Применение искусственного интеллекта при оценке электромагнитной совместимости между радиоэлектронными средствами сетей беспроводного доступа и земных станций фиксированной спутниковой службы в полосе частот 3400-4200 МГц

Размещено на http://www.allbest.ru/

Применение искусственного интеллекта при оценке электромагнитной совместимости между радиоэлектронными средствами сетей беспроводного доступа и земных станций фиксированной спутниковой службы в полосе частот 3400-4200 МГц

М.В. Стрелец 111024, Москва, ул. Авиамоторная. д.8а, МТУСИ, mstrelets@mail.ru

Аннотация

В данной работе рассматривается применение генетических алгоритмов при оценке электромагнитной совместимости между радиоэлектронными средствами сетей беспроводного доступа и земных станций фиксированной спутниковой службы в полосе частот 3400 - 4200 МГц.

электромагнитный радиоэлектронный сеть спутниковый

1. Исследование свойств функции пригодности, применяемой в решении задачи

Разработка условий совместного использования общих полос частот состоит в выборе таких вариантов технических параметров ЗС ФСС и РЭС беспроводного доступа, при которых с одной стороны обеспечивались бы условия ЭМС, а с другой, накладывались бы минимальные ограничения на работу указанных радиосредств. Применительно к предмету исследования настоящей работы, подобную задачу можно сформулировать в следующем виде:

где ДZ - частотная расстройка;

D_ЗC - диаметр антенны ЗС ФСС;

ЭИИМ - эффективная изотропно-излучаемая мощность мешающей станции беспроводного доступа в направлении на ЗСФСС;

ц - угол отклонения главной оси диаграммы направленности (ДН) антенны ЗC от источника помех;

К_доступ - параметр, характеризующий долю территории, доступной для развертывания земных станций, в местах, где системы беспроводного доступа уже освоили под свои нужды частотно-территориальный ресурс;

к_n - поправочный коэффициент, который учитывает приоритетность частотного ресурса над территориальным;

n - параметр, который указывает, во сколько раз следует уменьшить доступный частотный ресурс, что бы обеспечить требуемую частотную расстройку для выполнения ЭМС.

V - скорость передачи в спутниковых радиолиниях ЗС ФСС.

Данная постановка является стандартной задачей оптимизации при выполнении заданных ограничений. В целевой функции отображаются основные параметры систем беспроводного доступа, определяющие доступный частотно-территориальный ресурс. В частности ЭИИМ определяет размеры обслуживания сетей беспроводного доступа. В нижней части формальной записи поставленной задачи приведены ограничения на область значений основных параметров ЗС ФСС и РЭС беспроводного доступа.

Существует большое количество способов решения оптимизационных задач, аналогичных сформулированной выше [Back и др., 1997], [Абилов и др., 1997], [Норенков и др., 1990]. Основным фактором, определяющим выбор наиболее подходящего способа решения, является тип целевой функции (одно или много экстремальная функция, непрерывная или с разрывами и т.д.). Исследования принятой в настоящей работе целевой функции показали, что она имеет один экстремум. Причем место размещение максимального значения функции оказывается на краю области изменения параметров функции пригодности. Это позволяет упростить применение генетических алгоритмов при решении задачи, поскольку они позволяют значительно уменьшить размеры поискового пространства.

Исследование зависимости целевой функции от своих параметров показали, что ее значение увеличивается:

1. при увеличении диаметра антенны ЗС ФСС (D_ЗС);

2. при увеличении ослабления мешающего сигнала за счет применения методов уменьшения помех (Z);

3. при увеличении угла отклонения от главной оси ДН антенны ЗС в направлении на источник помех ();

4. при уменьшении коэффициента К_доступ ;

5. при уменьшении скорости передачи в спутниковых радиолиниях ЗС ФСС (V).

Основываясь на полученных результатах, разработан следующий алгоритм решения сформулированной задачи оптимизации:

1. На основе технических параметров РЭС беспроводного доступа и заданного коэффициента доступности К_доступ , рассчитать зависимость минимального территориального разноса от ЭИИМ базовой станции системы беспроводного доступа.

2. На основе математических соотношений и минимально допустимых значений диаметра антенны ЗС D_ЗС, ослабления Z, нулевой частотной расстройке (n=1), заданных ЭИИМ и угла отклонения , вычислить превышение ожидаемой помехи над допустимым ее значением.

3. Рассчитать таблицу поправочных коэффициентов, позволяющих осуществлять пересчет превышения ожидаемой помехи над допустимым ее значением для произвольных значений диаметра антенны и коэффициента n, характеризующего частотную расстройку.

4. Определить значение целевой функции для принятых ограничений.

Таким образом, следует отметить, что путем применения технических и организационных мероприятий возможно совмещение в общих полосах частот базовых станций беспроводного доступа и ФСС (космос-земля). Однако для окончательной разработки ограничений на технические характеристики РЭС требуется уточнение приоритетности развития той или иной службы в рассматриваемых полосах частот. Кроме того, что бы не накладывать избыточных ограничений, представляется целесообразным при расчетах использовать характеристики реальных систем беспроводного доступа.

2. Результаты исследования

1. На основе теоретических расчетов установлено, что при работе в общих полосах частот систем беспроводного доступа и фиксированной спутниковой связи для обеспечения беспомеховой работы земных станций ФСС (линия "космос-Земля") требуемый территориальный разнос (координационное расстояние по приему) может составлять от 7 км до 75 км - для базовых станций систем беспроводного доступа и от 5 км до 78 км - для абонентских станций беспроводного доступа.

2. Координационное расстояние может быть уменьшено за счет учета особенностей трассы распространения мешающего сигнала, снижения энергетических характеристик РЭС систем беспроводного доступа, учета конкретных значений пространственного разноса, технических характеристик РЭС систем беспроводного доступа и фиксированной спутниковой службы.

3. Необходимость обеспечения достаточного территориального разноса, а также принятая практика отсутствия учета фактических мест установки абонентских станций беспроводного доступа при назначении конкретных номиналов радиочастот, практически исключает возможность совместного использования полос частот абонентскими станциями систем беспроводного доступа и земными станциями ФСС.

4. Учитывая, что освоение радиочастотного ресурса системами беспроводного доступа происходит значительно быстрее, чем системами фиксированной спутниковой службы, перспективы развития последней в таком случае оказываются весьма затрудненными.

5. Для реального обеспечения совмещения частот в пределах координационного расстояния между базовыми станциями систем беспроводного доступа и земными станциями ФСС на основе рекомендуемых организационных и технических мероприятий, требуется уточнение приоритетности развития той или иной службы в рассматриваемых полосах частот. Кроме того, что бы не накладывать избыточных ограничений на рассматриваемые системы, целесообразно разработку технических мероприятий осуществлять на основе технических характеристик реальных систем беспроводного доступа.

Список литературы

[Абилов и др., 1997] Абилов Ю.А., Алиев Р.А., Насиров И.М.. Генетический алгоритм с групповым выбором и направленной мутацией. // Изв. РАН. Теории и системы управления № 5, 1997.

[Норенков и др., 1990]. Норенков И.П., Маничев В.Б. // Основы теории проектирования САПР. - М.: Высшая школа, 1990.

[Back и др., 1997] Back T., Fogel D.B. and Michalewicz. Handbook of Evolutionary Computation, Institute of Physics Publishing Ltd., Bristol and Oxford University Press, New York, 1997.

[Бузов и др., 2006] Быховский М.А., Васехо Н. В., Волкова Ю.В. и др. // Управление радиочастотным спектром и электромагнитная совместимость. - М.: Экотрендз, 2006.

Размещено на Allbest.ru