Способы построения многостанционного доступа
МДЧР - многостанционный доступ с частотным разделением каналов является в настоящее время наиболее распространенным. Здесь каждому сигналу, который может быть в свою очередь одно или многоканальным, отводится некоторая полоса частот. Внутри этой полосы сигнал может быть любой модуляции:
- МДЧРК - ЧМ;
- МДЧРК - ИКМ - ДОФМ.
В системе МДЧРК - ЧМ, в полосе ретранслятора сигналы отделяются друг от друга защитной полосой δf, что позволяет уменьшить влияние их друг на друга.
Несмотря на это, системы с МДЧРК имеют ряд недостатков:
1. Возникновение переходных помех из-за нелинейности передаточной характеристики ретранслятора.
2. Возникновение переходных помех из-за преобразования амплитудной модуляции в фазовую, что при детектировании дают переходные помехи.
3. Взаимное подавление сигналов разного уровня.
4. Снижение выходной мощности ретранслятора, обусловленное возникновением продуктов нелинейности, на которые расходуется часть мощности оконечного усилителя ретранслятора.
Перечисленные недостатки уменьшают пропускную способность ретранслятора с ЧРК-ЧМ по сравнению с передачей одной несущей .В МДЧРК - ИКМ - ДОФМ возможно подавление несущей, что позволяет экономить около 5 дБ мощности ретранслятора.
Такая система использована в сети связи "ИНТЕЛСАТ". В ней каждый канальный сигнал передается на отдельной ВЧ несущей. Полезный ТЛФ сигнал, преобразованный в восьмиразрядный сигнал ИКМ (64 кБит/с), модулирует по фазе ВЧ несущую. Эта система обеспечивает передачу в одном стволе ретранслятора шириной 36 МГц 800 ТЛФ каналов (в предыдущей системе 420 ТЛФ каналов).
Работа в ней осуществляется по незакрепленным каналам без центральной станции управления. Для установления соединения и контроля за состоянием выделенных каналов используется отдельный канал.
МДВРК - многостанционный доступ с временным разделением каналов лишен ряда недостатков присущих МДЧРК:
- нет подавления сигналов различных уровней, что упрощает аппаратуру;
- выходная пиковая мощность ретранслятора максимальна независимо от числа передаваемых сигналов, т.е. оконечный каскад ретранслятора используется полностью.
Основной проблемой здесь является обеспечение жесткой относительной синхронизации. Неточность синхронизации определяет ширину защитных интервалов и эффективность использования пропускной способности. Очевидно, что жесткую синхронизацию сложнее обеспечить для спутника выведенную на эллиптическую орбиту, чем на геостационарную (различное время задержки сигнала).
Синхронизацию в системах МДВРК делят на два этапа:
1. вхождение в синхронизм;
2. обеспечение заданной точности синхронизации в установившемся режиме.
В течении первого этапа пакет синхроимпульсов занимает место в отведенном им временном интервале, а в течении второго поддерживается требуемая точность синхронизации системы.
Для обеспечения точности синхронизации ведущей "станцией" является ретранслятор на ИСЗ. Он посылает пакеты синхроимпульсов на земные станции по которым они работают.
Временные диаграммы МДВРК имеют вид рис. 49.
Рис.49
Здесь Тк - период кадра, при ТЛФ равно 125 мкс. Кадр начинается с синхропакета С, он обеспечивает общесистемную синхронизацию. ЗИ - защитный интервал, необходимый из-за неточной работы системы синхронизации. Тп - длительность пакета информации отдельной станции. Пакет состоит из В - вводной части и информационной N2, N3 ... Nn. Тв - вводная часть служит для передачи служебных сигналов - сигнал восстановления (синхронизации) частоты несущей и тактовой синхронизации (СУНТ), код идентификации станции (опознавания). КОС - код служебного канала и сигнализации Сл. Вводная часть занимает емкость (10 - 20)% длины кадра, а информация (80 - 90)%.
Наиболее перспективным видом многостанционного доступа является коммутация сигнала на борту спутника-ретранслятора (МДКБ).
При МДКБ на борту ИСЗ помимо ретранслятора имеется еще коммутирующее устройство с временным разделением. Оно обеспечивает передачу полученных земных станций сигналов только на те станции которым эти сигналы адресованы. Такая система в сочетании с антеннами ИСЗ узкой диаграммой направленности (1 - 2)° позволяет:
1. упростить и удешевить земные станции;
2. многократно использовать для передачи на участке ИСЗ - Земля одни и те же частоты излучения для работы с различными районами Земного шара. Это улучшает условия электромагнитной совместимости спутниковых и РРЛ средств связи;
3. уменьшает вероятность вхождения в ретранслятор посторонних станций других систем.
