Построения радиорелейной линии передачи через спутниковые системы

Шумы и помехи в каналах радиорелейной связи. Установка азимута и угла для предварительного наведения приёмной антенны на геостационарный спутник. Индикатор наведения антенны на спутник. Технология изготовления параболических антенн для Спутникового ТВ.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид диссертация
Язык русский
Дата добавления 10.07.2015
Размер файла 3,6 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Второй вариант ПА (сетчатый) описан в [3]. Для нее изготавливают шаблон (рис. 1.7.), параметры которого рассчитывают по формуле (2). По нему изгибают радиальные параболы из толстой медной проволоки. Толщина проволоки выбирается исходя из диаметра антенны. Например, для антенны диаметром 1,5 м берут проволоку диаметром 4...5 мм. Также необходимо изготовить круговые пояса. Диаметр поясов меняется с шагом 10...30 см.

Места пайки поясов к радиальным параболам вычисляются по формуле (1). После изготовления каркаса его обтягивают мелкоячеистой медной сеткой, которую припаивают к нему. Следует заметить, что чем больше диаметр ПА, тем толще провод, из которого ее изготавливают, и тем труднее его паять (при использовании провода диаметром больше 7 мм желательна контактная сварка). Следующий шаг -- изготовление опорно-поворотного устройства (ОПУ). Все ОПУ делятся на два вида: азимутально-угломестные и полярные.

Для ориентирования антенны необходимо, чтобы плоскость, которой принадлежат полярная ось и ось рефлектора, лежала в плоскости азимутальной оси 1 и направления на юг, отмеченного в истинный полдень. Для определения направления вбивают в землю небольшой штырь, и каждые 20...30 минут отмечают положение тени, отбрасываемой штырем. Наикратчайшее расстояние от конца штыря, вбитого в землю, до линии, пройденной тенью конца штыря, и является направлением на юг.

Как можно заметить, в случае полярной подвески для перестройки со спутника на спутник используется только полярная ось (что и дало название этому типа ОПУ). Следовательно, упрощается перенастройка антенны. Диапазон перестройки лежит в пределах +40° относительно южного направления. Но за простоту в эксплуатации платят усложнением механизма ОПУ. Размеры указаны для ПА диаметром 2 м. К трубе 1 приваривается фланец 2. Сверху надевается фланец 3, который свободно вращается вокруг своей оси. В фланцах имеются отверстия 4 для их взаимной фиксации. К верхнему фланцу приваривают две трубы 5 диаметром 40 мм и длиной 60 см. К этим трубкам двумя болтами крепится труба 6 длиной 80 см. К трубе 6 приваривают две трубы 7 диаметром 40 мм.

Рис.1.10. Вариант полярной ОПУ

Первый тип проще в изготовлении, так как использует лишь две регулировочные оси (при перенастройке со спутника на спутник используются обе). Первая ось -- азимутальная, и ее угол вычисляется по формуле

А=1800+arctg

Где исз-местоположение ИСЗ на орбите в градусах

w-широта места в градусах.

Если вы направите антенну строго на юг, то для настройки на заданный спутник по азимуту вам необходимо от А отнять 180°. Если угол будет положительным, антенну смещают на величину этого угла в западную сторону; если отрицательный -- в восточную.

Угол расположения угломестной оси 2 (рис.1.8.) вычисляется по формуле:

УМ =arctg

Конструкция подвески произвольная. Размеры ее зависят от диаметра антенны. Например, для антенны диаметром 1,2 м ОПУ изготавливают в соответствии с рис.1.9. Указанный тип ОПУ используется в основном с офсетными ПА и прямофокусными ПА малого диаметра. Так как антенны большого формата имеют больший вес, их неудобно перестраивать относительно двух осей. Поэтому для них используют другой тип ОПУ -- полярный (рис. 7). В нем имеется четыре оси вращения -- А (1), УМ (2), полярная (3) и корректирующая (4) труб диаметром 25...32 мм).

К трапеции посредством скоб 9, 10 (очень прочных) крепится рефлектор антенны, при этом в нижнюю трубу трапеции вставляют штифт с резьбой на концах, а скобу 10 крепят к верхней трубе трапеции посредством винтов 11, которыми регулируется корректирующий угол. Угломестная и полярная оси регулируются с помощью тальрепов (на рисунке не показаны для упрощения). Важно расположить их таким образом, чтобы они были доступны и не мешали доступу к конвертеру, имеющему обратноотражающий облучатель. Не советую приспосабливать всяческие позиционеры, актуаторы и другие средства дистанционной настройки, применение которых оправдано лишь в случаях использования малоформатных ПА. При изготовлении ПА необходимо обеспечить минимальный люфт всех соединений, т.к. болтанка антенны на ветру плохо сказывается на приеме, а также приводит к быстрому разрушению ОПУ.

Для крепления конвертера к антенне в соответствии с рис. 9 в рефлекторе сверлят три отверстия. Изготавливают из дюралюминия кольцо 1 с внутренним диаметром, равным диаметру шейки конвертера. Кольцо может состоять из двух частей, соединяемых между собой болтами. В кольце сверлят три отверстия 3 и нарезают в них резьбу. Из дюралюминия (трубок) изготавливают три штанги 2. Размер их подбирается так, чтобы кольцо 1 отстояло от точки фокуса F на 2...3 см. На концах штанг нарезают резьбу и ввинчивают их в кольцо 1, а затем их крепят к рефлектору 4.

Коэффициент усиления полученной антенны рассчитывается по формуле:

Ку=101g[()2*Q]

где Q -- коэффициент использования поверхности (КИП), для большинства типов облучателей Q = 0,4...0,7 (обычно 0,6);

-- длина принимаемой волны.

В таблице сведены данные Ку антенн трех диаметров на наиболее используемых диапазонах (Q=0,6).

Как мы видим, чем выше частота, тем больше Ку антенны. Но при существующем положении (спутники имеют приблизительно равную эффективную излучаемую мощность) при различном затухании сигналов на трассе спутник -- Земля (на более высоких частотах затухание больше) результирующий сигнал на входе приемника на разных диапазонах приблизительно одинаков.

Интересен и тот факт, что в каталогах многих фирм, торгующих ПА, указаны явно завышенные Ку. Можете проверить самостоятельно, посчитав Ку по вышеприведенной формуле. Из таблицы 1.1. также видно, что на низких частотах применение ПА нецелесообразно из-за более низкого по сравнению с антенными фазированными решетками Ку.

Таблица 1.1

f0, ГГц

17,5

11,5

3,9

2,6

0,72

d,m\?,m

0,017

0,026

0,077

0,115

0,417

0,6

38,7

35,0

25,5

22,1

10,9

2,0

49,1

45,4

36,0

32,5

21,3

5,0

57,1

43,9

43,9

30,5

29,3

Чем больше диаметр ПА, тем уже ее диаграмма направленности, поэтому рядом с большой антенной желательно установить антенну маленького диаметра и настроить ее на спутник, имеющий максимальный уровень сигнала в вашей местности. Затем, заметив приблизительное направление на спутник, направить в том же направлении большую антенну. Приняв сигнал, откорректировать положение облучателя в фокусе антенны по наилучшему приему изображения слабых каналов.

Можно еще больше упростить перенастройку большой антенны, укрепив маленькую на ее краю таким образом, чтобы оси вращения ПА 1, 2 (рис. 1.11) были параллельны. В схему крепления малой антенны необходимо ввести корректирующие винты, для предварительной установки параллельности осей антенны. Приняв сигнал маленькой антенной, переключаются на большую.

Рис.1.11. Оси вращения ПА 1, 2

Для точной настройки на спутник (даже имеющий очень малый сигнал) очень удобно применять специальные детекторы, схемы которых публиковались в радиолюбительской литературе. Также для этой цели можно использовать анализатор спектра (на диапазоне от 1 до 2 ГГц), подав сигнал от конвертера через разделительный конденсатор. При этом не следует забывать подать на конвертер напряжение питания +14 В.

Необходимо тщательно заземлять антенну и конвертер во избежание выхода из строя аппаратуры во время грозы (судя по статистике, это случается довольно часто). Для этого наматывают на разъем, соединяющий кабель с конвертером, 2...3 витка провода диаметром 1,5...2 мм и заземляют его. Таким же проводом заземляют (отдельно и параллельно на один контур) металлическую поверхность антенны и ОПУ.

Что чем больше диаметр антенны, тем больше ее сопротивление ветру, поэтому необходимо предусмотреть меры по защите антенны и ОПУ от ветровых нагрузок. Используйте для изготовления ОПУ качественный стальной прокат. К примеру, если для метровой ПА требуется несущая труба диаметром 32...40 мм, то для двухметровой -- 120...150 мм. Если имеется возможность, установите антенну так, чтобы ее с тыльной стороны защищала стена. По возможности избегайте установки антенны на высоте.

Выводы к главе 1

1. Из анализа существующих работ и литературного обзора выявлено: Подавляющая часть существующих ССС использует для размещения СР геостационарную орбиту, основными достоинствами которой являются возможность непрерывной круглосуточной связи и практически полное отсутствие доплеровского сдвига частоты. Вследствие этого при достижимых на сегодняшний день точностях удержания СР в рабочей точке на орбите и систем ориентации бортовых антенн на ЗС нет необходимости использовать достаточно сложные и дорогие следящие системы наведения антенн. Это существенно снижает стоимость наземного сегмента ССС и затраты на его эксплуатацию.

2. Число спутников-ретрансляторов на геостационарной орбите ограничивается международными нормами.

3.Составлена нами программа к микрокалькулятору -- для вычисления данных предварительного наведения приемной антенны на ТВ спутник:

Для этого предлагается воспользоваться микрокалькулятором типа Электроника МК.61». В ряде случаев вполне подойдет и «Электроника МК52». Так как, программа для обоих относительно проста. Она содержит всего-навсего 48 шагов.

4.Предложено устройство, обеспечивающее точное наведение параболической антенны на геостационарные спутники телевизионного вещания диапазонов 11 и 12 ГГц. Индикатор работает в интервале промежуточных частот 0,95...1,7 ГГц при уровне входного сигнала 0,1...0,5 мВ. Коэффициент усиления сигнала СВЧ -- 30...36 дБ. Входное сопротивление -- 75 Ом. Напряжение питания -- +9...20 В. Потребляемый ток-- не более 50 мА.

Из анализа работ по ССС обусловлено следующими их свойствами :

Обеспечение области обслуживания значительных размеров, вплоть до глобальной, полностью охватывающей поверхность Земли.

Возможность расширения интерфейса между пользователями и сетью, благодаря обслуживанию отдаленных, малонаселенных и труднодоступных территорий, где развертывание наземных сетей связи экономически не оправдано, либо просто невозможно. С этой точки зрения ССС могут играть дополняющую роль по отношению к наземным сетям.

Простота обеспечения широковещательного и многоадресного (циркулярного) режимов передачи.

Возможность гибкой поддержки различных информационных услуг и приложений, независимость технологии передачи и коммутации от технологии предоставления услуг.

2. ШУМЫ И ПОМЕХИ, ЭЛЕМЕНТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РРЛ

2.1 Шумы и помехи в каналах радиорелейной связи

Шумы на выходе системы связи вызываются как внешними помехами, так и внутрисистемными. В диапазоне УКВ вещание атмосферные и промышленные помехи полностью отсутствуют. К внутрисистемным помехам относятся тепловые шумы приёмного устройства, а при передаче сигналов многоканальной телефонии переходные шумы. Переходные шумы возникают во всех элементах тракта РРЛ и ССС как при ЧМ, так и при импульсных методах модуляции, хотя механизм их появления различен.

Переходные шумы. Источниками переходных щумов в ВЧ тракте являются:

1. Неравномерность АЧХ и нелинейность ФЧХ тракта;

2. Неполное подавление паразитной АМ ограничителями;

3. Преобразование АМ в ФМ в ограничителях и ЛБВ;

4. Наличие сопутствующих потоков из-за отражений в антенных фидерах.

2.1.1 Общая характеристика спутниковых сетей, использующих геостационарных спутниковых ретрансляторов

Уникальной особенностью ГО является неподвижность (на практике -- достаточно малая подвижность) ГСР относительно земной поверхности. Это позволяет:

• во многих практических приложениях использовать на ЗС антенны с фиксированным наведением, что существенно удешевляет оборудование и позволяет отказаться от услуг высококвалифицированного обслуживающего персонала;

• обеспечить непрерывность связи с использованием единственного ГСР;

• минимизировать негативное влияние доплеровского сдвига частоты;

• обеспечить почти непрерывное питание бортовой аппаратуры от первичного источника энергии («ночь» на ГО длится не более 72 минут).

Конфигурация типовой спутниковой сети связи, базирующейся на геостационарных спутниках-ретрансляторах (ГССС), приведена на рис.

В состав ГССС обычно входят:

1. Один или несколько ГСР, образующих космический сегмент сети.

2. Совокупность земных станций (ЗС), оборудованных приемо-передающей аппаратурой, являющихся по отношению к сети источниками и потребителями информации.

3. Одна или несколько центральных станций (ЦС), обеспечивающих управление процессами информационного обмена и функционирования сети.

4. Командно-измерительная станция (КИС), обеспечивающая управление функционированием систем ГСР и коррекцию его движения по орбите.

Земные станции обмениваются между собой информацией через ГСР, который для этого должен, как минимум, принимать излучаемые передающими ЗС сверхвысокочастотные (СВЧ) сигналы, переносить частотный спектр принимаемых современных ГССС колеблются в широких пределах, начиная от портативных персональных терминалов типа «трубка в руке» с выходной мощностью в доли ватт и фиксированных малогабаритных станций с диаметром антенн 0,5-2 метра с выходной мощностью 1-20 Вт , до весьма громоздких конструкций с большими антеннами диаметром 25-30 метров и передатчиками мощностью до десятков кВт, оформленных в виде специально построенных зданий в специально выбранных местах.

Через ЦЗС центры управления сетью {NOC -- Network Operation Center} координируют и протоколируют процесс функционирования сети. В частности, через ЦЗС осуществляется синхронизация всех ЗС.

Рис. 2.12 Конфигурация типовой ГССС: ЗС - земная станция П - пользователь ЦЗС - центральная земная станция КИС - командно-измерительная станция сети, обеспечивается процедура включения новых ЗС в сеть, распределяются между ЗС связные ресурсы сети, архивируются данные об использовании этих ресурсов каждым пользователем, осуществляется маршрутизация информационных потоков по каналам связи сети, выполняется тарификация

При помощи контрольно-измерительной станции сети центр управления полетом {FCC -- Flight Control Center} получает и обрабатывает данные внешнетра- екторных измерений параметров орбиты ГСР и поступающую с него телеметрическую информацию. На основании анализа этих данных формируются соответствующие управляющие воздействия, обеспечивающие штатный режим работы бортовых систем ретранслятора, которые в виде цифровых команд передаются на ГСР.

Одним из важных достоинств геостационарной орбиты является возможность обеспечения значительной области обслуживания. Размеры области обслуживания ограничиваются следующими условиями: В пределах области обслуживания угол возвышения, или, что то же самое, угол места антенн земных станций у (угол между направлением на точку стояния ГСР и плоскостью местного горизонта) не должен быть менее некоторого порогового значения умин, определяемого назначением сети. Малые углы возвышения приводят к возможности затенения ГСР местными предметами, окружающими ЗС, к увеличению потерь полезного сигнала в атмосфере и шумов антенной системы ЗС, обусловленных радиошумовым излучением Земли. Для сетей фиксированной спутниковой службы, в которых затенение можно исключить путем выбора места установки ЗС, угол у ограничивается снизу величиной 10°-12°. Для сетей же персональной подвижной службы угол возвышения ГСР над горизонтом должен быть не менее 30°.

В любой точке области обслуживания при заданных параметрах ЗС на линии связи должны обеспечиваться энергетические соотношения не хуже заданных.

Область земной поверхности, удовлетворяющая условию 1, называется областью видимости ГСР, а условию 2 -- областью покрытия. Область обслуживания определяется пересечением областей видимости и покрытия. граница области видимости ГСР определяется следующим уравнением:

Cos

Рис.2.13. Геометрия ГССС

Угол обзора р области видимости из точки стояния ГСР равен

В силу ряда причин минимальная величина угла возвышения антенны ЗС ограничивается значением ymin = 10°-12°. При, например, ymin=11.5°, получим: 1= 70°, р = 17°= 40500 км. Это соответствует диаметру области видимости около 15600 км и площади 190 млн. км2. На рис. 1.1.1.4 показаны области видимости геостационарного СР, построенные в соответствии с 1.1.1.3. При увеличении ymin размеры области видимости сокращаются. Так, например, при увеличении минимально допустимого угла возвышения от 11,5° до 30° диаметр области видимости уменьшается до 11300 км, а её площадь сокращается почти в два раза. Возможность обслуживания единственным ГСР огромных территорий является основным достоинством ГССС. В то же время проблематичность обслуживания высокоширотных областей является недостатком.

Границу области покрытия обычно определяют по пороговому минимально допустимому уровню мощности, излучаемой ретранслятором в её направлении. Часто в качестве указанного порогового значения выбирают уровень мощности, на 3 дБ меньший уровня в направлении максимального излучения. Контур области покрытия в основном определяется характеристиками бортовой передающей антенны и может быть сделан достаточно сложным. В качестве примера на рис.2.14. показаны области покрытия геостационарного спутника-ретранслятора ATLANTIC BIRD-2 с точкой стояния 8° з.д.

В большинстве случаев (за исключением глобальных ССС) требуемая область обслуживания оказывается меньше области видимости ГСР. При этом задачи выбора геометрических параметров ГССС могут быть сформулированы следующим образом. По заданному контуру области обслуживания:

• определить точку стояния ГСР, максимизирующую минимальное значение угла возвышения антенн ЗС в пределах области обслуживания;

• определить точку стояния ГСР, максимизирующую минимальное значение угла возвышения антенн ЗС в пределах области обслуживания;

• при заданном значении ymin найти совокупность точек стояния (дугу ГО), в которых возможно размещение ГСР;

• определить точку прицеливания луча передающей антенны ГСР (точку земной поверхности, в направлении которой излучается максимальная мощность), минимизирующую требуемое сечение луча;

• выбрать форму сечения луча антенны ГСР (в большинстве практических случаев круглую или эллиптическую);

• в случае эллиптической формы сечения луча выбрать оптимальные параметры эллипса (углы раскрыва по осям) и его ориентацию в системе координат ГСР, минимизирующую площадь сечения луча.

а) западные области покрытия б) восточные области покрытия

Рис.2.15. Области покрытия ГСР ATLANTIC BIRD-2

Перечисленные задачи решаются с использованием известных соотношений аналитической геометрии в пространстве. При их решении необходимо учитывать погрешность ориентации антенных систем ГСР и его дрейф относительно точки стояния. Вопросы выбора геометрических параметров ГССС наиболее детально изложены в [2], где приведены необходимые расчетные соотношения и методики. Решение перечисленных задач обычно осуществляется путем итераций, и в настоящее время этот весьма трудоемкий процесс автоматизирован.

Характерные особенности радиоканалов связи через ГСР состоят в следующем:

1. Спутниковые каналы из-за их значительной протяженности (35875- 41000 км) задерживают сигналы на сравнительно большое время (задержка распространения) -- 120-136 мс в одном направлении. При направленной передаче информации такая задержка несущественна, но при интерактивной связи (телефония, видеоконференцсвязь, мультимедийные приложения и т.д.) она может приводить к ощутимым неудобствам. Наличие задержки усложняет и снижает эффективность управления процессом информационного обмена в сети, которое применяется с целью более экономного использования связных ресурсов.

2. Спутниковые радиоканалы в значительной степени подвержены воздействию внешних источников шумов и помех естественного и искусственного происхождения.

3. Большая дальность связи приводит к значительному ослаблению сигналов в свободном пространстве (рассеянию энергии и поглощению мощности в различных слоях атмосферы), что в сочетании с большим уровнем внешних шумов требует для обеспечения заданной достоверности передачи информации весьма значительных энергозатрат. Стремление снизить эти затраты и повысить пропускную способность ГССС обуславливает необходимость использования оптимальных или близких к ним структур передаваемых радиосигналов и способов их обработки.

4. Спутниковые каналы связи являются каналами с переменными параметрами, что обусловлено неопределенностью положения ГСР в пространстве, его ориентации и, главным образом, разбросом параметров атмосферы Земли на трассе распространения радиосигналов. Коэффициент передачи по мощности канала изменяется во времени, причем характер этого изменения содержит регулярную и случайную составляющие.

ГСР, как космическая станция, включает в себя следующие основные системы:

1. Бортовой ретрансляционный комплекс (БРТК), являющийся полезной нагрузкой ГСР и выполняющий все необходимые сетевые функции космического сегмента.

2. Систему коррекции орбиты.

3. Систему ориентации.

4. Систему энергообеспечения.

5. Систему терморегулирования, поддерживающую температурный режим аппаратуры ГСР в пределах, обеспечивающих её нормальное функционирование.

6.Информационно-управляющую систему, обеспечивающую взаимодействие с командно-измерительной станцией, сбор и обработку измерительной информации, формирование, распределение и исполнение различных команд, обеспечивающих необходимые режимы работы систем ГСР.

Обычно системы энергообеспечения, терморегулирования, командно-измерительная, защитные экраны выполняются в виде единой космической платформы, на которой могут быть установлены БРТК различных типов и назначения. В последнее время все чаще используются бесконтейнерные негерметизированные конструкции, обеспечивающие лучшие массогабаритные характеристики.

Теоретически неподвижный относительно земной поверхности ГСР на практике дрейфует относительно своей номинальной точки стояния, что обусловлено неизбежным отличием параметров орбиты от номинальных и влиянием различных возмущающих воздействий. Смещение ГСР относительно рабочей позиции имеет периодическую и регулярную составляющие, возникающие по следующим причинам:

• при отличии угла наклонения орбиты от нулевого спутник колеблется относительно рабочей точки в направлении север -- юг с периодом 24 часа и амплитудой равной углу наклонения орбиты;

• при отличии орбиты ретранслятора от круговой он совершает суточные колебательные смещения относительно точки стояния в направлении восток -- запад, причем амплитуда смещения пропорциональна эксцентриситету орбиты;

• если период вращения ГСР менее 24 часов, он «уходит» из рабочей точки в восточном направлении, а в противном случае -- в западном;

• переменность во времени вектора гравитационного притяжения в связи с изменением пространственного расположения Земли, Солнца и Луны, давление света, потоки космических частиц и другие дестабилизирующие факторы приводят к суточным, месячным и годовым циклическим, а также направленному смещениям ГСР относительно номинальной точки стояния.

На практике перечисленные факторы действуют одновременно и приводят к сложной траектории движения ГСР в пространстве, причем, если не приняты специальные меры, спутник постепенно увеличивает амплитуду своих колебаний и перестает выполнять свою целевую функцию.

Поскольку использование ГСР предусматривает обслуживание заданной области земной поверхности, необходимо ограничить перемещение спутника в пространстве таким образом, чтобы все ЗС сети постоянно находились в области его обслуживания. Кроме того, смещение ГСР по долготе для исключения взаимного влияния соседних спутников жестко регламентируется международными нормами. Стабилизация ГСР по широте и долготе обеспечивается с помощью бортовой системы коррекции орбиты, использующей в качестве исполнительных элементов различные типы маломощных ракетных двигателей, создающих в необходимых направлениях небольшие ускорения. Коррекция орбиты требует определенного расхода топлива для двигательных установок. Исходя из компромиссных соображений между ухудшением эксплуатационных свойств ГСР из-за его неопределенности в пространстве и требуемого запаса топлива, во многом определяющего срок службы ГСР, допустимую величину медленного смещения ретранслятора относительно точки стояния ограничивают величиной +/-(0,05-0,1)° по широте и долготе. Минимальный расход топлива обеспечивается при интервалах между коррекциями от недели до месяца. Коррекция суточного колебания ГСР в пространстве, составляющего примерно +/-0,05°, обычно не применяется из-за недопустимо большого расхода топлива. Таким образом, система коррекции орбиты обеспечивает погрешность удержания ГСР в рабочей точке +/-(0,1-0,15)° по широте и долготе. Масса сухой традиционной системы коррекции орбиты равна 60-80 кг, а расход топлива -- 20-30 кг в год. Более экономичны ионные и плазменные двигатели, позволяющие увеличить частоту сеансов коррекции орбиты и довести точность удержания ГСР до +/-(0,05-0,1)°. Однако они характеризуются значительным энергопотреблением.

Для фиксации наведения бортовых антенн на заданную область обслуживания ГСР должен занимать вполне определенное пространственное положение, что достигается с помощью системы ориентации. Используют два способа ориентации: вращением и по трем осям. Ориентированные вращением ИСЗ выполняются в форме цилиндрической конструкции и вращаются вокруг своей оси симметрии со скоростью несколько оборотов в минуту (рис.2.16) [3]. При вращении создается гироскопический момент, препятствующий отклонению оси симметрии спутника от заданного направления при воздействии различных возмущений. Для сохранения неподвижности в пространстве антенной системы ретранслятора её приходится устанавливать на независимой платформе, вращающейся со скоростью спутника, но в противоположном направлении. При трехосной ориентации используется система из трех ортогональных массивных гироскопов (двигателей-маховиков), каждый из которых обеспечивает ориентацию в одной из трех осей локальной ортогональной системы координат ГСР, и датчики направления -- земного горизонта, Солнца, ярких звезд. На рис. 2.17. показан ГСР с трехосной ориентацией [4]. Современные системы ориентации гарантируют погрешность не более +/-0,1° по всем осям и имеют массу 30-50 кг.

Рис. 2.16. Рис.2.17

Отметим, что наведение антенн на ГСР на область обслуживания может осуществляться и автономно, например по сигналам наземных маяков. В этом случае требования к точности системы ориентации спутника могут быть ослаблены.

Первичными источниками электроэнергии для питания ГСР являются солнечные батареи, составленные из кремниевых полупроводниковых элементов. Коэффициент полезного действия преобразователей солнечной энергии в электрическую достигает 30%, что позволяет обеспечить энергоотдачу более 150 Вт на квадратный метр СБ. В результате бомбардировки космическими частицами и микрометеоритами энергоотдача СБ падает в 1,2-1,4 раза после семилетней эксплуатации и в 1,3-1,6 раз после 10 лет. В периоды затенения ГСР Землей СБ не работают и питание бортовой аппаратуры осуществляется от аккумуляторных батарей. Массогабаритные характеристики современных аккумуляторов весьма низкие. Энергоотдача применяемых никель-кадмиевых аккумуляторов составляет 20-25 Вт * час/кг. Несколько лучшими характеристиками обладают никель- водородные аккумуляторы. На ГСР, ориентированных вращением, элементы СБ монтируются непосредственно на корпусе спутника. Из-за вращения Солнце эффективно освещает лишь около четверти общей площади СБ. В этом случае для увеличения энергоотдачи площадь СБ увеличивают при помощи сдвигаемой на орбите внешней оболочки корпуса, также покрытой солнечными элементами (рис. 1.16). При трехосной ориентации СБ выполняют в виде раскрываемых на орбите плоских панелей, автоматически следящих за Солнцем. Размах панелей солнечных элементов современных мощных ГСР достигает нескольких десятков метров, а энергоотдача превышает 10 кВт. Это обстоятельство является определяющим выбор трехосной ориентации при создании больших и мощных ГСР с высокой пропускной способностью, оставляя ориентацию вращением, как более простую, для менее мощных ГСР.

Около 70% энергии, потребляемой от первичных источников питания, преобразуется бортовой аппаратурой в тепло. Проблема обеспечения приемлемых температурных режимов и отвода излишнего тепла стоит для ГСР весьма остро. Несмотря на космический холод окружающей среды, теплопередача с использованием теплопроводности или конвекции невозможна и все, что остается -- отвод тепла излучением. Бортовая система терморегулирования строится с использованием тепловых труб, отводящих излишнее тепло изнутри СР на его внешние поверхности, и радиаторов. ГСР с трехосной ориентацией обычно имеет прямоугольную форму, что облегчает отвод тепла благодаря установке радиаторов и элементов аппаратуры со значительным энергопотреблением на северной и южной плоскостях поверхности ИСЗ, освещаемых Солнцем под небольшими углами.

Технология вывода ИСЗ на геостационарную орбиту предусматривает:

• вывод при помощи мощного ракетоносителя (PH) на низкую наклонную круговую опорную орбиту высотой около 200 км;

• пассивный полет по опорной орбите до выбранного в соответствии с точкой стояния восходящего узла, проведение необходимых маневров по ориентации и старт с опорной орбиты при помощи последней ступени PH или собственной двигательной установки и перевод спутника на переходную эллиптическую орбиту с высотой апогея близкой к высоте ГО;

• повторное включение двигательной установки в апогее переходной орбиты с целью разворота плоскости и перевода ГСР на круговую рабочую орбиту.

В таблице 2.1. приведена масса, выводимая современными PH на ГО, и стоимость запусков [6].

ГССС имеет простую структуру, центральным узлом которой является ГСР, что предъявляет жесткие требования к надежности всех его систем. Из соображений экономической целесообразности срок службы ГСР (или срок активного существования) на орбите должен составлять 10-15 лет. Разработка высоконадежного ГСР с большим сроком службы при наличии массогабаритных ограничений, накладываемых средствами вывода ГСР на орбиту, и достаточно агрессивной космической окружающей среды является сложной научно-технической задачей, а стоимость разработки, производства и запуска ГСР оказывается весьма существенной и составляет около 200 млн. долларов.

Таблица 2.1 Масса, выводимая на ГО, и стоимость запуска

Тип носителя

Масса, выводимая на ГО, тонн

Стоимость вывода ГСР, млн. долларов США

LONG MARCH CZ-3

2,25

40-55

ПРОТОН

2,6

60-70

3EHHT-3SL

2,1-2,7

70-100

ATLAS-I IAS

3,1

70-80

ARIANE-4

3,0-3,7

90-120

Несмотря на столь значительные затраты, процесс создания ГССС идет очень активно, что обусловлено чрезвычайно высокой эффективностью спутниковых сетей связи.

2.2 Организация работы через ГСР

В подавляющем большинстве существующих ГССС используются ГСР с непосредственной ретрансляцией сигналов. Спутник принимает сигналы радиоканала ЗС-ГСР (радиолиния «вверх»), осуществляет сдвиг (перенос) спектра сигнала частот, линейную фильтрацию и переизлучает сигнал в радиолинию ГСР- ЗС (радиолиния «вниз»). В соответствии с эталонной моделью соединения открытых систем -- СОС {OSI -- Open System Interconnection} [11] ГСР с непосредственной ретрансляцией выполняет в сети лишь функции низшего физического уровня, а поддержка более высоких уровней возложена на ЗС (рис.2.16.а). БРТК спутников с непосредственной ретрансляцией могут использовать однократное или двойное преобразование частоты. Упрощенная структурная схема БРТК с однократным преобразованием частоты показана на рис. 2.18.а. После предварительного усиления и фильтрации спектр сигнала линии «вверх» смещается путем гетеродинирования в достаточно далеко отстоящую область более низких частот с центральной частотой/2. Разнос центральных частот радиолиний «вниз» и «вверх» должен быть не менее полосы ретранслируемых частот. Далее сигнал усиливается до уровня, необходимого для раскачки оконечного усилителя мощности (УМ) и излучается в направлении ЗС. Для поддержания необходимого уровня сигнала на входе УМ обычно используется автоматическая регулировка усиления, либо регулировка усиления по командной радиолинии. Стабильность преобразования спектра обычно обеспечивается синхронизацией высокочастотного гетеродина от высокостабильного эталона частоты при помощи петли фазовой автоподстройки частоты (ФАП).

При двойном преобразовании частоты спектр входного сигнала смещается в область промежуточных частот (ПЧ), на которых осуществляется основное усиление и фильтрация. Затем спектр переносится в область частот радиоканала «вниз». Использование достаточно низких ПЧ позволяет повысить стабильность усиления и улучшить подавление внеполосного шума по сравнению с однократным преобразованием. В наибольшей степени это преимущество двойного преобразования проявляется при передаче узкополосных сигналов.

На практике полоса пропускания ретранслятора, которая может составлять сотни мегагерц, разбивается на ряд более узких полос, каждая из которых преобразовывается, усиливается и фильтруется при помощи отдельных стволов (приемопередатчиков). Общими для стволов являются антенны, широкополосные предварительные усилители и генераторы эталонных частот. Многоствольность БРТК является следствием технологической сложности создания сверхшироко- полосных усилителей, имеющих приемлемые амплитудно- и фазочастотные характеристики. Типовые значения полосы пропускания стволов составляют 24, 36, 72 МГц и по мере совершенствования технологии имеют тенденцию к расширению. Традиционной схемой построения БРТК с непосредственной ретрансляцией является многоствольная схема с числом стволов до нескольких десятков и двойным преобразованием частоты в каждом стволе.

БВУ

БВУ

СУ

СУ

КУ

КУ

ФУ

ФУ

ФУ

а) непосредственная ретрансляция

БВУ

БВУ

СУ

СУ

СУ

КУ

КУ

КУ

ФУ

ФУ

ФУ

б) бортовая обработка

БВУ

БВУ

СУ

СУ

СУ

КУ

КУ

КУ

ФУ

ФУ

ФУ

ФУ

в) двухскачковая схема

Рис. 2.18. Организация работы через ГСР: ЗС -- земная станция, ЦС -- центральная станция, ФУ -- физический уровень, КУ -- канальный уровень, СУ -- сетевой уровень, БВУ -- более высокие уровни

Главным достоинством непосредственной ретрансляции является универсальность. БРТК практически инвариантен к структуре передаваемых сигналов (за исключением, естественно, того, что полоса частот полезного сигнала не должна превышать полосы пропускания ствола).

Функционирующий ретранслятор при необходимости может быть переориентирован на выполнение самых разнообразных задач. Важно и то, что относительная простота аппаратуры БРТК облегчает проблему обеспечения высокой надежности. С другой стороны, ГСР с непосредственной ретрансляцией имеет и серьезный недостаток -- шумы и помехи из радиоканала «вверх», попадающие в полосу пропускания БРТК, усиливаются и переизлучаются наравне с полезным сигналом (происходит отбор мощности передатчика на излучение шумов), суммируясь с помехами в линии «вниз».

Альтернативой непосредственной ретрансляции является использование ретрансляторов с обработкой сигналов. С выхода линейной части приемника (преобразование частоты, усиление, линейная фильтрация) сигнал ПЧ поступает в демодулятор, где переводится в область видеочастот, декодируется и обрабатывается в процессоре видеосигналов. Обработанные видеосигналы кодируются, модулируют несущее колебание, усиливаются и излучаются. Бортовая обработка обеспечивает следующие преимущества:

• исключается возможность непосредственного проникновения шумов радиоканала «вверх» в радиолинию «вниз»,

• появляется возможность независимого выбора оптимальных структур сигналов в радиолиниях «вверх» и «вниз».

• при использовании многолучевых бортовых передающих антенн появляется возможность коммутации информационных потоков между лучами, что позволяет существенно повысить пропускную способность сети.

С другой стороны, при бортовой обработке неизбежно теряется универсальность (ограничения, накладываемые выбранными методами модуляции и кодирования), а усложнение бортовой аппаратуры обостряет проблему обеспечения заданного уровня надежности.

Попыткой компромисса, сочетающего достоинства непосредственной ретрансляции и бортовой обработки является двухскачковая схема передачи, предусматривающая наличие центральной станции, которая осуществляет демодуляцию сигналов, извлекает необходимую маршрутную информацию и осуществляет целенаправленную коммутацию информационных потоков. Однако в этом случае наличие двух скачков сигналов при передаче удваивает задержку распространения сигналов, а необходимость дважды переизлучать одни и те же сигналы приводит к дополнительным затратам связных ресурсов ГСР: в два раза возрастает требуемая полоса пропускания и возрастают требования к его энерговооруженности.

Одним и важнейших отличительных признаков сетей связи является топология сети, характеризующая схему объединения узлов и каналов связи в единую структуру [2]. В отличие от наземных проводных и кабельных сетей, в которых канал связи между парой узлов представляет собой отдельную физическую линию, соединяющую только эту пару, в ССС на базе СР с непосредственной ретрансляцией физически присутствует в принципе доступный для любой

ЗС общий частотный ресурс, образующий общий моноканал (рис.2.19). На основе моноканала могут быть организованы различные виртуальные (логические) каналы связи, позволяющие реализовать разнообразные логические топологии ССС (рис. 2.20). Более того, для разных ЗС могут быть организованы подсети с разной топологией, а разным видам передаваемого трафика может быть поставлена в соответствие наиболее приемлемая логическая топология сети, свойства которой можно изменять в процессе функционирования ССС в зависимости от текущих решаемых задач.

Рассмотрим кратко основные свойства и особенности сетевых топологий, которые могут быть организованы в ССС:

1. Полносвязная топология (рис.2.19а) предусматривает наличие для любой пары узлов отдельного (выделенного) канала связи, соединяющего эти узлы непосредственно. Для организации полносвязной сети, содержащей п узлов, требуется п(п -- 1)/2 каналов связи. Полносвязные наземные сети связи весьма дорогие из-за необходимости прокладки большого и избыточного числа физических каналов связи, пропускная способность которых может в случае неравномерного во времени трафика использоваться неэффективно. Применение данной топологии оправдано в наземных сетях с малым числом узлов, высокой пропускной способностью и равномерным трафиком, например, при объединении локальных сетей связи в городскую или районную сеть. Полносвязная наземная сеть обладает:

• высокой надежностью, поскольку при отказе выделенного канала информация может передаваться по обходным путям через промежуточные (транзитные) узлы;

• оперативностью, поскольку выделенные каналы не могут быть заняты под передачу информации от других узлов;

• возможностью скрытной передачи, поскольку в штатном режиме работы разные информационные потоки передаются по разным каналам связи и через промежуточные узлы не проходит.

В ССС, базирующихся на ГСР с непосредственной ретрансляцией, полно- связность топологии является естественным результатом широковещательности спутниковых радиоканалов. На участке ГСР-ЗС все земные станции сети могут прослушивать передачу ретранслятора. На участке ЗС-ГСР возникает проблема организации бесконфликтного доступа многих пространственно разнесенных узлов к общему моноканалу. Эта проблема решается путем выделения в общем спутниковом физическом канале определенного количества логических каналов, отличающихся друг от друга оговоренными ранее признаками, и использования в каналах протоколов множественного доступа. Эти протоколы бывают распределенными, реализуемыми совместно всеми абонентскими узлами сети, или централизованными, поддерживаемыми одним специальным узлом сети -- контроллером канала связи. Свойства полносвязной ССС отличаются от свойств наземных сетей с аналогичной топологией.

Рис.2.19. Физическая топология ССС на базе ГСР с непосредственной ретрансляцией

Размещено на http://www.allbest.ru/

г) радиальная топология

Рис. 2.20. Сетевые топологии, реализуемые в ССС

Рис. 2.20.д. Организация полносвязной топологии в ССС, использующих ГСР с непосредственной ретрансляцией

Наличие виртуальных каналов связи, организованных на основе общего связного ресурса, и применение протоколов множественного доступа позволяют гибко перераспределять пропускную способность между каналами сети в соответствии с текущими потребностями, вплоть до отключения временно ненужных каналов. Это обеспечивает более эффективное использование дорогостоящих ресурсов спутниковой сети по сравнению с наземной. В то же время, полносвязность ССС не обеспечивает увеличение надежности сети по сравнению с другими топологиями и скрытность передачи. ГСР с непосредственной ретрансляцией не является сетевым узлом, а выполняет лишь функции последовательного звена в спутниковом моноканале.

Отказ ГСР приводит к одновременному разрыву всех логических каналов и полной деградации спутниковой сети вне зависимости от её логической топологии. Если не приняты специальные меры, скрытность передачи в ССС отсутствует, поскольку передача ГСР может быть прослушана любой ЗС, находящейся в пределах области обслуживания.

2. Древовидная топология (рис.2.20.б) характеризуется тем, что между любой парой узлов сети с такой топологией существует лишь один путь. Число каналов связи в «-узловой древовидной сети минимально и равно (п - 1). Надежность сети низкая, поскольку отказ даже одного из каналов может привести к расчленению сети на две изолированные подсети. Древовидная топология легко реализуема в ССС, но её практическое использование не имеет смысла, поскольку она не имеет никаких преимуществ по сравнению с полносвязной, а лишь приводит к дополнительным недостаткам, связанным с необходимостью осуществления многоскачковой передачи -- росту задержек и снижению эффективности использования ресурсов ГСР.

3. Радиальная (звездообразная) топология (рис. 2.22.г) характеризуется тем, что каждый периферийный узел соединен непосредственно только с центральным узлом, а связь между периферийными узлами возможна только через центральную точку. Радиальная топология является частным случаем древовидной, но в отличие от общего случая широко используется в ССС. Поскольку периферийные узлы функционируют независимо друг от друга, сеть некритична к их отказам. Отказ же центрального узла приводит к полной деградации всей сети, поэтому необходимо принимать специальные меры для обеспечения высокой надежности этого узла путем резервирования его аппаратно-программных средств на различных уровнях. Радиальная сеть может быть расширена либо путем подключения дополнительных периферийных узлов к центральному, либо иерархическим многоуровневым образом путем подключения дополнительных узлов к периферийным узлам более высокого уровня. При этом узлы промежуточного уровня контролируют узлы более низкого уровня, подчинясь в тоже время узлу более высокого уровня.

Выводы к главе 2

Таким образом, для ССС, базирующихся на геостационарных ретрансляторах с непосредственной ретрансляцией, естественной в силу специфики спутниковых каналов связи является полно связная топология.

Радиальная топология при односкачковой схеме передачи может быть обеспечена только для сетей с однонаправленной передачей информации (сетей сбора или распределения), например, для спутниковых сетей телевизионного и радиовещания. В случае необходимости обеспечения при непосредственной ретрансляции радиальной топологии используют двух скачковую схему. Такой подход используется, например, при построении большой части корпоративных сетей VSAT. Для ССС, использующих ретрансляторы с бортовой обработкой и коммутацией сигналов, являющихся центральными сетевыми узлами, естественна и единственно возможна радиальная сетевая топология.

3. СИМПЛЕКСНЫЕ, КАСКАДНЫЕ И ТУРБОКОДЫ ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ССС

3.1 Симплексные коды

Известно, что при оптимальном (корреляционном) различении / полностью известных сигналов на фоне АНБШ оптимальной системой сигналов, минимизирующей вероятность ошибочного приема, является система равноудаленных в пространстве на максимально возможное расстояние сигналов, имеющих попарно минимально возможный коэффициент взаимной корреляции, равный -1/(1 -1) -- при / четном и -1/1 -- при / нечетном. Известны ансамбли двоичных сигналов, удовлетворяющие приведенному условию, что позволяет конструировать двоичные коды, оптимальные по критерию минимума вероятности ошибочного приема кодовой комбинации при приеме в целом. В частности, существует система симплексных сигналов, формируемых на регистрах сдвига, охваченных соответствующим образом подобранными линейными обратными связями. В качестве примера на рис. 3.21. показан кодер симплексного кода (7,3) и приведен сам код. Легко убедиться, что расстояние между любой парой кодовых слов равно 4, а коэффициент корреляции -1/7, что удовлетворяет приведенному выше условию максимальной удаленности кодовых слов.

В общем случае симплексный код имеет следующие параметры: п = 2т-1, k = т, г = т/п} d = 2т~{ где т -- 2, 3.... Вероятность ошибочного приема информационного символа при малых р определяется выражением:Кодовыми словами ортогонального кода (не обязательно линейного) являются строки матрицы Адамара с заменой +1 на 0, а -1 на 1. Ортогональный код имеет следующие параметры: п = 2m, k = т, г = т * 2~т, d = 2m_1, где т = 2, 3.... При Достаточно большой блоковой длине параметры и характеристики ортогональных и симплексных кодов практически совпадают.

В теории ортогональных функций строки матриц Адамара размерностью 2т называют функциями Уолша, поэтому и ортогональные коды на их основе часто называют кодами Уолша.

Если к кодовым словам ортогонального кода добавить их инверсии, то получим биортогональный код, в котором расстояние между парами слов будет разным (принимать два значения: п/2 либо п). Коды Боуза-Чоудхури-Хоквингема (БЧХ-коды) являются обобщением кодов Хэмминга на случай исправления нескольких ошибок. Коды БЧХ характеризуются следующими параметрами: п = 2т~\ к -- любое,

2т -- 1 -- k

d = 2tu + 1, tw >

где m -- целое положительное число, tw -- кратность

гарантированно исправляемой ошибки. При фиксированной кодовой длине возможно построение разных БЧХ кодов, отличающихся скоростью и кодовым расстоянием. В таблицах указано количество БЧХ кодов -- К в зависимости от кодовой длины и перечислены основные параметры кодов при п = 127.

Таблица 3.1 Количество БЧХ кодов в зависимости от блоковой длины

N

7

15

31

63

127

255

511

1023

К

1

3

5

11

17

33

57

105

Рис. 3.21 Параметр г - d для БЧХ кодов

Таблица 3.2 Основные параметры БЧХ кодов при п = 127

Код

г

d

К

rd

(127,120)

0,945

3

1

2,83

(127,113)

0,890

5

2

4,45

(127,106)

0,835

7

3

5,84

(127,99)

0,779

9

4

7,02

(127,92)

0,724

11

5

7,97

(127,85)

0,669

13

6

8,7

(127,78)

0,614

15

7

9,21

(127,71)

0,559

19

9

10,62

(127,64)

0,503

21

10

10,58

(127,57)

0,449

23

11

10,32

(127,50)

0,394

27

13

10,62

(127,43)

0,339

29

14

9,82

(127,36)

0,283

31

15

8,79

(127,29)

0,228

43

21

9,82

(127,22)

0,173

47

23

8,14

(127,15)

0,118

55

27

6,5

(127,8)

0,063

63

31

3,97

Качественно о величине энергетического выигрыша помехоустойчивого кода можно судить по величине г * d. Обычно чем больше г * d, тем больше выигрыш. Зависимость r-d от скорости БЧХ кода для кодов различной длины приведена на рис. 3.21. При фиксированном п существует оптимальное значение г, максимизирующее r d и, соответственно, выигрыш кода. Вне зависимости от блоковой длины оптимальное значение г составляет величину около 0,5. При большой скорости уменьшается вероятность ошибочного приема кодовых символов, падает корректирующая способность кода, а при малой скорости -- наоборот. Оптимум оказывается достаточно «размытым», и практически приемлемой можно считать скорость кода в диапазоне 0,5-0,8. На основании приведенных данных можно заключить следующее (для определенности конкретные числовые данные приведены дляр = 10-8):

Таблица 3.3 Основные характеристики БЧХ кодов при г ~ 0,75

Код

г

d

К

Г` d

hn [дБ]

Л [ДБ]

р

(63,45)

0,714

1

3

5,0

7,5

2,0

10 5

8,7

3,3

10“8

(127,99)

0,779

9

4

7,0

6,7

2,8

10 5

8,0

4,0

10~8

(255,191)

0,749

17

8

12,7

6,1

3,4

10 5

7,1

4,9

ю8

(511,385)

0,753

29

14

21,8

5,7

3,9

10“5

6,4

5,6

10~8

(1023,768)

0,751

53

26

39,8

5,4

4,2

10“5

5,9

^ 6,1

10“8

Таблица 3.4 Влияние скорости кода на пороговое отношение сигнал/шум

Код

г

10"5

10"8

1011

(63,45)

0,714

7,5

8,7

9,5

(63,36)

0,571

7,2

8,0

8,8

(63,16)

0,254

7,6

8,8

9,6

(255,191)

0,749

6,1

7,1

7,6

(255,131)

0,514

5,7

6,1

6,5

(255,63)

0,247

7,2

8,0

8,3

(1023,768)

0,751

5,4

5,9

6,4

(1023,513)

0,501

5,1

5,6

6,2

(1023,258)

0,252

6,3

6,7

7,0

Основные параметры БЧХ кодов при г =0,75 приведены в таблице 3.1. Таблица 3.2. показывает влияние скорости кода на энергетический выигрыш. Отсюда, в частности, следует, что увеличение скорости кода от 0,5 до 0,75 (сужение полосы частот в 1,5 раза) приводит к энергетическому проигрышу всего на (0,3-1) дБ. К росту Г| всего на 0,2 дБ, поэтому на практике используют короткие коды. Энергетический выигрыш кодов Хэмминга не превышает 2,5 дБ, поэтому в радиолиниях ССС эти коды не используются, совершенный код Голея имеет d= 7 и обеспечивает Г| = 2,5 дБ. Энергетическая эффективность кода Голея несколько выше, чем у кода Хэмминга примерно такой же длины (у кода Хэмминга (31,26) энергетический выигрыш примерно 2 дБ), что обусловлено в первую очередь более низкой скоростью Голея (г ~ 0,5). Незначительная блоковая длина этого кода приводит к весьма скромному (по современным меркам) энергетическому выигрышу, поэтому практическое использование кода Голея в каналах ССС крайне ограничено. Например, расширенный код Голея (24,12) используется в некоторых каналах сети Inmarsat; для симплексных и близких к ним ортогональных и биортогональных кодов характерен резкий рост кодового расстояния с увеличением блоковой длины с одновременным резким падением скорости кода. Энергетическая эффективность при использовании длинных кодов достаточно высока (при п = 1023 Г| = 5,6 дБ), однако полоса частот используется чрезвычайно неэффективно. Симплексные коды оптимальны по критерию минимума вероятности трансформации кодовой комбинации, и областью их применения могут быть технические приложения, в которых требуется максимально безошибочная передача информационных блоков при отсутствии ограничений на занимаемую полосу частот, например, низкоскоростные командные радиолинии для объектов дальнего космоса. В ССС симплексные и ортогональные коды не используются;

Коды БЧХ обладают высокой энергетической эффективностью при достаточно высокой скорости. Рассмотрим сравнительные характеристики БЧХ и симплексных кодов (гб/гс -- выигрыш БЧХ кодов в полосе частот), представленные в таблице 3.5.:

Таблица 3.5 Сравнительные характеристики БЧХ и симплексных кодов


Подобные документы

  • Расчет пролёта радиорелейной линии. Выбор оптимальных высот подвеса антенн. Ухудшения связи, вызванные дождем и субрефракцией радиоволн. Энергетический расчет линии "вниз" и "вверх" для спутниковой системы связи. Коэффициент усиления антенны приемника.

    курсовая работа [801,4 K], добавлен 28.04.2015

  • Принципы построения радиорелейной связи. Сравнительный анализ методов выбора высот антенн на интервалах цифровых радиорелейных линий. Анализ влияния замираний на показатели качества передачи. Расчет субрефракционных составляющих показателей качества.

    дипломная работа [989,4 K], добавлен 06.12.2021

  • Структурная схема радиорелейной линии. Оптимальные высоты подвеса антенн на пролётах ЦРРЛ. Расчёт устойчивости связи на ЦРРЛ с учётом резервирования. Применение волн с различным типом поляризации, принципа зигзагообразности при размещении станций.

    курсовая работа [12,4 M], добавлен 16.08.2010

  • Проект создания магистральной высокоскоростной цифровой связи. Разработка структурной схемы цифровой радиорелейной линии. Выбор радиотехнического оборудования и оптимальных высот подвеса антенн. Расчет устойчивости связи для малых процентов времени.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 06.10.2013

  • Определение протяженности линии связи, азимута и угла места установки антенны. Параболические, рупорно-параболические и спиральные антенны. Определение требуемых коэффициентов усиления и направленного действия. Выбор типа фидера и расчет его КПД.

    курсовая работа [406,2 K], добавлен 27.10.2011

  • Параболические антенны, используемые в радиотехнических системах различного назначения (радиорелейные системы связи, радиолокация, спутниковые системы связи). Схема антенны. График амплитудного распределения по раскрыву и аппроксимирующей функции.

    курсовая работа [246,5 K], добавлен 15.06.2011

  • Общие характеристики систем радиорелейной связи. Особенности построения радиорелейных линий связи прямой видимости. Классификация радиорелейных линий. Виды модуляции, применяемые в радиорелейных системах передачи. Тропосферные радиорелейные линии.

    дипломная работа [1,1 M], добавлен 23.05.2016

  • Понятие и основные достоинства радиорелейных линий. Сравнительная характеристика и выбор типа антенны, изучение ее конструкции. Расчет высоты установки антенны над поверхностью Земли. Определение диаграммы направленности и расчет параметров рупора.

    курсовая работа [439,3 K], добавлен 21.04.2011

  • Краткий обзор радиорелейных систем передачи прямой видимости. Аппаратура цифровых систем передачи для транспортных и корпоративных сетей. Разработка цифровой радиорелейной линии связи на участке Володино - Вознесенка - Киреевска. Расчет параметров трассы.

    дипломная работа [1,2 M], добавлен 23.09.2013

  • Разработка проекта участка цифровой радиорелейной линии связи протяжённостью 61 км, соединяющего технологические объекты энергосети Гатчинского района. Выбор оборудования, антенн. Показатели работы ЦРРЛ при использовании частотно-разнесенного приема.

    дипломная работа [1,2 M], добавлен 28.09.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.