Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Анализ условий возникновения замираний сигналов в радиолиниях оперативного звена управления

1.1 Замирания сигнала

2. Разработка имитационной модели радиоканала, подверженного замираниям сигналов

3. Экономика

3.1 Выбор и обоснование методики расчёта экономической эффективности

3.2 Расчёт показателей экономической эффективности проекта

4. Безопасность жизнедеятельности

4.1 Анализ условий труда

4.1.1 Помещение

4.1.2 Микроклимат

4.1.3 Освещённость

4.1.4 Шум

4.1.5 Электромагнитное излучение

4.1.6 Электробезопасность

4.1.7 Пожаробезопасность

4.2 Мероприятия и рекомендации по обеспечению условий труда

Введение

Распространение радиоволн в городе имеет сложный характер. Городская застройка представляет собой неоднородное пространство, заполненное хаотически расположенными полупроводящими препятствиями. Как правило, в точку приема попадает не одна волна, а несколько - за счет отражений от окружающих зданий и дифракции на крышах зданий.

Детерминировано учесть фазы и амплитуды этих волн чрезвычайно трудно и поэтому особый интерес представляют экспериментальные данные. Следует, однако, учесть, что архитектура оказывает значительное влияние на характеристики РРВ в городе.

В подвижной связи передаваемые сигналы подвержены также влиянию различных явлений, связанных с многолучевым распространением и рассеянием радиоволн на неоднородностях среды распространения. Эти явления приводят к замираниям радиосигналов. Замирания делятся на быстрые и медленные, отличающиеся своими статистическими характеристиками. Медленные замирания обычно обусловлены относительно небольшими изменениями рельефа местности на пути распространения. Быстрые замирания вызваны отражениями сигналов как от неподвижных, так и от подвижных объектов, их называют многолучевыми замираниями.

Характеристики распространения сигналов между подвижным объектом и базовой станцией, в основном, зависят именно от многолучевых замираний. Многолучевость, помимо замираний, вызывает явление "расширение задержки" (или "уширение импульса"), которое вызывается наложением сдвинутых во времени переотражённых импульсов.

Многолучевое распространение приводит также к явлению деполяризации, когда за счет наложения отраженных радиоволн, изменяется плоскость поляризации сигнала и появляется сигнал ортогональной поляризации.

На качество приема радиоволн в городских условиях оказывают также значительное влияние индустриальные помехи. При рассмотрении этих факторов обычно имеют ввиду, что высота подвеса приемной антенны подвижных объектов ниже уровня крыш.

1. Анализ условий возникновения замираний сигналов в радиолиниях оперативного звена управления

Прием информации в каналах связи и вещания всегда сопровождается флуктуациями амплитуды сигнала во времени. Такие флуктуации, называемые замираниями, обычно протекают как случайный процесс с квазипериодом от долей секунды до десятков минут. Основной характеристикой замираний является их глубина. Глубиной замирания называется отклонение мгновенного значение амплитуды сигнала от какого-либо условного уровня (обычно медианного). Глубина замираний может достигать десятков децибелл.

Основные причины замираний. К основным причинам замираний относятся следующие:

1. Распространение радиоволн происходит по разным траекториям и в пункте приема обычно наблюдается многолучевая структура поля, которая является причиной так называемых интерференционных замираний. В зоне освещенности поле земной волны есть результат интерференции прямой волны и волны, отраженной от поверхности Земли. На линиях, использующих эффект рассеяния на неоднородностях атмосферы, принимаемое поле есть результат интерференции множества волн, рассеянных в разных участках объема рассеяния. На линиях, использующих отражение радиоволн от ионосферы, многолучевая структура поля обусловлена одновременным приемом волн, претерпевших различное число отражений от ионосферы. Наиболее быстрые замирания интерференционного происхождения обусловлены случайным изменением фазовых соотношений отдельных составляющих. В пределах диапазона УКВ изменение фазы на 180°, т.е. длины пути на л/2, происходит при случайном отклонении длин траекторий всего на единицы сантиметров (или метров) при общей их длине в десятки - тысячи километров. Такие отклонения могут появиться при самых незначительных флуктуациях параметров атмосферы.

2. Второй причиной замираний являются случайные изменения условий ослабления на трассе. Например, случайное ослаблении земной волны может быть вызвано экранирующим действием Земли, которое меняется в зависимости от условий рефракции, т.е. метеоусловий. Эти флуктуации протекают значительно медленнее, чем интерференционные замирания.

