Исходные данные:
Технологическая сеть – горочная радиосвязь. Дальность связи РС-РВ: r = 2,8 км. (Табл. 1.1).
Состав абонентов: ДСПГ, машинисты горочных локомотивов, горочные составители, регулировщики скорости (башмачники).
Число стационарных радиостанций (РС) – от 1 до 2.
Число возимых (локомотивных) радиостанций (РВ) – от 2 до 4.
Число носимых радиостанций (РН) – от 2 до 7.
Тип тяги на участке – электротяга переменного тока (табл. 1.2).
Надежность радиосвязи – 50% (табл. 1.2).
Тип коаксиального кабеля передающего и приемного фидеров – РК-50-7-11 выбран по нечетной предпоследней цифре 3.
Коэффициент затухания коаксиального кабеля: α = 0,1 дБ/м выбран по нечетной предпоследней цифре 3.
Тип антенны стационарной радиостанции РС: АС - 4/2 (табл. 1.3, модуль разности равен 3).
Коэффициент усиления антенны РС: G pc = 6 дБ (табл. 1.3, модуль разности равен 3).
Тип антенны локомотивной радиостанции РВ: АЛ/2 (четная последняя цифра 0).
Коэффициент усиления антенны РВ: G pв = - 0,5 дБ (четная последняя цифра 0).
Характер трассы передвижения работников с носимыми радиостанциями РН – закрытая трасса (нечетная предпоследняя цифра 3).
Входное сопротивление приемника: R 2 = 50 Ом (нечетная предпоследняя цифра 3).
Значения поправочного коэффициента, учитывающего ухудшение условий передачи информации в канале РС-РН: В рс-н = 2 дБ (табл. 1.4, для электротяги переменного тока).
Значения поправочного коэффициента, учитывающего ухудшение условий передачи информации в канале РН-РН: В рн-н = 2 дБ (табл. 1.4, для закрытой трассы при электротяге переменного тока).
Мощность радиостанций РС и РВ: Р рс = Р рв = 8 Вт (табл. 1.5).
Длина фидера антенны РС: l фс = 20 м.
Высота установки антенны РВ: h л = 5 м.
Длина фидера антенны РВ: l фв = 4 м.
Высота установки антенны РН: h н = 1,5 м.
Длина фидера антенны РН: l фн = 0 м.
Мощность радиостанций РН: Р рн = 1 Вт.
Решение:
1. Расчет высоты антенны стационарной радиостанции РС для дальности связи РС-РВ r= 2,8 км.
1.1. Определяем расчетное напряжение полезного сигнала на входе приемника (локомотивного) U 2p по формуле:
U 2p = U 2min + α 1∙ l 1 – G 1 + α 2∙ l 2 – G 2 + B к + B л – B и – B м – B r. (1.1)
Наименьшее напряжение полезного сигнала на входе приемника U 2min, при котором обеспечивается заданная разборчивость речи, на участках с электротягой переменного тока должно быть не менее 14 дБ: U 2min = 14 дБ.
Затухание передающего фидера (стационарной радиостанции) α 1∙ l 1 = α ∙ l фс = 0,1∙20 = 2 дБ.
Затухание приемного фидера (локомотивной радиостанции) α 2∙ l 2 = α ∙ l фв = 0,1∙4 = 0,4 дБ.
Коэффициент усиления передающей антенны РС: G 1 = G pc = 6 дБ.
Коэффициент усиления приемной антенны РВ: G 2 = G pв = - 0,5 дБ.
Коэффициент ослабления поля на электрифицированных участках: B к = 8 дБ.
Коэффициент ослабления поля из-за влияния кузова локомотива: B л = 9 дБ.
Поправочный коэффициент B и, учитывающий интерференционные замирания (флюктуации) сигналов, определяем из графика (рис. 1.2) с учетом надежности радиосвязи р = 50% по условиям задачи на электрифицированных участках (линия 2 графика): B и = 0.
Коэффициент B м, учитывающий отличие мощности передатчика стационарной радиостанции Р 1 от 8 Вт, принятых при построении зависимостей на рис. 1.1:
B м = 10∙lg(P 1/8) = 10∙lg(P pc/8) = 10∙lg(8/8) = 0 дБ.
