1

Wojskowe systemy łączności satelitarnej

autor: Marek Bykowski

2

Plan prezentacjiPlan prezentacji

I. Wprowadzenie

II. Przedstawienie łączności satelitarnej na przykładzie wojskowego systemu NATO

III. Przykłady innych wojskowych systemów łączności satelitarnej

IV. Propozycje łączności satelitarnej w WP

3

I. I. Wprowadzenie

4

Zalety łączności satelitarnej

• szybkość implementacji• globalny obszar pokrycia• wysoka jakość łączy• duże szybkości transmisji• niezależność kosztów wymiany informacji od odległości ich przekazu• uniezależnienie się od stanu naziemnej infrastruktury telekomunikacyjnej• zamknięty charakter sieci

5

Oznaczenie pasma

satelitarnego

Częstotliwości przekazu

„w górę”/ „w dół” [GHz]

L 1,6 / 1,5

C 6 / 4

X 8 / 7

Ku 14 / 12

K 17 / 12

Ka 30 / 20

Zakresy częstotliwości systemów satelitarnych

Pasmo Częstotliwości [MHz]

VHF 30 – 300

UHF 300 – 3GHz

6

Schemat blokowy naziemnej stacji satelitarnej

Mieszacz

OMT

Tor nadawczy

Tor odbiorczy

Modulator/koder

Demodulator/dekoder

We

Promiennik

LNC

LNA Mieszacz

SSPA

IF 1GHz IF 70MHz

OMT – układ rozdzielający fale przychodzącą od wychodzącej wykorzystujący ortogonalne mody wzbudzane w urządzeniuLNC – konwerter niskoszumny F=0,6dBSSPA – półprzewodnikowy wzmacniacz mocy

Przewód koncentryczny

Mieszacz

Mieszacz

7

Promiennik

Filtr odb.

OMT

LNC

8

Układy odbiorczo-nadawcze na pokładzie satelityPrzykład satelita NATO IV

CH 1 Wiązka nr 1CH 1 Wiązka nr 1

CH 2Wiązka nr 2CH 2Wiązka nr 2

CH 4Wiązka nr 3CH 4Wiązka nr 3

CH 3Wiązka nr 4CH 3Wiązka nr 4

Earth RXEarth RX

Wzm. kanału 1

Wzm. kanału 1

Wzm. kanału 2

Wzm. kanału 2

Wzm.kanału 3

Wzm.kanału 3

Wzm.kanału 4

Wzm.kanału 4

Downkonwerter

Downkonwerter

Downkonwerter

Downkonwerter

UHF TX/RXUHF TX/RX

UHFRX

UHFRX

UHFMUX

UHFMUX

Wzm. 1Wzm. 1

Wzm. 2Wzm. 2

TWTA 1TWTA 1

TWTA 2/4TWTA 2/4

TWTA 3TWTA 3

DownKonwerter

DownKonwerter

Przedwzm.

Przedwzm.

TWTA – wzmacniacz z falą bieżącą

Pomiar mocyPomiar mocy Wiązkapomiaru mocyWiązkapomiaru mocy

9

Półprzewodnikowy wzmacniacz mocy (SSPA – Solid State Power Amplifier)• moc wyjściowa w zakresie od 5 do 100W

Wzmacniacz z falą bieżącą (TWTA – Travelling Wave Tube Amplifier)• moc wyjściowa w zakresie od 100 do 2kW

Wzmacniacz TWTA o mocy 300W

Wzmacniacze mocy

10

Rodzaje orbit satelitarnych:• HEO (Highly Eliptical Orbit) - perygeum 3-5 tys. km, apogeum 25-45 tys. km., czas obiegu ok. 3 godz.• LEO (Low Earth Orbit) - odl. 200-1200 km, czas obiegu ok. 100 min.• MEO (Medium Earth Orbit) - odl. 10 tys. km, czas obiegu od 6 do kilkunastu godz.• GEO (Geostationary Earth Orbit) - odl. 36 tys. km, 24 godz.

