- •1. ВВЕДЕНИЕ
- •1.1. Радиосвязь и её значение для человечества
- •1.2. Радиоволны
- •1.3. Диапазоны радиоволн
- •1.4. Каналы радиосвязи
- •2. ЭТАПЫ ИСТОРИИ РАДИОСВЯЗИ
- •2.1. Начало формирования научных основ
- •2.2. Изобретение как итог науки
- •2.3. Первые устройства беспроводной связи
- •2.4. Радиосвязь во второй половине XX века - итоги и тенденции
- •2.5. Предыстория космической радиосвязи
- •3. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
- •3.1. Геофизические факторы, влияющие на распространение радиоволн
- •3.2. Распространение волн диапазонов СЧ, НЧ и ОНЧ
- •3.3. Распространение волн диапазона ВЧ
- •3.4. Распространение волн диапазонов ОВЧ, УВЧ и СВЧ
- •3.5. Помехи радиосвязи
- •4.2. Сигналы и помехи в ВЧ радиолиниях
- •4.3. Структура автоматизированной сети ВЧ радиосвязи
- •4.4. Магистральная ВЧ радиосвязь
- •4.5. Особенности и структура зоновой радиосвязи с вынесенным ретранслятором
- •4.6. Варианты структур сетей зоновой радиосвязи диапазона ВЧ с вынесенным ретранслятором
- •4.7 Системы ВЧ радиосвязи в гражданской авиации
- •4.9. Ионосфера как ресурс комплексной пейджерной сети радиосвязи
- •4.10. Роль и проблемы ВЧ радиосвязи в комплексной системе связи Российской Федерации.
- •5.2. Состав оборудования РРЛ
- •5.3. Размещение станций
- •5.4. Выбор и чередование частот в радиорелейной связи
- •6. ПОДВИЖНАЯ РАДИОСВЯЗЬ
- •6.1. Этапы развития подвижной радиосвязи
- •6.2. Термины, классификация и особенности сетей подвижной радиосвязи
- •6.3. Варианты сетей наземной сотовой подвижной радиосвязи
- •6.5. Радиотелефонная сеть общего пользования "Алтай-ЗМ"
- •6.7. Сотовая система связи стандарта GSM
- •6.8. Развитие в России систем подвижной связи третьего поколения
- •7. СИСТЕМЫ ПЕРСОНАЛЬНОГО РАДИОВЫЗОВА
- •7.1. Назначение и принципы построения систем персонального вызова
- •7.2. Структурная схема СПВ
- •7.3. Протоколы систем пейджерной связи
- •7.5. Типы пейджеров
- •7.6. Характерные особенности построения приемников СПВ
- •7.7.Структурные схемы и основные показатели конкретных пейджеров
- •7.8. Приемник персонального вызова Telefind Согр.(США)
- •8.2. Орбиты и зоны обслуживания спутниковых систем связи и вещания
- •8.3. Способы модуляции и уплотнения в радиоканалах спутниковой связи
- •8.5. Многостанционный доступ и методы разделения сигналов
- •8.6. Классификация земных станций
- •8.7. Структурные схемы и основные характеристики земных станций
- •8.8. Принципы построения приемных и передающих устройств земных станций
- •8.9. Назначение, состав и основные параметры бортовой аппаратуры
- •8.12. Бортовые радиопередающие устройства
- •8.13. Приемные устройства бортовых ретрансляторов
- •8.14. Общие сведения и требования к антеннам
- •8.15. Общие принципы построения космических систем телеконтроля и управления
- •8.16. Примеры систем спутниковой связи
- •8.17. Системы низкоорбитальной спутниковой связи
8.5. Многостанционный доступ и методы разделения сигналов
Многостанционный доступ - это одновременная передача сигналов ряда земных станций через один, общий для всех, ствол спутникового ретранслятора. Чтобы сигналы различных станций не влияли друг на друга, эти сигналы должны быть полностью разде ляемыми. Используется разделение сигналов по частоте, по вре мени и по форме [8 3].
В качестве упрощенного примера (рис. 8.2,а) показана сис тема многостанционного доступа для четырех земных станций, работающих по принципу "каждая с каждой" При этом космическая станция может иметь одну приемопередающую антенну для рабо ты со всеми земными станциями. Существуют системы многостан ционного доступа с частотным разделением (МДЧР), временным разделением (МДВР) и кодовым разделением (МДКР).
