Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь (1979) (1152062), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Канал сигнализации представляет собой канал с двухфазной ФМ со скоростью передачи 128 кбит/с, он используется всеми земными станциями по принципу многостанционного доступа с разделением сигналов во времени (МДВР). Цикл передачи составляет 50 мс при величине канального интервала 1 мс. Следовательно, каждая из станций в сети из 50 земных станций может требовать канал один раз за каждые 50 мс.
Устанавливающая доступ земная станция должна ждать время прохождения сигнала, равное 0,24 с, пока посланный вызов не будет принят вызываемой станцией. Вызывающая земная станция выбирает случайную пару частот из совокупности неиспользуемых несущих. Если в течение времени прохождения вызова другая земная станция потребует ту же самую частоту, то канал будет считаться занятым и передающая земная станция должна выбрать новую пару частот. Случайный принцип выбора частот несущих обеспечивает малую вероятность того, чтобы две станции одновременно потребовали один и тот же канал дважды подряд, если количество незанятых частот не окажется очень малым. Применение системы СПЕЙД может обеспечить 800 телефонных каналов в полосе 36 МГц. В табл. 9.1 показано, что эта про- Таблица 91 Срнвиеиие системы СЛЕЙД с системвмн передачи ЧР-ЧМ для ретранслятора «Интелсат-1Ч» с полосой ствола 36 Мгц Общее число те. лейонных «аналое в стволе Общее число доступов к ретранслятору Полоса частот ва одну несущукч мгн Число телефонных каналов на одной несущей Метод передачи 2,5 5 0,045 24 60 1 ЧР-ЧМ ЧР-ЧМ СПЕЙД 14 7 800 336 420 800 пускная способность выгодно отличается от пропускной способности при аналоговой передаче сигналов с частотным разделением и частотной модуляцией (ЧР-ЧМ) (126].
Кроме того, каждое несущее колебание включается и выключается в зависимости от уровня речевого сигнала в каждом канале 1137, 313]. Таким образом, несущее колебание выключено, пока один из абонентов в дуплексном канале связи слушает другого, или во время пауз между словами.
Это управление обеспечивается с помощью отдельного детектора речи. При большом количестве одновременных разговоров в любой момент времени действительно активны менее 40о всех каналов. Следовательно, достигается по крайней мере выигрыш в средней мощности на 4 дБ. Эпизодический характер активности каждого речевого сигнала приводит к уменьшению влияния случайных нелинейных продуктов. Как пока- 202 вано в (307), минимальное уменьщение «щлинейных помех составляет 3 дБ. для управления несущими колебаниями каждый демодулятор двухфазной или четырехфазной ФМ должен быстро входить в синхронизм в начале каждого отрезка речевого сигнала, иначе ббльщая начальная часть этого отрезка будет утрачена.
Следовательно, восстановление несущей должно быть относительно быстрым, например в течение первых 1О элементов сигнала. Восстановление несущей и влияние фазового шума рассматриваются в гл. 12. 9.4. ПОДАВЛЕНИЕ СИГНАЛОВ МДЧР ПРОИЗВОЛЬНЫМИ НЕЛИНЕИНОСТЯМИ В ПОЛОСЕ ПРОПУСКАНИЯ Нелинейности спутникового ретранслятора или усилителя мощности земной станции генерируют нелинейные продукты и могут вызвать подавление входных сигналов и непропорциональное распределение мощности спутника. Исследуем сначала наиболее простое для расчета явление, а именно подавление желаемого сигнала при передаче многих сигналов.
