Реферат: Надежность связи на трассе Земля-воздух-Земля

- зеркального отражения от гладкой поверхности;

- диффузного отражения от грубо-шероховатой поверхности;

- дифракции на препятствиях (холмах, низкогорных вершинах и высотных металлических объектов).

Количество возможных комбинаций нежелательных для связи явлений при движении абонентов настолько велико, что приемлемое математическое решение этой задачи является слишком сложным для практического использования. Поэтому для получения оценки параметров канала связи обычно рекомендуют совместное использование аналитических и экспериментальных методов. Основное требование при этом – получить в реальном масштабе времени данные измерений, из которых можно было бы извлечь надежные статистические результаты.

Этот метод предсказания значений потерь распространения является действенным средством, позволяющим получить результаты, более близкие к реальным. Потери мощности принимаемого сигнала из-за влияния отражений радиоволн от земной поверхности можно пояснить следующим образом. Учитывая, что дальность связи во много раз меньше радиуса Земли ( R ₃ » D_ce ), поверхность Земли в радиусе действия радиостанции можно считать плоской [1]. Тогда излучаемая передающим устройством энергия попадает на приемную антенну двумя путями: прямым и после отражения от земной поверхности.

Коэффициент отражения высокочастотного сигнала от Земли представляет собой комплексную величину r = re^jΨ .

Действительная часть выражения – r описывает амплитуду, а аргумент Ψ учитывает фазовый сдвиг при отражении. Если угол Ψ< 10°, то можно записать

ΔR=2 Н₁ sinΨ ≈ 2 Н₁ (Н₁ +Н₂ )\ D_ce

где Н₁ и Н₂ – высоты подъема первой и второй антенны соответственно.

Разность фаз Ψ прямого и отраженного сигнала состоит из суммы двух величин

Ψ = θ + γ,

где Ψ - изменение фазы при отражении сигнала от Земли, γ – набег фазы из-за разности расстояний до приемной антенны.

Результирующая двух сигналов с единичной амплитудой и разностью фаз Ψ равна [2(1 + cos Ψ )]^1\2 . Поэтому отношение мощности, попадающей на приемную антенну радиостанции, к мощности, которая бы попала на нее при нахождении антенны в свободном пространстве, будет равно:

G_e =4sin² 2π Н₁ (Н₁ +Н₂ )\ D_ce λ

Международная организация гражданской авиации ICAO регламентирует ряд режимов VDL (VHFDataLink) систем передачи данных в ОВЧ радиодиапазоне, в которых предлагаются использовать все увеличивающиеся электрические скорости манипуляций. Если в режимах ACARS и VDL-1 скорость передачи данных составляет 2400 бод, то в VDL-2 и VDL-3-31500 бoд. Увеличение электрических скоростей в радиоканале подвижной воздушной связи при нахождении одного из воздушных судов на малой высоте ограничивается наличием отраженного от поверхности Земли задержанного луча.

Рисунок 1

Геометрические конфигурации относительного расположения бортовых станций канала "воздух-воздух" (воздушных судов) представлена на рис. 1, где разность хода лучей ΔL определяется как

Δ L =L_b -L = 2H/sina-2H/tga = 2 Н (1-cosa)/sina

Так как (1- cosa )/ sina ≤ 1, то ΔL ≤2Н (равенство при а= 90°). Задержка отраженного сигнала τ = ΔL / c , где с – скорость света. Величина τ ограничена сверху τ ≤ 2Н/с (вертикальным отражением от земли). С уменьшением а уменьшается и относительная задержка τ.

Разность хода лучей ΔL в зависимости от расстояния L между воздушными судами и высоты полета Н :

ΔL _{допустимая} =2(( L \2)² + H ² )^1\2 - L ≤ τ_{допустимая*} с,

что даёт ограничение на расстояние L между воздушными судами

L ≥ ( H ² - H ² _порога )\Н_порога , где Н_порога = τ_{допустимая*} с\2

Таким образом, сечение воздушного пространства, отвечающего требованиям допустимых задержек, ограничивается частью парабол (3), которые пересекаются на высоте Н_порога (4) (рис. 2).

Рисунок 2. – Разрешенная/запрещенная зоны взаимного расположения

равновысотных воздушных судов

На рис. 3 представлены размеры границ разрешенной/запрещенной зоны в симметричных условиях (рис. 2) для τ_{допустшюя} /Т = 0.3, 0.4, 0.5, 0.6 при 1/Т= 10500 бод (см. таблицу 1).