При МДЧР полоса частот ретранслятора П делится между всеми земными станциями (рис. 8.2,6). Между полосами, выделен ными для соответствующих земных станций, предусмотрены за щитные частотные интервалы (рис. 8.2,6- ЗЧИ), необходимые для уменьшения переходных помех между сигналами соседних земных станций, возникающие при одновременном прохождении сигналов через нелинейные устройства. Поскольку передаваемыми сигна лами занята не вся полоса частот, пропускная способность ретранслятора уменьшается. Таким образом, существенным не достатком систем космической связи с МДЧР является неэффек тивное использование полосы частот ретранслятора и его мощно сти. К тому же в подобных системах необходимо поддерживать повозможности одинаковые уровни мощности принимаемых сигналов на космической станции для избежания эффекта подавления сла бого сигнала сильным в нелинейных устройствах ретранслятора.
Сигналы от разных земных станций приходят на космический ретранслятор по разным путям, по этой причине условия распростра нения для них независимы. Поэтому на каждой станции измеряют ослабление сигнала на участке Земля-спутник для автоматической регулировки выходной мощности передатчика земной станции.
С ростом числа несущих целесообразность передачи много канальных телефонных спектров на каждой из них уменьшается из-за резкого уменьшения пропускной способности ретранслятора. При этом выгоднее каждому телефонному каналу предоставить свою несущую. Такой принцип передачи получил название ОКН - один канал на несущую. Для повышения эффективности в систе мах с ОКН уменьшают загрузку ретранслятора подавлением излу чения несущей в передатчике земной станции на время молчания
абонента, пауз между словами, предложениями и т.п. Уменьшает ся мощность переходных помех между соседними каналами, что позволяет уменьшить защитные частотные интервалы и увеличить емкость ствола.
ИСЗ
б)
в)
г)
В системах с МДВР используют цифровую модуляцию, при этом цикл передачи Тц распределяется между всеми земными станциями (рис. 8.2,в). В начале цикла выделяют время tc для пе редачи сигналов общесистемной синхронизации (синхропакета С). Интервалы времени t, обозначенные цифрами 1-4 отведены для передачи сигналов с соответствующих земных станций (информа ционные пакеты). Пакеты отделены друг от друга защитными вре менными интервалами t3, чтобы избежать перекрытия пакетов при неидеальной синхронизации. Синхропакет вырабатывает ведущая земная станция и через космическую станцию передает на все ос тальные (ведомые) земные станции. По получению синхропакета земная станция определяет время начала связи, при котором пе редаваемые ею сигналы поступают в ретранслятор точно в отве денное для нее время. Учитывается также время, затрачиваемое на прохождение синхропакета от космической станции, и время распространения информационного пакета до нее. Поскольку зна чения этих составляющих времени непрерывно изменяются при перемещении спутника по орбите, необходимо обеспечить высо кую точность системы синхронизации: оно составляет десятки пикосекунд.
Информационный пакет земной станции (рис.8.2,г) состоит из вводной части В и информационных символов С2-С4, адресо ванных разным земным станциям. Вводная часть включает сигнал опознавания передающей земной станции, сигналы служебной связи, сигналы восстановления несущей на приеме и тактовой синхронизации и др. С увеличением числа земных станций время, выделяемое для работы каждой из них, сокращается, а требова ния к точности общесистемной синхронизации возрастают. Именно сложность системы синхронизации определяет основной недоста ток систем связи с МДВР В то же время, в отличие от системы
сМДЧР, не требуется регулировка мощности передатчика земной станции, так как при МДВР сигналы проходят через ретранслятор поочередно; поэтому усилитель мощности на космической станции может работать в нелинейном режиме, что позволяет эффективно использовать его выходную мощность. По мере развития цифро вой техники системы МДВР получают все более широкое распро странение. Среди них наиболее перспективными считают МДВР
скоммутацией на борту.
Принцип работы подобной системы связи (рис.8.2,а) можно пояснить следующим образом. На спутнике установлены две четы рехлучевые антенны - передающая и приемная, а также высокоско ростной бортовой коммутатор для автоматического выбора рабочих лучей антенн. На каждую из земных станций приходят только адре
сованные ей информационные пакеты. Затем коммутатор переклю чается на прием сигнала от следующей станции и т.д.
