Системотехника. Проектирование радиотехнических систем

Хоквингема (Bose-Bhaudhuri-Hocquenghem, BCH), а в качестве внутренней, вместо сверхточного кода, – код с низкой плотностью проверок на четность (Low Density Parity

Check Codes – LDPC). Критерием выбора была достижимая с помощью кода эффективность передачи в канале, и коду LDPС удалось максимально приблизить ее к пределу Шеннона при соблюдении установленных ограничений на сложность чипа декодера. Код LDPC накладывается на блоки длиной 64800 бит, которые для приложений, чувствительных к задержкам, могут быть сокращены в 4 раза.

Относительная скорость передачи может составлять от1/4, до 9/10. Первый вариант предусматривает передачу трех защитных бит на каждый полезный, а последний,

одиннадцати – один контрольный бит на девять полезных.

Новая пара кодов обеспечивает более эффективное использование канального ресурса, чем коды DVB-S. Она позволяет работать при уровнях SNR всего на 0.7 дБ выше требуемого соотношением Шеннона для заданной скорости, в то время как применение свертки в паре с кодом Рида-Соломона требовало превышения этого предела примерно на 5 дБ. Правда, при этом не выполняются условия бесконечно высокой достоверности передаваемой информации, оговоренные в теореме Шеннона.

Более того, новый стандарт допускает более высокую частоту ошибок BER на выходе декодера, чем старый. Если кодеры стандарта DVB-S обеспечивают снижение BER до

10E-10 – 10E-11, то LDCP в сочетании с BCH снижают его до уровня 10E-7. Такой уровень соответствует появлению одной ошибки в час при передаче потока скоростью

5 Мбит/с. В случае передачи пакетной информации, перед ее подачей в FECкодеры,

на нее накладывается CRC-8 (Cyclic Redundancy Check) кодирование. А после FEC

кодирования данные подвергаются перемежению, защищающему ее от длительных помех.

Реализация модели DVB-S2 (линии "вниз")

Разработана модель в среде разработки Simulink для стандарта DVB-S2.

Результаты исследования Simulink модели DVB-S2.

Рис. 4.19. График зависимости BER от SNR на входе/выходе системы. Синяя линия – для QPSK, Красная линия – для 8-PSK

191

Рис. 4.20. График зависимости BER от SNR на LDCP кодере/декодере. Синяя линия – для QPSK, Красная линия – для 8-PSK

Рис. 4.21. График зависимости BER от контрольной суммы на входе/выходе системы. Синяя линия – для QPSK, Красная линия – для 8-PSK

Рис. 4.22. График зависимости BER от контрольной суммы на LDCP

кодере/декодере. Синяя линия – для QPSK, Красная линия – для 8-PSK

Результаты исследований модели Symulink линии "вверх" MF-TDMA при использовании двух входных последовательностей представлены на рисунке 5. По полученным данным построены зависимости BER от SNR для первой и второй последовательности.

192

Рис. 4.23 Зависимость BER от SNR для двух последовательностей

В работе представлены основные результаты исследований модели спутниковой системы передачи данных на базе стандарта DVB-RCS.

КОНСТРУКЦИЯ ПРИЕМО-ПЕРЕДАТЧИКОВ МКА

193

БОРТОВОЙ ПЕРЕДАТЧИК МКА

194

Широкополосная система спутниковой связи с использованием

космических аппаратов на высотных эллиптических орбитах типа «Молния»

«НордМедиаСтар» – новая проектируемая ССС на базе использования КА на ВЭО с обработкой сигналов на борту. Она создается как коммерчески самоокупаемая структура, возвращающая первоначальные инвестиции из доходов от предоставления услуг пользователям со сроком окупаемости 3,5 года после ввода в коммерческую эксплуатацию.

«НордМедиаСтар» является дальнейшим развитием ССС «Глобсатком». Но если

ССС "Глобсатком" ориентирована в основном на решение задач спутникового мониторинга (использование сети передачи данных для решения технологических задач) и лишь в небольшой степени – на предоставление других телекоммуникационных услуг (ТВ, РВ, телефония), то "НордМедиаСтар" – мощная полнофункциональная мультимедийная система, предоставляющая весь спектр современных телекоммуникационных услуг пользователям на стационарных и подвижных объектах.

Основные свойства ССС «НордМедиаСтар»:

1. Географические особенности Российской Федерации (большая протяженность в долготном направлении, северное расположение территорий, включая Полярный бассейн и акваторию Северного Ледовитого океана) требуют использования ССС с применением КА на ВЭО типа «Молния», обеспечивающих на всей обслуживаемой

195

территории высокие углы видимости КА с объектов связи (в пределах 45°-90°), что особенно важно при связи с подвижными объектами, а также со стационарными объектами, расположенными в районах со сложным рельефом местности.

