Методы множественного доступа – Принципы построения систем сотовой связи

Классификация и основные характеристики систем связи с подвижными объектами

Наземные и спутниковые службы радиосвязи делятся на фиксированные, радиовещательные, подвижные, радиоопределения и т.п. Наиболее интересны для железнодорожного транспорта системы подвижной связи, обеспечивающие радиосвязь между стационарной и подвижной радиостанциями или между подвижными радиостанциями.

Приведем определения ГОСТ 12252—86 «Радиостанции с угловой модуляцией сухопутной подвижной службы. Типы, основные параметры, технические требования и методы измерений».

Стационарная — радиостанция подвижной службы, не предназначенная для работы во время движения и устанавливаемая в помещениях, специальных контейнерах или на открытом воздухе.

Подвижная — радиостанция подвижной службы, предназначенная для использования во время движения или во время остановок в неопределенных пунктах. Подвижные радиостанции делятся на мобильные, носимые и переносные.

Мобильная — радиостанция, предназначенная для установки на подвижных объектах.

Носимая — радиостанция, имеющая собственный источник питания и предназначенная для переноски в рабочем состоянии.

Переносная — радиостанция, имеющая собственный источник питания, предназначенная для работы во время остановок и переносимая или перевозимая в нерабочем состоянии.

Портативная — носимая радиостанция массой, как правило, до 1 кг.

Подвижная служба делится на воздушную, морскую и сухопутную. Именно системы сухопутной подвижной радиосвязи (ССПР) станут предметом нашего рассмотрения. Эти системы, как и воздушные и морские (в том числе и спутниковые), являются системами с равнодоступными каналами. В них единая общая линия связи используется для обмена информацией между многими абонентами, имеющими к ней свободный доступ.

Системы с равнодоступными каналами по методу формирования группового сигнала (методу объединения абонентских сигналов) делятся на многоканальные (рис. 2.1), использующие централизованное формирование группового сигнала и предполагающее наличие центрального передатчика, и на многостанционные (рис. 2.2), использующие независимое формирование группового сигнала, когда предполагается наличие у абонента собственного передатчика (радиостанции). Вообще говоря, многоканальные системы могут считаться частным случаем многостанционных систем.

Структурная схема многоканальной системы

Рис. 2.1. Структурная схема многоканальной системы

Структурная схема многостанционной системы

Рис. 2.2. Структурная схема многостанционной системы

Основными методами разделения между абонентами частотно-временного ресурса многоканальной и многостанционной систем являются: частотное (абонентские полосы частот не перекрываются, но абонентские сигналы могут совпадать по времени), временное (абонентские полосы частот могут совпадать, но в любой момент времени передается лишь один абонентский сигнал), кодовое (абонентские сигналы могут перекрываться и по частоте, и по времени появления, но различаются по форме их представления).

Едва ли не самым главным критерием при классификации современных ССПР как раз и является определение метода многостанционного (множественного) доступа к передающей среде. Название метода многостанционного доступа нередко определяет целый класс систем сухопутной подвижной радиосвязи, а также стандарт, по которому реализуется система.

Методами многостанционного доступа (позволяющего множеству пользователей делить между собой общий частотно-временной ресурс системы) являются многостанционные доступы с частотным разделением (МДЧР), временным разделением (МДВР) и кодовым разделением (МДКР). В англоязычной литературе эти методы обозначаются соответственно: множественный доступ с частотным разделением (Frequency Division Multiple Access — FDMA); множественный доступ с временным разделением (Time Division Multiple Access — TDMA); множественный доступ с кодовым разделением (Code Division Multiple Access — CDMA).

Рассмотрим основные методы многостанционного доступа.

FDMA начал использоваться в чистом виде в аналоговых системах сухопутной подвижной радиосвязи, а в комбинации с другими методами многостанционного доступа используется практически во всех ССПР, поскольку предполагает разделение выделенной для системы полосы частот на участки каждого канала. Например, в стандарте сотовой системы AMPS (Advanced Mobile Phone Service) ширина полосы канала составляет 30 кГц, а в стандарте TACS (Total Access Communication System) — 25 кГц. Такой же частотный разнос между каналами используется в большинстве радиостанций систем железнодорожной технологической радиосвязи (поездной, станционной, ремонтно-оперативной и т.п.). Практически все они реализуют FDMA в чистом виде.

TDMA является основой большинства цифровых систем радиосвязи, в которых каналами служат временные отрезки (интервалы), формируемые на несущих в пределах определенных участков спектра. Сотовый стандарт GSM-900 — разновидность TDMA, ставший основным стандартом сотовой связи в Европе. Восемь телефонных сигналов в результате временного уплотнения образуют общий сигнал полосой 200 кГц. В каждый момент времени канал может занимать только один абонент. Первый TDMA — стандарт IS-54, позволил увеличить число каналов в системе в 3 раза по сравнению с аналоговой технологией стандарта EIA-553.

Принципы CDMA достаточно детально разработаны давно, в том числе и отечественными учеными, и широко использовались в армейских системах связи. Применение их в гражданских ССПР долгие годы сдерживалось отсутствием техники и технологии малогабаритных, малопотребляющих и многофункциональных устройств формирования широкополосных (сложных, составных, многомерных, псевдошумовых) сигналов (ШПС). Полоса ШПС значительно превышает полосу частот, необходимую для обычной передачи, например, в узкополосных системах подвижной сухопутной радиосвязи с FDMA.

Псевдослучайная последовательность

Рис. 2.3. Псевдослучайная последовательность

Для любого сигнала может быть определена «база» В = FT, где F— ширина спектра сигнала, Т — его длительность. В случае использования CDMA каждому передаваемому сообщению ставится в зависимость своя ортогональная двоичная псевдослучайная последовательность, которая затем используется для манипуляции несущей по фазе или частоте. Псевдослучайная последовательность с периодом повторения Тсодержит Абит (рис. 2.3). Каждый элемент последовательности имеет длительность т0. Таким образом, «база» ШПС В = Т0 = N. Число N характеризует степень расширения базы по сравнению с узкополосными сигналами FDMA, для которых В = 1. Итак, в CDMA применяется технология расширенного спектра. При этом все абоненты одновременно используют один и тот же выделенный участок частотного диапазона.

При CDMA количество телефонных разговоров на несущую теоретически неограниченно, поскольку сигналы абонентов, отличающиеся по виду псевдослучайной последовательности, могут наращиваться неограниченно за счет увеличения ее длины. Первый международный стандарт (IS-95) применения CDMA регламентировал деление радиоспектра на несущие полосы с шириной 1,25 МГц (гораздо шире по сравнению с шириной полосы 25 кГц при FDMA). При CDMA используется значительно более широкая полоса частот, чем при обычной передаче. Известны два способа ее использования — метод прямой последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum — DSSS) и метод частотных скачков (Frequency Hopping Spread Spectrum — FHSS).

При кодировании по методу DSSS (рис. 2.4) вся используемая широкая полоса частот также делится на несколько подканалов (в стандарте Radio-Ethernet 802.11 их предусмотрено 11). Каждый передаваемый бит сообщения превращается по заранее зафиксированному алгоритму в последовательность из 11 бит, и эти 11 бит передаются одновременно и параллельно по всем 11 подканалам. При приеме полученная последовательность битов декодируется по такому же алгоритму. У другой пары «приемник—передатчик» используется другой алгоритм кодирования-декодирования, и таких алгоритмов может быть очень много.

При этом достигается защита передаваемой информации от случайного прослушивания (у чужого DSSS-приемника другой алгоритм и он не сможет декодировать информацию от не своего передатчика.

Кодирование по методу прямой последовательности

Рис. 2.4. Кодирование по методу прямой последовательности

Но важнее другое: благодаря передаче по 11 параллельным подканалам можно использовать сигнал очень малой мощности (по сравнению с мощностью обычного узкополосного сигнала). При передаче ШПС значительно улучшается отношнение сигнал/шум. Причем способность приемника выделить слабый сигнал еще более увеличивается благодаря передаче по 11 параллельным подканалам.

DSSS-устройства не создают помех обычным узкополосным большой мощности, так как последние принимают ШПС за шум. И напротив, обычные устройства не мешают широкополосным, так как «шумят» каждый только в своем узком канале и не заглушают весь ШПС. Благодаря ШПС можно использовать один участок радиоспектра дважды: обычными узкополосными устройствами и поверх них — широкополосными.

При кодировании по методу FHSS (рис. 2.5) используемая полоса делится на несколько подканалов (по стандарту 802.11 их 79). Каждый передатчик за определенный промежуток времени совершает некоторое количество скачков с одного частотного канала на другие. Стандарт 802.11 не определяет их частоту (в каждой стране задается своя). Скачки в передатчике и приемнике происходят синхронно в заранее зафиксированной псевдослучайной последовательности, известной обоим. Не зная последовательности переключений, нельзя осуществить прием. Другая пара «передатчик—приемник» использует иную последовательность переключений. В одной полосе частот и на одной территории обслуживания последовательностей может быть много.

CDMA обеспечивает высокую скрытность передаваемой информации и защиту от несанкционированного доступа. При CDMA информация делится на триллионы бит, что является основным препятствием для интерференции и перехвата. Высокая пропускная способность системы CDMA обеспечивается даже при коэффициенте

Кодирование по методу частотных скачков

Рис. 2.5. Кодирование по методу частотных скачков

повторного использования частот равном единице (т.е. при использовании одной несущей на всей территории обслуживания), в результате чего отсутствует необходимость частотного планирования.

Получают применение и мультимедийные цифровые системы W-CDMA (широкополосной CDMA). В отличие от узкополосной CDMA с полосой частот 1,15 МГц, широкополосная CDMA имеет полосу свыше 5 МГц и обеспечивает передачу данных, а также аудио-, видео- и мультимедийные услуги.

Помимо трех основных методов многостанционного доступа FDMA, TDMA, CDMA и их комбинаций используется ряд других, менее распространенных методов.

Один из них — многостанционный доступ с пространственным разделением (SDMA), использующий интеллектуальные антенные системы.

Рассмотрим сначала направленные свойства антенн.

Характеристика направленности — зависимость амплитуды напряженности поля (или ей пропорциональной величины) от направления в пространстве. Направленные свойства (пространственная избирательность) передающей антенны увеличивают интенсивность излучения в заданном направлении, напряженность Е электрического поля полезного сигнала в точке приема при заданной мощности излучения, уменьшают мощность передатчика при фиксированном отношении сигнал/шум (С/Ш). Направленные свойства приемной антенны уменьшают уровень помех на входе приемника, если направления прихода помехи и сигнала не совпадают.

Сферическая система координат

Рис. 2.6. Сферическая система координат

Диаграмма направленности — изображение на плоскости характеристики направленности и является результатом измерения напряженности Е в точках, равноудаленных от антенны. Геометрическим местом таких точек является сфера.

Положение точки М на сфере (рис. 2.6) определяется радиусом г = ОМ (наклонной дальностью), углом места 5 (или дополняюшим его до 90° зенитным углом 0) и азимутальным углом ф.

Пространственная диаграмма направленности

Рис. 2.7. Пространственная диаграмма направленности

Характеристику направленности в сферической системе координат представляет поверхностьДв, ф) при г = const, а пространственная диаграмма направленности — поверхность объема (рис. 2.7). Она может иметь несколько максимумов и минимумов. Первые минимальные или нулевые значения напряженности Е вокруг направления главного излучения определяют границу так называемого главного лепестка диаграммы.

Коэффициент направленного действия (КНД) D характеризует способность антенны концентрировать электромагнитное поле в определенном направлении. КНД — отношение квадрата напряженности поля, излучаемого антенной в данном направлении (обычно в главном) к усредненному по всем направлениям значению квадрата напряженности поля. КНД показывает, во сколько раз надо увеличить излучаемую мощность при замене направленной антенны на абсолютно ненаправленную гипотетическую антенну, чтобы получить одинаковую напряженность поля в точке приема. Здесь не принимается во внимание мощность, подводимая к антенне и ее КПД г. КНД может принимать значения от единицы (для ненаправленной антенны) до десятков тысяч.

Коэффициент усиления G показывает во сколько раз надо увеличить входную мощность при замене реальной направленной антенны с потерями на абсолютно ненаправленную гипотетическую антенну без потерь, чтобы сохранить величину напряженности поля в точке приема G= rD.

Связанными называют два или несколько вибраторов (антенн), расположенных на небольшом (d < Х/4) расстоянии, заметно влияющих друг на друга (аналогия со связанными колебательными контурами). Поле одного вибратора наводит в другом ЭДС. Поле в точке приема, созданное системой вибраторов, является результатом сложения полей отдельных вибраторов с учетом фаз этих полей (определяемых как разностью хода лучей от вибраторов до точки приема, так и разностью фаз токов в них). Изменение диаграммы направленности системы двух симметричных полуволновых вибраторов (рис. 2.8) показано на рис. 2.9 при изменении сдвига фаз токов в вибраторах.

Система двух симметричных полуволновых вибраторов

Рис. 2.8. Система двух симметричных полуволновых вибраторов

Антенная решетка — система вибраторов, расположенных определенным образом в пространстве. Различают решетки синфазные (токи в вибраторах имеют одинаковые фазы) и переменнофазные (фазы токов изменяются от вибратора к вибратору по определенному закону). На рис. 2.10 приведены примеры диаграмм направленности для линейной, двумерной и объемной решеток.

Диаграммы направленности системы двух симметричных полуволновых вибраторов

Рис. 2.9. Диаграммы направленности системы двух симметричных полуволновых вибраторов

Диаграммы направленности линейной, двумерной и объемной антенных решеток

Рис. 2.10. Диаграммы направленности линейной, двумерной и объемной антенных решеток

Вернемся к методу SDMA.

Зависимость вероятности блокировки вызова от нагрузки в сети

Рис. 2.11. Зависимость вероятности блокировки вызова от нагрузки в сети

Интеллектуальные антенные системы известны давно, однако их реализация в коммерческих системах стала выгодна после появления дешевых сигнальных процессоров, способных реализовать алгоритмы управления диаграммой направленности.

Интеллектуальная антенная система состоит из антенн, объединенных электронной схемой с фазовыми и амплитудными анализаторами.

В результате анализа принимаемых сигналов в различных элементах антенны вычисляется направление оптимального приема. Сигнальный процессор в реальном масштабе времени формирует суммарную диаграмму направленности антенн в направлении на источник излучения с учетом частоты принимаемого сигнала и некоторых других параметров.

На рис. 2.11 приведена зависимость вероятности блокировки вызова р от нагрузки в сети. При граничном значении 0,01 вероятности блокировки вызова использование адаптации диаграммы направленности позволяет увеличить нагрузку в системе до 6 раз по отношению к обычной TDMA.