3. Третий вид замираний, называемых поляризационными, связан со случайными изменениями поляризации принимаемого поля. Этот вид флуктуации приводит к рассогласованию поляризации приемной антенны и принимаемого поля. В результате появляются случайные колебания уровня сигнала на входе приемника.

Распределение амплитуд сигнала при замираниях. Как всякая случайная величина, уровень флуктуирующего сигнала может быть оценен только статистически. В целом нестационарный процесс замираний обычно разделяют на два стационарных: - процесс флуктуации средних значений поля и процесс быстрых флуктуации около этих средних значений. Первый вид флуктуации называется медленными замираниями, второй - быстрыми замираниями. Наиболее часто встречающееся распределение амплитуд сигнала при быстрых интерференционных замираниях близко к распределению Рэлея Т(u) = ехр(-0,69U² / U_m²), где Т(U) - вероятность превышения уровня U; U_m- медианное значение, т.е. значение, превышаемое в течение 50% времени.

При медленных замираниях распределение мгновенных значений уровня сигнала часто аппроксимируется нормально-логарифмическим законом Т(U) = (1 / 2р)?ехр(-х² / 2)dх, где х = (lgU - lgU_m) / lgу, где у - стандартное отклонение. В ряде случаев интегральный закон удобно записать как вероятность того, что амплитуда сигнала меньше U, т.е. в виде

T'(U) = 1 - T(U).

Пространственная корреляция замираний. Если двух разнесенных точек приема достигают волны, распространяющиеся в достаточно разнесенных областях атмосферы, где флуктуации параметров протекают некоррелированно, то в этих двух точках приема процесс флуктуации поля протекает также некоррелированно. Статистическая связь замираний в двух пространственно-разнесенных точках описывается пространственной корреляционной функцией k(l). Поскольку статистическая связь замираний уменьшается по мере увеличения пространственного разноса l, то k(l) есть убывающая функция. Принято считать, что замирания статистически независимы, если k(l) убывает до значения k(l_м) = 1 / е = 0,37. Соответствующее значение l = l_M называется масштабом пространственной корреляции замираний. Вид функции k(l) и значение l_м зависят от механизма распространения.

Частотная корреляция замираний. При одновременной передаче информации на двух частотах статистическая связь между интерференционными замираниями уменьшается по мере увеличения частотного разнесения. Это связано с тем, что пространственный набег фаз есть функция частоты поля ?ц = 2рf?r / c₀. Статистическая связь замираний на двух частотах, разнесенных на величину ?f, описывается частотной корреляционной функцией k(?f). Значение ?f = ?f_M, при котором k(?f) = 1 / е, называется масштабом частотной корреляции.

Временная корреляция замираний. Если наблюдать изменения уровней сигнала, разнесенных во времени на интервале ?t, то по мере увеличения ?t обнаруживается все меньшая статистическая связь между замираниями, поскольку меняется мгновенная картина распределения параметров атмосферы. Статистическая связь замираний при временном разнесении характеризуется временной корреляционной функцией k(?t) значением масштаба временной корреляции ?t_М при котором k(?t_М) = 1 / е.

Разнесенный прием. Свойства пространственной и частотной некоррелированности (избирательности) замираний широко используются для повышения устойчивости работы линий связи. Пространственная избирательность позволяет повышать устойчивость работы путем приема информации на две и более антенн разнесенных на расстояние l > l_м. Каждая антенна подключается к своему приемнику, выходы которых соединяются. Поскольку флуктуации в каждом канале протекают независимо, то вероятность того, что амплитуда результирующего сигнала будет ниже U уменьшается по сравнению с одиночным приемом. Система частотно-разнесенного приема строится по аналогичному принципу. Передача и прием информации ведутся одновременно на двух и более частотах, разнесенных на величину ?f >?f_М. Временная некоррелированность замираний используется для повышения достоверности приема информации путем многократной ее передачи со сдвигом во времени. В некоторых случаях используется поляризационно-разнесенный прием, т.е. одновременный прием сигнала на две антенны с ортогональными поляризациями, подключенными к двум приемникам. Однако часто в зависимости от механизма распространения коэффициент корреляции случайных колебаний уровня сигнала на двух взаимно перпендикулярных поляризациях оказывается недостаточно низким, так что существенного выигрыша в устойчивости работы радиолиний при сложении этих сигналов не получается.