Orbity satelitarne

11

Opóźnienia transmisji

Satelita GEO

Satelita MEO

Satelita LEO

12

II. Przedstawienie łączności satelitarnej na II. Przedstawienie łączności satelitarnej na przykładzie wojskowego systemu NATOprzykładzie wojskowego systemu NATO

13

Systemy wojskowe w porównaniu od systemów cywilnych powinny się dodatkowo cechować:

• możliwością utajniania informacji COMSEC i transmisji TRANSEC• zwiększoną odpornością na impulsy e-m (EMP – Electromagnetic Pulses)• zwiększoną odpornością na zakłócenia celowe (jamming) i środowiskowe

14

NATO INATO I

NATO IIANATO IIA

NATO IIBNATO IIB

NATO IIIANATO IIIA

NATO IIIBNATO IIIB

NATO IIICNATO IIIC

NATO IIIDNATO IIID

NATO IVANATO IVA

NATO IVBNATO IVB

67 68 69 70 71 72 8079787776757473 8584838281 86 90898887 9594939291 96 999897 00 01 02 03 04 05

NATO V ?NATO V ?

Historia satelitów NATO

15

Segment kosmiczny i naziemnySegment kosmiczny i naziemny

16

NATO III D18° W

NATO III D18° W

NATO IV A17.8° W

NATO IV A17.8° W

NATO IV B20.2° W

NATO IV B20.2° W

Konstelacje satelitów

NATO

17

Wygląd satelity NATO IV

18

kanał 1135 MHz

kanał 285 MHz

kanał 360 MHz

kanał 460 MHz

797

5 811

0 814

5 823

0 825

5 831

5 834

0 840

0

725

0 738

5 742

0 750

5 753

0 759

0 761

5 767

5

Transmisja „w górę”

(MHz)

Transmisja„w dół”(MHz)

Wiązka nr 1 Wiązka nr 2 Wiązka nr 4

Wiązka nr 3

Zakresy częstotliwości

19

Legenda

Wiązka nr 4

Wiązka nr 1

Wiązka nr 2

Wiązka nr 3

Obszary pokrycia

20

małePTSmałePTS

duże STSduże STSdużePTSdużePTS

Rodzaje terminali satelitarnych

PTS – Przewoźne Terminale SatelitarneSTS – Stacjonarne Terminale Satelitarne

21

Rodzaje anten satelitarnychRodzaje anten satelitarnychoraz ich charakterystyki promieniowaniaoraz ich charakterystyki promieniowania

(zgodność ze STANAG (zgodność ze STANAG 4484)

22

Antena paraboliczna

F

Szum luminancji Ziemi

Refle

ctor

Promiennik Refle

ctor

F

Promiennik

Kąt elewacji

Pow. Ziemi

23

F

Reflektor

Antena offsetowa

Reflektor

F

Kąt offsetu

Offset + mechaniczny kąt elewacji =kąt elewacji

24

Pasmo X:

Dla D/ 50. G() z prawd. 90% nie powinno przekraczać:

[G()]dB = 29-25 log10 (dBi), dla 1 lub 100 /D (bierzemy większą wart.)

20 °[G()]dB = -3.5 (dBi), dla 20 < 26.3°[G()]dB = 32-25 log10 (dBi), dla 26.3 < 48°

[G()]dB = -10 (dBi) dla 48 < 180

Dla D/ < 50. G() z prawd. 90% nie powinno przekraczać:

