МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Алматинский институт энергетики и связи
А.З.Айтмагамбетов
ПРИНЦИПЫ РАДИОКОНТРОЛЯ ЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
Учебное пособие
Алматы 2005
УДК 621.391
Принципы
радиоконтроля частотного спектра:
Учебное пособие /
А.З.Айтмагамбетов;
АИЭС. Алматы, 2005. -
104 с.
Рассмотрены
вопросы организации радиоконтроля использования частотного спектра в Республике
Казахстан, цели и задачи радиоконтроля, методы измерения параметров сигналов и
помех, способы пеленгования источников радиоизлучения, нормативно-правовая
база, необходимая при проведении радиоконтроля.
Учебное
пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям направления
380000 – Радиоэлектроника и телекоммуникации, 050719 – Радиотехника,
электроника и телекоммуникации.
Табл.
21, Ил. 6, Библиогр. - 28 назв.
РЕЦЕНЗЕНТ: кафедра АЭС, канд. техн. наук, проф.
А.Ж.Джангозин.
Печатается
по плану издания Министерства образования и науки Республики Казахстан на 2005
г.
ISBN
Ó Алматинский институт энергетики и связи, 2005 г.
Содержание
|
|
|
Введение………………………………………………………………..... |
6 |
|
1 Организация
системы радиоконтроля в Республике Казахстан…………………………………………………………………. |
7 |
|
1.1 Анализ состояния системы радиоконтроля в Республике Казахстан……………………………………………………… |
7 |
|
1.2 Радиоконтроль в системе управления
использованием РЧС |
8 |
|
1.3 Цели и задачи радиоконтроля…………………………….. |
10 |
|
|
1.4 Место
радиоконтроля в задачах управления использованием радиочастотного спектра……………………………….………….. |
12 |
|
1.5 Использование
результатов радиоконтроля в задачах управления использованием РЧС высшего уровня…………….. |
13 |
|
1.6 Использование
результатов радиоконтроля в задачах управления использованием РЧС нижнего уровня……………… |
14 |
|
1.6.1
Присвоение радиочастот……………………………………... |
14 |
|
1.6.2
Выявление источников помех и
принятие мер к их устранению……………………………………………………. |
17 |
|
1.7 Планирование
радиоконтроля……………………………….. |
17 |
|
1.8 Аналитическая
работа при радиоконтроле………………….. |
20 |
2 Рекомендации по методологическому обеспечению
служб радиоконтроля……………………….…………………………………….. |
23 |
|
|
2.1 Нормативная база, регламентирующая сферу деятельности служб радиоконтроля……………….………………………………. |
23 |
|
2.2 Методы и средства радиоконтроля…………………………….. |
26 |
|
2.2.1 Современные системы и средства радиосвязи……………… |
26 |
|
2.2.1.1
Сотовые системы связи……………………………………. |
27 |
|
2.2.1.2
Транкинговые системы радиосвязи………………………. |
32 |
|
2.2.1.3
Системы персонального
радиовызова……………………. |
35 |
|
2.2.2
Контроль параметров излучений
аппаратными средствами |
38 |
|
2.2.3
Контроль параметров излучений
на основе комплексного использования аппаратных средств и программного
обеспечения……………………………………..…………………… |
41 |
|
2.2.4
Особенности измерения
параметров при радиоконтроле в различных
диапазонах частот…………..………………………….. |
42 |
|
2.3
Требования к аппаратуре
радиоконтроля…………………… |
44 |
|
2.3.1
Обоснование требований к
аппаратуре радиоконтроля…… |
44 |
|
2.3.1.1
Технические задачи
радиоконтроля………………………. |
44 |
|
2.3.1.2
Характеристики управления и
взаимодействия с оператором и другими средствами радиоконтроля………..…….. |
45 |
|
2.3.1.3
Технические характеристики
оборудования, нормируемые в режиме контроля загрузки (занятости)
радиочастотного спектра и радиоканалов………………………… |
47 |
|
2.3.1.4
Требования к оборудованию в
режиме контроля и измерения параметров радиоизлучений……………….…………. |
48 |
|
2.3.1.5
Требования к оборудованию в
режиме опознавания радиосигналов и идентификации источников излучений………... |
49 |
|
2.3.1.6
Требования к оборудованию в режиме поиска и идентификации источников
помех………………………… |
50 |
|
2.3.1.7
Требования к оборудованию в режиме дистанционного управления или
работы в сети……………………………… |
51 |
|
2.3.1.8
Требования к информационному
обеспечению…………. |
52 |
|
2.3.1.9
Требования к математическому и
программному обеспечению……………………………………………………….. |
52 |
|
2.3.2
Специфика использования антенн
на радиоконтрольных пунктах ……………………………………………………….. |
54 |
|
2.3.2.1
Особенности работы РКП………………………………… |
54 |
|
2.3.2.2
Требования к антеннам,
используемым на РКП………… |
56 |
|
2.3.3
Радиоприемные устройства (РПУ)
РКП…………………… |
59 |
|
2.3.3.1
Требования к техническим
характеристикам РПУ для РКП………………………………………………………………… |
59 |
|
2.3.4
Системы определения
местоположения источников радиоизлучений……………………………………………… |
65 |
|
2.3.4.1 Специфика решения задач и методы определения местоположения
источника радиоизлучений……….………….. |
65 |
|
2.3.4.2
Ошибки пеленгования………………….………………... |
65 |
|
2.3.4.3
Эксплуатационная точность
пеленгования………………. |
66 |
|
2.3.4.4
Основные характеристики
пеленгаторов………………… |
67 |
|
2.3.4.5
Определение местоположения
источника с помощью стационарных
пеленгаторов…………………………………. |
68 |
|
2.3.4.6
Определение местоположения
источника с помощью мобильных
пеленгаторов……………………..………………….. |
69 |
|
2.3.4.7
Классификация пеленгаторов…………………………….. |
70 |
|
2.3.4.8
Общие рекомендации по
использованию и выбору пеленгаторов………….……………………………………………. |
70 |
|
2.4
Метрологическое обеспечение
измерений на радиоконтрольных
пунктах………………………………………... |
72 |
|
2.4.1
Метрологическое обеспечение……………………………… |
72 |
|
2.4.2
Сертификация аппаратуры радиоконтроля………………….. |
75 |
3
Методические рекомендации по
организации и проведению радиомониторинга…………………………..……………………………… |
76 |
|
|
3.1 Контроль
использования спектра (проверка соблюдения регламентарных положений и контроль)……………………..…… |
76 |
|
3.1.1 Проверка
соблюдения регламентарных положений……… |
76 |
|
3.1.2
Контроль…………………………………………………….. |
77 |
|
3.2
Контроль соблюдения правил
использования частотных назначений…………………………………………………………… |
77 |
|
3.3
Контроль уровней помех
действующим системам связи…..… |
79 |
|
3.4
Типичная процедура рассмотрения
жалоб на помехи………… |
80 |
|
3.5
Проект документа «Методические
указания по проведению радиомониторинга и выполнению измерений параметров
РЭС»... |
85 |
|
3.5.1
Общие положения……………………………………………. |
85 |
|
3.5.2
Состав работ и порядок их
выполнения при обосновании разрешений на
использование радиочастот……………………….. |
86 |
|
3.5.3
Состав работ и порядок их
выполнения при вводе РЭС (ВЧ устройств) в
эксплуатацию…………….……………………… |
90 |
|
3.5.4
Состав работ и порядок их
выполнения при обеспечении эксплуатационной готовности назначенных
радиочастот для эксплуатации РЭС…………….…………………………………….. |
97 |
|
3.5.5
Организация работы
подразделений радиомониторинга….. |
100 |
Список литературы…………………………………………….………….. |
102 |
Введение
Постоянный рост
внедряемых систем и сетей радиосвязи и вещания, широкое внедрение цифровых
технологий на сетях связи предъявляет к органам государственного управления
использованием радиочастотным спектром
(РЧС) повышенные требования в отношении
планирования использования РЧС,
совершенствования технологии подготовки и согласования разрешительных
документов на использование радиочастот и обеспечения постоянной
эксплуатационной готовности назначенных радиочастот.
Эффективное
использование радиочастотного спектра (РЧС) является одной из главных задач
Агентства Республики Казахстан по
информатизации и связи, занимающегося управлением использования РЧС. Нехватка
спектра связана не только с ростом числа потребителей РЧС, но и с несовершенством
характеристик передающей и приемной радиоаппаратуры. В этих условиях актуальным
становится не только эффективное частотное планирование и присвоение частот,
вводимых в эксплуатацию радиоэлектронных средств (РЭС), но и контроль за соблюдением правил
использования частотных присвоений. Радиоконтроль является одним из главных
элементов системы управления использованием РЧС, и от его успешной работы во
многом зависит эффективность всей системы управления. Технический
радиоконтроль в настоящее время становится также одним из звеньев при
решении задач частотных присвоений.
Использование результатов теоретических расчетов электромагнитной совместимости
(ЭМС) с данными радиоконтроля позволит оптимизировать распределение частот с
учетом реальной загрузки РЧС.
Однако в настоящее
время состояние системы радиоконтроля в
стране не адекватно уровню развития
систем телекоммуникаций и потребностям рынка, предоставляемых юридическим и физическим лицам услуг в части
использования РЧС. Основными причинами такого состояния являются: недостаточный
уровень оснащенности подразделений радиоконтроля специальной аппаратурой, технологической проработки вопросов ведения
радиоконтроля, начиная от постановки
задачи и заканчивая оформлением и практическим
использованием полученных результатов, а также отсутствие методик,
руководств и других документов, регламентирующих порядок действий каждого
специалиста при организации и проведении радиоконтроля.
Основой для выполнения
задач по эффективному управлению
использованием РЧС является выработка основных направлений организации,
развития и автоматизации системы радиомониторинга в стране. К таким
направлениям можно отнести: уточнение целей, функций и задач радиоконтроля,
формирование и совершенствование нормативно-правовой базы, реализация единой
технической политики оснащения средствами радиоконтроля, совершенствование
организационной структуры системы радиоконтроля, автоматизация управления радиоконтролем.
1 Организация системы
радиоконтроля в Республике Казахстан
1.1 Анализ состояния
системы радиоконтроля в Республике Казахстан
В соответствии с
Постановлением Правительства РК №724 от 22.07.03 на Агентство Республики Казахстан по информатизации и связи (АИС)
возложены функции проведения радиоконтроля и защиты радиоприема от
индустриальных помех, а также государственного технического надзора и контроля
за использованием радиочастотного спектра.
При выполнении своих функций по радиоконтролю органы Агентства используют
в основном нормативно-правовую базу, касающуюся общих вопросов деятельности в
области телекоммуникаций (Регламент радиосвязи, законы «О связи», «О лицензировании», Постановления Правительства
РК и т.д.). Законов и Постановлений Правительства, регламентирующих
деятельность по радиоконтролю РЧС в Республике Казахстан пока нет. Имеются только
ведомственные приказы Министерства
транспорта и коммуникаций и Комитета связи и информатизации, в которых отражены
некоторые аспекты радиоконтроля [26,27]. Для эффективной работы служб
радиоконтроля также необходимо внесение
дополнений в Административный Кодекс РК, в Положение о порядке лицензирования в
сфере телекоммуникаций, в Правила приобретения и ввоза РЭС, а также разработка
собственных стандартов и норм на
методы измерений, ЭМС, сертификацию РЭС, гармонизированных с международными
стандартами.
Для выполнения функций
контроля использования РЧС во
всех региональных (областных) управлениях имеются радиоконтрольные службы (пункты). Радиоконтрольные пункты оснащены
оборудованием (радиоизмерительная аппаратура, компьютерная техника,
транспорт), которое обслуживает
инженерно-технический персонал. Методическое руководство и
обеспечение радиоконтрольными пунктами
(РКП) должен осуществлять
соответствующий департамент Агентства.
Радиоконтрольные
пункты областных управлений АИС не в
равной степени оснащены оборудованием и укомплектованы техническим персоналом.
На первом месте по оснащению оборудованием находится управление г.Алматы, а на втором – управление г.Астаны. РКП г.Алматы оснащен
измерительно-пеленгационным комплексом «Эсмеральда» производства фирмы “Thomson CSF”, поставленным в
1999 году по проекту ТАСИС. Кроме того, имеются два подвижных
пеленгационных комплекса «Пелена» и DDF6100C , два анализатора спектра фирмы Hewlett Packard, измерительные приемники фирм Rhode& Schwarz и ICOM. Следует
отметить, что современный комплекс «Эсмеральда», имеющий большие функциональные
возможности, используется далеко не на полную мощность из-за отсутствия
обученных специалистов и отсутствия методической и технической поддержки
фирмы–изготовителя. Кроме того, в больших городах требуется дополнительное
специальное оборудование для
радиоконтроля современных цифровых радиосистем (GSM, CDMA, DECT и др.). Не решены вопросы поверки
измерительной аппаратуры РКП.
Как следует из
анализа поступлений средств в госбюджет за использование РЧС, наибольший вклад
вносят пользователи РЭС городов Алматы и Астаны. Это, естественно,
обусловлено большим количеством РЭС,
функционирующих в этих городах. Соответственно техническому и кадровому
обеспечению радиомониторинга в городах Алматы и Астане должно уделяться большее
внимание.
Остальные областные
центры страны оснащены оборудованием гораздо в меньшей степени. Имеются большие проблемы с помещениями
для радиоконтрольных пунктов (не соответствуют требованиям к станциям
радиомониторинга), подвижными станциями радиоконтроля, средствами связи,
программным обеспечением. Областные РКП испытывают также недостаток в квалифицированных радиоинженерах, методическом обеспечении по
вопросам измерений, поиска и устранения радиопомех.
Имеет место большой
процент неустраненных радиопомех по
жалобам пользователей РЧС. Так, в 2001 году из 199 жалоб на помехи выявлено и
устранено только 164 источника, а в 2002 году из 205 – устранено 185. Основными
причинами несвоевременного устранения
радиопомех являются отсутствие соответствующей технической базы, отсутствие
поверенных измерительных приборов, нехватка квалифицированных специалистов.
1.2 Радиоконтроль в системе управления
использованием РЧС
Основными
функциями, которые должна выполнять система управления использованием спектра,
согласно [25] являются лицензирование, инспекция, проверка лицензий, контроль
за использованием спектра, международные отношения и координация, частотное
планирование, разработка стандартов по спектру, присвоение частот и ведение
документации об использовании спектра.
Основной целью
радиоконтроля является обеспечение как осуществление процесса управления
использованием РЧС в целом, так и выполнение функций присвоения частот и
частотного планирования.
Взаимодействие между
системой радиоконтроля и управлением
использованием РЧС можно характеризовать следующим образом.
Организация по управлению
использованием РЧС:
-
предоставляет системе
радиоконтроля официальные перечни частотных присвоений;
-
направляет системе
радиоконтроля общие рекомендации и пожелания по исследованию полос частот, где
могут возникнуть проблемы по их использованию, а также информацию о будущих
требованиях к радиоконтролю;
-
обращается с
конкретными рабочими запросами в конфликтных ситуациях:
по проведению
конкретных измерений при решении особых проблем по ЭМС;
по проведению
измерений ЭМО на частотах, которые предполагается присвоить;
по проведению
измерений, требуемых МСЭ.
Система радиоконтроля:
-
предоставляет
организации по управлению использованием РЧС данные о неиспользуемых или
малоиспользуемых частотах, которые могут быть присвоены другим РЭС, а также
данные по общей оценке загрузки полос частот;
-
предоставляет
информацию относительно общего состояния технической и административной
дисциплины в использовании РЧС;
-
определяет области, в
которых могут возникнуть проблемы с использованием РЧС, в частности проблемы
ЭМС;
-
способствует
выполнению решений по использованию РЧС, выявляя передатчики, нарушающие
установленные правила, и давая тем самым возможность принимать соответствующие
меры.
Система
управления использованием РЧС разрабатывает руководящие принципы и основные
направления работы системы радиоконтроля и определяет вид и размеры помощи,
требуемой от радиоконтроля, особенно в отношении долгосрочного планирования.
Неукоснительное
выполнение пользователями лицензионных требований, соблюдение технических
правил и регламентных положений, связанных с организацией работы РЭС и
радиообмена между пользователями РЭС, является обязательным условием эффективного
управления использованием РЧС. Основой оперативного управления использованием
РЧС служат результаты процедур радиоконтроля относительно реального
использования спектра, предоставляемые Администрации. Эти результаты содержат
данные о фактической занятости спектра в сравнении с планируемой,
соответствующей выданным разрешениям; об отклонениях от заявленных параметров
радиоизлучений; о местоположении и параметрах санкционированных и
несанкционированных излучений РЭС; о взаимных помехах. Радиоконтроль
поддерживает общую деятельность по управлению использованием РЧС, обеспечивая
анализ степени использования отдельных каналов и полос частот. Результаты
радиоконтроля позволяют оценить эффективность административных и технических
мероприятий по управлению использованием РЧС.
