Методические указания

ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙ

Кафедра космічних систем та комплексів и супутникової телекомунікації

Методична розробка

для проведення практичного заняття по дисципліні

«Методи оптимального використання радіочастотного спектру»

Для студентів денної форми навчання спеціальності РТДМ

Практическое занятие № 1

Тема «Оценка емкостей частотных диапазонов для радиоизлучений различных служб»

Київ 2015

Цель занятия

· изучение:

- специфики обозначений радиоизлучений для различных систем связи

- распределения полос частот радиочастотного спектра;

· получение практических навыков:

- классификации радиоизлучений для разных систем связи;

- оценки емкостей частотных диапазонов для радиоизлучений различных служб;

- определения ширины присвоения частот для передатчиков разных систем связи.

2. Литература:

1. Слободянюк П.В., Благодарный В.Г., Ступак В.С. Справочник по радиомониторингу. Нежин: ООО «Издательство «Аспект-Полиграф», 2008.-558С

2. Управление радиочастотным спектром и электромагнитная совместимость радиосистем. Учебн. пособие / Под ред. д.т.н., проф. М.А. Быховского. — М.: Эко-Трендз, 2006. — 376 с

3. Нарытник Т.Н. Основы управления использованием радиочастотного ресурса: Учебное пособие. – К.: Основа, 2008

Подготовка к занятию

1. Изучить указанную литературу.

2. Знать специфику обозначений радиоизлучений для различных систем связи.

3. Знать установленный МСЕ принцип распределения частот радиочастотного спектра

Задание

В соответствии с индивидуальным заданием (см. табл. 1):

· Определить параметры радиоизлучений;

· Объяснить значение каждого символа

· Оценить емкость заданного частотного диапазона.

Содержание отчета

1. Таблица 1 с исходными данными для оценки емкости частотного диапазона

2. Результаты определения параметров заданного радиоизлучения

3. Результаты оценки емкости частотного диапазона

Табл. 1

Вариант задания	Класс излучения	Частотный диапазон	Емкость частотного диапазона
	250KF3EGN	48,5-66МГц,
	M61X7WHX	2,3-26.1 МГц
	8M00X7WHX	470-862 МГц
	7M63A3F	174-230 Мгц
	271KF7W	87,5-108 Мгц
	271KG7W	65,4-74 Мгц
	200KG7W	65,4-74 Мгц
	200KG7CD	87,5-108 Мгц
	200KG7TD	470-862 МГц
	40К7WDT	830,67-834,97МГц
	40MOG7FdF	11,7-12,5 ГГц, 41-42,5 ГГц
	1M23G4D	470-582 МГц
	3M50G7D	583 -790 МГц

Задание 1. Раскрыть значение каждого символа для излучений:

130KF3EGN, 180KF3EGN, 192K5F8EHN, 256KF8EHN, 180KF3EHN

Методические указания.

Методические указания.

Классификация радиоволн

Существует несколько вариантов распределения диапазонов радиочастот:

по значению частоты, длины волны и тому подобное.

На практике чаще всего применяется вариант распределения радиочастот по диапазонам, приведенный в табл.1

Таблица 1 - Распределение радиочастот по диапазонам

Название	Условное обозначение	Диапазон частот	Название волны	Длина волны
Очень низкие частоты	ОНЧ (VLF)	Короткие волны (КВ)	3 кГц-30 кГц	Мириаметровые волны	10 км-100 км
Низкие частоты	НЧ (LF)	30 кГц-300 кГц	Километровые волны	1 км -10 км
Средние частоты	СЧ (MF)	300 кГц-3 МГц	Гектометровые волны	100 м-1 км
Высокие частоты	ВЧ (HF)	3 МГц-30 МГц	Декаметровые волны	10м-100 м
Очень высокие частоты	ОВЧ VHF)	Ультракороткие волны (УКВ)	30 МГц-300 МГц	Метровые волны	1 м- 10м
Ультра высокие частоты	УВЧ(UHF)	300 МГц-3 ГГц	Дециметровые волны	10 см-1 м
Сверхвысокие частоты	СВЧ(SHF)	3 ГГц-30 ГГц	Сантиметровые волны	1 см-10 см
Крайне высокие частоты	КВЧ(EHF)	30 ГГц - 300 ГГц	Милиметровые волны	1 мм -10 мм
Гипервысокие частоты	ГВЧ(HHF)	300 ГГц - 3 ТГц	Децимилиметровые волны	0,1 мм-1 мм

Указанное распределение радиочастот по диапазонам достаточно условно.

Оно основывается:

с одной стороны, на декадном разбиении значений частот,

с другой - единство особенностей распространения радиоволн в пространстве, в свою очередь связанное с особенностями обработки сигналов и построения приемных трактов РЭС, их АС.

