излучения (см. рисунок 6.1):
G(\varphi) — коэффициент усиления относительно изотропной антенны, дБи;
\varphi — внеосевой угол, градус;
G0 — максимальный коэффициент усиления антенны в осевом направлении, дБи;
\varphi_{0} — половина ширины луча антенны по уровню минус 3 дБ, градус;
\varphi_{1} = \varphi_{0} \sqrt{17/3} , градус;
\varphi_{2} = 10^{(49 - G_{0})/25} , градусы.
Рисунок 6.1 — Эталонная диаграмма направленности излучения антенны, подлежащая использованию в отсутствие измеренных данных (единичная помеха)
- в случаях помех от многих источников для прогнозирования совокупных помех от этих многих источников использовалась следующая эталонная диаграмма направленности излучения (см. рисунок 6.2):
G(\varphi) — коэффициент усиления относительно изотропной антенны, дБи;
\varphi — внеосевой угол, градус;
G0 — максимальный коэффициент усиления антенны в осевом направлении, дБи;
\varphi_{0} — половина ширины луча антенны по уровню минус 3 дБ, градус;
\varphi_{1} = \varphi_{0} \sqrt{20/3} , градус;
\varphi_{2} = 10^{(49 - G_{0})/25} , градус.
Рисунок 6.2 — Эталонная диаграмма направленности излучения антенны, подлежащая использованию в отсутствие измеренных данных (помеха от многих источников)
6.6. Критерий защиты станций РАС
Выбор критерия защиты станции РАС определяется радиочастотой наблюдения, а также типом проводимых измерений станцией радиоастрономической службы. Станция РАС может проводить следующие типы наблюдений:
- постоянное наблюдение в заданной полосе радиочастот;
- наблюдение спектральных линий;
- наблюдения с радиоинтерферометром со сверхдлинной базой (VLBI).
С полосах радиочастот, которые используются станциями СПС IMT-2020 поколения постоянное наблюдение и наблюдения с радиоинтерферометром со сверхдлинной базой осуществляется станциями РАС в диапазонах 2600 МГц и 4900 МГц, а наблюдение спектральных линий осуществляется на частоте 4830 МГц.
Рисунок 6.3 — Сценарий помеховой ситуации от БС СПС при постоянных наблюдениях станции РАС
Для каждого типа наблюдений и используемой радиочастоты Рекомендация МСЭ-R RA.769 определяет пороговые уровни помех. В таблицах 6.1 - 6.3 для каждого вида наблюдений станции РАЭ приведены допустимые уровни помех.
КРИТЕРИЙ ЗАЩИТЫ ДЛЯ ПОСТОЯННОГО НАБЛЮДЕНИЯ СТАНЦИЕЙ РАС
КРИТЕРИЙ ЗАЩИТЫ ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ЛИНИЙ
КРИТЕРИЙ ЗАЩИТЫ ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЙ С РАДИОИНТЕРФЕРОМЕТРОМ СО СВЕРХДЛИННОЙ БАЗОЙ (VLBI)
| Центральная частота (МГц) | Допустимый уровень помех (дБ(Вт/(м2·Гц))) |
|---|---|
| 2 695 | -205 |
| 4 995 | -200 |
Места расположения радиоастрономических станций специально выбираются так, чтобы свести к минимуму помехи от расположенных на Земле передатчиков. Эти местоположения обычно находятся на значительном удалении от неподвижных источников наземных помех и могут экранироваться возвышенностями окружающего рельефа.
6.7. Определение затухания сигнала передатчика станции IMT
Для расчета затухания сигнала передатчика используется Рекомендация МСЭ-R P.452. При этом учитывая, что допустимая помеха для радиоастрономической станции должна определяться для 2% времени в соответствии с Рекомендацией МСЭ-R RA.1513, расчеты по Рекомендации МСЭ-R P.452 должны проводиться для p = 2%.
7. Обеспечение ЭМС между станциями IMT-2020 и космическими станциями МСС и ФСС
Полоса частот 24,25 — 27,5 ГГц используется в системе ретрансляции данных (СРД) в рамках МСС, а полоса частот 24,65 — 25,25 ГГц используется ретрансляторами в системах спутниковой связи в рамках ФСС. Возникающие при этом помеховые ситуации приведены ниже.
Описание СРД приведено в Рекомендации МСЭ-R SA.1018 «Гипотетическая эталонная система для сетей/систем, включающих спутники ретрансляции данных на геостационарной орбите и космические аппараты их пользователей на низких околоземных орбитах» [23], и обеспечивает не менее четырех отдельных линий связи, как показано на рисунке 7.1:
Рисунок 7.1 — Гипотетическая эталонная система для сетей/систем спутников ретрансляции данных
- линия Земля-космос в прямом направлении от земной станции B1 и B2 к спутнику ретрансляции данных A (линия вверх или прямая фидерная линия G);
- линия космос-космос в прямом направлении от спутника ретрансляции данных к низкоорбитальной КС (C) — прямая межорбитальная линия E;
- линия космос-космос в обратном направлении от низкоорбитального КС (C) к спутнику ретрансляции данных (A — обратная межорбитальная линия F);
- линия космос-Земля в обратном направлении от спутника ретрансляции данных (A) к земной станции (B1 и B2) — линия вниз или обратная фидерная линия D.