1.2 Искажения сигналов в тракте распространения

Существуют две причины искажения сигналов, связанные с трактом распространения, - флуктуирующая многолучевость и дисперсионные свойства ионосферы. Только на космических линиях, где связь осуществляется прямой волной, дисперсия является основной причиной искажений. При всех остальных механизмах распространения искажения определяются флуктирующей многолучевостью. Рассмотрим этот вид искажений. Каждый сигнал несет информацию в пределах некоторой полосы частот от f_H = f₀ - f до f_B = f₀ + f. Чем больше отличаются f_н и f_B, тем меньше коэффициент корреляции между интерференционными замираниями на отдельных частотных составляющих спектра сигнала, т.е. в большей степени проявляется частотная избирательность замираний. Это означает, что в один и тот же момент времени некоторые составляющие спектра сигнала будут усилены, а другие ослаблены, т.е. произойдет искажение формы сигнала. Для того чтобы искажения не превышали определенной нормы, полоса сигнала должна быть ограничена ?f_тах « 1 / ?t_тах , где ?t_тах - максимальное время запаздывания нескольких волн, приходящих в точку приема, зависящее от механизма многолучевого распространения. При передаче импульсных сигналов все сказанное выше остается в силе, но появляется еще один аспект влияния многолучевости. Если импульсные сигналы, распространяясь по различным траекториям, приходят в точку приема с определенным временем запаздывания, то при их наложении длительность результирующего импульса отличается от исходной, т.е. возникают временные искажения. Для того, чтобы эти искажения не превышали допустимого значения, длительность импульса должна быть в несколько раз больше максимального времени запаздывания, т.е. скорость передачи информации ограничивается условиями распространения. радиолиния сигнал город

Рассмотрим теперь дисперсионные искажения, возникающие при передаче информации через ионосферу. Ионосфера относится к классу диспергирующих сред, в которых фазовая скорость распространения волны с частотой f с_ф = с₀ / n(f), где n(f) = - коэффициент преломления ионосферы; с₀ - скорость света в свободном пространстве. При распространении в такой среде сигнала с частотным спектром 2?f каждой спектральной составляющей соответствуют своя фазовая скорость и соответственно свое время распространения. В результате отдельные составляющие достигают точки приема с некоторыми сдвигами по времени, что и является причиной дисперсионных искажений. При передаче информации в аналоговой форме дисперсионные искажения считают малыми, если ?f_max?t_max « 1 , где ?t_mах -- максимальная разность во времени распространения крайних составляющих спектра сигнала. При импульсной работе считают, что импульс почти не искажается, если его длительность , где r- путь, проходимый импульсным сигналом; ш(f) - параметр, зависящий от дисперсионных свойств среды.

1.3 Помехи радиоприему

Характеристики помех природного происхождения. Работа любой радиолинии проходит в условиях, когда на вход приемного устройства кроме полезного сигнала всегда воздействуют и внешние помехи. К внешним помехам (шумам) обычно относят: шумы космического происхождения; шумы, вызванные радиоизлучением атмосферных газов; шумы, обусловленные радиоизлучением поверхности Земли; атмосферные помехи, возникающие в результате разрядов молний; промышленные помехи, обусловленные излучением различных промышленных и бытовых электрических установок; помехи станций при работе нескольких радиолиний на одинаковых или близких частотах. Названные виды помех имеют свои особенности, основной из которых является различная зависимость интенсивности от частоты. Поэтому при расчете конкретных радиолиний обычно учитывают не все, а лишь преобладающие в данном диапазоне виды внешних помех. По своей пространственной протяженности внешние помехи можно разделить на дискретные и протяженные. К источникам дискретных шумов относят такие, угловые размеры которых меньше ширины ДН приемной антенны. Остальные источники, излучение которых распределено в широком интервале углов, относят к протяженным. Для реально используемых антенн дискретными источниками обычно являются Солнце, Луна, радиозвезды, планеты и др. При определении энергетического потенциала радиолиний помехи от дискретных источников учитывают только в тех случаях, когда по условиям работы их излучение должно длительное время восприниматься главным лепестком или приличными боковыми лепестками ДН приемной антенны.

