Метод определения поправочного коэффициента для ширины полосы (BWCF)

жүктеу/скачать 3.17 Mb.

бет	13/13
Дата	24.02.2016
өлшемі	3.17 Mb.
	#17693

1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 13

2.4 Метод определения поправочного коэффициента для ширины полосы (BWCF)

Методики определения воздействия одного устройства, использующего технологию СШП, или совокупного воздействия устройств, использующих технологию СШП, построены на определении максимально допустимых уровней э.и.и.м. этих устройств и минимального расстояния разноса между ними и системами радиосвязи. Принимая во внимание, что устройства, использующие технологию СШП, характеризуются чрезвычайно широкой шириной полосы по сравнению с традиционными применениями радиослужб, важно определить допустимую плотность э.и.и.м. устройств, использующих технологию СШП, в эталонной ширине полосы (B_REF).

Обычно приемник помех имеет ширину полосы на ПЧ или ширину полосы избирательности (B_RX), которая отличается от ширины полосы эталонного измерении, используемой для определения э.и.и.м. передатчика СШП. Таким образом, вторым шагом в определении уровней э.и.и.м. является установление поправочного коэффициента для ширины полосы (BWCF). BWCF относится к среднему (среднеквадратическому) уровню мощности, измеренному в эталонной ширине полосы (обычно 1 МГц) и дает поправку к среднему уровню мощности сигнала СШП (BWCF_A) или пиковому уровню мощности (BWCF_P) измеренному в полосе частот фильтра избирательности приемника помех.

2.4.1 Определение излучений и уровней мощности помех

Начальным шагом при определении максимально допустимого уровня эффективной изотропно излучаемой мощности (э.и.и.м.) и расстояния разноса, требуемого для обеспечения защиты, является обоснование метода определения э.и.и.м передатчика СШП в уровня результирующей помехи в пределах ширины полосы избирательности приемника помех. На рис. 9 показана общая ситуация для случая передатчика СШП, излучающего импульсные сигналы с длительностью T, излучаемая энергия которых распределена по ширине полосы B_TX  1/T, и приемника помех с шириной полосы фильтра предварительной селекции (FE) B_FE и шириной полосы фильтра промежуточной частоты B_IF, при этом для сигналов СШП как B_FE , так и B_IF по определению гораздо меньше, чем B_TX  1/T. На рисунке также указано определение средней или пиковой излучаемых мощностей передатчика, измеренных в эталонной ширине полосы B_REF, при этом B_REF также гораздо меньше, чем B_TX (т. е. B_REF << B_TX).

Имеется два соображения по поводу определения среднего и пикового уровней мощности сигналов СШП, измеряемых на приемнике помех: i) оценить потенциальную возможность перегрузки фильтра предварительной селекции (нелинейный режим) и ii) оценить потенциально возможный уровень помехи на фильтре избирательности приемника помех, который обычно является фильтром ПЧ. Таким образом, в зависимости от критериев рабочих характеристик приемника, средине или пиковые уровни мощности мешающего сигнала СШП будут определяться на выходе либо фильтра предварительной селекции (B_FE) либо, более вероятно, фильтра ПЧ (фильтра избирательности) (B_IF). Ширина полосы (избирательности) приемника (B_RX) будет представлена либо B_FE, либо B_IF, в зависимости от критерия отбора. Как видно из рис. 9, это должна быть наименьшая из ширин полос B_FE и B_IF.

рисунок 9

Общая установка для определения излучения и уровней мощности помехи

Предполагается, что средние и пиковые мощности сигналов СШП определяются (рассчитываются, моделируются или измеряются) в эталонной ширине полосы фильтра B_REF, которая гораздо меньше, чем 1/T.

Узкополосные приемники помех работают при ширинах полос избирательности гораздо меньших, чем ширина полосы излучаемого сигнала СШП, т. е. B_TX  1/T. Например, одна конкретная администрация определила, что ширина полосы 50 МГц является почти самой большой шириной полосы, которая была бы задействована любым приемником помех имеющей разрешение службы радиосвязи. Таким образом, указанная администрация предложила определять пиковую мощность в эталонном диапазоне не более 50 МГц, в то время как по практическим соображениям (например, избирательности имеющегося измерительного оборудования) установлено, что подходящая ширина полосы измерения составляет не менее 1 МГц. По этой причине, указанная администрация приняла для определения средней мощности B_REF = 1 МГц и определения пиковой мощности 1 МГц ≤ B_REF ≤ 50 МГц.

