Содержание к диссертации
Введение
1. Исследование зависимостей порогового уровня принимаемых сигналов от энергетических параметров оборудования на цифровых РРЛ с двухчастотными планами 14
1.1. Характеристика влияния мешающих сигналов обратного направления (МСОН) 14
1.2. Исследование влияния характеристик направленности антенн на пороговый уровень приемника 21
1.3. Исследование влияния уровней мощности передатчиков соседних интервалов на пороговый уровень приемника 25
1.4. Основные выводы по разделу 1 29
2. Оптимальный выбор уровней мощности передатчиков на многоинтервальных цифровых ррл при наличии помех отсипалов обратного направления 31
2.1. Определение нижней границы уровня мощности передатчиков на интервале 31
2.2. Определение минимального необходимого уровня мощности передатчиков на интервале с учетом МСОН 38
2.3. Математическая модель задачи оптимизации уровней мощности
передатчиков (УМП) на многоинтервальных цифровых РРЛ 40
2.4. Алгоритм оптимизации УМП на многоинтервальных цифровых РРЛ 44
2.5. Оценка необходимых объемов вычислений 48
2.6. Оценка эффективности оптимизации уровней мощности передатчиков на многоинтервальных РРЛ 51
2.7. Основные выводы по разделу 2 61
3. Оптимальный выбор антенн на многоинтервальных цифровых РРЛ с учетом влияния мешающих сигналов обратного направления 64
3.1. Постановка задачи оптимизации выбора антенн и ее математическая модель 64
3.2. Проверка условий допустимости пар антенн на интервалах многоинтервальных цифровых РРЛ 67
3.3. Алгоритм оптимизации совокупности пар антенн на интервалах многоинтервальных цифровых РРЛ 72
3.4. Оценка необходимых объемов вычислений 76
3.5. Оценка эффективности оптимизации выбора антенн на многоинтервальных цифровых РРЛ 79
3.6. Учет влияния автоматической регулировки мощностей передатчиков на интервалах при оптимизации выбора антенн на многоинтервальных цифровых РРЛ 85
3.7. Основные выводы по разделу 3 93
4. Комплексная оптимизация параметров радиорелейного оборудования на многоинтервальных цифровых РРЛ 96
4.1. Постановка и математическая модель однокритериальной задачи комплексной оптимизации энергетических параметров 96
4.2. Алгоритм решения однокритериальной задачи комплексной оптимизации на основе метода динамического программирования с квантованием текущих ограничений 100
4.3. Нахождение множества нехудших решений задачи комплексной оптимизации на основе метода рабочих характеристик 106
4.4. Основные выводы по разделу 4 115
Заключение 117
Список использованной литературы 121
Приложение 130
- Характеристика влияния мешающих сигналов обратного направления (МСОН)
- Определение нижней границы уровня мощности передатчиков на интервале
- Проверка условий допустимости пар антенн на интервалах многоинтервальных цифровых РРЛ
- Постановка и математическая модель однокритериальной задачи комплексной оптимизации энергетических параметров
Введение к работе
В результате массовой цифровизации сетей аналоговых радиорелейных линий связи ( РРЛ ) и широкого строительства новых цифровых РРЛ различного назначения в настоящее время в России сформировалась достаточно разветвленная сеть цифровых РРЛ , которая продолжает стремительно развиваться. Цифровые РРЛ ( ЦРРЛ ) стали важной составной частью современных цифровых сетей связи России : ведомственных и корпоративных, местных и внутризоновых, магистральных и международных [1 ... 10]. При строительстве новых цифровых РРЛ и реконструкции (цифровизации) существующих аналоговых линий наряду с зарубежным широко используется цифровое радиорелейное оборудование отечественного производства, качество которого приближается к качеству лучших зарубежных образцов, а стоимость существенно ниже [6, 7, 8, 11 ... 14, 92].
Широкому внедрению ЦРРЛ способствует их полная совместимость с волоконно-оптическими линиями связи (ВОЛС), обеспечивающая возможности совместного использования ЦРРЛ и ВОЛС , их взаимного резервирования и замыкания колец ВОЛС на "трудных" участках, а также их совместимость с современными синхронными и плезиохронными сетями связи и системами автоматического управления этими сетями на основе принципов TMN [15 ... 18].
