5. Расчёт энергетических параметров линии Спутниковой связи

Для уточнения исходных данных представим выписку из регламента КА "Экспресс-АМ22", и проведем краткий анализ наиболее важных параметров.

Частотно - поляризационный план стволов ка "Экспресс-ам22"

Энергетические параметры

В таблице значения ЭИИМ и плотности потока мощности приведены для насыщения в односигнальном режиме.

Примечание: Значения G/T, обозначенные в таблице "*", приведены для объединенной пары каналов DE5-DS5, DE6-DS6, DE7-DS7, DE8-DS8 линии "Земля - Космос".

Учитывая распределенное территориальное расположение ЗС в зоне обслуживания КА для каждого из организуемых каналов величина парциальной ЭИИМ будет определяться парциальным уровнем мощности соответствующего сигнала с выхода передатчика транспондера и коэффициентом усиления бортовой антенны в направлении корреспондирующей земной станции с учетом снижения усиления относительно максимума ДН.

6. Методика расчета используемого частотно-энергетического ресурса ретранслятора

1. Расчёт реальной чувствительности приёмников

Реальная чувствительность радиоприемника характеризуется минимальной мощностью сигнала на его входе, при которой обеспечивается заданное качество связи на интервале и линии в це­лом. Поэтому расчёт реальной чувствительности приемников проводится с учётом нормирования качества связи на интервалах (участ­ках), механизма накопления искажений в линии в условиях замира­ний, режимов работы станций в линии и т.д.

Реальная чувствительность приемников КС в режиме передачи цифровых сообщений методом непосредственной манипуляции несущего колебания определяется скоростью передачи сообщений, методом манипуляции несущей (ФМн), способом обработки сигнала в приемнике (когерентный), требованием к достоверности и т.д. Для когерентного и некогерентного приема

, [дБВт]; (6.2)

=10(13*1.38*10^-23*445*1024)=-129 [дБВт];

где , (6.3)

M=4

;

где B – скорость манипуляции несущего колебания;

где М – позиционность применяемой модуляции;

где Rc – скорость помехоустойчивого кода;

где Tш – шумовая температура приемного устройства.

— соотношение сигнал/шум на входе решающей схемы приемника для обеспечения заданной вероятности ошибок.

- найдем из графика

=13дБ

Скорости кодирования нет.

6.2Расчёт эффективно излучаемой мощности

ЭИИМ (дБВт) из первого уравнения передачи для СС определяется из выражения:

где – мощность приемника приемной РС, дБ;

– коэффициент усиления антенны принимающей РС, дБ;

– потери в антенно-волноводном тракте на передаче, дБ;

– суммарные потери на интервале линии «вверх»,дБ;

По моим исходным данным мне необходимо выбрать ЗС. Земная станция спутниковой связи комплекса «Зеркало» подходит по всем параметрам. Для мобильной станции мощность передатчика составляет 60 Вт, а диаметр антенны 1,5 метра. Исходя из этого, найдем коэффициент усиления антенны:

;

Где =4,9см, а =0,6.

6. Оценка эффективности использования частотно-энергетического ресурса ретранслятора

Целью проведённого исследования является повышение эффективности использования частотно-энергетического ресурса ретранслятора связи, выделенного для организации работы корпоративной спутниковой сети. Для достижения этой цели решалась задача оптимизации выделенного ЧЭР транспондера для заданного состава и режима работы средств сети, а также оптимизации состава и режима работы средств сети для выделенного ЧЭР.

Для оператора сети основным ограничением помимо затрат на покупку модемного оборудования является высокая стоимость аренды ресурса ретранслятора. Стоимость годовой аренды полосы 36 МГц составляет порядка 1,2 и 2 млн. долл. для С- и Кu-диапазонов соответственно. Для оценки степени использования ЧЭР транспондера и его стоимости оператор применяет различные методики. На основе обобщения данных методик следует предложить рекомендации, позволяющие снизить экономические затраты оператора сети на аренду полосы транспондера путем рационального частотного планирования и использования энергетического потенциала линии.

Проведенный с учетом особенностей и возможностей современного модемного оборудования VSAT-станций анализ эффективности применения в корпоративных сетях спутниковой связи современных методов модуляции и кодирования при выполнении условия минимума затрат на аренду частотно-орбитального ресурса показал, что для организации спутниковой линии корпоративных сетей целесообразнее всего использовать сигналы QPSK со сверточным кодированием с относительной скоростью кодирования 3/4 и декодированием по алгоритму Витерби с мягкими решениями.Так как при этом виде модуляции в течение одного символьного интервала передается сразу два бита входного битового потока, то символьная скорость этого вида модуляции составляет 2 бита на символ.При такой реализации спектр сигнала на выходе модулятора получается ничем не ограниченный и его примерный вид приведен на рисунке :

Спектр сигнала четырехпозиционной фазовой модуляции QPSK, модулированного сигналом NRZ.

Для ограничения сигнал по спектру применяют фильтр Найквиста. Структурная схема квадратурного модулятора сигнала QPSK, построенная с использованием фильтра Найквиста приведена в приложении 2.

Фильтр Найквиста можно реализовать только с использованием цифровой техники, поэтому в схеме, приведенной на рисунке , перед квадратурным модулятором предусмотрен цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Особенностью работы фильтра Найквиста является то, что в промежутках между отсчетными точками сигнал на его входе должен отсутствовать, поэтому на его входе стоит формирователь импульсов, выдающий сигнал на свой выход только в момент отсчетных точек. Все остальное время на его выходе присутствует нулевой сигнал.

Пример формы передаваемого цифрового сигнала на выходе фильтра Найквиста приведен на рисунке.

Пример временной диаграммы сигнала при четырехпозиционной фазовой модуляции QPSK

Для развертывания корпоративных спутниковых сетей (КСС) на территории Российской Федерации в настоящее время может быть задействован частотно-энергетический ресурс транспондеров космических аппаратов (КА) серий "Экспресс-АМ", "Ямал-200" отечественных операторов ФГУП КС и ОАО "Газком". При этом абсолютно все КА имеют в своем составе транспондеры, обеспечивающие исключительно режим прямой ретрансляции (ПР) многостанционного сигнала. Наряду с относительной простотой аппаратуры бортового ретрансляционного комплекса и высокой надежности ее функционирования одним из достоинств ПР является инвариантность к структуре передаваемых сигналов и методам многостанционного доступа. Именно этим определяется многообразие вариантов для проектировщиков сетей в принципах организации связи, задании состава КСС, выборе типа земных станций, их технических характеристик и режимов работы.