Бортовая аппаратура ИСЗ
Основные требования и принципы построения бортовой аппаратуры ИСЗ:
1. Минимальная масса и габариты;
2. Большой КПД, малое потребление энергии.
3. Высокая надежность. Наработка на отказ не менее 3-5 лет;
4. Стабилизация спутника на орбите.
Структурная схема бортовой аппаратуры с немедленной ретрансляцией имеет вид рис. 50.
Рис.50
Если основное усиление осуществляется на СВЧ, то сигнал через ФП2 и ферритовый вентиль поступает на МУСВЧ (обычно ЛБВ) и затем на антенну. Используется для приема и передачи одна антенна. Для развязки мощного выходного и слабого входного сигнала служит специальное развязывающее устройство.
При многоствольном ретрансляторе аппаратура усложняется и основное усиление осуществляется на СВЧ (т.е. без преобразования на ПЧ).
Земная аппаратура систем спутниковой связи
Земная аппаратура систем с ИСЗ строится аналогично тропосферных РРС, т.е. используются мощные усилители на передаче и малошумящие усилители на входе. Кроме того в системах с ИСЗ предусматриваются устройства слежения за ИСЗ и контроля и т.д.
От ИСЗ сигнал приходит с вращающей поляризацией и поступает на антенну с диаметром 12 м2 или 25 м2 (в зависимости от емкости станции) шумовая температура не более 10 К. Антенна перемещается и следит за ИСЗ.
Пройдя вращающиеся соединения ВС сигнал круговой поляризации преобразуется в линейно-поляризованное в Поляризационном блоке. Далее через блок фильтров поступает на МШУ - малошумящее устройство. Он представляет собой 4-х каскадный параметрический усилитель. Первые два каскада охлаждены жидким азотом до 77 К. Шумовая температура не более 90 К. fпч-70 МГц. Стволы резервируются. В ТВ стволе видео сигнал и звуковое сопровождение уплотняется по времени.
На передаче:
КУ - мощный клистронный усилитель 3 кВт;
ФГ - фильтр гармоник;
МС - мост сложения.
Антенны спутниковых систем связи
Наибольшее применение в земных станциях спутниковых систем связи нашли модефицированные двухзеркальные антенны с высоким использованием поверхности (до 0,7). Размеры зеркала достигают до 32 м, а G до 60 дБ.
Антенны ЗС монтируются на опорно-поворотном устройстве, обеспечивающем направление антенны в сторону спутника. Для спутниковых систем передачи в основном используются азимутально-угломестные поворотные устройства, с помощью которых антенны вращаются вокруг осей: по азимуту и углу места.
К фидерному тракту антенной системы ЗС предъявляются специфические требования, обусловленные наличием нескольких стволов, высоким уровнем передаваемой мощности (до 10 кВт), малым уровнем принимаемого сигнала и вращением антенны.
Принцип слежения антенн за спутником
Одним из основных отличий антенной системы ЗС является обеспечение слежения лучом диаграммы направленности за спутником. Слежение осуществляется как в полноповоротных антеннах при использовании эллиптических орбит, так и при неполноповоротных антеннах большого диаметра (более 2,5 м в полосе 4/6 ГГц) при использовании геостационарных орбит.
Ширина луча антенны ЗС, как правило, весьма мала. Например, у антенн с диаметром 12 м на частоте 3 дБ составляет 16’. Принято, что отклонение оси луча ДН от направления на спутник не должна превышать десятой доли ширины луча на уровне 3 дБ, т.е. точность наведения должна совпадать 1,6 угловых минут. Для обеспечения такой точности наведения возможно применение следующих способов:
1. ручное наведение;
2. программное наведение с ручной коррекцией;
3. автосопровождение.
На практике в основном применяется автосопровождение. При этом способе на спутнике предусматривается или специальный маяк или слежение осуществляется по информационному сигналу. Во втором случае аппаратура проще, т.к. совмещена с приемником информационного сигнала.
В свою очередь система автосопровождения имеет разновидности, которые обладают различными особенностями и выбор зависит от конкретных условий. В случае выхода из строя автосопровождения переходят на ручное наведение.
|