Необходимо отметить также, что в соответствии с базовыми Рекомендациями сектора стандартизации Международного союза электросвязи (ITU-T) G.826 и G.828 (для показателей качества по ошибкам) и G.827 (для показателей неготовности) в настоящее время требования к качественным показателям являются едиными как для ЦРРЛ , так и для ВОЛС [19...21] .
Что касается пропускной способности современных ЦРРЛ, то она достигает 155,52 Мб/с и даже 622,08 Мб/с на один ствол. При этом еле-
дует отметить, что многие ЦРРЛ (в том числе, все магистральные и международные) являются многоствольными, причем число рабочих стволов в разных диапазонах частот достигает 5, 8 и даже 11 [16,18,22,23].
Известными достоинствами ЦРРЛ являются : высокая надежность
линейного тракта, экономическая эффективность, слабая зависимость от
местных природных (в том числе, топографических) условий, возмож
ность использования антенных опор ЦРРЛ для размещения антенн систем
подвижной связи и телевизионного вещания, возможность использования
существующей инфраструктуры сети аналоговых РРЛ и др. *
Учитывая высокие качественные показатели передачи информации на современных ЦРРЛ (практически не уступающие показателям ВОЛС), их достаточно высокую пропускную способность, отмеченные выше достоинства, а также специфические особенности территории России, такие как огромные размеры территории, наличие больших пространств с низкой плотностью населения, наличие большого числа регионов с суровыми природно-географическими условиями, слабая инфраструктура связи во многих регионах страны , перспективы дальнейшего широкого внедрения ЦРРЛ различного назначения на сетях связи России представляются весьма благоприятными .
Исключительно важными этапами строительства новых ЦРРЛ и реконструкции (цифровизации) существующих аналоговых РРЛ являются расчет и проектирование ЦРРЛ. От успешного выполнения этих этапов зависят не только затраты на строительство (и эксплуатацию) ЦРРЛ , но и выполнение существующих требований к качественным показателям.
Весьма важной и в то же время наиболее сложной задачей расчета любых РРЛ является учет влияния мешающих сигналов различного происхождения . Исследованию влияния мешающих сигналов на трассах РРЛ посвящено достаточно большое число работ отечественных и зарубежных авторов [24 ... 39] . Среди отечественных ученых наибольший вклад в
решение указанной задачи внесли работы СВ. Бородина, Л.В. Надененко, В.В. Святогора [25 ... 33]. Среди авторов зарубежных исследований в данной области М. Glauner [35,36], I. Henne, P. Thorvaldsen [39] и др. Основополагающие результаты, относящиеся к влиянию распространения радиоволн на трассах РРЛ , содержатся в многочисленных работах А.И. Калинина [40 ... 45]. Задачи оптимизации построения РРЛ рассматриваются в работах О.С. Даниловича [46 ... 53].
Мешающие сигналы разделяются на две большие группы : внутрисистемные помехи и внешние помехи [27, 29, 30] . Внешние помехи обусловлены влиянием сигналов других радиотехнических средств, в том числе, посторонних систем радиосвязи. Учет влияния таких помех производится на этапе анализа электромагнитной совместимости и выделения частот для проектируемой РРЛ по завершении ее расчета.
Непосредственно на этапе расчета проектируемой РРЛ имеющиеся исходные данные позволяют учитывать лишь внутрисистемные мешающие сигналы. При этом основными видами внутрисистемных мешающих сигналов являются следующие :
помехи от мешающих сигналов обратного направления, обусловленные излучением антенн в обратном направлении ;
помехи от мешающих сигналов обратного направления, обусловленные приемом сигналов с обратного направления за счет задних лепестков диаграмм направленности антенн;
помехи от мешающих сигналов при узлообразовании ; помехи от мешающих сигналов соседних радиоканалов, работающих на близких частотах ;
помехи от мешающих кроссполяризованных сигналов на совпадающих частотах;
помехи от мешающих сигналов прямого прохождения (с первой станции на четвертую и шестую станции).