Методы многостанционного доступа в спутниковых системах связи

При одновременной работе многих земных станций через один КА-ретранслятор в некоторой общей полосе частот на входе приемной антенны ретранслятора образуется групповой сигнал от излучений земных станций. Этот групповой сигнал усиливается ретранслятором, переносится на другую частоту – частоту передачи, усиливается в передающем тракте ретранслятора и переизлучается в сторону земных станций, где каждая земная станция должна принять нужный ей сигнал от другой земной станции без помех от других работающих станций. Этот процесс уплотнения в эфире сигналов от многих станций и последующее разделение на Земле сигналов от многих станций называется многостанционным доступом. Многостанционный доступ является характеристикой территориально-распределенной радиосистемы.

Как и в многоканальных линиях связи, многостанционный доступ с разделением сигналов отдельных станций в некоторой общей полосе частот может быть организован:

с разделением сигналов по частоте (МДЧР);

с разделением сигналов по времени (МДВР);

с кодовым разделением сигналов (МДКР).

Многостанционный доступ с частотным разделением сигналов земных станций. Далее везде будем рассматривать работу земных станций в одном стволе ретранслятора, в других стволах ретранслятора работа земных станций организуется аналогичным образом.

При МДЧР полоса ствола разбивается на отдельные полосы или частотные каналы (рис. 1.6). За каждой работающей земной станцией закрепляется постоянно или на время сеанса связи своя необходимая ей полоса частот и ЭИИМ (см. пункт 3.1) ретранслятора в этой полосе частот.

Для ретранслятора с прямой ретрансляцией сигналов ЭИИМ сигнала в некоторой полосе частот (или спектральная плотность мощности сигнала S0i) может регулироваться величиной ЭИИМ земной корреспондирующей станции. Увеличивая (уменьшая) ЭИИМ земной станции в некотором частотном канале системы, мы автоматически увеличиваем (уменьшаем) ЭИИМ ретранслятора для этого частотного канала.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис.1.6. Частотные каналы в стволе при МДЧР и спектральная плотность мощности S0(f) излучаемых ретранслятором сигналов.

Возможность регулировки ЭИИМ ретранслятора при МДЧР для каждого частотного канала позволяет оптимизировать энергетику ствола и систему связи. Эта регулировка ЭИИМ ретранслятора для отдельных станций может использоваться:

для увеличения ЭИИМ ретранслятора для станций, находящихся на краю зоны обслуживания КА, для компенсации уменьшения коэффициента усиления бортовой передающей антенны ретранслятора на краю зоны обслуживания и ослабления сигнала за счет увеличения дальности связи;

для увеличения ЭИИМ ретранслятора для отдельных станций, испытывающих дополнительное ослабление сигнала в дожде;

при использовании в системе земных станций с разными диаметрами антенн, которые требуют разной ЭИИМ ретранслятора.

Указанные выше адаптивные возможности метода МДЧР сделали его самым распространенным методом многостанционного доступа в системах спутниковой связи.

Отметим, что частотные каналы для ЗС при МДЧР организуются Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи путем установки соответствующих фильтров в модемы земных станций.

Метод МДЧР имеет недостаток, связанный с необходимостью обеспечения квазилинейного режима работы усилителя мощности ретранслятора. Дело в том, что для усилителей мощности на лампах бегущей волны и транзисторах потребляемая мощность от первичного источника питания слабо зависит от мощности раскачки усилителя. Поэтому желательно, чтобы усилитель мощности работал в режиме, близком крежиму насыщения. В этом случае КПД усилителя мощности будет максимальным.

При МДЧР входной сигнал усилителя мощности ретранслятора состоит из большого числа несущих, которые в сумме образуют случайный сигнал с гауссовским распределением вероятностей мгновенных значений напряжения.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис.1.7.Перекрестная помеха на выходе усилителя мощности ре-транслятора: а – линейно-ломаная амплитудная характеристика усилителя; б – сигнал и перекрестная помеха e(t) на выходе усилителя.

На рис. 1.7 показан процесс ограничения суммарного сигнала в усилителе мощности для линейно-ломаной амплитудной характеристики усилителя. Сигнал на выходе усилителя можно рассматривать как сумму неискаженного сигнала (показан пунктиром как продолжение выходного сигнала) и сигнала ошибки e(t). Этот сигнал ошибки e(t), называемый перекрестной помехой, состоит из коротких импульсов со случайной амплитудой, длительностью и временем появления, имеет широкий спектр и попадает во все частотные каналы ствола ретранслятора. Происходит подавление слабого сигнала сильным.

Многостанционный доступ с временным разделением сигналов земных станций.При МДВР в стволе ретранслятора организуется ретрансляция сигналов ЗС по очереди. За земной станцией закрепляется на все время работы или на некоторый сеанс связи временное окно в некотором общем кадре. Это временное окно повторяется в каждом кадре.

В своем временном окне земная станция передает пакет двоичных символов, состоящий из преамбулы и пакета данных. Преамбула содержит биты синхронизации приемника по несущей частоте (отрезок несущей частоты), по тактовой частоте символов (меандр), адресную информацию и символы сигнализации (рис. 1.8). Одна из станций сети связи является ведущей и излучает кадровый сигнал синхронизации, который принимается всеми станциями сети и служит для синхронизации всех земных станций.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис.1.8. Передача сигналов при МДВР.

Достоинством метода МДВР по отношению к МДЧР является отсутствие перекрестных помех в ретрансляторе, поскольку в любой момент времени усилитель мощности ретранслятора КА усиливает сигнал только одной станции и вследствие этого усилитель мощности может работать все время в режиме, близком крежиму насыщения. Вся полоса ствола КА отводится одной станции, т.е. возможна большая скорость передачи данных (см. соотношение Шеннона)

Энергетические возможности системы с МДВР могут быть многократно увеличены, если перейти от широкого луча антенны ретранслятора, покрывающего всю зону обслуживания КА, кпрыгающему узкому или даже сверхузкому приемопередающему лучу ретранслятора КА. Луч антенны направляется на земную станцию в момент прихода пакета информации на ретранслятор от земной станции и переключается на другую земную станцию после окончания пакета. Концепция построения такой системы с МДВР иллюстрируется рис. 1.9. Энергетический выигрыш в радиолиниях в дБ будет равен разнице в коэффициентах усиления антенны ретранслятора с узким лучом и антенны с лучом, покрывающим всю зону обслуживания. Этот выигрыш в энергетике радиолиний может быть достаточно большим и может использоваться для уменьшения излучаемой ретранслятором мощности сигналов, уменьшения диаметров антенн ЗС, уменьшения мощностей излучения ЗС и др.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис.1.9. Концентрация узкого индивидуального луча при МДВР

Высокие характеристики спутниковой системы связи по энергетике с адаптацией к условиям распространения радиосигналов может обеспечить комбинированный метод многостанционного доступа МДЧР-МДВР, при котором в каждом стволе организуется одновременная работа, например, восьми-шестнадцати несущих частот (МДЧР) и на каждой несущей частоте организуется режим МДВР со сверхузкими прыгающими лучами.

Многостанционный доступ с кодовым разделением сигналов земных станций. Допустим, что в зоне обслуживания КА радиосигналы от каждой ЗС в стволе ретранслятора занимают всю полосу частот ствола и отличаются только формой псевдошумового сигнала. В приемнике ЗС сигнал нужной станции выделяется с помощью коррелятора, опорный сигнал которого имеет форму, присвоенную сигналам принимаемого абонента.

В системе с МДКР используются асинхронные сигналы, при которых временные сдвиги между сигналами от разных земных станций являются неуправляемыми и могут быть любыми. При приеме сигнала от одной земной станции сигналы от других земных станций являются помехой, которая называется внутрисистемной помехой.

В спутниковой системе связи с Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи одним лучом антенны ретранслятора, охватывающим всю зону обслуживания, асинхронный МДКР проигрывает МДЧР и МДВР как по энергетике радиолиний (за счет возникновения внутрисистемных помех), так и по пропускной способности (по числу каналов в той же полосе частот).

Достоинством системы с МДКР является возможность создания системы связи с большим числом закрепленных каналов связи, когда каждой земной станции присваивается своя форма псевдошумового сигнала.Это позволяет любой земной станции спутниковой связи выйти в эфир без сложной процедуры предоставления канала связи по требованию, что важно при организации пакетных каналов связи и при пульсирующем трафике с передачей коротких пакетов данных.

Характеристики системы связи с МДКР существенно улучшаются при организации в стволе ретранслятора радиально-узловой сети связи (конфигурация сети типа “звезда”), когда земные терминалы связываются только с узловой (базовой) станцией. В этом случае при передаче информации от базовой станции может использоваться синхронный режим МДКР. В обратном направлении от терминалов в сторону базовой станции должна использоваться асинхронная передача сигналов с МДКР.

Таким образом, МДКР является единственным многостанционным доступом, который позволяет создавать разнообразные эффективные спутниковые пакетные сети связи.

§

Спутниковые системы связи начали создаваться в то время, когда все основные диапазоны частот уже были распределены между наземными радиосистемами. Вследствие этого спутниковые системы связи должны работать в условиях, когда в выделенных для спутниковой связи полосах частот работают другие радиосистемы, в основном радиорелейные системы связи [1,5,7].

С целью упрощения спутникового ретранслятора его полосы частот на передачу и прием разделены большим защитным промежутком, поэтому для спутниковой системы связи указываются два диапазона частот: на передачу и на прием. Более высокая частота используется в радиолиниях “Земля-Космос”, а более низкая частота — в радиолиниях “Космос-Земля”.

В технической литературе широко используются также буквенные литеры диапазонов частот, взятые из радиолокации (табл. 2.1). Точное разбиение диапазонов частот по литерам выдерживается не всегда строго.

Таблица 2.1 Диапазоны частот спутниковых систем передачи

В порядке возрастания укажем основные диапазоны частот для спутниковых систем связи и вещания.

1. 0,24-0,4 ГГц. Диапазон частот используется для мобильных систем связи военного назначения, в первую очередь для военно-морского флота и военно-воздушных сил.

2. 1,5/1,6 ГГц. В этом диапазоне частот выделена полоса частот шириной 29 МГц для создания спутниковых систем связи с мобильными объектами: морскими и воздушными судами, автомобилями, для персональной связи. Наиболее крупной системой этого диапазона частот является глобальная международная (с участием России) спутниковая система связи INMARSAT на базе геостационарных КА.

3. 1,9/2,1; 1,6/2,5 ГГц. Полосы частот шириной порядка 30 МГц в этом диапазоне частот выделены для низко- и среднеорбитальных систем мобильной и персональной связи.

4. 4/6 ГГц. Диапазон частот выделен для создания глобальных и региональных сетей связи со стационарными земными станциями на базе геостационарных КА. Полоса частот составляет 800 МГц. В настоящее время этот диапазон перегружен, и новые системы связи фиксированной спутниковой службы создаются в более высоких диапазонах частот.

5. 7/8 ГГц. Диапазон частот с полосой 500 МГц используется для военных систем связи со стационарными и мобильными терминалами.

6. 11/14 ГГц. Диапазон частот с полосой 800 МГц выделен для создания сетей связи со стационарными станциями. В этом диапазоне разрешено также создание на вторичной основе сетей связи с мобильными терминалами, за исключением самолетов. В этом диапазоне частот создаются в основном национальные или региональные системы связи. К настоящему времени этот диапазон близок к насыщению.

7. 12 ГГц. Каналы “Космос-Земля” в полосе 800 МГц выделены для геостационарных систем непосредственного теле- и радиовещания на стационарные персональные приемники.

8. 20/30 ГГц. Диапазон частот с полосой 2,5 ГГц выделен для создания геостационарных и негеостационарных систем связи со стационарными и мобильными терминалами, кроме самолетов.

2.3. Орбиты спутников телекоммуникационных систем.

Спутниковые системы связи отличаются друг от друга видом космического сегмента. Группировки КА различают по высоте:

– геостационарная (ГЕО или GEO);

– высокоэллиптические (ВЭО или HEO);

– средние и низкие круговые орбиты (MEO и LEO);

наклонению орбиты; количеству космических аппаратов в группировке и её структурой. Орбиты ИСЗ во многом определяют такие важные показатели систем связи, как: размеры, конфигурацию и расположение на поверхности Земли возможных зон обслуживания, продолжительность взаимной радиосвязи, срок эксплуатации КА.

Рассмотрим важнейшие особенности КА на различных орбитах.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. Типы орбит КА: экваториальные, наклонные, полярные.

Геостационарная орбита. Большинство существующих ССП (систем спутниковой передачи) используют наиболее выгодную для размещения спутников геостационарную орбиту, основными достоинствами которой являются возможность непрерывной круглосуточной связи в глобальной зоне обслуживания и практически полное отсутствие сдвига частоты, обусловленного доплеровским эффектом.

Геостационарные спутники, располагаясь на высоте примерно 36 тыс. км. и, двигаясь со скоростью вращения Земли, как бы “зависают” над определенной точкой земной поверхности, которая располагается на экваторе (так называемой подспутниковой точкой). ИСЗ на орбите испытывает незначительный “дрейф” под воздействием ряда факторов, вызывающих деградацию орбиты. Изменение положения на орбите за год может достигать 0,92 градуса. Основными параметрами, определяющими угловой разнос между соседними КА на ГЕО, являются пространственная избирательность бортовых и наземных антенн, а также точность удержания КА на орбите. У современных КА точность удержания на орбите достигает сотых долей градуса благодаря применению сложных систем стабилизации [4,10]

Связь через геостационарный КА не имеет перерывов в обслуживании, обусловленных взаимным перемещением спутника и земной станции, а система из трех спутников обеспечивает охват практически всей территории земной поверхности – рис. 2.1.

Орбитальный ресурс современных геостационарных ИСЗ достаточно высок и составляет 15 лет.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. 2.1.Глобальная система связи на трёх геостационарных спутниках.

Однако такие системы имеют ряд недостатков, главный из которых — задержка сигнала. Спутники на геостационарных орбитах оптимальны для систем радио- и телевизионного вещания, где задержки в 250 мс (в каждом направлении) не сказываются на качественных характеристиках сигналов. Системы радиотелефонной связи более чувствительны к задержкам, а поскольку суммарная задержка в системах данного класса достигает 600 мс (с учетом времени обработки и коммутации в наземных сетях), даже современная техника эхоподавления не всегда позволяет обеспечить связь высокого качества. В случае “двойного скачка” (ретрансляции через земную станцию-шлюз) задержка становится неприемлемой уже более чем для 20% пользователей.

