Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь (1979) (1151860), страница 89
Текст из файла (страница 89)
(тб.22) Чем выше порог б тем меньше вероятность такого ложного сброса (ложной тревоги). Однако практически нецелесообразно выби.Рать этот порог высоким, так как в этом случае возникает необхо- 443 димость в устранении очень длинных последовательностей символов 1. Может возникнуть необходимость применения многокаскадных запоминающих устройств, управляющих нормальной работой счетчика. В [399) показано, что значение порога должно удовлетворять следующему условию, что является верхней границей порога: / < Р, (й/ — 1) + 2 — )Ч/2.
(16.23) В качестве примера рассмотрим скремблер с семиразрядным регистром сдвига. Зля последовательностей на входе, имеющих период 7 и 8 тактовых интервалов, максимальный период выходных последовательностей равен соответственно 7 (2' — 1) и 8 (2' 1). При этом максимальное показание счетчика, полученное в результате моделирования, равно 27. Следовательно, порог должен превышать эту величину. Выбор 1=64 позволяет избежать периодического характера ложного срабатывания счетчика для входных последовательностей с периодом 7 и 8 тактовых интервалов На основе (16.22) вероятность ложного сброса при случайной входной последовательности при 1=64 составляет р„,(Ут) = (/тт — ! + 1) (3/4) = (Ут — 63)'1 01 1О (16.24) для интервала наблюдения длительностью в Ут тактовых интервалов. Заметим, что ложное срабатывание счетчика не вызывает ошибки на выходе до тех пор, пока дескрсмблер производит такую жс коррскпню, что и скрсмблср.
Таким образом, использование сравнительно простых устройств скремблирования предотвращает формирование длинных последовательностей символов 1 или О в передаваемом сигнале без заметного повышения вероятности канальных ошибок. ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ Всемирная спутнииовая служба времени По мере того как отдельные цифровые системы связи объединяются в общую, глобальную цифровую сеть обмена сообщениями, становится все более важной проблема единого отсчета времени. Составной цифровой поток, передаваемый и принимаемый каждой оконечной станцией, оказывается адресованным множеству абонентов. Таким образом, получается связанная сеть цифровых терминалов с множеством абонентов.
Бели все местные опорные генераторы абонентов замкнуть в систему с единой для всех шкалой времени, то можно избежать потерь пропускной способности при асинхронном сопряжении цифровых потоков. В этом случае можно использовать буферные устройства с эластичной памятью, которые не требуют увеличения средней скорости передачи при асинхронном сопряжении потоков, если размеры буферной памяти настолько велики, что допускают определенные изменения времени распространения сигналов и флуктуации временнбго положения импульсов. Такой подход к организации связи предполагает обеспечение сигналами единого времени всех станций системы так, чтобы все генераторы опорных частот станций имели бы одну и ту же среднюю частоту. Метод многостанционного доступа с разделением сигналов во времени (МДВР) особенно критичен к точности временнбй привяз- 444 ки. Сигналы земной станции должны быть в синхронизме либо с временной шкалой спутника (или с ее моделью), либо главной станции, и эта точность может быть равной нескольким наносекундам.
Синхронизация сигналов, поступающих на вход спутникового ретранслятора от различных земных станций, должна поддерживаться с точностью ~- 3 нс относительно гипотетических часов спутника. Распространению международной шкалы времени с ранее недоступной точностью способствует наличие: стационарных спутников связи и квазистационарных навигационных спутников, находящихся на орбитах с периодом обращения 12 ч; современных методов высокоскоростной передачи цифровой информации; атомных стандартов частот. Система единого времени, использующая атомные стандарты частоты, располагаемые на ИСЗ, может привести как к увеличению точности навигационных систем определения местоположения подвижных объектов, так и к повышению эффективности цифровых систем связи.
В гл. !7 обсуждаются несколько вариантов системы единого времени. Основное внимание уделяется задачам синхронизации в системах связи с МДВР и синхронизации источников цифровой информации, хотя общие положения и принципы вполне приемлемы и для иных приложений концепций единого времени, в частности весьма близки к навигационным спутниковым системам. Глава 18 посвящена более подробным характеристикам синхронизирующих и зондируюгцих сигналов, построению приемных устройств для обработки шумоподобных сигналов (ШПС) н устройств автоматического слежения за кодированными сигналами. Исследуются ожидаемые переходные и шумовые характеристики следящих устройств, обсуждаются характеристики ШПС и других видов кодированных сигналов.
Глава Г7 ПРИНЦИПЫ СИНХРОНИЗАЦИИ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ 17.1. ЕееденЙе Спутниковые сети связи и системы навигации зачастую нуждаются в системах синхронизации, обладающих по крайней мере одной из следующих функций; 1. Генерирование временнбй последовательности неперекрывающяхся радиочастотных импульсов, передаваемых территориально разнесенными земными станциями прп использовании МДВР.
