Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь (1979)

ББК 32.884 1 С72 УДК 629.783: 681,32 Сиилкер Дж. С72 Цифровая спутниковая связь. Пер. с англ./Под ред. В. В. Маркова.— Мс Связь, 1979.— 692 с., ил. В перл 3 р, 1О к. В этой «инге, наянсанной известным американским специалистом по теории и технике связи и навигации, обсуждаются особенности цифоовых спутниковых систем связи с мноюставционным доступом, начиная от цифровых методов модуляции (ИКМ. ДМ1 и кончзя использованием шумоподобных сигналов для всемирной службы времени. Много внимания уде.

ляется видам фазоаой манипуляции, синхронизации прп разделении сигналов во времени и оценке искажений из-за взаимодействия сигналов в спутниковом ретрансляторе. Кинга рассчитана на инженерно-технических работников, специализирующихся в области космической связи. 30404 — 184 С 33 — 79 045(01) — 79 ББК 32.884Л ВФ!.3 2402020000 Д7К. СПИЛКБР ЦИФРОВАЯ СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ Перевод с английского М.

Д. Венедиктова, В. В. Петрова и А. И. Панкова под ред. В. В. Маркова Редактор Л. И. Венгренюк Художник Л. Н. Сильянав Художественный редактор А. А. Да н ил ни Технические редакторы Л. К. Грачева и Г, И. Колосова Корректор Л. Н. Лещева ИБ 30 570 Типография издательства «Связь» Госкомиздата СССР Москва !01000, ул.

Кирова, д. 40 © 19?7 Ьу РПЕЫТ!СЕ-НА11, 1ИС. ЕП81ецгоой СИ~3, Ыечг зегзеу © перевод на русский язык, предисловие, примечания. Издательство «Связьв, 1979 Сдано в набор 29.03.79 г, Формат 60Хзойэ Бумага тип. № 1 Уел. печ. л. 37,0 Уч..изд. л. 40,10 Зан. № 166 Издательство «Связь». Москва Поди. в печ. 25.10.79 г. Гарнитура литературная Печать высокая Тираж 4000 экз. Иэд. № 16436 Цена 3 р.

1О к. 101000, Чнстопруднмй бульвар, д. 2 ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ ц ближайшие десятилетия предполагается значительное возрастание потоков информации как за счет увеличения использования традиционных сигналов: телефонных, телевизионных, телеграфных, так н за счет роста систем передачи данных, в частности автоматизированных систем управления, использующих в качестве своих элементов современную вычислительную технику. Задача обеспечения передачи больших потоков информации, очевидно, должна решаться как путем модернизации существующих систем связи, так и путем развития новых, в частности, спутниковых систем. Спутниковая связь является одним нз наиболее «молодых» видов связи, появившихся после запуска а 1957 г. первого советского искусственного спутника Земли. С момента своего появления спутниковая связь бурно развивалась. По мере совершенствования аппаратуры, развития методов передачи сигналов, а также накопления опыта эксплуатации появилась возможность перехода от отдельных линий спутниковой связи к локальным и глобальным системам спутниковой связи.

Так, в Советском Союзе на основе систем спутников «Молния-1» и «Молния-3» создана национальная система «Орбита», включающая более 100 станций, и международная система «Интерспутник». На основе спутников «Экран» создана локальная телевизионная спутниковая система. За рубежом создана международная система «Интелсат», объединяющая более 80 стран. Создаются и национальные спутниковые системы, например «Аннк» в Канаде, «Симфония» во Франции и в ФРГ и др.

Наконец, начато создание морской спутниковой системы связи «Инмарсат». Такие темпы развития спутниковых систем связи объясняются рядом достоинств, которыми они обладают. К ним, в частности, относятся большая пропускная способность, огромные перекрываемые пространства, высокое качество каналов связи. Эти достоинства, которые определяют широкие возможности спутниковой связи, делают ее уникальным и эффективным средством связи.

Развитие спутниковых систем связи не находится в стороне от Развития систем связи вообще, тенденцией развития которых является переход к цифровым системам связи. Потоки проходящей через системы связи цифровой информации Растут в прогрессирующем объеме. Одновременно растут и потоки аналоговой информации. Поскольку в ЭВМ информация представлена в цифровой форме, технические средства связи должны быть соответственно сопряжены с техническими средствами вычислительной техники. Возможны несколько путей построения систем, предназначенных для передачи как аналоговых, так и цифровых потоков информации. Первый путь состоит в использовании универсальных трактов и каналов, образуемых стандартными системами с частотным разделением сигналов.

При этом потоки аналоговых сигналов передаются обычным образом без дополнительных преобразований; потоки цифровой информации передаются по тем же трактам, оборудованным адаптивными гармоническими корректорами. Второй путь предусматривает преобразование всех видов аналоговой информации в цифровую и передачу ее по трактам широкополосных систем совместно с цифровой информацией, полученной непосредственно от средств передачи данных. Третий путь построения цифровых систем предусматривает всеобщий характер преобразования аналоговой информации в цифровую в самих источниках сообшений (например, в телефонном аппарате).

