Upload
dexter
View
152
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Wojskowe systemy łączności satelitarnej. autor: Marek Bykowski. Plan prezentacji. Wprowadzenie Przedstawienie łączności satelitarnej na przykładzie wojskowego systemu NATO Przykłady innych wojskowych systemów łączności satelitarnej Propozycje łączności satelitarnej w WP. I. Wprowadzenie. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
1
Wojskowe systemy łączności satelitarnej
autor: Marek Bykowski
2
Plan prezentacjiPlan prezentacji
I. Wprowadzenie
II. Przedstawienie łączności satelitarnej na przykładzie wojskowego systemu NATO
III. Przykłady innych wojskowych systemów łączności satelitarnej
IV. Propozycje łączności satelitarnej w WP
3
I. I. Wprowadzenie
4
Zalety łączności satelitarnej
• szybkość implementacji• globalny obszar pokrycia• wysoka jakość łączy• duże szybkości transmisji• niezależność kosztów wymiany informacji od odległości ich przekazu• uniezależnienie się od stanu naziemnej infrastruktury telekomunikacyjnej• zamknięty charakter sieci
5
Oznaczenie pasma
satelitarnego
Częstotliwości przekazu
„w górę”/ „w dół” [GHz]
L 1,6 / 1,5
C 6 / 4
X 8 / 7
Ku 14 / 12
K 17 / 12
Ka 30 / 20
Zakresy częstotliwości systemów satelitarnych
Pasmo Częstotliwości [MHz]
VHF 30 – 300
UHF 300 – 3GHz
6
Schemat blokowy naziemnej stacji satelitarnej
Mieszacz
OMT
Tor nadawczy
Tor odbiorczy
Modulator/koder
Demodulator/dekoder
We
Promiennik
LNC
LNA Mieszacz
SSPA
IF 1GHz IF 70MHz
OMT – układ rozdzielający fale przychodzącą od wychodzącej wykorzystujący ortogonalne mody wzbudzane w urządzeniuLNC – konwerter niskoszumny F=0,6dBSSPA – półprzewodnikowy wzmacniacz mocy
Przewód koncentryczny
Mieszacz
Mieszacz
7
Promiennik
Filtr odb.
OMT
LNC
8
Układy odbiorczo-nadawcze na pokładzie satelityPrzykład satelita NATO IV
CH 1 Wiązka nr 1CH 1 Wiązka nr 1
CH 2Wiązka nr 2CH 2Wiązka nr 2
CH 4Wiązka nr 3CH 4Wiązka nr 3
CH 3Wiązka nr 4CH 3Wiązka nr 4
Earth RXEarth RX
Wzm. kanału 1
Wzm. kanału 1
Wzm. kanału 2
Wzm. kanału 2
Wzm.kanału 3
Wzm.kanału 3
Wzm.kanału 4
Wzm.kanału 4
Downkonwerter
Downkonwerter
Downkonwerter
Downkonwerter
UHF TX/RXUHF TX/RX
UHFRX
UHFRX
UHFMUX
UHFMUX
Wzm. 1Wzm. 1
Wzm. 2Wzm. 2
TWTA 1TWTA 1
TWTA 2/4TWTA 2/4
TWTA 3TWTA 3
DownKonwerter
DownKonwerter
Przedwzm.
Przedwzm.
TWTA – wzmacniacz z falą bieżącą
Pomiar mocyPomiar mocy Wiązkapomiaru mocyWiązkapomiaru mocy
9
Półprzewodnikowy wzmacniacz mocy (SSPA – Solid State Power Amplifier)• moc wyjściowa w zakresie od 5 do 100W
Wzmacniacz z falą bieżącą (TWTA – Travelling Wave Tube Amplifier)• moc wyjściowa w zakresie od 100 do 2kW
Wzmacniacz TWTA o mocy 300W
Wzmacniacze mocy
10
Rodzaje orbit satelitarnych:• HEO (Highly Eliptical Orbit) - perygeum 3-5 tys. km, apogeum 25-45 tys. km., czas obiegu ok. 3 godz.• LEO (Low Earth Orbit) - odl. 200-1200 km, czas obiegu ok. 100 min.• MEO (Medium Earth Orbit) - odl. 10 tys. km, czas obiegu od 6 do kilkunastu godz.• GEO (Geostationary Earth Orbit) - odl. 36 tys. km, 24 godz.