2. Глобальное распределение синхронизирующей информации таким образом„чтобы потоки кодированных сигналов от различных земных станций были бы синхронными со спутниковыми часами илн с временным стандартом системы. 445 3. Точное слежение за сигналами, принимаемыми от нескольких спутников (четыре илн более), каждый из которых имеет точные часы. В этом случае сравниваются расстояния до каждого нз этих спутников и по разностям этих расстояний определяется местоположение потребителя (как точка пересечения нескольких гиперболоидов) .
Некоторые модели второй задачи описаны в (159, 491). Требуемая точность синхронизации во времени может изменяться от наносекунды до нескольких микросекунд в тенение нескольких суток или месяцев. В течение столь больших интервалов времени даже современные атомные стандарты времени не способны обеспечить без коррекции требуемую точность.
Кроме того, орбиты ИСЗ обладают эксцентриситетом, отличным от нуля, дрейфуют по наклонению к плоскости экватора, или по другим параметрам, что приводит к суточным изменениям времени прохождения сигналов между спутниковым ретранслятором и земной станцией. Групповое время задержки сигналов при прохождении радиоволн через атмосферу и ионосферу и запаздывание сигналов в фильтрах аппаратуры могут изменяться во времени и при изменении угла места спутника и местоположения земной станции. Эта глава начинается с определения основных понятий и принципов единого времени и частоты, после чего описываются некоторые используемые шкалы времени.
Затем обсуждаются различные варианты синхронизации н временных преобразований, а также состав соответствующего оборудования для выполнения этих преобразований. Кратко рассматриваются и сравниваются такие синхроннзиру|ощие и зондирующие сигналы, как многочастотный сигнал, структурно-меандровый сигнал, шумоподобные сигналы; обсуждается геометрия орбит и флуктуация времени распространения сигналов, что влияет на временные преобразования.
Описываются различные источники временных ошибок, неточности в генерированни опорных частот, характерные свойства атомных стандартов частоты. В конце главы обсуждаются другие причины погрешностей при передаче сигналов времени, в частности влияние условий прохождения радиосигналов через атмосферу н ионосферу.
Воздействие теплового шума на передачу сигналов времени (синхронизирующих сигналов) подробно рассматривается в гл. 18. 1тнк ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЕДИНОГО ВРЕМЕНИ И ЧАСТОТЫ Рассмотрим четыре основных понятия, связанных с определением времени, а именно: а) интервалы времени, б) отсчет(измерение) времени, в) одновременность событий н г) релятивистское расширение времени. Эти элементарные понятия важны для описания н оценок количественных характеристик, используемых в последуюшнх обсуждениях преобразований временных стандартов.
Базовым интервалом (единицей измерения) времени является секунда. Современное определение секунды зафиксировано на 13-й Ежегодной конференции весов и измерений (Париж, 1968 г.). 446 Секунда — зто продолжительность 9192бЗ! 770 периодов колебаний, соответствующих переходам между двумя сверхблизкими уровнями атома основного изотопа схезия с атомным весом ИХ Для формирования базового, стандартного интервала времени используется совокупность нескольких цезиевых стандартов частоты, выходные показания которых усредняются.
Поскольку частота колебаний цезиевого стандарта равна по приведенному выше определению 9192631770 Гц, то для выражения измеряемого временнбго интервала в секундах подсчитанное число колебаний необходимо просто разделить на это число. Второе понятие — это отсчет времени илн текущее время 1. Текущее время 1 исчисляется числом периодов цезиевых переходов, начиная от некоторого оговоренного исходного момента времени. Более конкретно, идеальное текущее время определяется как 1=й' т+1е (17.1) где 1е — оговоренный начальный момент времени, с которого начинается процесс счета периодов; У вЂ” количество периодов, которые наблюдались после момента времени 1о и т — идеальный период, определяемый цезпевым резонансом.
Одновременность событий — это третье понятие, связанное с единым временем. Два события являются одновременными в данной системе координат, если соответствующие этим событиям сигналы поступают одновременно (совпадают во времени) в точку, находящуюся на геометрически одинаковых расстояниях от точек местоположения источников событий. Например, рассмотрим временную диаграмму, приведенную на рнс. !?.1а, Точки А и В яв- ичсслой ель в> Рис. 17.1. Принцип измерения времени в движущейся системе коор- динвт: и — сигналы, передаваемые из точек А н В, принадлежащих одной и той же системе координат, приходят одновременно в среднюю точку ан б — система координат Х' движется со скоростью о относительно системы координат Е 447 ляются фиксированнымн точками в системе координат Х', в которых расположены часы А и В. В каждом периоде, например в начале колебаний этих генераторов, излучается импульс.
Начала этих периодов являются одновременными событиями, а сами генераторы — взаимно синхронными, если импульсы от А и В приходят в точку Π— геометрическую середину между точками А и  — в один и тот же момент времени. Следующее подлежащее обсуждению понятие — расширение времени, обусловленное относительным движением двух систем координат, одна из которых движется относительно другой со скоростью о. Этот эффект является результатом специальной теории относительности. На рис. 17.! б показаны две системы координат Х и Х', при этом система Х' движется со скоростью о относительно системы координат Х.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