В условиях, когда заданы (или выбраны) тип радиорелейного оборудования и соответствующий план распределения частот передачи и приема, а выбранная трасса РРЛ характеризуется достаточной зигзагооб-разностью и имеет линейную структуру (т.е. не содержит ответвлений, использующих те же частоты, что и основная линия) , основными видами внутрисистемных мешающих сигналов, которые необходимо учитывать непосредственно в процессе расчета РРЛ , являются мешающие сигналы обратного направления ( МСОН ) обоих видов : МСОН , обусловленные излучением антенн в обратном направлении (МСОН первого вида) и МСОН , обусловленные приемом сигналов с обратного направления (МСОН второго вида).
Необходимо отметить, что помехи обоих видов от сигналов обратного направления имеют место лишь при использовании 2-х частотных планов распределения частот вдоль линии [27, 29, 22, 23] . Однако, в настоящее время, когда условие эффективности использования частотного ресурса имеет решающее значение, использование именно 2-х частотных планов на многоинтервальных РРЛ представляет наибольший практический интерес. Особенно это относится к традиционным диапазонам частот.
Влияние МСОН обоих видов сводится к деградации порогового уровня принимаемых сигналов. При этом степень деградации порога зависит от коэффициентов защитного действия антенн на рассматриваемом интервале, мощностей передатчиков мешающих сигналов, коэффициентов усиления и коэффициентов защитного действия антен, излучающих мешающие сигналы, и величин дифракционных потерь на трассах распространения МСОН . Основная трудность решения задачи борьбы с влиянием МСОН на многоинтервальных РРЛ обусловлена наличием взаимной зависимости энергетических характеристик соседних интервалов и
связанной с этим необходимостью совместного рассмотрения всех интервалов РРЛ .
Между тем, в настоящее время отсутствует регулярная методика выбора энергетических параметров радиорелейного оборудования на многоинтервальных ЦРРЛ с учетом влияния помех от МСОН . Существующие методы учета влияния МСОН позволяют выбирать энергетические характеристики и рассчитывать качественные показатели лишь отдельного интервала при условии, что известны (заданы) энергетические параметры соседних интервалов [29, 30] . По этой причине при проектировании многоинтервальных ЦРРЛ выбор указанных параметров производится эвристически на основе опыта специалистов - проектировщиков и здравого смысла.
Указанные выше обстоятельства обуславливают важность решения задач разработки методов совместного учета влияния МСОН на интервалах многоинтервальных РРЛ на основе системного подхода, а также эффективных методов борьбы с МСОН , основанных на оптимизации энергетических параметров радиорелейного оборудования.
С учетом этого целью настоящей диссертационной работы является разработка эффективных методов оптимизации энергетических параметров радиорелейного оборудования на многоинтервальных цифровых РРЛ на основе системного подхода с учетом влияния мешающих сигналов обратного направления и оценка эффективности указанных методов.
При этом основными рассматриваемыми в диссертации задачами являются :
исследование зависимостей пороговых характеристик приемника от энергетических параметров радиорелейного оборудования на многоинтервальных цифровых РРЛ с двухчастотными планами;
оптимизация уровней мощности передатчиков ( УМП ) на многоинтервальных цифровых РРЛ с учетом влияния МСОН;
оптимальный выбор характеристик направленности антенн на многоинтервальных цифровых РРЛ с учетом влияния МСОН;
комплексная оптимизация энергетических параметров радиорелейного оборудования на многоинтервальных цифровых РРЛ с учетом влияния МСОН.
исследования эффективности методов оптимизации энергетических параметров радиорелейного оборудования, а также эффективности автоматической регулировки мощностей передатчиков на многоинтервальных цифровых РРЛ в условиях воздействия МСОН.
Ниже перечислены основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту.
Результаты исследования зависимостей деградации порогового уровня приемника от энергетических параметров радиорелейного оборудования в условиях наличия помех от мешающих сигналов обратного направления (МСОН).
Математическое обеспечение для решения частичьо сепарабельной задачи оптимизации уровней мощности передатчиков (УМП) на многоинтервальных цифровых РРЛ с учетом влияния MCOII.
Математическое обеспечение для решения частично сепарабельной задачи оптимального выбора характеристик направленности антенн на многоинтервальных цифровых РРЛ с учетом влияния MCOII.
Математическое обеспечение для решения однокритериальных несепа-рабельных задач комплексной оптимизации энергетических параметров радиорелейного оборудования на многоинтервальных цифровых РРЛ.