Для ретрансляторов систем спутниковой связи в рамках ФСС существуют те же линии связи, представленные на рисунке 7.1 за исключением линий космос-космос в прямом и обратном направлении (линии F и E).
Первый помеховый сценарий связан с воздействием передающих станций IMT-2020 на приемные космические станции обратной линии связи космос-космос в полосе частот 25,25 — 27,5 МГц (рисунок 7.2) и на приемные космические станции ретрансляторов в полосе частот 24,65 — 25,25 ГГц в рамках ФСС.
Рисунок 7.2 — Сценарий помех от РЭС IMT-2020 на РЭС МСС
Для обеспечения совместимости станций IMT-2020 с СРД в рамках МСС, а также ретрансляторами систем спутниковой связи в рамках ФСС в соответствии с Резолюцией 242 ВКР-19, администрации должны принимать практические меры для того, чтобы антенны базовых станций IMT-2020, размещаемые вне зданий, были направлены ниже горизонта (с учетом механического угла наклона антенны и возможности электрического сканирования главного луча по углу места). Кроме того, местоположение БС IMT-2020 должно выбираться таким образом, чтобы направление главного луча антенны БС отстояло на +/- 7,5 градусов от направления на геостационарную орбиту. Выполнение данных ограничений должно проверяться на этапе проведения экспертизы ЭМС. Для проведения проверки необходимы следующие параметры базовой станции IMT-2020:
ПЕРЕЧЕНЬ ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЭС IMT-2020
В случае, если \theta_{\text{БС}} превышает уровень горизонта, следует предложить оператору изменить эксплуатационные характеристики БС. Дополнительно, следует проверить выполнение условия «увода» главного лепестка антенны от направления на ГСО. Проверка этого условия осуществляется по следующему алгоритму:
Шаг 1. Для точек ГСО \lambda_{\text{гсо}} в диапазоне от \lambda_{\text{СПС}} минус 81 градус до \lambda_{\text{СПС}} плюс 81 градус с шагом 1 градус рассчитываются значения азимута \varphi_{\text{гсо}} и угла места \theta_{\text{гсо}} , определяющих направление на точку геостационарной орбиты \lambda_{\text{гсо}} с места размещения БС IMT-2020:
\theta_{\text{гсо}} = arctg[(cos(R) - 0,15105)/sin(R)];
\varphi_{\text{гсо}} = 180 + arctg[tg(\lambda_{\text{БС}} - \lambda_{\text{гсо}}) - sin(\varphi_{\text{СПС}})],(7.1)
R = arccos[cos(\lambda_{\text{СПС}} - \lambda_{\text{гсо}})cos(\varphi_{\text{СПС}})] — топоцентрический угол;
\lambda_{\text{СПС}} , \varphi_{\text{СПС}} — долгота и широта места размещения БС СПС;
\lambda_{\text{гсо}} — долгота точки стояния КС на ГСО, изменяется в диапазоне от \lambda_{\text{СПС}} минус 81 (градус) до плюс 81 (градус).
Шаг 2. В случае, если одно из значений \varphi_{\text{гсо}} совпадает (с точностью до 5 градусов) со значением \varphi_{\text{БС}} , осуществляется переход к Шагу 3, в противном случае, если мощность, подводимая передатчиком к антенне (суммарная излучаемая мощность БС IMT-2020), а также максимальная эквивалентная изотропно излучаемая мощность БС IMT-2020 не превышают пределы, установленные Статьей 21 Регламента радиосвязи, делается вывод о соответствии характеристик БС IMT требованиям.
Шаг 3. Для значения ( \varphi_{\text{гсо}} , совпадающего со значением \varphi_{\text{БС}} , производится сравнение разности между углом места главного лепестка антенны БС (\theta_{\text{БС}}) и углом места в направлении на ГСО (\theta_{\text{гсо}}) с величиной 7,5 градусов. В том случае, если выполняется условие |\theta_{\text{гсо}} - \theta_{\text{БС}}|<7,5 , БС IMT-2020 не соответствует требованиям, в противном случае, если мощность, подводимая передатчиком к антенне (суммарная излучаемая мощность БС IMT-2020), а также максимальная эквивалентная изотропно излучаемая мощность БС IMT-2020 не превышают пределы, установленные Статьей 21 Регламента радиосвязи, станция соответствует требованиям.
Второй помеховый сценарий связан с воздействием сигналов, передающих КС МСС на приемные станции IMT-2020. Для обеспечения совместимости в этой помеховой ситуации передающие КС МСС должны соответствовать требованиям Статьи 21 Регламента Радиосвязи «Наземные и космические службы, совместно использующие полосы частот выше 1 ГГц», которая устанавливает предельные уровни плотности потока мощности у поверхности Земли, создаваемого излучениями космической станции, включая излучения от отражающего спутника, в любых условиях и при любых методах модуляции.