2.Президентом страны в октябре 2008 г. одобрена подготовленная Правительством Концепция социально-экономического развития РФ до 2020 и до 2030 гг., где сделан акцент на освоениие регионов РФ, расположенных в удаленных и труднодоступных районах со сложным рельефом местности. И в процессе освоения, и при работе новых предприятий, построенных в этих районах, ССС «НордМедиаСтар» будет играть весьма важную роль [2, 3].

3.Большое значение будет иметь ССС «НордМедиаСтар» при освоении и работе построенных многочисленных объектов связи в Северном Полярном бассейне (где спутники на ГСО не видны), а в Концепции социально-экономического развития РФ освоению этого региона уделено особое внимание.

4.Министерством транспорта РФ подготовлена транспортная стратегия на период до 2030 г., которая была рассмотрена и принята на заседании Правительства РФ в октябре 2008 г. В рамках этой стратегии, в частности, поставлена задача значительно увеличить транзитный (через Россию) транспортный обмен между Азией и Европой,

который сейчас составляет около 1% общего транспортного обмена между Азией и Европой.

Ведущую роль в решении этой задачи могут сыграть и ССС «Глобсатком», и «НордМедиаСтар». Роль последней будет заключаться в предоставлении всего спектра мультимедийных услуг всем пассажирам и обслуживающему персоналу поездов на всем пути из Азии в Европу, что может стать важным фактором при привлечении людей из стран Азии и Европы к использованию этого транспортного коридора (в

комфортных условиях, с обеспечением всего набора мультимедийных услуг).

5. Аналога ССС «НордМедиаСтар» нет пока ни в России, ни в других странах мира. Работающие с КА на ВЭО (типа «Молния») российские военные ССС

предназначены для решения спе-циальных задач и имеют пропускную способность намного ниже, чем ССС «НордМедиаСтар».

Система спутниковой связи «НордМедиаСтар» предназначена для построения сетей с предоставлением мультимедийных услуг (в частности, телефонии, передачи данных,

телематических услуг, включая высокоскоростной доступ в Интернет,

непосредственного многопрограммного цифрового телевизионного вещания, включая видео по запросу, непосредственного многопрограммного цифрового радиовещания) на подвижные и стационарные объекты на всей территории России, сопредельных государств и в Северном Полярном бассейне.

196

Основная особенность ССС – обеспечение высокой пропускной способности системы при обслуживании малогабаритных абонентских земных станций по тарифам соизмеримым (или меньшим) с тарифами у систем «Инмарсат», «Глобалстар» и «Турайя».

Потенциальными пользователями ССС являются: государственные пользователи,

гражданские ведомства и министерства (МЧС, Минприроды, Росатом, Федеральная дорожная служба Минтранса и др.), а также силовые структуры (на коммерческой основе); коммерческие структуры - ОАО «РЖД», «РАО ЕЭС», компании - операторы связи, нефтяные и газовые компании, автотранспортные, судоходные и рыболовецкие,

авиа-ционные компании, охранные структуры, теле- и радиовещатели и др.; частные лица - пассажиры междугородных автобусов, пассажирских поездов, речных и морских судов, авиапассажиры, жители поселков в отдаленных и труднодоступных районах.

Общие характеристики ССС «НордМедиаСтар» приведены в табл. 4.8.

Таблица 4.8 – Общие характеристики ССС «НордМедиаСтар»

СССвключает в себя пять функционально независимых подсистем, объединенных

всоставе единого космического комплекса на ВЭО, и наземные средства управления и контроля (рисунок 4.24).

197

Рисунок 4.24. Функциональные подсистемы ССС «НордМедиаСтар» Орбитальная группировка ССС «Глобсатком» включает в себя четыре

синхронизированных КА на орбитах типа «Молния». Из них во включенном состоянии находится один, располагающийся вблизи апогея на основном витке над севером Западной Сибири. При полетах самолетов через Северный полюс может включаться и второй КА, находящийся на сопряженном витке с апогеем над Севером Канады. Орбита типа «Молния» показана на рисунке 2.2, а на рисунке 2.3 трасса орбиты.

Рис. 4.25 – Орбита типа «Молния»

198

Рис. 4.26. Трасса орбиты типа «Молния»

Бортовой ретрансляционный комплекс обеспечивает работу в L (1,5/1/6 ГГц), C (6/4

ГГц) и Ku (14/11 ГГц) диапазонах. В состав БРТК входят приемный и передающие комплексы, антенно-фидерная система, аппаратура обработки сигналов, во многом определяющая особенности и преимущества РТР «НордМедиаСтар».

Краткие характеристики БРТК приведены в таблице 4.8, а упрощенная структурная схема показана на рисунке 4.27.

Таблица 4.8 – Краткие характеристики БРТК

199

Рис. 4.27. Структурная схема ретранслятора «НордМедиаСтар» Адаптивное когерентное сложение сигналов по приему на БРТК позволяет

реализовать следующие приемные системы:

L-диапазон – адаптивная приемная ФАР на 16 несущих с 24 ветвями пространственного разнесения на каждой несущей (КНД«32 дБ для каждого луча на своей несущей);

200