Содержание
1. Введение
1.1. Общее описание системы спутникового телевизионного вещания
1.2. Краткое описание параметров системы связи
1.3.Краткое описание технических средств, используемых в данной системе связи
1.4. Состав земных и космических станций
2. Принципы построения систем спутникового цифрового ТВ вещания
2.1. Методы формирования и передачисигналов телевидения и звуковоговещания
2.2. Система DVB/MPEG-2
3. Качественные показатели каналов спутниковых линий
4. Спутниковые приемники
5. Расчет линии связи
5.1.Общие сведения
5.2. Расчет цифровой линии связи
Список используемой литературы
Приложение
1. Введение
Идея использования космического пространства давно волновала лучшие умы человечества. Пока не могли вывести на околоземную орбиту летательный аппарат с отражателем на борту, космическая связь оставалась мечтой. Правда, было предложение использовать в качестве отражателя Луну, но этот проект имел ряд недостатков, и главным из них был слишком малый уровень отраженных сигналов.
Сейчас трудно восстановить, кому первому принадлежит идея спутниковой связи. Считается, что использование геостационарного спутника для целей радиовещания было предложено американцем А. Кларком в 1945 г. Первый спутник связи с пассивным отражателем Score был запущен в 1958 г. в США. Связь через активные спутниковые ретрансляторы осуществилась позже: с 1962 г. Через спутник Telsar и с 1963 г. через первый геостационарный спутник Syncom. Первый спутник связи Early Bird международной системы Intelsat был выведен на орбиту 6 апреля 1965 г., а 23 апреля 1965 г. был запущен советский спутник связи “Молния-1” для ретрансляции информации. Началось практическое освоение космического пространства для передачи информации на большие расстояния.
Преимущества спутниковой связи были сразу же по достоинству оценены. Линия связи через спутниковый ретранслятор обладает большой пропускной способностью, перекрывает огромные расстояния, вследствие низкого уровня помех может передавать информацию с высокой надежностью. Эти достоинства делают спутниковую связь уникальным и эффективным средством передачи информации.
Спутниковая система состоит из множества наземных станций и ретранслятора, находящегося на спутнике. При движении спутника относительно Земли наземные станции должны следить за его движением, пока он не скроется за горизонтом. При этом связь нарушается или же на небосклоне появляется другой спутник, принимающий эстафету у предыдущего.
Особый интерес представляет геостационарная орбита - круговая орбита, находящаяся в экваториальной плоскости и удаленная от поверхности Земли на расстояние около 36 тыс. км. В случае, когда направление движения спутника на этой орбите совпадает с направлением вращения Земли, спутник оказывается неподвижным относительно наземного наблюдателя. Такой спутник называют геостационарным. Геостационарная орбита уникальна, другой такой орбиты не существует.
Преимущества связи через геостационарный спутник прежде всего состоят в том, что передача и прием сигналов возможны при неподвижных антеннах наземных станций, а высота геостационарной орбиты такова, что спутник “видит” почти третью часть поверхности земного шара.
В то же время вследствие большой высоты орбиты на спутнике необходимо иметь антенны с большим усилением для компенсации потерь на распространение радиоволн. Кроме того, требуется удерживать спутник точно на орбите, для чего на спутнике необходимо иметь корректирующие двигатели и соответствующие системы управления, работающие по командам с Земли. Периодически включаемые реактивные двигатели компенсируют отклонения стационарного спутника от занимаемой позиции. Обычно запаса топлива хватает на 5 - 7 лет, что и определяет срок функционирования спутника.
Особую важность для потребителей представляет использование спутниковых систем для передачи данных, связи между компьютерами, связи между банками и учреждениями, сбора данных, распределения телевизионных программ. В качестве ориентира скажем, что диалог терминалов создает пиковый трафик 2400 бит/с, передача математических программ 50 кбит/с, передача массивов данных 1 Мбит/с.
1.1 Общее описание системы спутникового телевизионного вещания
Термин «спутниковое вещание» требует некоторого уточнения. В действующем Регламенте радиосвязи к радиовещательной спутниковой службе отнесены ССС, рассчитанные на подачу вещательных программ на индивидуальные и коллективные приемные установки для непосредственного приема населением (непосредственное телевизионное вещание), в то время как в системах фиксированной спутниковой службы (ФСС) допускается использование сигнала только тем органом для которого это сигнал предназначен.
Последующая практика показала, что технически стирается существовавшая ранее четкая грань между спутниками радиовещательной и фиксированной спутниковых служб, поскольку прием сигналов со спутников ФСС среднего уровня мощности (Astra, EutelsatII, TelecomII) возможен на сравнительно недорогую приемную установку и вполне доступен индивидуальному пользователю. В этих условиях на смену понятию «непосредственное телевизионное вещание», связанному с радиовещательной спутниковой службой, приходит более широкое понятие «непосредственный прием», не связанное с конкретными службами и диапазонами частот (в англоязычной литературе ному термину соответствует DTH: direct-to-home). Легальность индивидуального приема (без последующего распределения) программ с любых спутников установлена Брюссельской конвенцией 1974 г. и закреплена в законодательстве большинства развитых стран. Концепция DTH предполагает не только техническую возможность приема сигнала на антенну небольшого диаметра, но и соответствующий подбор пакета программ по интересам средней семьи (фильмы, спорт, детская программа, передачи для женщин, новости), а также организацию подписки на пакет (программы передаются, как правило, в закодированном виде).
В отечественной практике, где до 1989 г. понятие индивидуальною приема со спутников отсутствовало, для обозначения любого процесса циркулярной передачи программ от передающих станции к приемным через ИСЗ использовался термин «спутниковое вещание».
