Муравьев В.В., Липкович Э.Б. Спутниковые и радиорелейные системы передачи

Дляунификациимодемовмеждународнымистандартамиоговореныпринци

пыформированияиобработкирадиосигналов.Модемы,входящиевЗСнациональ

ных сетей и поддерживающие скорости передачи информации 64…1544кбит/с

(низкоскоростные модемы) и 1544…44736кбит/с (среднескоростные), используют

4ФМисверточноекодированиеидекодированиепоалгоритмуВитербисотноси

тельнойкодовойскоростьюR

С

=1/2,2/3,3/4,7/8.Вмодемахвозможноиспользова

ние второй ступени помехозащищенного кодирования блочным кодом Рида

Соломона.Применениедвухступенчатогокодированияпозволяетполучитьэнерге

тический выигрыш в 57 дБ, что соответствует пропорциональному увеличению

пропускнойспособностисистемыилиснижениюдиаметраантенныЗСв1,73…2,23

разаприпрочихравныхусловиях.Однакоприменениеблочногокодированияпри

водиткусложнениюоборудования,появлениюдополнительнойзадержкинаприня

тиерешенияиболеерезкойзависимостивероятностиошибокотОНШнавходеде

модулятора.Темнеменее,двухступенчатоекодированиеширокоиспользуетсявсо

временныхмодемахсвязииспутниковогоцифровогоТВвещания.Вслучае8ФМ,

решетчатогокодированиясотносительнойкодовойскоростью2/3иблочногокода

РидаСоломона (219,201). Величина ОНШ на входе демодулятора требуется всего

лишь6,5дБпривероятностиошибок10

6

.ПриэтомширинаполосыВЧтрактаЗС

составляет:

Δf

ВЧ

=bB

С

=bB

0

/(log

2

M)R

С

РС

, (7.1)

гдеb–коэффициентрасширенияполосы,равный1,25…1,4;B

С

символьная

скорость;R

С

, R

РС

–относительныескоростисверточногоиблочногокодирования

навыходекодера.

Изформулы(7.1)следует,чтосуменьшениемотносительнойскоростисвер

точногокода(увеличениемкодозащиты)ширинаполосычастотВЧтрактаувеличи

ваетсязасчетростаобъемапроверочныхбит.

Суммарноезначениезадержкинакодированиеидекодированиесигналовпри

использованиисверточногокодированиясR

С

=1/2иблочногокодаРидаСоломона

составляет266мсприВ

0

=64кбит/с.

ВкоммерческихсистемахтипаVSATCиKuдиапазоновширокоепримене

ниеполучилимодемы,поддерживающиескорость64…8448кбит/сииспользующие

4ФМ и 8ФМ и двухкаскадное помехоустойчивое кодирование. Качество прини

маемыхцифровыхсигналовоцениваетсявероятностьюошибок.Длясигналовциф

ровойтелефониипредусмотреныследующиезначения:

 средняяза10минвеличинаР

ОШ

должнабытьменьше10

6

втечение80%

времени;

 усредненнаяза1свеличинаР

ОШ

недолжнабытьболее10

3

втечение0,05%

временилюбогомесяцагода;

Нарис.6.44показанызависимостиР

ОШ

отвеличиныОСШприиспользовании

сверточногокодированиясR

С

=1/2,3/4и7/8.Всоответствиисзависимостями,при

большемуровнекодозащитытребуетсянижевеличинаОСШдлятойжевероятно

стиошибок.ОсновныехарактеристикимодемаSDM8000фирмыEFDataприведены

втаблице7.2.

СовременныемодемыSLM7650иDMD15поддерживают2ФМ,4ФМ,оф

сетные4ФМи8ФМ,атакже16КАМприиспользованиидвухступенчатогопоме

хоустойчивого кодирования с дополнительной возможностью последовательного

декодирования. Некоторые модели выпускаемых модемов работают не только на

стандартныхпромежуточныхчастотах70 МГцили140МГц, но и вLдиапазоне.

Среднескоростныемодемыпредусматриваютдополнительныйслужебныйканалдля

речевой связи. Управление модемами осуществляется со встроенной клавиатуры

илискомпьютерачерезпоследовательныйинтерфейсRS232илиRS485.