Математическое обеспечение для решения двухкритериальной задачи комплексной оптимизации энергетических параметров, обеспечивающее возможность нахождения множества нехудших решений в координатах: средний УМП - суммарная стоимость антенн.
6. Результаты исследования эффективности разработанных алгоритмов оптимизации энергетических параметров, а также эффективности автоматической регулировки мощностей передатчиков на многоинтервальных цифровых РРЛ с учетом влияния МСОН.
Основные результаты диссертационной работы докладывались автором на Восьмой Международной Конференции по информационным сетям, системам и технологиям (МКИССиТ - 2002) / СПбГУТ. - СПб, 2002 , на Y111 Международной Конференции "Радиолокация, навигация, связь" (RLNC SAW 2002). — Воронеж, 2002 , на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов С.-Пб ГУТ в 2002 - 2003 гг., а также на 56-й научно-технической конференции студентов и аспирантов СПбГУТ в 2002 г.
По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.
Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованной литературы и приложения.
Характеристика влияния мешающих сигналов обратного направления (МСОН)
Приведенные в этом разделе графические зависимости позволяют получить реальную количественную оценку величины деградации порога приемника в зависимости от УМП для цифровых РРЛ диапазона 8 ГГц с пропускной способностью 34 Мб/с.
В процессе анализа влияния мешающих сигналов обратного направления (МСОН) на многоинтервальных цифровых РРЛ: получены общие аналитические выражения для оценки деградации порогового уровня принимаемых сигналов из-за воздействия MCOII первого и второго видов в обоих направлениях передачи; на основе указанных аналитических выражений на языке Visial Basic разработана программа МСОН-1 для автоматического расчета деградации порога приемника с использованием типовых персональных компьютеров и операционной системы Windows; с помощью программы МСОН-1 были проведены многочисленные вычислительные эксперименты, основанные на использовании имитационных моделей многоинтервальных участков цифровых РРЛ , с целью исследования зависимостей деградации порога приемника от энергетических параметров радиорелейного оборудования и длин интервалов. По результатам проведенных исследований можно сделать следующие основные выводы, касающиеся влияния МСОН на пороговый уровень приемника: в реальных условиях деградация порога приемника может достигать больших значений (10 дБ и даже больше) , в этой связи используемый обычно в практике проектирования цифровых РРЛ запас (1 -f- 3) дБ для приближенного учета влияния МСОН , в большинстве случаев оказывается явно недостаточным; на многоинтервальных РРЛ с двухчастотными планами должны использоваться исключительно антенны высокого качества (типа HP) или, в крайнем случае, антенны с улучшенными характеристиками направленности (типа IP) , имеющие коэффициент защитного действия не менее 60 дБ; стандартные антенны (к которым относятся все отечественные антенны для радиорелейных систем малой и средней емкости) не могут быть использованы в рассматриваемом случае; для обеспечения максимального уменьшения деградации порога из-за влияния МСОН на многоинтервальных РРЛ необходим индивидуальный выбор УМП на отдельных интервалах с учетом длин этих и соседних с ними интервалов, а также характеристик направленности используемых антенн; приведенные графические зависимости (рис. 1.2 -4- 1.5) позволяют получить количественную оценку величины деградации порога приемника в зависимости от характеристик направленности используемых антенн и УМП и могут быть непосредственно использованы при проектировании реальных цифровых РРЛ диапазона 8 ГГц с пропускной способностью 34 Мб/с. Что касается программы МСОН-1, то она может быть непосредственно использована в составе эксплуатируемых в настоящее время систем автоматизированного проектирования цифровых РРЛ различного назначения. Уровень мощности передатчиков (УМП) является важнейшим энергетическим параметром интервала РРЛ , так как от него зависят не только качественные показатели рассматриваемого интервала, но и соответствующие показатели соседних интервалов, а также электромагнитная обстановка вдоль трассы РРЛ [27, 29, 30] . В списках параметров радиорелейного оборудования почти всегда приводится лишь одно - максимальное значение УМП . Между тем, в реальных условиях проектирования РРЛ величину УМП на каждом интервале желательно выбирать с учетом особенностей данного интервала, прежде всего, его протяженности, параметров используемых антенн, пропускной способности и т.д. При использовании двухчастотного плана необходимо, кроме того, учитывать характеристики соседних интервалов, от которых зависит уровень мешающих сигналов обратного направления (МСОН). В данном разделе рассматривается задача оптимального выбора УМП на многоинтервальных цифровых РРЛ с учетом влияния МСОН [59, 60]. 2.1. Определение нижней границы уровня мощности передатчиков на интервале В качестве нижней границы уровня мощности передатчиков (УМП) на интервале целесообразно использовать минимальное необходимое значение УМП на интервале без учета влияния МСОН , которое определяется существующими требованиями к качественным показателям . В соответствии с [61, 62, 64] в настоящее время при проектировании ЦРРЛ в качестве качественных показателей используются показатель качества по ошибкам для сильно пораженных секунд (SESR) и показатель неготовности (UA) . Для краткости в дальнейшем указанные качественные показатели, относящиеся к /7-му интервалу, будем обозначать S" и U(n\ С точки зрения требований к показателю качества по ошибкам необходимый УМП определяется по-разному при одинарном и разнесенном приеме сигналов.
