Проектирование цифровых систем спутниковой связи (стр. 2 из 5)
В каждом из ответных входящих каналов ПЗС-ЦЗС, передаваемых на отдельных несущих, организуется МДВР группы терминалов VSAT с передачей информации пакетами со следующей структурой: 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. Типовые скорости передачи пакетированной информации во входящих каналах 64/128 кбит/с. манипуляция - 2ФМ / 4ФМ (QPSK/ BPSK). Терминалы ПЗС ведут передачу по принципу "хоровода": станция 0 передаёт свой пакет управляющей информации, потом станция 1, потом станция 2 и т.д. Когда все ПЗС передали свою управляющую информацию, то в последнем фрейме передается информация для тестирования оборудования на предмет готовности к активной работе. Множество фреймов идентичной структуры, следующие один за другим, формируют суперфрейм. Между всеми фреймами суперфрейма имеются защитные временные промежутки, чтобы не было перекрытия пакетов.
В конце каждого пакета имеется "хвост" из нескольких символов для сброса (очистки). Точное количество символов в "хвосте" зависит от кодовой скорости (1/2, 3/4 или 7/8).
2. Определение зоны обслуживания КС с построением на карте местности. Определение параметров передающей антенны: ширины диаграммы направленности по половинной мощности и коэффициент усиления.
Республика Саха (Якутия)
При расчетах зон обслуживания часто пользуются сферической системой координат с началом в точке размещения спутника (S), показанной на рисунке
По географической карте России определим граничные точки зоны обслуживания.
В курсовом проекте рассматривается республика Саха соответственно получим:
северная точка: 74 град. с. ш.; 120 град. в. д.
южная точка: 56 град. с. ш.; 131 град. в. д.
западная точка: 65 град. с. ш.; 106 град. в. д.
восточная точка: 68 град. с. ш.; 163 град. в. д.
Спутник обслуживающий данную зону называется Экспресс, его долгота 140° в. д.
Для определения параметров луча космической станции (длины диаграммы направленности антенны) географические координаты крайних точек зоны обслуживания (точки 1, 2, 3, 4) следует пересчитать в углы
и 
сферической системы координат (угловой спутниковой проекции).
Нанесём точки 1….4 на проекцию с координатами
и . 
Зона обслуживания КС в спутниковой проекции
2.1 Определение ширины ДН по половинной мощности и коэффициент усиления
g = 26 дБ
3. Определение полосы частот, необходимой для передачи одной несущей, модулированной кодированным ЦС. Определение отношения несущая шум на входе приемной ЗС, требующееся для обеспечения коэффициента ошибок 10-7 и 10-3
3.1 Определение полосы частот, необходимой для передачи одной несущей, модулированной кодированным ЦС
Скорость передачи входного потока
Bвх = Вцс + Всс
Скорость передачи одного информационного потока
Вцс = 256000 бит/с,
скорость передачи сигналов служебной связи Всс = 0
Bвх = 256000 бит/с
Скорость кодирования
R = 3/4
Скорость передачи цифрового потока на выходе помехоустойчивого кодера с учетом скорости кодирования
Вк = Bвх / R
Bk = 3.413*105 бит/c
Результирующая скорость передачи в радиоканале с модуляцией 4ФМ
Врк = Bk / (log2M),
где М = 4 в случае использования модуляции 4ФМ.
Врк = 1.7*105 бит/с
Ширина спектра модулированного радиосигнала
Пс = Врк *(1 + α),
где коэффициент скругления спектра
α = 0.25
Пс = 2.1*105 Гц
П1 = 1.3*Пс = 2.8*105 Гц
3.2 Определение отношения несущая/шум на входе приемной ЗС, требующееся для обеспечения коэффициента ошибок 10-7 и 10-3
Значение Кош – 10-7 соответствует условиям отсутствия осадков ("ясное небо") и является достоверным в период готовности более 10% любого месяца, а значение Кош – 10-3 соответствует условиям наличия осадков ("ухудшение погоды") и является достоверным в период готовности в течение более 0,03% любого месяца.
Требуемое для обеспечения заданной достоверности hдоп на входе демодулятора приемной ЗС определяется из таблицы в пособии по курсовому проектированию в зависимости от кодовой скорости R и требуемого коэффициента ошибок Кош ЦС на выходе декодера.