Зона охвата геостационарных КА не включает в себя высокоширотные районы (выше 76,5° с.ш. и ю.ш.), т. е. действительно глобальное обслуживание не гарантируется. Следует также отметить, что геостационарные КА могут обеспечить услуги персональной связи лишь в том случае, если формируемые ими на поверхности Земли зоны обслуживания примерно одинаковы с зонами, образуемыми низкоорбитальными спутниками.

Средневысотные орбиты. Средневысотные системы обеспечивают более качественные характеристики обслуживания подвижных абонентов, чем геостационарные, поскольку в поле зрения абонента одновременно находится большое число КА. За счет этого появляется возможность увеличить минимальные углы видимости КА до 25—30° , что позволяет снизить дополнительный энергетический запас радиолинии, необходимый для компенсации потерь на распространение в ближней зоне (при наличии в ней деревьев, зданий и других преград).

Однако при выборе местоположения негеостационарной орбитальной группировки (ОГ) необходимо учитывать природные ограничения — пространственные пояса заряженных частиц, захваченных магнитным полем Земли, так называемые радиационные пояса Ван-Аллена (рис. 2.2).

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. 2.2. Радиационные пояса Земли (Ван-Аллена)

1- внутренний; 2- внешний; 3 – самый внешний.

Первый устойчивый пояс высокой радиации начинается примерно на высоте 1,5 тыс. км и простирается до 9 тыс. км, его “размах” составляет примерно 30° по обе стороны от экватора. Второй пояс столь же высокой интенсивности (10 тыс. имп./с) располагается на высотах от 13 до 19 тыс. км, охватывая около 50° по обе стороны от экватора. Третий, самый внешний – от 55 тыс. км до 75 тыс. км.

Трасса средневысотных спутников проходит между первым и вторым поясами Ван-Аллена, т. е. на высоте от 5 до 15 тыс. км. Зона обслуживания каждого КА существенно меньше, чем геостационарного, поэтому для глобального охвата с однократным покрытием наиболее населенных районов Земного шара и судоходных акваторий необходимо создать ОГ из 8—12 спутников. Суммарная задержка сигнала при связи через средневысотные спутники составляет не более 130 мс, что позволяет использовать их для радиотелефонной связи.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. 2.3. Орбитальная группировка из 24 КА на круговых средневысотных полярных орбитах с высотой 10 тыс. км

Таким образом, средневысотные спутники выигрывают у геостационарных по энергетическим показателям, проигрывая им по продолжительности пребывания КА в зоне радиовидимости земных станций (1,5—2 ч).

Что же касается орбитального ресурса средневысотных КА, то он лишь незначительно меньше, чем у геостационарных. Период обращения спутника вокруг Земли для средневысотных круговых орбит составляет около 6 ч (при высоте 10 350 км), из которых в тени Земли КА находится лишь несколько минут. Это позволяет значительно упростить технологические решения, используемые в бортовой системе электропитания, и, в конечном счете, довести срок службы КА до 12—15 лет.

Системы со средневысотными КА обеспечивают лучшие, чем GEO-КА, характеристики обслуживания абонентов благодаря тому, что они имеют большие углы радиовидимости и в зоне радиовидимости находится большее число спутников.

Структура систем на средневысотных орбитах различается незначительно. Во всех этих системах орбитальная группировка создается примерно на одной и той же высоте (10 352—10 355 км) со сходными параметрами орбит.

Низкие круговые орбиты. В зависимости от величины наклонения плоскости орбиты относительно плоскости экватора различают низкие экваториальные (наклонение 0°), полярные (наклонение 90°) и наклонные орбиты. Системы с низкими наклонными и полярными орбитами применяются в основном для научно-исследовательских целей, а для организации мобильной и персональной связи эти системы стали использоваться только в последние годы. Сегодня наиболее интенсивно осваиваются низкие наклонные и полярные орбиты высотой 700—1500 км, а также экваториальные высотой 2 тыс. км.

Спутники на низких орбитах обладают значительными преимуществами перед другими КА по энергетическим характеристикам, но проигрывают им в продолжительности сеансов связи и времени активного существования КА. Если период обращения спутника составляет 100 мин, то в среднем 30% времени он находится на теневой стороне Земли. Аккумуляторные бортовые батареи испытывают приблизительно 5 тыс. циклов зарядки/разрядки в год, вследствие чего срок их службы, как правило, не превышает 5—8 лет.

Выбор диапазона высот от 700 до 2 тыс. км для низкоорбитальных систем неслучаен. С одной стороны, на орбитах высотой менее 700 км плотность атмосферы относительно высока, что вызывает колебания эксцентриситета и деградацию орбиты (постепенное снижение высоты апогея). Кроме того, уменьшение высоты орбиты приводит к увеличению числа штатных маневров для сохранения заданной орбиты, а следовательно, к повышению расхода топлива. С другой стороны, на орбитах выше 1,5 тыс. км, где располагается первый радиационный пояс Ван-Аллена, длительная работа электронной бортовой аппаратуры практически невозможна, если не использовать специальных методов защиты от радиационного излучения. Применение же этих методов ведет к существенному усложнению бортовой аппаратуры и увеличению массы КА.

Однако чем меньше высота орбиты, тем меньше мгновенная зона обслуживания, и, следовательно, для глобального охвата требуется значительно большее количество спутников. Если низкоорбитальная система должна обеспечить глобальную связь с непрерывным обслуживанием, то необходимо, чтобы в орбитальную группировку входило не менее 48 КА. Период обращения спутника на этих орбитах составляет от 90 мин до 2 ч, а максимальное время пребывания КА в зоне радиовидимости не превышает 10—15 мин .

Эллиптические орбиты. Основными параметрами, характеризующими тип эллиптической орбиты (ЭО), являются период обращения спутника вокруг Земли и эксцентриситет (показатель эллиптичности орбиты). В настоящее время используются несколько типов эллиптических орбит с большим эксцентриситетом. Все указанные орбиты являются синхронными, т.е. спутник, выведенный на такую орбиту, имеет период обращения, кратный времени суток.

Для спутников на ЭО характерно то, что их скорость в апогее значительно меньше, чем в перигее. Следовательно, КА будет находиться в зоне видимости определенного региона в течение более длительного времени, чем спутник, орбита которого является круговой – рис. 2.4.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. 2.4. КА на высокоэллиптической орбите

КА с более низким апогеем выигрывают у спутников на высокоэллиптических орбитах по энергетическим характеристикам, проигрывая им в продолжительности сеансов. Системы с КА на эллиптических орбитах также не лишены “природных” ограничений. Постоянство местоположения КА на эллиптической орбите обеспечивается только при двух значениях наклонения плоскости орбиты к экватору — 63,4° и 116,6°. Это объясняется воздействием неоднородностей гравитационного поля Земли, из-за которого большая ось эллиптической орбиты испытывает вращательный момент, что приводит к колебаниям широты подспутниковой точки в апогее. Другой фактор, влияющий на выбор параметров эллиптических орбит, связан с необходимостью учитывать опасные воздействия радиационных поясов Ван-Аллена.
Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи
2.4. Классификация ССП.

Системы спутниковой передачи (ССП) можно классифицировать по ряду признаков, например, следующим образом [6].

1. По видам связи:

– для двухсторонней связи и обмена другими видами информации (телефонная связь, межмашинный обмен, доступ в Интернет и др.);

– для передачи дискретных сообщений небольшого объёма с запоминанием и переносом их на борту КА в заданный регион.

2. По типам используемых абонентских станций (в порядке возрастания энергетического потенциала):

– носимые,

– подвижные,

– стационарные (перевозимые).

3. По размерам и расположению обслуживаемой территории:

– глобальные, обеспечивающие связь на всей территории Земли;

– региональные, обеспечивающие связь в различных, достаточно крупных регионах Земли, превышающих зону радиовидимости одного КА;

– зональные, обеспечивающие связь только в зоне радиовидимости одного КА.

4. По времени предоставления связи:

– с непрерывной связью в реальном масштабе времени на всей обслуживаемой территории;

– с периодическим предоставлением канала связи;

– с непрерывной связью в приоритетных регионах и периодической связью на остальных территориях Земли.

Перечень признаков, по которым различаются системы, можно было бы продолжить, но и этого достаточно, чтобы оценить, насколько широк спектр параметров, от выбора которых зависит создание оптимальной для решения конкретных задач системы.

Наиболее простыми являются системы связи между абонентами только в зоне радиовидимости одного КА и системы с переносом информации (типа «электронная почта»), а наиболее сложными – системы для обеспечения непрерывной связи в глобальном и региональном масштабах. Они требуют сплошного покрытия обслуживаемой территории зонами радиовидимости КА и, следовательно, создания группировок КА определённой структуры, обеспечения связности системы, т.е. объединения зон радиовидимости КА в единое целое, выбора способов минимизации длины маршрута (числа ретрансляций) при организации связи между любыми точками на обслуживаемой территории, оценки времени ожидания канала и его существования в течение определённого времени и т.д.

Обобщив изложенный выше материал, классификацию спутниковых систем передачи можно проиллюстрировать рисунком 2.5. На рисунке в дополнение к рассмотренным ранее ССП приведены низкоорбитальные системы связи, разделяемые по виду предоставляемых услуг на системы передачи данных на базе little LEO, радиотелефонные системы big LEO и системы широкополосной связи mega LEO (в литературе используется также обозначение Super LEO)

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис.2.5. Классификация спутниковых систем передачи.

§

В основном космическая станция характеризуется теми же показателями, что и ЗС рабочим диапазоном частот, добротностью приемного тракта, ЭИИМ каждого передатчика, поляризацией излучаемых и принимаемых сигналов. Однако значения ряда параметров существенно отличны от указанных выше для 3C. Так, добротность приёмного тракта КС обычно составляет -20 дБ … 3 дБ, что вызвано не только меньшими размерами антенны, но и применением более простого (и обладающего большей шумовой температурой) входного малошумящего усилителя. Как правило, ЭИИМ космической станции не превышает 23 … 45 дБ.

Важной характеристикой бортового ретранслятора космической станции является число стволов.

Стволом ретранслятора, или 3C, или стволом системы спутниковой связи называется приемопередающий тракт, в котором радиосигнал (радиосигналы) проходит через общие усилительные элементы (общий выходной каскад передатчика) в некоторой выделенной стволу общей полосе частот). Несколько стволов могут иметь общие элементы — антенну, волноводный тракт, малошумящий входной усилитель. Весь диапазон частот, в котором работает система связи, принято делить на некоторые участки полосы (шириной 35 … 40, 80 … 82, 120 МГц), усиление сигналов в которых осуществляется отдельным трактом — стволом.

Число стволов, одновременно действующих на ИСЗ, может достигать нескольких десятков. Их сигналы разделяются по частоте, пространству, по поляризации. Числом стволов, их полосой пропускания и ЭИИМ определяется (в основном!) важнейший суммарный показатель ИСЗ — его пропускная способность, т. е. число организуемых через ИСЗ каналов — телефонных и телевизионных, либо в более общем виде число двоичных единиц в секунду, которое можно передать через данный ИСЗ. Пропускная способность ИСЗ зависит, кроме того, от добротности земных станций, а также от вида применяемых радиосигналов; пропускная способность по существу есть характеристика системы, а не ИСЗ. Тем не менее часто в литературе понятие пропускной способности (емкости) ИСЗ используется.

Отметим, что пропускная способность ствола ИСЗ зависит в некоторой степени не только от основных показателей — полосы пропускания и ЭИИМ, но и от других — линейности амплитудной характеристики, величины АМ-ФМ преобразования, неравномерности группового времени запаздывания в полосе ВЧ ствола и др. Эти параметры влияют на взаимные помехи между сигналами различных ЗС, на достоверность приема сигналов и тем самым на энергетические потери, обусловленные прохождением сигналов через неидеальный тракт бортового ретранслятора ИСЗ.

B зависимости от ширины диаграммы направленности бортовых антенн ИС3 (или его отдельные стволы, если антенн на борту несколько и они различны) характеризуется зоной покрытия — частью поверхности земного шара, в пределах которой обеспечивается уровень сигналов от ИСЗ, необходимый для их приема с заданным качеством на ЗС определенной добротности, а также гарантируется способность принять на входе ИСЗ сигналы от 3C, обладающих определенной ЭИИМ. Очевидно, что зона покрытия ИСЗ характеризует ССС, а не только собственно ИСЗ.

Зона покрытия определяется не только шириной диаграммы направленности антенны ИСЗ, но и особенностями геометрических построений, возникающих при сечении поверхности Земли конусом луча антенны [3, 5]. Форма этого сечения зависит от точки размещения ИСЗ, «точки прицеливания» — точки пересечения оси главного лепестка антенны ИСЗ с земной поверхностью, а также от нестабильности положения ИСЗ и ориентации его антенн. В связи с нестабильностью вводится [1,2] понятие гарантированной зоны обслуживания, в которой обеспечивается сохранение указанных выше условий приема и передачи при любых сочетаниях отклонений ИСЗ и антенны ИСЗ от среднего положения.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Точка размещения ИСЗ на орбите, точка прицеливания его антенны на Земле, нестабильности этих параметров существенны не только для расчета зон обслуживания, но и для расчета взаимных помех между ССС. Для расчета взаимных помех часто также указывается максимальная спектральная плотность излучаемого ИСЗ потока мощности (Вт/м2Гц).

Наконец, важнейшим показателем ИСЗ, определяющим не только надежность и бесперебойность связи, но и экономические характеристики системы связи, является срок службы ИСЗ — время наработки до полного отказа хотя бы одного (или нескольких в зависимости от технических требований) из стволов космической станции, определяемое с высокой вероятностью — обычно 0,9 и более. Современные ИСЗ имеют более продолжительные сроки службы благодаря высокой надежности элементов, гибкой и разветвленной схеме резервирования.

§

Зона обслуживания системы — это совокупность (объединение) зон обслуживания отдельных ИСЗ, входящих, в систему (рис. 3.1); определение зоны обслуживания ИСЗ, данное ранее, несколько отличается от уже введенного понятия зоны покрытия.

Термин «объединение» (а не сумма) применен потому, что зоны отдельных ИСЗ обычно перекрываются между собой (что неизбежно при достижении сплошного покрытия и полезно для организации связи между земными станциями, расположенными в различных зонах), и поэтому общая зона системы оказывается по площади меньше суммы площадей отдельных зон.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. 3.1. К определению зоны обслуживания системы

спутниковой связи

Пропускная способность системы есть объединение пропускных способностей входящих в систему ИСЗ. Причем пропускная способность системы оказывается меньше суммы пропускных способностей отдельных ИСЗ, поскольку для связи между собой станций, работающих через разные ИСЗ, часть каналов транслируется двумя КС последовательно — с помощью двухскачковых линий (Земля — ИСЗ — Земля — ИСЗ — Земля) или прямых межспутниковых соединений (Земля — ИСЗ — ИСЗ — Земля) .