Радиоконтроль
выполняет инспекционно-наблюдательные функции и предоставляет всестороннюю
информацию о состоянии радиоэфира, необходимую для принятия решений о
корректирующих действиях для эффективного использования РЧС и обеспечения условий
для нормальной работы лицензированных средств радиосвязи.
Для повышения
эффективности радиоконтроля рекомендуется использовать автоматизированные базы
данных. Ценность информации, полученной при радиоконтроле, может быть повышена,
если она легко доступна при проведении различной деятельности по управлению
использованием РЧС. Кроме того, автоматизированные базы данных могут
использоваться для повышения эффективности самого процесса радиоконтроля,
помогая эффективно отбирать сигналы для дальнейшего исследования (сравнение
использования с присвоениями), а также обеспечивая эффективный путь для
регистрации и обработки результатов проверок выбранных сигналов.
При реализации
системы управления использованием РЧС особенно важно задействовать процесс
присвоения частот и определить требования к файлу данных. Если эти ключевые
элементы не будут адекватно реализованы, то использование данных, полученных
при радиоконтроле, будет иметь ограниченный характер, а большие средства,
расходуемые на проведение радиоконтроля, не будут эффективно использоваться.
Радиоконтроль
и управление использованием РЧС неразрывно связаны друг с другом, и
совершенствование методов управления использованием РЧС на современном этапе
развития радиосвязи не может происходить без совершенствования методов
радиоконтроля. Тесная взаимосвязь контроля и управления логично ставит вопрос
об их объединении в единой компьютерной системе.
1.3 Цели и задачи радиоконтроля
Конкретными
целями радиоконтроля являются [2]:
а) обеспечение администраций
данными, необходимыми для процесса управления использованием РЧС, а именно:
1)
информацией о степени
занятости электромагнитными излучениями диапазонов и отдельных частот;
2)
информацией о
соответствии параметров передаваемых сигналов требованиям лицензий на передачу;
3)
данными по ведению и
проверке регистрации частот;
4)
данными по
обнаружению, опознаванию и определению местоположения источников
несанкционированных радиоизлучений;
б) содействие в решении проблем электромагнитной совместимости при вводе
в эксплуатацию новых радиосистем, присвоении рабочих частот и составлении
частотных планов посредством контроля границ зон обслуживания, параметров РЭС и
выявления источников помех конкретным радиосистемам;
в) содействие в обеспечении допустимого уровня помех при приеме населением
звуковых и телевизионных вещательных программ;
г) обеспечение Администраций информацией, связанной с решением
конкретных задач по обращениям пользователей РЧС, а также для программ
международного радиомониторинга.
Цели
определяют конкретные технические задачи радиоконтроля, которые подробно
изложены в [7]. К ним, в частности, относятся:
а) измерение параметров и характеристик сигналов и источников
радиоизлучений. Измерения включают:
1)
измерение частоты излучения и ее соответствия присвоенному номиналу;
2)
измерение ширины полосы частот, занимаемой сигналом, и соответствия присвоенной
полосе частот;
3)
измерение уровней побочных и внеполосных излучений;
4)
измерение девиации излучений с частотной модуляцией (ЧМ) и ее соответствия
предписанному значению;
5)
измерение уровней поднесущих и их соответствия предписанным значениям;
6)
измерение напряженности поля и плотности потока мощности для: изучения и
подтверждения принятых моделей распространения радиоволн и алгоритмов
присвоения частот; подтверждения расчетов отношений несущая/помеха; проверки
критериев совместного использования частот различными радиослужбами; проверки
анализа предсказания помех; оценки зон обслуживания РЭС;
7)
измерение занятости полос частот для проверки принятых правил распределения и
присвоения частот и возможности их повторного использования;
8)
определение класса излучения для оценки его параметров модуляции;
9)
измерение шумов окружения, обычно на долговременной основе, для решения
некоторых вопросов по использованию спектра, таких, как применение
широкополосных сигналов;
10)
измерение специальных характеристик сигналов для конкретного вида службы,
например, телевизионного вещания, широкополосных спутниковых передач и т.п.
б) анализ радиоизлучений для:
1) идентификации источников недопустимых радиопомех;
2)
проверки соответствия
идентификационных сигналов (позывных) национальным и международным регламентам
идентификации сигналов;
3)
идентификации
незарегистрированных передатчиков;
4)
пеленгации или
определения местоположения источника недопустимой помехи и радиопередатчика,
работающего с нарушениями национальных и международных стандартов и регламента;
в) участие в международном радиомониторинге для исключения помех между
РЭС вообще, и помех в полосах частот, отведенных для подачи сигналов бедствия и
обеспечения безопасности движения, в частности, а также для предоставления
информации для конференций радиосвязи;
г)
предоставление отчетов по результатам радиоконтроля для решения вопросов,
связанных с разработкой стандартов на параметры излучений;
д) проведение
периодических инспекционных проверок радиооборудования для его соответствия
техническим, рабочим и регламентным условиям, установленным для управления
использованием РЧС;
е) выявление
областей специальных проблем для дополнительных или более интенсивных
исследований;
ж) разработка
рекомендаций или предложений и процедур по исключению радиопомех.
1.4 Место радиоконтроля в
задачах управления использованием радиочастотного спектра
Радиоконтроль является составной частью системы управления
использованием радиочастотного спектра и предназначен для повышения
эффективности этого управления. Управлением использования радиочастотного
спектра занимаются:
Агентство
Республики Казахстан по информатизации
и связи;
радиочастотные
органы Минобороны РК.
Основную цель
радиоконтроля можно сформулировать как получение необходимых при решении задач
управления использованием РЧС данных о реальной электромагнитной обстановке.
Классификацию
задач, в которых могут потребоваться результаты радиоконтроля, можно
осуществить по следующим признакам:
а) уровень
значимости задач управления использованием
РЧС;
б)
оперативность принятия решения;
в) содержание
задач управления использованием РЧС.
В таблице 1.2,
построенной с использованием этих признаков, показана иерархия основных задач,
в которых используются результаты радиоконтроля.
Таблица 1.2 -
Управление использованием радиочастотного спектра
Задачи высшего (республиканского) уровня |
Задачи нижнего (областного) уровня |
||
Плановые задачи |
Оперативные и внеплановые задачи |
||
Назначение (присвоение) радиочастот |
Контроль соблюдения правил использования
частотных назначений |
Контроль уровней помех
действующим системам связи |
Выявление источников помех и принятие мер к их
устранению |
К
задачам высшего уровня относятся
задачи, связанные с разработкой правил использования радиочастотного ресурса.
Этими вопросами занимаются Государственная межведомственная комиссия по
радиочастотам (ГМКРЧ) и Агентство
Республики Казахстан по информатизации и связи
(АИС). Для их решения необходимы результаты радиоконтроля, полученные в
различных регионах страны.
К задачам
нижнего уровня, выполняемым в географических границах региона, следует отнести
контроль использования частотного ресурса, выявление и устранение причин
нарушений в использовании спектрального ресурса, оценку электромагнитной
обстановки (ЭМО) в регионе и отдельном городе.
Задачи управления
использованием РЧС также могут подразделяться на плановые, оперативные и
внеплановые задачи [16]. К плановым задачам относятся задачи, для которых
необходимо регулярное получение данных радиоконтроля. Оперативные и внеплановые
задачи являются вторичными задачами по отношению к основным плановым задачам,
так как они могут возникать как результат решения плановых задач.
1.5
Использование результатов радиоконтроля в задачах управления использованием РЧС
высшего уровня
В
соответствии с положением об АИС к задачам высшего уровня следует отнести
такие задачи, как разработка предложений по использованию радиочастот радиоэлектронными
средствами (РЭС) и ВЧ устройствами, разработка нормативно-технической
документации, проведение мероприятий по международной координации частотных
присвоений, разработка дополнительных мер по совершенствованию управления
использованием спектра, решение организационных вопросов и т.д. При решении
этих задач в первую очередь необходимы данные, характеризующие состояние
электромагнитной обстановки (ЭМО) по отдельным регионам и городам, а также в
целом по стране. К таким данным следует отнести:
-
список используемых
радиослужб и типов РЭС, находящихся в эксплуатации, количество РЭС, находящихся
под плановым радиоконтролем, и перечень контролируемых параметров;
-
перечень операторов
связи и РЭС, у которых были зафиксированы нарушения в использовании РЧС, с
указанием типа используемых радиопередатчиков (РПД), количества нарушений,
причин и вида зафиксированных нарушений;
-
интегральные данные о
загрузке выделенного частотного ресурса;
-
статистические данные
о фоновых и сосредоточенных помехах, включая незаконно действующие передатчики
(НДП), на выделенном частотном ресурсе;
-
данные о наличии и
результатах контроля свободного и пригодного для использования
частотно-территориального ресурса.
Наличие этой
информации позволит:
-
проанализировать
состояние дел по радиоконтролю, скоординировать работу подразделений,
занимающихся управлением использования РЧС, спланировать дооснащение и
модернизацию радиоконтрольных пунктов (РКП);
-
определить и
спланировать дополнительные мероприятия по проведению радиоконтроля;
-
выявить средства
связи, у которых наиболее часто проявляются отклонения технических параметров
от нормативных значений, предъявить дополнительные требования к радиоконтролю и
инспекторским проверкам данных РЭС, определить целесообразность их
использования в стране;
-
оценить готовность и
целесообразность ввода новых, перспективных систем связи;
-
разработать
мероприятия по совершенствованию управления использованием РЧС.
1.6
Использование результатов радиоконтроля в задачах управления использованием РЧС
нижнего уровня
Задачи
управления использованием РЧС нижнего уровня, как отмечено выше, решаются
региональными управлениями. К этим задачам относятся:
-
присвоение
радиочастот;
-
контроль соблюдения
правил использования частотных присвоений;
-
контроль уровней
помех действующим системам радиосвязи;
-
выявление источников
помех и принятие мер по их устранению.
Перечисленные
задачи имеют непосредственное отношение к обеспечению электромагнитной
совместимости (ЭМС) РЭС. Результаты, получаемые при их решении, также
необходимы при решении задач управления использованием РЧС высшего уровня.
1.6.1
Присвоение радиочастот
Порядок
назначения радиочастот регламентируется соответствующими документами АИС и
ГМКРЧ. В соответствии с этими документами радиочастотные органы должны
осуществлять систематический контроль использования присвоенных радиочастот и
принимать меры по своевременному устранению выявленных нарушений. Порядок
решения этой задачи представлен на рисунке 1.1.
Анализ частотной
заявки и получение разрешения на возможность
использования частотного ресурса Частотно-территориальное
планирование Расчет зоны
обслуживания проектируемой
системы Расчет зон
действия создаваемых
помех Оценка ЭМС Выявление потенциально
возможных источников помех проектируемой системы Определение РЭС,
для которых проектируемая система связи является потенциальным источником
помех Экспертная
оценка средствами эфирного радиоконтроля результатов
частотно-территориального планирования
Рисунок 1.1 – Порядок решения задачи присвоения
Основным
результатом расчетов при частотно-территориальном планировании является
предварительный вывод о пригодности и целесообразности использования
выделяемого частотного ресурса и получение данных о потенциально возможных
взаимных помехах, которые могут возникнуть между вновь вводимой системой связи
и действующими РЭС.
В задаче
оценки ЭМС под потенциально возможной помехой понимается помеха, которая может
возникнуть в результате отклонения от норм технических параметров передатчика,
изменений условий распространения или обусловлена какими-либо другими
причинами, вероятность появления которых достаточно велика.
Полученные
результаты, рассортированные по вероятности появления помехи и поражения ею
приемных устройств, позволят осуществить техническую экспертизу при вводе
системы связи в эксплуатацию и разработать эффективный и целенаправленный план
радиоконтроля на этапе эксплуатации. В общем случае речь идет о необходимости
иметь базу данных потенциально возможных помех с указанием оценок вероятностей
их возникновения и ущерба, к которому может привести помеха.
Завершающей
фазой разработки частотно-территориального планирования является техническая
экспертиза с использованием средств эфирного радиоконтроля. Основной задачей
технической экспертизы является подтверждение результатов планирования
посредством измерений средствами радиоконтроля уровней электромагнитных
излучений, значения которых были получены расчетным путем. Проведение
технической экспертизы наиболее актуально для индустриально-развитых регионов,
где работает большое количество технических средств, являющихся источниками
индустриальных помех в различных диапазонах частот.
Однако техническая
экспертиза ограничена временными рамками, отводимыми на выполнение необходимых
работ по поданной заявке. В соответствии с положением о порядке присвоения
частот для их выполнения отводится один
месяц. Этот интервал времени не позволяет с достаточной достоверностью оценить
изменение уровня фоновых помех не только в зависимости от сезона года, но и
получить достаточный объем статистики для оценки уровня фоновых помех в
зависимости от дня недели (рабочие дни, выходные) и времени суток. Ограниченные
временные рамки также не позволяют выявить помехи, редко появляющиеся в эфире,
среди которых могут быть и незаконно действующие передатчики (НДП).
Данные
обстоятельства могут привести к тому, что помеха проявится после введения
системы связи в эксплуатацию, а ее устранение потребует больших временных и
финансовых затрат. Достоверность технической экспертизы может быть повышена при
использовании результатов планового радиоконтроля, осуществляемого за
достаточно продолжительный интервал времени.
Аккумуляция
данных радиоконтроля по свободным или слабо загруженным частотам с различных
постов радиоконтроля за длительный период времени (не менее одного года) в
единой базе данных и последующая их обработка позволят сформировать
промежуточную базу данных по частотно-территориальному и временному ресурсу,
потенциально пригодному для выделения вновь вводимым средствам связи. Наличие
данных результатов повысит надежность и эффективность назначения частот.
Создание
базы данных по частотно-территориальному ресурсу, пригодному для выделения
вновь вводимым средствам, можно разбить на три этапа.
На первом
этапе на основе территориальных планов частотных присвоений и данных об
общей тенденции развития телекоммуникаций и потребностях в тех или иных
системах связи в конкретных регионах прогнозируется спрос на
частотно-территориальный ресурс. Результатом данного этапа является перечень
частот и географических зон, на которые ожидается спрос.
На
втором этапе на основе перечня, полученного на первом этапе, формируется
предварительная расчетная база данных частотно-территориального ресурса. Целью
второго этапа является определение частотно-территориального ресурса,
удовлетворяющего условиям:
-
данный ресурс не
используется эксплуатируемыми РЭС;
-
расчетные уровни
помех не превышают допустимые уровни помех для средств связи, на которые
ожидается спрос;
-
использование данного
частотно-территориального ресурса новыми системами связи не вызовет превышения
допустимого уровня помех существующим системам связи.
На третьем этапе,
используя базу данных, осуществляется планомерный радиоконтроль ЭМО. Цель
радиоконтроля — оценка уровня фоновых помех в зависимости от сезона года, дня
недели (рабочие и выходные дни), времени суток, а также выявление помех от
действующих РЭС и различных установок, излучающих электромагнитные волны.
Основное требование, предъявляемое к результатам такого радиоконтроля, состоит
в обеспечении достоверности, гарантирующей, что истинные уровни помех не
превысят расчетных значений. В частности, необходимо гарантировать, что на
контролируемых частотах отсутствуют редко появляющиеся в эфире помехи, среди
которых могут оказаться и НДП. По результатам выполнения перечисленных этапов
формируется база данных, потенциально пригодного для использования средствами
связи частотно-территориального ресурса, на который ожидается спрос. Результатом
третьего этапа является также перечень частот и географических зон, которые в
соответствии с расчетами являются потенциально пригодными для использования,
несмотря на то, что по результатам радиоконтроля они оказались «пораженными»
помехой. В этом случае службам радиоконтроля и надзора ставится задача выявить
причину возникновения повышенного уровня помех и принять меры по их устранению.
1.6.2 Выявление источников помех и принятие мер к
их устранению
Выявление
источников помех и их устранение — наиболее очевидная задача радиоконтроля и
поэтому не требует отдельного обоснования. Плановая работа службы радиоконтроля
должна обеспечивать возможность выявления источников помех в процессе решения
основных задач радиоконтроля, хотя нельзя исключить и внеплановые задачи поиска
помех. Задача поиска и устранения источников помех (НДП и т.д.) по прецеденту
является сложной, дорогостоящей, но необходимой процедурой.
Приоритетными
должны являться плановые задачи управления использованием РЧС по обеспечению
беспомеховой работы объектов связи. При обнаружении помехи, приводящей к
ухудшению качества функционирования РЭС, или обнаружении излучения, которое
может быть помехой вновь вводимым средствам связи, необходимо в первую очередь
определить тип помехи и механизм ее образования. Частным результатом данной
работы может быть классификация помехи как незаконное использование
радиочастоты.
