Диссертация (1137272), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Располагаясь на геоцентрической орбите (35 786 км), ИСЗ может «освещать» большую территорию – околотрети поверхности Земли, поэтому через его бортовой ретранслятор могут непосредственно связываться любые станции, находящиеся на этой территории.Трех ИСЗ с мощным электропитанием, находящихся на геостационарных орбитах, может быть достаточно для создания почти глобальной системы спутниковой связи (иногда достаточно и одного). В то же время современные средствапозволяют сформировать очень узкий луч диаграммы направленности антенн,чтобы при необходимости сконцентрировать энергию передатчика ИСЗ на ограниченной площади, например на территории небольшого государства, илиобласти.
Это дает возможность использовать ИСЗ и для обслуживания небольших зон. Следует отметить, что трасса луча между ИСЗ и земной станцией (ЗС)проходит обычно под значительными углами к земной поверхности, чтоуменьшает влияние затенений и шумового излучения Земли на прием сигналовземной станции.14Рис.1.1 – Радиосистемы связи:а – орбиты ИСЗ (1 – геостационарная; 2 – высокая эллиптическая;3 – низковысотная); б – структурная схема спутниковой и сотовойподвижной системы с МГН-сигналом; в – БПС; г – радиорелейныеподвижные системы; д – с усилительным нелинейным трактомОборудование спутниковой системы связи, расположенное на РТР, называют космической радиостанцией, а оборудование, расположенное на Земле –наземной радиостанцией.15Канал передачи радиосигнала от наземной станции на спутник называютвосходящим, а канал передачи сигналов в обратном направлении – нисходящим.Энергетическое снабжение электрическим напряжением самого спутникаи других его устройств и систем осуществляется от солнечных батарей, работающих от Солнца.На спутниках, помимо ретрансляционной аппаратуры, размещают оборудование, обеспечивающее стабилизацию положения спутников на орбите иориентирование его в пространстве (антенны РТР направляют в сторону Земли,солнечные батареи – в сторону Солнца) [15, с 27; 16, с.
8; 17, с.56]. Искусственные спутники Земли информационного (связного) назначения широко используются для передачи различных сообщений, организации ТВ, телефонных, телеграфных и других каналов связи. Спутниковая связь осуществляется междуземными станциями, которые могут быть как стационарными, так и подвижными – в частности, сотовыми (рисунок 1.1,б).Для экономичности связи применяют многоканальные линии радиосвязи,что приводит к необходимости увеличения полосы пропускания частот в линии.
Широкая полоса требуется также для ретрансляции телевизионных сигналов. С расширением полосы пропускания растет опасность искажения сообщений помехами радиоприему.Поэтому прием сообщений с допустимыми искажениями – важнейшаязадача, решаемая увеличением мощности радиосигналов, выбором частот связи, уменьшением уровня шумов радиоприемников, применением эффективногокодирования, выбором типа модуляции, способа приема и обработки радиосигналов при малом отношении сигнал/помеха и др.
Например, частоты радиосигналов выбирают в пределах от 1 до 10 ГГц, так как на меньших частотах резкорастут помехи от шумов космоса, а на больших – от шумов атмосферы; в первых каскадах усилителей радиоприемников земных станций используют малошумящие квантовые усилители и параметрические усилители, охлаждаемыежидким гелием.16В настоящее время почти во всех областях радиосистем связи широкоераспространение получили радиорелейные линии (РРЛ), которые служат дляорганизации надежных подвижных цифровых каналов передачи данных (рисунок 1.1, в, г): при создании магистральных линии связи, транспортных сетей, атакже локальных ответвлений для реализации «последней мили» (GSM, CDMA,4G, Wi-max и др.), при построении корпоративных сетей связи и передачимультимедийной информации, а также для передачи цифровых телевизионныхканалов [18, с.12].Однако наземные радиорелейные линии не могут в полной мере удовлетворить обмен радиовещательных и телевизионных программ, особенно еслиони сильно удалены друг от друга.Между ретрансляторами радиосистемы связи не может быть большихрасстояний, поэтому размещение наземных РТР и базовых станций связано созначительными техническими и экономическими сложностями, а связь черезокеаны и труднодоступные территории просто невозможна.
От этих недостатков как раз и свободны ССС, которые обладают достаточно высокой пропускной способностью и позволяют обеспечить экономичную круглосуточнуюсвязь между любыми оконечными пунктами, обмен радиовещательными и телевизионными программами, одновременную работу без взаимных помехбольшого числа линий [18, с. 123; 19, с.146].Решение задачи совершенствования многообразных радиосистем связи иповышения качества их функционирования при наличии нелинейных искажений и многолучевости распространения на сложных по рельефу загородных игорных трассах непосредственно связано с обеспечением высокого динамического диапазона и линейных свойств всех трактов прохождения многочастотного сигнала, особенно линейности характеристик МУМС [20, с.
23-25].В противном случае в приемопередающих трактах возникают ИМС, создающие взаимные помехи во всех каналах передачи информации и мешающиенормальному функционированию радиосистемы связи.171.2. Анализ условий распространения электромагнитных волн радиосистем связи на загородных и горных трассах с различным ландшафтомВо многих регионах земного шара предоставление услуг подвижной радиосвязи затруднено из-за национальных особенностей застройки и основноговида сложных по рельефу ландшафтов.