В такой системе осуществляются только коммутация, объединение и разделение цифровой информации. К настоящему времени развитие цифровых систем связи идет по второму пути. Однако применительно к собственно спутниковым системам связи два последних пути по существу одинаковы: на земную станцию должны поступать потоки цифровой информации. Следует отметить, что выбор того илп иного пути передачи цифровой информации через спутниковые системы связи в определенной степени зависит от выбранного метода иногосганг(ионного доступи Известно, что многостанционный доступ с временным разделением сигналов применительно к спутниковым системам связи обладает наибольшей эффективностью и дает ряд существенных возможностей при построении системы.

Этот метод доступа предусматривает передачу сигналов в цифровой форме. Таким образом, если говорить о спутниковой системе связи будущего, то такая система представляется цифровой. Однако создание цифровых спутниковых систем связи является сложной проблемой, основой которой являются изыскание оптимального метода передачи цифровых сигналов, синхронизация работы всех земных станций системы и ряд других вопросов. Подтверждением сложности этой проблемы, в частности, являются многочисленные публикации, а также ряд международных конференций, полностью посвященных цифровым спутниковым системам связи '. Учитывая обшую тенденцию развития теории п техники связи— дифференциацию отдельных направлений,— приводящую к определенной разобщенности теоретических исследований и инженерных разработок, а также к трудностям системной оценки и прогнозирования сложных комплексов, давно назрела необходимость в обобшаюшей работе по цифровым спутниковым системам связи.

' Первая международная конференция по цифровой гвутииковой связи состоялась в 1969 г. (Лондон), вторая — в 1972 г. (Париж), третья — в !975 г, (Киото), четвертая — в 1978 г. (Монреаль). 6 таков работой является предлагаемая читателю книга американского специалиста по теории и технике связи и навигации Дж. Дж. Спилкера '. Книга входит в серию книг по современным проблемам теории и техники систем и средств связи, некоторые из которых переведены на русский язык, например [177е, 268*, 439е и др.).

Книга Дж. Спилкера дает относительно компактное, но достаточно строгое изложение современного состояния теории и техники цифровой спутниковой связи, являющейся весьма плодотворным объединением развивающихся методов цифровой передачи сообц(ений и одного из практически наиболее ощутимых результатов космической техники — создание глобальных систем 'передачи большой пропускной способности, Своеобразие книги Дж. Спилкера состоит в ее всеобъемлющем характере. Она затрагивает практически все ключевые вопросы проектирования и разработки современных цифровых спутниковых систем связи, в том числе: параметры орбит, модуляцию, кодирование, синхронизацию, службу единого времени и др.

В связи с этим книга является в какой-то степени хрестоматией, весьма полезной при общем ознакомлении с проблемами цифровых спутниковых систем связи. В то же время она является объединяющим фундаментом для более подробного сопоставительного анализа и синтеза конкретных спутниковых систем связи. Книга полезна и как справочное пособие, чему способствует обширный список литературы и предметный указатель.

Книга органически разделена на четыре части. Первая часть посвящена вопросам преобразования аналоговых сигналов в цифровые и обратному восстановлению исходного сигнала с учетом искажений и помех в тракте передачи. После краткого обзора проблем цифровой спутниковой связи (гл. !) излагаются теоретические вопросы дискретизации сигналов с неограниченным спектром (гл. 2).

Основу первой части составляют гл. 3 и 4, посвященные современному состоянию теории и техники импульсно-кодовой и дельта-модуляции. Заканчивается первая часть книги изложением существа сопрям<еипя скоростей цифровых потоков при временном объединении на примере согласования скорости (стаффинга) элементов и кодовых слов (гл. 5).

Вторая часть книги посвящена вопросам спутниковой ретрансляции в системах с многостанционным доступом. Изложение энергетических соотношений спутниковой линии связи (гл. 6) перехоз б р й е у р р 1 а -с....,.......,.„.. » . ° .. ~-... ф-. з-- окончил в 1953 г, в Кентфилде (шт, Калифорния) и специализировался в обла. сти электротехники. Затем в Стенфордском университете (шт. Калифорния) он получил степень бакалавра (1955 г.), степень магистра (1956 г.) и степень доктора философии (1958 г.).

В период 1956 †-1958 гг. дж. Спилкер, будучи науч. ассистентом лаборатории электроники электротехнического отдела Стен'фордского университета, занимался теорией цепей на транзисторах, а с 1958 г. в от е (Пало от"еле связи и управления ракетно-космического отделения фирмы «Локхид» зло дльто, шт. Калифорния) — исследованиями проблем статистической теории свизн н цепей (434*) 7 торов (гл. 7) и аппаратуры земных станций (гл. 8).

Последние две главы этой части (гл. 9 и !0) посвящены особенностям много- станционного доступа при частотном и временнбм разделении сигналов. Третья часть книги (гл. 11 — !6) посвящена современным методам передачи цифровых сигналов по каналам с ошибками.