Проектирование цифровых систем спутниковой связи (стр. 4 из 5)
Тогда разность уровней сигнала и шума даст значение отношения несущая - шум:
Аналогично рассчитывается отношение несущая - шум для участка "вниз", для этого расчета нам будет необходимо значение gpmzc , которое рассчитывается следующим образом:
и отношение несущая – шум имеет следующий вид:
Для определения отношения несущая – шум рассчитывают уровень мощности шума на входе приемника ЗС:
Тогда разность уровней сигнала и шума даст значение отношения несущая-шум:
После этого можно строить ДУ сигнала в дБВт.
Построим ДУ для одной несущей и "ясного неба":
Рис. 5. Диаграмма уровней для одной несущей и "ясного неба"
Рис. 6. Диаграмма уровней для одной несущей во время дождя
Далее нужно рассчитать результирующее отношение несущая - шум. Для этого полученные значения несущая – шум на участках "вверх" и "вниз" пересчитывают из децибел в разы:
для КС
Далее берут обратные величины и находят результирующее отношение несущая - шум в разах:
8. Составление структурных схем ЗС и КС и схемы выбранной сети
Функциональная схема центральной станции VSAT
Функциональная схема периферийной станции VSAT
Функциональная схема ретранслятора
Схема организации связи
Пояснения к функциональным схемам ПЗС и ЦЗС VSAT.
Общие требования, предъявляемые к станциям VSAT
Основным требованием к земным станциям типа VSAT является наличие дистанционного контроля и управления со стороны центральной станции. Как минимум должна быть предусмотрена возможность отключения излучения при создании помех другим системам связи. Кроме того, желательно предусмотреть возможность дистанционного тестирования устройств станции, контроль качества обслуживания, передачи информации о результатах тестирования на центральную управляющую станцию. Специальные требования к земной станции, работающей в разрабатываемой системе: каналообразующая аппаратура должна обеспечить возможность приема сигнала от центральной станции системы.
Периферийная земная станция (ПЗС)
СВЧ Блок
Сигнал принятый параболической антенной WA1 проходит поляризационный селектор Р1, который разделяет сигналы ортогональной линейной поляризации на прием и передачу и через СВЧ переключатель WS1, который необходим для функционирования системы контроля, поступает на малошумящий усилитель А1, где сигнал усиливается до уровня необходимого для работы преобразователя частоты. Затем сигнал поступает на преобразователь частоты UZ1, который преобразует несущую частоту f1 = 3675 МГц в диапазон ГТЧ fnр.
В передающей части происходит обратный процесс. Сигнал, поступающий от блока промежуточной частоты fnр, преобразуется в f2 = 6000 МГц в преобразователе частоты UZ2, а затем поступает на твердотельный усилитель мощности А2, который усиливает сигнал до необходимого уровня передачи рпзс = - 110 дБВт. После усиления сигнал через поляризационный селектор Р1 поступает в антенну, которая излучает его в направлении спутника.
Конструктивно блок внешнего оборудования оформлен во влагозащитном корпусе, расположенном непосредственно около антенного поста для обеспечения минимального ослабления сигнала в антенно-фидерном тракте.
Блок промежуточной частоты
Сигнал от преобразователя частоты UZ1 по коаксиальному кабелю поступает на блок промежуточной частоты (блок ПЧ), в котором сигнал разделяется фильтром Z3 на основную (информационную) часть и служебный сигнал, поступающий на демодулятор UR1. Основная часть сигнала поступает в преобразователь частоты UZ3, в котором осуществляется выбор одного из каналов посредством подачи на второй вход преобразователя UZ3 частоты от синтезатора частот G1 с последующей фильтровкой в Z4. В фазовом демодуляторе UR2 происходит выделение цифрового потока, который поступает на декодер U1, где по усовершенствованному алгоритму декодирования сверточного кода,
предложенного Витерби, обеспечивающего ускорение обработки, происходит декодирование и выделение исходного потока с заданной скоростью 256 кбит/с.
Далее поток поступает на аппаратно-программный интерфейс D2, где происходит сопряжения с компьютерной сетью пользователя или с ТфОП.
