Космические и наземные системы радиосвязи

К качественным показателям каналов и трактов спутниковых линий предъявляют высокие требования так как они входят в международные сети связи общего пользования.Для обеспечения высокого качества передаваемой информации в цифровых сигналах используется помехоустойчивое кодирование. Это дает возможность выполнять прямое исправление ошибок (ПИО) при передаче в приемном устройстве. Этот метод более эффективен чем исправление ошибок путем повторной передачи искаженных данных.В настоящее время широко применяются помехоустойчивые коды двух основных классов. Блочные кодыПоследовательность данных разделяется на блоки по k символов; каждому блоку приводится в соответствие кодовая комбинация из n символов (n > k), которую передают по каналу связи; добавочные r = n - k символов называют проверочным кодом; данный код характеризует кодовая скорость R= k/n и максимальное количество ошибок t в кодовой комбинации, которое может быть исправлено.Сверточные кодыИзбыточные символы добавляются непрерывно; текущая передаваемая кодовая комбинация зависит не только от текущего блока информационных символов на входе кодера, но также от блоков что поступили ранее. Кодер имеет память на S двоичных элементов входного сигнала. Блок информационных символов включает от одного до семи бит; количество n символов, возникающих на выходе кодера для каждого входного блока, определяет скорость кода R= k /n.Применение прямого исправления ошибок дает возможность не только увеличить достоверность передаваемой информации, но добиться энергетического выигрыша (ЭВК), то есть эта та мощность на величину которой может быть снижена мощность передатчика.Однако это ведет к расширению полосы частот, занимаемой радиосигналом в связи с необходимостью передавать избыточные проверочные символы. Величина выигрыша определяется кодовой скоростью R, способами кодирования и алгоритмом декодирования. В спутниковых системах связи как правило применяются сверточные коды с S < 10 (часто используемое значение S = 7), кодовые скорости R, выбирают из ряда 1/2, 2/3, 3/4 и 7/8. Декодирование производится по алгоритму, предложенному А. Виттерби. При этом энергетический выигрыш составляет 5...6 дБ при скорости кода R=l/2, а коэффициент ошибок на выходе декодера 10-6. Если требуется получить большие значения ЭВК и меньший коэффициент ошибок применяятся каскадное кодирование. Первым (внешним) кодом служит блоковый код (Рида-Соломона). Далее символы полученных кодовых комбинаций подвергаются перемеживанию (переставлению в некотором порядке) и поступают на следующий кодер (внутренний), обычно сверточный. Процесс декодирования выполняется в обратном порядке: первым декодируют внутренний код, после чего над символами декодированного сигнала производят деперемеживание (переставление в обратном порядке), в результате пакеты ошибок разделяются на одиночные ошибки, которые исправить проще, далее декодируют внешний код. Величина энергетического выигрыша при использовании каскадного кодирования составляет 8...9 дБ.В последнее время все большее применение находит новый класс помехоустойчивых кодов - турбокоды. Турбокод получают с помощью параллельного каскадирования двух или более систематических кодов. В качестве компонентов здесь применяются блоковые коды БЧХ, Рида-Соломона. Применение турбокодов дает возможность близко подойти к границе Шеннона.Методы многостанционного доступа, применяемые в сетях VSATМногостанционный доступ в сетях VSAT организовывается с помощью метода частотного разделения (МДЧР). При этом используются режим закрепленных каналов между станциями с интенсивным трафиком или режим МДЧР с предоставлением каналов по требованию (МДЧР-ПКТ) для интерактивного трафика.Многостанционный доступ в сетях VSAT организован на базе метода частотного разделения (МДЧР). При этом используются режимы закрепленных каналов между станциями с интенсивным трафиком или режим МДЧР с предоставлением каналов по требованию (МДЧР-ПКТ) для интерактивного трафика. При использовании интерактивного режима передачи информации станции сети VSAT производят доступ к выделенным в стволе ретранслятора несущим частотам по методу временного разделения (МДВР), в том числе по протоколу со случайным доступом типа ALOHA. В сетях для передачи телефонии входящие каналы VSAT-ЦЗС применяют с частотным разделением по принципу "на один канал одна несущая" (МДЧР-ОКН) при экономичных скоростях передачи 16/24/32 кбит/с, которые предоставляются абонентам телефонной сети на время соединения. Присвоение частотных каналов на постоянной основе РАМА (PermanentlyAssignmentMultipleAccess) является целесообразным, в тех случаях, когда сеть VSAT осуществляет соединение абонентов 24 часа в сутки (долговременный сервис) и может изменится в любой момент через процедуры динамического переназначения. Присвоение частотных каналов по запросу DAMA (DemandAssignmentMultipleAccess) является целесообразным, в тех случаях, когда сеть VSAT работает в режиме коммутируемой системы или АТС, позволяющей учрежденческим ПЗС подключаться к ЦЗС. Могут быть два варианта подключения: переменное соединение и соединение с переменной точкой назначения, оба указанных подключений DAMA требуют исходящего и ответного входящего пакетов.