При проектировании следует иметь в виду, что на входе приемной ЗС помимо полезного сигнала и теплового шума могут присутствовать также мешающие сигналы от других систем связи и интермодуляционные шумы, возникающие в передатчиках КС и ЗС, работающих в многосигнальном режиме. В первом приближении эти дополнительные помехи могут быть учтены прибавкой запаса в 1...2 дБ.
Кош = 10-7 R = 0.75 hдоп = 8.2 дБ
Кош = 10-3 R = 0.75 hдоп = 5.2 дБ
Δдоп = 1 дБ
ht = hдоп + Δдоп
Затем рассчитываются требуемые значения qfт и qт.
Чтобы обеспечить заданное отношение qfт в конце СЛС, состоящей из двух участков : участок "вверх" (↑) и участок "вниз" (↓), на каждом оно должно обеспечиваться с запасом. На участке ↑ энергетический потенциал обеспечить легче, поэтому коэффициент энергетического запаса а на этом участке выбирают больше : а = 5...10 , а на участке коэффициент энергетического запаса b рассчитывают по формуле:
и распределяют требуемое отношение qfт по участкам:
Сведем полученные данные в таблицу
| Коэф. ошибок, Кош | hт, дБ | qт, дБ | qfт, дБГц | qfт ↑, дБГц | qfт↓, дБГц |
| 10-3 | 6,2 | 6.9 | 60.3 | 68.7 | 60,9 |
| 10-7 | 9,2 | 9.9 | 63.3 | 71.7 | 63.9 |
Bвх = 256 кбит/с ; R = 3/4 ; Δдоп = 1 дБ ; а = 7 ; b = 1,17
4. Расчет максимально возможного количества несущих, передаваемых в одном стволе ретранслятора ССС. Определение мощности передатчика КС на одну несущую в многосигнальном режиме. Выбор походящего ствола и передающей антенны, составление плана частот для выбранного ствола, выбор конфигурации сети. Определение количества ЗС, которое можно разместить на заданной территории
4.1 Расчет максимально возможного количества несущих, передаваемых в одном стволе ретранслятора ССС
Пств = 40*106 Гц - полоса ствола КС
П1 = 2.8*105 Гц - полоса частот, требуемая для передачи одной несушей
n = 144 - количество несущих в одном стволе
4.2 Определение мощности передатчика КС на одну несущую в многосигнальном режиме
- коэффициент использования выходной мощности ретранслятора в многосигнальном режиме
Ppkc = 100 Вт - выходная мощность передатчика в ствол
P1kc = 0.35 Вт
- мощность передатчика КС, отводимая одной несущей при МДЧР
4.3 Выбор походящего ствола и передающей антенны, составление плана частот для выбранного ствола, выбор конфигурации сети
Частота вверх = 6 ГГц
Частота вниз = 4 ГГц
Количество несущих = 144
Полоса ствола КС = 40 МГц
Полоса частот, требуемая для передачи одной несущей = 280 кГц
Защитная полоса = 56 кГц
Рис 3. План частот 6 ствола спутника "Экспресс - 140" для 144 несущих
4.4 Определение количества ЗС, которое можно разместить на заданной территории
- количество потоков, передаваемых одной ЗС 
-количество земных станций 
Так как скорость передачи ЦС = 256 кбит/с и количество ЗС = 24, то конфигурацией сети является "звезда".
5. Размещение десяти ЗС в ЗО. Расчет для десяти ЗС азимута, угла места и наклонную дальность. Выбор центральной (ЦЗС) и худшей (ХЗС) земных станций
5.1 Размещение десяти ЗС в ЗО
| Координаты ЗС: | град., с.ш. | град., в.д. |
| 1. Нерюнгри | 56 | 124 |
| 2. Алдан | 58 | 125 |
| 3. Ленск | 60 | 115 |
| 4. Олёкминск | 60 | 126 |
| 5. Покровск | 61 | 129 |
| 6. Якутск | 62 | 129 |
| 7. Мирный | 62 | 114 |
| 8. Вилюйск | 63 | 121 |
| 9. Усть-Нера | 64 | 143 |
| 10. Тикси | 71 | 129 |