Рассчитаем эффект подавления сигнала при подаче на вход устройства с произвольной амплитудной нелинейностью сначала двух сигналов, а затем в общем п сигналов и исследуем конкретные примеры некоторых моделей ретранслятора. Затем рассмотрим обобщенную модель ретранслятора, показанную на рис. 9.6, которая содержит безынерционную 6ваыерн анния анялнят(2няя нглннгонегя)ь уанаяелеение угарные гегнял ! е('() и(() Рис. ЕХ Модель ретранслятора с нелинейностью в полосе про- пускания: ПФ вЂ” полосоеой фильтр; Г(п) — аезынерпионная амплитудная нелн- нейностм ии) а А (()соа(м(т-ан)! — сигнал на аноде амплитудную нелинейность. В 9 9.9 и 9.10 анализируются соответственно преобразование АМ/ФМ и комбинированная нелинейность.
Сигнал в полосе пропускания на входе амплитудной нелинейности Ретранслятора определяется в виде и(() = А(() сов (ю(+ а(1)) А А (() сов 0((), (9.1) где 0=о)!+а((). Такое представление сигнала может соответствовать как одному сигналу, так и нескольким сигналам на входе, т.е. пРоизвольному входному сигналу в полосе пропускания. Выходной сигнал безынерционного нелинейного элемента определяется как и(() = Г(и(()] = Г(А сов 0).
(9.2) 203 Поскольку о является периодической функцией О, то можно выразить о в виде ряда Фурье от аргумента О: о=(112)хв+д созО+йгясоз[20+ - ° ° (9.3) Полосовой фильтр пропустит только частотные компоненты в окрестности О и подавит компоненты при 0,20, 30,... Предполагается, что фильтр не вносит искажений в полосе пропускания (линейная фазовая и равномерная амплитудно-часто. рная характеристики).
Следовательно, компонента сигнала на выходе ретранслятора в основной полосе пропускания с центром на ю1 будет' н)(1) =йг((А) созО, (9.4) где й,(А) ад(А)= — ~ Г(АсозО) созО([О о (9.5) — преобразование Чебышева 1-го порядка характеристики Г(х), которое определяет огибающую выходного сигнала в основной полосе частот [49]. Примеры преобразования Чебышева 1-го порядка приведены в табл.
9.2. Отметим, что эффективное усиление нелинейного устрой- Таблица 92 Преобразования Чебышева 1-го порядка Огибающая сигнала в основной полосе частот (преабрааоиаиие Чебышева> тн Амплитудная нелинейность Г (и) К~ (А) — ~ р (А сон о) солено 1 о 2(=) и" л — нечетное, п,л О 5(П и 5)) и ' Очевидно, что хотя выходной сигмал и имеет ту же самую частоту, что и входной сигнал (т. е.
переходы через ноль не искажаются), все же этот сигнал содержит компоненты искажений, 204 и )г 2)п ] е "121(х о Г (Си) 2 15 (А) 211 (А) 2 15 (А) ) 2)'пАе И[1а(АЯ)'4)+15(АЯ)4)1 пг (СА) Регула ага ееиге 0внесшпепьнпя уй-~ а Рис. 9.7. Векторное представление Рис. 9.8. Спектр на выходе редвух синусоидальных сигналов транслятора при двух синусоидальных сигналах на входе сти А. Тогда огибающая выходного сигнала д(А) нелинейного устройства будет й [А -[ В сов ([) — а)[ ж йг (А) + Вйе (А) сов (р — а), В (< А.
(9.8) Поскольку нелинейность является безынерционной, то фазы входного и выходного сигналов идентичны и примерно равны 0 = а+(В/А) в!п(р — а), (9.9) Этот результирующий сдвиг фазы на выходе (В/А)в[п(р — а) вводит квадратурную компоненту относительно е'".
Следовательно, выходной сигнал и может быть представлен как сумма синфазно-' го и квадратурного векторов . иг ж [ьг (А) + Вп' (А) сов (р — аи е' "+ [ [~(А) + Вд' (А) сов (р — а)1 Х [ А ,. уС [ — айп ( — а) ] е '" ж [й (А) + Вд' (А) сов (р — а) [ е' "+ А +[ и йг(А) в[п (И вЂ” а)е'" при В(< А.