Существенными
данными при решении задач управления использованием РЧС являются:
-
статистические данные
о состоянии электромагнитной обстановки, позволяющие решать вопросы
распределения частотного ресурса между радиослужбами, способствующие разработке
регламентирующих документов и дополнительных мер по совершенствованию управлением
спектра;
-
результаты
радиоконтроля ЭМО на свободном частотно-территориальном ресурсе, пригодном для
эксплуатации перспективными средствами связи. Они используются при решении
задач назначения частот для вновь вводимых систем связи;
-
данные об отклонениях
в параметрах излучений РЭС и ВЧ устройств от нормативных значений. Они
используются службами инспекторского надзора для выяснения причин обнаруженных
отклонений и принятия решения о санкциях к операторам связи;
-
данные об уровнях
фоновых помех, параметрах и координатах источников, сосредоточенных помех
(включая НДП) на выделенном операторам связи, частотном ресурсе. Используются
для выяснения и устранения причин возникновения помех.
1.7 Планирование радиоконтроля
Планирование
радиоконтроля конкретной РЭС должно начинаться с момента ввода ее в
эксплуатацию. На стадии ввода в эксплуатацию необходимо разработать технические
задания планового контроля РЭС. Исходными данными для составления заданий
являются:
географическая
зона действия, вводимая в эксплуатацию РЭС;
перечень
параметров излучений РЭС, которые необходимо контролировать, и периодичность
их контроля;
данные результатов
расчетов о потенциально возможных взаимных помехах для вновь вводимых в
эксплуатацию РЭС и соответственно для действующих РЭС;
данные о
технических возможностях проведения радиоконтроля данной РЭС существующим
радиоконтрольным оборудованием.
На
основе перечисленных исходных данных определяются РКП, в зоне действия которых
находится вводимая в эксплуатацию РЭС. Далее разрабатываются технические
задания проведения планового радиоконтроля с учетом возможности интеграции
заданий в действующие плановые задания радиоконтроля. Для успешного выполнения
данной работы необходимо иметь банк действующих плановых и оперативных заданий
радиоконтроля и типовых форм заданий, разработанных с учетом используемого
радиоконтрольного оборудования.
На этапе приемки системы
связи в эксплуатацию необходимо на РКП, в зону действия которых она попадает,
произвести при номинальных, лицензионно заявленных параметрах РЭС измерение
всех подлежащих контролю параметров излучений. Данные измерения позволят
экспериментально подтвердить возможности РКП по проведению радиоконтроля и
уточнить план работ по его выполнению. Наличие этих данных в БДР позволит при
последующем радиоконтроле отслеживать изменения во времени технических
характеристик РЭС и прогнозировать возможные отклонения параметров излучений от
нормативных значений. Для отдельных измерений, таких, как уровень сигнала
(напряженность поля), уровень побочных излучений, измеренные параметры
излучений на этапе ввода в эксплуатацию являются опорными и дают зачастую
единственную возможность зафиксировать отклонение от нормативных значений
мощности излучения и соответственно уровня побочных излучений.
Эффективность
радиоконтроля во многом определяется рациональным распределением имеющихся
технических и временных ресурсов. Задача разработки общего плана радиоконтроля,
обеспечивающего максимальную эффективность, является неоднозначной и зависит от
многих факторов: состава и количества задач, подлежащих решению, количества и
расположения стационарных РКП, наличия и возможности использования мобильных
РКП, технических возможностей и состояния радиоконтрольного оборудования,
возможности оперативного принятия решений по результатам радиоконтроля с
различных РКП, доступности и оперативности получения необходимой при выполнении
радиоконтроля информации, наличия и подготовленности специалистов,
обслуживающих радиоконтрольное оборудование и т.д.
Типовая
последовательность процедур построения плана радиоконтроля может быть
следующая:
а)
формирование перечня необходимых для решения задач регулирования использованием
РЧС конкретных результатов радиоконтроля и анализ возможностей их получения;
б) расстановка
приоритетов, характеризующих важность и необходимость получения тех или иных
результатов радиоконтроля для задач управления РЧС, при существующих
технических и временных ограничениях;
в)
формирование (корректировка) базы данных плановых и оперативных заданий
радиоконтроля;
г) составление
календарного плана радиоконтроля с учетом расставленных приоритетов и
организационно-технических возможностей.
Наличие
приоритетов в получении тех или иных результатов позволит оптимизировать
задание и план радиоконтроля. Поэтому расстановка приоритетов является одним из
важных моментов составления плана. При расстановке приоритетов можно
руководствоваться следующими рекомендациями:
а) для
регионов с большим количеством морально и технически устаревших радиопередающих
устройств следует ожидать частое отклонение параметров излучений от нормативных
значений, обусловленных техническими неисправностями. Если результаты
радиоконтроля за предшествующий период подтверждают это, то для данных средств
необходимо установить повышенный приоритет радиоконтроля;
б) крупные
индустриально развитые города характеризуются высоким уровнем фоновых
индустриальных помех и большой плотностью размещения разнообразных РЭС, что
приводит к повышенной вероятности возникновения помех. Если результаты
радиоконтроля и заявки операторов на устранение помех подтверждают это, то
следует уделить повышенное внимание контролю уровня фоновых и сосредоточенных
помех эксплуатируемым системам связи и выявлению причин их возникновения.
Приоритет этой задачи может оказаться выше, чем приоритет задачи контроля
параметров излучений;
в) если в
регионе ожидается повышенный спрос на частотно-территориальный ресурс для новых
систем связи, то целесообразно повысить и
уделить внимание созданию базы данных частотно-территориального ресурса,
потенциально пригодного для выделения вновь вводимым системам связи. Эта задача
сложная, многоплановая и требует большого статистического материала;
г) при
расстановке приоритетов следует также учитывать результаты теоретических
расчетов ЭМС в части определения потенциально возможных источников помех. Речь
идет о создании базы данных для наиболее вероятных потенциальных источников
помех. Эта база данных должна формироваться не только по результатам расчетов,
но и на основе анализа результатов радиоконтроля;
д) при
разработке плана радиоконтроля также необходимо учитывать, что характеристики
многих помех зависят от времени года, суток или дня недели.
В
целом эффективность плана радиоконтроля будет определяться предшествующей
работой по анализу состояния ЭМО в регионе или городе и прогнозу развития
телекоммуникационных сетей связи.
1.8
Аналитическая работа при радиоконтроле
Аналитическая
работа в задачах управления использованием РЧС сводится к анализу эффективности
использования РЧС, выявлению текущих проблем при решении задач управления РЧС,
прогнозу развития телекоммуникационных сетей связи, корректировке текущих и
разработке перспективных долгосрочных планов выполнения задач, разработке
дополнительных мер по совершенствованию управлением спектра, формированию
плановых оперативных и внеплановых заданий радиоконтроля. Анализ целесообразно
осуществлять по направлениям, соответствующим четырем основным задачам
управления использованием РЧС, которые были рассмотрены выше.
При этом следует
обратить внимание на следующие вопросы:
-
какое количество сетей (объектов) радиосвязи охвачено ежегодным планом
инспекторского и эфирного контроля, какова важность контролируемых объектов и
отвечает ли действующий план радиоконтроля требованиям регламентирующих
документов?
-
удовлетворяет ли условиям лицензии использование (загрузка) присвоенных
радиочастот?
- у каких РЭС
и операторов связи были зафиксированы нарушения в использовании спектрального
ресурса, как часто возникают данные нарушения?
- у каких
типов РЭС наиболее часто имеют место отклонения от норм технических
характеристик, в чем они проявляются?
- каково
состояние выполнения задач по выявлению причин зафиксированных отклонений от
нормативных значений в использовании спектрального ресурса?
- на каких
частотах и в каких географических зонах ожидаются присвоения радиочастот для
вновь вводимых РЭС, имеются ли в наличии результаты радиоконтроля на этих
частотах и какова оценка пригодности их использования?
Данный
перечень вопросов может быть продолжен с учетом специфических условий
использования спектрального ресурса в каждом регионе. Конечным результатом
анализа должен быть перечень необходимых результатов радиоконтроля с указанием
приоритета важности их получения. Одним из факторов, влияющих на приоритет
выполнения задач эфирного контроля и инспекторских проверок конкретных РЭС,
может служить количество зафиксированных отклонений технических параметров
данной РЭС от нормативных значений и факты незаконного использования частотных
присвоений, имевших место за предшествующий период времени. При расстановке
приоритета также следует учитывать дату последней инспекторской проверки и
эфирного контроля.
Важность и
необходимость радиоконтроля уровня помех действующим системам связи, можно
оценивать по числу заявок от операторов связи на устранение помех. Приоритет
работ по выявлению источников помех, как правило, должен быть очень высоким, за
исключением случаев, когда помеха не может привести к существенному ухудшению
качества связи.
Приоритет
получения результатов радиоконтроля, необходимых при решении задачи присвоения
радиочастот РЭС, определяется ожидаемым спросом на радиочастотный ресурс,
состоянием реальной ЭМО на свободном и потенциально пригодном для назначения частотном
ресурсе.
Возможный
состав информации, который необходим для аналитической работы при формулировке
задач радиоконтроля:
а) сводная
информация об объеме выполняемых задач эфирного радиоконтроля и полученных
результатов;
б) сводная
информация о результатах инспекторских проверок;
в) сводная информация
о выполняемых на текущий момент времени работах, по выявлению причин
возникновения помех или других отклонений от нормативных требований в правилах
использования спектрального ресурса;
г) база данных
о потенциально возможных источниках помех;
д) база данных
о наличии свободного частотно-территориального ресурса, пригодного для
использования, с оценками ЭМО по результатам радиоконтроля;
е) база данных
о технической оснащенности РКП радиоконтрольным оборудованием, его
возможностями и техническим состоянием, загруженностью выполняемыми задачами
радиоконтроля;
ж) база данных
плановых заданий на выполнение работ по радиоконтролю;
з) информация
о возможном спросе на выделение частотно-территориального ресурса.
Разнообразие
видов информации, необходимой при планировании работ по радиоконтролю, говорит
о том, что для эффективного планирования необходимо использование специализированного программного
обеспечения.
Система
планирования и оперативного управления работой радиоконтрольных пунктов должна
представлять собой автоматизированное рабочее место, позволяющее решать
следующие задачи:
- составление и контроль выполнения календарного плана
радиоконтроля;
- контроль оперативной обстановки;
- централизованный сбор заявок на текущие
радиоконтрольные работы (поиск источников помех, несанкционированных выходов в
эфир и т.п.);
- отслеживание загруженности стационарных и мобильных
радиоконтрольных постов и выдача им текущих заданий;
- централизованное хранение результатов радиоконтроля
и их анализ;
- предоставление интерфейса доступа к региональной
базе данных для радиоконтрольных постов;
- предоставление интерфейса доступа к разделяемым
ресурсам (пеленгационная система, мобильные установки и т.п.) для
радиоконтрольных постов;
- выдача отчетной информации для вышестоящих
организаций.
На рисунке 1.2
представлена схема обработки результатов радиоконтроля. В том или ином виде
подобная схема обработки результатов радиоконтроля должна быть реализована в
каждом регионе страны.
На основе
вышеизложенного рекомендуется при
планировании работ по совершенствованию системы радиоконтроля в Республике Казахстан
акцентировать внимание на следующих аспектах:
- цели и задачи радиоконтроля должны быть четко
согласованы с целями и задачами
управления использованием РЧС;
- результаты радиоконтроля должны использоваться в задачах управления РЧС как на
национальном, так и на международном уровнях;
- необходимо разработать программу совершенствования
нормативно-правовой базы деятельности по радиоконтролю РЧС;
- техническое обеспечение и модернизация оборудования
радиоконтроля должны иметь приоритетное значение, учитывать широкое внедрение новых цифровых технологий
в различных диапазонах частот;
- необходимы меры по привлечению и подготовке
инженерных кадров для качественного и эффективного обслуживания сложной и
дорогостоящей радиоконтрольной
аппаратуры;
- создание государственного предприятия для
обеспечения проведения работ по подготовке технических заключений на новые
частотные присвоения, по методическому и техническому обеспечению контроля
использования РЧС.
Нормативно-справочная подсистема Картографическая подсистема Подсистема планирования радиоконтрольных работ Подсистема
хранения данных БД нормативно-справочной информации БД картографических данных БД результатов БД учета РЭС БД РКП Подсистема связи с РКП Пеленгационная подсистема Подсистема формирова- ния отчетной
документации Подсистема связи с
БД
ЧП Подсистема обра- ботки результатов Пеленгационная система БД частотных
присвоений
Рисунок 1.2 -
Структурная схема обработки результатов
радиоконтроля
2 Рекомендации
по методологическому обеспечению служб радиоконтроля
Для эффективной работы служб радиоконтроля в процессе управления использованием РЧС
необходимо методологическое обеспечение
различных аспектов деятельности по радиоконтролю. К таким аспектам относятся: нормативно-правовое обеспечение,
методы и средства реализации радиоконтроля, обоснование требований к
характеристикам оборудования радиоконтроля, метрологическое обеспечение.
2.1 Нормативная
база, регламентирующая сферу
деятельности служб радиоконтроля
Комплект наиболее важных нормативных документов,
регламентирующих основные вопросы деятельности операторов и органов Агентства Республики Казахстан по
информатизации и связи (АИС РК) в области радиосвязи, можно классифицировать следующим
образом:
-
документы общего характера;
-
нормативные документы по защите радиоприема от
радиопомех;
-
нормативные документы, регламентирующие параметры
средств радиосвязи и методы их измерения;
-
документы, содержащие нормы по электромагнитной
совместимости, допускаемым радиопомехам и методам их измерения.
Документы общего характера, представляющие интерес как для
операторов связи, так и для сотрудников
АИС РК.
1.
Закон «О связи» от
18.05.1999г., №382-I.
2.
Закон «О
лицензировании» от 17.04.1995г., №2200.
3.
Закон «О сертификации» от 16.07.1999г., № 434-1.
4.
Налоговый кодекс РК
от 12.06.2001г., №209-//.
5.
Кодекс РК «Об
административных правонарушениях» от 30.01.2001г., №155-//.
6.
Положение о
Государственной межведомственной комиссии по радиочастотам Республики
Казахстан. Утверждено Постановлением
Правительства РК от 21 ноября 1996 г., №1418.
7.
Положение о порядке лицензирования
предпринимательской деятельности в сфере почтовой связи и телекоммуникаций,
использования радиочастотного спектра в РК.
Утверждено Постановлением Правительства РК от 25 ноября 1996 г., № 1443.
8.
Порядок организации
контроля лицензируемой деятельности в сфере телекоммуникаций, использования
радиочастотного спектра. Утвержден
приказом председателя комитета транспортного контроля Министерства транспорта и
коммуникаций РК от 29 августа 2000 г., № 82-П.
9.
Правила приобретения
(продажи), регистрации, проектирования, строительства (установки), эксплуатации
на территории РК и ввоза из-за границы радиоэлектронных средств и
высокочастотных устройств. Утверждены
постановлением Правительства РК от 06.10.01., № 1293.
10.
Правила организации
совместных мероприятий по выявлению и пресечению незаконно эксплуатируемых
радиоэлектронных средств на территории РК. Утверждены
приказами министра транспорта и коммуникаций РК от 18 сентября 2000 г., №
388-1, министра внутренних дел РК – Командующего внутренними войсками от 27
сентября 2000 г., № 520, председателя комитета национальной безопасности РК от
18 октября 2000г., № 127.
11.
Правила
предоставления услуг местными сетями телекоммуникаций (с изменениями,
внесенными в соответствии с постановлением Правительства РК от 04.01.99 г., №1,
совместным приказом министра транспорта, коммуникаций и туризма РК и Агентства
РК по регулированию естественных монополий и защите конкуренций от 30.06.99 г.,
№ 359-1 и от 15.06.99г., №35-ОД). Утверждены
приказом министра транспорта и коммуникаций РК от 27 мая 1997 г., № 465.
12.
Таблица распределения
полос частот между радиослужбами РК в диапазоне частот от 3 кГц до 400ГГц. Утверждена постановлением Правительства РК
от 11 сентября 2000 г., № 1379.
13.
Порядок согласования
номиналов (каналов) радиочастот для целей радио- и телевизионного вещания в РК
(утвержден приказом министра культуры,
информации и общественного согласия РК от 8 ноября 1999 г.).
14.
Правила
организационно-технического взаимодействия операторов взаимоувязанной сети
телекоммуникаций РК. Приложение 1 к
приказу министра транспорта и коммуникаций РК от 04.01.99 г., № 2.
15.
Положение о порядке
присоединения сетей телекоммуникаций к сетям телекоммуникаций общего
пользования и порядке регулирования пропуска телефонного трафика по сетям
телекоммуникаций общего пользования РК. Одобрено
межведомственной комиссией по телекоммуникациям при правительстве РК
(Протокольное решение от 23 января 1996 г., №3).