Основные положения Регламента радиосвязи (РР)

Регламент, как и другие нормативные документы, содержит перечень терминов и определений в области радиосвязи.

Регламент дает понятие видов излучений, в нем приведены принципы обозначения излучений в соответствии с их необходимой шириной полосы частот (НШП) и классификацией.

В соответствии с определением, данным в Регламенте, необходимая ширина полосы — это ширина полосы частот, которая достаточна при данном классе излучения для обеспечения передачи сообщений с необходимой скоростью и качеством при определенных условиях.

Класс излучения: Совокупность характеристик излучения, обозначаемая установленными обозначениями, например, тип модуляции основной несущей, модулирующий сигнал, вид передаваемой информации, а также, при необходимости, любые дополнительные характеристики сигнала.

Необходимая ширина полосы частот выражается тремя цифрами и одной латинской буквой.

Буква занимает положение запятой, отделяющей целую часть от дробной в десятичной дроби, и указывает единицу измерения ширины полосы частот.

· Буква Н означает герцы,

· буква К — килогерцы,

· буква М — мегагерцы,

· буква G — гигагерцы.

Так, например, обозначение НШП 10,56 МГц будет следующим: 10М6. После НШП в обозначении следуют знаки, обозначающие класс излучения. Обязательные знаки в обозначении классов излучения (их три) означают:

первый знак после НШП — тип модуляции основной несущей;

второй знак — характер сигнала, модулирующего основную несущую частоту;

третий знак — тип передаваемой информации.

Пример обозначения класса излучения для AM радиовещания с двумя боковыми полосами и полной несущей (НШП — 8 кГц): 8К00АЗЕ.

Для более полного описания излучения добавляются еще два знака: четвертый знак - подробные данные о сигнале

пятый знак – о характере уплотнения.

Описание излучения, представленного выше, но с учетом дополнительных характеристик — передача звука радиовещательного качества (монофоническая передача) без уплотнения — будет выглядеть следующим образом: 8K00A3EGN.

Таблицы знаков, определяющих класс излучения, приведены в Регламенте

Международная таблица распределения частот (МТРЧ)

Таблица распределения частот МСЭ является одним из важнейших компонентов регламента радиосвязи (РР). Поло­сы частот внутри стран распределяются, как правило, с учетом или в полном соответствии с Таблицей. В необходимых случаях администрации связи делают оговорки об особенностях использования радиочастот в данной стране.

МСЭ осуществляет распределение РЧС и реги­страцию присвоений радиочастот, обеспечивая тем самым нормальную работу радиостан­ций различных стран, координирует деятельность по исключению вредных помех между ними и повышению эффективности использования спектра частот.

При этом под термином «радиосвязь» понимается любая радиосвязь, осуществляемая посредством радиоволн, распространяющихся в пространстве без искусственного волново­да, т.е. радиовещание, радионавигация, радиолокация и т.д.

МТРЧ содержит блоки распределения частот между радиослужбами и примечания к ним.

Весь диапазон радиочастот (9 кГц…400 ГГц) разбит на участки, которые распределе­ны более чем 40 радиослужбам, определенным РР.

Радиослужбы могут быть первичными или вторичными. Для более детального определения правил назначения или использования радиочастот используются примечания.

Регламент содержит также планы назначения и/или присвоения радиочастот в некоторых полосах и для некоторых радиослужб, а также описа­ния обязательных процедур координации радиочастот.

В Регламенте радиосвязи предусмотрено два типа распределения частот:

- исключительное распределение, когда полоса частот распределена одной-единственной радиослужбе;

- совместное распределение, когда полоса частот распределена сразу нескольким ра­диослужбам.

Исключительное распределение предпочтительно в случаях, которые предполагают ши­рокое интернациональное использование оборудования, и его всемирное применение требу­ет гармонизации эксплуатационных процедур и технических методов на международном уровне.

Совместное распределение применяется для максимально возможного использования доступного спектра в случаях, когда несколько радиослужб могут эффективно работать в одной и той же полосе частот.

Регламентарные процедуры, которые регулируют совместное использование полос радиочастот, распределенных нескольким службам радиосвязи. Регламент радиосвязи в части распределения частот предусматривает разделение мира на три района:

- В Район 1 входят бывший СССР, Монголия, Африка, Европа, часть Азии.

- В Район 2 — весь Американский континент и Гренландия;

- В Район 3 — Австралия, Океания и часть Азиатского континента, которая не вошла в район 1

Кроме того, в Регламенте определены специальные зоны:

Тропическая зона радиовещания — между тропиками Рака и Козерога — образована для службы национального радиовещания из-за затруднений, связанных с высоким уровнем атмосферных помех и особенными условиями распространения радиоволн в этой зоне. В пределах этой зоны радиовещательная служба имеет приоритет перед другими радиослуж­бами, с которыми она совместно использует ряд полос частот.