Таблица7.2ХарактеристикиспутниковогомодемаSDM8000

Характеристики Данные

диапазонрабочихчастот,МГц

50¸180

шагперестройкичастоты,Гц 2500

скоростьпередачиданных,кБит/с

9,6¸9312

типыкодирования:

сверточное

поРидуСоломону

решетчатое

1/2,3/4,7/8

имеется

2/3

последовательноедекодирование 1/2,3/4,7/8

типымодуляции ФМ2, ФМ4, ФМ8,

КАМ16

типпортавводавыводаданных V.35,V.36, G.703,

MILSTD188.

портуправления RS232,RS485

Модулятор

Выходнаямощность,дБм

5¸30(+5¸20)

шагперестройкимощности,дБ 0,1

Уровнигармониквполосе4кГц,дБн

<55

Стабильностьвыходнойчастоты,Гц

±10

6

Стабильностьвыходногоуровня,дБ

±0,5

Демодулятор

Мощность,дБм:

принимаемогосигнала

55¸30

всехсигналовнавходе 5

Отношение несущаяшум при декодировании по

Витерби (дБ) и скоростях кодирования 1/2, 3/4,

коде РидаСоломона (219,210) и ФМ4 при веро

ятностиошибкиР

ОШ

=10

6

:

4,1и5,6соответственно

диапазонзахватанесущей,кГц

±5

7.5Системыспутниковойсвязисподвижнымиобъектами(ССПО)

7.5.1НазначениеитребованияксистемССПО

Система ССПО предназначена для организации спутниковой связи между

пользователямиподвижныхсредствиабонентами,подключеннымикбазовымста

ционарнымстанциям,которыесвязанысназемнойсетьюобщегопользования,вы

деленнойтелефоннойсетьюисетьюпередачиданных.

Основнымипользователямиуслугподвижнойсвязиявляются:

 органыгосударственногоуправления;

 органыобщественной,корпоративнойиперсональнойбезопасности;

 органыуправленияиобеспечениябезопасностинатранспорте;

 органы таможенного контроляи многие другиеорганизации,в том числе

ресурсодобывающиепредприятияразличныхформсобственности;

КсистемеССПОпредъявляютсяследующиетребования:

 информационнаябезопасность,включаянадежностьканаловсвязииотсут

ствиенесанкционированногодоступаилипреднамеренногонарушенияра

ботысистемывцелом;

 предоставление услугподвижнойсвязикакврамкахнациональнойсисте

мыССПО,такиврамкахинтегрированнойЕвроАзиатскойсистемыпод

вижнойсвязи.

Отличительнойособенностьюсистемспутниковойподвижнойсвязиявляется

использованиеузкополосныхсигналов,системслежениязаИСЗвусловияхменяю

щегося курса движения объекта, устройств автоматической коррекции частоты и

системопределенияместоположенияподвижногосредства.

СистемыССПОпредоставляютпользователямследующиеуслуги:

 телефонию,факс,передачуданных,электроннуюпочту,персональныйра

диовызов,определениеместоположенияпользователя;

Основными показателями систем ССПО являются: скорость передаваемого

цифровогопотока,времяустановлениясоединения,времянепрерывнойработыче

резодинспутник,пропускнаяспособностьит.д.

7.5.2НаземныйкомплекссистемыССПО

ВсоставназемнойсетисистемССПОвходятстационарныестанциисопряже

ния(илишлюзовыестанции),подвижныестанции(илиабонентскиестанции),стан

цииуправлениясетью(координирующиестанции),станцииконтроляиуправления

трафиком.Взависимостиотпринадлежностистанциикспутниковойслужбекней

предъявляется определенный набор требований к параметрам и предоставляемым

услугам.Так,подвижныестанцииморскойилиавиационнойслужбыдолжныобес

печиватьнаведениеантенныхсистемнавыбранныйкосмическийаппаратисохра

нениеэнергетическиххарактеристикрадиолинийприлюбыхэволюцияхподвижно

го средства (изменение курса, различные виды качки и т.д.). Станциисухопутной

службыдолжныобеспечиватьнаведениеантенныхсистемтолькоприсменекурса.