16.
Закон РК от
07.03.2002 г. №300-11 «О ратификации поправочных документов к уставу и
конвенции международного союза электросвязи».
17.
Указ Президента РК от
14.03.2000г., №359 «О государственной программе обеспечения информационной
безопасности РК на 2000-2003 гг.».
18.
Система и процедуры
сертификации электросвязи в Республике Казахстан.
19.
Государственная
система сертификации Республики Казахстан. Основные положения обязательной
сертификации средств телекоммуникаций. СТ РК 3.12-98.
20.
Решения
государственной межведомственной комиссии по радиочастотам Республики Казахстан.
21.
Санитарные правила и
нормы. Защита населения от воздействия электромагнитных полей, создаваемых
радиотехническими объектами. Минздрав РК, Каз.Респ.сан-эпид.станция, Алматы,
1996 г.
22.
ГОСТ 12.1.006-84 (СТ
СЭВ 5801-86) Система стандартов безопасности труда. Электромагнитные поля
радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению
контроля.
23.
Заключительные акты
дополнительной Полномочной конференции (Женева, 1992 г.), устав и конвенция
международного союза электросвязи.
24.
Регламент радиосвязи,
МСЭ, Женева.
К
числу наиболее важных нормативных документов по защите радиоприема от
индустриальных радиопомех относятся документы, регламентирующие параметры
средств радиосвязи и методы их измерения, которые включают в себя:
- ГОСТ Р 50657-94. Совместимость радиоэлектронных
средств электромагнитная. Устройства радиопередающие всех категорий и
назначений народнохозяйственного применения. Требования к допустимым
отклонениям частоты. Методы измерений и контроля;
- нормы ГКРЧ 17-99. Радиопередатчики всех категорий
и назначений. Требования на допустимые отклонения частоты. Методы измерения и
контроля;
- нормы ГКРЧ 18-85. Общесоюзные нормы на побочные
излучения радиопередающих устройств гражданского назначения;
- ГОСТ Р 50842-95. Совместимость радиоэлектронных
средств электромагнитная. Устройства радиопередающие народнохозяйственного
применения. Требования к побочным радиоизлучениям. Методы измерения и
контроля;
- нормы ГКРЧ 19-86. Общесоюзные нормы на ширину
полосы радиочастот и внеполосные излучения радиопередатчиков гражданского
назначения;
- ГОСТ Р 50016-92. Совместимость технических
средств электромагнитная. Требования к ширине полосы радиочастот и внеполосным
излучениям радиопередатчиков. Методы измерений и контроля;
- ГОСТ 12252-86 (СТ СЭВ 4280-83). Радиостанции с угловой модуляцией
сухопутной подвижной службы. Типы, основные параметры, технические требования и
методы измерений;
- ГОСТ 13420-79. Передатчики для магистральной
радиосвязи. Основные параметры, технические требования и методы измерений;
- ГОСТ 13924-80. Передатчики радиовещательные
стационарные. Основные параметры, технические требования и методы измерений;
- ГОСТ 20532-83. Радиопередатчики телевизионные I-V
диапазонов. Основные параметры;
- ГОСТ 22579-86. Радиостанции с однополосной модуляцией
сухопутной подвижной службы. Типы, основные параметры, технические требования
и методы измерений;
- ГОСТ 22580-84. Радиостанции с угловой модуляцией
морской подвижной службы. Типы, основные параметры, технические требования и
методы измерений;
- ГОСТ 26897-86. Радиостанции с однополосной
модуляцией морской подвижной службы. Типы, основные параметры, технические
требования и методы измерений;
- ГОСТ Р 50867-96.Антенны радиорелейных линий
связи. Классификация и общие технические требования;
- ГОСТ Р 50890-96. Передатчики телевизионные
маломощные. Основные параметры. Технические требования. Методы измерений;
- нормативные документы, содержащие нормы по
электромагнитной совместимости, допускаемые радиопомехам и методам их измерения;
- ГОСТ Р 50397-92. Совместимость технических
средств электромагнитная. Термины и определения;
- ГОСТ 29205-91. Совместимость технических средств
электромагнитная. Радиопомехи индустриальные от электротранспорта. Нормы и
методы испытаний;
- ГОСТ 30428-96. Совместимость технических средств
электромагнитная. Радиопомехи индустриальные от аппаратуры проводной связи.
Нормы и методы испытаний;
- нормы 10-94. Радиопомехи индустриальные.
Радиовещательные приемники, телевизоры и другая бытовая радиоэлектронная
аппаратура. Нормы и методы испытаний;
- нормы 12-76. Общесоюзные нормы допускаемых индустриальных
радиопомех. Радиовещательные приемники с амплитудной модуляцией. Допускаемые
величины. Методы испытаний.
Как видно из вышеприведенного
перечня, в Республике Казахстан
отсутствуют нормативно-правовые документы, непосредственно регламентирующие
деятельность по радиоконтролю. Такими документами могут быть Закон или
Положение о радиоконтроле в РК, решения ГМКРЧ. Кроме того, необходимо
активизировать работу по разработке национальных стандартов, регламентирующих
параметры РЭС и нормы электромагнитной совместимости.
2.2 Методы и средства радиоконтроля
2.2.1 Современные системы и средства радиосвязи
Анализ средств радиосвязи
гражданского назначения, которые используются в большинстве развитых регионах
страны в диапазоне 30...2000 МГц, показывает, что значительную долю в общем
количестве этих средств занимают РЭС, относящиеся к сухопутной подвижной
службе.
В
настоящее время к сухопутной подвижной службе относятся:
-
системы
сотовой связи;
-
системы транкинговой радиосвязи;
-
системы
персонального радиовызова;
-
сети УКВ радиосвязи.
Ниже
будут рассмотрены основные технические характеристики наиболее типичных
представителей этих систем, функционирующих в регионах страны. При этом основное
внимание будет уделено тем характеристикам, которые влияют на параметры
излучаемых сигналов, подлежащих контролю со стороны органов АИС.
2.2.1.1 Сотовые системы связи
В настоящее время в Казахстане применяются
стандарты сотовых систем связи GSM и CDMA.
Стандарт GSM тесно связан со всеми современными
стандартами цифровых сетей, в первую очередь с ISDN (Integrated Services
Digital Network) и IN (Intelligent Network). Основные функциональные элементы
GSM входят в международный стандарт
глобальной системы подвижной связи IMT-2000/UMTS
(Universal Mobile Telecommunications System).
В стандарте GSM используется узкополосный
многостанционный доступ с временным разделением каналов (ТDМА). В структуре
ТDМА кадра содержится 8 временных позиций на каждой из 124 несущих.
Для защиты от ошибок в радиоканалах при передаче
информационных сообщений применяется блочное и сверточное кодирование с
перемежением. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой
скорости перемещения подвижных станций достигается медленным переключением
рабочих частот (SFH) в процессе сеанса связи со скоростью 217 скачков в
секунду.
Для борьбы с интерференционными замираниями
принимаемых сигналов, вызванными многолучевым распространением радиоволн в
условиях города, в аппаратуре связи используются эквалайзеры, обеспечивающие
выравнивание импульсных сигналов со среднеквадратическим отклонением времени
задержки до 16 мкс. Система синхронизации рассчитана на компенсацию абсолютного
времени задержки сигналов до 233 мкс, что соответствует максимальной дальности
связи или максимальному радиусу ячейки (соты) 35 км.
В стандарте GSM выбрана гауссовская манипуляция с
минимальным сдвигом (GMSK) с величиной нормированной полосы (В*Т), равной 0,3.
Индекс частотной манипуляции - 0,5. При этих параметрах уровень излучения в
соседнем канале не превысит 60 дБ.
Обработка речи осуществляется в рамках принятой
системы прерывистой передачи речи (DTX), которая обеспечивает включение передатчика
только при наличии речевого сигнала и отключение передатчика в паузах и в
конце разговора. В качестве речепреобразующего устройства выбран речевой кодек
с регулярным импульсным возбуждением/долговременным предсказанием и линейным
предикативным кодированием с предсказанием (RPE/LTP-LPC - кодек). Общая скорость
преобразования речевого сигнала - 13 кбит/с.
В стандарте GSM достигается высокая степень
безопасности передачи сообщений; осуществляется шифрование сообщений по
алгоритму шифрования с открытым ключом (RSA).
Ядро стандарта DCS-1800 составляет более 60
спецификаций стандарта GSM общим объемом свыше 5 тыс. страниц, к которым
добавлено 14 дополнительных спецификаций (дельта-спецификаций), определяющих
отличия DCS-1800. Но DCS-1800 — это не стандарт GSM, перенесенный в другой
диапазон. Поэтому рассмотрим различия между этими стандартами подробнее.
Система DCS-1800 работает в диапазоне 1800 МГц.
Точнее: прямые каналы (от базовых станций к подвижным) DCS-1800 используют полосу
1805... 1880 МГц, обратные (от подвижных станций к базовым) — 1710.. .1785 МГц.
Таким образом, DCS1800 имеет втрое более широкую полосу — 75 МГц по сравнению с 25 МГц в GSM и соответственно
374 частотных канала вместо 124, что уже само по себе позволяет значительно
увеличить емкость системы.
Другой особенностью диапазона 1800 МГц являются
более высокие потери при распространении сигналов по сравнению с 900 МГц — с
учетом экспериментальных результатов в среднем на 8... 10 дБ. С одной стороны,
эта особенность как будто является недостатком диапазона 1800 МГц, но с другой
— она хорошо сочетается с концепцией массовости сотовой системы стандарта
DCS-1800, требующей малых размеров ячеек. А если учесть, что одновременно
уменьшается и уровень помех соседним ячейкам, то, возможно, в данном случае
это даже не недостаток, а достоинство. Стандарт рассчитан на ячейки радиуса
порядка 0,5 км в районах плотной городской застройки и до 8 км в условиях
сельской местности.
Из других различий следует отметить введение в DCS-1800 дополнительных требований к СВЧ блокам для
обеспечения совместной работы передающих и приемных устройств без взаимных
помех при малых территориальных разносах.
Основные принципы, на которых построены все
региональные цифровые стандарты, примерно одинаковы. В частности, во всех системах
используются:
-
многостанционный доступ с временным разделением
каналов;
-
методы борьбы с замираниями сигналов, основанные на
частотном разнесении посредством применения режима передачи с медленными
скачками по частоте (и 217 скачков/с) и тестирования каналов;
-
эффективный вид модуляции (GMSK);
-
низкоскоростные речевые кодеки;
-
шифрование передаваемых сообщений.
Стандарт IS-95
является стандартом системы сотовой связи на основе метода множественного
доступа с кодовым разделением каналов СDМА. Первая сотовая система подвижной
радиосвязи общего пользования с кодовым разделением была разработана фирмой Qualcomm (США). Основная цель разработки
- увеличить емкость системы сотовой связи по сравнению с аналоговой, не менее
чем на порядок, и соответственно увеличить использование выделенного спектра частот.
Безопасность передачи информации является свойством
технологии CDMA, поэтому
операторам этих сетей не требуется специального оборудования шифрования
сообщений. Система CDMA
построена по методу прямого расширения спектра частот на основе использования
64 видов последовательностей, сформированных по закону функций Уолша.
В стандарте используется раздельная обработка
отраженных сигналов, приходящих с разными задержками, и последующее их весовое
суммирование, что значительно снижает отрицательное влияние явления
многолучевости.
При надзоре за сотовыми системами с целью
обеспечения ЭМС РЭС традиционно контролируются только параметры базовых
станций. Мощность излучения подвижных (носимых) передатчиков сотовых систем
относительно невелика, поэтому постоянный радиоконтроль за параметрами
излучений этих передатчиков проводить нецелесообразно. Кроме того, учитывая
огромное число носимых передатчиков сотовых систем, постоянный контроль за
ними потребует значительных временных и материальных затрат.
В соответствии с требованиями нормативных
документов по обеспечению ЭМС контроля подлежат следующие параметры сигналов
базовых станций (таблица 2.1).
Таблица 2.1
Параметр |
Документ,
в котором приводится норма на значение параметра |
Мощность передатчика |
Разрешение на эксплуатацию |
Отклонение частоты |
ГОСТ Р 50657-94 |
Ширина занимаемой полосы частот
|
ГОСТ Р 50016-92 |
Уровень внеполосного излучения |
ГОСТ Р 50016-92 |
Уровень побочных излучений |
ГОСТ Р 50842-95 |
Мощность передатчика должна контролироваться на непревышение
максимального значения мощности излучения, указанного в разрешении на работу.
Для контроля мощности передатчиков на стационарных постах измеряют значение
напряженности поля или уровень сигнала на входе приемных устройств. При этом
необходимо связать измеренные на стационарных постах значения с реальной
излучаемой мощностью передатчика. Для этого можно идти двумя путями.
Первый из них состоит в том, что
первоначально, начиная с момента ввода передатчика в эксплуатацию, проводятся
одновременные измерения излучаемой мощности передатчика и напряженности поля на
стационарных постах радиоконтроля.
Таблица 2.2
Класс
излучения |
Значения
индекса модуляции |
Формулы
для расчета |
|||
необходимой
ширины полосы частот Вн Гц |
контрольной
ширины полосы частот Вн, Гц |
внеполосных
излучений |
|||
На
уровне минус X, дБ |
Ширина
полосы Вх, Гц |
||||
Телефо- ния F3E |
0,5 < m< 1,3 |
2М2 + 2D |
Bн |
40 50 60 |
(7,8m+ 3)М2 (8,4m+ 4, 4)М2 (9m + 6)М2 |
0,5 <т < 1,3 |
2М2 + 2D |
Bн |
40 50 60 |
(7,8m+ 3)М2 (8,4m+ 6)М2 (8,8m+ 8)М2 |
Здесь М2 — максимальная частота модуляции; т — индекс частотной модуляции; D — пиковая девиация частоты.
Таблица 2.3
|
Дополнитель- ная характеристика |
Формулы для расчета |
Приме- чание |
|||
необходи мой ширины полосы частот В, Гц |
кон-троль-ной ширины полосы
частот Вк, Гц |
внеполосных излучений |
||||
на уровне минус X, дБ |
шири- на полосы Вх, Гц |
|||||
минимальная частотная манипуляция
с фильтрацией сигнала в фильтре с гауссовской формой кривой |
при нормированной полосе
гауссовского формирующего фильтра (ВфТ) 1,0 0,7 0,5 0,3 |
1,14В 1,1В 1,07В 0,93В |
1,18Вн |
40 50 60 |
1,54ВН 1,84Вн 2,05ВН |
при условии, когда D=В/4 Т= 1/В |
Здесь В - скорость передачи данных; D - пиковая девиация частоты; Вф-
полоса пропускания гауссовского формирующего фильтра на уровне - 3
дБ.
Таблица 2.4
Полоса
основных частот (исключая нижний и включая верхний предел) |
Средняя
мощность радиопередатчиков |
Требования
к уровням побочных радиоколебаний |
|
Нормируемые |
Перспективные |
||
235... 960 Мгц |
25 Вт и менее Более 25 Вт |
—40 дБ, но не более 25 мкВт —60
дБ, но не более 20 мВт |
2,5 мкВт -70 дБ |
>1215 МГц |
10 Вт и менее Более 10 Вт |
100 мкВт —50 дБ, но не более 100 мВт |
|
Эти измерения должны проводиться достаточно
длительное время (в дневное, ночное время, в разные времена года и т.п.),
которое позволит установить надежную статистическую связь между излучаемой
мощностью передатчика и уровнем напряженности поля на радиоконтрольном посту.
Второй путь связан с использованием расчетных
математических моделей распространения электромагнитных волн, позволяющих рассчитать
по измеренным на радиоконтрольном пункте значениям излучаемую передатчиком
мощность в месте установки. Для реализации этого пути также требуется проводить
длительные одновременные измерения с целью настройки параметров математических
моделей.
Согласно ГОСТ Р 50657-94 допустимое отклонение
частоты для передатчиков базовых станций при разносе частот между соседними
каналами не менее 20 кГц в полосе 400...470 МГц (NMT-450) составляет 5 х10-6, а в полосе
470.. .2450 МГц (GSM) - 20х.10 -6.
По ГОСТ Р 50016-92 значения контрольной ширины
полосы частот для сигналов базовых станций сотовых систем NMT-450 и AMPS и уровень
внеполосных излучений рассчитываются в соответствии с формулами, показанными в
таблице 2.2.
Для систем GSM и DCS-1800,
где используется гауссовская частотная манипуляция с минимальным частотным
сдвигом (GMSK),
расчетные формулы приведены в таблице 2 .3.
Измеренные значения контрольной ширины полосы
частот и внеполосных излучений не должны более чем на 20 % превышать
нормируемые значения на тех же уровнях.