Европейская зона радиовещания — северная часть Района 1 и территории, прилегаю­щие к Средиземному морю. Поскольку радиовещание в этом районе мира ведется чрезвы­чайно интенсивно, потребовалось создать для него специальные частотные планы и соот­ветственно определить границы зоны.

Европейская морская зона — Белое море, южная часть Баренцева моря, Северное, Бал­тийское, Средиземное и Черное моря, восточная часть Северной и Центральной Атлантики.

МТРЧ имеет три столбца для трех районов мира. Службы приводятся в алфавитном по­рядке (по французскому алфавиту), этот порядок не определяет приоритета служб.

Учитывая, что в силу различного характера сигнала спектр различными службами ис­пользуется по-разному, во избежание помех между несовместимыми службами, а также для обеспечения упорядоченного развития радиослужб частоты выделяют для каждой конкрет­ной радиослужбы.

В некоторых случаях часть спектра выделяют для исключительного ис­пользования какой-либо службой, в других — диапазон используется совместно нескольки­ми службами.

Насчитывается более четырех десятков служб:

· фиксиро­ванная (ФС) — служба радиосвязи между определенными фиксированными пунктами,

· под­вижная (ПС) — служба связи между подвижной и фиксированной станциями или между подвижными станциями и т.д.

В ТРЧ каждой службе и распределению присвоена одна из двух категорий — первичная и вторичная. Когда одна полоса частот распределена нескольким службам, они в РР пере­числяются в следующем порядке:

- ПЕРВИЧНЫЕ — в регламенте напечатаны прописными буквами,

- вторичные — напечатаны строчными буквами.

Станции вторичной службы не должны причинять вредных помех станциям первичной службы, которой частоты уже присвоены или могут быть присвоены позже. Они не могут требовать защиты от вредных помех со стороны станций первичной службы, которой часто­ты уже присвоены или могут быть присвоены позже, однако могут требовать защиты от вредных помех со стороны станций той же или другой вторичной службы, которой частоты могут быть присвоены позже.

Используя МТРЧ в качестве исходного материала, каждая страна может формировать национальную ТРЧ (НТРЧ), вводя изменения, необходимые для работы радиослужб, находящихся в юрисдикции данного государства. Если же станции способны создавать вредные помехи ра­боте РЭС, то присвоение им частот должно выполняться в соответствии с МТРЧ.

Одним из ключевых механизмов защиты прав всех государств — членов МСЭ по рав­ноправному и справедливому доступу к ограниченным радиоресурсам (РЧС и геостацио­нарной спутниковой орбите) является составление планов назначения или присвоения час­тот. Такие планы предусматривают организованное использование радиочастот в тех или иных диапазонах в соответствии с долгосрочными потребностями каждой страны, опреде­ленными на основе технических и/или политических прогнозов развития. Каждый план обычно дополняется описанием процедур модификации плана и заявления частот. Эти про­цедуры предусматривают удовлетворение конкретных не соответствующих планам экс­плуатационных требований, сохраняя при этом целостность самих планов. Имеется два ти­па таких планов:

- всемирные планы для определенных служб или определенных полос радиочастот;

- региональные планы для определенных служб или определенных полос радиочастот, которые применяются только в определенных регионах («районах планирования», на­пример, Районе 1, Европейской зоне вещания, Африканской зоне вещания, Европей­ской зоне мореплавания).

В соответствии с общим распределения радиочастот и полос радиочастот, который во всемирном масштабе определяется МТРЧ, а в Украине – НТРЧ, диапазон радиочастот от 10 кГц до 40 ГГц в Украине распределен между более чем 30 радиослужбами. Среди большого многообразия радиослужб наибольшее внимание Администраций связи и органов частотного регулирования в полосах радиочастот общего пользования привлекают радиослужбы, связанные с предоставлением услуг радиосвязи.

В Украине для систем наземного аналогового звукового вещания выделены полосы радиочастот в диапазонах:

• НЧ (от 148,5 кГц до 283,5 кГц);

• СЧ (от 526,5 кГц до 1606,5 кГц);

• ВЧ (от 2,3 МГц до 26,1 МГц);

• ОВЧ (от 65,9 МГц до 74 МГц и от 87,5 МГц до 108 МГц).

Полоса частот от 68 МГц до 74 МГц выделена на первичной основе радиовещательной, фиксированной и подвижной службам. Кроме того, полоса частот от 73 МГц до 74,0 МГц может использоваться радиоастрономической службой.