Orbity satelitarne
11
Opóźnienia transmisji
Satelita GEO
Satelita MEO
Satelita LEO
12
II. Przedstawienie łączności satelitarnej na II. Przedstawienie łączności satelitarnej na przykładzie wojskowego systemu NATOprzykładzie wojskowego systemu NATO
13
Systemy wojskowe w porównaniu od systemów cywilnych powinny się dodatkowo cechować:
• możliwością utajniania informacji COMSEC i transmisji TRANSEC• zwiększoną odpornością na impulsy e-m (EMP – Electromagnetic Pulses)• zwiększoną odpornością na zakłócenia celowe (jamming) i środowiskowe
14
NATO INATO I
NATO IIANATO IIA
NATO IIBNATO IIB
NATO IIIANATO IIIA
NATO IIIBNATO IIIB
NATO IIICNATO IIIC
NATO IIIDNATO IIID
NATO IVANATO IVA
NATO IVBNATO IVB
67 68 69 70 71 72 8079787776757473 8584838281 86 90898887 9594939291 96 999897 00 01 02 03 04 05
NATO V ?NATO V ?
Historia satelitów NATO
15
Segment kosmiczny i naziemnySegment kosmiczny i naziemny
16
NATO III D18° W
NATO III D18° W
NATO IV A17.8° W
NATO IV A17.8° W
NATO IV B20.2° W
NATO IV B20.2° W
Konstelacje satelitów
NATO
17
Wygląd satelity NATO IV
18
kanał 1135 MHz
kanał 285 MHz
kanał 360 MHz
kanał 460 MHz
797
5 811
0 814
5 823
0 825
5 831
5 834
0 840
0
725
0 738
5 742
0 750
5 753
0 759
0 761
5 767
5
Transmisja „w górę”
(MHz)
Transmisja„w dół”(MHz)
Wiązka nr 1 Wiązka nr 2 Wiązka nr 4
Wiązka nr 3
Zakresy częstotliwości
19
Legenda
Wiązka nr 4
Wiązka nr 1
Wiązka nr 2
Wiązka nr 3
Obszary pokrycia
20
małePTSmałePTS
duże STSduże STSdużePTSdużePTS
Rodzaje terminali satelitarnych
PTS – Przewoźne Terminale SatelitarneSTS – Stacjonarne Terminale Satelitarne
21
Rodzaje anten satelitarnychRodzaje anten satelitarnychoraz ich charakterystyki promieniowaniaoraz ich charakterystyki promieniowania
(zgodność ze STANAG (zgodność ze STANAG 4484)
22
Antena paraboliczna
F
Szum luminancji Ziemi
Refle
ctor
Promiennik Refle
ctor
F
Promiennik
Kąt elewacji
Pow. Ziemi
23
F
Reflektor
Antena offsetowa
Reflektor
F
Kąt offsetu
Offset + mechaniczny kąt elewacji =kąt elewacji
24
Pasmo X:
Dla D/ 50. G() z prawd. 90% nie powinno przekraczać:
[G()]dB = 29-25 log10 (dBi), dla 1 lub 100 /D (bierzemy większą wart.)
