Обеспечение помехоустойчивости систем спутниковой связи

1.

с использованием оптимальных методов модуляции позволяет эффективнее использовать
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
ТЕМА
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ
СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Дипломник: Живица В.Д.
Руководитель: Зорько М.Д.

2.

АКТУАЛЬНОСТЬ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ
СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ ПРИ
УМЕНЬШЕНИИ ВЛИЯНИЯ ОТ ДРУГИХ
ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ
2

3.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ
АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА
СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ,
ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ
ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ
3

4.

РЕШАЕМЫЕ ЗАДАЧИ
1. Анализ принципов построения систем
спутниковой связи.
2. Разработка и обоснование структурной
схемы спутниковой системы связи с
обеспечением помехоустойчивости.
3. Расчет
затухания
радиосигнала
и
энергетических параметров на линии
«Спутник-Земная
станция»,
а
также
помехозащищенности
от
влияния
мешающих искусственных спутников Земли.
4

5.

-
СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ
СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
XНКА
B
E
Θ
C
XНКА
Θ
F
RЗ
Θ
D
RНКА
O
E’
α
G
β
A
RСР
C’
B’
F’
α = arcsin RНКА/RСР ;
(1)
β = arcsin RЗ/RСР ,
(2)
α – максимальный угол отклонения оси ДН антенны высокоорбитального СР от оси,
проходящей через центр Земли и точку расположения высокоорбитального СР;
β – минимальный угол отклонения оси ДН антенны высокоорбитального СР от оси,
проходящей через центр Земли и точку расположения высокоорбитального СР;
RНКА – радиус орбиты низкоорбитального космического аппарата;
RСР – радиус орбиты высокоорбитального спутника-ретранслятора;
RЗ – радиус Земли.
5

6.

-
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕРМИНАЛОВ С
ОЧЕНЬ МАЛОЙ АПЕРТУРОЙ
1
2.1
ИСЗ
3.1
Источник
ТОМА
4.1
Получатель
2.2
3.2
Источник
ТОМА
4.2
Получатель
5
3.3
6
7
2.3
Источник
13
КПО-кодер
8
Формирователь пакетов
9
Модулятор
10
Преобразователь с
повышением
частоты
12
11
14
УМ
Центральный
терминал
15
4.3
Получатель
16
23
КПО-декодер
17
Преобразователь пакетов в
кодовые слова
18
Демодулятор
19
Преобразователь с
понижением
частоты
20
МШУ
21
Источник
22
Получатель
6

7.

РЕАЛИЗАЦИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО
КОДИРОВАНИЯ В ТЕРМИНАЛАХ С
ОЧЕНЬ МАЛОЙ АПЕРТУРОЙ
-
1
1
-
Блок
перфорирования кода
2
S3
Блок
деперфорирования
2
1
5
2.1
Кодер 1
2.2
Кодер 2
3.2
Перемножитель
2
3.3
Перемножитель
N-1
0
3
0
S4
S3
3.1
Перемножитель
1
1
2.3
3.1
S1 0
(через
преобразователь
пакетов в
кодовые
слова)
1
Перемножитель 1
S4
3.2
Преобразователь
кодового слова в
составляющие
кодовые слова
Декодер 2
Перемножитель 2
3.3
6.1
Декодер N
Деперемежитель
Информация
мягкого
решения для
простого
внутреннего
кода
6.2
Кодер N
Декодированный
информационный блок для
внутреннего кода
4
Кодер
внешнего кода
Декодированный
информационный блок для
8
кода с последовательным
объединением
Декодер внешнего
кода
Выход с мягким
решением для
внутреннего кода
0
Информационный блок из
источника
ГИБКИЙ ПРОГРАММИРУЕМЫЙ КОДЕР
1
0
Деперемежитель
1
1
0
4.2
S2
S1
4.1
Декодер 1
0
Сигнал
с
демодулятора 1
1
S5
Формирователь
кодовых 0
К
слов
модулятору
(через
формирователь
пакетов)
S2
Информация мягкого
решения для КПО- S5
кодирования
7
Пороговое решающее
устройство
0
1
S6
ГИБКИЙ ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ДЕКОДЕР
7

8.