В случае, когда в ССП используется только один ИСЗ, зона обслуживания и пропускная способность системы и ИСЗ совпадают.

Далее, система спутниковой связи часто характеризуется числом и размещением ЗС, числом ИСЗ и типом их орбиты, точкой размещения на ГО. Характеристикой системы является также число стволов на ИСЗ, их полоса пропускания, значение центральных частот стволов на участках Земля — спутник и спутник — Земля.

Одной из важнейших характеристик системы является метод многостанционного доступа — метод совмещения сигналов, излучаемых различными ЗС, для их прохождения через общий ствол бортового ретранслятора космической станции. Всякий способ МД приводит к потере пропускной способности ствола (по сравнению с односигнальным режимом) до 3 …. 6 дБ, хотя в наиболее совершенных системах (с временным разделением — МДВР) эти потери могут не превышать 0,5 … 2 дБ.

На энергетические характеристики системы связи, необходимую полосу частот, ее электромагнитную совместимость с другими системами существенное влияние оказывает применяемый метод модуляции.Получили распространение частотная модуляция (ЧМ) при передаче сообщений в аналоговой форме и фазовая манипуляция (ФМ) при передаче сообщений в дискретной форме. Из параметров модуляции важнейшее значение при ЧМ имеет девиация частоты, при ФМ — число фаз несущей (кратность модуляции), а при передаче программ телевидения — также способ передачи звукового сопровождения (временной или частотный, частота поднесущей и т. п.). Наиболее широко в ССП применяется четырехфазная манипуляция (ФМ-4) и квадратурная амплитудная манипуляция (КАМ). Можно показать, что помехоустойчивость передачи сигналов ФМ-2 и ФМ-4одинакова, однако сигналы ФМ-2 занимают полосу частот в два раза уже полосы сигналов ФМ-4. Таким образом, частотная эффективность канала передачи информации, определяемая как

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи , Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи ,

где R- скорость передачи информации, а Df- полоса частот, занимаемая каналом связи, выше у ФМ-4.

Другой важнейшей характеристикой системы является качество организуемых в ней каналов передачи сообщений — телевизионных, телефонных и др.

§

Под зоной видимости ИСЗ следует понимать часть поверхности Земли, с которой ИСЗ виден под углом места больше некоторой минимально допустимой величины (например, 5°) в течение заданной длительности сеанса связи; под мгновенной зоной видимости понимается зона видимости в определенный момент, т. е. при нулевой длительности сеанса связи. При движении ИСЗ мгновенная зона перемещается, и поэтому зона видимости в течение некоторого времени всегда меньше мгновенной, так как представляет собой внутреннюю огибающую мгновенных зон.

Важнейшей характеристикой системы спутниковой связи является зона покрытия — часть зоны видимости, в которой обеспечиваются необходимые энергетические соотношения на линии связи при определенных энергетических параметрах земной станциии. Эта характеристика имеет важное значение при проектировании систем спутниковой связи и анализе взаимодействия между ними.

Очевидно, что при перемещении «точки прицеливания» ТП оси ДН к краю видимого с ИСЗ диска Земли луч становится все более наклонным к земной поверхности и площадь зоны обслуживания несколько возрастает (рис. 3.2), увеличивается дальность, падает уровень сигнала.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис.3.2. К определению зоны покрытия – а; к определению эффекта увеличения зоны обслуживания – б.

Важным является то обстоятельство, что в атмосфере Земли возникает дополнительное затухание [8], котороезависит от угла прихода луча (угла места антенн ЗС) и при малых углах заметно возрастает. Это, в противовес изложенным ранее геометрическим соображениям, делает невыгодной работу при малых углах места, особенно на частотах выше 10 ГГц, и сокращает зону обслуживания по сравнению с построенной чисто геометрически заявочной характеристикой.

Существенное влияние, даже при современной высокой точности вывода и удержания ИСЗ на орбите, оказывают нестабильность положения ИСЗ на орбите и нестабильность ориентации его антенн. В связи с этим для точного расчета зоны покрытия приходится определять ту часть поверхности Земли, где заданное качество связи обеспечивается при любых, даже самых неблагоприятных сочетаниях параметров, характеризующих нестабильность. Для этого вводится понятие зоны гарантированного уровня сигнала.

Наконец, следует ввести понятие зоны обслуживания — той части поверхности Земли, на которой расположены или могут располагаться ЗС данной сети, т. е. зоны, в которой действительно необходимо обеспечить нормальную работу земных станций [4,10]. На этой территории необходимо обеспечить не только выполнение всех условий, определяющих зону покрытия, но и соблюдение необходимых защитных отношений по отношению к помехам от других радиосистем, в том числе других спутниковых систем связи. Все расчеты взаимных помех, осуществляемые при координации ССП в процессе регистрации в Международном комитете по радиочастотам, должны проводиться для любой точки зоны обслуживания. Очевидно, что зона покрытия всегда охватывает зону обслуживания и превышает ее по величине. Регламент радиосвязи в интересах экономии спектра частот рекомендует, чтобы зона покрытия была как можно ближе к зоне обслуживания.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. 3.3. Зона обслуживания спутника Галс-2.

ТП – точка прицеливания антенны спутника; числа 0,6; 0,9; 1,2; 1,5 указывают диаметр антенны в метрах, необходимый для уверенного приёма сигнала.

§

Рассмотрим простейшую земную станцию, предназначенную только для приема однонаправленной (циркулярной) информации (см. рис. 1.4), — одноствольную приемную ЗС (для приема сигналов от одного ствола бортового ретранслятора ИСЗ).

Сигналы, излучаемые ИСЗ, принимаются (рис. 4.1,а) антенной 1 ЗС (чаще зеркального типа, иногда типа волновой канал), перехватывающей электромагнитное излучение и преобразующей его в электрическое напряжение. Далее принятый сигнал усиливается малошумящим входным устройством 2, содержащим малошумящий (например, параметрический) усилитель, смеситель, предварительный усилитель промежуточной частоты. Необходимые для преобразования частоты колебания формируются гетеродинным трактом 3.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. 4.1.Упрощенные структурные схемы одноствольной ЗС, принимающей циркулярную информацию (a) и многоствольной ЗС (б).

Основное усиление сигнала осуществляется на промежуточной частоте (или нескольких промежуточных частотах при многократном преобразовании) в УПЧ 4, в состав которого входит фильтр (или фильтры), формирующий полосу пропускания, оптимальную для приема сигнала (полоса либо близка к полосе ствола, если принимаемый сигнал занимает весь ствол — при приеме программ телевидения, многоканальных телефонных сообщений с временным многостанционным доступом и т. п., либо составляет лишь часть полосы ствола, например при приеме телефонных сигналов с частотным многостанционным доступом). За усилителем следуют демодулятор 5, выделяющий передаваемое сообщение, и оконечное каналоформирующее оборудование 6. Например, в случае приема программ телевидения в этом оборудовании 6 могут осуществляться регенерация синхросмеси, выделение канала звукового сопровождения и т. п. Принятая информация поступает по наземной соединительной линии 7 к потребителю программы.

Комплекс 8 служит для наведения антенны на ИСЗ — в него входят привод, перемещающий антенну, и аппаратура наведения, управляющая его движением.

Более сложные земные станции для дуплексной связи, работающие в нескольких стволах ИСЗ, строятся по более общей схеме рис. 4.1,б, где 1– антенна с комплексом наведения, используемая обычно одновременно для приема и передачи; 2 – фильтр разделения приема и передачи; 8 – малошумящий усилитель; 4 – устройство сложения (фильтр сложения) передатчиков различных стволов; 5 – устройство разделения (фильтр разделения) принимаемых сигналов различных стволов; 6 – передающее устройство ствола; 7–приемное устройство ствола; 8 –каналообразующая аппаратура ствола; 9 – аппаратура соединительной линии.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

§

Рассмотрим основные элементы радиотехнического комплекса космической станции, входящего в систему спутниковой связи. Этот комплекс состоит из двух основных компонентов — антенн и бортового ретранслятора.

В отличие от земных станций, которые имеют в своем составе одну антенну, на борту современных связных ИСЗ обычно устанавливается несколько приемных и передающих антенн. Это объясняется необходимостью сформировать различные зоны обслуживания, привести в соответствие излучение антенн с размещением земных станций на поверхности Земли, чтобы не рассеивать энергию бесполезно на те районы, где она не используется. Высокая направленность приемных и передающих антенн ИСЗ способствует также уменьшению взаимных помех с другими системами связи — спутниковыми и наземными, повышает эффективность использования геостационарной орбиты.

Сигнал, принятый антенной космической станции, поступает на входное малошумящее устройство 1 (рис. 4.2), в качестве которого на ИСЗ применяются смесители, усилители на малошумящих ЛБВ или транзисторах и лишь изредка — неохлаждаемые параметрические усилители.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. 4.2.Упрощенные структурные схемы одноствольного

бортового ретранслятора КС.

Дальнейшее усиление принятого сигнала осуществляется на частоте приема, промежуточной частоте и частоте передачи. В некоторых случаях осуществляется не двукратное, а однократное преобразование частоты со входной на выходную, а усилитель ПЧ при этом отсутствует.

В схеме могут применяться устройства разделения, коммутации, объединения сигналов (коммутатор на рис. 4.2), цель которых — подать сигналы, адресованные тем или иным ЗС, на передающие антенны с соответствующей зоной обслуживания. Коммутация сигналов может осуществляться как в пределах одного ствола, так и в нескольких стволах. Перспективны системы с быстродействующей переориентацией узкого луча антенны (с коммутацией луча), что позволяет осуществлять связь со многими ЗС через остронаправленные антенны, не увеличивая числа антенн на борту ИСЗ.

На схеме рис. 4.2не показаны резервные элементы и устройства переключения на резерв; эти схемы обычно достаточно сложны, поскольку степень резервирования различна для разных элементов тракта в зависимости от их надежности, важности для жизнеспособности ИСЗ, необходимого срока службы, достигающего 7лет и более.

В некоторых случаях на космической станции осуществляется более сложная обработка сигналов, например преобразование вида модуляции, регенерация сигналов, передаваемых в дискретной форме.

Функциональная схема многоствольного ретранслятора КА.На рис.4.3 представлена типовая функциональная схема многоствольного ретранслятора КА с так называемой прямой ретрансляцией сигналов, когда в стволах ретранслятора не производится демодуляция принимаемых сигналов от наземных станций. Многоствольные ретрансляторы, как правило, используются в системах фиксированной спутниковой службы и теле-, радиовещания. Для систем мобильной связи чаще используются одноствольные ретрансляторы.

Типовой частотный план многоствольного ретранслятора для частот приема (или передачи) показан на рис. 4.4. Для частотного плана ретранслятора на передачу частота f0 есть средняя частота полосы частот на передачу, лежащая, например, в диапазоне 4 ГГц системы диапазона частот 4/6 ГГц. На частоте f0 излучается пилот-сигнал, служащий для наведения антенн земных станций на КА. Рисунок 4.4 также дает частотный план

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис.4.3. Функциональная схема ретранслятора КА с прямой

ретрансляцией сигналов

ретранслятора на прием. В этом случае частота f0 будет лежать в диапазоне 6 ГГц. Полоса пропускания УПЧ ретранслятора (см. рис. 4.3) равна полосе ствола (36 МГц в соответствии с рис. 4.4). При типовой полосе ствола 36МГц разнос частот между стволами равен 40 МГц. В общей полосе частот 500 МГц размещается 12 стволов одной поляризации и 12 стволов противоположной поляризации радиосигналов. Таким образом, емкость ретранслятора в полосе частот 500 МГц может достигать 24 стволов для одного антенного луча ретранслятора.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. 4.4. Частотный план ретранслятора.

Диплексер служит для разделения (развязки) сигналов передачи и приема при работе на общую антенну. Диплексер содержит поляризационный селектор, разделяющий сигналы передачи и приема, имеющие разную поляризацию, а также дополнительно фильтры частот приема и передачи для развязки цепей передачи и приема сигналов.

Технические характеристики транспондеров спутника Ямал-200

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Частотный план спутника Ямал-200 (орбитальная позиция 90º в.д., С-диапазон)

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Частотный план спутника Ямал-200 (орбитальная позиция 90º в.д., Ku-диапазон)

§

Ретрансляторы с многолучевой антенной обычно применяются в системах связи, использующих малогабаритные земные терминалы, например, в подвижной спутниковой службе или спутниковых системах персональной связи со стационарными ультрамалыми терминалами USAT (см. раздел 6). Такие терминалы имеют антенны с низким коэффициентом усиления, поэтому для обеспечения необходимой энергетики на линии связи ретранслятор должен обладать высокой ЭИИМ. Одним из способов повышения ЭИИМ является увеличение коэффициента усиления антенны путём сужения диаграммы направленности. В этом случае зону обслуживания КА разбивают на соты, каждую из которых обслуживает узкий луч с высокой ЭИИМ – рис. 4.5.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис.4.5. Разбиение зоны обслуживания КА на соты.

На ретрансляторе используют многолучевую антенну с числом лучей т =100¸200, которые создаются, например, с помощью т специальных облучателей, смещенных относительно фокуса крупноапертурного отражателя, или с помощью фазированной антенной решетки.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Многолучевая антенна спутника INMARSAT

Узкий луч ретранслятора накрывает и соседние соты, поэтому для устранения взаимных помех сигналы в соседних сотах или лучах должны разделяться по частоте, времени или кодам.

Наиболее простым, а потому и часто встречающимся, является частотное разделение. В этом случае группы соседних лучей, отличающихся частотами, объединяют в кластер, который может содержать 3, 4 или 7 лучей – рис.4.6. Далее эти кластеры повторяются, заполняя всю зону обслуживания. Повторяющиеся кластеры лучей используют одни и те же полосы частот, что позволяет значительно увеличить пропускную способность

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. 4.6. Кластеры: а – из трёх лучей; б – из четырёх лучей;

в – из семи лучей.

спутниковой системы связи при ограниченной общей полосе частот, выделенной системе связи. Например, если kкл — число лучей в кластере; Df — полоса частот, выделяемая для заданной зоны обслуживания КА; т — число лучей в зоне обслуживания (см. рис. 4.5.), то Df/kклполоса частот, отводимая для работы в одном луче, и тDf/kклрезультирующая полоса частот, используемая для передачи информации в многолучевой системе и получаемая за счет повторного использования частот в повторяющихся кластерах лучей.

