МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Университет «МИРАС»

кафедра «Радиотехника, электроника и телекоммуникация»

Конспект лекции

по дисциплине «Системы, устройства спутниковой и мобильной радиосвязи»

для студентов специальности: 5В071900«Радиотехника, электроника и телекоммуникации»

очной форм обучения

Количество кредитов – 3

Шымкент – 2014

УДК 621.396.93

ББК 32.884

Составитель: Шамшиметов Ф.Т.ст.преподаватель.

Конспект лекции по дисциплине «Системы, устройства спутниковой и мобильной радиосвязи»для студентов специальности:5В071900 «Радиотехника, электроника и телекоммуникация» очной форм обучения.

Шымкент: Университет «Мирас», 2014 , 107стр.

Конспект лекции составлены в соответствии с требованиями учебного плана и программой дисциплины «Системы, устройства спутниковой и мобильной радиосвязи»и включает все необходимые сведения курса.

Конспект лекции выполнены для студентов специальности: 5В071900 «Радиотехника, электроника и телекоммуникация» очной форм обучения.

Рецензент: Ханжаров Н.С – к.т.н., ст.преподаватель, университет «Мирас».

Рассмотрено и рекомендовано к изданию заседанием кафедры «Радиотехника, электроника и телекоммуникация» протокол №5 от «26» 12.2014г., методической комиссией факультета протокол №2 от «27 » 12.2014 г.

Рекомендовано к учебно-методическим Советом университета «Мирас»

протокол № 3 от «30» 12. 2014г.

Конспект лекции является собственностью университета «Мирас»

и предназначена для внутреннего пользования.

Университет «мирас»

Лекция №1. Введение. Цель изучения дисциплины, основные задачи и краткое содержание.

План:

1. Истоки беспроводной связи.

2. Классификация систем РРС и спутниковой связи.

3. История спутниковых систем связи.

В решении проблемы глобализации телекоммуникаций системы персональной спутниковой связи играют важную роль, т.к. позволяют охватить труднодоступные, удаленные и малонаселенные районы. Наряду с традиционными узкополосными видами телекоммуникационных услуг, такими как радиотелефон, передача данных, телекс, в перспективных системах персональной спутниковой связи предполагается реализовать передачу видеоданных, мультимедийной информации и интерактивных телевизионных программ.

Орбиты низкоорбитальных спутников проходят достаточно к близко к поверхности Земли, что позволяет обходиться дешевыми малогабаритными терминалами и небольшими антеннами. Переход на низкие и средние орбиты позволяет не только решить проблему перегруженности геостационарных орбит, но и существенно расширить сферу телекоммуникационных услуг, обеспечив пользователей глобальной персональной связью с помощью терминала типа телефонной трубки. Низкоорбитальные системы связи имеют ряд особенностей структуры и принципов функционирования. Основные из них следующие:

• возможность регионального или глобального покрытия обслуживаемой территории своими зонами радиовидимости (ЗРВ) за счет создания многоспутниковой орбитальной группировки;

• поддержание на обслуживаемой территории заданной связности системы;

• обеспечение ретрансляции сообщений между удаленными пользователями с помощью межспутниковых линий связи, наземных станций сопряжения (станций-шлюзов) или работы в режиме электронной почты.

Диапазоны частот на прием и передачу

Для работы спутниковых систем связи выделены следующие диапазоны частот(ГГц): L……….. 1-2;

S…………2-4; C…………4-6; X…………7-8; Ku………..10,7-14;

Ka…………18-30(17,7-20,2 k/з и 27,5-30 з/k).

Большинство ЗССС работают в диапазонах 4 и 11ГГц на прием и 6 и 14ГГц на передачу, что соответствует принятым условным обозначениям C и Ku.

Вопросами распределения полос частот между различными службами радиосвязи занимается Международный Союз Электросвязи (МСЭ). В настоящее время такое распределение полос частот выполнено от 9 кГц до 275 ГГц. Кроме радиослужб при распределении полос частот предусматривается также деление Земного шара на 3 Района: Район 1 (Европа, Африка, Россия, Казахстан, Монголия и др.);

Район 2 (Северная и Южная Америка); Район 3 (Азия, Океания, Австралия).