Побочные излучения передатчиков сотовых систем
связи нормируются в соответствии с ГОСТ Р 50842-95. Уровень любого побочного
радиоколебания, передаваемого передатчиком в антенно-фидерное устройство на
частоте побочного радиоизлучения, не должен превышать относительного и
абсолютного значений, указанных в таблице 2.4.
Контроль уровней побочных излучений осуществляют по
измерениям мощности (напряжения) радиоколебаний в высокочастотном тракте или по
измерениям плотности потока мощности (напряженности) электромагнитного поля.
На
радиоконтрольных пунктах измеряется только относительный уровень
побочных излучений.
По ГОСТ Р 50842-95 диапазон частот контроля уровней
побочных излучений должен составлять 0,5fо.. .8fо, но не ниже 9 кГц и не выше 17,7 ГГц.
Неконтролируемый участок, прилегающий к рабочей частоте fо, устанавливают в ТУ
на передатчик. Практически на
радиоконтрольных пунктах
достаточно измерять уровень побочных излучений в пределах третьей
гармоники несущей частоты базовых станций.
2.2.1.2 Транкинговые системы радиосвязи
В профессиональных системах
подвижной радиосвязи наиболее эффективное использование выделенного частотного
ресурса обеспечивается в транкинговых системах — системах со свободным доступом
абонентов к общему частотному ресурсу.
Наиболее широко используемые транкинговые системы
радиосвязи представлены в таблице 2.5.
Таблица 2.5
Система (стандарт) |
Полосы частот,
МГц |
Ширина
полосы частот
канала, кГц, (разнос каналов) |
Число
каналов (вместе с каналами управления) |
Примечание |
Алтай |
337. ..341 |
25 |
180 |
Аналоговая |
|
301... 305 |
|
|
|
Smartrunk |
146. ..174 403. ..470 |
150/250 |
16 |
Однозоновая Аналоговая |
МРТ
1327 |
146. ..174 300. ..380 |
12,5/25 |
24 |
Многозоновая Аналоговая |
|
Продолжение таблицы 2.5
EDACS TETRA |
400. ..520 30. ..300 800; 900 380. ..400 |
25/30 12,5 25 |
20 200 |
Цифровое управление Аналоговая (речь); ЧМ
Цифровая (речь, данные) Цифровая (ТDМА); p/4 DQPSK |
Система «Алтай» долгое время была единственным
видом подвижной связи общего пользования на территории бывшего СССР.
Первоначально система «Алтай» строилась как радиальная с одной зоной
обслуживания. Она состоит из центральной станции, диспетчерских пунктов,
абонентских станций (АС). Взаимодействует со СТОП, обеспечивая связь АС системы
между собой и абонентами СТОП.
Smartrunk — одна из самых распространенных систем
транкинга, имеет однозоновую
конфигурацию, ее рекомендуют использовать при зоне покрытия сети 20...60 км.
Ограничением Smartrunk является
невозможность построения систем с несколькими сотами для охвата больших
территорий сложной конфигурации. Работая в одной зоне, операторам приходится
ухитряться, чтобы увеличить зону обслуживания.
Стандарт МРТ 1327 широко используется отечественными силовыми
ведомствами. Аппаратура стандарта MPT 1327 выпускается
для диапазонов частот 146-174 Мгц, 300-380 Мгц, 400-520 Мгц и 800 МГц. Один из
радиоканалов в системе выделяется под управление. Сегодня существуют и полностью цифровые системы, реализованные на базе протокола MPT 1327, например,
система ACCESSNET-D компании ROHDE&Schwarz.
Транкинговая система EDACS
представляет собой аналого-цифровую систему транкинговой радиосвязи, которая
отвечает последним требованиям радиосвязи. Систему выпускают в различных
вариантах в диапазонах 30...300 МГц, 800 и 900 МГц с разносом каналов связи
12,5, 25 и 30 кГц. Базовый комплект оборудования системы EDACS предполагает аналоговую передачу речи, а для
перехода в цифровой режим требуется специальная модификация системы.
Система EDACS может
обслуживать 16000 абонентов, объединенных в 2048 групп. Система рассчитана на
использование как аналоговых, так и цифровых радиостанций, обеспечивающих
передачу речевых сигналов в цифровой форме. Обеспечиваются следующие режимы
связи: передача аналоговых речевых сообщений; передача речевых сообщений в
цифровой форме с возможностью защиты сообщений (Voice Guard); передача данных в цифровой форме; вход в СТОП.
Во всех режимах передача сигналов управления
осуществляется со скоростью 9,6 кбит/с.
В системе EDACS
используется два вида каналов: рабочий канал и канал управления. Рабочие каналы
используются для передачи информации. Каналы могут быть широкополосными (25/30
кГц) и узкополосными (12,5 кГц). Широкополосный канал является цифровым со
скоростью передачи 9600 бод и используется для передачи сигналов управления,
телефонии и данных. Цифровой узкополосный канал используется для передачи
данных со скоростью 4800 бод, а аналоговый узкополосный — для передачи открытой
телефонии.
Всего в системе EDACS может быть до 20 радиоканалов, один из которых
является каналом управления, а остальные — рабочими.
Серьезным недостатком EDACS является то, что он по идеологии является закрытым
стандартом, производство базового и абонентского оборудования сосредоточено в
руках одной компании (фирма Ericsson).
Полностью цифровые технологии транкинга дают,
во-первых, многократную по сравнению с аналоговыми экономию радиочастотного ресурса
путем значительного увеличения емкости систем. Во-вторых, цифровая технология
снимает проблему несанкционированного доступа и конфиденциальности, актуальную
для существующих систем. В-третьих, цифровые технологии дают улучшение качества
связи, а именно его выравнивание по всей зоне обслуживания (в аналоговых
системах качество связи ухудшается по мере удаления от базовой станции).
В-четвертых, цифровой транкинг предоставляет дополнительную возможность
передачи текстовых сообщений через управляющие каналы. В-пятых, он увеличивает
скорость передачи данных до 9600 бит/с и даже до 19200 бит/с. Кроме этих
преимуществ, цифровая технология предлагает новые услуги передачи данных -
коммутацию пакетов и возможность одновременного разговора и передачи данных.
Стандарт TETRA является
первым и единственным утвержденным стандартом на цифровой транкинг в Европе.
Система, использующая этот стандарт, имеет открытый протокол. Потребитель сам
выбирает производителя инфраструктуры и абонентских радиостанций.
Три кита, на которых держится TETRA: одновременная передача голосовой информации и
цифровых данных; пакетная оптимизация передаваемых данных, действующая только
при передаче цифровой информации; использование абонентской радиостанции в
качестве ретранслятора для расширения зоны обслуживания.
TETRA с самого начала разрабатывалась как транкинговая
система, которая эффективно и экономично поддерживает совместное использование
сети несколькими организациями, сохраняя секретность и взаимную безопасность.
Виртуальные сети внутри TETRA позволят
каждой организации работать независимо, но тем не менее пользоваться
преимуществами большой системы с высокими функциональными возможностями и
эффективным использованием ресурсов.
В стандарте TETRA используется временное разделение каналов связи (TDMA) с четырьмя временными окнами (пакетами), что
позволяет обеспечить одновременную передачу четырех речевых каналов на несущую.
Разнос соседних радиоканалов составляет 25 кГц.
Стандарт TETRA
ориентирован на создание сетей с высоким трафиком на ограниченной территории,
тогда как для наших условий более
характерен транкинг с относительно низкой нагрузкой и значительной зоной
обслуживания.
Контроль параметров сигналов вышеописанных
транкинговых систем должен также вестись на основе ГОСТов, приведенных в
таблице 2.1. При этом конкретные значения для контролируемых параметров представлены
в таблицах 2.2 - 2.4.
2.2.1.3 Системы
персонального радиовызова
В настоящее время для использования в системах персонального вызова (пейджинговых системах) наиболее широкое распространение получили протоколы POCSAG (Post Office Standartization Advisory Group), ERMES (European Radio Message System) и FLEX (таблица 2.6). Все эти протоколы являются аналого-цифровыми, т.е.
вся информация в эфире передается в виде 0 и 1, представленных с помощью
частотной манипуляции. Основной класс используемых сигналов — 16K0F1D.
Таблица 2.6
Наименование
протокола |
Используемые
частоты, МГц - |
Скорость
передачи, бод |
Полоса
частотного канала, кГц |
POGSAG ERMES FLEX |
Любые пейджинговые 169, 425...
!69, 800 Любые пейджинговые |
512, 1200, 2400 6250 1600, 3200, 6400 |
25 25 25 |
В протоколе POCSAG сообщения передаются в асинхронном режиме: пакет
сообщения может стартовать в любой момент времени и длина его не определена.
Увеличение скорости передачи сообщений ведет к увеличению пропускной способности
системы, однако при этом снижается устойчивость к помехам и радиус рабочей зоны
приема сообщений. Для подавляющего большинства пейджеров чувствительность в
зависимости от скорости передачи сообщений равна следующим значениям: 512
бит/с — 5 мкВ/м, 1200 бит/с — 7 мкВ/м, 2400 бит/с — 9 мкВ/м.
При передаче POCSAG-сообщений используется двухуровневая частотная
модуляция с максимальной девиацией частоты 4,5 кГц.
Протокол FLEX отличает
высокая скорость передачи данных и, следовательно, высокая пропускная
способность. При скорости 1600 бит/с используется двухуровневая частотная
модуляция. При скорости 6400 бит/с используется четырехуровневая ЧМ. Значение
девиации частоты в обоих случаях 4,8 кГц.
В отличие от протокола POCSAG, протокол FLEX использует синхронную передачу данных
(синхронизация передатчика и приемника производится по абсолютному значению
времени). Одним из важных следствий синхронного протокола является то, что
сообщения для каждого конкретного пейджера можно помещать в кадр с определенным
номером. Это позволяет пейджеру избирательно принимать один или несколько
кадров из всего четырехминутного цикла протокола. Если пейджер не обнаружит
своего адреса в своем кадре, он прекратит прием. Такая организация связи
позволяет резко повысить срок службы батареек пейджера.
Еще одной важной отличительной особенностью
протокола FLEX является
возможность работы с другими протоколами связи. Для этого в цикле выделяются
определенные кадры для работы по протоколу FLEX, а промежутки между ними отдаются для работы по
другим протоколам, например POCSAG.
Протокол ERMES был
разработан как общеевропейский протокол пейджинговой связи. Для
функционирования пейджинговых систем по этому протоколу выделяется единый
диапазон частот (или его часть) 169,4... 169,8 МГц, в котором организуется 16
рабочих каналов с разносом частот в 25 кГц. Скорость передачи данных составляет
6,25 кбит/с.
К достоинствам протокола ERMES следует отнести:
- повышенную
скорость передачи данных;
- обеспечение
энергоэкономичного режима работы пейджеров;
- возможность
передачи произвольного набора данных объемом до 64 кбит;
- возможность
удобной организации роуминга во всех регионах, охваченных сетью ERMES.
Протокол ERMES
использует помехоустойчивое кодирование передаваемой информации с прямой
коррекцией ошибок.
При надзоре за пейджинговыми системами с целью
обеспечения ЭМС РЭС должны контролироваться параметры сигналов базовых станций,
приведенные в таблице 2.6.
Согласно ГОСТ Р 50657-94 допустимое отклонение
частоты для передатчиков базовых станций при разносе частот между соседними
каналами не менее 20 кГц в полосе 100.. .235 МГц составляет 10-5.
Для пейджинговых систем контролировать отклонение
несущей частоты колебания достаточно сложно, так как без модуляции передатчик
практически не работает. С другой стороны, при частотной модуляции с т > 1 основная часть мощности
приходится на долю боковых составляющих спектра, а составляющая с частотой fо может отсутствовать.
Поэтому следует контролировать отклонение средней
частоты спектра излучаемого сигнала. При этом в качестве истинного значения
средней частоты берется значение несущей F0.
Частоты, на которых идет передача
различных символов сообщения пейджера, контролировать не следует, так как
информация о средней частоте сигнала в совокупности с информацией о ширине,
занимаемой сигналом полосы частот, является исчерпывающей для определения местоположении
сигнала пейджинговой станции на частотной оси.
Таблица 2.7
Значение
индекса модуляции |
Необходимая
ширина полосы частот В„ |
Контрольная
ширина полосы частот |
0,5 < m < 1,5 1,5 < т < 5 5 <m < 7 7 < т < 12 m > 16 |
2,6В,/m В + 2,4D B + 2.4D В + 2.4D В + 2,4D В +
2,4D |
1,23 Вн 4,ЗВÖm 4.3BÖm 4,ЗВ(m
+ 7) 4,ЗВ(m
+ 7) 4,ЗВ(m
+ 7) |
Здесь В —
скорость передачи данных, m — индекс
частотной модуляции, D — пиковая
девиация частоты.
Таблица 2.8
Значение
индекса модуляции |
Внеполосные
излучения |
|
На
уровне минус X, дБ |
Ширина
полосы, Гц |
|
0,5
<m < 1,5 |
40 50 60 |
4,8BÖm 7,3BÖm 10.7ВÖm |
1,5
<m< 5 |
40 50 60 |
5,8BÖm 8,lBÖm 11,0BÖm |
5 <m< 7 |
40 50 60 |
В(1,2m
+ 7) 8,1ВÖm 11,0 BÖm |
7 <m< 12 |
40 50 60 |
В(1,2m + 7) 8,lBÖm 11.0BÖm |
12 <m< 16 |
40 50 60 |
В(1,2m
+ 7) В(1,2m
+ 15) 11,0BÖm |
m > 16 |
40 50 60 |
В(1,2m
+ 7) В (1,2т + 15) В(1,2m
+ 23) |
По ГОСТ Р 50016-92 значения контрольной ширины
полосы частот для сигналов пейджинговых систем рассчитываются в соответствии с
формулами, приведенными в таблице 2.8.
Для приближенной оценки ширины практической
занимаемой полосы частот двухуровневого ЧМ сигнала, учитывающей составляющие
спектра не менее 1 % амплитуды немодулированного сигнала, по рекомендации МСЭ-Р может использоваться соотношение
В3 = 2,6/5 + 2,5В. Тогда
расчетные значения В3 для
скоростей 512, 1200 и 2400 Вод и девиации 4,5 кГц составят 12,47, 13,5 и 15,3
кГц соответственно.
Внеполосные излучения передатчиков пейджинговых
систем по ГОСТ Р 50016-92 нормируются по значениям полосы частот радиоизлучения
на уровне минус X дБ (см.
таблицу 2.8).
Измеренные значения контрольной ширины полосы частот и
внеполосных излучений не должны более чем на 20 % превышать нормируемые значения
на тех же уровнях. Указанный допуск включает погрешность метода измерения.
Побочные излучения передатчиков нормируются в
соответствии с ГОСТ Р 50842-95. Нормируемые значения для уровней побочных
излучений приведены в таблице 2.9.
Таблица .2.9
Полоса
основных частот (исключая нижний и включая верхний предел) |
Средняя
мощность радиопередатчиков |
Требования
к уровням побочных радиоколебаний |
|
Нормируемые |
Перспективные |
||
30...235 МГц |
100 мВт. ..25 Вт менее 100 мВт более 25 Вт |
—40 дБ, но не более 25 мкВт —40 дБ, но не более 10 мВт —60 дБ, но не более 1 мВт |
2,5 мкВт 2,5 мкВт -70 дБ |
Контроль уровней побочных излучений
осуществляют по измерениям мощности (напряжения) радиоколебаний в
высокочастотном тракте или по измерениям плотности потока мощности
(напряженности) электромагнитного поля.
2.2.2 Контроль параметров излучений аппаратными
средствами
Измерительная
аппаратура на станции радиоконтроля должна соответствовать функциональным
задачам, решаемым на станции.
Минимальный
набор аппаратуры станции радиоконтроля
должен включать сканирующие приемники и антенные системы соответствующего
диапазона частот. Дополнительно к этому станции оснащаются измерителями
частоты, напряженности поля, ширины полосы занимаемых частот, аппаратурой
автоматического контроля занятости радиочастотного спектра, аппаратурой
опознавания и пеленгации [2].
В зависимости
от решаемых задач требования, предъявляемые к измерительным приборам, могут
существенно отличаться.
Большая часть
аппаратуры измерения частоты использует принцип сравнения измеряемой частоты со
стандартной частотой, стабильность которой непосредственно определяет точность
измерения. Приборы измерения частоты, оснащенные соответствующим синтезатором,
имеют относительную нестабильность порядка 10-9 в течение нескольких
часов и 10-8 в течение нескольких суток. При использовании специальных
кварцев и эталонов нестабильность частоты может быть обеспечена ниже 10-9 в
течение нескольких суток, а при использовании атомных эталонов — ниже 10-11
[24]. Для поддержания высокой точности измерений необходимо периодически
осуществлять калибровку каскадов кварцевой стабилизации по эталонной частоте. В
этом случае сочетание кратковременной стабильности кварцевого генератора и
долговременной стабильности эталонной частоты позволит существенно повысить
точность измерений. Для этих целей можно использовать передачу сигналов
эталонных частот и сигналов точного времени. Список передатчиков сигналов
эталонных частот имеется в [23].