Интенсивность источников внешних помех оценивают различными параметрами. На частотах выше примерно 100 МГц основным параметром, используемым для этой цели, является яркостная температура. Яркостной температурой Т_я источника шума называется температура абсолютно черного тела, создающего в пункте приема такую же спектральную плотность излучения, как и реальный источник. Реально внешние шумы неравномерно распределены в пространстве, поэтому яркостная температура является функцией угловых координат Т_я(?,ц), где ? и ц - сферические угловые координаты (центр сферы находится в точке наблюдения). Уровень шума на выходе приемной антенны зависит как от Т_я(?,ц), так и от направленных свойств приемной антенны. Для оценки мощности шума на выходе приемной антенны вводят понятие шумовой температуры антенны. Шумовой температурой антенны называется температура сопротивления, равного входному сопротивлению приемника, при которой на входе приемника выделяется та же мощность шума, что и от реального внешнего источника. Шумовая температура антенны (антенная температура) определяется интегралом по полному телесному углу Щ = 4р из точки расположения приемной антенны

Т_ша = (1/4р)T_я(?,ц)G(?ц)dЩ,

где G(?,ц) - коэффициент усиления приемной антенны; dЩ = sin?d?dц.

На практике часто встречаются два случая:

1. В пределах ДН антенны яркостная температура почти постоянна. В этом случае величину Т_я можно вынести за знак интеграла. Кроме того, соотношение G(?,ц) = G_mахF²(?,ц), где F(?,ц) -- нормированная диаграмма направленности антенны, позволяет вынести за знак интеграла G_mах. Тогда Т_ша = Т_я. Этот случай наиболее характерен при приеме шумов протяженных источников узконаправленными антеннами с низким уровнем боковых лепестков.

2. Угловые размеры источника помехи малы по сравнению с шириной ДН антенны, т.е. телесный угол источника Щ_и много меньше телесного угла диаграммы антенны Щ_А (Щ_и « Щ_А). При этом можно считать, что в пределах телесного угла источника G(?,ц) = соnst и Т_ша ? Т_срЩ_и / Щ_А, где Т_ср- среднее значение яркостной температуры источника шума. Этот случай обычно имеет место при приеме излучений дискретных источников. Определив суммарную шумовую температуру антенны, обусловленную действием всех источников, можно рассчитать полную мощность внешних шумов, создаваемых в нагрузке антенны Р_{ш вш} = kТ_шА?f, где k = 1,38 Ч 10^-23 ВтГц^-1 град^-1 - постоянная Больцмана; ?f - эквивалентная шумовая полоса приемника.

Кроме внешних шумов на вход приемного устройства воздействуют и внутренние шумы, обусловленные тепловым излучением электронов в материале фидера и элементах приемника, которые также характеризуются шумовой температурой. Шумовая температура фидера Т_шф зависит от его термодинамической температуры Т_ф и коэффициента полезного действия з_ф Т_шф=Т_ф(1 - з_ф). Шумовая температура приемника Т_шпр, обусловленная его внутренними шумами, зависит от типа и конструкции его ВХОДНЫХ цепей.

Рисунок 1.1 - Зависимость Тшпр от частоты

Для общей оценки на рис.1.1 приведены зависимости Т_шпр от частоты для приемников с различными типами входных элементов: 1 - транзисторы; 2 - диодные смесители; 3 - туннельные диоды; 4 - электронные лампы; 5 - лампы бегущей волны; 6 - параметрические усилители; 7 - мазеры, охлаждаемые жидким азотом; 8 - мазеры, охлаждаемые жидким гелием. Таким образом, полная шумовая температура на входе приемника Т_ш = Т_шпр + Т_шф + Т_шаз_ф.

Физически, величина Т_ш показывает, до какой температуры следует нагреть активное сопротивление, равное входному сопротивлению приемника, чтобы мощность шумов, выделяемых на этом сопротивлении, была равна мощности всех шумов системы, измеренной в той же полосе частот (обычно 1 Гц). Полная мощность шумов на входе приемника равна Р_швх = kT_ш?f. На частотах ниже 100 МГц интенсивность внешних помех оценивается, как правило, по напряженности поля Е_п в полосе частот 1кГц.

В этом случае напряжение ненаправленных (протяженных) помех на входе согласованного приемника , где ?f- полоса частот, в которой производится прием, кГц; l_д - действующая длина приемной антенны. Мощность, развиваемая внешними помехами на входе приемника,

P_швх = U_п² / (2Z_B),

где Z_В -- волновое сопротивление фидера.