2.4.2 Определение сигналов СШП без подмешивания шума и с подмешиванием шума

Хотя коэффициент BWCF должен применяться ко всем типам (модулированных) сигналов СШП, одна администрация определила его конкретно для сигналов с подмешиванием шума и без подмешивания шума:

– сигналы СШП без подмешивания шума определяются как последовательность одинаковых импульсов, излучаемых в фиксированных временных интервалах между импульсами (постоянная PRF);

– сигналы СШП без подмешивания шума состоят из одинаковых импульсов со скачкообразным изменением промежутков времени между ними, излучаемых один импульс на протяжении временного интервала, продолжительность которого равна 1/PRF, со случайно изменяющимися промежутками времени между импульсами, которые равномерно распределены не менее, чем по половине продолжительности периода временного интервала.

2.4.3 Интервал времени наблюдения

Интервал времени наблюдения должен определяться в двух ситуациях:

– когда средние уровни мощности сигнала СШП определяются путем вычислительного моделирования или

– когда проводятся измерения средней мощности на сигналах СШП. Величина интервала времени наблюдения одна миллисекунда (1 мс), предполагает, что значимые результаты для импульсных сигналов СШП могут быть получены только в случае, если их PRF больше порядка 10 кГц. Соответственно, наименьшая предполагаемая PRF для импульсных сигналов СШП равна 10 кГц.

Интервал времени наблюдения, требуемый для определения пиковой мощности сигнала СШП, не обсуждался в доступной технической литературе. Однако на основе моделирования было проверено, что величина в одну десятую 0,1 мс является достаточной для получения устойчивых результатов.

2.4.4 Определение средней и пиковой мощности

Рассмотрим соответствующую ширину полосы помехи на приемнике помех B_RX, при этом из предыдущих определений (см. рис. 9) в качестве B_RXможет выступать либо B_IF , либо B_FE. Обозначим далее среднюю мощность, измеренную в пределах ширине полосы приемника B_RX как P_A(B_RX) и среднюю мощность измеренную в пределах эталонной ширины полосы B_REF как P_A(B_REF). Во всех случаях, предполагается, что спектральная плотность энергии отдельного импульса СШП имеет постоянное значение (E_P) по ширине полосы приемника помех B_RX. Тогда значение BWCF для средней мощности, BWCF_A, связано со средней (среднеквадратической) эталонной мощностью P_A(B_REF), (дБ) (здесь и далее "log" является логарифмом по основанию 10) следующим выражением:
BWCF_A = 10 logP_A(B_RX)/P_A(B_REF). (29)
Аналогично, обозначим пиковую мощность, измеренную в пределах ширины полосы приемника помех B_RX как P_P(B_RX) и пиковую мощность, измеренную в пределах эталонной ширины полосы B_REF как P_P(B_REF). Тогда значение BWCF для пиковой мощности, BWCF_P, связано со средней (среднеквадратической) эталонной мощностью P_A(B_REF) (дБ) следующим выражением:
BWCF_P = 10 logP_P(B_RX)/P_A(B_REF). (30)
Для импульсных сигналов СШП с постоянной (без подмешивания шума) и средней (с подмешиванием шума) PRF, выраженной в Гц, значение наблюдаемых (измеренных) средних и пиковых мощностей в пределах ширины полосы B_M, где B_M – это либо B_REF, либо B_RX, могут быть получены следующим образом:

Сигналы без подмешивания шума:

P_A(B_M) = 1,064 E_PB_MPRF при 10 кГц ≤ PRF < 1,064 B_M

P_A(B_M) = E_P(PRF)² при 1,064 B_M≤ PRF

P_P(B_M) = 5,254 E_P(B_M)² при PRF < 2,292 B_M

P_P(B_M) = E_P(PRF)² при 2,292 B_M ≤ PRF

Сигналы с подмешиванием шума:

P_A(B_M) = 1,064 E_PB_MPRF при 10 кГц ≤ PRF

P_P(B_M) = 5,320 E_P(B_M)² при PRF < 0,5 B_M

P_P(B_M) = 10,64 E_PB_M PRF при 0,5 B_M ≤ PRF

Используя приведенные выше определения и полученные результаты, заменяя B_Mв надлежащих случаях на B_RXили B_REF, получим следующие выражения для BWCF_A и BWCF_P в зависимости от B_RX, B_REF и PRF.

