Расчет характеристик телекоммуникационных систем передачи информации

РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ

СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

Учебно-методическое пособие 

Йошкар-Ола

2023

УДК 621.382.322 (075.8)
ББК 32.849я73

Р 24

Рецензенты:
Загайнов К. А., директор центра эксплуатации филиала в Республике 

Марий Эл ПАО «Ростелеком»;

Григорьевых Е. А., канд. техн. наук, доцент кафедры радиотехнических и 

медико-биологических систем ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет»

Печатается по решению

редакционно-издательского совета ПГТУ

Р 24
Расчет характеристик телекоммуникационных систем пере
дачи информации: учебно-методическое пособие / М. И. Бастракова, 
А. В. Зуев, А. А. Кислицын, В. В. Павлов. – Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2023. – 76 с.
ISBN 978-5-8158-2361-7

Кратко представлены необходимые теоретические сведения о работе

тропосферных, радиорелейных, спутниковых и волоконно-оптических систем передачи информации. По каждому разделу приведены методики и 
порядок расчета основных энергетических и технических характеристик 
телекоммуникационных систем, а также варианты заданий для расчета 
систем передачи информации.

Для студентов направлений подготовки 11.03.02 и 11.04.02 «Инфо
коммуникационные технологии и системы связи»

УДК 621.382.322 (075.8)

ББК 32.849я73

ISBN 978-5-8158-2361-7
© Бастракова М. И., Зуев А. В.,
Кислицын А. А., Павлов В. В., 2023
© Поволжский государственный 
технологический университет, 2023

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список основных сокращений..........................................................5
Введение..............................................................................................6
1. РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕЖИМА ЛИНИИ 
ДАЛЬНЕГО ТРОПОСФЕРНОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ.............8

1.1. Краткие теоретические сведения..........................................8
1.2. Порядок выполнения задания .............................................12

2. РАСЧЕТ РЕЖИМА РАБОТЫ ПРОЛЕТА
РАДИОРЕЛЕЙНОЙ ЛИНИИ ПРЯМОЙ ВИДИМОСТИ...............16

2.1. Краткие теоретические сведения........................................16
2.2. Порядок выполнения задания .............................................24

3. РАСЧЕТ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК 
МНОЖИТЕЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ НА ИНТЕРВАЛЕ 
РАДИОРЕЛЕЙНОЙ ЛИНИИ ПРЯМОЙ ВИДИМОСТИ................26

3.1. Краткие теоретические сведения........................................26
3.2. Порядок выполнения задания .............................................30

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНО ДОПУСТИМОГО 
МНОЖИТЕЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ РАДИОРЕЛЕЙНОЙ ЛИНИИ 
ПРЯМОЙ ВИДИМОСТИ .................................................................32

4.1. Краткие теоретические сведения........................................32
4.2. Порядок выполнения задания .............................................35

5. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМ 
СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ................................................................37

5.1. Краткие теоретические сведения........................................37
5.2. Перечень вопросов для подготовки
к практическому занятию...........................................................40

6. АНАЛИЗ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК 
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ .........................42

6.1. Краткие теоретические сведения........................................42
6.2. Порядок выполнения задания .............................................44

7. РАСЧЕТ ЗОНЫ ПОКРЫТИЯ РАДИОТЕЛЕВИЗИОННОЙ 
ПЕРЕДАЮЩЕЙ СТАНЦИИ...........................................................46

7.1. Краткие теоретические сведения........................................46

7.1.1. Структурная схема узловой
радиорелейной станции.......................................................46
7.1.2. План частот РРЛ. Оценка требуемой
полосы частот для ЧМ-сигналов.........................................48
7.1.3. Распространение радиоволн метрового 
и дециметрового диапазонов в городских условиях.........51

7.2. Порядок выполнения задания .............................................54

Контрольные вопросы......................................................................58
Терминологический словарь ...........................................................61
Библиографический список.............................................................74

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АМ – амплитудная модуляция
АФТ – антенно-фидерный тракт
АХ – амплитудная характеристика
АЧХ – амплитудно-частотная характеристика
ВОС – взаимодействие открытых систем
ВОСС – волоконно-оптические системы связи
ДМВ – дециметровые волны
ДТР – дальнее тропосферное распространение
ИКМ – импульсно-кодовая модуляция
ИСЗ – искусственный спутник Земли
МВ – метровые волны
МТС – междугородная телефонная станция
ОГ – орбитальная группировка
ОП – оптический передатчик
ОСС – оптическая система связи
РПФ – разделительно-полосовой фильтр
РРЛ – радиорелейная линия
СВЧ – сверхвысокие частоты
ТК – телефонный канал
УО – устройство объединения
УРС – узловая радиорелейная станция
ФИМ – фазо-импульсная модуляция
ЧМ – частотная модуляция
ЧРК – частотное разделение каналов
ШИМ – широтно-импульсная модуляция

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее учебно-методическое пособие предназначено для

студентов, изучающих дисциплины «Современные инфокоммуникационные технологии и системы связи», «Радиоприемные 
устройства», «Радиопередающие устройства», а также будет полезно при выполнении выпускной квалификационной работы.