20 °[G()]dB = -3.5 (dBi), dla 20 < 26.3°[G()]dB = 32-25 log10 (dBi), dla 26.3 < 48°
[G()]dB = -10 (dBi) dla 48 < 180
Dla D/ < 50. G() z prawd. 90% nie powinno przekraczać:
[G()]dB = 32-25 log10 (dBi), dla /D < 48°
[G()]dB = -10 (dBi) dla 48 < 180
Charakterystyka promieniowania antenyZgodność ze STANAG 4484
25
Charakterystyka promieniowania anteny dla kąta offsetu w zakresie [0 º, 5º]
przykład z anteną paraboliczną o =0.6, D=2.4m, f=8 GHz
Charakterystyka promieniowania anteny dla kąta offsetu w zakresie [0 º, 5º]
przykład z anteną paraboliczną o =0.6, D=2.4m, f=8 GHz
26
Charakterystyka promieniowania anteny dla kąta offsetu w zakresie [0 º, 60º]
przykład z anteną paraboliczną o =0.6, D=2.4m, f=8 GHz
Charakterystyka promieniowania anteny dla kąta offsetu w zakresie [0 º, 60º]
przykład z anteną paraboliczną o =0.6, D=2.4m, f=8 GHz
27
Kodowanie kanałowe (FEC) i modulacjeKodowanie kanałowe (FEC) i modulacje
28
Sposoby kodowania kanałowego (FEC) i rodzaje modulacji
Stosowane kody nadmiarowe:• kody splotowe o = 7/8, 3/4, 2/3, 1/2• kody blokowe najczęściej Reeda Salomona o = 199/255
Rodzaje modulacji:• modulacje fazy (BPSK, QPSK, OQPSK, 8PSK, 16PSK) • modulacje częstotliwości (MSK, 8FSK, GMSK)
Hz
sbit
B
Rb /
Skuteczność wykorzystania widma :
Rb – szybkość bitowaB – szerokość pasma
29
Szybkość symbolowa, a szybkość bitowa
modulacji = liczba bitów przypadających na jeden symbol
kodowania = bit na wejściu kodera do odpowiadającej mu liczby bitów na wyjściu kodera
Es = energia przypadająca na jeden symbol
Es = Eb * kodowania * modulacji
Rs = szybkość symbolowa
Rs = Rb / ( kodowania * modulacji )
Przykłady
modulacji = 1 dla BPSK,
modulacji = 2 dla QPSK ,OQPSK
modulacji = 3 dla 8 PSK, 8FSK
modulacji = log2(n) dla nPSK, lub nFSK
Przykłady
modulacji = 1 dla BPSK,
modulacji = 2 dla QPSK ,OQPSK
modulacji = 3 dla 8 PSK, 8FSK
modulacji = log2(n) dla nPSK, lub nFSK
Przykłady koder splot. kodowania =1/2koder splot. kodowania = 1/2 w połączeniu z Reed Solomon [255,199] kodowania =1/2*199/255
30
Wpływ kodowania nadmiarowego na Eb/No
31
Gęstość widma mocy sygnałów zmodulowanych OQPSK i MSK
OQPSK: • wiązka główna zawiera 92,5 % mocy sygnału• listek b. ma o 13,3dB mniejszą moc od listka gł.
MSK: • wiązka główna zawiera 99,5 % mocy sygnału• listek b. ma o 23dB mniejszą moc od listka gł.