Примером таких условий для радиосистем связи может служить Сирийская республика.Рассмотрим эти особенности. Площадь Сирийской республики составляетоколо 185,2 тысяч км2. Горная цепь плато Ансарúя (Ан-Нусайрúя) разделяетстрану на влажную западную часть и засушливую восточную. Плодороднаяприбрежная равнина расположена на северо-западе республики Сирия и простирается на 130 км с севера на юг вдоль берега Средиземного моря от турецкой до ливанской границы [21, с.4-12]. Здесь сосредоточено практически все сельское хозяйство страны.Большая же часть сирийской территории расположена на засушливом плато, испещренном горными цепями Дажабль-ар-Рувак, Джабаль-АбуРуджмайн и Джабаль-Бишри. Средняя высота горных плато над уровнем моряколеблется от 200 до 700 метров.
К северу от гор расположена пустыня Хамад,к югу – Хомс.Жилая загородная застройка в основном представлена малоэтажными каменными зданиями, расположенными на холмистой местности в окружениигор. При этом в районах жилой застройки достигается высокая плотность населения и большая часть трафика связи связана с этими районами [2, с. 128]. Отметим, что сотовая связь и передача и мультимедийной информации частотногодиапазона GSM-900/1800в настоящее время затруднена из-за условий гражданской войны.В условиях будущего возрождения Сирийской республики многоканальная спутниковая подвижная, радиорелейная и сотовая связь в основном будетсоздаваться заново из-за появления новых радиосистем передачи информации исвязи, передачи данных и систем мультимедиа, из-за замены морально уста-18ревших радиосистем связи и с очевидной необходимостью восстановления разрушенных участков.При этом должны быть учтены все новейшие достижения в области радиосистем передачи информации, и в том числе систем телекоммуникаций, радиовещания и телевидения, в частности, в адаптации, применении и разработкеновых методов территориально-частотного планирования нескольких зон покрытия.Существующие условия загородной застройки и изрезанности территории из-за преобладающих горных ландшафтов приводят к созданию условийинтенсивной многолучевости при образовании каналов мобильной связи, чтосоздает проблемы в обеспечении качества связи и обеспечения условий выполнения хэндовера.
Фактически любую радиотрассу при наличии многолучевостираспространения можно представить в виде набора нескольких основных путей, по которым сигнал от ретранслятора, или базовой станции доходит до антенны мобильного телефона и наоборот.На каждом из этих путей находятся различные объекты, влияющие нараспространение электромагнитных волн.В городских и загородных условиях можно выделить следующие основные элементы:• направляющие структуры (проспекты, улицы, участки рек, контактныелинии городского электротранспорта и др.);• отдельное здание или группы зданий;• поверхность Земли и препятствия на ней (неровности поверхности, автомобили, столбы, стены и т.п.);• участки растительности (леса, парки, скверы и пр.).Моделирование влияния перечисленных объектов и путей на распространение электромагнитных волн можно осуществлять двумя основными способами [22, с.15-18; 23, с.236]:• детерминированными;• статистическими и комбинированными.19К первым относят в основном методы геометрической оптики, физической и геометрической теорий дифракции, метод параболического уравнения, атакже численные методы электродинамики.
Они позволяют произвести расчетынапряженности поля с большой степенью точности, но предъявляют высокиетребования к точности задания модели среды.Статистические методы анализа и расчетов учитывают случайный характер распределения неоднородностей среды, оказывающих влияние на процессраспространения электромагнитных волн. Они позволяют предсказать некоторые средние характеристики сигналов.Применение современных методов расчета зон покрытия систем подвижной связи обеспечивает высокое качество связи и значительную экономическую выгоду из-за экономии средств на создание сооружений связи с равномерной загрузкой.При анализе распространения электромагнитных волн в радиоканале системы передачи информации или радиосвязи часто используется модель свободного пространства.
В рамках этой модели предполагается, что в канале отсутствуют такие процессы, как отражение, преломление, поглощение, рассеяние идифракция электромагнитных волн. Если ли же рассматривается распространение электромагнитных волн в земной атмосфере, то она предполагается однородной для распространения радиоволн и удовлетворяющей указанным вышеусловиям.Предполагается, что земная поверхность находится достаточно далеко отрадиотрассы, так что ее влиянием можно пренебречь. Модель свободного пространства является эталонной при анализе распространения электромагнитныхволн на различных трассах.В рамках этой модели энергия сигнала зависит только от расстояния между передатчиком и приемником и убывает обратно пропорционально квадратурасстояния.Достоверность и надежность передачи аналоговой или цифровой информации определяется несколькими факторами, среди которых можно выделить20отношение сигнал/шум, а также искажения сигнала, вызванные межсимвольнойинтерференцией.В цифровых радиосистемах связи вероятность ошибки зависит от нормированного отношения сигнал/шум [8, с.
25-31].Уменьшение отношения сигнал/шум может быть вызвано снижениеммощности излучаемого передатчиком радиосистемы связи сигнала, повышением мощности шума или мощности сигналов, интерферирующих с полезнымсигналом.Эти механизмы называются, соответственно, потерями (ослаблением) ишумом (интерференцией). Ослабление может происходить в результате поглощения энергии передаваемого полезного сигнала, отражения части энергиисигнала или рассеяния.Существуют несколько источников шумов и интерференции – тепловойшум, галактический шум, атмосферные и промышленные помехи, интермодуляционные, перекрестные и интерферирующие сигналы от других источников.Перечислим некоторые причины потерь.1. Потери, связанные с ограничением полосы канала.2. Межсимвольная интерференция.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