Коэффициент B r, учитывающий отличие входного сопротивления локомотивного приемника R 2 от 75 Ом, принятых на графиках (рис. 1.1) при определении соотношения между средним значением напряженности поля Е 2 в зоне локомотивной (приемной) антенны и значением напряжения U 2 на входе локомотивного приемника:
B r = 10∙lg(R 2/75) = 10∙lg(50/75) = 10∙lg(2/3) = 10∙(lg2 – lg3) =
= 10∙(- 0,176) = - 1,76 дБ.
Подставим полученные цифры в выражение (1.1):
U 2p = 14 + 2 – 6 + 0,4 – (- 0,5) + 8 + 9 – 0 – 0 + 1,76 = 29,66 дБ
1.2. Определяем высоту антенны стационарной радиостанции РС из графиков на рис. 1.1. Для этого на оси ординат откладываем расчетный уровень напряжения полезного сигнала U 2p = 29,66 дБ и проводим горизонтальную линию, а на оси абсцисс откладываем требуемую по условиям задачи дальность связи r = 2,8 км и проводим вертикальную линию. Точка пересечения определяет необходимое произведение высот установки антенн (h 1∙ h 2) для обеспечения требуемой дальности связи. В нашем случае точка пересечения находится под кривой, соответствующей произведению h 1∙ h 2 = 25 м2. Выбираем большее значение h 1∙ h 2 = 25 м2, откуда следует, что высота передающей антенны РС должна быть равна: h 1 = 25/ h 2 = 25/ h л = 25/5 = 5 м.
2. Расчет дальности связи между локомотивами, оборудованными радиостанциями РВ, т.е. дальность связи канала РВ-РВ.
Эта задача по алгоритму решения противоположна предыдущей задаче. Нам известно произведение высот установки локомотивных антенн (приемной h 2 и передающей h 1): h 1∙ h 2 = h л∙ h л = 5∙5 = 25 м2, а, следовательно, нам известна кривая на графике рис. 2, которую мы будем использовать для определения требуемой дальности связи r между локомотивами, для чего нам требуется определить расчетное напряжение полезного сигнала U 2p с использованием выражения 1.1, в котором составляющая B и = 0 дБ (при вероятности p = 50%).
U 2p = U 2min + α 1∙ l 1 – G 1 + α 2∙ l 2 – G 2 + B к + B л – B м – B r - B и.
Наименьшее напряжение полезного сигнала на входе приемника U 2min, при котором обеспечивается заданная разборчивость речи, на участках с электротягой переменного тока должно быть не менее 14 дБ: U 2min = 14 дБ.
Затухание передающего фидера (локомотивной радиостанции) α 1∙ l 1 = α ∙ l фв = 0,1∙4 = 0,4 дБ.
Затухание приемного фидера (локомотивной радиостанции) α 2∙ l 2 = α ∙ l фв = 0,1∙4 = 0,4 дБ.
Коэффициент усиления передающей антенны РС: G 1 = G pв = - 0,5 дБ.
Коэффициент усиления приемной антенны РВ: G 2 = G pв = - 0,5 дБ.
Коэффициент ослабления поля контактной сетью на электрифицированных участках: B к = 8 дБ.
Коэффициент ослабления поля из-за влияния корпусов локомотивов B л = 2∙9 = 18 дБ.
Коэффициент B м, учитывающий отличие мощности передатчика локомотивной радиостанции Р 1 от 8 Вт, принятых при построении зависимостей на рис. 3.2: B м = 10∙lg(P 1/8) = 10∙lg(P pв/8) = 10∙lg(8/8) = 0 дБ.
Коэффициент B r, учитывающий отличие входного сопротивления локомотивного приемника R 2 от 75 Ом, принятых на графиках (рис. 1.1) при определении соотношения между средним значением напряженности поля Е 2 в зоне носимой (приемной) антенны и значением напряжения U 2 на входе носимого приемника:
B r = 10∙lg(R 2/75) = 10∙lg(50/75) = 10∙lg(2/3) = 10∙(lg2 – lg3) =
= 10∙(- 0,176) = - 1,76 дБ.
Подставим полученные цифры в выражение (1.1):
U 2p = 14 + 0,4 – (-0,5) + 0,4 – (-0,5) + 8 + 18 – 0 + 1,76 = 44,56 дБ (608,60 мкВ).
Определяем требуемую дальность связи r между локомотивами, для чего на оси ординат откладываем расчетный уровень напряжения полезного сигнала U 2p = 44,56 дБ и проводим горизонтальную линию до пересечения с кривой, соответствующей произведению h 1∙ h 2 = 25 м2. Точка пересечения определяет искомую дальность связи между локомотивами. В нашем случае, опустив из точки пересечения на ось абсцисс перпендикуляр, получим, что дальность связи составит: r = 1,1 км.
