Мордухович Л.Г., Степанов А.П. Системы радиосвязи. Курсовое проектирование (1987) (1152059), страница 20
Текст из файла (страница 20)
При этом допустимые значения частости ©шебек для64~3различных условий составляют 10~~, 10~ , 10 . При правильныхметодах измерений частость ошибок достаточно близка к вероятности ошибочного приема, которая зависит от отношения .на входе демодулятора:,р . , , ,энергия элементарной посылки (1-го бита)спектральная плотность мощности шумаТребуемое значение (Еэ/М0), необходимое для обеспечения заданной частости ошибок, е первую очередь зависит от методапо•обработки (модуляции и демодуляции) цифрового сообщения.В настоящее время наибольшее распространение получили различные виды ФМ и, в частности, 4-уровневая относительная (дифференциальная) ФМ (4 ОФМ) в сочетании с когерентной демодуляцией.
Начинают находить применение также другие многоуровневые виды ФМ и 'представляющая большой интерес такназываемая манипуляция с минимальным сдвигом (ММС), являющаяся разновидностью ЧМ без разрыва фазы. Использованиеугловых методов модуляции несущей 'обусловлено тем, что в спутниковых линиях связи имеются элементы с ярко 'выраженнойнелинейностью - передаточной («амплитудной») характеристики(например, ЛБВ ретранслятора). В связи с этим явное преимущество имеют методы передачи, при которых сохраняется постоянство огибающей радиосигнала.В последнее время в ССС находит применение метод обработки цифровых сообщений с помощью сверточных кодов и декодирование по критерию максимального правдоподобия [19].
Этотметод по сравнению с обычными (некодированными) 2ФМ и 4ФМпозволяет на. 4—6 дБ снизить требуемое отношение (EJNQ) притой же вероятности ошибок. Кодирующие и декодирующие устройства, использующие метод Витерби, сравнительно просто реализуются при скоростях передачи до 100 Мбит/е. При этом энергетический выигрыш получается за счет некоторого увеличенияскорости передачи (в 1,2—1,5 раза) и соответствующего расширения занимаемой полосы частот (табл. 3.6 и 3.8). Таким образам, данный метод оказывается наиболее (выгодным в случаях,когда энергетический потенциал линии ограничивается мощностьюпередатчика (когда решающим фактором является ограничениемощности, а не занимаемой полосы частот).Т а б л и ц а 3.6Вероятностьошибок на 1 битююю-643[£3Wo] (дБ) при различных методах модуляции несущей и оптимальном приеме2ФМ, 4ФМ8ФМ16КАФМ10,88,87,413,811,710,114,512,310,6В табл.
3.6 приведены значения (E3/\N0), необходимые для достижения требуемых значений вероятности (частости) ошибок приразличных методах обработки [14]. При этомAh,(3.9)где R — скорость передачи цифрового сообщения, бит/с; ДЛ == 2—6 дБ — аппаратурный запас на реализацию, обусловленныйнеидеальностью характеристик аппаратуры.111Для определения ширины полосы частот, занимаемой модулированным цифровым радиосигналом, можно воспользоваться следующим выражением:Лц.м = ( l , l - l , 3 ) # / l o g 2 M ,(ЗЛОгде М — число возможных уровней (состояний) модулируемогопараметра несущей.Сравнение приведенных в табл.
3.6 результатов и выражение(3.10) показывают, что многоуровневые методы передачи требуютувеличения отношения несущая-шум, но( позволяют уменьшить занимаемую полосу частот. Таким образом, эти методы выгоднеев тех случаях, когда решающим фактором является ограничениезанимаемой полосы, а не мощности.ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫСПУТНИКОВОЙ ЛИНИИ СВЯЗИРассмотрим один участок спутниковой линии связи, состоящийиз передающего и приемного устройств, передающей и приемнойантенн и тракта распространения.Для оценки энергетического потенциала передающей станцииудобно использовать понятие эквивалентной изотропно-излучаемой мощности (ЭИИМ в дБВт)Р„ = Ю Ig (Р п ть GTn) = Ga + 10 lg (Pn ть),где Р „ — мощность передатчика, Вт; т]п — коэффициент передачи(по мощности) эзоляоводного тракта передающей ЗС от выходапередатчика до облучателя антенны; Gn — коэффициент усиленияпередающей антенны относительно изотропного излучателя, дБ.В свою очередь энергетический потенциал приемной станциидостаточно полно характеризует так называемая добротностьприемной станции (в дБ/К):О/Т - 10 lg (G*np/Ts) = G n p - 1 0 lg T s ,где Ts — суммарная эквивалентная шумовая температура приемвой 'станции, приведенная к облучателю антенны, К (§ 3.6); Gnp —коэффициент усиления приемной антенны в заданном направлении относительно изотропного излучателя, дБ.Добротность и ЭИИМ — наиболее общие энергетические параметры спутниковой линии связи, в значительной мере определяютее стоимость.Коэффициент усиления антенны (в дБ)где D — дкаметр антенны, м; f — частота, ГГц.С другой стороны, коэффициент усиления связан с ширинойдиаграммы направленности антенны по уровню половинной мощ112кости.