Таким образом, в спутниковой системе связи с т-лучевой приемопередающей антенной ретранслятора по сравнению со случаем широкой однолучевой антенны ретранслятора обеспечивается выигрыш:

по энергетике радиолиний примерно в т раз, что позволяет использовать земные терминалы с меньшими размерами антенн;

по используемой полосе частот в т/kклраз, что позволяет в такое же число раз повысить пропускную способность спутниковой системы связи.

Минимальное значение kкл = 3 предъявляет наиболее жесткие требования к уровню боковых лепестков спутниковой многолучевой антенны.

В простейшем варианте построения спутниковой сотовой системы связи с многолучевой антенной ретранслятора в каждом узком луче имеются одна базовая станция и малогабаритные терминалы, которые по спутниковым каналам связи связываются с базовой станцией (см. рис.1.4,г). Все базовые станции в разных лучах связаны между собой высокоскоростными каналами связи и имеют выход в наземную телекоммуникационную сеть общего пользования.

Функциональная схема ретранслятора с многолучевой антенной при прямой ретрансляции сигналов приведена на рис. 4.7.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис.4.7. Функциональная схема ретранслятора с многолучевой

антенной для абонентских радиолиний

Ретранслятор имеет, как минимум, две антенны. Антенна фидерной линии связи (фидерными линиями связи называются радиолинии “Базовая станция – КА” и “КА – базовая станция”) имеет один зоновый приемопередающий луч, который покрывает всю зону обслуживания, в которой находятся стационарные базовые станции системы и координирующая станция, управляющая трафиком сети связи. Абонентские линии связи (“Терминал – КА” и “КА – терминал”) используют многолучевую антенну.

Абонентские радиолинии работают в полосах частот, выделенных для спутниковой мобильной связи (дециметровый диапазон волн) или USAT (20/30 ГГц). Фидерные линии связи используют полосы частот фиксированной спутниковой службы в диапазонах 4/6, 7/8, 11/14 ГГц и др.

Приемник ретранслятора фидерной линии содержит т фильтров с полосой каждого фильтра Df1, где Df1 – полоса частот, используемая в узком луче абонентской линии связи. Если число лучей в кластере есть kкл, то общая полоса частот, занимаемая абонентскими линиями связи в эфире, Df= kклDf1, а полоса частот, занимаемая фидерной линией, Dfфид = mDf1.

Для того чтобы сигнал базовой станции был направлен в узкий луч ретранслятора номер i, синтезатор частот базовой станции должен установить частоту несущей, которая попадает в фильтр Фi приемника ретранслятора, а приемник базовой станции должен быть настроен на частоту несущей, которая проходит фильтр Фni ретранслятора на передачу по фидерной линии.

Изложенный выше принцип организации многостанционного доступа с использованием многолучевой антенны называется многостанционным доступом с частотной адресацией лучей. Набор фильтров Фi…Фn и Фn1… Фnm на борту ретранслятора образует маршрутизатор сигналов, использующий частотный признак сигналов для их маршрутизации.

Ретрансляторы с многолучевой антенной относятся к многоствольным ретрансляторам. Здесь стволом можно считать один луч.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи
4.3. Антенны земных станций ССП.

Антенны многих радиосистем часто полностью определяют их предельно достижимые характеристики, такие, как дальность действия, широкополосность, точность определения координат, разрешающую способность и т.д. в ряде случаев антенна может сочетать в себе также и функции приемника и передатчика – это так называемые активные антенны. Разнообразие типов антенн применяемых в ССП в настоящее время чрезвычайно велико, однако наиболее распространенными являются зеркальные антенны.

Зеркальные антенны – наиболее часто применяемый тип остронаправленных антенн в диапазоне СВЧ. Широкое распространение зеркальных антенн объясняется главным образом принципиальной простотой радиотехнического устройства, возможностью получения высокой направленности, сохранением направленных свойств в широкой полосе частот, малыми активными потерями, простотой конструкции и т. д. Зеркальные антенны позволяют удобно формировать диаграммы направленности различной формы и управлять ими. Простейшие однозеркальные антенны выполняются обычно в форме параболоида вращения (вырезки из параболоида) или параболического цилиндра. Облучатель находится в фокусе параболического зеркала, которое преобразует сферический фронт волны, создаваемый облучателем, в плоскую волну. Параболический цилиндр трансформирует цилиндрическую волну, формируемую линейным источником, расположенным вдоль фокальной линии, также в плоскую волну. В тех случаях, когда требуется создать диаграмму направленности специальной формы, применяются зеркальные антенны с зеркалами, отличными от параболических.

Антенны с зеркалом в виде параболоида вращения делятся на два основных класса: осесимметричными и офсетные (рис.4.8)

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

а б

Рис. 4.8. Внешний вид конструкции осесимметричной параболической антенны-а и офсетной параболической антенны -б.

Основой осесимметричной параболической антенны служит металлическое зеркало (рефлектор). Действие параболического рефлектора при передаче основано на том, что расходящиеся лучи электромагнитной энергии (радиоволны, свет), идущие от источника (облучателя), находящегося в фокусе, после отражения от поверхности рефлектора становятся параллельными. При приеме падающие на зеркало параллельные лучи электромагнитной энергии фокусируются на облучателе.

Офсетная антенна является вырезанным сегментом параболы. Фокус такого сегмента расположен ниже геометрического центра антенны. Это устраняет затенение полезной площади антенны облучателем и его опорами, что повышает ее коэффициент полезного использования при одинаковой площади зеркала с осесимметричной антенной. Облучатель установлен ниже центра тяжести антенны, что увеличивает устойчивость антенны при ветровых нагрузках.

Каждая антенна описывается рядом характеристик, которые являются общими для всех антенн. Особое значение имеют характеристики направленности. Именно благодаря возможности создания антенн с высокой пространственной избирательностью осуществляется прием спутникового вещания.

Представление о распределении энергии волн дает амплитудная характеристика направленности. Характеристика направленности приемной антенны определяется величиной наводимой в ней электродвижущей силы (ЭДС) в зависимости от направления в пространстве (или от угла падения приходящей волны). Направление определяется азимутальным j и меридиональным q, углами сферической системы координат (рис.4.9). При этом поле измеряется на одном и том же (достаточно большом) расстоянии r от антенны и предполагается, что потери отсутствуют.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. 4.9. Сферические координаты точки наблюдения.

Графическое изображение характеристики направленности называют диаграммой направленности, которая определяется зависимостью напряжённости поля или плотности потока мощности от направления в пространстве.На рис.4.10 представлены нормированные (F = f (j,q) / fмакс (j,q)) диаграммы направленности в полярной и декартовой системах координат. Область 1 называют основным (главным) лепестком, области 2 – заднего и боковыми лепестками. Чем меньше угол раствора главного лепестка и уровень заднего и боковых лепестков, тем больше уровень сигнала на выходе антенны и выше помехозащищенность приема.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. 4.10. Диаграммы направленности.

Направленное действие антенны оценивают по углу раствора диаграммы направленности, который также называют шириной диаграммы.

Под шириной 2q0,5 диаграммы (главного лепестка) подразумевают угол между направлениями, вдоль которых напряженность поля уменьшается в Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи раз по сравнению с напряженностью поля в направлении максимума излучения (рис.4.8), а поток мощности соответственно уменьшается вдвое.

Для сравнения направленных антенн вводят параметр, называемый коэффициентом направленного действия (КНД). КНД (D)– это число, показывающее, во сколько раз пришлось бы увеличить мощность излучения

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис.4.11. Диаграмма направленности приемной антенны

антенны при переходе от направленной антенны к ненаправленной при условии сохранения одинаковой напряженности поля в месте приема (при прочих условиях):

D =PS0 / PS,

где PS0 – мощность излучения направленной антенны; PS – мощность излучения ненаправленной антенны.

Коэффициент направленного действия для реальных антенн достигает значения от единиц до нескольких тысяч. Он показывает выигрыш в мощности, который можно получить за счет использования антенны направленного действия, но не учитывает возможных потерь в антенне.

Для суждения о выигрыше, даваемом антенной, при учете как ее направленного действия, так и потерь в ней служит параметр, называемый коэффициентом усиления антенны.

Коэффициент усиления антенны равен произведению КНД на ее КПД h:

G=Dh.

На коэффициент усиления влияет ширина диаграммы направленности. Увеличение ширины диаграммы направленности приводит к уменьшению коэффициента усиления G и, как следствие, падению мощности сигнала на выходе приемника.

К уменьшению G приводит также наличие в диаграмме направленности антенны боковых лепестков. Через боковые лепестки на вход приемника могут попадать помехи от соседних спутников – ретрансляторов, от наземных радиолокаторов и радиорелейных линий связи, работающих в СВЧ диапазоне, и т. д. – см.рис.4.12.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. 4.12.Влияние боковых лепестков диаграммы направленности на помехозащищенность приемной установки

Таким образом, снижение уровня боковых лепестков (особенно уровня первого бокового лепестка) позволяет значительно повысить помехозащищенность приемной установки. Именно поэтому вводятся международные нормы на уровень огибающей диаграммы направленности. Важно и то, что радиосигналы, приходящие на вход приемника через боковые лепестки, в значительной мере определяют уровень собственных шумов антенны.

Если известны геометрические размеры антенны, то коэффициент усиления можно найти

G = (pda/ l)2 kисп,

где da – диаметр раскрыва антенны, kисп – коэффициент использования поверхности антенны.

Важными характеристиками антенн космической связи явля­ются также шумовая температура Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи и «шумовая добротность», равная отношению коэффициента усиления G антенны к полной (суммарной) шумовой температуре антенны и приемного устройства T, измеренной в Кельвинах при угле места 5°. Величина отношения G/T выражается в децибелах. Сформулируем основные требования к антеннам ЗССС:

· Высокий коэффициент усиления при достаточно высоком коэффициенте использования поверхности.

· Низкий уровень боковых лепестков.

· Малое значение шумовой температуры.

· Динамические характеристики и конструкции антенны, обеспечивающие сохранение электрических характеристик и надежную работу в заданных климатических условиях.

Помимо однозеркальных антенн в области космической связи получили большое распространение двухзеркальные антенны.

Основными достоинствами осесимметричных двухзеркальных антенн по сравнению с однозеркальными являются:

1. Улучшение электрических характеристик, в частности повы­шение коэффициента использования поверхности раскрыва антен­ны, так как наличие второго зеркала облегчает оптимизацию рас­пределения амплитуд по поверхности основного зеркала.

2. Конструктивные удобства, в частности упрощение подводки системы фидерного питания к излучателю.

3.Уменьшение длины волноводных трактов между приемо­передающим устройством и облучателем, например, путем разме­щения приемного устройства вблизи вершины основного зеркала.

Принцип действия двухзеркальных антенн заключается в преобразовании сферического волнового фронта электромагнитной волны, излучаемой источником, в плоский волновой фронт в раскрыве антенны в результате последовательного переотражения от двух зеркал: вспомогательного и основного с соответствующими профилями.

Осесимметричные двухзеркальные антенны строятся по схеме Кассегрена и Грегори.

Принцип их работы пояс­няется на основе законов геометрической оптики.

Схема Кассегрена [9] используется при построении антенных устройств в диапазоне СВЧ при достаточно большом отношении диаметра раскрыва антенны к длине волны. Основное зеркало в схеме Кассегрена (рис.4.13) является симметрично усеченным параболоидом вращения.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. 4.13. Схема КассегренаРис.4.14. Схема Грегори

Вспомогательное зеркало в схеме Кассегрена — симметрично усеченный гиперболоид вращения. Гиперболоид софокусен пара­болоиду. Фокальные оси гиперболоида и параболоида совпадают. Второй фокус гиперболоида находится на оси сим­метрии и обычно расположен вблизи вершины параболоида. В последнее время часто применяются антенны Кассегрена в офсетном варианте.

В схеме Грегори основное зеркало в антенне, как и в схеме Кассегрена, является симметрично усеченным параболоидом. Вспомогательное зеркало (рис.4.14) – симметрично усеченный эллип­соид вращения, конфокальный параболоиду с фокаль­ной осью, совпадающей с фокальной осью параболоида. Вто­рой фокус эллипсоида O лежит на оси параболоида и обычно располагается вблизи вершины параболического зеркала. С этим фокусом совмещается фазовый центр источника.

По схеме Грегори реализуются только длинно­фокусные антенны.

Для приема ТВ программ со спутников используются также так называемые фазированные антенные решетки (ФАРы) и активные фазированные антенные решетки (АФАРы) [7,10]. Однако из-за своей высокой стоимости они не нашли пока широкого применения, но в недалеком будущем громоздкие массогабаритные параболоидные антенные системы с электромеханическим наведением на спутники уступят место АФАРам с электронным наведением.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

§

Потери сигнала в свободном пространстве. Потери при прохождении сигнала в свободном пространстве Lo или потери на трассе распространения, выражают ослабление сигналов по мере их продвижения к Земле и происходят из-за расходимости луча. Потери на трассе распространения возрастают с увеличением частоты и становятся тем больше, чем ниже угол места. Потери в свободном пространстве выражаются соотношением:

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи (5.4)

где Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи – длина волны, м; d – наклонная дальность (5.3).

Кроме этих основных потерь, на трассе присутствуют и дополнительные потери Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи , зависящие от многих факторов, проявляющихся независимо друг от друга. Полное значение потерьна трассе Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи .

Поскольку в диапазонах частот, где работают спутниковые системы, шумы, создаваемые различными источниками, имеют аддитивный характер,их суммар­ная мощность выражается формулой

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи . (5.5)

Потери из-за рефракции и неточности наведения антенны на ИСЗ. На трассе распространения происходят потери энергии сигнала из-за рефракции, т. е. искривле­ния траектории сигнала при прохождении через атмосферу (ионосферу и тропо­сферу). Ионосферную рефракцию (в градусах) можно определить по форму­ле (5.6), из которой следует, что она обратно пропорциональна квадрату частоты и ста­новится пренебрежимо малой при f>5 ГГц.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи . (5.6)

Тропосферная рефракция не зави­сит от частоты. Для стандартной модели атмосферы при малых углах места постоянная (регулярная) составляющая тропосферной рефракции, в градусах Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи . Следствия рефракции могут быть устранены или сведены к минимуму в результате априорного учёта регулярной составляющей рефракции на основа­нии данных [1], поскольку нерегулярные флуктуации рефракции обычно малы и не превышают 40″ при углах места β ³ 5°. При автоматическом наведении антенн по максимуму приходящего сигнала влияние рефракции прак­тически исключается. Однако при этом появляется новая составляющая потерь – потери из-за неточности наведения антенн земных станций на ИСЗ; она опреде­ляется угловым отклонением оси главного лепестка ДН от истинного направле­ния на ИСЗ, а также шириной и формой лепестка.