Аппаратура
измерения напряженности поля обычно состоит из нескольких устройств,
объединяемых, как правило, в одну установку. Этими устройствами являются:
антенна с известными характеристиками; приемник со ступенчатым аттенюатором для
регулировки чувствительности; генератор для калибровки чувствительности
приемника; измерительное устройство, имеющее линейную или логарифмическую
амплитудную характеристику.
Аппаратура
измерения напряженности поля должна иметь следующие показатели:
-
высокая стабильность
для обеспечения возможности измерений в течение длительного периода без
необходимости частой повторной калибровки;
-
точность,
обеспечивающая практически одинаковые результаты измерений, выполненные
независимо двумя операторами;
-
широкий диапазон
измерений (от нескольких микровольт до нескольких вольт на метр).
Измерители
напряженности поля должны иметь особый выход для соединения с самописцем
постоянного тока для записей в течение продолжительного времени. Подробные
сведения по измерению напряженности поля содержатся в рекомендациях МСЭ-Р
[20,22].
Устройства,
используемые на станциях радиоконтроля для измерения ширины спектра, достаточно
разнообразны. При этом в зависимости от возможностей измерительных приборов
используют разные методы измерения.
Поскольку измерение
параметров излучения на станции контроля должно осуществляться в реальных
условиях распространения радиоволн, все еще существуют нерешенные проблемы,
такие, как флуктуации измеряемых величин, влияние шумов и помех, выбор
постоянной времени измерительных приборов и т.д. В настоящее время универсальный метод измерений пока еще не разработан.
В связи с
необходимостью установления единого метода оценки значений ширины спектра на
международных станциях контроля и с целью дать возможность бюро радиосвязи
сравнивать результаты, полученные различными станциями контроля, в
рекомендациях SM.443 МСЭ-Р [10]
предлагается, чтобы станции контроля временно применяли для оценки ширины
полосы метод, заключающийся в измерении полосы на уровнях 6 и 26 дБ.
Если для
измерения ширины полосы используется анализатор спектра, то рекомендуется
установить его в режим работы «максимальное удержание», осуществляющий
запоминание пиковых значений. Это позволит получить более полное представление
о реальном спектре излучения.
Аппаратура для
автоматического контроля занятости спектра [2,11], как правило, состоит из:
-
обычного приемника
или приемника с цифровым управлением и внутренним синтезатором;
-
механического
устройства для управления настройкой или электронного блока частотного
сканирования;
-
избирательного
усилителя (он может входить в состав приемника или регистратора);
-
одного или более
устройств документирования результатов измерений.
Обычно
указанная аппаратура дает только общую информацию о загрузке полосы и не
указывает каких-либо конкретных данных о принятых излучениях. Для этой цели
требуется частотно-амплитудный анализатор со средствами записи при изменении
частоты. Такое устройство позволяет выполнять автоматические наблюдения и
измерение параметров, например частоты, класса излучения, ширины полосы и
отношения сигнал/шум. Кроме того, устройство может использоваться как для
обзора широких, так и узких полос частот. В настоящее время все измерения по
контролю за использованием радиочастотного спектра (РЧС) можно автоматизировать
с использованием современных методов цифровой обработки сигналов.
Опознавание
радиосигналов — одна из наиболее сложных задач контроля. Это частично является
следствием редкого излучения позывных сигналов, частично — использованием
сокращенных или незарегистрированных позывных сигналов и в значительной степени
— трудностями обработки сигналов из-за использования усложненных методов
кодирования, модуляции и уплотнения на передающей стороне.
В результате
станция контроля должна иметь аппаратуру, обеспечивающую прием сигналов
нескольких видов модуляции, например, амплитудной модуляции непрерывного
излучения, однополосной модуляции, частотной манипуляции и частотной модуляции.
2.2.3 Контроль
параметров излучений на основе комплексного использования аппаратных средств и
программного обеспечения
Объединение аппаратных
средств станций радиоконтроля в единую систему, функционально связанную с
программируемыми вычислительными средствами, значительно расширяет возможности
и эффективность осуществления радиоконтроля и регулирования использования
спектра. Использование программируемых вычислительных средств позволяет
обеспечить:
-
быстрое и точное
выполнение рутинных повторяющихся задач, освобождающее персонал службы
радиоконтроля для решения более сложных задач;
-
автоматизацию
технических процедур контроля: измерения занятости спектра, частоты и ширины
полосы, уровня сигнала и напряженности поля, спектрального анализа излучений,
опознавания станций и др.;
-
программную
реализацию процедур измерения, позволяющую обойтись без дорогостоящей
измерительной аппаратуры, например, анализаторов спектров, измерителей
параметров модуляции, несущей частоты и ширины полосы, аппаратуры опознавания
радиосигналов;
-
функционирование
аппаратуры станций контроля, при котором в автоматическом режиме осуществляется
решение нескольких задач, а оператор имеет возможность контролировать их
выполнение или решать какую-либо иную задачу, требующую участия человека;
-
построение
автоматических станций контроля, функционирующих по заданной программе без
вмешательства оператора в течение длительного времени;
-
ведение базы данных;
-
автоматический обмен
данными с другими станциями контроля;
-
автоматическое
составление отчетов.
Минимальный
состав аппаратуры, включающий антенную систему, приемник, компьютер, монитор и
интерфейс, обеспечивающий передачу данных от приемника в компьютер и сигналы
управления от компьютера к приемнику и антенной системе, позволяет реализовать
практически все основные задачи станции контроля без привлечения
дополнительного дорогостоящего оборудования, которое обычно используется при отсутствии
программируемых вычислительных средств, функционально связанных с основной
аппаратурой станции.
Одной из
основных функций интерфейса является преобразование аналоговых сигналов с
выхода приемника в цифровую форму и передача их в компьютер. Параметры
преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму должны обеспечивать
возможность программной реализации измерения характеристик излучения с
требуемыми погрешностями.
Программным способом
реализуются измерения несущей частоты, уровня сигнала и напряженности поля,
ширины спектра, параметров модуляции и скорости телеграфирования.
Программное
управление параметрами измерительных устройств позволяет автоматизировать
операции, выполняемые радиоконтрольным оборудованием в таких задачах и режимах
работы, как:
-
систематический контроль и измерение характеристик радиоизлучений (частоты,
напряженности поля, ширины занимаемой полосы частот, параметров модуляции и
т.д.);
- выявление незарегистрированных источников
излучения;
- опознавание мешающих излучений;
- контроль загрузки радиочастотного спектра;
- контроль и запись речевых сообщений;
- ведение базы данных по результатам
радиоконтроля.
Использование
программируемых вычислительных средств позволяет объединить станции контроля в
сеть. При этом обеспечивается возможность дистанционного управления
автоматическими станциями контроля в реальном масштабе времени.
Методы
программной реализации контроля параметров излучения, как правило, обеспечивают
контролируемую погрешность измерений и выполняются с минимальными временными
затратами. Программное обеспечение может также использоваться для диагностики
функционирования аппаратуры радиоконтроля без участия оператора, что
представляет интерес для автоматических станций контроля.
2.2.4 Особенности измерения параметров при
радиоконтроле в различных диапазонах частот
В зависимости
от частотного диапазона для измерения параметров излучения используют различные
методы и средства. Весь спектр частот, в котором осуществляется контроль за
излучениями, условно подразделяют на три диапазона: частоты ниже 30 МГц,
частоты от 30 до 1000 МГц, частоты выше 1 ГГц.
Такое деление
обусловлено тремя основными причинами:
-
особенностями
распространения электромагнитных волн в различных диапазонах;
-
различием
используемых технических средств и методов радиоконтроля;
-
спецификой
использования спектра, его загруженностью, а также особенностями средств связи,
действующих в указанных частотных диапазонах.
В первую
очередь существенные отличия в используемой аппаратуре по диапазонам волн наблюдаются
в антенных системах.
Для контроля в
ВЧ диапазоне рекомендуется иметь следующий набор антенных систем:
- антенную
систему всенаправленного приема вертикально поляризованных колебаний в
диапазоне коротких волн (3...30 МГц);
- антенную систему, обеспечивающую
направленный прием вертикально поляризованных колебаний в секторах по всем
азимутам в диапазоне коротких волн. Эта система представляет собой стационарную
конструкцию, каждый сектор которой в точке контроля выбран с учетом
оптимальности приема при высоком усилении антенны. Требованиям по диапазону
частот и усилению могла бы соответствовать одна звездообразная антенна с
шестью логопериодическими полотнами излучателей, имеющими ширину диаграммы по
уровню половинной мощности 60°, расположенными с интервалом 60° вокруг
центральной поддерживающей мачты (высотой до 60 м);
- антенную
систему, обеспечивающую высоконаправленный прием горизонтально поляризованных
колебаний по всем азимутам в диапазоне коротких волн. Эта система может
состоять из решетки, нагруженных на двух концах переключаемых или
двунаправленных ромбических антенн с диаграммой направленности в виде
"розочки". Для покрытия всех секторов требуется шесть двунаправленных
переключаемых ромбических антенн, разнесенных по углу на 30°.
Когда ограничивающими
факторами являются пространство и/или экономические соображения, можно
ограничиться одной всенаправленной системой активных антенн, обеспечивающих
возможность приема сигналов как с вертикальной, так и горизонтальной
поляризацией или возможность приема с разнесением по поляризации и
перекрывающей диапазон 9 кГц. ..30 МГц.
При
радиоконтроле на частотах от 30 до 1000 МГц в зоне крупного города с
пригородами необходимо иметь одну вертикально и одну горизонтально
поляризованные всенаправленные антенные системы общего назначения со средними
коэффициентами усиления (10..25 дБ). Также необходима одна вращающаяся
логопериодическая кроссполяризованная (вертикально и горизонтально) антенная
система с высоким коэффициентом усиления.
В этом
диапазоне частот используемые на практике антенны имеют размеры, сопоставимые с
длиной волны. При измерениях напряженности поля на фиксированной частоте в этом
диапазоне наиболее часто используют полуволновый резонансный симметричный
вибратор (диполь), который подсоединяется к измерительному прибору с помощью
согласующего трансформатора и коаксиальной фидерной линии. Такая антенна
отличается от рамочной и короткой штыревой тем, что она высокоэффективна, так
как имеет низкое сопротивление потерь относительно сопротивления излучения. В
верхней части этого диапазона частот используются также широкополосные
направленные антенны логопериодического и конически-логоспирального типа.
В диапазоне выше 1
ГГц широко используются зеркальные антенны, имеющие высокий коэффициент усиления.
Отражатели антенн в этом диапазоне имеют форму параболоида вращения с диаметром
зеркала от 0,9 до 10 м. Эти антенны устанавливаются на регулируемых по
положению платформах с очень высокой точностью позиционирования, что
обусловлено исключительно узким лучом антенны на высоких частотах.
Зеркальные антенны
обычно используют для СВЧ диапазона. Для диапазона УВЧ (от 0,3 до 3 ГГц)
контроль можно осуществлять с помощью вращающейся антенной системы, состоящей
из направленных антенных решеток с расширенной полосой частот.
На частотах
ниже 30 МГц измерение напряженности поля обычно осуществляют на высотах,
электрически близких к поверхности земли. Характеристики земной поверхности,
растительность, провода и строения в районе измерительной станции оказывают
различное влияние на напряженности электрической и магнитной составляющих поля
и на угол поляризации. Для измерений находят применение электрически
экранированные рамочные антенны, обеспечивающие значительно меньшее влияние
близлежащих объектов, чем штыревые антенны.
В диапазоне
частот выше 1 ГГц площадь раскрыва симметричного вибратора становится слишком
мала для обеспечения необходимой чувствительности. На этих частотах, как
правило, применяются антенны, которые собирают энергию на раскрывах, намного
превышающих длину волны, например, рупорные антенны или системы параболических
отражателей. Эти антенны характеризуются высокой эффективностью и
направленностью.
От диапазона
контролируемых частот также существенно зависят подходы, используемые для
измерения занятости спектра. Частота, равная 30 МГц, является общепризнанной
«границей», которая определяется условиями распространения радиоволн: спектр
ниже 30 МГц используется для линий дальней связи, работающих на принципе ионосферного
отражения; спектр выше 30 МГц отводится для линий связи на средние и короткие
расстояния. В результате спектральные картины по обеим сторонам от 30 МГц
различны: ниже этой величины распределение сигналов носит случайный характер;
выше 30 МГц полоса, занятая сигналом, структурирована, поскольку полосы частот
планируются, и такое планирование применяется во многих странах.
Основной целью при
измерениях занятости спектра до 30 МГц является содействие процессу присвоения
конкретных частот и устранение помех на этих частотах. Контроль занятости в
полосах частот выше 30 МГц осуществляется для целей планирования частот и
лицензирования станций, а также для оценки использования спектра.
2.3 Требования к аппаратуре радиоконтроля
2.3.1 Обоснование требований к аппаратуре
радиоконтроля
2.3.1.1 Технические задачи радиоконтроля
Для эфирного контроля использования радиочастотного спектра применяют
стационарные и подвижные средства радиоконтроля. Особенностью эфирного контроля
по сравнению с контролем аппаратуры при вводе ее в эксплуатацию и инспекторском
контроле является то, что все измерения, сопровождающие процедуры контроля,
происходят с реальными сигналами при наличии естественных, индустриальных и
станционных помех. Это значительно усложняет процедуры контроля, и для
получения достоверных результатов измерений аппаратура станций радиоконтроля
должна обладать определенными техническими характеристиками, позволяющими корректно
проводить измерения в указанных специфических условиях. При этом разработка
технических требований должна проводиться на аппаратуру радиоконтроля в целом,
исходя из требуемого качества решения технических задач радиоконтроля.
Технические задачи, решаемые оборудованием РКП, определяют набор функциональных
и технических характеристик, которыми должно обладать оборудование, а
требования к качеству решения задач определяют числовые значения параметров
этих характеристик и точностные ограничения на них. На сегодняшний день
стандарты или технические требования к оборудованию РКП как к целостному
комплексу, решающему задачи радиоконтроля, отсутствуют. В документах МСЭ
сформулированы требования к отдельным элементам комплекса радиоконтроля, таким,
как радиоприемные устройства и антенные системы, а также требования к точности
измерения ряда параметров излучений, но в них комплекс оборудования РКП не
рассматривается как единое целое. Непосредственная связь между задачами
радиоконтроля и требованиями к параметрам оборудования отсутствует.
Ранее были рассмотрены общие задачи радиоконтроля,
решение которых дает администрации информацию, необходимую для регулирования
использования РЧС. Анализ этих общих задач позволяет свести их к следующим
четырем техническим задачам, которые возлагаются на оборудование радиоконтроля.
Задача 1. Контроль загрузки (занятости)
радиочастотного спектра и радиоканалов.
Задача 2.
Контроль и измерение параметров излучений.
Задача 3. Опознавание радиосигналов источников
излучений.
Задача 4.
Поиск и идентификация источников помех.
2.3.1.2 Характеристики управления и взаимодействия
с оператором и другими средствами радиоконтроля
В общем случае можно говорить о следующих режимах
работы и управления оборудованием станций радиоконтроля: ручном,
автоматическом, автоматизированном.
Ручной режим работы подразумевает, что все
процедуры управления оборудованием и
все операции, связанные с решением задач радиоконтроля, выполняет оператор.
Некоторые операции, связанные с решением задач радиоконтроля, могут быть
выполнены в ручном режиме более точно, чем в других режимах работы (особенно
это касается измерений параметров и идентификации сигналов). Поэтому, не
отвергая других режимов работы оборудования, можно сказать, что оборудование
РКП обязательно должно допускать возможность ручного управления.
Автоматический режим работы — режим, при котором
работа оборудования станции радиоконтроля осуществляется без непосредственного
участия оператора. Автоматический режим, как и ручной, может иметь для
радиоконтроля только ограниченное применение. В частности, он может иметь место
на необслуживаемых станциях, запрограммированных на решение определенных
конкретных задач.
Автоматизированный режим работы — режим, при
котором автоматическое выполнение операций допускает вмешательство оператора с
целью остановки решения конкретной задачи или изменения хода ее решения.
Автоматизация базируется на использовании современных средств вычислительной
техники и научных методов. Автоматизированный режим работы является наиболее
предпочтительным для обслуживаемых станций радиоконтроля. Более того, можно
сформулировать в качестве основных требований к оборудованию следующие:
а) оборудование РКП должно быть автоматизированным;
б) оборудование РКП должно допускать возможность
ручного управления. Поскольку решение некоторых задач связано с выполнением
процедур, входящих в циклы решений других задач (как, например, измерение
некоторых параметров в задачах идентификации), то оборудование должно позволять
осуществлять прерывание решения конкретной задачи, чтобы выполнить другие,
более неотложные, по мнению оператора, действия. После их окончания программное
обеспечение должно позволить вернуться
к решению прерванной задачи с места, в котором произошло ее прерывание.