[G()]dB = 32-25 log10 (dBi), dla /D < 48°

[G()]dB = -10 (dBi) dla 48 < 180

Charakterystyka promieniowania antenyZgodność ze STANAG 4484

25

Charakterystyka promieniowania anteny dla kąta offsetu w zakresie [0 º, 5º]

przykład z anteną paraboliczną o =0.6, D=2.4m, f=8 GHz

Charakterystyka promieniowania anteny dla kąta offsetu w zakresie [0 º, 5º]

przykład z anteną paraboliczną o =0.6, D=2.4m, f=8 GHz

26

Charakterystyka promieniowania anteny dla kąta offsetu w zakresie [0 º, 60º]

przykład z anteną paraboliczną o =0.6, D=2.4m, f=8 GHz

Charakterystyka promieniowania anteny dla kąta offsetu w zakresie [0 º, 60º]

przykład z anteną paraboliczną o =0.6, D=2.4m, f=8 GHz

27

Kodowanie kanałowe (FEC) i modulacjeKodowanie kanałowe (FEC) i modulacje

28

Sposoby kodowania kanałowego (FEC) i rodzaje modulacji

Stosowane kody nadmiarowe:• kody splotowe o = 7/8, 3/4, 2/3, 1/2• kody blokowe najczęściej Reeda Salomona o = 199/255

Rodzaje modulacji:• modulacje fazy (BPSK, QPSK, OQPSK, 8PSK, 16PSK) • modulacje częstotliwości (MSK, 8FSK, GMSK)

Hz

sbit

B

Rb /

Skuteczność wykorzystania widma :

Rb – szybkość bitowaB – szerokość pasma

29

Szybkość symbolowa, a szybkość bitowa

modulacji = liczba bitów przypadających na jeden symbol

kodowania = bit na wejściu kodera do odpowiadającej mu liczby bitów na wyjściu kodera

Es = energia przypadająca na jeden symbol

Es = Eb * kodowania * modulacji

Rs = szybkość symbolowa

Rs = Rb / ( kodowania * modulacji )

Przykłady

modulacji = 1 dla BPSK,

modulacji = 2 dla QPSK ,OQPSK

modulacji = 3 dla 8 PSK, 8FSK

modulacji = log2(n) dla nPSK, lub nFSK

Przykłady

modulacji = 1 dla BPSK,

modulacji = 2 dla QPSK ,OQPSK

modulacji = 3 dla 8 PSK, 8FSK

modulacji = log2(n) dla nPSK, lub nFSK

Przykłady koder splot. kodowania =1/2koder splot. kodowania = 1/2 w połączeniu z Reed Solomon [255,199] kodowania =1/2*199/255

30

Wpływ kodowania nadmiarowego na Eb/No

31

Gęstość widma mocy sygnałów zmodulowanych OQPSK i MSK

OQPSK: • wiązka główna zawiera 92,5 % mocy sygnału• listek b. ma o 13,3dB mniejszą moc od listka gł.

MSK: • wiązka główna zawiera 99,5 % mocy sygnału• listek b. ma o 23dB mniejszą moc od listka gł.

32

Techniki dostępu wielokrotnegoTechniki dostępu wielokrotnego

33

Możemy wyróżnić trzy rodzaje technik dostępu wielokrotnego:• FDMA (Frequency Division Multiple Access)• TDMA (Time Division Multiple Access)• CDMA (Code Division Multiple Access)

Oraz protokoły dostępu wielokrotnego:• stałe (fixed assigned)• rywalizacyjne (contention/random access), np. Pure Aloha, Slotted Aloha, SREJ Aloha• rezerwacyjne (reservation/controlled access), np. DAMA, rezerwacja z lokalną synchro- nizacją, z dostępem: Pure Aloha, SREJ Aloha

34

FDMA

FDMA:• łatwość realizacji oraz niskie koszta związane z implementacją,• konieczność zapewnienia należytej separacji pomiędzy pasmami.• wiele nośnych na wejściu wzmacniacza transpondera o różnych poziomach mocy może wysterować go w obszar pracy nieliniowej

Podział pasma na podpasma, gdzie typowo najwęższe podpasma alokuje się w środku dzielonego pasma

#1 #2 #n

Produkty intermodulacji i poziom szumów

#j

35

TDMA

TDMA:• wszystkie terminale pracują z tymi samymi prędkościami• konieczność zapewnienia synchronizacji

Ramka TDMA(109 ms)