При подготовке данного издания авторами учтены требова
ния Федерального государственного стандарта по направлению 
11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
в части формирования у обучающихся необходимых навыков и 
умений, а также приобретения профессиональных компетенций в 
рамках указанных дисциплин.

Основные вопросы изучаемого курса, изложенные на лекциях, 

закрепленные на практических занятиях при выполнении индивидуальных заданий с использованием рекомендованной литературы, а также теоретическое введение, представленное в данном издании для каждой темы, помогут студентам достаточно полно 
освоить программу.

Организация самостоятельной работы обучающихся при 

изучении теоретических основ каждого раздела позволяет усилить эффективность и интенсивность работы на практических 
занятиях. Этому призваны способствовать включенный в пособие 
понятийный словарь, содержащий разъяснение содержания важнейших специальных терминов и определений, а также достаточно обширный перечень контрольных вопросов. Студенты приобретут необходимые знания о принципах построения и функционирования современных телекоммуникационных систем передачи информации, а также практические навыки расчета их энергетических и технических характеристик.

Тематика представленных здесь расчетно-практических зада
ний соответствует содержанию изучаемой дисциплины.

В первом задании студентам предлагается выполнить расчет 

энергетического режима линии дальнего тропосферного распространения, во втором – расчет режима работы пролета радиорелейной 
линии прямой видимости. Выполняя третье задание, обучающиеся 
должны научиться рассчитывать статистические характеристики 
множителя ослабления на интервале радиорелейной линии прямой 
видимости. Четвертое задание посвящено определению минимально допустимого множителя ослабления радиорелейной линии прямой видимости. Содержание пятого практического занятия связано с 
основными принципами построения и функционирования современных систем спутниковой связи. В ходе выполнения шестого задания 
студентам необходимо осуществить анализ энергетических характеристик волоконно-оптической линии связи. Седьмое практическое 
задание посвящено расчету зоны покрытия радиотелевизионной передающей станции. Здесь рассматриваются структурная схема узловой радиорелейной станции, план частот РРЛ и оценка требуемой 
полосы частот для ЧМ-сигналов, а также распространение радиоволн 
метрового и дециметрового диапазонов в городских условиях.

Итак, цель выполнения расчетно-практических заданий –

углубление знаний о современных системах связи, овладение методикой расчета основных технических показателей радиорелейных, космических и оптических линий связи.

Выбор варианта задания производится по последней n и 

предпоследней m цифрам зачетной книжки.

Заканчивается выполнение расчетно-практического задания 

составлением отчета, который должен содержать:

•
исходные данные для расчета;

•
характеристики вида трассы или линии связи;

•
методику расчета;

•
промежуточные и итоговые результаты.

В конце отчета приводятся выводы по проделанной работе 

и рекомендации по практическому применению полученных
результатов.

РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕЖИМА

ЛИНИИ ДАЛЬНЕГО ТРОПОСФЕРНОГО

РАСПРОСТРАНЕНИЯ

1.1. Краткие теоретические сведения

Применение линий дальнего тропосферного распространения 

(ДТР) основано на использовании отражения и рассеяния радиоволн турбулентными и слоистыми неоднородностями тропосферы. 
В этом случае протяженность трассы значительно превосходит расстояние прямой видимости.

Практически возможно при использовании передатчиков с 

мощностью в десятки киловатт, передающих и приемных антенн с 
коэффициентом усиления 30...40 дБ и высокочувствительных приемников установить радиосвязь на расстоянии до 1000 км. Механизм ДТР обеспечивает в точке приема уровень сигнала на десятки, 
а иногда и сотни децибел выше по сравнению с дифракционным 
распространением [1, 2].

Геометрия трассы изображена на рисунке 1.1, где использо
ваны следующие обозначения:

L – протяженность трассы;
h1, h2 – высоты передающей А и приемной В антенн соответ
ственно;

L1, L2 – расстояния до препятствий высотой H1 и Н2 соответ
ственно;

VЭ – эффективный объем рассеивания;
A’A’’, B’B’’ – касательные к условному нулевому уровню 

земной поверхности в точках А и В;

β1 и β2 – углы закрытия для передающей и приемной антенн.

1