Определение нижней границы уровня мощности передатчиков на интервале
В данном разделе представлено решение задачи оптимизации распределения уровней мощности передатчиков (УМП) на интервалах многоинтервальных цифровых РРЛ с учетом влияния мешающих сигналов обратного направления (МСОН) при использовании двухчастотных планов. При этом получены следующие основные научные результаты : - разработана математическая модель задачи оптимизации выбора УМП на интервалах многоинтервальных цифровых РРЛ с учетом влияния МСОН и требований к качественным показателям передачи ; на основе требований к качественным показателям найдены нижние границы необходимых УМП на интервалах для случаев использования одинарного и всех видов разнесенного приема сигналов ; определен минимальный необходимый УМП на интервале с учетом требований к качественным показателям и деградации порогового уровня принимаемых сигналов из-за влияния МСОН ; - на основе принципов динамического программирования разработан ал горитм решения частично сепарабельной задачи оптимизации УМП на многоинтервальных РРЛ; для разработанного алгоритма оптимизации произведена оценка необходимых объемов вычислений, подтверждающая возможность решения задач оптимизации УМП для протяженных РРЛ , содержащих большое число интервалов, при большой вариантности рассматриваемых значений УМП на отдельных интервалах, что обеспечивает высокую точность оптимального решения ; - на языке Visual Basic разработана программа МСОН-П для автомати ческого выбора оптимальных УМП на интервалах многоинтервальных РРЛ с использованием типовых персональных компьютеров и операци онной системы Windows; с помощью программы МСОН-П были проведены многочисленные вычислительные эксперименты, основанные на использовании имитационных моделей многоинтервальных участков цифровых РРЛ , с целью оценки эффективности разработанного алгоритма оптимизации УМП на многоинтервальных РРЛ. По результатам проведенных исследований можно сделать следующие основные выводы, касающиеся эффективности оптимизации УМП : - подтверждена высокая эффективность оптимизации выбора УМП на примерах 8-интервальных и 6-интервальных участков цифровых РРЛ диапазонов 8 ГГц и 15 ГГц с использованием реальных антенн с раз личными коэффициентами защитного действия ( КЗД ) ; - полученные зависимости уменьшения среднего УМП на многоинтервальных участках от длины интервалов и характеристик антенн непосредственно могут быть использованы для преварительного выбора необходимых значений энергетических параметров на интервалах при проектировании цифровых РРЛ диапазонов 8 ГГц и 15ГТц; - на основе полученных зависимостей максимальной длины интервала на многоинтервальной РРЛ от величины относительного уменьшения длины соседних интервалов для случаев использования одинаковых УМП на всех интервалах и оптимальных значений УМП показано, что оптимизация выбора УМП позволяет существенно увеличить максимальную протяженность интервалов на многоинтервальных РРЛ . Программа МСОН-П может быть непосредственно использована в составе эксплуатируемых в настоящее время систем автоматизированного проектирования цифровых РРЛ различного назначения.
Проверка условий допустимости пар антенн на интервалах многоинтервальных цифровых РРЛ
Основной вывод, который можно сделать в результате анализа представленных на рис. 3.5 зависимостей, заключается в том, что независимо от длин интервалов на рассматриваемом участке минимальная (оптимальная) суммарная стоимость антенн заметно уменьшается с увеличением динамического диапазона АРМП лишь до тех пор, пока его величина не превышает (8 -10) дБ. Дальнейшее увеличение динамического диапазона АРМП практически не влияет на стоимость антенн, которые необходимо использовать.
