При проектировании линий беспроводной связи между двумя объектами вопросы дальности, пропускной способности и качества принимаемого сигнала имеют решающее значение для системного инженера. Анализ бюджета линии связи учитывает все прибыли и убытки в линии связи. Некоторые факторы и варианты конструкции, такие как длина пути распространения, поляризация сигнала и кабель питания антенны, ухудшают качество сигнала, в то время как другие, такие как усилитель мощности и размер антенны, могут увеличить интенсивность передаваемого сигнала.
В этом примере приложение linkBudgetAnalyzer используется для табулирования системных параметров и вычисления прибылей и убытков, влияющих на производительность системы. На отдельных вкладках задаются параметры для восходящего и нисходящего каналов. После задания настроек восходящей линии связи и нисходящей линии связи выберите Анализ (Analyze), чтобы обновить выигрыши и потери, сообщенные на вкладке Результаты (Results) и на вкладках с графиками потерь пути свободного пространства (FSPL) и G/T для восходящей и нисходящей линий связи.
Вкладки Uplink и Downlink содержат следующие свертываемые разделы входных параметров:
Link - содержит параметры уровня канала, такие как частота, пропускная способность, необходимые Eb/N0
Измерительный преобразователь - содержит специфические параметры измерительного преобразователя
Получатель - содержит параметры, специфичные для получателя
Распространение - содержит параметры для указания различных атмосферных элементов, которые используются для вычисления потерь в тракте распространения сигнала.
Вкладка «Результаты» содержит сворачиваемые разделы «Восходящий» и «Нисходящий», которые предоставляют результаты бюджета канала для восходящего и нисходящего каналов соответственно. Приложение содержит список функций, используемых для вычисления результатов.
Расстояние и отметка вычисляются на основе входных параметров широты, долготы и высоты для передатчика и приемника.
Коэффициент усиления антенны Tx и коэффициент усиления антенны Rx являются функциями соответствующего диаметра антенны, коэффициента полезного действия антенны и входных параметров частоты.
Tx EIRP - это функция входных параметров мощности усилителя, потерь задержки усилителя, потерь фидера, потерь обтекателя, других потерь и коэффициента усиления антенны Tx. Tx EIRP, который представляет передаваемую эквивалентную изотропно излучаемую мощность (EIRP), является величиной мощности, которая должна быть излучена изотропной антенной для получения эквивалентной плотности мощности, наблюдаемой от фактической антенны в заданном направлении. Как правило, EIRP используется для визирования антенны, которое определяется как ось максимального излучения.
Мощность передаваемого сигнала уменьшается за счет геометрического расширения волнового фронта. Эта потеря представлена потерей пути свободного пространства, которая вычисляется с помощью fspl функция, расстояние и частота.
Затухание дождя вычисляется по rainpl с использованием параметров «Расстояние», «Частота», «Скорость дождя», «Отметка» и «Наклон поляризации». rainpl функция применяет модель затухания осадков Международного союза электросвязи (МСЭ), которая применяется только для частот с частотой 1-1000 ГГц [1].
fogpl функция вычисляет затухание тумана/облака, используя расстояние, частоту, температуру тумана/облака и плотность воды тумана/облака. fogpl функция применяет модель затухания облака и тумана ITU, которая действительна только для частот 10-1000 ГГц [2].
Затухание атмосферного газа является функцией расстояния, частоты, температуры, атмосферного давления и плотности водяного пара и рассчитывается с использованием gaspl функция, применяющая модель затухания атмосферного газа ITU, которая действительна для частот 1-1000 ГГц [3].
Потери поляризации получаются из угла несоответствия поляризации.
Общие потери распространения состоят из всех вышеупомянутых потерь.
Tx EIRP уменьшается из-за общих потерь распространения и потерь радиоприемника для обеспечения принятой изотропной мощности в приемнике.
В приемнике антенна усиливает принимаемую изотропную мощность посредством усиления антенны Rx, в то время как потери фидера и другие потери ухудшают сигнал. Мощность принимаемого сигнала показывает результирующий результат.
Rx G/T предоставляет информацию о рабочих характеристиках приемника и вычисляется на основе усиления антенны Rx и температуры системы. Рабочие характеристики приемника улучшаются по мере увеличения G/T.
C/N представляет SNR (отношение сигнал/шум) и является функцией мощности принимаемого сигнала, системной температуры, полосы пропускания и постоянной Больцмана.
C/No вычисляется из C/N и полосы пропускания.
Принятое Eb/No указывает энергию на бит и является функцией скорости передачи C/No и Bit.
Маржа вычисляется из полученных Eb/No, требуемых Eb/No и потерь реализации. Одна цель при выполнении анализа бюджета линии связи состоит в том, чтобы иметь удовлетворительный запас для выбранной скорости передачи данных, полосы пропускания, EIRP и показателя качества приемника. Часто для получения требуемого запаса канала требуется некоторая корректировка.
Графики потерь в тракте и производительности приемника см. на вкладках FSPL и G/T восходящей и нисходящей линий связи. Потери на пути свободного пространства составляют наибольший компонент потерь на распространение. Он пропорционален расстоянию и частоте. Показатель качества приемника увеличивается с коэффициентом усиления антенны, пропорциональным диаметру антенны. Указанные частота и диаметр антенны приемника отображаются красным * маркером на графиках.
Для вычисления различных параметров и потерь, упомянутых в этом примере, используются следующие функции:
Сектор радиосвязи Международного союза электросвязи. Рекомендация ITU-R P.838-3: Специфическая модель ослабления дождя для использования в методах прогнозирования. 2005.
Сектор радиосвязи Международного союза электросвязи. Рекомендация ITU-R P.840-6: Затухание из-за облачности и тумана. 2013.
Сектор радиосвязи Международного союза электросвязи. Рекомендация ITU-R P.676-10: Ослабление атмосферными газами в 2013 году.