При МДКР сигналы от всех земных станций передаются в одной полосе частот одновременно через ретранслятор. Сигна лы разных земных станций разделяются с помощью своего инди видуального кода, излучаемого каждой передающей станцией. В приемнике выделяются сигналы с кодами, предназначенными для данной станции. В системах с кодовым разделением исполь зуются шумоподобные сигналы (ШПС), их разделение в приемнике обеспечивается с помощью техники корреляционного приема. Системы с МДКР обладают рядом важных свойств: низкая спек тральная плотность излучаемых сигналов улучшает условия элек тромагнитной совместимости; они имеют высокую помехоустойчи вость, особенно от узкополосной помехи; в этих системах благода ря кодированию автоматически обеспечивается определенная степень закрытости передаваемой информации.
Однако по сравнению с системами с МДВР и с МДЧР систе мы с МДКР обладают более низкой эффективностью использова ния полосы частот, поскольку применение ШПС приводит к суще ственному расширению полосы частот по сравнению с полосой модулирующего сигнала. По этой причине в системах с МДКР пе редают преимущественно сравнительно низкоскоростную инфор мацию; до 9,6... 19,2 кбит/с. Основными помехами в системах с МДКР являются не тепловые шумы приемника, а излучения дру гих станций сети, совмещенные с полезным сигналом как по часто те, так и по времени, это обстоятельство ограничивает число стан ций в сети. Влияние бортового ретранслятора в системе с МДКР проявляется аналогично системе с МДЧР' в подавлении слабого сигнала сильным и в появлении дополнительных помех из-за не линейных явлений.
8.6. Классификация земных станций
Земные станции - самая многочисленная часть сети спутни ковой связи; число земных станций, работающих через один спут ник, может достигать десятков тысяч. Земные станции спутниковой связи и вещания существенно различаются по функциональному назначению, пропускной способности, составу и стоимости, что усложняет возможность их четкой классификации. Ориентировоч но земные станции мо>кно объединить в следующие группы [8.4]:
1. Центр, представляющий собой сложный производстве ный комплекс, объединяющий на одной территории несколько земных станций, работающих в одной или разных спутниковых се
тях, но решающих общую функциональную задачу. Он обеспечи вает обмен большими потоками информации (3-5 телевизионных программ, 500-2000 телефонных каналов), имеет большой состав оборудования и значительный обслуживающий персонал.
2.Центральные станции, входящие в состав центров. Они, как правило, также имеют достаточно большую пропускную спо собность (2-4 телевизионных и 500-600 телефонных каналов) и, помимо приема и передачи информации, осуществляют управле ние сетью связи и контроль качества каналов.
3.Станции спутниковой связи 1 и 2 класса - периферийные станции системы. Они обычно имеют антенны диаметром около 12 м и пропускную способность 1-2 телевизионных и 24-60 теле фонных каналов; размещаются в крупных городах и населенных пунктах и имеют магистральные телевизионные и телефонные ка налы с центральной и другими станциями сети. У станций класса 2 меньший диаметр антенны (3...5 м), их пропускная способность - 1 телевизионный или 2-12 телефонных каналов; эти станции уста навливают в небольших городах и населенных пунктах для органи зации каналов в зоновых сетях.
4. |
Станции спутникового телевизионного вещания классов |
1 и 2 - |
массовые приемные станции, охватывающие центральны |
ми и республиканскими программами телевидения всю террито рию страны. Станции класса 1 обеспечивают прием высококачест венных телевизионных программ, которые распределяются далее с помощью местных телецентров или с помощьюретрансляторов. Станции класса 2 распределяют телевизионные программы с по ниженным качеством в населенных пунктах с небольшим количе ством жителей с помощью маломощных ретрансляторов и сетей кабельного телевидения.
5. Перевозимые станции с антеннами сравнительно неболь ших размеров (2-7м) как правило размещают на транспортных средствах. Эти станции организуют актуальные передачи с места событий, временные каналы на осваиваемых территориях, резер вирование существующих спутниковых и наземных каналов при авариях и пр. По параметрам перевозимые станции близки к стан циям спутниковой связи класса 2; они должны быть мобильными и очень быстро обеспечивать работу после прибытия на место передачи.