Также может быть использован многостанционный доступ с кодовым разделением сигналов (МДКР), при котором максимально эффективно решается проблема электромагнитной совместимости (ЭМС) сетей VSAT с наземными и спутниковыми сетями. Однако МДКР уступает МДВР и МДЧР по показателю эффективного использования пропускной способности спутникового ретранслятора.Организация многостанционного доступа в сетях типа "звезда"В сетях типа "звезда" различают исходящие (ЦЗС-ПЗС) и входящие (ПЗС-ЦЗС) спутниковые каналы, на основе МДЧР в выделенной для сети VSAT полосе частот ствола спутникового ретранслятора.В сетях VSAT имеющих большое число периферийных терминалов каждому исходящему каналу ЦЗС будут соответствовать несколько (0,1,2,...,n) входящих каналов (n < 32), используемых различными группами терминалов VSAT. Структура входящих и исходящих каналов определяется на основе требований к сети связи, составу сети, видам и скорости передаваемой информации. В одной сети могут быть организованы несколько исходящих и соответствующих им входящих каналов.Исходящий канал ЦЗС-ПЗС организован как правило в виде канала на отдельной несущей с временным разделением (ВР) и пакетированием передаваемой информации. Скорость передачи информации в исходящем канале зависит от общего объема радиального трафика от ЦЗС сети к группе обслуживаемых периферийных терминалов VSAT. Типовые значения скоростейпередачи информации в исходящих каналах сетей VSAT составляют 256... 2048 кбит/с, используемые методы модуляции – 2ФМ или 4ФМ. ЦЗС передает информацию в исходящем канале в виде непрерывного сигнала с регулярной кадровой структурой, который называется фреймом (frame) или кадром. Фрейм состоит из временной последовательности информационных пакетов, имеющих обычную структуру пакетов с ВР: 1) флаг начала пакета (преамбула), 2) заголовок пакета, 3) блок данных (полезная информация), 4) проверочная последовательность (исправление ошибок), 5) флаг окончания пакета (постамбула). Границы кадра маркируют уникальным словом (UW) и блоком служебной информации, использующиеся для сетевой кадровой синхронизации пакетов, передаваемых терминалами VSAT во входящих каналах VSAT-ЦЗС, и для управления терминалами VSAT по протоколам S, R-ALOHA.Любой из терминалов VSAT по коду адресного поля в заголовке пакетов принимает адресованные именно данному терминалу пакеты из переданной последовательности, остальные пакеты терминалом игнорируются т.е. будут пропущены. Для сетей VSAT имеются три стандартных длительности фрейма: 10, 15 и 20 мс, кадры длительностью 10 или 20 мс относятся к европейскому стандарту СЕРТ потока Е1 (2048 кбит/с), кадры с длительностью 15 мс – относятся к североамериканскому стандарту DS1 потока Т1 (1544 кбит/с).В каждом из ответных входящих каналов ПЗС-ЦЗС, передаваемых на отдельных несущих, организуются МДВР группы терминалов VSAT с передачей информации пакетами имеющих следующую структуру: 1) преамбула, 2) заголовок, 3) информационный блок, 4) проверочная последовательность, 5) постамбула.Пакеты разных станций VSAT располагаются на временных интервалах в пределах общего временного кадра. Значения типовых скоростей передачи пакетированной информации во входящих каналах составляют 64/128 кбит/с, вид модуляции - 2ФМ / 4ФМ (QPSK/ BPSK). Терминалы ПЗС осуществляют передачу на основе принципа "хоровода": станция 0 передаёт свой пакет управляющей информации, потом станция 1, потом станция 2 и т.д. После того как все ПЗС передадут свою управляющую информацию, в последнем фрейме будет передаваться информация тестирования оборудования о готовности к активной работе. Совокупность фреймов одинаковой структуры, идущие один за другим, образуют суперфрейм. Все фреймы суперфрейма разделены между собой защитными временными промежутками, во избежание перекрытия пакетов.На конце пакета устанавливается "хвост" нескольких символов сброса (очистки). Число символов в "хвосте" определяется кодовой скоростью (1/2, 3/4 или 7/8).Список использованных источниковМетодические указания и индивидуальные задания (МУ) по выполнению курсового проекта по дисциплине “Космические и наземные системы радиосвязи”.: - М: из-во МТУСИ, 2015 г. –37 с.Спутниксвязи. Экспресс-АМ2 [Электронныйресурс] //«Eurospace.me». - URL: http://ecoruspace.me/Экспресс+АМ2.htmlКамневВ.Е., ЧеркасовВ.В., ЧечинГ.В.. Спутниковыесетисвязи:Учебноепособие–М.: «АльпинаПаблишер», 2004. - 536с.Системыспутниковойсвязи / А.М. Бонч-Бруевич, В.Л. Быков, Л.Я.Канторидр.; подред. Л.Я. Кантора: Учебноепособиедлявузов. - М.:Радиоисвязь, 1992. -224 с.Рекомендация МСЭ-R Р.618. Рекомендация МСЭ-R Р.838. Рекомендация МСЭ-R P.837. Спутниковая связь и вещание. Справочник / Под ред. Кантора Л.Я.: - М: Радио и связь, 1997. Ермилов В.Т. Международное регулирование применения земных станций спутниковой связи типа VSAT. - М.: Горячая линия-Телеком, 1999.