Рассмотрим характеристики источников внешних помех (шумов)

Шумы космического происхождения. Космическое (галактическое) радиоизлучение состоит из общего фона и излучения дискретных источников. Общий фон имеет непрерывное, хотя и неравномерное, пространственное распределение и обладает непрерывным частотным спектром.

Рисунок 1.2 - Зависимость Тяк от частоты

Рисунок 1.3 - Зависимость Т_я источников от частоты

Космический фон образуется за счет, как теплового радиоизлучения межзвездного ионизированного газа, так и нетеплового излучения, возникающего в результате неравномерного движения заряженных частиц в межзвездных магнитных полях. Яркостная температура космического фона Т_як неравномерно распределена в пространстве: максимум излучения наблюдается в направлении Млечного пути. На рис.6.2 представлена зависимость Т_як от частоты, из которой следует, что при увеличении частоты интенсивность космического фона падает и на частотах более 1 ГГц она пренебрежимо мала. Среди дискретных источников космического излучения наиболее ярким является Солнце. Значительную интенсивность имеют также Юпитер, Венера, Луна и др. На рис.6.3 приведены зависимости яркостной температуры некоторых дискретных источников от частоты. Наиболее ярким источником космического излучения является Солнце (кривые 1 и 2) соответственно при минимальной и максимальной активности Солнца). Значительную интенсивность имеют также Юпитер (кривая 3), Венера (кривая 4), Луна (кривая 5) и др.

Радиоизлучение атмосферы. Основными источниками радиоизлучения в атмосфере являются кислород, водяной пар и гидрометеоры. Можно выделить нерезонансное и резонансное излучения атмосферы. Нерезонансное излучение обусловлено хаотическим (тепловым) движением молекул. Резонансное излучение возникает при самопроизвольном (спонтанном) переходе молекул из состояния с большим энергетическим уровнем в состояние с меньшим энергетическим уровнем. Резонансные частоты излучения совпадают с линиями поглощения. Интенсивность атмосферного радиоизлучения в определенном направлении зависит от метеорологических условий и толщи атмосферы в этом направлении, которая связана с углом возвышения (углом места) ?. При увеличении ? толща атмосферы, создающая шум, уменьшается и следовательно уменьшается яркостная температура атмосферы Т_яа. На рис.6.2 приведены кривые, характеризующие зависимость Т_яа от частоты для различных значений углов ? и метеорологических условий, типичных для летнего периода.

Радиоизлучение земной поверхности. Поверхность Земли, как и всякое нагретое тело, является источником электромагнитного излучения в очень широком диапазоне частот. Яркостная температура радиоизлучения земной поверхности Т_язм может быть определена как Т_ЯЗМ = Т_ЗМ( 1-R²), где Т_зм ? 290 К - термодинамическая температура Земли; R - коэффициент отражения от поверхности Земли.

Антенная температура, обусловленная радиоизлучением Земли, зависит не только от яркостной температуры Т_язм, но и от ориентации и формы ДН антенны. При использовании антенн с достаточно узкой ДН для уменьшения влияния радиоизлучения земной поверхности целесообразно работать при углах возвышения ? ? 5°. В этом случае излучение Земли будет приниматься не главным, а только боковыми лепестками ДН приемной антенны. Одним из основных требований к наземным антеннам на космических радиолиниях является требование минимального уровня боковых лепестков ДН.

Атмосферные помехи. Атмосферные помехи обусловлены электромагнитным излучением, возникающим при грозовых разрядах. Разряд молнии является мощным источником излучения с широким непрерывным спектром частот. Максимальная интенсивность излучения соответствует области звуковых частот. В диапазоне радиоволн интенсивность излучения убывает примерно обратно пропорционально частоте и, следовательно, атмосферные помехи оказывают тем меньшее влияние на работу радиолиний, чем выше частота. На рис.1.4 приведены усредненные данные, позволяющие оценивать порядок уровня атмосферных помех в средних широтах в дневное (кривая 1) и в ночное время (кривая 2).

Рисунок 1.4 - Зависимость атмосферных помех от частоты

Промышленные помехи. Промышленные (индустриальные) помехи обусловлены излучением промышленных, транспортных, бытовых и других электрических установок. В городе они лимитируют условия приема на частотах примерно от 1 до 100...300 МГц. Уровень индустриальных помех меняется в зависимости от насыщенности того или иного района электрическими установками, принятых мер по экранировке излучений и пр. Усредненные уровни помех этого вида в больших городах и пригородах можно оценить по кривым 3 и 4 на рис.6.4. Основной уровень помех от транспортных средств дают системы зажигания автомобилей.