Этоприводитксущественномуусложнениюсистемнаведенияантеннстанциймор

скойилиавиационнойслужбы,атакжекизменениютребованийкосновнымэнер

гетическимпараметрамстанций(ЭИИМиG/T).

Обобщеннаяструктурнаясхемаподвижнойстанцииприведенанарис. 7.8.

АС—антеннаясистема;ПС—поляризационныйселектор;МШУмалошумящийусилитель;ОГ

— опорныйгенератор;ПрЧ— преобразовательчастоты;СН—системанаведения(СЧ —синте

заторчастоты;УМ—усилительмощности;ФОЧ—формировательопорныхчастот

Рисунок7.8Обобщеннаяструктурнаясхемаподвижнойстанции

Всоставстанции входят:устройстваприемопередающего оборудования (ан

теннаясистема,малошумящийусилитель,усилительмощности,понижающийипо

вышающийпреобразователииформировательопорнойчастоты);устройстватракта

цифровойобработкисигналов(скремблер/дескремблер,кодекисправленияошибок,

кодектелефонногоканала, устройствасинхронизации); управляющийпроцессори

внешнееоборудование(телефонноеоборудование,факсимилеит.д.).

Передача информации в современных станциях, использующих протоколы

различного вида, производится в виде кадров определенной длины, содержащих

строгозаданноеколичествовременныхполей.Каждыйкадр включаетполякадро

войицикловойсинхронизации,информационныеполяит.д.Информационныеполя

состоятизполейсобственноинформациииполей,покоторымпередаетсяинформа

ция «внутриполосовой» сигнализации, используемая для проверки канала, набора

номераит.д.Дляформирования

такихкадровиорганизациикодозащитыслужиттрактцифровойобработкисигна

лов.Структурнаясхематрактаприведенанарис.7.9.

Рисунок7.9Структурнаясхематрактацифровойобработки:УП управляющий

процессор

Каждая подвижная станция осуществляет постоянный прием общего канала

сигнализации начастоте,жесткозакрепленной за даннойспутниковойсетью.При

приеме сигнального сообщения, относящегося к данной абонентской станции за

счетидентификационногономера,закрепленногозакаждойстанцией,управляющий

процессорстанциипроизводитрасшифровкусообщенияивырабатываеткомандыв

соответствиисалгоритмомработысистемы.

Краткорассмотримназначениеипостроениестационарныхстанцийсопряже

ния.

Стационарнаястанция(рис.7.10)являетсяшлюзоммеждуназемнымииспут

никовымиканаламисвязи.Станцияосуществляетприемсигнальнойилислужебной

информацииотабонентскихстанцийистанцийуправлениясетью.Производитоб

работкуэтойинформациидляуправленияработойабонентскихстанцийвсоответ

ствииспринципамиформированиясигналовипротоколамиинформационногооб

мена,принятымивсистемесвязи.Осуществляетдоставкусигнальнойислужебной

информациикабонентскимстанциямистанциямуправлениясетью.

Требования к стационарным станциям определяются характеристиками ис

пользуемоговданнойсистемеспутникаитипамиабонентскихстанций.Характери

стики спутника определяют диапазон рабочих частот, энергетические характе

ристики станции, а следовательно, и типы используемых антенных систем. Типы

используемых абонентских станций определяют состав канального оборудования,

параметрыканаловиметодымногостанционногодоступа.

В состав любой стационарной станции системы ССПО входят при

емопередающийрадиочастотныйкомплекс,комплексканалообразующейаппарату

ры;аппаратурауправлениядоступомисигнализации,автоматическийтелефонный

коммутатор,автоматическийцентркоммутациисообщений,аппаратурауправления

иконтролясостояниятехническихсредствстанции.

Приемопередающий радиочастотный комплекс станции сопряжения состоит

изантеннофидернойсистемы(какправило,двухдиапазонной),приемныхустройств

L и Cдиапазонов  (включая МШУ, понижающие преобразователи), тракта ПЧ

(включая амплитудные и фазовые корректоры и систему разветвления сигналов

ПЧ),передающихустройствLиCдиапазонов(включаятрактПЧсамплитудными

ифазовыми корректорамии системой образованиягруппового сигнала,повышаю

щиепреобразователииусилителимощности).