В случае совместного использования этой полосы частот:

1) РЭС звукового вещания не должны создавать помехи радиоастрономической службе;

2) отдельные полосы частот в этом диапазоне могут выделяться в установленном порядке для внедрения радиотехнологий в соответствии со стандартами НАТО.

Впрочем, на практике, как правило, когда речь идет об услугах связи, имеют в виду не радиослужбы, а радиотехнологии, системы и стандарты радиосвязи.

Под системой радиосвязи подразумевается совокупность разнесенных в пространстве РЭС, которые обеспечивают передачу информации с помощью радиоволн.

С технической точки зрения система радиосвязи имеет конкретную структуру, которая базируется на применении основных принципов определенной радиотехнологии и реализации определенного стандарта (стандартов) радиосвязи. Таким образом, в пределах одной радиотехнологии может существовать достаточно большое количество систем радиосвязи, которые могут быть продуктами разработки различных производителей средств телекоммуникаций.

Стандарт радиосвязи представляет собой совокупность нормированных параметров, которые определяют требования к техническим параметрам и характеристикам определенной системы радиосвязи. В пределах одной радиотехнологии может применяться несколько стандартов связи.

Таким образом, стандарт радиосвязи определяет требования к техническим параметрам сигналов, в частности, временных и частотных параметров и характеристик, структуры сигнала, протоколов обмена данными и тому подобное.

Содержание смысла радиотехнологии определено как совокупность способов формирования, передачи, приема (обработки) радиосигналов, составляющих единый технологический процесс передачи и приема радиосигналов и применение которой предусматривает использование РЧР.

Из современных радиотехнологий наиболее распространены отвечающие:

• восточноевропейскому стандарту OIRT (International Organization of Radio and Television) или
• западноевропейскому стандарту CCIR (International Radio Consultative Committee).

Стандарт радиосвязи представляет собой совокупность нормированных параметров, которые определяют требования к техническим параметрам и характеристикам определенной системы радиосвязи.

Для стандарта OIRT выделена полоса частот от 65,4 МГц до 74 МГц с номинальной девиацией частоты 50 кГц и диапазоном звуковых частот, передаваемых от 31,5 Гц до 15 кГц. Ширина полосы частот в режиме монофонического вещания достигает 130 кГц.

В стереофоническом режиме применяется полярная AM для создания комплексного стереосигнала. Суть полярно модулированных колебаний заключается в том, что огибающая верхних полупериодов поднесущей частоты несет информацию о модулирующих сигналах одного (левого) источники, а нижняя огибающая - о модулирующих сигналах второго (правого) источники. В западноевропейском стандарте CCIR для звукового вещания выделена полоса частот от 87,5 МГц до 108 МГц с девиацией частоты 75 кГц. Диапазон модулированных звуковых частот составляет от 40 Гц до 15 кГц. В монофоническом режиме ширина полосы частот сигнала составляет 180 кГц.

Общая полоса частот для стандарта CCIR в стереофоническом режиме составляет 256 кГц.

В диапазоне НЧ передатчики систем звукового вещания создают ЧМ сигналы четырех классов радиоизлучения:

· 130KF3EGN- монофонического звуковое вещание по стандарту OIRT;

· 180KF3EGN- монофонического звуковое вещание по стандарту CCIR;

· 192K5F8EHN- стереофоническое звуковое вещание по стандарту OIRT;

· 256KF8EHN- стереофоническое звуковое вещание по стандарту CCIR.

Итак, в монофоническом звуковом вещании используются сигналы одного вида модуляции, но с разной необходимой шириной полосы частот -130 кГц и 180 кГц.

В стереофоническом звуковом вещании также используются сигналы одного вида модуляции, которые отличаются шириной полосы частот, значение которой составляет 192,5 кГц (для стандарта OIRT) и 256 кГц (для стандарта CCIR).

Для систем стандарта CCIR разрешено применение:

· системы передачи данных RDS (Radio Data System);

· уплотнения речевого канала УВК-2 (на поднесущей частоте 78,125 МГц);

· системы передачи дорожной информации AIR (Autofahrer Rundfunk Information);

· системы передачи дополнительной информации SCA (Subcarier Communication Allocation);

· системы высокоскоростной передачи данных DARC (Data Radio Channel).

В режиме стереофонического ЧМ вещания в полосе частот от 87,5 МГц до 108 МГц с девиацией частоты 75 кГц и частотным уплотнением системы RDS и с применением телефонного канала шириной 16 кГц используется радиосигнал с классом радиоизлучения 300KF9EHF.

В режиме стереофонического вещания в полосе частот от 65 9 МГц до

74 МГц с девиацией частоты 50 кГц и применением системы RDS и телефонного канала радиосигнал с классом радиоизлучения 180KF3EHN.