Помехи станций. В настоящее время количество радиосредств различного назначения настолько велико, что многие из них вынуждены работать на одинаковых или близких частотах, в результате чего возникают взаимные помехи (помехи станций), которые весьма существенны, а в некоторых диапазонах они являются преобладающими. Методы количественной оценки уровня помех станций различны в разных диапазонах волн. В диапазоне УКВ вследствие особенностей распространения этих волн радиус действия мешающих станций ограничен. Поэтому имеется возможность оценить уровень помех расчетным путем, учитывая условия распространения, пространственное расположение и технические характеристики мешающих станций. Расчет может производиться теми же методами, что и расчет уровня полезного сигнала.

В диапазоне КВ оценка уровня помех станций расчетным путем, как правило, невозможна. Это обусловлено, тем, что помехи создаются не только близко расположенными станциями, но и в соответствии с особенностями распространения КВ огромным числом радиостанций, удаленных на многие тысячи километров от точки приема. Расчет усложняется также весьма многообразными и изменчивыми условиями распространения. Поэтому в настоящее время надежные данные можно получить только экспериментальным путем на основе статистической обработки результатов длительных измерений.

В диапазонах СВ и ДВ вследствие довольно стабильных условий распространения расчет уровня помех станций может производиться теми же методами, что и расчет уровня полезного сигнала с учетом пространственного расположения и технических характеристик мешающих станций.

2. Разработка имитационной модели радиоканала, подверженного замираниям сигналов

Наиболее актуальной проблемой в современных радиосистемах связи является проблема повышения производительности. Повышение производительности всегда связано со снижением энергетики и все возрастающим влиянием условий распространения. Одним из наиболее распространенных эффектов распространения сигналов в приземных и городских каналах связи является возникновение многолучевого распространения сигнала между передатчиком и приемником. Многолучевой канал связи возникает в следующих случаях:

при малых углах места прямого луча относительно поверхности земли;

в ионосферной радиосвязи в диапазоне коротких волн (КВ);

в радиосвязи с тропосферным рассеянием;

при распространении сигналов в условиях городской застройки.

Типичная геометрия таких радиолиний связи такова, что фазовый центр передающей антенны расположен на высоте от 3 до 12 м над поверхностью Земли. Высота приемной антенны изменяется от 200 до 10000 м. При этом дальность связи, ограниченная условием прямой радиовидимости, составляет от нескольких десятков, до 500 км. Во всех перечисленных случаях угол места Д прямого луча передающей антенны составляет десятые доли градуса, и диаграмма направленности антенны касается поверхности земли. Анализ геометрии позволяет сделать следующие выводы:

диаграмма антенны касается поверхности Земли, поэтому существуют отраженные лучи от области засветки;

угол скольжения на дальностях прямой радиовидимости не превышает 0,1 градуса.

При таком угле скольжения коэффициент отражения приближается к значению Котр = 1.

Рекомендуемый Международным комитетом по радиосвязи угол скольжения должен быть не менее 10 градусов. При этих условиях Котр = 0,1, и отраженные лучи можно не учитывать. В приземных радиоканалах их приходится учитывать, т. к. Котр =1. Движение приемника (ПРМ) вызывает появление доплеровского сдвига частоты принимаемого радиосигнала относительно излученного. От зоны засветки лучи отражаются с различными доплеровскими сдвигами частоты. В точке приема суммируются несколько лучей с различными доплеровскими сдвигами частоты, поэтому между сигналами, принятыми от различных лучей, наблюдаются биения, которые приводят к появлению глубоких, ниже уровня собственного шума приемника, замираниям суммарного сигнала. Среднестатистическая длительность этих замираний может превышать длительность элемента полезного сигнала в сотни раз. Это означает, что среднестатистически ниже уровня собственного шума приемника оказывается до нескольких сотен элементов принимаемого сигнала.