2.4.5 Значение BWCF_A_/_P для сигналов СШП без подмешивания шума

Для излучений СШП без подмешивания шума значение BWCF для средней мощности, BWCF_A, выраженное в дБ, описывается следующим выражением, где PRF  10 кГц:

BWCF_A = 0 при B_RX PRF и B_REF < PRF

BWCF_A = 10 log (PRF/B_REF) при B_RX PRF и B_REF  PRF

BWCF_A = 10 log (B_RX/PRF) при PRF  B_RXи B_REF < PRF

BWCF_A = 10 log (B_RX_/B_REF) при PRF  B_RXи B_REF  PRF

Для излучений СШП без подмешивания шума значение BWCF для пиковой мощности, BWCF_P, выраженное в дБ, описывается следующим выражением:

BWCF_P = 0 при B_RX  0,45 PRF и B_REF < PRF

BWCF_P = 10 log (PRF/B_REF) при B_RX  0,45 PRF и B_REF  PRF

BWCF_P = 20 log B_RX/(0,45 PRF) при 0,45 PRF  B_RX и B_REF < PRF

BWCF_P = 10 log (B_RX)2/(0,2 PRF B_REF) при 0,45 PRF  B_RX и B_REF  PRF

2.4.6 Значение BWCF_A_/_P для сигналов СШП с подмешиванием шума

Для излучений СШП с подмешиванием шума значение BWCF для средней мощности, BWCF_A, выраженное в дБ, описывается следующим выражением, где PRF 10 кГц:
BWCF_A = 10 log (B_RX/B_REF) при любом значении B_RX и B_REF
Для излучений СШП с подмешиванием шума значение BWCF для пиковой мощности, BWCF_P, выраженное в дБ, описывается следующим выражением:
BWCF_P = 10 log (B_RX)²/(0,2 PRF B_REF) при 0,2 PRF < B_RX и любом B_REF
При B_RX  0,2 PRF, форма временного сигнала СШП на выходе фильтра с шириной полосы B_RX будет шумоподобной и следовательно, для оценки ухудшения рабочих характеристик приемника больше подходит средняя (среднеквадратическая) мощность, чем пиковая мощность. По этой причине для определения BWCF_P при B_RX  0,2 PRF, уравнение BWCF_A = 10 log (B_RX/B_REF) должно использоваться при любом значении B_RX и B_REF.

B_RX (= B_IF) = 50 МГц: при B_IF = 50 МГц, уравнение для BWCF_P для сигналов с подмешиванием шума не может непосредственно применяться для определения пиковой мощности. Для шумоподобных сигналов в частности, пиковая мощность приблизительно на 10 дБ больше средней мощности. Следовательно, условия применения уравнения в плане диапазона PRF должны быть изменены. Таким образом, для сигналов с подмешиванием шума с B_RX = 50 МГц, значение BWCF для пиковой мощности, BWCF_P, описывается следующим выражением:
BWCF_P = 10 log (B_RX)²/(0,2 PRF B_REF) при 2,0 PRF < B_RX и любом B_REF

BWCF_P = 10 + 10 log(B_RX/B_REF) при 2,0 PRF  B_RX и любом B_REF

2.4.7 Классификация модулированных сигналов СШП и сигналов без подмешивания шума и с подмешиванием шума

Сигналы СШП без подмешивания шума и с подмешиванием шума основаны на очень специфических импульсах СШП (см. п. 2.4.2). Для любого другого типа (модулированного) сигнала СШП важно определить до какой степени свойства средней и пиковой мощности данного сигнала совпадают с соответствующим свойствами сигналов с подмешиванием шума или без подмешивания шума. Для любого вида сигнала СШП характеристики средней и пиковой мощности являются функцией от конкретных параметров модуляции сигнала; для импульсных сигналов СШП главнейшим параметром является PRF. Однако для схем модуляции, в которых PRF не является основным параметром модуляции, нельзя непосредственно отнести сигнал по его характеристикам к сигналу с подмешиванием шума или без подмешивания шума.