ПосколькувсистемахССПОиспользуютсявосновномузкополосныеинфор

мационные и служебные сигналы, в стационарные станции сопряжения вводится

блокавтоматическойкоррекциичастоты(АКЧ).Этотблокпредназначендляком

пенсации частотныхуходовнесущихчастотсигнальныхиинформационных кана

лов.Вследствиинестабильностичастотыбортовыхретрансляторовиповышающих

преобразователей частоты стационарной станции. В настоящее время в станциях

системССПОиспользуютсяцифровыесистемыАКЧ(структурнаясхематакойсис

темыприведенанарис.7.11).

ВсоставстационарнойстанциисреализованнымАКЧвходятдваприемника

пилотсигналов (ППС). Пилотсигналы излучаются станциями (как правило, стан

циями управления сетью) как в L, так и в C диапазонах. Приемники пилот

сигналовпроизводятизмерениетекущейчастотыпринятогопилотсигналаипреоб

разуютего вцифровуюформу.ЭВМстационарнойстанциипроизводитсравнение

измеренногозначениясэталоном(значениечастотыпилотсигналаизвестносвы

сокойстепеньюточности).Измереннаявизмерителечастотыпилотсигнала(ИЧПС)

разностьчастотпослесоответствующихпреобразованийвводится(собратнымзна

ком) в синтезаторы повышающих преобразователей частоты. Благодаря этому ре

шениюзначениячастотнавыходесоответствующихтрактовбортовыхретранслято

ровпринимаютноминальныезначения.

Комплекс каналообразующей аппаратуры стационарной станции предназна

чен для преобразования информационных сигналов, поступающих на станцию из

наземной сети, а также сигнальной информации, поступающей от аппаратуры

управлениядоступомисигнализации,всигналы,отвечающиепротоколуинформа

ционногообмена,затемпроизводитсяихпреобразованиеврадиосигналыиндивиду

альных каналов промежуточной частоты. В приемном тракте каналообразующей

аппаратурыпроисходитобратноепреобразование.Всоответствиисэталонноймо

делью взаимодействия открытых систем каналообразующая аппаратура станции

реализуетфункциифизическогоуровня.Каналообразующаяаппаратурастационар

ной станции аналогична аппаратуре подвижной станции (ПС), структурная схема

которойприведенанарис.7.9.

Аппаратурауправлениядоступомисигнализации(АУДС)предназначена:

для обработки запросов на установление соединений, принимаемых от або

нентскихстанцийпоканалуприемаслужебнойинформации(каналузапроса),аот

наземныхабонентовпоназемным каналамсвязи; каждыйзапрос обрабатывается

АУДСвсоответствиисалгоритмом,принятымвданнойсистеме,ипередаетсяабо

нентскойстанциипоканалусигнализации,аназемнымабонентампоназемнымли

ниямсвязи;

дляуправленияпроцессомформированияфизическогоканаласвязи(обработ

ка сигнальных сообщений о поступающих по общему каналу сигнализации, на

стройкаканаловнаназначенныечастоты,проверкаспутниковогоканала);

для постоянного контроля целостности системы связи (прием и обработка

собственногоканаласигнализации,постоянныйконтрользадержкисигналов);

дляведенияиподдержанияспискаабонентскихстанций,допущенныхвсис

тему (при обработке любого запроса производится сравнение идентификатора вы

зывающейиливызываемойстанциисоспискомстанций,допущенныхвсистему);

дляпроверки«статуса»стационарнойилиподвижнойстанции(приэтомпро

изводитсясравнениевозможностейстанциисвидомзапрашиваемойуслуги).

ГПС—генераторпилотсигнала;МШУ«L»и«C» —малошумящиеусилителидиа

пазонов1,6и4,0ГГц;ОПУ—опорноповоротноеустройство;ПрПС—приемник

пилотсигнала;ПрСН —приемниксистемынаведенияантенны;УВК—управляю

щийвычислительныйкомплекс;УМ«L»и«С»усилителимощностидиапазонов1,6

и6,0ГГп.