Сказанное дает основание утверждать, что при использовании антенн с улучшенными характеристиками направленности или антенн высокого качества величина динамического диапазона АРМП 10 дБ является вполне достаточной как с точки зрения обеспечения максимальной длины интервалов, так и с точки зрения снижения стоимости используемых антенн. Меньшие значения динамического диапазона не только увеличивают стоимость антенн, но и существенно сокращают максимальную длину интервалов.
В данном разделе представлено решение задачи оптимизации выбора антенн на многоинтервальных цифровых РРЛ с учетом влияния мешающих сигналов обратного направления (МСОН) при использовании двух-частотных планов. При этом получены следующие основные научные результаты : - на основе принципа минимума затрат разработана математическая модель задачи оптимизации выбора антенн с учетом влияния МСОН и требований к качественным показателям; - на основе принципов динамического программирования разработан алгоритм решения частично сепарабельной задачи оптимизации выбора антенн; - произведен сравнительный анализ необходимых объемов вычислений при решении рассматриваемой задачи оптимизации методами прямого перебора и динамического программирования для различных размерностей исходных данных; - на языке Visual Basic разработана программа МСОН-А для автоматического выбора оптимальных совокупностей антенн на многоинтервальных РРЛ с использованием типовых персональных компьютеров и операционной системы Windows; - с использованием программы МСОН-А были проведены многочисленные вычислительные эксперименты, основанные на использовании имитационных моделей многоинтервальных участков цифровых РРЛ , с целью оценки эффективности разработанного алгоритма оптимизации выбора антенн на многоинтервальных РРЛ , а также эффективности применения автоматической регулировки мощностей передатчиков; - в результате указанных исследований получены количественные зависимости : - минимальной суммарной стоимости антенн от средней длины интервала и пропускной способности при использовании антенн высокого качества и стандартных антенн на многоинтервальных ЦРРЛ диапазона 7 ГГц с 2-х и 4-х частотными планами; - максимальной длины интервала от динамического диапазона АРМП для ЦРРЛ диапазонов 8 ГТц и 15 ГГц , имеющих пропускную способность 34 Мб/с , при использовании 2-х и 4-х частотных планов; - минимальной суммарной стоимости антенн от динамического диапазона АРМП для ЦРРЛ диапазона 8 ГТц с пропускной способностью 34 Мб/с при различных значениях средней длины интервала; - перечисленные выше зависимости- могут быть непосредственно использованы в практике проектирования цифровых РРЛ диапазонов 8 ГГц и 15 ГГц с 2-х и 4-х частотными планами. Проведенные исследования и полученные при этом зависимости подтверждают эффективность и практическую значимость оптимизации выбора антенн на многоинтервальных РРЛ и применения автоматической регулировки мощностей передатчиков. Кроме того, они позволяют оценить влияние таких факторов, как тип используемых антенн, пропускная способность и средняя длина интервала на рассматриваемом участке ЦРРЛ. Подтверждается также тот факт, что при заданных уровнях мощности передатчиков на интервалах основными методами борьбы с влиянием МСОН на многоинтервальных РРЛ с двухчастотными планами являются применение антенн с высоким защитным действием и использование радиорелейного оборудования с автоматической регулировкой мощности передатчика.
Постановка и математическая модель однокритериальной задачи комплексной оптимизации энергетических параметров
В результате проведенных теоретических исследований и вычислительных экспериментов в полном объеме решены все поставленные задачи диссертационной работы: - исследованы зависимости деградации порога приемника, обусловленной влиянием мешающих сигналов обратного направления (MCOII) на цифровых РРЛ, от энергетических параметров радиорелейного оборудования и длин интервалов; - решена частично сепарабельная задача оптимизации уровней мощности передатчиков ( УМП ) на многоинтервальных цифровых РРЛ с учетом влияния МСОН; - решена частично сепарабельная задача оптимального выбора характеристик направленности антенн на многоинтервальных цифровых РРЛ с учетом влияния МСОН; - решена однокритериальная несепарабельная задача комплексной оптимизации энергетических параметров радиорелейного оборудования на многоинтервальных цифровых РРЛ с учетом влияния МСОН; - решена двухкритериальная задача комплексной оптимизации энергетических параметров, обеспечивающая возможность нахождения множества нехудших решений в координатах: средний УМП - суммарная стоимость антенн; - исследована эффективность разработанных алгоритмов оптимизации энергетических параметров, а также эффективность автоматической регулировки мощностей передатчиков на многоинтервальных цифровых РРЛ с учетом влияния МСОН. Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что в ней впервые для многоинтервальных РРЛ с учетом влияния МСОН : - сформулированы и решены частично сепарабельные задачи оптимизации УМП и характеристик направленности антенн; сформулирована и решена однокритериальная несепарабельная задача комплексной оптимизации энергетических параметров радиорелейного оборудования; сформулирована и решена задача нахождения множества нехудших решений при двухкритериальной оптимизации в координатах: средний УМП — суммарная стоимость антенн.