Потери из-за неточного наведения антенны могут быть вычислены следующим образом:

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи , (5.7)

где q1 – начальная погрешность наведения антенны с фиксированной подвеской на спутник в градусах. Номинальная величина погрешности составляет около 10-20% ширины диаграммы направленности антенны по уровню половинной мощности;

q2 – устойчивость наведения установки под воздействием факторов окружающей среды, таких, как ветер и старение,

q3 – точность удержания спутника на орбите, (номинально около 0.2 градусов);

q0 – ширина диаграммы направленности приемной антенны по уровню половинной мощности.

Фазовые эффекты в атмосфере. С влиянием атмосферы связаны эффект Фарадея и вытекающее из него следствие — фазовая дисперсия сигналов. Как известно, эффект Фарадея обус­ловлен тем, что при распространении линейно-поляризованной волны через ионосферу под действием магнитного поля Земли происходит расщепление этой волны на две составляющие, которые распространяются с различными скоро­стями. Следовательно, между ними появляется фазовый сдвиг, который приво­дит к повороту плоскости поляризации суммарной волны.

При некоторых упрощающих предположениях угол поворота плоско­сти поляризации может быть рассчитан по формуле:

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Результаты расчетов по этой формуле для нескольких значений частоты и углов места антенны показывают, что эффект Фарадея приводит к заметному изменению направления вектора поляризации на частотах ниже 5 ГГц, на частотах же выше 10 ГГц с этим явлением можнонесчитаться. Влияние этого эффекта сказывается в том, что при использовании для связи сигналов с линейной поляризацией будут возникать потери сигнала между коллинеарными антеннами (передающей и приемной)

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи . (5.8)

Фазо­вые эффекты в атмосфере, точнее их частотно-зависимый характер, приводят к появлению фазовой дисперсии компонент передаваемых сигналов и, следова­тельно, к их искажению при приеме.

Расчеты показывают, что наибольшая полоса сигнала, который может быть передан без фазовых искажений через атмосферу, составляет примерно 25МГц в диапазоне 1ГГц и возрастает до 750МГц в диапазоне 10ГГц.

Указанные ограничения следует иметь в виду при проектировании широко­полосных линий связи.

Деполяризация сигналов в атмосфере. В связи с освоением диапазонов частот выше 10 ГГц и применением в спутниковых системах поляризационного разделения представляет практический интерес описание еще одного эффекта, связанного с прохождением радиоволн через атмосферу, — эффекта деполяризации в гидрометеорах.

Ранее при рассмотрении явления поглощения сигнала в гидро­метеорах не делалось никаких оговорок относительно формы частиц гидрометео­ров, точнее, подразумевалось, что они сферичны. Такая модель гидрометеоров не порождает явления деполяризации. В действительности форма естественных гидрометеоров и в первую очередь капель дождя (основной фактор поглощения) не только несферична, но при наклонном падении даже несимметрична относи­тельно вертикальной оси. Это приводит к появлению различного затухания и различного фазового сдвига для вертикальной и горизонтальной составляющих, а, следовательно, является причиной деполяризации радиоволны и появления кросс-поляризационной компоненты в точке приема. Так, при общем затухании 30… 40 дБ различие затухания волн с горизонтальной и вертикальной поля­ризацией (так называемое дифференциальное затухание) Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи достигает 6 .. 8 дБ на частотах 20 .. 30 ГГц.

Все сказанное относится к радиоволнам с круговой поляризацией. Волны c линейной поляризацией, строго говоря, не должны порождать кросс-поляриза­ционные составляющие. Однако это справедливо для дождей с вертикальным падением и симметричной формой частиц. В действительности всегда имеет ме­сто наклонное падение, причем фактический наклон капель дождя не всегда соответствует наклону ливня, так как в ливне существуют капли с по­ложительным и отрицательным наклонами. Из-за этих факторов линейно-поляризованные радиоволны также будут испытывать деполяризацию, в особенности, когда наклон вектора поляризации отличен от угла наклона ливня. Максимальная деполяризация будет при относительном наклоне вектора поляризации на 45° и уровень кросс-поляризации будет при этом таким же, как и для круговой поляризации.

§

Шумы и помехи – фундаментальные неустранимые явления в технике телекоммуникаций. Именно они ограничивают дальность связи, определяют требуемые мощности радиопередатчика и размеры антенн в радиосвязи. Источниками шумовых излучений являются: тепловые шумы приемных устройств, дробовые шумы усилителей, генераторов, детекторов, промышленные помехи, а также шумовые излучения атмосферы и космического пространства, которые мы и рассмотрим подробнее.

При расчете энергетики спутниковых радиолиний является важным опреде­ление полной мощности шумов, создаваемых на входе приемного устройства спутника и земной станции различными источниками.

Мощность шума на входе приемника можно описать выражением

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи , (5.9)

где эквивалентная (энергетическая) шумовая полоса приемника

Полная эквивалентная шумовая температура приемной системы, состоящей из антенны, волноводного тракта и собственно приемника (пересчитанная к облучателю антенны),

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи , (5.10)

где TA — эквивалентная шумовая температура антенны, Т0 абсолютная тем­пература среды (290 К), Tпр — эквивалентная шумовая температура приемни­ка, обусловленная его внутренними шумами; hв — коэффициент передачи волноводного тракта.

Эквивалентная шумовая температура антенны может быть представлена в виде составляющих

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи , (5.11)

которые обусловлены различными факторами: Tk — приемом космического ра­диоизлучения, Тa — излучением атмосферы с учетом гидрометеоров, Тз из­лучением земной поверхности через боковые лепестки антенны; Tа.з — приемом излучения атмосферы, отраженного от Земли, Tш.А — собственными шумами антенны из-за наличия потерь в ее элементах, Тоб — влиянием обтекателя ан­тенны (если он имеется). Общая методика определения этих составляющих ос­нована на том, что антенна, находящаяся в бесконечном объеме поглощающей среды с неоднородной кинетической температурой, при термодинамическом рав­новесии поглощает и переизлучает мощность, равную мощности излучения.

Для земной антенны

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи ,

где с — коэффициент, учитывающий интегральный уровень энергиибоковыхлепестков.

В зависимости от формы облучения поверхности зеркала антенны с= =0,2… 0. Первая составляющая шумовой температуры антен­ны определяется яркостной температурой космического пространства. Основуегосоставляет радиоизлучение Галактики и точечных радиоисточников (Солнца, Луны, планет и некоторых звезд).

Частотная характеристика усредненных по небесной сфере значений Тя.к показывает [1], что космическое излучение сущест­венно на частотах ниже 4… 6 ГГц, максимальное значение на данной частоте отличается от минимального в 20 … 30 раз, что обусловлено большой неравно­мерностью излучения различных участков неба, наибольшая яркость наблюда­ется в центре Галактики, имеется также ряд локальных максимумов. Следует отметить, что излучение Галактики имеет сплошной спектр и слабо поляризова­но, поэтому при приеме его на поляризованную антенну (с любым видом поля­ризации) можно с достаточной степенью точности считать, что принимаемое излучение будет половинной интенсивности. Солнце является самым мощным источником ра­диоизлучения и может полностью нарушить связь, попав в главный лепесток ДН антенны. Однако вероятность такого попадания мала.

Следующий по мощности радиоисточник – Луна – практически уже не может нарушить связь, так как ее эквивалентная температура — не более 220° К. Остальные источники (планеты и радиозвезды) дают существенно мень­ший вклад, вероятность встречи антенны с этими источниками меньше, чем с Солнцем, так как угловые размеры их малы.

Радиоизлучение земной атмосферы имеет тепловой характер и в полной ме­ре обусловлено рассмотренным ранее поглощением сигналов ватмосфере.В си­лу термодинамического равновесия среда (атмосфера) излучаеттакоеже коли­чество энергии на данной частоте, которое поглощает,соответственно

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Как указывают расчеты, проведенные для описанной выше модели атмосфе­ры, средняя термодинамическая температура атмосферы для углов места А ³ 5° в рассматриваемых диапазонах частот

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Яркостную температуру спокойной атмосферы (без дождя) на разных ча­стотах при различных углах места можно найти в [1].

Влияние осадков принципиально можно учесть по той же методике, т.е. определить Тя.а через потери в дожде LД. Хотя непосредственная корреляция между дождем и температурой неба мала, тем не менее, корреляция с многолетней статистикой дождя имеется.

Раздельное вычисление температуры спокойного неба и температуры дождя с последующим их суммированием приводит к ошибке (примерно удвоит ре­зультат), поэтому вычисление следует проводить по формуле

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи . (5.12)

Результаты вычислений представлены по этой формуле показывают, что максимальная температура шумов неба не превышает 260 °К и начинает играть сущест­венную роль на частотах выше 5 ГГц.

Приведенная выше оценка температуры атмосферы по существу относится к тропосфере; радиоизлучением ионосферына частотах выше 1 ГГц можно пре­небречь. Яркостная температура Земли определяется ее кинетической температурой Т=290 К и коэффициентом отражения электромагнитной энергии от поверх­ности Земли [11]. Компонента, определяемая ки­нетической температурой Земли равна 290 К.

§

Структурная схема и диаграмма уровней линии связи, состоящей из двух участков, приведена на рисунке 5 . Покажем, как выполняется энергетический расчет для этих линий.

ЭИИМ передающей станции

ЭИИМ=Р Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи G Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи , (5.18)

где Р Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи – эффективная мощность сигнала на выходе передатчика, Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи -коэффициент передачи по мощности волноводного тракта (КПД тракта) между передатчиком и антенной, G Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи – коэффициент усиления передающей антенны относительно изотропного излучателя.

В точке приема установлена антенна с коэффициентом усиления Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи , связанная с приемником волноводным трактом с коэффициентом передачи Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи . При согласовании волновых сопротивлений антенны, элементов тракта и приемника мощность сигнала на выходе приемника и с учетом потерь на трассе для волны с длиной l

Р Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи = Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи = Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи . ( 5.19)

Когда параметры антенны заданы в виде эффективной площади ее апертуры, связанной с коэффициентом усиления соотношением

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи , (5.20)

где Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи – коэффициент использования поверхности приёмной антенны,

Предыдущее выражение может быть представлено в виде

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи . (5.21)

Формула позволяет определить необходимую мощность передатчика по заданному значению мощности сигнала на входе приемника. Следовательно, когда передающая антенна имеет постоянный коэффициент усиления на всех частотах, а приемная — постоянную эффективную площадь апертуры (может эффективно работать по мере возрастания частоты), мощность сигнала на входе приемника в первом приближении не зависит от частоты.

При расчете линии часто оказывается заданной не мощность сигнала на входе приемника, а отношение сигнал-шум. Тогда

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи .

Структурная схема и диаграмма уровней линии спутниковой связи, состоящей из двух участков, приведены на рис.5.1.

Воспользовавшись формулами для этих участков можно записать следующие соотношения:

– для участка Земля — спутник[1]

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи , (5.22)

где Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи ;

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис.5.1Структурная схема и диаграмма уровней линии связи

из двух участков

– для участка спутник — Земля

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи , (5.23)

где Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи .

Чтобы перейти от уравнений для отдельных участков кобщему уравнению для всей линии, необходимо установить связь между отношениями сигнал-шум на выходе линии и на каждом из участков. Как указано в отсутствие обработки сигнала на борту происходит сложение шумов каждого из участков; при этом суммарное отношение сигнал-шум на конце линии связи

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи . (5.24)

Очевидно, что отношение сигнал-шум на каждом из участков должно быть выше, чем на конце линии:

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи ,

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи , Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи b Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи . (5.25)

Из чего следует, что а = b/(b — 1).

Это выражение позволяет распределить заданное отношение Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи по двум участкам линии связи. Приведенное распределение коэффициентов запаса а и b предполагает, что полосы шумов бортового ретранслятора и земного приемника равны.С учетом изложенного уравнения для линии спутниковой связи, состоящей из двух участков, окончательно примут вид:

– для участка Земля — спутник

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи , (5.26)

где Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи ;

– для участка спутник — Земля

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи , (5.27)

где Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи .

Для решения задач, связанных с оптимизацией параметров спутниковых систем целесообразно использовать обобщенное энергетическое уравнение, связывающее параметры обоих участков. Применительно к односигнальному режиму работу ретранслятора оно может быть получено на основе следующих соотношений.

Мощность сигнала земной станции на входе бортового приёмника:

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи , (5.28)

а доля бортовой ЭИИМ, приходящейся на излучение сигнала –

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи .

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи – (5.29)

мощность сигнала ИСЗ на входе приемника земной станции.

Мощность шума от ИСЗ на входе приемника земной станции

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи . (5.30)

Мощность собственных шумов приемной станции Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

После преобразований получим:

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи (5.31)

Аналогично можно получить обобщенное энергетическое уравнение для

системы спутниковой связи, состоящей из нескольких земных станций.

§

Для диапазонов частот Ku и Ka отношение несущая/шум С/N имеет значение до демодуляции в приемном устройстве. Отношение S/N имеет значение после демодуляции. Таким образом отношение S/N зависит как от отношения С/N, так и от характеристик модуляции и кодирования.

Переданный сигнал, может быть неверно воспринят приемным устройством из-за различных помех и искажений, возникающих при его передаче по зашумленному каналу связи. Для повышения помехоустойчивости применяются различные методы кодирования [11]. Поэтому выход источника информации соединяется с кодером канала связи, где в сигнал вводится избыточность, чтобы уменьшить вероятность появления ошибочных битов. Такая процедура называется предварительной коррекцией ошибок (FEC) и является единственным методом обеспечения коррекции ошибок без запроса повторной передачи данных. Вероятность появления ошибочных битов связана с частотой появления ошибочных битов (BER) декодера приемного устройства. Показателем качества принимаемого сигнала в цифровых системах передачи, как известно, является отношение Еб/N0, при котором достигается определенная величина BER, и которое является эквивалентом отношения S/N для цифровых систем.

Соотношение между C/N и Еб/N0, выраженное в децибелах, определяется следующей формулой :

Еб/N0 = C/N 10 log(1/R) 10 logDf, дБ (5.32)

Где Еб/N0 дБ – отношение количества энергии в бите Еб (Дж) к плотности потока мощности шумов N0 (Вт/Гц); R – скорость передачи информации, бит/с; Df – занимаемая каналом полоса частот, Гц; C/N – отношение несущая/шум в полосе частот Df, дБ.