3. Расчет дальности связи между стационарной радиостанцией РС и носимой радиостанцией РН, т.е. дальность связи канала РС-РН.
Эта задача аналогична по своему смыслу предыдущей задаче. Нам известно произведение высот установки стационарной антенны (передающей) h 1 и носимой (приемной) антенны h 2: h 1∙ h 2 = h с∙ h н = 5∙1,5 = 7,5 м2. Так как реальное произведение (h 1∙ h 2) получилось меньше наименьшего значения 25 м2, то последующий расчет дальности производим по кривой, соответствующей произведению h 1∙ h 2 = 25 м2, которую мы будем использовать для определения требуемой дальности связи r канала РС-РН.
Определим расчетное напряжение полезного сигнала U 2p на входе носимого приемника с использованием выражения (1.1). Однако при этом следует учитывать низкое расположение антенны РН и, как следствие, значительное экранирующее влияние близкорасположенного подвижного состава, а также влияние тела оператора на параметры излучения антенны носимой радиостанции. Указанный учет произведем путем введения в выражение (1.1) для расчетного напряжения U 2p значения коэффициента усиления для антенны носимой радиостанции G 2 = G рн = - 2 дБ и поправочного коэффициента В рс-н = 2 дБ, учитывающего ухудшение условий передачи информации в каналах с носимыми радиостанциями, и В h, повышающего точность расчета вместо интерполяции положения семейства кривых на рис. 1.1 для малых значений произведения (h 1∙ h 2).
U 2p = U 2min + α 1∙ l 1 – G 1 + α 2∙ l 2 – G 2 + B к + B рс-н – B и – B м – B r + B h, (1.2)
где B h = 20lg (25/h1∙h2) = 20lg(25/7,5) = 20∙0,5228 = 10,456 дБ.
Наименьшее напряжение полезного сигнала на входе приемника U 2min, при котором обеспечивается заданная разборчивость речи, на участках с электротягой переменного тока должно быть не менее 14 дБ: U 2min = 14 дБ.
Затухание передающего фидера (стационарной радиостанции) α 1∙ l 1 = α ∙ l фс = 0,1∙20 = 2 дБ.
Затухание приемного фидера (носимой радиостанции) α 2∙ l 2 = α 2∙ l фн = α 2∙0 = 0 дБ.
Коэффициент усиления передающей антенны РС: G 1 = G pс = 6 дБ.
Коэффициент усиления приемной антенны РН: G 2 = G pн = - 2 дБ.
Коэффициент ослабления поля контактной сетью на электрифицированных участках: B к = 8 дБ.
Поправочный коэффициент B и, учитывающий интерференционные замирания (флюктуации) сигналов, определяем из графика (рис. 1.2) с учетом надежности радиосвязи р = 50% по условиям задачи на электрифицированных участках (линия 2 графика): B и = 0.
Коэффициент B м, учитывающий отличие мощности передатчика стационарной радиостанции Р 1 от 8 Вт, принятых при построении зависимостей на рис. 3.2: B м = 10∙lg(P 1/8) = 10∙lg(P pс/8) = 10∙lg(8/8) = 0 дБ.
Коэффициент B r, учитывающий отличие входного сопротивления носимого приемника R 2 от 75 Ом, принятых на графиках (рис. 1.1) при определении соотношения между средним значением напряженности поля Е 2 в зоне носимой (приемной) антенны и значением напряжения U 2 на входе носимого приемника: B r = 10∙lg(R 2/75) = 10∙lg(50/75) = 10∙lg(2/3) = 10∙(lg2 – lg3) = 10∙(- 0,176) = - 1,76 дБ.
Подставим полученные цифры в выражение 1.2:
U 2p = 14 + 2 – 6 + 0 – (-2) + 8 + 2 – 0 – 0 + 1,76 + 10,456 = 32,2 дБ (51,28 мкВ).
Определяем требуемую дальность связи r канала РС-РН, для чего на оси ординат откладываем расчетный уровень напряжения полезного сигнала U 2p = 32,2 дБ и проводим горизонтальную линию до пересечения с кривой, соответствующей произведению h 1∙ h 2 = 25 м2. Точка пересечения определяет искомую дальность связи. В нашем случае, опустив из точки пересечения на ось абсцисс перпендикуляр, получим, что дальность связи канала РС-РН составит: r = 3,2 км.