Быстрые колебания уровня принимаемого сигнала зависят от расстояния и частоты сигнала. Здесь мы видим иллюстрацию явления замирания. При определенных расстояниях между антеннами сигналы, распространяющиеся разными путями, приходят в приемную антенну с противоположными фазами, что уменьшает мощность сигнала. По мере увеличения дальности появляются замирания сигнала, и нарастает их глубина. Канал становится сначала райсовским, а на пределе прямой радиовидимости - рэлеевским. Современные системы радиосвязи в большинстве случаев работают в условиях многолучевого распространения радиосигналов, поэтому возникает необходимость исследования помехоустойчивости в многолучевом канале с глубокими быстрыми и медленными замираниями. В общем случае явление многолучевости приводит к искажениям передаваемых сигналов и к снижению достоверности приема информации. Искажения радиосигналов, вызванные многолучевым распространением радиоволн, зависят как от свойств канала связи, так и от характеристик используемых сигнально- кодовых конструкций. Основным параметром при создании модели многолучевого радиоканала является профиль временного рассеивания, т. е. зависимость коэффициента усиления G отражённого луча от времени задержки ф0.

Для высокоскоростных радиолиний связи, в которых длительность символа достигает значений порядка 10 нс, интервал многолучевого растяжения фз соизмерим по величине с длительностью символа. Это приведет к возникновению в канале межсимвольной интерференции. Это обстоятельство должно учитываться при разработке оптимальной сигнально-кодовой конструкции. Кроме того, необходимо использование специальных методов приема сигналов в многолучевых каналах. Анализ условий распространения радиосигналов в радиолиниях связи показывает, что для обеспечения требуемой помехоустойчивости необходимо совместное применение в таких каналах специальных методов разнесенного приема, перемежения, скремблирования и помехоустойчивого кодирования. С повышением скорости информационного обмена в радиоканале эффекты распространения радиосигналов оказывают все возрастающее влияние на оптимальность выбора сигнально-кодовых конструкций (СКК). Для правильного выбора СКК необходимо исследовать среднестатистические, а лучше наихудшие условия распространения, и разрабатывать их программные модели. Оптимизацию СКК необходимо осуществлять с использованием этих моделей. Только такими методами можно разработать действительно оптимальную СКК.

Расчет энергетического запаса на замирания F, который обеспечивает устойчивую работу радиолинии, предложен в книге Томаси Уэйна «Электронные системы связи» в виде уравнения надежности Барнетта- Вигнанта:

30 log F = D + 10 log(6ABf ) - 10 log(1 - R) - 70 (1)

где D - расстояние связи (км);

f - частота (ГГц);

R - коэффициент готовности, выраженный в долях единицы;

А - коэффициент неравномерности, А = 4 при прохождении над водой или очень гладкой поверхностью, А =1 над средней местностью; А=0,25 для горной местности;

В - коэффициент пересчета вероятности наихудшего месяца в годовую, В=1 для преобразования годовой готовности в готовность худшего месяца; В=0,5 для жарких влажных районов; В=0,25 для средних континентальных местностей; В=0,125 для очень сухих или горных местностей.

Для дальности связи 500 км требуется дополнительный энергетический запас не менее 35 дБ, т. е. необходимо увеличить мощность передатчика более чем в 1000 раз. Результаты моделирования дискретного канала, полученного из непрерывного федингового канала после линейного демодулятора, показывают, что двоичные ошибки на выходе демодулятора имеют тенденцию к пакетированию.

Пакетирование ошибок проявляется в возникновении на выходе демодулятора взаимозависимых ошибок различной кратности от 0 до длины кодового слова. Основной причиной пакетирования ошибок является процессы замирания сигналов в непрерывном канале. В таких условиях применение сигнально-кодовых конструкций (СКК), ориентированных на исправление одиночных независимых ошибок, не является оптимальным техническим решением. Для оптимизации СКК необходимо исследовать процесс пакетирования ошибок. Исследования процессов пакетирования ошибок в канале с АБГШ и в канале с релеевскими замираниями. Анализ гистограмм распределения символьных пакетных ошибок на длине кода (длина кода=127 символов) в канале с АБГШ и канале с релеевскими замираниями показал следующее: - при вероятности ошибки демодулятора Рош.дем.= 6,5Ч10-2 вероятность ошибки на символ в канале с АБГШ Рош.сим.=3,75Ч10-1, а в канале с релевскими замираниями Рош.сим.=1,92Ч10-1; - оптимизированный декодер в канале с АБГШ имеет Рош дек = 6,6Ч10-2, в то время как он же полностью исправляет ошибки в канале в релевскими замираниями;

- максимум вероятности появления ошибок в канале с АБГШ приходится на 47

кратность, а в канале с релевскими замираниями после перемежителя на 25 кратность;

- вероятность символьной ошибки в канале с АБГШРош сим = 3,75Ч10-1 , что почти в 2 раза выше, чем в канале с релевскими замираниями Рош.сим.=1,92Ч10-1.