32
Techniki dostępu wielokrotnegoTechniki dostępu wielokrotnego
33
Możemy wyróżnić trzy rodzaje technik dostępu wielokrotnego:• FDMA (Frequency Division Multiple Access)• TDMA (Time Division Multiple Access)• CDMA (Code Division Multiple Access)
Oraz protokoły dostępu wielokrotnego:• stałe (fixed assigned)• rywalizacyjne (contention/random access), np. Pure Aloha, Slotted Aloha, SREJ Aloha• rezerwacyjne (reservation/controlled access), np. DAMA, rezerwacja z lokalną synchro- nizacją, z dostępem: Pure Aloha, SREJ Aloha
34
FDMA
FDMA:• łatwość realizacji oraz niskie koszta związane z implementacją,• konieczność zapewnienia należytej separacji pomiędzy pasmami.• wiele nośnych na wejściu wzmacniacza transpondera o różnych poziomach mocy może wysterować go w obszar pracy nieliniowej
Podział pasma na podpasma, gdzie typowo najwęższe podpasma alokuje się w środku dzielonego pasma
#1 #2 #n
Produkty intermodulacji i poziom szumów
#j
35
TDMA
TDMA:• wszystkie terminale pracują z tymi samymi prędkościami• konieczność zapewnienia synchronizacji
Ramka TDMA(109 ms)
1 szczelina = 185 bajtówPostambułaDanePreambuła
8 szczelinSzczelina odniesienia3,937 ms
Szczelina nr 1 13,185 ms Szczelina nr 8 13,185 ms
Przykład.Rb = 128kbit/s, koder splotowy = 1/2, modulator QPSKRs = Rb / ( kodowania * modulacji ) = 128 / (1/2 * 2) = 128kbit/sRs z wykorzystaniem jednej szczeliny ramki TDMA = 1/8 * 185 * 8/(13,185m) 42 kbit/sMaksymalna szybkość transmisji z wykorzystaniem wszystkich 7 szczelin wynosi ok. 98kbit/s
36
Sposób postępowania przy wyznaczaniu tzw. Sposób postępowania przy wyznaczaniu tzw. bilansów (budżetów) energetycznychbilansów (budżetów) energetycznych
37
Zakłócenia odinnych systemów
Antenaodbiorcza
Antenanadawcza
Transmisja„w górę”
Transmisja„w dół”
Zakłócenia odinnych satelitów
Szum termicznysatelity
SATELITA
TELEKOMUNIKACYJNY
STACJA NADAWCZA STACJA ODBIORCZA
Transmisja od jednej stacji końcowej do drugiej stacji końcowej
Promieniowanie Ziemi
Promieniowanie nieba
38
Szumy i zakłócenia w łączu satelitarnym
Źródła szumów:• promieniowanie słońca, obiektów galaktycznych, itp. • promieniowanie Ziemi
Sygnały zakłócające:Wytwarzane przez inne systemy radiokomunikacyjne:• naziemne• satelitarne
Szumy intermodulacyjne:Istotne są jedynie produkty intermodulacyjne nieparzystego rzędu.Modelować je możemy za pomocą addytywnego gaussowskiego szumu białego.
Szumy i zakłócenia nakładają się na sygnał użyteczny w łączu:• Ziemia-Satelita• Satelita-Ziemia• Satelita-Satelita
39
P
r S 2/ 42
r
PmW
24 r
SPP
Źródłomocy Tłumik
AntennaGain
S’
2' 4
'
r
SPGPS
PGEIRP )(10][ PGLOGEIRP dBW
AP0
P
APoP
rm
Gęstość strumienia mocy
Moc rozwijana w antenie odbiorczej o pow. S
Wyznaczanie EIRP
40
Tłumienie l. łącznikowej(duplexer, connector,filter …)
LNAAntenna
)1( ATT RXeA
tłumik A FLNA , )1( LNARXeLNA FTT
Tant
1 2
Obliczenia w punkcie (antena) 1esysLNARXant
ant
ATATTT
zwidzianaLNAtempzwidzianafeederatempTT
GG
)1(1
1.1.1
1
2
esysLNARXant
ant
TA
AT
A
T
A
GG
)1(
2T
2
esysLNARXantenna
antenna
ATATT
G
T
G
T
G
T
G
)1(2
2
1
1
Obliczenia w punkcie (antena)
Wyznaczanie współczynnika przydatności anteny G/T
41
Waga 12.5kgŚrednica 748mmEIRP od 31.2 do 40.2dBWG/T 6.3dB/KSzer. wiązki głównej 3.6º
42
Średnica 1.8mG/T 17.5dB/KEIRP 65dBWMechanizm automatycznego pozycjonowania
43
Średnica 4.8mZysk antenowy 50dBi G/T 26dB/KEIRP 83dBW
44
EIRPterd
u
Satelita
Latmos
Terminal
'
24
1S
dL
EIRPC
atmos
teru
2
_
_
241
4
u
spacefreeRsat
spacefreeatmos
terRsat
u
atmos
teru
dLzG
LL
EIRPG
dL
EIRPC
kBT
G
LL
EIRP
N
C
kBT
G
dL
EIRP
BkTG
dL
EIRP
N
C
u
Rsat
spacefreeatmos
ter
uu
Rsatu
atmos
ter
u
Rsatu
atmos
ter
u
u 111
4
1
4 _
22
kT
G
LL
EIRP
N
C
B
NN
u
Rsat
spacefreeatmos
teruu 11
_0
0
( Cu jest niezależne od częstotliwości) (Lfree_space dla SHF GEO, wynosi około 200 dB)
Bilans energetyczny łącza „w górę”
Rsatu GS4
2' Pow. skuteczna anteny
45
Satellite
EIRPd dPS
d
Terminal
Latmos
spacefreeatmos
Txsattranspd
term
RtermdM
term
Rterm
spacefreeatmos
d
term
d
d
dspacefreeRterm
spacefreeatmos
dRterm
d
atmos
d
atmos
dd
LL
GGwith
T
G
Bk
C
BTk
G
LL
EIRP
N
C
N
C
dLwithG
LL
EIRPG
dL
EIRP
d
S
L
EIRPC
__
2
__
2
2
' 4
44
1
modint
111
erduT N
C
N
C
N
C
N
CCałkowity bilans energetyczny
RtermGSd
4
2' Pow. skuteczna anteny
Latmos = Ldeszcz*Linne
EIRPd= Cu Gtransp GTxsat
u
Bilans energetyczny łącza „w dół” i całkowity bilans energetyczny
46
Zależności mocy od energii
dtMocEnergiaCzas
)(10][][ bdBdBb
bbb
RLogCE
R
CCTE
b
Tbb
R
NC
N
RC
N
E 0
00
//
Zależności Eb/N0 od C/N0 na wejściu odbiornika satelitarnego (po przebyciu przez sygnał trasy Ziemia-Satelita-Ziemia)
47
Obszar pokrycia wyrażony w szerokości wiązki promieniowania
3 1
Zakres częstotliwości praca góra/dół
6,2/4 14,2/11,7 6,2/4 14,2/11,7
Średnica anteny stacji naziemnej [m]
3 4,5 2 3 3 2
EIRPU (dBW)
Moc P (W)Tłumienie trasy L (dB)
G/TT satelity (dB/K)
C/N0 na satelicie (dBHz)
46,82,22002,2 77,1
42,20,352002,2 72,5
56,48,3
207,30
76,7
53,18,3
207,30
73,4
37,40,252007,4 72,9
48,71,4
207,38,6 77,6
EIRPU (dBW)
Tłumienie opadowe (dB)Tłumienie trasy (dB)G/TT satelity (dB/K)
C/N0 na satelicie(dBHz)
6,90
196,218,757,5
3,60
196,222,2 57,7
17,13
205,519,355,5
13,83
205,519,3 55,7
6,00
196,218,7 56,6
18,73
205,519,357,1
Stosunek C/N0 dla całej trasy
(dBHz)
55,5
54,8
55,2
55,0
55,1
55,1
Liczba stacji mogących pracować w paśmie ze względu
na moc i pasmo nadajnika pokładowego satelity
550 1000
75
160 1200 400
48
III. Przykłady innych wybranych wojskowych III. Przykłady innych wybranych wojskowych systemów łączności satelitarnejsystemów łączności satelitarnej
• DSCS III (USA)• UFO (USA)• FLTSATCOM (USA)• MILSTAR (USA)• SYRACUSE 2 (Francja)• SECOMSAT (Hiszpania)• SICRAL (Włochy)
49
DSCS IIIDSCS III
50
DSCS IIIDSCS III
4 satelity krążące po orbicie GEO
pasmo SHF
każdy z satelitów posiada: 19 wiązek nadawczych 61 odbiorczych
przeciwdziałanie zakłóceniom: • detektor poziomu zakłóceń• regulowana charakterystyka promieniowania anteny
Rrozmieszczenie satelitów
120 W
52.5° W
135 W
175 E
60 E
usługi: głos (dupleks) i dane
51
Zakłócenie
-40.0dB
-20.0dB
0.0 dB
Zakłócenie o mocyZakłócenie o mocy 20 dB 20 dB Zakłócenie o mocy 40 dBZakłócenie o mocy 40 dB
Zakłócenie
-40.0dB
-20.0dB
0.0 dB
Regulowana charakterystyka promieniowania anteny(zerowanie mocy na określonym kierunku promieniowania - ang. in-beam nulling)
52
Kanał 1 2 3 4 5 6
Szerokość kanału (MHz)
50 60 85 60 60 60
Antena odbiorcza
A1 A2 A1 A2 A1 A2 A1 A2 A2 A2
Tsys (K)
770 895 835 895 750 895 815 895 850 765
Zysk energetyczny
(dBi) 40.0 19.3 40.0 20.0 34.0 20.0 34.0 20.2 19.8 19.3
DSCS IIIDSCS III
Parametry łącza „w górę”
EIRP w łączu „w dół” zawierają się w zależności od rodzaju anteny w przedzialeod 25dBW do 44dBW
A1 – antena wielowiązkowaA2 – antena jednowiązkowa
53
UHF Follow-On (UFO)UHF Follow-On (UFO)
54
UHF Follow-On (UFO)UHF Follow-On (UFO)
• 10 satelitów krążących po orbicie GEO• TDMA/DAMA• 21 kanałów 5kHz (moc transpondera 25dBW)• 17 kanałów 25kHz (moc transpondera 20dBW)• 1 kanał 25kHz rozsiewczy
UHF:
Pasmo Ka:
• 4 transpondery o mocy 130W każdy• szybkość transmisji do klikudziesięciu kbit/s
Rozmieszczenie satelitów
2 x 100W
2 x 23W
2 x 72E
2 x 172E
55
IV. Propozycje łączności satelitarnej w WPIV. Propozycje łączności satelitarnej w WP
56
Proponuje się wykorzystanie systemów GEO ze względu na niskie koszta eksploatacyjne i globalny obszar pokrycia poza obszarami podbiegunowymi.
Przewiduje się wykorzystanie łączności satelitarnej w następujących przypadkach:• do łączności bezpośredniej z komórką strategiczną (NATO)• do transmisji dużych ilości informacji na znaczne odległości• do łączności z jednostkami znajdującymi się poza granicami kraju• w celu dowiązania jednostek oderwanych od systemu radiowo-radioliniowo-przewodowego
Analiza potrzeb w zakresie liczby terminali:• dla DZ 3 terminale (2 dla SD, 1 dla TSD)• dla dwóch BZ po 3 terminale (po 2 dla SD i po 1 dla TSD)• dla BPanc 3 terminale (2 dla SD, 1 dla TSD)• dla pa 2 terminale (1 dla SD, 1 dla TSD)• dla paplot 2 terminale (1 dla SD, 1 dla TSD)Łączna liczba terminali w takim przypadku wynosi 16
57
Dziękuję za uwagęDziękuję za uwagę
pytania/pytania/odpowiedziodpowiedzi
58
Wybrane problemy łączności Wybrane problemy łączności satelitarnejsatelitarnej
59
koderkoder
dekoderdekoder
przeplataczprzeplatacz
rozplataczrozplatacz
modulatormodulator
demodulatordemodulator
rozpraszaczrozpraszacz
skupiaczskupiacz
szyfratorszyfrator
deszyfratordeszyfrator
ModemModem
ModemModem
interfejsyinterfejsy
MMUXUX
MMUXUX
SatelitaSatelita
NSSNSS
Utajnianie informacji COMSEC i transmisji TRANSEC
NSS – Naziemna Stacja Satelitarna
60
Wpływ wybuchów jądrowych na łączność satelitarną
Wybuchy jądrowe w jonosferze są przyczyną powstawania obszarów o zwiększonej gęstości elektronowej.Obszary te powodują zwiększoną absorpcję i dyspersję sygnałuradiowego.
Skutkiem tego mogą być czasoweprzerwy w łączności satelitarnej.
61
Sygnał w kanale satelitarnym możemy modelować rozkładem Rayleigh’a lub Rice’a.
Zaniki w kanale możemy podzielić na:• szybkie lub wolne ze względu na częstość ich występowania,• płaskie lub selektywne ze względu na długość ich trwania.
Dla przykładu, prawdopodobieństwo zaniku sygnału Rayleigh’owskiego Dla przykładu, prawdopodobieństwo zaniku sygnału Rayleigh’owskiego poniżej poziomu:poniżej poziomu:• 10dB względem a10dB względem asksk wynosi 10%, wynosi 10%,• 20dB względem a20dB względem asksk wynosi 1%, wynosi 1%,• 30dB względem a30dB względem asksk wynosi 0,1 wynosi 0,1..
Rozproszenie sygnału
ask – wartość skuteczna obwiedni sygnału
62
Ilustracja powstawania zaników w kanaleIlustracja powstawania zaników w kanale
czas
am
pli
tud
a
sygnałzaniki
zaniki
Sposoby zapobiegania zanikom:• nadawanie z określonym marginesem interferencyjnym,• zastosowania zaawansowanych technik modulacji, kodowania i przeplotu.
63
Margines sygnału dla zaników Rayleigh’owskich(przypadek kanału bez kodowania)
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0 5 10 15 20 25
Required margin in dB
Fra
cti
on
av
aila
bil
ity
90 % availability
10 dB margin
no FEC
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0 5 10 15 20 25
Margines interferencyjny sygnału wyrażony w Eb [dB]
Pra
wd
op
od
ob
ień
stw
o n
ieza
kłó
con
ego
od
bio
ru
prawdopodobieństwo 90%wymagany margines interferencyjny 10dB
64
1.E-08
1.E-07
1.E-06
1.E-05
1.E-04
1.E-03
1.E-02
1.E-01
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50Średnie Eb/N0
Pb
AWGNAWGN + FECRayleighRayleigh + FEC
E Nb 0Dla BER w zakresie od 10-5 do 10-6 w wyniku kod. FEC otrzymano:• zysk ok. 4 - 5dB w kanale AWGN• zysk ok. 35 - 45dB w kanale z zanikami Rayleigh’a
Wpływ kodowania kanałowego na zaniki Rayleigh’owskie oraz na zakłócenia AWGN
65
Przykłady naziemnych stacji satelitarnych
66
Prototypy terminali przewoźnych
67
DodatkiDodatki
68
SNSNSNSN
NATO IVNATO IV
PNSTPNST
SHFSHF
UHFUHF
EHFEHF
SSN – Stacjonarna Naziemna Stacja SatelitarnaSSN – Stacjonarna Naziemna Stacja Satelitarna
PST – Przewoźna Naziemna Stacja SatelitarnaPST – Przewoźna Naziemna Stacja Satelitarna
SNSNSNSN
69
Zakłócenie
Najczęściej spotykane rodzaje zakłóceń:• szum kosmiczny• ciągła falą sinusoidalną (UHF, SHF, EHF).
Sposoby przenoszenia zakłóceń:• w łączu „w górę”,• w łączu „w dół”,• w łączu międzysatelitarnym.
Sposoby zabezpieczeń:• zwiększenie mocy nadawczej,• transmisje DS-SS i FH,• stosowanie zaawansowanych techniki modulacji, kodowania i przeplotu,• niszczenie „zagłuszaczek”.
Przykład zakłócania
Zakłócenia w łączu „w górę”
70
Satelita telekomunikacyjny
Funkcje telekomunikacyjne
Część odbiorcza:• filtracja• wzmocnienie• przemiana częstotliwości• demodulacja
Część nadawcza:• komutacja• modulacja• zmiana polaryzacji• wzmocnienie• filtracja• emisja mocy
Funkcje platformy satelitarnej:• sterowanie silnikami• kontrola wysokości orbity• kontrola termiczna• telepomiary• system zasilania
71
HPAHPA 2-giUp
konw
2-giUp
konw
1-rwszyUp konwerter
1-rwszyUp konwerter
1-rwszyUp konwerter
1-rwszyUp konwerter
1-rwszyUp konwerter
1-rwszyUp konwerter
++
modemmodem
modemmodem
modemmodem
LNALNA
1-wszyDownkonw
1-wszyDownkonw
2-gi Down Konwerter
2-gi Down Konwerter
2-giDown Konwerter
2-giDown Konwerter
2-giDown Konwerter
2-giDown Konwerter
++
70 MHz70 MHz
700 MHz700 MHz
Schemat blokowy terminala satelitarnego
HPA – wzmacniacz wysokiej mocy
72
Nadajnik syg. testowychNadajnik syg. testowych
MODEMMODEM HPAHPA
MiernikMocy
MiernikMocy Odb.Odb.
MODEMMODEM
MUXMUX MODEMMODEM
Centrum KontroliCentrum Kontroli
LNALNA
MODEMMODEM
MODEMMODEM
MODEMMODEMMUXMUX
MUXMUX
MUXMUX
MODEMMODEM
MODEMMODEM
MUXMUXMODEMMODEM
LNALNA
HPAHPA
OdbiornikOdbiorniksyg.syg.
testowychtestowych
EEbb/N/N00
System kontroli mocy
73
Szerokość Nyquist’a : 128kHz
Gęstość widma mocy ramki TDMA
74
Wyznaczenie maksymalnych prędkości Wyznaczenie maksymalnych prędkości transmisji dla użytkownika końcowegotransmisji dla użytkownika końcowego
75
Wyznaczenie przepływności R w kanale satelitarnym
Rpasmo = Bkanału / ( Fmod * FFEC * Fodstęp ) (bps)Rpasmo = Bkanału / ( Fmod * FFEC * Fodstęp ) (bps)
Przykład:QPSK, R=1/2, 10 % odstępuFmod=0.7, FFEC=2, Fodstęp=1.1Rpasmo = Bkanału / 1.54
Przykład:QPSK, R=1/2, 10 % odstępuFmod=0.7, FFEC=2, Fodstęp=1.1Rpasmo = Bkanału / 1.54
Rmoc = EIRPNas - BO - TXoff - DL + G/T - k - Eb/N0 (dBbps)Rmoc = EIRPNas - BO - TXoff - DL + G/T - k - Eb/N0 (dBbps)
Ograniczenie stanowią:• dostępna szerokość pasmo transpondera,• maksymalna moc transpondera.
76
EIRP w pojedynczym kanale = EIRPNas - 6 dB
LFS = 202 dB
Eb/N0 = 10 dB
k = -198.6 dB J/K
Nr kanału 1 2 3 4
Szerokość kanału B (MHz) 135 85 60 60
Rpasmo (Mbps) 87.7 55.2 39.0 39.0
EIRP w poj. kanale (dBm) 61 61 57 64
Rmoc (Mbps)
RX G/T=33 dB/K 114.8 114.8 45.7 229.1
RX G/T=26 dB/K 22.9 22.9 9.1 45.7
RX G/T=20 dB/K 5.8 5.8 2.3 11.5
77
Wyznaczenie przepływności w kanale satelitarnym dla terminala końcowego
EIRPNas = EIRPNSS - UL + GRX - RXoff + Gtransp + GTX + G (dB)EIRPNas = EIRPNSS - UL + GRX - RXoff + Gtransp + GTX + G (dB)
R = EIRPNas - TXoff - DL + G/T - k - Eb/N0 (dBbps)R = EIRPNas - TXoff - DL + G/T - k - Eb/N0 (dBbps)
GGtransptransp
EIRPEIRPNSSNSS
ULUL
GGRXRX GGTXTX
DLDL
G/TG/T
Terminal końcowy
78
duża 116 dBm
średnia 107 dBm
mała 92 dBm
Du
ży
Śred
ni
Mały
Szerokość pasma transpondera B
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38G/T [dB/K]
Prz
epły
wn
ość
[dB
bp
s]
Zależność przepływności R w kanale satelitarnym od G/T