Классификация, приведенная в Таблице 3 может предоставить полезные руководящие указания в отношении ожидаемых свойств сигнала с точки зрения отнесения его по характеру к сигналам с подмешиванием шума или без подмешивания шума.

ТАБЛИЦА 3

Классификация модулированных сигналов СШП равной мощности и приблизительным диапазоном изменения PRF (для определений средней мощности: PRF  10 кГц),
при котором средний или пиковый уровень мощности совпадает
с соответствующим уровнем мощности

Модуляция	Средняя мощность		Пиковая мощность
Модуляция	Без подмешивания шума	С подмешиванием шума	Без подмешивания шума	С подмешиванием шума
Без подмешивания шума	любая PRF	PRF < B_M	любая PRF	PRF < 0,5 B_M
С подмешиванием шума	PRF < B_M	Любая PRF	PRF < 0,5 B_M	Любая PRF
2-АИМ⁽¹⁾ (двоичная противофазная)	PRF < B_M	Любая PRF	PRF < 10 B_M	PRF < 0,5 B_M и 10 B_M < PRF
2-ФИМ⁽²⁾	Любая PRF	PRF < B_M	PRF < B_M	PRF < 0,5 B_M и 10 B_M < PRF
2-АИМ/2-ФИМ⁽³⁾	PRF < B_M	Любая PRF	PRF < B_M	PRF < 0,5 B_M и 10 B_M < PRF
Белый гауссов шум	PRF < B_M	Любая PRF	PRF  10 B_M⁽⁴⁾	0,5 B_M < PRF⁽⁴⁾
DS-СШП⁽⁵⁾	PRF < B_M	Любая PRF	PRF < 10 B_M	PRF < 0,5 B_M и 10 B_M < PRF
ОЧРК	Сигналы СШП с ОЧРК не могут быть охарактеризованы параметром PRF, в связи с чем они не могут быть охарактеризованы просто как сигналы "с подмешиванием шума" или "без подмешивания шума".
⁽¹⁾ 2-АИМ: Двоичная амплитудно-импульсная модуляция; независимый и одинаково распределенный модулированный по полярности поток импульсов. ⁽²⁾ 2-ФИМ: Двоичная фазово-импульсная модуляция; задержка импульса равна 50% от длительности символа (1/PRF). ⁽³⁾ Комбинация 2-АИМ и 2-ФИМ (т. е. 2 бита/символ). ⁽⁴⁾ Пиковая мощность сигнала белого гауссова шума со средней мощностью PA превышает пиковую мощность сигнала с подмешиванием шума, пропущенного через полосовой фильтр (B_M) с одинаковой средней мощностью PA с вероятностью 0,001% в том случае, если PRF удовлетворяет условию B_M < 2,0 PRF. ⁽⁵⁾ Сигналы СШП-DS рассматривались как импульсные сигналы при скоростях передачи данных 110 Мбит/с.

В таблице 3, ширина полосы B_M принимается либо за ширину полосы эталонного измерения B_REF либо за ширину полосу избирательности приемника помех B_RX, т. е. B_M представляет собой либо B_REF, либо B_RX.

________________

*Сирия резервирует свою позицию в отношении этой возможной Рекомендации МСЭ-R в том, что касается защиты служб радиосвязи (первичных/вторичных).

1Программное обеспечение SEAMCAT было разработано группой администраций Специального комитета по передаче данных (СЕПТ), членами Европейского института стандартизации электросвязи (ЕТСИ) и международными научными органами. SEAMCAT размещено в свободном доступе на веб-сайте МСЭ: http://www.itu.int/ITU-R/study-groups/rsg1/index.asp.

2²CISPR 16:

– от 30 до 1000 МГц: квазипиковый детектор с шириной полосы измерения = 120 кГц

– выше 1000 МГц: усредняющий детектор с шириной полосы измерения = 1 МГц.

3Проект содержащего данные регламентарные положения Решения еще не рассматривался Комитетом по электронной связи (ECC) CEПT. В дальнейшем документ будет в течение некоторого периода времени открыт для публичных комментариев, а затем окончательно принят ECC, что произойдет, как ожидается, в марте 2006 года.

4⁴ Все еще рассматривается вопрос о том, будут ли эти положения применяться к игрушкам.