9.6.4.Особенности акср
Одной из особенностей АКСР является проявление эффекта Доплера вследствие движения ИСЗ относительно ЗС. Величина доплеровского сдвига полностью определяется относительной скоростью ИСЗ (т. е. такими параметрами как высота, форма и угол наклона орбиты, а также расположение ЗС) и несущей частотой передатчика. При передаче на частотах 1...10ГГц и величине отношения скорости спутника V и скорости распространения радиоволныcравной 10-4...10-5доплеровский сдвиг может достигать 0,1МГц. Если максимальный доплеровский сдвиг частоты определить какfДмакс , то полоса пропускания земного приемника должна составлять
где fс- полоса частот передаваемого сигнала.
Уменьшение влияния эффекта Доплера можно достичь:
применением систем автоматической подстройки частоты (АПЧ);
вычислением, исходя из заранее известных параметров орбиты ИСЗ и координат ЗС, зависимости доплеровского сдвига от времени и введением поправки на сдвиг в несущую частоту передатчика.
Эти способы не устраняет деформации спектра сообщения из-за доплеровского сдвига. Уменьшение деформации спектра сообщения может быть достигнуто регулированием скорости передачи или скорости воспроизведения принятого сообщения. Однако при этом необходимо предварительное “запоминание” сообщения и последующее его считывание со скоростью обусловленной величиной доплеровского сдвига.
Большая протяженность линии связи между ЗС и ИСЗ приводит к существенной временной задержке и запаздыванию сигналов (при высоте орбиты ИСЗ 5000км запаздывание составляет 60мс, а при высоте орбиты 15000км - 130мс, максимальное запаздывание для стационарного ИСЗ 270мс). В случае реализации дуплексного телефонного режима это приводит к появлению вынужденных пауз в переговорах абонентов.
При переключении ЗС с одного ИСЗ на другой происходит дополнительное изменение задержки и проявляется дополнительный доплеровский сдвиг вызванные разными пространственными положениями и разными относительными скоростями ИСЗ. Это явление оказывает большое влияние при передаче цифровой информации и для борьбы с ним требуется усложнение аппаратуры.
Специфичные условия работы необслуживаемых ИСЗ (низкие температуры; высокий вакуум; большой уровень радиации и т. п.) обуславливает необходимость высокой надежности, высокого уровня технологичности и возможности дистанционного контроля аппаратуры на борту ИСЗ.
9.6.5.Методы модуляции и многостанционный доступ в акср
При выборе методов модуляции в системах спутниковой связи должны учитываться следующие факторы: эффективное использование ограниченной мощности бортового передатчика ИСЗ; экономичность в использовании радиочастотного спектра; метод многостанционного доступа к ретранслятору ИСЗ; возможность обеспечения электромагнитной совместимости с другими системами при совместном использовании полос частот; эксплуатационная надежность и возможность практической реализации.
В настоящее время наиболее полно исследованы теоретически и опробованы экспериментально следующие сочетания методов уплотнения каналов и модуляции для передачи многоканальной телефонии через ИСЗ: 1).частотное уплотнение каналов с частотной (ЧМ) или фазовой (ФМ) модуляцией; 2).частотное уплотнение каналов с однополосной модуляцией (ОМ); 3).временное уплотнение каналов с использованием импульсно-кодовой модуляции сообщения и с фазовой манипуляцией несущей (ИКМ-ФМ).
В системах спутниковой связи может так же использоваться кодовое уплотнение каналов, при которой структура сигнала выбирается такой, чтобы минимизировать влияние внутрисистемных помех от соседних каналов связи.
Возможны также применение различных вариантов и комбинаций каждого из указанных методов. При этом виды модуляции для направления Земля-ИСЗ и ИСЗ-Земля могут быть неодинаковы.
Вследствие ограниченной мощности передатчика ИСЗ обычно используется ЧМ с большой девиацией в пределах всей полосы радиоканала (~ 50МГц). Наряду с высокой помехоустойчивостью в системах с ЧМ может проявляться пороговый эффект.
Достоинством ОМ является простота и максимально возможная экономия полосы частот. Однако применение ОМ ограничено недостатками: необходимостью большей мощности передатчика в сравнении с системами использующими ЧМ; большей восприимчивостью систем с ОМ к помехам; взаимными помехами в пределах группового тракта ЗС.
Системы с ИКМ обладают наилучшим соотношением между шириной полосы и отношением сигнал-шум. Они обладают высокой помехоустойчивостью, но как и ЧМ не свободна от порогового эффекта. Как следствие, требуется мощный передатчик.
Проектирование АКСР с многостанционным доступом к ретранслятору сводится к выбору таких методов модуляции и уплотнения радиосигналов, при которых энергетические показатели ретранслятора использовались бы наиболее полно, а уровень взаимных помех был бы минимальным.