7.2. Планы частот радиорелейных станций
При разработке частотного плана необходимо следовать определенным основным правилам.
Это необходимо для наиболее экономного использования имеющегося частотного диапазона, а также для более эффективной организации работ при проектировании. Все частоты, используемые для радиорелейной сети, должны выбираться из утвержденного международными и национальными организациями частотного плана.
Чтобы упорядочить распределение частот радиостволов в различных странах и регионах, сектором Радиосвязи МСЭ ITU-R разработаны соответствующие Рекомендации по составлению планов рабочих частот в различных диапазонах.
Основные параметры, влияющие на выбор схем радиочастотных каналов ,определены в рекомендации ITU-R F.746:
XS – радиочастотное разделение между центральными частотами смежных радиочастотных каналов одинаковой поляризации и одинакового направления передачи
YS – радиочастотное разделение между центральными частотами прямых и обратных каналов, ближайших друг к другу
DS – TX/RX дуплексный интервал, определенный как радиочастотное разделение между соответствующими прямым и обратным каналами, постоянными для каждой пары частот i и i в пределах данного канала.
В рекомендации ITU-R рассмотрены три возможных варианта планов частот:
чередующийся план частот,
соканальный план частот
план с повторным использованием полосы частот.
Чередующийся план частот, который отражает классическое распределение частот (рис.7.1) и обычно определяется в главной части всех Рекомендаций по плану частот.
Рис.7.1. Чередующийся план распределения частот радиорелейной станции
Соканальный план частот с повторным использованием полосы частот одного и того же канала, представлен на рис. 7.2
План частот с повторным использованием полосы частот канала при перемежении каналов представлен на рис.7.3
Рис.7.3. План распределения частот с повторным использованием
полосы частот канала при перемежении каналов
радиорелейной станции в диапазоне радиочастот 8 ГГЦ
Радиосигналы должны быть разнесены по частоте, если ни направленность антенны, ни топографическое экранирование не обеспечивают требуемое подавление мешающего сигнала. Величина разнесения зависит от ширины полосы спектра передаваемого сигнала. Это разнесение (разделение), называемое разнесением между центральными частотами смежных (соседних) радиочастотных каналов одинаковой поляризации и одинакового направления передачи (разделение соседних каналов) должно быть по возможности мало для экономии полосы частот. Это требует определенной стандартизации ---частотного плана.
В радиорелейной системе используются две различные частоты: одна в исходящем направлении, другая в обратном направлении.
Их разнос, называемый разносом частот между передатчиком (Тх) и приемником (Rх) или дуплексным разносом (интервалом), зависит от частотной избирательности фильтров в приемнике, которые должны подавлять сигнал частоты собственного передатчика (подавление до 140 дБ и более). Чем больше дуплексный разнос, тем легче реализовать фильтр с необходимой частотной избирательностью. Дуплексный разнос определяется частотным планом.
Следующей проблемой являются продукты интермодуляции. Если имеются сигналы более чем одной радиочастоты, то из-за нелинейностей в оборудовании первого и второго радиоканалов появляются продукты интермодуляции. Необходимо избегать попадания тех или иных продуктов интермодуляции (наиболее опасными являются продукты интермодуляции третьего порядка Р1-2) на вход третьего приемника. Предварительно утвержденный частотный план, учитывающий этот аспект, является обязательным для рационального размещения частот.
В прямом направлении используются нижние рабочие частоты, а в обратном направлении – верхние рабочие частоты.
Соответственно режимы работы РРС бывают двух типов: «НВ» и «ВН». Тип «НВ» указывает, что передача осуществляется на более высокой частоте, а прием – на более низкой частоте. Для типа «ВН» передача осуществляется на частотах нижнего поддиапазона, а прием – на частотах верхнего поддиапазона.
Выбор плана частот зависит от значения кроссполяризационной избирательности (разрешающей способности) (XPD) и от избирательности приемных фильтров (NFD), которые определены как
XPDH(V) = |
Мощность, принятая с поляризацией H(V) при передаче с той же поляризацией H(V) |
Мощность, принятая с противоположной поляризацией V(H) при передаче с поляризацией H(V) |
|
NFD = |
Мощность соседнего канала |
Мощность соседнего канала, принятая основным приемником после радиочастотных фильтров, фильтров промежуточной частоты и фильтров основной полосы. |
Параметры XPD и NFD (дБ) определяют величину отношения несущая/помеха (C/I – carrier inference ratio). Так как каждая радиосистема характеризуется минимально-допустимой величиной отношения сигнал/помеха (C/I)min требуется оценка реального значения C/I и сравнение защитного интервала (запаса) по отношению к (C/I)min.
Если XPDmin – минимальное полученное значение для требуемого процента времени, то общее значение мощности помехи может быть определено по этому значению и соседнему каналу NFD, и этот результат должен согласовываться с минимальным значением коэффициента несущая/помеха (C/I)min, приемлемым для принятой модуляции.
Чередующиеся планы частот могут использоваться (пренебрегая воздействием интерференции соседнего канала такой же поляризации), если
XPD+( NFD-3)(C/I)min, дБ.
В целях повышения эффективности использования выделенной полосы частот можно организовать два ствола радиорелейной линии, работающие на одной частоте, но на взаимно-ортогональных поляризациях (вертикальной и горизонтальной, соответственно). В идеале все должно работать без помех. Однако, при распространении радиоволн наблюдается изменение плоскости поляризации под воздействием магнитных полей (прежде всего Земли) за счет так называемого эффекта Фарадея. Это приводит к взаимным помехам между стволами радиорелейной линии. Тем не менее, существует возможность компенсировать эти взаимные помехи. Для этого в модемной плате каждого из внутренних блоков стволов производится вычитание из суммарного сигнала (полезный сигнал + кросс-поляризационная помеха) копии сигнала помехи. Копия сигнала помехи формируется путем масштабирования уровня и коррекции частоты и фазы принимаемого полезного сигнала соседнего ствола. Этот процесс называется компенсацией кросс-поляризационных помех (XPIC: Cross-polar interference correction ) и поддерживается в модемном модуле. Различают две конфигурации с XPIC: 2+0 XPIC (без резервирования) и 2+2 XPIC (с резервированием). Функция XPIC поддерживается для частотных каналов полосой 28 МГц и более при модуляции 64-QAM, 128-QAM или 256-QAM.
В конфигурации 2+0 XPIC во внутреннем блоке установлены два модемных модуля ССМ-4700, выходы которых подключены к наружным блокам с антеннами, использующими вертикальную и горизонтальную поляризации, соответственно. Радиочастотная конфигурация обоих стволов одинакова, но каждый передает свой цифровой поток. На каждой стороне линии модемные платы соединяются специальным кабелем для обеспечения формирования компенсационных сигналов (рис. 2-24).
Рисунок 2-24. Соединение модемных модулей в конфигурации 2+0 XPIC