ПРЕДЕЛЫ ПЛОТНОСТИ ПОТОКА МОЩНОСТИ, СОЗДАВАЕМОГО ИЗЛУЧЕНИЯМИ КС, В ЛЮБЫХ УСЛОВИЯХ И ПРИ ЛЮБЫХ МЕТОДАХ МОДУЛЯЦИИ
Это требование проверяется при заявлении сетей МСС в Международный союз электросвязи.
Использованные источники
1. Рекомендация МСЭ-R P.452-16. Процедура прогнозирования для оценки помех между станциями на поверхности Земли на частотах выше примерно 0,1 ГГц.
2. Международный союз электросвязи. Регламент Радиосвязи, 2016.
3. Рекомендация МСЭ-R SA.509-3. Диаграмма направленности эталонной антенны земной станции космических исследований и радиоастрономической станции для использования в расчетах помех, включая процедуры координации, для частот менее 30 ГГц.
4. Рекомендация МСЭ-R SA.609-2. Критерии защиты линий радиосвязи для пилотируемых и беспилотных околоземных исследовательских спутников.
5. Рекомендация МСЭ-R SA.1027-5. Критерии совместного использования частот для систем передачи данных космос-Земля в спутниковой службе исследования Земли и метеорологической спутниковой службе, использующей спутники на низкой околоземной орбите.
6. Рекомендация МСЭ-R SA.1161-2. Критерии совместного использования и координации для систем распространения данных и прямого считывания данных в спутниковой службе исследования Земли и метеорологической спутниковой службе, использующей спутники на геостационарной орбите.
7. Recommendation ECC(20)01. Guidelines to support the introduction of 5G while ensuring, in a proportionate way, the use of existing and planned FSS transmitting earth stations in the frequency band 24.65 — 25.25 GHz and the possibility for future deployment of these earth stations.
8. ITU-R TG-5/1 Document 0478 Annex 03. Sharing and compatibility studies of IMT systems and the FSS (Earth-to-space) in the 24.25 — 27.5 GHz frequency range.
9. Рекомендация МСЭ-R P.525-4 (2019). Расчет затухания в свободном пространстве.
10. Рекомендация МСЭ-R P.526-14. Распространение путем дифракции.
11. Рекомендация МСЭ-R P.2108-0. Прогнозирование затухания сигнала на клаттере.
12. Постановление Правительства РФ от 18.09.2019 № 1203-47 «Об утверждении Таблицы распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации и признании утратившими силу некоторых постановлений Правительства Российской Федерации».
13. Report ITU-R M.2039. Characteristics of terrestrial IMT-2000 systems for frequency sharing/interference analyses.
14. Report ITU-R M.2292. Characteristics of terrestrial IMT-Advanced systems for frequency sharing/interference analyses.
15. Рекомендация МСЭ-R S.465-6 (01/10). Эталонная диаграмма направленности антенн земных станций фиксированной спутниковой службы для использования при координации и оценке помех в диапазоне частот от 2 до 31 ГГц.
16. Рекомендация МСЭ-R S.1855 (01/10). Альтернативная эталонная диаграмма направленности для антенн земных станций, используемых со спутниками на геостационарной орбите в целях применения при координации и/или оценке помех в диапазоне частот от 2 до 31 ГГц.
17. ITU-R TG-5/1 Document 0478 Annex 01. System parameters and propagation models to be used in sharing and compatibility studies.
18. Recommendation ECC(19)01. Technical toolkit to support the introduction of 5G while ensuring, in a proportionate way, the use of existing and planned EESS/SRS receiving earth stations in the 26 GHz band and the possibility for future deployment of these earth stations.
19. Recommendation ITU-R M.1036-6. Frequency arrangements for implementation of the terrestrial component of International Mobile Telecommunications in the bands identified for IMT in the Radio Regulations.
20. Рекомендация МСЭ-R RA.1513. Уровни потери данных при радиоастрономических наблюдениях и критерии процента времени потерь, обусловленных ухудшением из-за помех, для полос частот, которые распределены радиоастрономической службе на первичной основе.
21. Report ITU-R RA.2332-0. Compatibility and sharing studies between the radio astronomy service and IMT systems in the frequency bands 608 — 614 MHz, 1330 — 1400 MHz, 1400 — 1427 MHz, 1610.6 — 1613.8 MHz, 1660 — 1670 MHz, 2690 — 2700 MHz, 4800 — 4990 MHz and 4990 — 5000 MHz.
22. Report ECC 252. Spectrum Engineering Advanced Monte-Carlo Analysis Tool (SEAMCAT), Handbook Edition 2, 2016-04.
23. Рекомендации МСЭ-R SA.1018. Гипотетическая эталонная система для сетей/систем, включающих спутники ретрансляции данных на геостационарной орбите и космические аппараты их пользователей на низких околоземных орбитах.
24. Рекомендация МСЭ-R M.2101-0. Моделирование и имитация сетей и систем IMT для использования в исследованиях совместного использования частот и совместимости.