4. Расчет дальности связи между локомотивной радиостанцией РВ и носимой радиостанцией РН, т.е. дальность связи канала РВ-РН.
По аналогии с предыдущей задачей находим значение произведения высот установки локомотивной антенны (передающей) h 1 и носимой (приемной) антенны h 2: h 1∙ h 2 = h л∙ h н = 5∙1,5 = 7,5 м2. Так как реальное произведение (h 1∙ h 2) получилось меньше наименьшего значения 25 м2, то последующий расчет дальности производим по кривой, соответствующей произведению h 1∙ h 2 = 25 м2, которую мы будем использовать для определения требуемой дальности связи r канала РС-РН.
Определим расчетное напряжение полезного сигнала U 2p на входе носимого приемника с использованием выражения (1.2), вычислив предварительно значение коэффициента B h и считая составляющую B и = 0 и B л = 9 дБ:
U 2p = U 2min + α 1∙ l 1– G 1+ α 2∙ l 2– G 2+ B к+ B рс-н– B м– B r+ B h - B и + B л, (1.3)
где B h = 20lg (25/h1∙h2) = 20lg(25/7,5) = 20∙0,5228 = 10,456 дБ.
Наименьшее напряжение полезного сигнала на входе приемника U 2min, при котором обеспечивается заданная разборчивость речи, на участках с электротягой переменного тока должно быть не менее 14 дБ: U 2min = 14 дБ.
Затухание передающего фидера (локомотивной радиостанции) α 1∙ l 1 = α ∙ l фв = 0,1∙4 = 0,4 дБ.
Затухание приемного фидера (носимой радиостанции) α 2∙ l 2 = α 2∙ l фн = α 2∙0 = 0 дБ.
Коэффициент усиления передающей антенны РВ: G 1 = G pв = 0,5 дБ.
Коэффициент усиления приемной антенны РН: G 2 = G pн = 0 дБ.
Коэффициент ослабления поля на электрифицированных участках: B к = 18 дБ.
Коэффициент B м, учитывающий отличие мощности передатчика локомотивной радиостанции Р 1 от 8 Вт, принятых при построении зависимостей на рис. 3.2: B м = 10∙lg(P 1/8) = 10∙lg(P pв/8) = 10∙lg(8/8) = 0 дБ.
Коэффициент B r, учитывающий отличие входного сопротивления носимого приемника R 2 от 75 Ом, принятых на графиках (рис. 1.1) при определении соотношения между средним значением напряженности поля Е 2 в зоне локомотивной (приемной) антенны и значением напряжения U 2 на входе локомотивного приемника: B r = 10∙lg(R 2/75) = 10∙lg(50/75) = 10∙lg(2/3) = 10∙(lg2 – lg3) = 10∙(- 0,176) = - 1,76 дБ.
Подставим полученные цифры в выражение (1.3):
U 2p = 14 + 0,4 – 0,5 + 0 – 0 + 8 – 0 – 0 + 1,76 + 10,456 + 9 = 43,1 дБ (141,2 мкВ).
Определяем требуемую дальность связи r канала РВ-РН, для чего на оси ординат откладываем расчетный уровень напряжения полезного сигнала U 2p = 43,1 дБ и проводим горизонтальную линию до пересечения с кривой, соответствующей произведению h 1∙ h 2 = 25 м2. Точка пересечения определяет искомую дальность связи. В нашем случае, опустив из точки пересечения на ось абсцисс перпендикуляр, получим, что дальность связи канала РВ-РН составит: r = 1,9 км.
5. Расчет дальности связи между носимыми радиостанциями РН, т.е. дальности связи канала РН-РН.
По аналогии с предыдущей задачей находим значение произведения высот установки антенны носимой РН (передающей) h 1 и носимой (приемной) антенны h 2: h 1∙ h 2 = h н∙ h н = 1,5∙1,5 = 2,25 м2. Так как реальное произведение (h 1∙ h 2) получилось меньше наименьшего значения 25 м2, то последующий расчет дальности производим по кривой, соответствующей произведению h 1∙ h 2 = 25 м2, которую мы будем использовать для определения требуемой дальности связи r канала РН-РН.