Характерной чертой практических цифровых систем является следующее: для данного отношения скорости передачи бита информации к полосе пропускания канала существует отношение сигнал/шум, выше которого возможен прием сигнала без ошибок и ниже которого прием невозможен. В отличие от аналоговых сигналов, которые постепенно ухудшаются под воздействием шумов, цифровые системы относительно неподвержены воздействию шумов, вплоть до того момента, когда система коррекции ошибок уже не сможет действовать эффективно. В результате происходит резкое ухудшение или крушение системы. Это свойство цифровых систем устраняет необходимость градаций качества. Качество принимаемого сигнала не пострадает, если суммарный ухудшенный уровень отношения Еб/N0 выше, чем некоторый требуемый уровень соответствующий приемлемой вероятности появления ошибочных битов ( Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи ) или определенной величине BER. Взаимоотношения между Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи и Еб/N0 зависит от конкретных особенностей выбранного метода цифровой модуляции, поэтому операторы спутниковой связи обычно оговаривают минимальный требуемый уровень отношения Еб/N0. Отличному качеству соответствует BER= Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи . BER на входе демультиплексора зависит от двух факторов: качества входного сигнала и исправляющей способности помехозащитного кода FEC . Число FEC показывает избыточность помехозащитного кода.

Требуемое отношение сигнал/шум для качественного приема цифрового сигнала с величиной BER, равной Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи определяется из таблицы:

§

Спутниковые телекоммуникационные системы, использующие геостационарные КА для обмена информацией между стационарными земными станциями, предназначаются для организации:

магистральных международных каналов связи;

магистральных каналов для взаимоувязанной сети связи России;

ведомственных или корпоративных телекоммуникационных сетей;

телекоммуникационных сетей со стационарными персональными терминалами.

Международные и национальные сети. При создании спутниковых международных или национальных каналов и сетей связи используются ретрансляторы с широкими лучами приемопередающих антенн (17°х 17°- глобальный луч, 17°х 8,5°- полуглобальный луч, например, для северного полушария, 6°х12°- зональный луч для покрытия территории России и др.). Широкие лучи антенн ретранслятора обладают малой ЭИИМ и требуют установки на земных станциях антенн большого диаметра (до 32 м). Диаметры антенн земных станций минимальны в диапазоне 4/6 ГГц (12-16 м), где практически отсутствует поглощение радиосигнала в дожде. В стволе с полосой 36 МГц обеспечивается передача информации со скоростью до 60 Мбит/с (ФМ-4), в стволе с полосой 72 МГц – 140-155 Мбит/с (ФМ-8).

В диапазоне 4/6 ГГц с широкими лучами приемопередающих антенн ретранслятора созданы и успешно эксплуатируются международные системы спутниковой связи INTELSAT, ИНТЕРСПУТНИК, а также многие региональные и национальные системы. Спутниковые магистральные сети и линии связи испытывают конкуренцию со стороны волоконно-оптических линий связи, которые в ряде случаев оказываются экономически более выгодными.

Ведомственные спутниковые сети VSAT.При использовании более узких зональных лучей антенн ретранслятора КА, таких как 5°х5° в диапазоне 4/6 ГГц и порядка 2°х3° в диапазоне 11/14ГГц, за счет существенного увеличения ЭИИМ ретранслятора в зоновом луче, связанного с увеличением коэффициента усиления бортовой антенны, можно создавать земные сети связи типа “звезда” или “каждый с каждым” с терминалами, имеющими антенны с малыми апертурами (VSAT – Very Small Aperture Terminal) и твердотельные усилители мощности с относительно небольшой выходной мощностью. Для примера в таблице 6.1 приведены основные технические характеристики трёх типов ЗС для российской сети «Ямал» С-диапазона.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Таблица.6.1. Технические характеристики ЗС сети VSAT «Ямал»

Характеристика Тип земной станции
Центральная Узловая Абонентская
Пропускная способность, кбит Более 8448 До 4096 До 2048
Диапазон
частот, МГц
Приём 3620-4200 3620-4200 3620-4200
Передача 5850-6425 5850-6425 5850-6425
Диаметр антенны, м 4,5/5,0/6,0 4,5/5,0/6,0 2,5/3,5/4,5
Мощность передатчика, Вт 400/700 125/150 5/10/20/40
Шумовая температура МШУ, К 35-65 35-65 35-65
Метод модуляции ФМ-2/ФМ-4 ФМ-2/ФМ-4 ФМ-2/ФМ-4
Кодирование Свёрточное, R=1/2, 3/4,7/8
Потребляемая мощность, кВт 6,0 1,5

Уменьшение размеров антенн терминалов ограничивается требованиями по электромагнитной совместимости ССС (см. разд. 5.3).

Спутниковые системы персональной связи со стационарными малогабаритными терминалами.В диапазоне частот 20/30 ГГц и выше при использовании на ретрансляторе многолучевых антенн с узкими парциальными лучами с высокой ЭИИМ возможно уменьшение размеров антенн земных терминалов до диаметров 60-70 см и менее. Это позволяет перейти к персональным ультрамалым терминалам USAT (Ultra Small Aperture Terminal). При выполнении требований по электромагнитной совместимости возможно создание сетей USAT и в диапазоне 11/14 ГГц.

§

Ранее дальняя связь с морскими судами и самолетами осуществлялась в диапазоне коротких волн за счет многократного отражения радиосигналов от слоя F2ионосферы и поверхности Земли. Связь в диапазоне коротких волн характеризуется низкой надежностью и неудовлетворительным качеством передачи телефонного сигнала из-за большого количества помех разного рода в этом диапазоне и неустойчивого характера распространения радиосигналов.

Создание спутниковых систем связи с мобильными терминалами позволило разработать надежные высококачественные каналы дальней связи с морскими и воздушными судами, а также с сухопутными мобильными терминалами. В настоящее время спутниковые каналы связи с мобильными терминалами обеспечивают передачу в цифровой форме телефонных сигналов, факсимиле, электронной почты. Создаются спутниковые высокоскоростные мультимедийные каналы связи для мобильных терминалов.

КА фиксированной спутниковой связи и КА телевещания освещают главным образом сушу земного шара и не могут использоваться для связи с морскими судами и самолетами межконтинентальных авиалиний. Кроме того, антенны земных станций фиксированной связи имеют большие габариты и не могут устанавливаться на самолеты, автомобили и другие мобильные объекты. Поэтому для мобильных терминалов необходимо создавать отдельные специализированные системы спутниковой связи.

В этих системах должна обеспечиваться работа мобильных терминалов с малогабаритными антеннами. Из-за недостаточной энергетики спутниковых каналов связи с малогабаритными терминалами скорости передачи информации в них оказываются существенно ниже, чем в каналах связи со стационарными станциями. Можно сказать, что скорости передачи информации в спутниковых системах связи с мобильными терминалами определяются исключительно энергетикой спутниковых радиолиний. Структура спутниковой системы мобильной связи показана на рис. 6.1.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. 6.1. Структура спутниковой системы мобильной связи

Протокол спутниковой мобильной связи. Рассмотрим схему (протокол) организации связи на примере международной морской спутниковой системы INMARSAT, в которой для абонентских радиолиний используются диапазоны частот 1,5/1,6 ГГц, а для фидерных линий — 4/6 ГГц. Система INMARSAT использует многостанционный доступ с частотным разделением каналов и метод передачи телефонного сигнала “один канал на несущую”, т.е. терминалы являются одноканальными. На выделяемой несущей частоте мобильный терминал может работать в телефонном режиме, режиме передачи данных, либо в телеграфном режиме (телекс).

В системе связи INMARSAT для каналов внеполосной сигнализации выделяются одна закрепленная несущая частота для приема запросных сигналов от терминалов или береговых (базовых на рис. 6.1) станций и одна закрепленная несущая частота для передачи сигналов управления и сигнализации терминалам и береговым станциям от так называемой координирующей станции системы. В исходном состоянии приемники терминалов и один приемник береговой станции настроены на прием несущей частоты сигналов управления и сигнализации.

Для установления связи судовой терминал передает на общей запросной частоте в диапазоне 1,6 ГГц короткий запросный пакет с указанием типа сообщения (телефон и др.), адреса береговой станции и междугородного или международного номера вызываемого абонента наземной сети общего пользования, к которой подсоединена береговая станция. Ретранслятор с глобальным лучом принимает запросный сигнал в диапазоне частот 1,6 ГГц, переносит его в диапазон частот 4 ГГц и переизлучает в глобальном луче.

Этот сигнал запроса принимается координирующей станцией сети связи, которая выделяет пару свободных дуплексных частот для связи и по каналу управления передает значения этих частот терминалу и береговой станции вместе с запросным пакетом. Синтезаторы частот терминала и береговой станции автоматически перестраиваются и устанавливают нужные частоты своей приемопередающей аппаратуры. При этом организуются канал связи “Терминал – береговая станция” и обратный канал связи. Затем производится вызов абонента наземной сети связи общего пользования. По окончании связи терминал и береговая станция посылают сигнал “конец связи” в сторону координирующей станции. Освободившиеся частоты связи могут быть предоставлены другим терминалам.

Каналы связи для мобильных терминалов.Условия работы и соответственно каналы связи для разных классов мобильных терминалов – морских, авиационных, автомобильных, – существенно различаются. Соответственно системы спутниковой связи для мобильных терминалов создаются с учетом этих различий.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. 6.2. Полосы частот ретранслятора КА:

а – на передачу; б – на приём

С позиции упрощения антенной системы и станции в целом для мобильного объекта предпочтительно использование метрового и дециметрового диапазонов волн. В настоящее время для геостационарных спутниковых коммерческих систем в этих диапазонах волн выделен только диапазон частот 1,5/1,6 ГГц с полосой рабочих частот 29 МГц. Распределение этой полосы частот между различными службами показано на рис. 6.2.

Связь с морскими судами. Для этой цели используется международная система спутниковой связи INMARSAT с четырьмя геостационарными КА над Атлантическим, Индийским и Тихим океанами с глобальными лучами ретрансляторов (над Атлантическим океаном размещается КА с пятью узкими лучами в глобальной зоне обслуживания). Система морской спутниковой связи в принципе должна быть международной, поскольку ни одна страна, за исключением России, не видит одновременно все КА системы INMARSAT со своей территории и все страны должны использовать береговые станции на чужих территориях при связи со своими судами.

Зоны обслуживания трех геостационарных КА системы INMARSAT с глобальными лучами антенн показаны на рис. 6.3.

Земная или судовая станция внутри зоны обслуживания видит КА под углом места 5° и выше. Морские терминалы могут работать и под меньшими углами места, вплоть до нулевого, однако при этом испытывают воздействие отраженных от морской поверхности сигналов, попадающих в основной лепесток диаграммы направленности приемной антенны, что приводит к сильным замираниям радиосигнала. Для компенсации

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис.6.3. Зоны обслуживания КА системы INMARSAT и

расположение береговых станций.

замираний сигналов энергетические потенциалы абонентских радиолиний увеличены на 7 дБ для обеспечения надежности связи 99%.

В системе INMARSAT используются терминалы с направленной антенной диаметром 0,8-1м (коэффициент усиления 23 дБ). Антенна имеет гиростабилизацию при работе терминала в движении и управление от датчика курса. Передача данных в зональном луче осуществляется со скоростью 56-64 кбит/с, телефонная и факсимильная связь – 2,4-9,6 кбит/с.

Связь с воздушными судами. Спутниковые каналы связи с воздушными судами имеют свои особенности. Поскольку самолетная антенна располагается в верхней части фюзеляжа, корпус самолета экранирует часть отраженных от Земли сигналов, так что отношение мощности прямого луча к мощности отраженных лучей составляет порядка 13 дБ при полете над морской поверхностью. Для достижения надежности связи 99% в этом случае достаточен запас по энергетике абонентских радиолиний на замирания сигнала порядка 4 дБ. Однако большие задержки отраженных лучей относительно прямого луча при связи с самолетами приводят к межсимвольной интерференции сигналов, ограничивая скорость передачи информации в радиоканале до величины около 9,6 кбит/с.

Спутниковые каналы связи с самолетами создаются для связи и навигации самолетов на трассах полета, которые не могут обслуживаться наземными радиосредствами. Сюда относятся трассы полетов над океанами, труднодоступными и пустынными местностями. В соответствии с концепцией Международной организации гражданской авиации (ICAO) самолеты, совершающие международные рейсы, должны быть оборудованы приемником спутниковой навигационной системы. С её помощью определяются координаты воздушного судна, которые периодически в автоматическом режиме должны передаваться от воздушного судна через спутниковый канал связи на наземную диспетчерскую станцию системы организации воздушного движения.

Связь с сухопутными мобильными терминалами. Спутниковая связь с сухопутными мобильными терминалами (автомобили, персональная связь) трудноосуществима и находится в начале своего развития. Этот наиболее массовый вид связи определяется в большей степени национальными задачами отдельных стран и создается в рамках региональных систем мобильной и персональной связи.

При использовании геостационарных КА связь с автомобилями в средних и высоких широтах оказывается ненадежной из-за экранирования трассы распространения сигнала различными препятствиями: деревьями, холмами, зданиями и т.п. Для надежной связи с мобильными и персональными терминалами необходимо обеспечить углы места терминалов не менее 30-40°. Поэтому для средних и высоких широт более выгодными оказываются группировки КА на высоких эллиптических орбитах типа “Молния”, а также на круговых низких и средних орбитах.

§

Для России с ее протяженной территорией необходимы две системы спутникового телерадиовещания: 1) система распределения телерадиопрограмм по временным поясам вещания с последующей ретрансляцией этих сигналов через местные наземные эфирные станции теле- и радиовещания; 2) система непосредственного телерадиовещания на индивидуальные приемники, также привязанная кместному времени поясов вещания.

Спутниковая система распределения телерадиопрограмм.Территория России (СНГ) разделяется на пять поясов вещания: зоны А, Б, В, Г, М. Программы центрального вещания из Москвы с соответствующей задержкой по времени ретранслируются через три КА впоясные зоны вещания, как это показано на рис. 6.4.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. 6.4. Схема распределения программ центрального

телерадиовещания по территории России.

Для ретрансляции сигналов телерадиовещания используются КА и частоты фиксированной спутниковой службы в диапазоне 4/6 ГГц. Сигналы принимаются земными станциями с антенной диаметром 2,5 м. В каждом стволе ретранслятора с полосой 36 МГц могут передаваться четыре цифровые ТВ-программы высокого качества со скоростью 6 Мбит/с (видео) и стереозвук со скоростью 256 кбит/с плюс 4×2 Мбит/с данные, включая Internet и радиопрограммы в режиме стерео со скоростью 256 кбит/с.

Земные станции приема сигналов телерадиовещания принимают сигналы от спутникового ретранслятора, демодулируют их и подают на передатчики эфирного теле- и радиовещания, работающие в метровом и дециметровом диапазонах волн.

