Радиосвязь, радиовещание и телевидение

Е_защ = 37 + F G_i +L_F + 10 log (B_i) +
+ P_o + 20 log f – KdB(мкВ/м), (1)

где: F: коэффициент шума приемников базовой или подвижной станций сухопутной подвижной службы (СПС) (dB);

B_i: ширина полосы наземной радиовещательной станции (MHz);
G_i: усиление приемной антенны (dBи);
L_F: потери в фидере кабельной антенны (dB);
f: центральная частота мешающей станции (MHz);
P_o: искусственные помехи (dB) (типичное значение 0 dB для диапазона УВЧ);
K: поправочный коэффициент перекрытия (в DVB-T) (dB).
Допустимая напряженность поля помехи от станций IMT для РЭС радиовещательной службы определяется по следующей формуле:

E_пом = E_мин -PR - К_мест + A_изб (2)

где: Е_мин – минимальна медианная напряженность поля для заданного вида модуляции и типа приема радиовещательной службы, dBmкВ/м;

PR – защитное отношение системы радиовещания от помеховых сигналов IMT, dB;
А_изб - пространственная избирательность приемной антенны РЭС радиовещательной службы, dB;
К_мест – объединенный коэффициент по местоположению, учитывающий случайное распределение электромагнитного поля по территории.
Расчеты выполнены для случая помехи от одной мешающей станции IMT и двух вариантов взаимного расположения приемной антенны DVB-T и мешающей станции IMT:
- помеха от передающей станции IMT попадает в главный лепесток приемной антенны DVB-T (т.е. избирательность А_изб= 0);
- помеха от передающей станции IMT приходит с направления, противоположного направлению главного лепестка приемной антенны DVB-T (т.е. избирательность А_изб= 16 dB).
Расчеты проведены для частотного разноса полезного сигнала (сигнала DVB-T) и помехового сигнала (сигнала IMT) от 0 до 56 MHz.
Результаты расчетов представлены в таблицах 1 и 2.
Параметры РЭС сотовых систем связи характеризуются наличием случайных компонент. Это обуславливает необходимость статистического подхода к решению задачи оценки ЭМС.
Статистический подход к оценке ЭМС основан на задании статистических распределений параметров РЭС (координаты, частоты, мощности излучений и др.), расчете статистических характеристик ЭМО и статистической оценке воздействия ЭМО на РЭС.
Для статистической оценки ЭМС для сетей IMT наиболее приемлемым становится метод статистического моделирования, получивший название метода Монте-Карло. Метод Монте-Карло - это численный метод решения математических задач при помощи моделирования случайных чисел. Он позволяет моделировать любой процесс, на протекание которого влияют случайные факторы. Особенностью данного метода является простота структуры вычислительного алгоритма. Применительно к задачам ЭМС метод Монте-Карло позволяет моделировать реальную ситуацию при задании изменяемых параметров сети в виде соответствующего распределения случайных чисел, которое в той или иной степени отражает случайное поведение этих параметров. Результат моделирования носит случайный характер и выражается в виде вероятности влияния помехи.

Таблица 1 - Необходимые расстояния разнесения приемной станции DVB-T и абонентских терминалов IMT (для случая единичной помехи)

Частотный разнос, fцентр^IMT- fцентр^DVB^-^T^,MHz	0	6,5	11,5	16,5	21,5	26,5	31,5	36,5	41,5	46,5	51,5	56,5
Защитное отношение PR (dB)	21	-14	-31	-34	-37	-42	-51	-41	-62	-61	-63	-64
Расстояние R (m), при Аизб = 0	3050	320	115	95	85	76	56	76	32	34	17	12
Расстояние R (m), при Аизб = 16	1000	120	65	60	51	42	19	48	<1	<1	<1	<1

Таблица 2 - Необходимые расстояния разнесения приемной станции DVB-T и базовых станций IMT (для случая единичной помехи)

Частотный разнос, fцентр^IMT- fцентр^DVB^-^T^,MHz	0	6,5	11,5	16,5	21,5	26,5	31,5	36,5	41,5	46,5	51,5	56,5
Защитное отношение PR(dB)	21	-27	-38	-38	-42	-48	-54	-42	-63	-60	-63	-64
Расстояние R (m), при Аизб = 0	38 км	3200	1600	1600	1300	1200	1150	2100	670	800	670	670
Расстояние R (m), при Аизб = 16	18,5 км	1500	1100	1100	900	600	410	900	60	190	60	60

Практическая реализация алгоритмов статистической оценки ЭМС сотовых систем связи, методом Монте-Карло представлена в рекомендованных МСЭ пакетах программ SEAMCAT (Spectrum Engineering Advanced Monte-Carlo Analysis Tool) разработанным ECO (European Communications Office). Данный программный продукт является многофункциональным средством статистического моделирования и может применяться для решения целого ряда задач по ЭМС.Для описания случайных (изменяемых)параметров сетей в SEAMCAT используется несколько видов распределения случайных величин: равномерное, дискретное равномерное, дискретное неравномерное, нормальное (гауссовское), релеевское распределение и распределение, задаваемое пользователем. Имеется возможность использовать для описания потерь на трассе распространения сигнала следующие общепринятые модели: усовершенствованная модель Хата (Extended Hata) при учете дифракций и переходных сред (внутренняя-внешняя), модель для свободного пространства (Freespace), модель МСЭ-R P.1546 и произвольные модели, задаваемые пользователем. SEAMCAT имеет удобный пользовательский интерфейс, позволяющий вводить маску спектра сигнала и диаграммы направленности антенн с визуальным их отображением на экране, графически отображать векторы сигналов (полезного ипомехового), функции их распределения и плотность вероятностей.
При статистической оценке ЭМС в SEAMCAT методом Монте-Карло делаются следующие допущения:
- сеть загружена на 100% и каждому пользователю распределено установленное число блоков ресурса;
- при сценариях, когда мешающим является «линия вниз» системы LTE, определяется только позиция базовой станции, так как принимается, что базовая станция работает в полную мощность;
- для других сценариев требуется полное сетевое симулирование OFDMA.

Рис. 1. Окно программы SEAMCAT для установки системы OFDMA как источник помехи

Отношения между РЭС создающими помех в сети OFDMA проиллюстрированы на рис. 2.

Рис. 2. Иллюстрация механизма помех в модуле OFDMA, где межсистемная помеха («собственная») отмечено «I_inter» и помехи от «внешних» систем, указывается как «I_ext».

Расчет оношения  в «линии вниз» производится по формуле:

 (3)

где,  - мощность на входе приемника k‐того пользователя от j‐ой базовой станции:

 (4)

 – суммарная мощность помех, которая определяется как:

 (5)

где,  – температурный шум.

Расчет оношения в «линии вверх» производится по формуле (3). При этом – мощность сигнала от k‐того оборудования пользователя на входе приемника j-ой базовой станции:

 (6)

Помеха определяется аналогично как в «линии вниз» по формуле (5).

С помощью программного продукта SEAMCAT были получены вероятностные характеристики мешающего сигнала (Рис. 3) от базовой станции системы CDMA (источник помех) к приемнику DVB-T (пораженный приемник) относительно территориального разноса в городских, пригородных и сельских условиях.

Рис. 3. Зависимость вероятности помехи от расстояния.