Желательным качеством оборудования РКП является возможность параллельного
решения задач. Наконец, отметим и такое требование: оборудование должно
позволять работу в сети радиоконтроля. Только в этом случае можно говорить об
определении такого важного параметра, как местоположение радиопередатчика.
Поскольку результаты решения задач должны быть
некоторым образом обработаны и задокументированы, то, подводя итоги
рассмотрения режимов работы и характеристик управления оборудованием, можно суммировать изложенное
выше следующим образом:
а) оборудование РКП должно быть автоматизированным;
б) оборудование РКП должно допускать возможность
ручного управления;
в) режимы работы оборудования должны допускать:
одновременное решение нескольких задач, последовательное решение задач, работу
в сети радиоконтроля, обработку и документирование результатов работы.
Перечисленные требования автоматически включают в себя требования таких режимов
управления, как локальное управление оператором (оборудование
автоматизированное) и дистанционное управление (работа в сети).
Приведенный перечень требований является
максимальным и относится к обслуживаемым стационарным РКП. Другие типы РКП
могут иметь отличный от указанного перечень характеристик. Перечень
характеристик управления и взаимодействия с оператором и другими средствами
радиоконтроля должен быть указан в технической документации на оборудование
РКП.
Функциональные требования к оборудованию РКП
вытекают из технических задач, которые должны решать РКП, и процедур, связанных
с их решением.
2.3.1.3 Технические характеристики оборудования,
нормируемые в режиме контроля загрузки (занятости) радиочастотного спектра и
радиоканалов
В числе плановых задач, решаемых средствами радиоконтроля, в качестве одной из общих задач эфирного
радиоконтроля формулируется задача «Контроль загрузки выделенного
частотно-территориального ресурса». По сути дела, решение этой общей задачи
сводится к решению технической задачи «Контроль загрузки (занятости)
радиочастотного спектра и радиоканалов (Задача 1) на станциях радиоконтроля в
различных географических точках региона». Каждый стационарный РКП региона оценивает занятость радиочастотных
каналов в своей области электромагнитной доступности радиоизлучений работающих
РЭС.
Если области электромагнитной доступности
стационарных станций не покрывают весь контролируемый регион, то контроль
занятости радиочастотных каналов в области электромагнитной недоступности осуществляется
подвижными станциями. Это позволяет получить общую картину занятости РЧС на
всей контролируемой территории. Для разработки требований к оборудованию РКП
понятие «территориальный ресурс» не используется. Оно отражает технологию сбора
информации. Для оборудования РКП главным остается требование — оборудование
должно позволять проводить сбор информации о загрузке РЧС на станциях
радиоконтроля.
Основная цель задачи «Контроль загрузки (занятости)
радиочастотного спектра и радиоканалов» — обеспечить администрацию,
занимающуюся управлением использованием спектра, информацией о реальной
занятости спектра.
Процедура контроля включает в себя последовательный
просмотр радиоканалов, измерение уровня радиоизлучений в канале, установление
факта наличия или отсутствия радиосигнала в канале, сравнение параметров
обнаруженных радиоизлучений с информацией, содержащейся в базе данных,
определение процента занятости (процент времени, в течение которого наблюдается
сигнал в канале, от общего времени наблюдения за каналом).
Процедура позволяет выявить радиоизлучения в
каналах, которые по информации из БД должны быть свободными, набирать
статистику о степени использования радиоканалов лицензированными передатчиками,
набирать статистику об уровнях радиоизлучений в свободных каналах. Результаты
контроля могут быть использованы для проверки корректности принимаемых
администрацией правил присвоения частот и обнаружения несанкционированных
излучений.
Оборудование должно обладать возможностью измерения
параметров отдельных радиоизлучений без нарушения работы в режиме контроля
занятости.
Как следует из описания процедуры контроля
занятости, нормируемыми техническими характеристиками оборудования СРК в
рассматриваемом режиме являются:
-
скорость просмотра
радиоканалов;
-
шаг сканирования при
непрерывном просмотре некоторой полосы частот;
-
погрешность измерения
уровня радиоизлучений в канале;
-
динамический диапазон
измеряемых уровней.
Кроме того, решение задачи накладывает определенные
требования к программному обеспечению оборудования РКП, а именно:
-
возможность
использования информации о лицензированных передатчиках, содержащейся в БД;
-
возможность
накопления информации о результатах измерений излучений в радиоканалах;
-
возможность
статистической обработки результатов измерений для получения дополнительной
информации о спектральной плотности излучений в каналах и характеристиках их
распределений.
Решение о занятости канала радиосигналом
принимается посредством сравнения уровня излучений, наблюдаемого в канале, с
некоторым порогом. Величина порога может быть разной в различных условиях. Так,
пороговый уровень может устанавливаться таким, чтобы, например, при контроле
РЭС сухопутной подвижной службы фиксировалась только работа базовых станций,
или таким, что регистрируются только сигналы, уровень которых представляет
опасную помеху для других РЭС, использующих данный канал. В любом случае порог
должен быть регулируемым и отбор сигналов, превышающих его, должен происходить
программным путем, сохраняя в памяти компьютера измеренные значения.
2.3.1.4
Требования к оборудованию в режиме контроля и измерения параметров
радиоизлучений
Контроль параметров излучений неразрывно связан с
процессом их измерения. Контролируемые параметры можно разделить на две группы:
а) общие параметры, характеризующие использование
РЧС;
б) специальные параметры, определяющие качество
передачи.
К общим параметрам относятся: несущая (или
центральная) частота излучения, занимаемая ширина полосы частот излучения,
уровень принимаемого сигнала (напряженность поля). К специальным параметрам
можно отнести параметры модуляции и скорость передачи информации. Обе группы
параметров могут использоваться также для опознавания принимаемых сигналов.
2.3.1.5 Требования к оборудованию в режиме
опознавания радиосигналов и идентификации источников излучений
Целью задачи опознавания радиосигналов и
идентификации источников излучений является установление факта, что в
контролируемом радиоканале работает именно тот передатчик, который должен
работать, и что параметры его излучений соответствуют тем параметрам, которые
ему были назначены. Результатом решения задачи является выявление
нелицензированных передатчиков и передатчиков, нарушающих регламент радиосвязи.
Операции, позволяющие установить, что канал
используется должным образом, включают следующие виды проверок:
а) идентификационный сигнал соответствует сигналу,
назначенному передатчику этого канала;
б) общие параметры информационных сигналов соответствуют параметрам,
указанным в лицензии на передатчик;
в) класс сигнала соответствует классу, указанному в
лицензии;
г) параметры модуляции соответствуют параметрам,
предписанным передатчику данного радиоканала;
д) пеленг на радиопередатчик соответствует пеленгу
передатчика, которому выделен контролируемый радиоканал (для стационарных
передатчиков);
е) местоположение передатчика соответствует
указанному в лицензии (для стационарных передатчиков).
Специфическими операциями, которые должно выполнять
оборудование СРК в рассматриваемом режиме работы, являются:
-
выявление и анализ
идентификационных сигналов;
-
установление класса
излучения и анализ (декодирование) информационных сигналов;
-
пеленгация и
определение местоположения источника излучений.
Для выполнения указанных операций оборудование СРК
должно предоставить оператору ряд возможностей.
Радиоконтрольное оборудование должно обеспечивать
оператору возможности для опознавания сигналов: на слух, на анализаторе спектра, с помощью специального оборудования
для декодирования и анализа принимаемых сигналов. Функции многих декодеров
можно объединить в одном программном продукте, позволяющем анализировать и
декодировать большое число различных типов излучений при помощи цифровой
обработки сигналов на выходе приемника.
Станция контроля должна иметь электронное
оборудование, позволяющее измерять и записывать любые излучения и фиксировать
передатчики, которые требуется опознать. Использование цифровых методов
обработки обеспечивает возможность разработки многоцелевой аппаратуры
опознавания, способной демодулировать и декодировать большинство сигналов и
быть запрограммированной на обработку новых систем передачи.
Для определения местоположения неизвестных станций
желательно иметь координатометрическую сеть из трех или более станций.
Координатометрическая сеть представляет собой систему взаимосвязанных станций,
позволяющих определить местоположение источника излучений. Определение
местоположения можно выполнять различными способами, например, используя
разностно-дальномерный метод. Координатометрическая сеть может быть сетью
радиопеленгационных станций или сетью станций, оснащенных направленными
антеннами для определения направления на источник излучения. Для эффективной
работы координатометрической сети все станции контроля должны быть обеспечены
постоянной связью. Наиболее оптимальным является положение, когда оборудованием
координатометрической сети можно дистанционно управлять с других станций
контроля.
Как дополнительное средство опознавания может
использоваться анализатор спектра. Оборудование должно обеспечивать визуальное представление спектра излучения на
рабочей частоте и возможность как автоматического, так и полуавтоматического
измерения параметров этого излучения. При визуальном анализе спектра сигналов
используются следующие параметры, определяющие качество работы
спектроанализатора:
-
максимальная ширина
просматриваемого спектра, разрешающая способность по частоте;
-
разрешающая
способность по уровню.
2.3.1.6 Требования к оборудованию в режиме поиска и
идентификации источников помех
Цель задачи поиска и идентификации источников помех
— обеспечить нормальную работу лицензированных радиосредств, а также
удостовериться в корректности используемых процедур присвоения частот. Решение
задачи позволит ответить на вопрос, является ли помеха результатом нарушений
регламента радиосвязи по использованию эфира или результатом неправильной
процедуры назначения частоты некоторому РЭС.
Поиск источника помехи происходит в канале, в
котором работает передатчик, имеющий разрешение. Специфика решения этой задачи
заключается в следующем, для того, чтобы найти источник помехи, необходимо:
а) обнаружить помеху в приемнике, как правило, в
присутствии полезного сигнала;
б) установить происхождение помехи, т.е.
определить, что помеха поступает в антенну из окружающего пространства, а не
возникает в приемнике (например, когда речь идет об интермодуляционных
помехах);
в) определить основную частоту (или частоты)
источника (источников) помехи;
г) определить класс мешающего излучения и
местоположение источника помехи.
Процедура поиска позволяет установить помехи, создаваемые
как передатчиками, имеющими лицензии на работу, так и нелицензированными
передатчиками.
Для решения данной задачи могут использоваться
методы, которые применяются в задачах опознавания радиосигналов и
идентификации источников излучений. Трудность решения заключается в том, что
идентификация помехи происходит в присутствии полезного сигнала.
В настоящее время появляется радиоконтрольное оборудование, оснащенное
специальными устройствами обработки и анализа принимаемых сигналов, которые
позволяют обнаруживать присутствие помехи на фоне полезного сигнала и
идентифицировать ее. Эффективным средством обнаружения источников помех
является использование взаимо-корреляционного метода обработки принимаемых
сигналов [21,2]. Для реализации метода используются два радиоприемника, один из
которых настроен на частоту радиосигнала, а второй — на частоту предполагаемого
источника помехи. Критерием того, что предполагаемый источник действительно
является источником помехи, служит превышение максимального значения коэффициента
взаимной корреляции сигналов с выходов приемников некоторого порогового
значения. Процесс поиска источников помех может быть значительно ускорен, если
программное обеспечение обнаружителя предварительно выявляет частоты возможных
источников помехи (гармоник сигнала подозреваемых частот, продуктов
интермодуляции сигналов заданного порядка, побочных каналов приёма, соседних
каналов приёма и др.).Поскольку номенклатура параметров, которыми следует
описывать приборы такого вида, на сегодняшний день отсутствует, то
целесообразно, чтобы набор параметров и требования к ним, а также методики их
проверки для сертификационных испытаний указывались в технической документации
на оборудование.
Учитывая, что в реальных условиях помеха
радиоприему может возникнуть в силу разных причин, а именно: является
следствием попадания побочного излучения передатчика в основной канал приема
РПУ, основного излучения передатчика в побочный канал приема РПУ, образования
интермодуляционных продуктов в передатчике или приемнике и т.п., то для
определения основной частоты источника помехи оборудование радиоконтроля должно
иметь соответствующее программное обеспечение.
Определение местоположения источника помехи
производится с помощью станций координатометрической сети.
2.3.1.7 Требования к оборудованию в режиме дистанционного управления или
работы в сети
Эффективность системы контроля значительно
повышается, когда станции радиоконтроля объединены в одной сети с центром
управления, что обеспечивает выполнение более сложных функций радиоконтроля.
Поэтому организация сети становится необходимым требованием при создании
современных систем радиоконтроля. Для работы оборудования в режиме дистанционного управления или
работы в сети должен быть определен ряд параметров и требования к ним. К их
числу относятся: интерфейс сопряжения; режим управления; вид передаваемой
информации (данные, речь, музыка); архитектура сети (кольцо, радиальная, общая
шина); требования к линии связи (тип линии связи, скорость передачи, качество и
т.д.) и др.
2.3.1.8 Требования к информационному обеспечению
Информационное обеспечение станции радиоконтроля
включает методическое обеспечение и базы данных. Методическое обеспечение
должно содержать рекомендации по работе оператора при выполнении основных задач
радиоконтроля.
Станции радиоконтроля должны иметь базу данных
частотных присвоений контролируемой области (района) и базу данных результатов
измерений.
База данных частотных присвоений должна содержать
информацию о параметрах РЭС, их местоположении, владельцах РЭС и времени
действия лицензии на работу РЭС для всех радиоэлектронных средств гражданского
применения в области, контролируемой данной станцией радиоконтроля. Формат
представления данных должен соответствовать формату, используемому в
республиканской базе данных.
Программное обеспечение оборудования РКП должно предоставлять возможность
устанавливать фрагменты республиканской и региональной баз данных частотных
присвоений.
База данных результатов измерений для каждой
наблюдаемой передачи должна содержать:
-
дату, время начала и
окончания наблюдения;
-
дату и время, в
течение которого имела место передача в интервале наблюдения;
-
наблюдаемый класс излучения;
-
наблюдаемые параметры
сигнала (частота, уровень сигнала и/или напряженности поля, ширина полосы
частот излучения и др.);
-
опознавательные
сигналы.
2.3.1.9 Требования к математическому и программному
обеспечению
Математические алгоритмы и модели, используемые при
решении задач радиоконтроля, должны быть общепризнанными или иметь апробацию,
подтвержденную рекомендациями по их использованию в отечественных или
международных документах.
Программное обеспечение оборудования РКП должно осуществлять реализацию таких функций,
как:
-
управление
подключенным оборудованием (приемниками, вращателями антенн, антенным коммутатором
и др.);
-
контроль занятости
диапазонов частот (списков частот) с измерениями параметров сигнала на
выбранных частотах и оценка степени занятости;
-
реализация процедур
измерения занятости спектра, частоты и ширины полосы частот, уровня сигнала и
напряженности поля, параметров модуляции;
-
спектральный анализ
излучений;
-
опознавание
радиосигналов (распознавание кодов и декодирование в реальном времени,
обнаружение побочных излучений и др.);
-
ведение базы данных;
-
запись и хранение
измеренных данных, их многократное воспроизведение с возможностью последующей
обработки и отображением на дисплее;
-
отображение,
распечатка, построение графика, измеренных и хранящихся в памяти данных, для процесса оценки;
-
пересчет измеренного
уровня сигнала в напряженность электромагнитного поля;
-
калибровка
измерительных приемников;
-
передача данных.
Программное обеспечение должно обеспечивать
функционирование аппаратуры станций контроля, при котором в автоматическом
режиме осуществляется решение нескольких задач.
Программное обеспечение оборудования радиоконтроля
должно обеспечивать удобное и понятное взаимодействие между оператором и
аппаратурой. Интерфейс пользователя должен осуществлять ввод информации
(исходных данных) с помощью меню, пиктограмм и заполнения шаблонов, а также многооконный
режим работы.
Программное обеспечение должно обеспечивать
возможность работы станции в различных режимах управления и эксплуатации:
-
управление в
автономном режиме;
-
дистанционное
управление или работа в сети (диалоговый режим и/или выполнение автоматизированных
программируемых заданий);
-
смешанное управление
(совмещение автономного и дистанционного режимов управления);
-
совместное
использование средств пеленгации системой определения местоположения и
локальным оператором;
-
работа в режиме
только приема;
-
работа в режиме
только радиопеленгации;
-
эмуляция
функциональных возможностей для обучения персонала.
Оборудование должно обеспечивать сохранение и
обработку результатов контроля и результатов измерения параметров излучения на
выбранных частотах. Сохраняемые результаты должны быть представлены в формате,
допускающем обработку записанных данных средствами стандартных приложений к
используемой операционной системе (например, Microsoft Office для Windows).