(9.10) 205 ства равно 8'(([)/А. Обратное преобразование от д(А), определяес мое соотношением ~(А) — 2 ~ [кт(исовгр)+ийг,(исовгр)совгр[игр, (9,0) 1 г о приводит к безынерционной амплитудной нелинейности. Два синусоидальных сигнала на входе. Простейшим примером подавления сигнала является случай, когда два синусоидальных сигнала поданы на нелинейное устройство [48]. Прибавим слабый сигнал Всов[го/+р(/)1 к сигналу А сов[в/+а(/)1, где В«А.
Сумму этих двух сигналов можно представить как сумму двух векторов, как показано на рис. 9.7, т. е. и = А (1) сов 0 (/) = А е' -[- В е' а = [А + В сов (р — а)[ е' + +[ В в[и(р — а) е'". (9.7) Положим, что функция д(А) удовлетворяет всем необходимым требованиям, чтобы быть представленной рядом Тейлора в окрестно- Так как сов ~р= (е'е+е-'е)/2, то сигнал на выходе в основной полосе в (9.10) может быть записан в виде е! р г В 1 е1<га-а1 к(А)е + 2 ~Вй (А)+ А и'(А)1+ ' 2 Х Х ~ВВ'(А) — В д(А)1.
(9.11) А Следовательно, выходной сигнал содержит компоненты с угловыми частотами из+ге; вз+р; оз+2гх — р, (9.12) где сс д да/Ж, р д с[8/Л. Очевидно, что из+2а — р является частотой нелинейного продукта (рис. 9.8). Усиление слабого сигнала. Эффективное усиление нелинейным устройством слабого сигнала В равно 1 [Вя' (А) + д (А) В/А1 1 и [Ая (А)! 2 В 2А оА и называется усилением слабого сигнала.
Отметим, что будет бесконечное подавление слабого сигнала, если нелинейность проявится так, что д(А) = !/А. Усиление сильного сигнала нз (9.11) равно 6л=д(А)/А. Аналогично усиление нелинейного продукта относительно слабого входного сигнала равно 1 [Вя'(А) — д(А)В/А) 1 1, (1 Я(А) ! А н[д(А)/А! 2 (9.14) Отметим, что различие между (9.13) и (9.!4) состоит в изменении у(А) знака в числителе. Очевидно, что нелинейный продукт исчезает, если а (А) = А, как в линейной системе. Заметим из (9.13) и (9.14), что 6нв 6В 6А. Ас Гипотетическая характеристика д (А) показана на рис. 9.9. При А = Ао имеем Рис. 9.9.
Гипотетическая зависимость К(Ав) =01 о [я (А)/А1 = 0. п(А) от амплитуды А входного сиг- пА л=л, (9.15) Следовательно, для этого частного значения А=Ао сильный сигнал полностью подавляется, в то время как слабый сигнал излучается без изменений. Безынерционная нелинейность, соответствующая этой функции усиления, может быть рассчитана с использованием обратного преобразования Чебышева. Однако эта характеристика д(Л) вероятно имеет только академический интерес, поскольку это свойство подавления сушествует только для одного значения А.
20о Е в в Е(ВВ )- — [АВ(А) г ~в — 1АВ(А) ( —,) ав АА1- о а в = —, ~ Ар (А) д (А) ((А. о (9. 18) Таким образом, мощность выходного сигнала на частоте (в+р бу- дет Р— — [ — ) АВ(А) Р(А)АА1 — — ( — ) (Е(АВ(А))Р, (9.!9) о и полная мощность помехи на выходе на центральной частоте е)+ +а в первой зоне приблизительно равна 9 Р„„„= — '~д (А) р(А) дА= — 'Е(д (А)1. о Следовательно, отношение сигнал/помеха равно Ввав А Р = 2ов = 2ое л вв)е (9.20) 9 19 [ Ад(А) р (А) ((А ! 1 9 (А), (А) 991 )( 1 А (А) 991 о 3 (.Е 207 Сигнал и гауссовская помеха на входе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