Рисунок7.10Обобщеннаяструктурнаясхемастационарнойстанции

Назначениеавтоматическготелефонногокоммутаторастационарнойстанции,

а также автоматического центра коммутации сообщений понятно из их названия.

Следуетотметить,чтосточкизрениятеориивзаимодействияоткрытыхсистемав

томатическийцентркоммутациисообщенийреализуетфункцииканальногоисете

вого уровня, а при взаимодействии с наземными сетями — функции обеспечения

физического,канальногоисетевогоуровнейвпроцессепередачиданныхвнаправ

лениях «ПСНА» и «НАПС», где НА – наземный абонент. Остановимся на рас

смотрениистанцииуправлениясетью.

Станцияуправлениясетью(СУС)предназначенадляуправлениявсемистан

циями системы ССПО, располагающимися в зоне обслуживания спутника данной

системы, и распределения энергетического и частотного ресурсов бортового

ретрансляторамеждустационарнойиабонентскойстанциями,функционирующими

всети.

СуществуютдвавариантапостроенияСУС.ВпервомвариантеСУСявляется

подсистемой,дополняющей«стандартную»связнуюстационарнуюстанцию.Вэтом

случае станция называется центральной спутниковой станцией (ЦСС). Во втором

случаеСУСявляется отдельнойстанцией, состоящей изприемопередающего ком

плекса (характеристики которого аналогичны характеристикамодноименного ком

плекса связной стационарной станции), комплекса каналообразующейаппаратуры,

управляющего комплекса. Отличие комплекса каналообразующей аппаратуры от

аналогичного комплекса связной станции заключается в том, что это устройство

производитобработкуинформации,передаваемойтолькопоканаламсигнализации.

СтруктурнаясхемастанцииуправлениясетьюССПОприведенанарис.7.12.

ИЧПС—измерительчастотыпилотсигнала;КО—каналообразующаяаппаратура

Рисунок7.11Структурнаясхемацифровойсистемыавтоматическойкоррекции

частоты

Рисунок7.12Обобщеннаяструктурнаясхемастанцииуправлениясетью

СУСкаждойспутниковойсетиосуществляет:

 передачунесущих частотобщего канала сигнализации, предназначенного

для передачи сигнальных сообщений на все стационарные и абонентские

станции,функционирующиевданнойсети,начастоте,жесткозакреплен

нойзаданнойстанцией:

 прием несущих частот каналов сигнализации всех станций, функциони

рующихвсети;

 непрерывную передачу и прием пилотсигналов системы АКЧ. СУСкаж

дойспутниковойсетивыполняетоперациипоуправлениюдоступомвсо

ответствииспротоколамиинформационногообмена,принятымивданной

системе;

 закрепление(потребованию)телефонныхканаловиканаловпередачидан

ных за стационарными и абонентскими станциями в соответствии с при

оритетом;

 поддержаниеспискаактивныхинформационныхканаловдляопределения

используемых каналов, а также земных и абонентских станций, исполь

зующихэтиканалы;

 определениезанятостиабонентскихстанций;

 освобождениезанятого канала дляобслуживаниявызововсвысшимпри

оритетом;

 сборотчетныхистатистическихданныхпообслуживаемомуграфику.

ПомимоэтогокаждаяСУСможетосуществлять:

 переходнарезервныечастотыобщегоканаласигнализации;

 переходнарезервныечастотыпилотсигналов;

 измерениепараметровсигналовстационарныхиабонентскихстанций.

7.6СистемыССПО,использующиегеостационарнуюорбиту

7.6.1Система«Океан»дляспутниковойсвязисморскимисудами

Начало развитию отечественныхсистем ССПОбыло положено вконце 70х

годовзапускомИСЗ «Горизонт»с ретрансляторомв Lдиапазоне.Одна изпервых

отечественныхсистемССПО«Океан»введенавэксплуатациюв1988г.дляобеспе

чениясвязимеждуморскимисудамииМинистерствомморскогофлота.Дляоргани

зациисвязииспользуются13й (Lдиапазон)и 8й (Cдиапазон)стволыспутников

«Горизонт»напозициях11ºз.д.и80ºв.д.Центральнаяземнаястанцияразмещенав

городе ГусьХрустальном и имеет диаметр антенны 12 м. Подвижные станции

«ВолнаС» разработаны в соответствии со стандартом Inmarsat A и настроены на

частоты1637,908МГц(передача)и1536,408МГц(прием).Пропускнаяспособность

системыневелика–1014телефонныхи22телеграфныхканала.Услугисвязипре

доставляютсякруглосуточно. Прием сигналовна спутникахосуществляетсяв гло

бальныхлучах.ПередачасигналовсИСЗнаЗСосуществляется(рис.7.13)взональ

номлуче(9º×18º),анаподвижныестанции–вглобальномлуче(17,2º×17,2º).