Оборудование должно обеспечивать возможность сохранения
результатов контроля и измерений (вручную или автоматически) при прерывании
процесса выполнения задачи радиоконтроля и дальнейшей записи данных при
возобновлении выполнения этой задачи.
Программное обеспечение радиоконтрольного
оборудования должно обеспечивать работу с базами данных станций радиоконтроля.
Наряду с базой данных, поставляемых администрацией,
станция должна иметь собственную базу данных по результатам измерений. Для
каждой наблюдаемой передачи такая база данных должна содержать:
-
дату, время начала и
окончания наблюдения;
-
дату и время, в
течение которого имела место передача в интервале наблюдения;
-
наблюдаемый класс
излучения;
-
наблюдаемые параметры
сигнала (частота, уровень сигнала и/или напряженности поля, ширина полосы
частот и др.);
-
опознавательные
сигналы.
Дополнительно в память могут быть занесены другие данные, включая особые
замечания о классе излучения, скорости в Бодах, об информации о заявлении на
наблюдаемую передачу.
Конкретные режимы эксплуатации, обеспечиваемые программным обеспечением,
должны быть установлены в технических условиях и указаны в эксплуатационной
документации.
2.3.2
Специфика использования антенн на радиоконтрольных пунктах
2.3.2.1
Особенности работы РКП
Основные
особенности с точки зрения использования антенно-фидерных систем состоят в
следующем:
а)
обслуживание широкого диапазона частот. Наиболее актуальным для городских РКП
является диапазон 30... 1000 МГц. В последнее время возникает необходимость
радиоконтроля на частотах до 4 ГГц. Диапазон частот 3...30 МГц контролируется
РКП, располагаемыми за пределами города.
Таким образом,
оборудование городского поста радиоконтроля должно обеспечивать работу (и, в
частности, прием сигналов) в 100-кратном диапазоне частот;
б)
необходимость обеспечивать метрологические характеристики при измерениях
уровней контролируемых сигналов (в том числе при измерении напряженности поля),
установленными МСЭ;
в)
многофункциональный характер работ (одновременное выполнение таких задач, как:
контроль загрузки диапазона частот, измерение параметров сигналов,
прослушивание/запись демодулированных сигналов и т.п.).
Диапазон
частот от 30 МГц до 3...4 ГГц перекрыть одной антенной в настоящее время
невозможно. Использование нескольких антенн (вместе с мачтами, оттяжками и
т.д.) в условиях ограниченного пространства антенной площадки, как правило,
приводит к их сильному взаимному влиянию.
Нередко
ситуация на РКП усугубляется использованием нескольких антенн одного диапазона
частот для разных радиоприемных устройств. Взаимное влияние может неприемлемо
исказить характеристики антенн, сертифицированных в изолированных условиях:
диаграммы направленности, уровень согласования и пр. Возникающая из-за этого
ошибка измерений может существенно превзойти уровень погрешности,
рекомендованной Международным союзом электросвязи (МСЭ) [2,20] для
измерительного оборудования пункта радиоконтроля.
Поэтому для обеспечения метрологических
характеристик целесообразно применять максимально широкополосные антенны. В
этом случае потребуется их минимальное количество. При этом, если позволяет
чувствительность приемников, следует использовать разветвители, позволяющие
сигнал с одной антенны распределять на несколько приемников.
Следует
отметить, что искажение диаграмм направленности приводит к некорректным
результатам при решении таких задач, как:
а) контроль
уровня помех в месте установки антенной системы;
б)
использование результатов измерений при оценке географической зоны действия
(зоны покрытия) проектируемых и действующих РЭС;
в) оценка
реального отношения сигнал/помеха для действующих систем связи в месте
установки антенн;
г) контроль
уровня побочных излучений радиопередающих устройств как в абсолютных, так и
относительных единицах;
д) контроль
уровня излучаемой мощности подвижных средств связи (уровень излучений стационарных
средств связи можно контролировать в относительных единицах путем сравнения с
контрольным уровнем излучения, что приводит к дополнительным погрешностям);
е) искажение
метрологических характеристик антенны приводит также к дополнительным ограничениям
и погрешностям при спектральных измерениях и оценке частотно-временной
загрузки.
Принципиальным
путем, обеспечивающим компактное размещение антенн при минимальном искажении их
азимутальных диаграмм направленности, является установка антенн друг над
другом. В качестве примера можно привести антенную систему Receiving Antenna System AU900A4 10 кГц. ..3 ГГц фирмы Rohde&Schwarz (рисунок 2 .4).
Здесь: НЕ010 и
НК014 - всенаправленные антенны вертикальной поляризации на диапазоны
соответственно 10 Гц... 80 МГц и 80... 1300 МГц; HL024A1 — направленная антенна вертикальной поляризации 80...1300 МГц; НЕ314А1
и HF214 — всенаправленные
антенны горизонтальной поляризации диапазонов 20... 500 МГц и 500. ..1300 МГц;
НЕ402 и HL023A1— направленные антенны горизонтальной поляризации
соответственно 20...87 МГц и 80... 1300 МГц.
HK014
Рисунок 2.4 -
Приемная антенная система AU900A4 10 кГц...3 ГГц
фирмы Rohde&Schwarz
В этом
варианте, однако, требуется использовать существенно более мощное поворотное
устройство и специально разработанную мачту.
2.3.2.2
Требования к антеннам, используемым на РКП
Требования к
составу антенн
Уровень
сигнала на входе радиоприёмного устройства зависит не только от энергетических
характеристик принимаемого сигнала, но и от поляризационных состояний
электромагнитной волны и приемной антенны. Мощность сигнала складывается из
суммы мощностей по двум ортогональным составляющим вектора поляризации. На РКП
необходимо иметь антенны для сигналов вертикальной и горизонтальной
поляризаций. При этом могут использоваться как направленные, так и
ненаправленные антенны.
К достоинствам
ненаправленной антенны относится мгновенная готовность и возможность работы в
составе комплекса, осуществляющего оперативное частотное сканирование сигналов,
приходящих со всех направлений.
Преимущество
поворотных направленных антенн проявляется в большей эффективности и
значительно меньшем влиянии окружающих переизлучателей на результаты измерений
уровня сигнала. Наличие пространственной избирательности ослабляет влияние
мешающих сигналов. Кроме того, для направленных антенн легко реализуется смена
поляризации на ортогональную.
Всенаправленные антенны
Для
вертикально поляризованных сигналов известны типы антенн с
азимутально-изотропными диаграммами направленности (ДН) без принципиальных
ограничений рабочей полосы в сторону верхних частот, например, биконические
или дискоконусные.
Для
горизонтально поляризованных сигналов изотропная азимутальная ДН может быть
реализована с помощью рамки с периметром, не превосходящим Amin/4, где Amin — минимальная длина волны. При этом максимальная
действующая высота Lemax будет
определяться по формуле
Lеmaх = Le(Amin) = 2пS/Аmin, (2.1)
где S — площадь рамки; Аmin — минимальная длина волны. В соответствии с формулой действующая высота
рассматриваемой рамки будет составлять примерно десятую часть действующей
высоты полуволнового вибратора и уменьшаться обратно пропорционально длине
рабочей волны.
Направленные
антенны
Из
направленных наиболее привлекательными являются логопериодические антенны
(ЛПА). Их отличает высокая эффективность и стабильность характеристик в очень
широком диапазоне частот.
Для мобильных
постов (станций радиоконтроля) можно также рекомендовать механически
перестраиваемые антенны типа волновой канал и решетки из них. При этом можно
получить более узкую ДН и более высокий коэффициент усиления.
Требования к
характеристикам антенн РКП
Требование к
ДН всенаправленных антенн
Наиболее
существенной характеристикой антенны РКП является ДН. Если антенная система
станции не обладает возможностью отслеживать направление прихода исследуемого
сигнала (или хотя бы определять его), то для всех направлений прихода она
должна иметь одинаковую эффективность. Другими словами, ее диаграмма
направленности должна быть изотропной. В противном случае одинаковые сигналы,
приходящие с разных направлений, будут создавать на выходных зажимах антенны
напряжения, пропорциональные значениям ДН для этих направлений.
Разброс
измеренных значений уровней сигналов А (в децибелах) определяется отношением
минимального и максимального значений ДН или величиной
Д = 10 log Gmax /G min = Gmах(дБ) - Gmin(дБ),
(2.2)
где Gmax и Gmm — значения коэффициента усиления в направлениях
максимума и минимума ДН.
По антенной
терминологии эта характеристика называется неравномерностью ДН.
Если
предварительно откалиброванную в изолированных условиях антенну с изотропной ДН
установить на реальный объект, то верхняя граница интервала погрешности
измерений Д+ и нижняя Д- будут следующими:
D+ = 10 logGmax/G°, D- = 10 logGmin/G°, (2.3)
где G° — коэффициент усиления изолированной антенны.
На практике
можно достичь приемлемой неравномерности ДН в горизонтальной плоскости. Однако обеспечить
при этом равномерность (изотропность) ДН в вертикальной плоскости невозможно.
Тем не менее для радиоконтроля в диапазоне частот выше 30 МГц практический
подход может основываться на том, что на этих частотах сигналы распространяются
в пределах прямой видимости без отражений от ионосферы. Поэтому для наземных
источников радиоизлучений (ИРИ) угол прихода сигнала в вертикальной плоскости
относительно направления на горизонт апр не будет превышать
величины (рисунок 2 .5).
Рисунок 2.5 -
Определение рабочего сектора углов места всенаправленных антенн РКП
апр = arctg(H –h)/R , (2.4)
где h — высота установки антенны;
Н — высота источника сигнала
(приведённая к плоскости, касательной к земной поверхности в точке проекции
антенны РКП на землю);
R — расстояние от РКП до источника сигнала.
Если обеспечить требуемую неравномерность ДН в вертикальной плоскости
в секторе углов апр ниже горизонтали, то можно считать, что зона
обслуживания имеет форму кольца с
внутренним радиусом R и неограниченным наружным
радиусом. Например, для
апр = 5° внутренний радиус будет не меньше примерно 10 высот установки антенны РКП.
Если допустить, что обычно высота установки антенн не превышает 50 м, то контролируемые источники должны находиться
не ближе 500 м. Следует
учитывать, что источники могут находиться на особо высоких
сооружениях, например телебашнях. Поэтому необходимо обеспечивать
требуемую неравномерность вертикальной ДН в секторе углов ±апр.
Таким образом, можно сформулировать существенное требование к угломестной
ДН: для типичных высот расположения
антенн РКП и высот, контролируемых источников радиоизлучений, должны быть минимизированы перепады
коэффициента усиления антенны в рабочем диапазоне частот, в рабочем секторе
углов места, составляющем примерно ±5°.
Измерения уровней сигналов источников, расположенных внутри зоны,
определяемой нижней границей рабочего сектора углов места, должны производиться
соседними РКП, для которых рассматриваемые источники попадают в их рабочий
сектор углов места.
Для
вертикально поляризованных сигналов сформулированному требованию удовлетворяют
упомянутые типы симметричных биконических антенн. У несимметричных, в
частности, дискоконусных, антенн максимум ДН отклоняется от горизонта с
изменением частоты.
Для
горизонтально поляризованных сигналов рассматриваемому требованию удовлетворяют
упомянутые малоразмерные рамки с теми же оговорками относительно их
эффективности.
Согласование антенны с питающим фидером
При наличии
рассогласования антенны и приемника с фидером, измеряемое напряжение на входе
приёмника Uпр связано с напряжением измеряемого сигнала Uc формулой
Uпр=S21Uc(1/(1-gаgвх)), (2.5)
где S21 - коэффициент передачи кабеля;
gа - коэффициент отражения от антенны;
gвх - коэффициент отражения от входа приёмника, пересчитанный через кабель.
Здесь все
величины комплексные. При длине кабеля, который больше длины волны, модуль
знаменателя в (2.5) с изменением частоты будет принимать крайние значения: 1±|gаgвх|. Поэтому разброс измеряемых напряжений DUПр будет равен
DUпр = 20lоg ((1+|gаgвх|)/(1-|gаgвх|)). (2.6)
Из (2.6)
следует, что разброс DUПр = 0, если ja = 0 или gвх = 0, т.е.
отсутствует рассогласование антенны с фидером или с приёмником.
Измерения коэффициентов отражения для приёмников AOR-5000 и IC-8500 показали, что их наихудшие значения составили 0,82 и 0,5
соответственно. То есть для антенны с
КСВ = 3 (уа = 1/2) ДUПр будут составлять соответственно 7,5 и 4,5 дБ. В среднем по диапазону
рассогласование этих приёмников таково, что для обеспечения точности измерений
уровня сигнала 1,5 дБ не следует допускать рассогласования антенны с фидером до
КСВ > 3.
2.3.3 Радиоприемные устройства (РПУ) РКП
2.3.3.1
Требования к техническим характеристкам РПУ для РКП
Большой
динамический диапазон уровней сигналов, принимаемых радиоприемными устройствами
на РКП, разнообразие классов контролируемых радиосигналов, требования высокой
точности измерения их параметров и возможности управления процессами контроля и
измерения от ЭВМ накладывают определенные требования на электрические
характеристики приемников. К ним, в частности, относятся такие требования, как:
-
высокая
чувствительность приемника;
-
широкий диапазон
принимаемых частот (10 кГц.. .30 МГц для приемников диапазона ВЧ и 30...2700
МГц для приемников диапазонов ОВЧ/УВЧ);
-
большой динамический
диапазон по основному каналу приема и нелинейным эффектам (точка пересечения
интермодуляции 3-го порядка для приемников диапазона ОВЧ должна быть не ниже 10
дБмВт);
-
эффективное
подавление побочных каналов приема (не ниже 80 дБ для каналов зеркальной и
промежуточной частот);
-
большой набор
фильтров промежуточной частоты, позволяющих принимать сигналы с различной
шириной спектра излучения;
-
набор детекторов для
детектирования сигналов с амплитудной и частотной модуляцией и манипуляцией;
-
низкий уровень
фазового шума гетеродина;
-
высокая стабильность
частоты гетеродина;
-
возможность
перестройки приемника по коду частоты от ЭВМ.
Измерение
параметров сигналов в самом приемнике не является обязательным условием,
однако, если такая возможность предусмотрена, то это является положительным качеством
приемника, хотя и удорожает его стоимость. Приемник должен иметь выходы,
которые дают возможность решать задачи измерений, возлагаемые на станции
контроля. К ним относятся выходы промежуточной и низкой частоты, выходы
квадратурных составляющих принимаемого сигнала. Важным моментом является
возможность дистанционного управления работой приемников по стандартным шинам
управления IEEE 488 или RS-232.
В
нижеследующих таблицах представлена информация о некоторых типах приемников с
точки зрения возможности их использования для
радиоконтроля.
Таблица 2.10 - Рекомендации МСЭ
Характеристика |
ВЧ (KB) приемник |
ОВЧ/УВЧ (УКВ)
приемник |
||
Миним. |
Услож. |
Миним. |
Услож. |
|
Диапазон частот, МГц |
0,01... 30 |
0,01... 30 |
|
30. ..500 (1000, 2000, 2700) |
Шаг перестройки, Гц |
10 |
1 |
1000 |
10 |
Стабильность частоты |
10~6 |
10-7 |
10~6 |
10-7 |
Виды модуляции |
AM, CW,
SSB, AT |
AM, AT,
FM, FMN, SSB |
AM, FM,
CW |
AM, FM,
CW, SSB |
Коэффициент шума, дБ |
14 (¦ > 50 кГц) |
14 |
12 |
8 |
Продолжение
таблицы 2.10
Стандартные фильтры (полоса, кГц, уровень, дБ) |
1/-6 3/-6 9/-6 П60/6 = = 2. ..8 |
l/-6(-6) Аналоговые фильтры: 0,2... 16 кГц
Цифровые: 0,1... 10 кГц П 60/6 = 2 |
(-6) 4; 8; 15; 30; 100; 120; 250; 300 кГц П60/6 =2... 8 |
(-6) 4; 8; 15; 30; 100; 120; 250; 300; 900
кГц П60/6
= 2 |
|||
Промежуточные частоты |
Выходы 455 кГц, 4 МГц |
Цифровой выход ПЧ |
Выход уточняется |
Выходы 10,7 МГц или 21,4 МГц |
|||
Антенный вход, Ом |
50 |
||||||
Аттенюаторы, дБ |
* |
||||||
Восприимчи-вость ПКП, дБ |
80 |
100 |
80 |
90 |
|||
Точка пересечения ИМ, дБмВт: 2-го порядка, 3-го порядка |
40 20 |
70 40 |
30 10 |
40 17 |
|||
Диапазон АРУ, дБ |
80 |
140 |
120 |
120 |
|||
Фазовый шум гетеродина, дБс/Гц |
100 |
120 |
100 |
120 |
|||
Вход внешнего эталона, МГц |
* |
1/5/10 |
* |
1/5/10 |
|||
* Информация в спецификации на приемник
отсутствует.