Кратко рассмотрим некоторые спутниковые системы непосредственного телевизионного вещания диапазона 12 ГГц и системы типа DTH диапазона 11 Гц. Достаточно трудно выделить их из общего перечня систем спутниковой связи, так как более 60 % трафика спутниковых систем в мире составляет передача телевидения, в отдельных системах эта доля достигает 90 %. Выбраны те системы, подсистемы и конкретные ИСЗ, вся пропускная способность которых отдана под передачу телевидения и звукового вещания.
Несомненные преимущества спутникового вещания обусловили его широкое развитие во многих странах мира. В зависимости от размеров зоны обслуживания, содержания и источников формирования передаваемой программы принято различать национальные (действующие в пределах одной страны) и региональные (действующие в пределах группы соседних стран) системы спутникового вещания.
В национальной системе передаются, как правило, общедоступные ТВ программы некоммерческого характера на языках данной страны, рассчитанные на прием большей частью ее населения. Именно для таких систем в первую очередь предназначен диапазон 12 ГГц, хотя сегодня многие страны используют для национального ТВ вещания и диапазоны ФСС. Согласно решению Международного союза электросвязи (ITU), земной шар делится на три района. Для России, Европы, стран СНГ, Африки и Среднего Востока это район №1. Которому соответствуют частоты фиксированной спутниковой службы: 10,70 – 11,70 ГГц
12,50 – 12,75 ГГц
17,70 – 21,20 ГГц
Служба непосредственного ТВ вещания:
11,70 – 12,20 ГГц
Служба спутникового вещания:
21,40 – 22,00 ГГц.
Региональные системы действуют в основном в рамках ФСС, допускающей подачу сигналов за пределы национальной территории. Программы носят преимущественно коммерческий характер, иногда передаются в закодированном виде, зачастую снабжены многоязычным звуковым сопровождением и формируются в расчете на определенные категории телезрителей по культурным запросам, профессиональным интересам и другим признакам.
Наиболее популярной в Европе региональной спутниковой системой передачи телевидения является, безусловно, Astra, включающая на сегодняшний день четыре спутника с индексами А, В, С, D, работающие в одной точке 19,2° в.д. в смежных участках полосы частот 10,7... 11,7 ГГц. Владельцем спутников является консорциум частных и государственных банков ряда европейских стран с участием правительства Люксембурга. Сигналы с ИСЗ ASTRA принимают более 90 % приемных установок в Европе.
Спутники содержат по 16 одновременно работающих стволов, распределенных в четыре группы по 4 ствола. Каждая группа соединена со своим облучателем, формирующим слегка отличную диаграмму направленности. Зоны обслуживания охватывают почти всю Западную и Центральную и восточную Европу, обеспечивая в центральной части зоны ЭИИМ (англ. EIRP – эффективная изотропно - излучаемая мощность – параметр, объединяющий мощность передатчика (или транспондера) и коэффициент усиления передающей антенны) 51...52 дБВт, что достаточно для приема на антенну диаметром 60...80 см.
В ноябре 1995 г. запущен пятый ИСЗ из этой серии ASTRA-1E с 18 стволами в диапазоне 11,7. .12,1 ГГц, предназначенный для цифровых передач. Стволы с горизонтальной поляризацией на этом ИСЗ по примеру EutelsatIIимеют зону обслуживания, расширенную на восток до Москвы.
Технические данные спутников ASTRA приведены в табл. 1.1
Таблица 1.1. Технические данные спутников ASTRA.
| Страна, организация | Люксембург | ||
| Параметры систем спутникового вещания. ИСЗ | ASTRA1A, B | ASTRA1C, D | ASTRA1E |
| Позиция на ГО | 19,20 з.д. | 19,20 з.д. | 19,20 з.д. |
| Год запуска | 1988, 1991 | 1993, 1994 | 1995 |
| Расчетный срок существования, лет | 12 | 14 | 14 |
| Масса ИСЗ, кг | 1820 | 2500 | --- |
| Мощность источников питания, Вт | 2309 | 3300 | --- |
| Диапазон, ГГц | 14/11 | 14/11 | 14/12 |
| Число стволов на ИСЗ | 16 | 18 | 18 |
| Зона обслуживания | 4 х узкий луч, Европа | 4 х узкий луч, Европа | 4 х узкий луч, Европа |
| Мощность на ствол, Вт | 45/60 | 63 | 85 |
| ЭИИМ, дБВт | 50 | 50 | 50 |
| Полоса частот ствола, МГц | 26 | 26 | 33 |
| Добротность ИСЗ, дБ/К | --- | --- | --- |
| Пропускная способность, каналы | 16 ТВ | 18 ТВ | 18 ТВ |
Идея размещения в одной точке орбиты нескольких ИСЗ смежных диапазонов для организации ТВ вещания оказалась весьма плодотворной. По этому пути пошла организация Eutelsat, запустив в точку 13° в.д. в дополнение к работающему там с 1990 г. EutelsatIIF1 новый спутник EutelsatIIF6 (коммерческое название HotBird), стволы которого размещены в полосе частот 11,2... 11,53 ГГц, не используемой EutelsatIIF1. Все стволы на обоих ИСЗ предназначены для передачи телевидения, так что на одну антенну, ориентированную в точку 13° в.д., можно будет принять до 40 ТВ программ. Отличительной особенностью EutelsatIIF6 является специально разработанная передающая бортовая антенна широкого луча, обеспечивающая еще более широкую зону обслуживания на востоке с более равномерным распределением поля, чем у других спутников семейства Eutelsat.