При этом основные результаты теоретических исследований сводят-к следующему. С учетом влияния МСОН и требований к качественным показателям передачи на основе принципов динамического программирования разработано математическое обеспечение для решения частично сепара-бельной задачи оптимизации уровней мощности передатчиков (УМП) на многоинтервальных цифровых РРЛ при использовании одинарного и различных видов разнесенного приема сигналов. На основе принципов динамического программирования разработано математическое обеспечение для решения частично сепарабельной задачи оптимального выбора характеристик направленности антенн на многоинтервальных цифровых РРЛ с учетом влияния МСОН и требований к качественным показателям.
Разработано математическое обеспечение для решения однокритери-альных несепарабельных задач комплексной оптимизации энергетических параметров на основе метода динамического программирования с квантованием текущих ограничений.
Разработано математическое обеспечение для решения двухкритериальной задачи комплексной оптимизации энергетических параметров, обеспечивающее нахождение множества нехудших решений на основе совместного использования метода динамического профаммирования с квантованием текущих офаничений и метода рабочих характеристик.
С целью практической реализации и оценки эффективности разработанных методов оптимизации энергетических параметров на языке Visual Basic разработан пакет прикладных программ : МСОН-1 , МСОІІ-П и МСОН-А . С использованием этих программ с помощью типового персонального компьютера и операционной системы Windows проведены многочисленные вычислительные эксперименты с имитационными моделями многоинтервальных участков цифровых РРЛ . Результаты проведенных экспериментальных исследований позволяют сделать следующие основные выводы : - в реальных условиях деградация порога приемника может достигать больших значений (превышающих 10 дБ) , - поэтому при использовании двухчастотных планов на многоинтервальных РРЛ всегда необходимо выполнять расчет деградации порога с учетом конкретных реальных условий; в этой связи используемый обычно в практике проектирования цифровых РРЛ запас (1—3) дБ для приближенного учета влияния МСОН в большинстве случаев оказывается явно недостаточным; - на многоинтервальных РРЛ с двухчастотными планами должны использоваться исключительно антенны высокого качества (типа HP) или , в крайнем случае, антенны с улучшенными характеристиками направленности (типа IP), имеющие коэффициент защитного действия не менее 60 дБ; - подтверждена высокая эффективность разработанного алгоритма оптимизации выбора УМП с учетом влияния МСОН на многоинтервальных цифровых РРЛ с использованием реальных антенн с различными коэффициентами защитного действия; - показано, что оптимизация выбора УМП в условиях влияния МСОН позволяет существенно увеличить максимальную протяженность интервалов на многоинтервальных цифровых РРЛ; подтверждена высокая эффективность разработанного метода оптимизации выбора характеристик направленности антенн в условиях влияния МСОН на многоинтервальных цифровых РРЛ; - подтверждена высокая эффективность автоматической регулировки мощностей передатчиков для борьбы с МСОН на многоинтервальных РРЛ; - получено большое число различных зависимостей и характеристик для многоинтервальных цифровых РРЛ диапазонов 8 ГГц и 15 ГГц с пропускной способностью 34 Мб/с и 8 Мб/с , которые могут быть непосредственно использованы в практике реального проектирования цифровых РРЛ. Разработанные прикладные программы (МСОН-1, МСОН-П и МСОН-А) могут быть использованы в составе существующих и разрабатываемых систем автоматизированного проектирования цифровых радиорелейных линий и сетей.