РСЧЕТ ЗАТУХАНИЯ В СВОБОДНОМ
ПРОСТРАНСТВЕ НА ЛИНИИ
«СПУТНИК-ЗЕМНАЯ СТАНЦИЯ»
-
2
TИСЗ
ИСЗ
gПР.ИСЗ
α∑1
-
ЭИСЗ
gПД.ИСЗ
α∑2
1 ЭЗС
B0
Кодер,
модулятор,
СВЧ-тракт
αΣ = α0 + αдоп;
TЗС
gПД.ЗС
gПР.ЗС
3
Антеннофидерный
тракт
4
Конвертор 1
6
5
Конвертор 2
Демодулятор,
декодер
PОШ
(1) α0 = 92.4 + 20∙lg fр +20∙lgr ,
αдоп = αатм + αд + αн + αп,
(3)
αΣ — суммарные потери мощности сигнала в
fр — частота несущей ИСЗ, ГГц;
радиолинии, дБ;
r — наклонная дальность, км.
α0 — потери мощности сигнала в свободном
пространстве, дБ;
αдоп — дополнительные потери мощности
сигнала, дБ;
αатм — потери мощности сигнала в
атмосфере, дБ;
αд — потери мощности сигнала в осадках, дБ;
αн — потери мощности сигнала из-за
неточного наведения антенны на ИСЗ, дБ;
αн — поляризационные потери мощности
сигнала, дБ.
(2)
8

9.

РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ НА ЛИНИИ «СПУТНИКЗЕМНАЯ СТАНЦИЯ»
-
ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ
ПОЗИЦИЙ ЗС И ИСЗ
Запад
Восток
ЗС
ε
Rз = 6370 км
ψ
Пм = ЭБР – 10∙lg(4∙π∙r2) – (aатм + ад + ан + ап), (1)
Пм — плотность потока мощности, дБВт/м2;
ЭБР — эффективная изотропно излучаемая
мощность, Вт;
r
ГО
φз
Н = 35786 км
Нулевой
меридиан
φс
Подспутниковая
точка
ТА = ТПОР + ТЗ + ТКОС + ТСОБ ,
ТА — эквивалентно-шумовая температура, К ;
ТПОР — температурная составляющая,
обусловленная приемом поглощенной
в атмосфере и дожде мощности, К ;
ТЗ — температурная составляющая,
обусловленная приемом антенной
фонового излучения Земли через ее
боковые лепестки, К ;
(2)
ТКОС — температурная составляющая,
обусловленная
приемом
антенной
радиоизлучений Галактики, К ;
ТСОБ — температурная составляющая,
обусловленная
приемом
тепловой
мощности из-за омических потерь энергии
сигнала в элементах антенны, К ;
9

10.

РАСЧЕТ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ
СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ ОТ
МЕШАЮЩИХ ИСЗ
-
ОРБИТАЛЬНАЯ ПОЗИЦИЯ 64.40
ПАРАМЕТРЫ НАВЕДЕНИЯ И ПЕРЕСТРОЙКИ
АНТЕННЫ
Траектория
ГО
88,97 в.д.
Юг
28,10 в.д.
ИСЗ
32,77 з.д.
Δβ
Восток
Запад
Линия местного
горизонта
εмакс = 28,320
ИСЗ
θОБ
εмин = 80
Место приема (город Смолевичи)
φЗ = 28,100 в.д.; ψ = 54,040 с.ш.
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕТИ:
Координаты спутника: φс = 64,40 в.д.
Координаты земной станции: - долгота: φз = 28,10 в.д.
- широта: ψ = 54,040 с.ш.
РАЗМЕЩЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОГО И
ДВУХ МЕШАЮЩИХ СПУТНИКОВ НА ГО
Геостационарная
орбита
Точка приёма
Земля
Угол места для города Минска: ε = 200
Наклонная дальность для города Минска: r = 37 131 км
Северный
полюс
ЗС
∆βM2
Угловой обзор видимой части дуги ГО,
в пределах которого возможен приём сигналов со спутника θОБ = 131,440
Юг
∆βM1
ΘM2
Азимутальное смещение между направлениями на юг и на спутник Δβ = 42,220
ДН антенны
Защищенность от суммарного действия помех двух ближайших мешающих ИСЗ АЗΣ = 23,52 дБ
ΘM1
Δg(ΘM1)
Мешающий
ИСЗ 2
Информационный
ИСЗ
Мешающий
ИСЗ 1
10

11.

с использованием оптимальных методов модуляции позволяет эффективнее использовать
ВЫВОД
ПРОАНАЛИЗИРОВАНЫ СИСТЕМЫ
СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И РАЗРАБОТАНА
СХЕМА СИСТЕМЫ СПУТНИКОВОЙ
СВЯЗИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ
ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ, ПОВЫШЕНА
ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ И
ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ
ПЕРЕДАВАЕМОЙ ИНФОРМАЦИИ
11