Обратные процессы происходят в передающей части блока ПЧ. Аппаратно-программный интерфейс D2 формирует цифровой поток заданной скорости 256 кбит/с, который кодируется сверточным кодом в кодере U2. После обработки цифровой сигнал поступает на модулятор UB3, где модулирует по фазе несущую частоту канала, вид модуляции 4-ФМ. Пройдя через фильтр Z6, имеющий полосу пропускания равную полосе сигнала Пс = 2100 кГц, сигнал попадает на преобразователь частоты UZ4, где переносится в диапазон ПЧ. После фильтрации в фильтре Z3, где отделяются ненужные продукты преобразования, сигнал поступает на блок СВЧ. Аналогичные действия происходят с другими 6-мя потоками, передаваемыми каждой ПЗС (на схеме показано прохождение сигнала одной несущей).
Система управления и контроля.
Система управления и контроля управления и контроля разнесена по двум блокам. В блоке ПЧ находится центральный процессор станции DD, снабженный специальным программным обеспечением. В программе управления станцией прописаны алгоритмы различных операций по управлению и контролю станции, которые активизируются при поступлении соответствующих команд от центральной станции. Команды от управляющей станции принимаются отдельным приемником UR1. Телеметрическая информация о состоянии станции передается в определенное время по служебному каналу. Синтезаторы каналов управляются процессором (стрелка 1) и необходимы для установки частот на приеме и передаче. Смена канала необходима для проведения тестирования, а также смены рабочего канала. Измеритель ошибок D1 необходим для оценки влияния посторонних помех в процессе тестирования. Его работой также руководит центральный процессор DD (стрелка 2). Тестирование радиочастотного тракта (блок СВЧ) осуществляется через волноводные переключатели WS1 и WS2, подключаемые через аттенюатор WU1, который имитирует ослабление на участках СЛС (стрелка 3). Центральный процессор станции DD также следит за работой интерфейса D2 (стрелка 4).
Центральная земная станция (ЦЗС)
Радиочастотная часть
Сигнал, принятый антенной WA1, пройдя поляризационный селектор Р1, необходимый для разделения ортогональных сигналов линейной поляризации приема и передачи, попадает на полосовой фильтр Z1, который выделяет полосу частот приема 6-го ствола спутника "Экспресс-140" f2 - 3675 МГц, отведенную для работы системы
C - диапазона. Затем сигнал усиливается малошумящим усилителем А1 до уровня необходимого для работы преобразователя частоты. Малошумящий усилитель А1 зарезервирован усилителем А2, который в случае необходимости подключается с помощью СВЧ переключателей WS1 и WS2. Далее с помощью разветвителя А5 сигнал подается на два преобразователя частоты UZ1 и UZ2, где из диапазона СВЧ преобразуется в диапазон ПЧ. Преобразователи включены параллельно, причем один из них находится в резерве и подключается к тракту ПЧ с помощью переключателя К1.
В передающей радиочастотной части происходят обратные процессы. Сигнал ПЧ, пройдя через разветвитель А7, переносится в диапазон СВЧ преобразователями частоты UZ3 и UZ4, один из которых находится в резерве, и подключается к блоку усилителей мощности (УМ) при помощи волноводного переключателя WS4 и разветвителя А6, в котором сигнал разделяется на два, чтобы пройти через мощный усилитель A3 или А4. Один из них находится в резерве и подключается к поляризационному селектору Р1 через переключатель WS3. Далее сигнал СВЧ C диапазона передачи f = 6000 МГц излучается антенной WA1 в направлении спутника.
Тракт промежуточной частоты
Принятый сигнал ПЧ (после преобразования частоты) поступает на демультиплексор DMUX1, который работает по фильтровой схеме и разделяет суммарный сигнал на сигналы, в соответствии с полосой, занимаемой каждым отдельным сигналом. После этого сигналы поступают на канальные блоки, устройство которых аналогично блокам промежуточной частоты периферийных станций. Количество таких блоков равно количеству несущих, принимаемых данной ЦЗС (576), причем на отдельной несущей принимается служебная информация, выделяемая в демодуляторе UR2.
В тракте передачи происходят обратные операции: объединение сигналов, поступивших от отдельных канальных блоков, добавление пилот сигнала и канала управления и последующий перенос суммарного сигнала в диапазон ПЧ.