7.6.2Международнаясистемаподвижнойсвязи«Inmarsat»

СистемаInmarsatявляетсяпервоймеждународнойглобальнойсистемойсвязи

сподвижнымиобъектами.Вначалеонасоздавалась(1979г.)дляобеспечениясвязи

Переда

т

Прие

м

Переда

т

Прие

м

ПС

6

4

1,6ГГц

1,5ГГц

Ствол13

Ствол8



ди

ап

а



диап

а

D=



15,8

БР

=

26

Рисунок7.13 Структурнаясхемаретрансляторасигналовподвижной

связивсистеме«Океан».

сморскимисудами,однакопозжесталаобслуживатьсухопутные,морскиеиавиа

ционныеподвижные средства. В настоящее время в системе действуют свыше 40

береговых станций (БС), в том числевОдессеи Находке.Вподспутниковойзоне

однаизбереговыхстанцийявляетсякоординирующейираспределяетчастотымеж

дубазовыми станциями. Контрользасостояниемвсейсетиосуществляетэксплуа

тационныйконтрольныйцентр.БСоснащеныантеннамисдиаметром13м.ирабо

таютвдиапазоне4/6ГГц.Системавключает4рабочихИСЗ,которыерасположены

наГОвточкахстояния15,5º,54º,178ºз.д.и64ºв.д.НакаждыйрабочийИСЗприхо

дитсядварезервных.СпутникиInmarsat3имеютподвеантеннысглобальнымилу

чамивLиCдиапазонахиоднуантеннусузкимлучомвLдиапазоне.Максималь

ное значение ЭИИМ в глобальных лучах 27,4 дБВт (Cдиапазон), 39,8 дБВт (L

диапазон),вузкомлучеLдиапазона54,7дБВт.Рабочийдиапазончастотналинии

БС–ИСЗ6425…6454МГц, налинииИСЗ – подвижнаястанция(ПС)1530…1559

МГц. На обратной радиолинии ПС – ИСЗ используются полосы частот 1626,5…

1660,5МГциИСЗ–БС3600…3629МГц(рис.7.14).

Наземный сегмент кроме береговых и координирующих станций включает

значительное число типов подвижных станций для морской, авиационной и сухо

путнойслужб.КаждаяразновидностьПСреализуетопределенныйнаборуслуг(так

называемыйстандарт)иобеспечиваетопределенныепараметры.Кнастоящемувре

мениразработаныподвижныестанцииследующихстандартов:InmarsatA,B,C,M,

D, Aero. Практически все станции разных стандартов оборудованы приемниками

системыGPSдляопределенияихместоположения.

ПСстандартаInmarsatAначалииспользоватьсявсетис1982г.наподвижных

истационарныхобъектахдляорганизациителефоннойсвязиваналоговомрежиме,

длятелекснойсвязиипередачиданныхсоскоростью9,6кбит/с.ПСоснащеныпа

раболическойантеннойсдиаметром0,9–1.2м,имеютЭИИМпередатчика36дБВт

Космическая

станция

Станция контроля и

управления

Береговаястанция

Подвижнаястанция

ЭИИМ

72дБВт

6ГГц

4ГГц

1,6ГГц

1,5ГГц

D=

11,4

D=

9,8

дБ/К

D=

4,8

дБ/К

D=32

27,4

54,7

37,8

Глобальный

луч

Узкий

луч

Рисунок7.14СхемаорганизациисвязивсистемеInmarsat

Муравьев В.В., Липкович Э.Б. Спутниковые и радиорелейные системы передачи

Подождите немного. Документ загружается.