Спутниковое непосредственное телерадиовещание.Для непосредственного приема телевидения со спутников земной индивидуальный приемник должен иметь антенну небольших размеров. Это в свою очередь требует создания повышенной плотности потока мощности на поверхности Земли от спутникового ретранслятора и решения вопросов электромагнитной совместимости с другими радиосистемами. Поэтому для геостационарных спутниковых систем вещания выделен специальный диапазон частот 11,7-12,5 ГГц для Европы и России (фидерная линия 17,3-18,1 ГГц), в котором разрешается иметь большую плотность потока мощности у поверхности Земли. Одновременно установлен минимальный разнос КА на орбите – 6°, что позволяет иметь минимальный размер антенны земного приемного устройства порядка 30 см.

Спутниковое непосредственное телевидение имеет два принципиальных преимущества перед наземным эфирным телевидением. Во-первых, спутниковое телевидение может обеспечить одновременную трансляцию до нескольких сотен телевизионных каналов высокого качества вместо 6 – 12 каналов наземного эфирного телевидения в метровом и дециметровом диапазонах волн. Во-вторых, спутниковый ретранслятор телевизионного вещания обслуживает гигантские территории, в том числе труднодоступные и малонаселенные регионы, где отсутствует эфирное ТВ.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

В России спутниковое телерадиовещание организуется на принципах поясного вещания. Ретранслятор КА формирует зоновый луч, покрывающий пояс (зону) вещания (см. рис. 6.4). Для России выделены пять точек стояния КА на геостационарной орбите для вещательной службы: 23, 44, 74, 110, 140° в.д. В перспективе каждый ствол ретранслятора будет передавать интегральный цифровой поток символов, в котором могут быть размещены цифровые телевизионные каналы со скоростью 2-4 Мбит/с каждый, цифровые каналы радиовещания, передача данных от сети Internet и другие службы. Суммарная скорость передачи информации от одного КА вещания в выделенной полосе частот 800 МГц может достигать 1,2 Гбит/с или 600 каналов со скоростью 2 Мбит/с и более с учетом использования стволов ретранслятора с прямой и ортогональной поляризацией сигнала.

На рис. 6.5 показана функциональная схема спутникового цифрового приемного вещательного персонального терминала.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Рис. 6.5. Функциональная схема спутникового цифрового

приёмного терминала

Сигнал с малошумящего усилителя (МШУ) поступает в конвертор, который преобразует радиосигнал на входной частоте в сигнал промежуточной частоты. МШУ и конвертор располагаются на антенне. Сигнал промежуточной частоты по кабелю поступает на аппаратуру, находящуюся внутри помещения. Тюнер выбирает необходимый ствол ретранслятора и производит демодуляцию сигнала, а демультиплексор выбирает нужный канал телевидения или радиовещания или данных из общего группового потока символов с временным уплотнением каналов.

§

Телекоммуникационные системы с использованием КА на низких и средних орбитах позволяют обеспечить работу терминалов при больших углах места, что дает возможность избежать экранирования трассы распространения сигнала местными предметами. Этот фактор плюс меньшее расстояние между КА и терминалами позволяют создать высокоскоростные каналы связи с мобильными и персональными терминалами, что труднодостижимо в спутниковых системах с геостационарными КА.

Основными специфическими проблемами для телекоммуникационных систем с КА на низких и средних орбитах являются: выбор космической группировки КА, выбор диапазона рабочих частот, определение зоны обслуживания КА, выбор числа лучей многолучевой антенны КА.

С учетом влияния радиационных поясов Земли наиболее пригодными орбитами КА в этих системах являются:

низкие круговые орбиты с высотами 7001500 км (LEO);

средние круговые и эллиптические орбиты (МЕО) с высотами 10 тыс. км и 20 тыс. км.

Очень сложными являются проблемы электромагнитной совместимости негеостационарных и геостационарных телекоммуникационных систем, работающих в общих полосах частот, а также проблема электромагнитной совместимости нескольких негеостационарных телекоммуникационных систем, работающих в общих полосах рабочих частот.

В настоящее время для негеостационарных спутниковых телекоммуникационных систем выделены следующие диапазоны и полосы частот.

1. Для систем связи с мобильными и персональными терминалами, работающих с низкой скоростью передачи информации и использующих КА малой массы (порядка 45 кг) с однолучевой бортовой антенной с широкой диаграммой направленности, выделены отдельные полосы частот для абонентских линий в диапазоне 137-400 МГц с общей шириной 5 МГц.

2. Для систем мобильной и персональной связи большой емкости, использующих многолучевые антенны спутникового ретранслятора для организации телефонной и высокоскоростной (со скоростями передачи 144 и 384 Кбит/с) мультимедийной связи, выделены для абонентских линий на первичной основе узкие полосы частот в диапазонах 1,9/2,1 и 1,6 /2,6 ГГц. Для фидерных линий – в диапазонах 5/7 ГГц и 20/30 ГГц.

3. Для спутниковых негеостационарных систем связи со стационарными и мобильными терминалами выделены полосы частот:

10,7 — 11,7 ГГц в линиях вниз,

12,75 — 13,25 ГГц и 13,75 — 14,5 ГГц в линиях вверх.

Эти полосы частот выделены на вторичной основе, т.е. при проектировании систем приняты меры к тому, чтобы излучения средств негеостационарной системы не мешали геостационарным системам связи, работающим в этих же полосах частот. При приближении негеостационарного КА кэкваториальной плоскости и проходе через нее этот КА выключается, чтобы не создавать помех станциям геостационарных систем спутниковой связи. При этом земные станции негеостационарной спутниковой телекоммуникационной системы перенацелеваются на другой ближайший КА.

На первичной основе, как для геостационарных, так и для негеостационарных спутниковых систем связи выделены полосы частот:

19,7 — 20,2 ГГц в линиях вниз, 29,5 — 30,0 ГГц в линиях вверх.

Размер зоны обслуживания КА определяется допустимым углом места земных станций. Для мобильных и персональных терминалов углы места должны быть не менее 30°. Для стационарных терминалов диапазона 11/14ГГц минимальные углы места могут быть порядка 10°. Для терминалов диапазона 20/30 ГГц и более высоких частот из-за сильного поглощения сигнала в дожде при малых углах места минимальные углы места должны быть порядка 30°.

Примерами телекоммуникационных систем с КА на низких, средних и эллиптических орбитах являются: Globalstar, LeoSat, Iridium, Сигнал (LEO); Odyssey, ICO, Ростелесат-Н (MEO); Полярная Звезда (ВЭО) и др. Основные характеристики некоторых из них приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2.Характеристики низкоскоростных ССС

Название системы Globalstar ICO Полярная Звезда
Тип орбиты LEO MEO ВЭО
Количество спутников 48(8х6) 10(2х5)
Высота орбиты, км 40600 (в апогее)
Наклонение орбиты, град.
Обслуживаемая территория 70°юш – 70°сш 70°юш – 70°сш Северное полуш.
Масса спутника, кг
Потребляемая мощность, Вт  
Количество лучей на 1 КА  
Срок эксплуатации спутн., лет 7,5  
Методы многостанц. доступа CDMA/FDMA TDMA CDMA/FDMA
Количество узловых станций 150-210 20-25
Количество телефонных каналов, эквивалентных 4,8 Кбит/с 1000 – ПСС
8000 – ФСС
Диапазон частот, ГГц 1,6/2,5; 5/6 1,9/2,1; 5/7 1,6/2,5; 5/6
Продолжительность сеанса связи с 1КА 7 минут 1 час
(7 минут 1 луч)
6 часов
Миним. угол места антенны абонентской станции, град порядка 40
Стоим. абон. терминала, долл.  
Тариф, долл./мин. 0,35-3  

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связиМетоды множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Солнечная интерференция.

Солнце, как любая звезда, излучает энергию не только в видимой (световой) части спектра, но и в виде радиоволн, в том числе сантиметрового диапазона. Когда три объекта – приемная спутниковая антенна, спутник, на который она наведена и Солнце – находятся на одной прямой, прием сигналов со спутника становится невозможным. Это происходит из-за того, что сигналы транспондера перекрываются более мощными шумами Солнца. Такое явление наблюдается дважды в год – ранней весной и осенью.

Солнечная интерференция имеет место в пределах 3,5 недель от дней осеннего и весеннего равноденствия (21-е марта и 21-е сентября). В эти периоды Солнце, совершая свой годовой путь, пересекает плоскость экватора. Солнечная интерференция в феврале, марте и апреле сначала оказывает воздействие на земные приемные станции, расположенные в северных широтах, затем захватывает станции, расположенные южнее. На экваторе середина периода, в который проявляется солнечная интерференция, приходится точно на день равноденствия – 21 сентября. Затем зона интерференции смещается в южное полушарие, и последними влияние интерференции испытывают станции в южных широтах. Для них период солнечной интерференции заканчивается через 3,5 недели после дня весеннего равноденствия. В августе, сентябре и октябре картина меняется на обратную, так как Солнце в это время движется в обратном направлении – из Северного полушария в Южное. Период интерференции для каждой конкретной станции продолжается чуть более недели. В этот период каждые сутки сказывается интерференция, в начале светового дня – для восточных спутников, в конце – для западных. Сначала интерференция проявляется в виде едва различимых шумов на изображении и звуке, затем день ото дня шумы становятся значительнее, и в середине периода интерференции прием срывается совершенно. В момент интерференции, особенно в ясную погоду, необходимо по возможности уводить антенну со спутника. Катанные алюминиевые рефлекторы и пластиковые рефлекторы с глянцевой поверхностью способны концентрировать солнечные лучи в фокальной точке столь “успешно”, что из-за высокой температуры оплавляются пластмассовые детали облучателей и выходит из строя электроника конверторов.

Дни и время начала и конца солнечной интерференции для каждого спутника для конкретной приемной станции может быть рассчитано абсолютно точно.

Исходными данными для расчета являются:

· геометрия взаимного расположения Земли, приемной станции, спутника и Солнца;

· усиление антенны и ширина главного лепестка диаграммы направленности;

· используемый частотный диапазон;

· шумовая температура приемной системы;

Весеннее равноденствие.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Осеннее равноденствие.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Последние числа февраля – первые числа марта – время весенней солнечной интерференции для спутниковых приемных станций Урала и Западной Сибири. В это время Солнце, проходя свой ежедневный путь по небосклону, на некоторое время оказывается на линии спутник – приемная антенна, “попадая” в диаграмму направленности последней. Солнце является мощным источником электромагнитных излучений во всем диапазоне частот, поэтому во время интерференции прием сигнала со спутника, как правило, невозможен. Это явление наблюдается на протяжении 5-12 дней, от 1 до 8 минут каждый день в одно и то же время. Продолжительность интерференции зависит от диаметра приемной антенны и частотного диапазона.

§

1. Можно воспользоваться простой программой-калькулятором look.exe, которая бесплатно распространяется в Интернет c ftp://mckibben.com/look.exe. Это программа MS DOS, она не требует инсталляции. Программа примитивная, дает только дату, когда длительность интерференции максимальна и время середины “сеанса” интерференции. Чтобы определить первый и последний дни интерференции, необходимо отсчитать от полученной даты назад и вперед количество дней, определяемое этой же программой по диаметру антенны и диапазону. То же самое необходимо проделать со временем, чтобы получить самое ранее время начала и самое позднее время конца интерференции. Программа работает только для приемных станций Северного полушария.

2. Гораздо удобнее in-line калькулятор, находящийся на сайте PanAmSat. Для расчета времени интерференции необходимо ввести орбитальную позицию спутника (или выбрать спутник из списка), географические координаты приемной станции (или выбрать город из списка – там есть даже российские города!!!), выбрать частотный диапазон (C-Ku), сезон (весна-осень), ввести диаметр антенны в метрах, год и нажать кнопку Calculate. Программа выдаст расписание времени начала, времени конца и длительности интерференции по дням. Его можно получить в виде отдельного html-файла, чтобы распечатать или сохранить на диске, для этого нужно просто нажать кнопку Print/Save As.

Программа работает для любой точки Земли, однако она ориентирована на приемные станции США, поэтому при вводе данных необходимо учитывать некоторые особенности:

o Орбитальные позиции спутников считаются в градусах западной долготы в круговой мере от 0 до 360 W (от гринвичского меридиана на Запад). Для спутников, находящихся над Восточным полушарием, необходимо вводить значение восточной долготы со знаком “минус”, либо пересчитывать восточную долготу в полукруговой мере в западную долготу в круговой: W = 360 – E

o Долгота точки приема также должна быть введена в градусах западной долготы в круговой мере. Для Восточного полушария необходимо перед значением восточной долготы проставить “минус”, либо пересчитать ее в западную по той же формуле.

o При вводе диаметра антенны для разделения десятичных знаков следует использовать точку, а не запятую. При вводе числа с запятой программа “виснет”.

o Следует помнить, что американцы пишут дату : месяц-число-год, а не число-месяц-год.

Методы множественного доступа - Принципы построения систем сотовой связи

Список рекомендуемой литературы

1. Справочник по спутниковой связи и вещанию /Под.ред. Л.Я. Кантора.-М.: Радио и связь,1983.

2. Петрович Н.Т., Камнев Е.Ф., Каблукова М.В. Космичекская радиосвязь.-М.: Сов. Радио,1979.

3. Нефёдов В.И. Основы радиоэлектроники и связи: Учебник для вузов/ В.И.Нефедов – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2002.

4. Стивенсон Д. Спутниковое ТВ: практическое руководство .-М.:ДМК Пресс, 2001

5. Радиосвязь /под ред. О.В. Головина.- М.: Горячая линия – Телеком, 2001

6. Горностаев Ю.М., Соколов В.В., Невдяев Л.М. Перспективные спутниковые системы связи- М.: Горячая линия –Телеком, 2000 .

7. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей: Учебник для вузов/ под ред. Гордиенко В.Н., Крухмалева В.И.-М.: Горячая линия – Телеком, 2004.

8. Тепляков И.М. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей: Учебное пособие. М.: Радио и связь, 2004.

9. Фролов О.П. Антенны для земных станций спутниковой связи. – М.: Радио и связь, 2000.

10. Бадялик В.П. Основы телевизионного вещания со спутников.- М.: Горячая линия – Телеком, 2004.

11. Захаров В.Е. Системы кодирования и сжатия информации: Учебное пособие. Калининград: КГУ, 2002.

[1] Здесь и далее всем показателям, относящимся кземной аппаратуре, присваивается индекс «з», а показателям, относящимся кбортовой аппаратуре — индекс «б»; величины, относящиеся к участку Земля — спутник, имеют индекс «l», относящиеся к участку спутник — Земля — индекс «2».

Читайте про операторов:  Операторы МегаФон и Yota введут плату за активацию SIM-карт

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *