Спутниковые мультисервисные системы и цифровые РРЛ

Введение

Системы спутниковой связи (ССС) появились в середине 60-х годов. ССС используются для обмена телефонными, документальными сообщениями и сигналами, а также для ТВ и радио вещания, организации конференцсвязии в системах глобального позиционирования. Все ССС включают в себя космические станции (КС) и сеть наземных станций (НС). По охватываемой территории, принадлежности и системе управления ССС можно подразделить на международные и национальные. К основным показателям ССС можно отнести:

1. зону обслуживания
2. пропускную способность системы
3. параметры орбит и число ИСЗ
4. точку размещения на геостационарной орбите
5. методы модуляции
6. качество организуемых каналов

В пределах каждой ССС можно различить несколько типов ЗС со следующими основными параметрами:

1. рабочим диапазоном частот

2. добротностью

3. эквивалентной изотропной излучаемой мощностью (ЭИИМ)

4. диаметром зеркала антенны

КС отличается от ЗС по следующим параметрам:

1. методу ретрансляции (с обработкой сигналов (демодуляцией, регенерацией) или без (усиление, фильтрация и преобразование частоты))
2. количеством стволов и их пропускной способностью
3. размером и количеством зон покрытия определяемых шириной диаграмм направленности антенн КС и их точками прицеливания.
4. сроком службы

Для фиксированных спутниковых служб в Европе, Африке, странах бывшего СССР Монголии и странах среднего востока используются следующие частоты: 6/4, 8/7, 14/11 и 30/20 ГГц. При этом более высокая частота используется для линии «вверх». Эти частоты используются и в РРЛ прямой видимости и поэтому, на параметры КС и ЗС накладываются жесткие параметры ЭМС.

При цифровой передаче используется ФМ уровня 2, 4 или8, при этом наиболее эффективной является 4ФМ. ФМ большей кратности , а также КАМ не используется из-за низкой помехоустойчивости и трудности достижения высокого отношения «сигнал-шум» на входе демодулятора ЗС.

Фильтры в модуляторе и демодуляторе выбирают таким образом, чтобы на выходе тракта (входе РУ) спектр цифрового сигнала был равномерным с « скруглением » по краям в форме «приподнятого косинуса» с коэффициентом скругления a=0.2...0.3, что обеспечивает отсутствие межсимвольных искажений.

Для передачи ЦС в ССС применяют помехоустойчивое кодирование. Использованием такого кодирования добиваются значения коэффициента ошибок Рош=10^-10… 10^-11

Сегодня широко используются коды двух основных классов:

1. Блоковые коды ( последовательность данных делится на блоки из k символов, каждому блоку ставится в соответствие кодовая комбинация из n символов (n>k), которая передается по каналу связи с добавлением r=n-k проверочных символов. Такой код характеризуется кодовой скоростью R=k/n и максимальным количеством ошибок t в кодовой комбинации, которые он может исправить.)

1. Сверточные коды (избыточные символы добавляются непрерывно, кодовая комбинация на выходе зависит не только от входных символов, но и от блоков поступивших ранее ( кодер содержит память на S двоичных символов). Длина блока инф. символов k бывает небольшой (1 – 7 бит), а число n символов на выходе кодера в ответ на каждый входной блок определяет кодовая скорость R=k/n.)

Применение таких кодов позволяет не только снизить вероятность ошибки, но и получить энергетический выигрыш (ЭВК), на величину которого можно уменьшить мощность передатчика. При этом расширяется полоса частот т.к. необходимо передавать избыточные символы. В ССС применяют сверточные коды с S<10 и кодовыми скоростями 1/2, 2/3, 3/4, и 7/8. Для декодирования используют алгоритм Виттерби. При этом ЭВК достигает 5…6 дБ при R=1/2 и Kош на выходе =10^-6

Для увеличения ЭВК и уменьшения Рош. используют каскадное кодирование. В качестве внешнего кода используют код Рида – Соломона. Затем, символы перемежают и подают на внутренний кодер, обычно сверточный. После декодирования внутреннего кода символы деперемежаются, в результате чего пакеты ошибок разбиваются на одиночные ошибки, которые легко исправляются внешним кодом. Величина ЭВК при таком кодировании достигает 8…9 дБ.

Московский Технический Университет Связи и Информатики

Курсовой проект

Спутниковые мультисервисные системы и цифровые РРЛ

Выполнил: Мартынов Г.Л

Группа: Р19831

«МОСКВА 2003»

Задание

В проектируемой ССС используется МД с ЧРК и режим передачи IDR. Коэффициент скругления a=0.2. Связь осуществляется в диапазоне 6/4 ГГц.

Определить:

1. зону покрытия КС и параметры передающей антенны, ширину ДН антенны по половинной мощности и Кус.
2. азимут на КС, угол возвышения и наклонную дальность.
3. полосу частот необходимую для передачи 1 несущей, модулированной кодированным ЦС и отношение «сигнал/шум» на входе приемной ЗС, требующееся для обеспечения Кош=10^-7.
4. максимальное количество несущих передаваемых в 1 стволе ССС и определить Pпер. КС на 1 несущую в многосигнальном режиме
5. Определить для ЗС и КС ЭИИМ и добротность.
6. Для ЗС выбрать диаметр Кус. Антенны и мощность передатчика.
7. Построить диаграмму уровней сигнала для всех участков спутниковой линии связи.
8. Составить структурную схему ЗС

Исходные данные

Расчет

1. Расчет Зоны обслуживания

Для определения параметров луча КС, географические координаты крайних точек обслуживания пересчитываются в углы сферической системы координат ( угловой спутниковой проекции.