Определим расчетное напряжение полезного сигнала U 2p на входе носимого приемника с использованием выражения 1.3, вычислив предварительно значение коэффициента B h и исключив составляющую B л:
где B h = 20lg (25/h1∙h2) = 20lg(25/2,5) = 20∙1,046 = 20,92 дБ.
Наименьшее напряжение полезного сигнала на входе приемника U 2min, при котором обеспечивается заданная разборчивость речи, на участках с электротягой переменного тока должно быть не менее 14 дБ: U 2min = 14 дБ.
Затухание передающего фидера (носимой радиостанции) α 1∙ l 1 = α ∙ l фн = 0,1∙0 = 0 дБ.
Затухание приемного фидера (носимой радиостанции) α 2∙ l 2 = α 2∙ l фн = α 2∙0 = 0 дБ.
Коэффициент усиления передающей антенны РН: G 1 = G pн = - 2 дБ.
Коэффициент усиления приемной антенны РН: G 2 = G pн = - 2 дБ.
Коэффициент ослабления поля контактной сетью на электрифицированных участках: B к = 8 дБ.
Коэффициент B м, учитывающий отличие мощности передатчика носимой радиостанции Р 1 от 8 Вт, принятых при построении зависимостей на рис. 1.1:
B м = 10∙lg(P 1/8) = 10∙lg(P pн/8) = 10∙lg(1/8) = - 0,9031 дБ.
Коэффициент B r, учитывающий отличие входного сопротивления носимого приемника R 2 от 75 Ом, принятых на графиках (рис. 1.1) при определении соотношения между средним значением напряженности поля Е 2 в зоне локомотивной (приемной) антенны и значением напряжения U 2 на входе локомотивного приемника: B r = 10∙lg(R 2/75) = 10∙lg(50/75) = 10∙lg(2/3) = 10∙(lg2 – lg3) = 10∙(- 0,176) = - 1,76 дБ.
Коэффициенты B и = 0, B рс-н = 0.
Подставим полученные цифры в выражение (1.3)
U 2p = 14 + 0 – (- 2) + 0 – (- 2) + 8 + 0,9031 + 1,76 + 20,92 – 0 + 0 = 49,56 дБ (301,99 мкВ).
Определяем требуемую дальность связи r канала РН-РН, для чего на оси ординат откладываем расчетный уровень напряжения полезного сигнала U 2p = 49,56 дБ и проводим горизонтальную линию до пересечения с кривой, соответствующей произведению h 1∙ h 2 = 25 м2. Точка пересечения определяет искомую дальность связи. В нашем случае, опустив из точки пересечения на ось абсцисс перпендикуляр, получим, что дальность связи канала РВ-РН составит: r = 1,1 км.
Задание № 2
По цифровому каналу связи, подверженному воздействию помех, передается одна из двух команд управления в виде восьмиразрядной кодовой комбинации двоичного кода х 8 х 7 х 6 х 5 х 4 х 3 х 2 х 1, причем вероятности передачи этих команд по результатам длительных наблюдений соответственно равны р п1 = 0,8 и р п2 = 0.2. Из-за наличия помех в канале вероятность правильного приема каждого из символов (1 или 0) уменьшается и составляет р с = 0,6 (техническая характеристика канала). Предполагается, что символы кодовых комбинаций искажаются независимо друг от друга. На выходе приемного устройства зарегистрирована комбинация у 8 у 7 у 6 у5у 4 у 3 у 2 у 1. При приеме без ошибок значения соответствующих символов принятой y i кодовой комбинации должны быть равны значениям соответствующих символов переданной x i кодовой комбинации, т.е. y i = х i для всех 8 разрядов i = 7, 6, … 1, 0.
Требуется определить, какая команда и с какой вероятностью была передана, если известна принятая кодовая комбинация у 8 у 7 у 6 у5у 4 у 3 у 2 у 1?
Конкретный вид принятой комбинации определяется путем представления последних трех цифр шифра студента в двоичной системе счисления с последующим оставлением в этой записи восьми младших разрядов или, наоборот, добавлением произвольных символов (0 или 1) в недостающие до восьми старшие разряды.
Кодовые комбинации, соответствующие передаваемым командам управления выбираются из таблицы 2.1 по последней цифре шифра.
Таблица 2.1
| Последняя цифра шифра | Команда 2 | Команда 1 | ||||||||||||||
| х 7 | х 6 | х 5 | х 4 | х 3 | х 2 | х 1 | х 0 | х 7 | х 6 | х 5 | х 4 | х 3 | х 2 | х 1 | х 0 | |