Добротность станции на прием GA/T (измеряется в дБ/K), GA – коэффициент усиления приемной антенны, T – эффективная шумовая температура приемного тракта. Значениядобротностей на прием для ЗС находятся в пределах 20…40 дБ/K.

Диаметр антенны DA определяет размеры и стоимость ЗС,ее пространственную избирательность.

Диапазон диаметров весьма широк (примерно от 0,45 м до 32 м).

Кроме диаметра важно знать поляризационные характеристики антенны, характеристику боковых лепестков, полноповоротная антенна, которую можно направить в любую точку небосвода, или неполноповоротная (ограниченная область наведения), или неподвижная (для работы с геостационарными ИСЗ).

В настоящее время широко распространены ЗС типа VSAT (Very Small Aperture Terminal) – терминал с антенной очень малого диаметра.

Эффективно-излучаемая изотропная мощность (ЭИИМ)- произведение мощности передатчика, кпд волноводного тракта и усиления антенны (в полосе передачи).

Значения этого параметра для различных ЗССС находятся в пределах 50 – 95 дБВт.

Здесь мы остановимся на характеристиках бортового ретранслятора (БР) станции:

Эти характеристики те же, что и для ЗС, но числовые значения ряда параметров имеют существенные отличия:

добротность на прием ниже (минус 10…плюс 6 дБ/K), поскольку меньше диаметры антенн и проще МШУ;

ЭИИМ также ниже, обычно (23…45 дБВт), но на ИСЗ непосредственного теливизионного вещания достигает 52…58 дБВт.

Весьма важной характеристикой бортового ретранслятора является количество стволов (вместо термина “ствол” часто применяют английский термин “транспондер”). Стволом ретранслятора называют приемопередающий тракт, в котором радиосигналы проходят в некоторой общей полосе частот. Число стволов на различных ИСЗ колеблется в пределах 6…48. Ширина полосы частот стволов также различна (27; 34; 36; 40; 72; 77; 112; 120 МГц и др.).

Метод многостанционного доступа (МД) – метод совмещения сигналов, излучаемых различными ЗС, для их прохождения через общий ствол бортового ретранслятора КС. Применяют МД с разделеним сигналов по частоте (МДЧР – здесь земным станциям выделяют определенные полосы частот), c раделением сигналов по времени (МДВР – станциям выделяют общую полосу частот, но в определенные промежутки времени), с разделением сигналов по их форме (кодовое разделение).

Пропускная способность (количество каналов, которые можно организовать через БР, или максимальная скорость передачи сигналов) зависит от многих факторов: энергетики радиолинии, полосы пропускания, метода модуляции (ЧМ, ФМ), метода МД. Последний обязательно вносит потери по сравнению с односигнальным доступом (современные системы с МДВР обеспечивают наиболее низкие потери 0,5…2дБ).

На многофункциональных спутниках в основном используют 4 вида антенн: глобальные (ширина диаграммы направленности 17° Ч17°);

полуглобальные (8,7°Ч8,7°); зональные (5°Ч5°; 5°Ч11°; 3,5°Ч7°);

узконаправленные (1…2°).

Антенны могут быть передающие, приемные или приемопередающие, могут иметь возможность перенацеливания центра луча, либо настроенными в заводских условиях на прицеливание в заданную точку земной поверхности. Схема подключения транспондеров к антеннам может быть достаточно разнообразной. Например, для ИСЗ “Экспресс-6А”,80E (ГП ”Космическая связь”, Россия) схема подключения выглядит примерно так:

транспондеры 5,7,9,15,17 → A6, A8; транспондер 6 → A2, A3, A8; транспондеры 12,20,22,24,26 → A9 и т.д.

Под зоной видимости ИСЗ понимают поверхность Земли, с которой ИСЗ виден под углом места (угол между направлением на ИСЗ и плоскостью, касательной к Земле) больше некоторого допустимого значения (обычно границу зоны видимости задают углами 5° и 10°). Часть зоны видимости, где при определенных параметрах ЗС обеспечивается заданное качество связи, называют зоной покрытия (по сути это и есть зона обслуживания, в пределах которой должно выполняться обязательное условие ЭМС с другими работающими радиосредствами). Срок службы ИСЗ достигает 10…15 лет (высокая надежность элементов, гибкая и разветвленная схема резервирования).