Для антенн с эллиптической фирмой 'поперечного сечениядиаграммы направленностиG « 45—lO lgcp,, —lO lg ф а ,где фж, Фг/— выраженные в градусах размеры большой и малойосей эллиптического сечения диаграммы направленности в плоскости, перпендикулярной оси главного лепестка, определяющиеширину диаграммы направленности по уровню половинной мощности в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях.Бели известна ширина диаграммы направленности в однойплоскости, для определения коэффициента усиления .антенны необходимо положить фж = Фг/ = фо. В этом случае (po~21,5/(.Df), гдедиаметр антенны должен быть выражен в метрах, а частота — вгигагерцах.При проектировании для расчета добротности GJT и параметров антенны удобно пользоватыся кривыми, представленными нарис.
3.16 и 3.17.В процессе энергетического расчета требуется связать энергетические параметры линии с качеством связи, которое удобносвести ;к отношению нееущая-пгум. При этом уравнение связи дляодного участка имеет вид (рис. 3.18)[H/UIf]=P3—Lp + GIT + 228fi,(3.11)где Lp — ослабление сигнала в тракте распространения, дБ.При этомL p = L0 + L H o n .(3.12)Здесь L o — потери энергии радиоволн при распространении в свободном пространстве, дБ; LAoa — дополнительные потери энергии80л ftЛ/7Л*•"С"-к, 70Чи*_^^gOA5 40:l^^=!0*\^:->---- 1 3000Л>**-^- > «40. " •**"^f,ж—* # "^^*•*в.
onт" • e . •"-gW-^ ]*•*•-tf-диаметр антенны,мРис. 3.16. Зависимость ширины диаграммыусиления антенны от ее диаметранаправленности и коэффициента11340 ер во щи2ооtoo вор SOOIOI][12000тоикдойаленшая эффективная шдмоба я температура,К Io,is afi0,51бвоо юооо| |23 4 5 6 1 8 3 1041 П 13 П 1515,5Коэффициент шума,дбРис. 3.17. Зависимость добротности приемной ЗС от шумовых характеристикприемникаРис.
3.18. Диаграмма уровней спутниковой линии связи220Полосычастот:1,6_5/72,Бl<t/f 1(12130/20220210210200200190190ISO0.63t 5 Б 7 8 9102030teaW 50 60f.rru,Рис. 3.19. Ослабление энергии радиоволн при распространении в свободномпространстве в различных полосах частот114радиоволн при распространении в реальных условиях, дБ (§ 3.6).Величину Lo удобно рассчитывать ио формулеL 0 =201gd + 201g/ + 92,4,(3.13)где d—; расстояние между приемной и передающей антеннами, км;/—частота, ГГц.При проектировании в разных диапазонах частот спутниковыхсистем, использующих геостационарный спутник, оценка Lo возможна с помощью рис. 3.19.В ряде случаев для характеристики спутниковой линии удобнопользоваться понятием плотности потока мощности, дБВт/м2,Г=Рэ-1р+101§(4яА2),(3.14)илиW = P 3 - L p + 2Olg/ + 21,5,(3.15)где X — длина волны, ад; / — частота, ГГц.
При этом[H/JJJf] & W + G/T + 207—20 lg/.ВИДЫ ШУМОВ В СПУТНИКОВОЙ ЛИНИИ СВЯЗИВ процессе прохождения сигнала по спутниковой линии связипроисходит уменьшение (ухудшение) отношения несущая-шум,вызванное появлением различного рода шумов. Эти шумы определяются методом обработки и видом передаваемых сообщений,параметрами тракта, методами использования выделенной полосычастот « видам МД.В наиболее общем виде все шумы, вызывающие ухудшение качества передачи, удобно разделить на три типа (рис. 3.20): «энергетические», нелинейные и внешние.ПомехаотРРЛ\ПомехиотСССТепловыеРис.
3.20. Распределение шумов в спутниковой линии связи115«Энергетические» шумы в первую очередь зависят от ЭИИМпередающих и от добротности G/T приемных устройств ЗС и ретранслятора. Эти шумы составляют большую часть общих шумов(до 60—70%) и поэтому в значительной мере определяют энергетику линии. Они включают в себя:тепловые шумы участка «вверх», определяющие отношение\H/IIIf)y, тепловые шумы участка «вниз», определяющие отношение (H/IIIf)i; нелинейные шумы ретранслятора спутника, определяющие отношение (#/Я//) н С П ; внутрисистемные шумы, определяющие отношение (H/lUf)BCНелинейные шумы передающей и приемной ЗС практически независят от энергетических параметров, определяются нелинейпастями характеристик тракта и методом обработки сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