Вышеизложенный анализ приводит к полезному выводу: в каналах с релевскими замираниями необходимо применять недвоичные помехоустойчивые коды совместно с перемежителем.

Анализ рисунка позволяет сделать следующие выводы:

энергетический выигрыш от применения СКК на базе двух недвоичных кодов Рида-Соломона по сравнению с СКК на базе двоичного сверточного кода и кода Рида- Соломона составляет для Рош =10-5 более 16 дБ в релеевском радиоканале с глубокими замираниями.

на помехоустойчивость СКК влияет не только вероятность ошибки, но и распределение ошибок на входе декодера.

сверточные коды предпочтительно использовать в каналах с независимым распределением ошибок, таких как каналы спутниковой связи.

в каналах с замираниями (канале с пакетированием ошибок) предпочтительней использовать коды, предназначенные для борьбы с пакетными ошибками. Такими кодами являются коды РС. Выигрыш СКК РС-РС в канале с замираниями происходит из-за того, что в канале с пакетированием резко уменьшается вероятность символьной ошибки при той же вероятности битовой ошибки (вероятности ошибки демодулятора).

3. Экономика

4. Безопасность жизнедеятельности

Известно, что все работы инженером будут проводиться в помещении размером 6x8x3 м с южной ориентацией оконных проемов оснащенной пятью светильниками типа ЛВО. В нем постоянно работает 5 человек. Рабочее место каждого представляет собой стол с размерами 1.5x0.8м, с высотой рабочей поверхности 800мм, высотой пространства для ног 720мм и стул с регулируемой высотой. Все рабочие места оборудованы персональными компьютерами HP с ЖК мониторами диагональю 53 см, что соответствует нормам СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03, в котором установлены следующие нормы для рабочего места с ПЭВМ для взрослых пользователей: высота рабочей поверхности стола должна регулироваться в пределах 680 - 800 мм, при отсутствии такой возможности высота рабочей поверхности стола должна составлять 725 мм; высота пространства для ног не менее 600мм, шириной - не менее 500 мм, глубиной на уровне колен - не менее 450 мм и на уровне вытянутых ног - не менее 650 мм. высота рабочего сидения должна регулироваться в пределах 400-500 мм.

В данном помещении на одно рабочее место приходится объем 24 м³ и площадь 8 м², что соответствует нормам, установленным СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03, по которым на одно рабочее место пользователей ПЭВМ с ЖК экранами должно приходить не менее 4,5 м², а объем не менее 19,5 м³.

4.1.2 Микроклимат

Для комфортной работы в помещении должен быть определенный микроклимат. В помещении микроклимат характеризуется температурой (°С), влажность (%) и скоростью ветра (м/с).

Выполняемая работа по энергозатратам относится к категории 1а. Оптимальные и допустимые показатели температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений должны соответствовать значениям, указанным в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - «Оптимальные и допустимые параметры микроклимата» по ГОСТу 12.1.005-88

Фактические значения параметров приведены в Таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Фактические значения параметров.

Внутренний микроклимат соответствует нормам представленный в ГОСТе 12.1.005-88. Этому способствует система кондиционирования воздуха и центральное отопление.

4.1.3 Освещённость

Рассмотрим основные требование при выборе систем освещения для отдела:

-постоянство освещенности во времени;

-соответствие уровня освещенности рабочих мест характеру выполняемой зрительной работы;

- отсутствие резких теней и блескости (переотражение);

-достаточно равномерное распределение яркости на рабочих поверхностях и в окружаемом пространстве;

-оптимальная направленность излучаемого осветительными приборами светового потока;

-долговечность, экономичность, электро- и пожаробезопасность, эстетичность, удобство и простота эксплуатации.

Рассматриваемое помещение имеет совмещенное (естественное и искусственное) освещение, причем естественное освещение - боковое, т.е рабочие места располагаются перпендикулярно плоскости оконного проема, т.к. рассматриваемый тип работы соответствует III разряду зрительной работа подразряд б (наименьший размер объекта разрешения 0.3-0.5мм.) инженера-оператора. Согласно СНиП 23-05-95 для выполнения такой работы необходима освещенность не меньше 300 лк для системы общего освещения.