Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь (1979) (1152062), страница 90
Текст из файла (страница 90)
17.2. Принцип формирования системы единого времени при размепгении опорных часов на спутнике и учете времени запаздывания сигналов на линии вниз: Ть Ть Та, Т : а — структурная схема системы; б — зависимость отсчетов времени на 1-й станции от истинного Сг(1) =1+Ь(1) Время прохождения сигнала Тч(() от данной земной станции до спутникового ретранслятора изменяется в зависимости от параметров орбиты ИСЗ. В случае стационарного спутника эта задержка во времени меняется относительно ее номинального значения, равного 0,25 с, из-за эксцентриситета орбиты и наклона ее плоскости к плоскости экватора (см. гл. 6 и $ 17.6).
Временная задержка прн прохождении сигналов непосредственно в ретрансляторе примерно постоянна, если исключить влияние тепловых условий аппаратуры спутникового ретранслятора на изменение группового времени запаздывания. Сигнал, излучаемый и-й земной станцией в местное время Са(го) и системное время (п, поступает на 1-ю земную станцию в момент общесистемного времени Ч„у=У,+ТД)+Тр +тг(У,+Т„р+Тя((а)), (176) где время прохождения сигнала от земной станции до ретранслятора Тг(() определяется в момент передачи, а не в момент приема сигнала и учитывает любые изменения задержки сигналов (наВРимер, из-за эффекта доплера).
Заметим, что отклонения скорости движения спутника по орбите считаются достаточно малыми, чтобы не обращать внимание иа эффект релятивистского расширения времени. В общем же случае соотношение между временем, отсчитываемым опорным гене1вп 45! ратором на ИСЗ т по наблюдениям с Земли, и опорным координатным временем неподвижной системы координат 1, например временем, измеряемым в центре Земли, имеет внд (17.7) где»р — гравитационный потенциал в точке нахождения спутника, с — скорость света; о — гелиоцентрическая скорость спутника относительно центра опорной системы координат.
Член »р~с' представляет собой релятивистский гравитационный 1 сдвиг красного цвета, а член — (о»с) ' соответствует поправке со- 2 гласно преобразованию Лоренца из специальной теории относительности, о чем говорилось в 2 17.2. Для стационарных спутников релятивистский гравитационный сдвиг равен примерно 50 мкс в сутки, но поскольку его значение довольно постоянно, то его можно скомпенсировать (32). В 1322) приводится обстоятельное обсуждение релятивистских поправок времени. Эффекты второго порядка вызываются изменением гравитационного поля, обусловленным влиянием Солнца и Луны.
В момент приема на»сй земной станции импульса от станции и (рис. 17.2) отсчет времени, считываемый с опорного генератора »-й станции, будет С» (т»п (»оИ = С» (»о + Тв ((о) + 7 ртр + 7» (»о + 7 ртр + 7 в (»о)0 (17.3) В этой точке, конечно, существуют вполне определенные разности между С»((1) и», а также между задержками Т и Ть Однако эти разности неизвестны для данной станции. Следовательно, сам по себе односторонний путь передачи сигналов между земными станциямн является только первым шагом в установлении точной синхронизации сети. Используются несколько методов синхронизации в системах описываемого типа.
Два варианта синхронизации рассматриваются ниже: 1) синхронизация по опорному времени спутника; 2) синхронизация по опорному времени центральной земной станции. Как было показано в гл. 1О, прн втором методе синхронизации емкость буферных запоминающих устройств увеличивается в 2 раза по сравнению с вариантом синхронизации по опорному сигналу спутника. Еще один метод синхронизации (355) состоит в том, что опорный генератор данной земной станции синхроннзируется усредненной совокупностью всех входных сигналов.
Условимся, что в последующих обсуждениях будем пренебрегать релятивистскими эффектами или же будем считать, что эти эффекты скомпенсированы. Синхронизация по опорному времени спутника. Рассмотрим некоторую сеть земных станций, находящихся в пределах территории, покрываемой главным лепестком диаграммы направленности антенны спутника связи. Один из методов синхронизации такой системы связи состоит в такой коррекции опорных генераторов 452 (1 7.9) Если величина задержки сигналов в ретрансляторе Тр,р известна и суммарная задержка Т;(()+Тф,+Тр,р+ТгЩ) измеряется н непрерывно отслеживается, то величина задержки сигналов в одну сторону Т;я может быть предсказана как Т; для последующего времени.
Для стационарных спутников задержки на распространение изменяются примерно линейно во времени с небольшими изменениями время от времени, не превышающими 0,25 с, так что Т (,,+Т„,+ Т., (1)) = Т,. (~)+Ь(~)(Т,(()+Т,). (17'0) Синхронизацию в системе с МдВР можно осуществить и без прямого измерения времени прохождения сигналов на трассе Зем"и — спутник — Земля, если управлять собственным опорным ге- 453 земных станций, при которой импульсы этих станций, излучаемые в скорректированные отсчеты времени С';(1,), поступали бы на вход спутникового ретранслятора одновременно и совпадали бы с отсчетами времени С'т,в(() гипотетического илн же реального опорного генератора спутника. Если сигналы поступают на вход ретранслятора спутника синхронно по отношению друг к другу, то после ретрансляции все эти сигналы принимаются данной земной станцией также синхронно. Если каждая земная станция будет формировать и передавать свои сигналы с соответствующим временным интервалом от момента времени С';(1о+ 1;), то на вход ретранслятора будет поступать групповой сигнал, характерный для системы с МДВР, и импульсы различных земных станций не будут перекрываться во времени.
Коррекция времени С'~(14) должна производиться не только по абсолютному временнбму сдвигу, но и по частоте опорного генератора с учетом изменений группового времени запаздывания и ошибок в значении номинальной частоты генераторов. Принципы следящей синхронизации предполагают, что изменения вследствие эффекта Доплера происходят медленно (малые ускорения) и что постоянные времени следящей системы должны быть больше времени задержки сигналов на трассе Земля — спутник — Земля (=0,25 с) с тем, чтобы исключить возможные флуктуации в петле слежения.
С другой стороны, ширина полосы частот следящей системы должна быть достаточной для отслеживания суточных изменений задержки сигналов на трассе Земля — спутник; флуктуаций опорного генератора н иных сдвигов во времени. Эти задержки и флуктуации генераторов обсуждаются в 9 17.7. Шкала отсчетов времени спутника либо формируется непосредственно бортовым опорным генератором, либо ретранслируется с центральной земной станции, образуя гипотетический опорный генератор спутника.
Каждая отдельная земная станция системы может измерить время прохождения сигналов до спутникового ретранслятора и обратно ТД,)+Т,. (7,+Т„,+Т,(а+Т„,. нератором таким образом, чтобы импульсы, посылаемые данной станцией на ретранслятор, возвра!цались бы на эту же станцию в некоторые моменты („ синхронно с принимаемыми опорными импульсами спутника (см.
рис. 17.3). Следовательно, опорный импульс спутника, излучаемый в момент (р,р=)о+Те(!о)+Тр р, поступает на (-ю земную станцию системы в момент !о+Те((о)+ + Тртр + Т;[)о+ Те((о) + Тртр1 = (ртр + Те((ртр) !'де Тз((ртр) =Тз((о+Т'((о)+Тртр1 — время задержки сигналов на участке ! 1 а) иааттм ы ° т,гс,)*г, Рис.!73. Сннхронизапия земной станции по опорному времени; а — опорные импульсы времени спутника; Н вЂ” опорные импульсы времени земной станции.
Момент излучения импульса спутником )т+Т, (гт)+Татр. Момент приема импульса на стан- ннн ! то+Тз (гт)+Т,()а+7~ ()о)) + Тртр спутник — Земля, измеренное в момент излучения импульса спутника. Для того чтобы импульс, посылаемый земной станцией, был бы принят ею же в нужный момент времени после ретрансляции, он должен генерироваться станцией в момент времени 1,=)р,— — (Тз()о)+Тр,р).
Ясно, что если импульсы от нескольких земных станций принимаются одновременно с-й земной станцией, то все' эти сигналы должны быть синхронными и на спутнике. Следовательно, они могут быть использованы в системе с МДВР на каждой земной станции как опорные. Синхронизация по опорному сигналу центральной земной станции, Другим вариантом синхронизации в спутниковой системе связи является подстройка опорного генератора каждой станции, имеющего выходной сигнал времени С"з(!) таким образом, чтобы импульсы 1-й земной станции, передаваемые в моменты времени С";((,), проходили бы на любую )-ю станцию системы синхронно с импульсами и-й центральной земной станции, передаваемыми ею в моменты времени С"„((о).
К данному случаю применима временная диаграмма, изображенная на рис. 17.4 с той лишь разницей, что опорный сигнал времени в действительности формируется на центральной земной станции, а не на самом спутнике. Поскольку сигналы, принимаемые от спутникового ретранслятора, находятся в синхронизме между собой, они должны приходить в синхронизме и на вход ретранслятора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