1 szczelina = 185 bajtówPostambułaDanePreambuła

8 szczelinSzczelina odniesienia3,937 ms

Szczelina nr 1 13,185 ms Szczelina nr 8 13,185 ms

Przykład.Rb = 128kbit/s, koder splotowy = 1/2, modulator QPSKRs = Rb / ( kodowania * modulacji ) = 128 / (1/2 * 2) = 128kbit/sRs z wykorzystaniem jednej szczeliny ramki TDMA = 1/8 * 185 * 8/(13,185m) 42 kbit/sMaksymalna szybkość transmisji z wykorzystaniem wszystkich 7 szczelin wynosi ok. 98kbit/s

36

Sposób postępowania przy wyznaczaniu tzw. Sposób postępowania przy wyznaczaniu tzw. bilansów (budżetów) energetycznychbilansów (budżetów) energetycznych

37

Zakłócenia odinnych systemów

Antenaodbiorcza

Antenanadawcza

Transmisja„w górę”

Transmisja„w dół”

Zakłócenia odinnych satelitów

Szum termicznysatelity

SATELITA

TELEKOMUNIKACYJNY

STACJA NADAWCZA STACJA ODBIORCZA

Transmisja od jednej stacji końcowej do drugiej stacji końcowej

Promieniowanie Ziemi

Promieniowanie nieba

38

Szumy i zakłócenia w łączu satelitarnym

Źródła szumów:• promieniowanie słońca, obiektów galaktycznych, itp. • promieniowanie Ziemi

Sygnały zakłócające:Wytwarzane przez inne systemy radiokomunikacyjne:• naziemne• satelitarne

Szumy intermodulacyjne:Istotne są jedynie produkty intermodulacyjne nieparzystego rzędu.Modelować je możemy za pomocą addytywnego gaussowskiego szumu białego.

Szumy i zakłócenia nakładają się na sygnał użyteczny w łączu:• Ziemia-Satelita• Satelita-Ziemia• Satelita-Satelita

39

P

r S 2/ 42

r

PmW

24 r

SPP

Źródłomocy Tłumik

AntennaGain

S’

2' 4

'

r

SPGPS

PGEIRP )(10][ PGLOGEIRP dBW

AP0

P

APoP

rm

Gęstość strumienia mocy

Moc rozwijana w antenie odbiorczej o pow. S

Wyznaczanie EIRP

40

Tłumienie l. łącznikowej(duplexer, connector,filter …)

LNAAntenna

)1( ATT RXeA

tłumik A FLNA , )1( LNARXeLNA FTT

Tant

1 2

Obliczenia w punkcie (antena) 1esysLNARXant

ant

ATATTT

zwidzianaLNAtempzwidzianafeederatempTT

GG

)1(1

1.1.1

1

2

esysLNARXant

ant

TA

AT

A

T

A

GG

)1(

2T

2

esysLNARXantenna

antenna

ATATT

G

T

G

T

G

T

G

)1(2

2

1

1

Obliczenia w punkcie (antena)

Wyznaczanie współczynnika przydatności anteny G/T

41

Waga 12.5kgŚrednica 748mmEIRP od 31.2 do 40.2dBWG/T 6.3dB/KSzer. wiązki głównej 3.6º

42

Średnica 1.8mG/T 17.5dB/KEIRP 65dBWMechanizm automatycznego pozycjonowania

43

Średnica 4.8mZysk antenowy 50dBi G/T 26dB/KEIRP 83dBW

44

EIRPterd

u

Satelita

Latmos

Terminal

'

24

1S

dL

EIRPC

atmos

teru

2

_

_

241

4

u

spacefreeRsat

spacefreeatmos

terRsat

u

atmos

teru

dLzG

LL

EIRPG

dL

EIRPC

kBT

G

LL

EIRP

N

C

kBT

G

dL

EIRP

BkTG

dL

EIRP

N

C

u

Rsat

spacefreeatmos

ter

uu

Rsatu

atmos

ter

u

Rsatu

atmos

ter

u

u 111

4

1

4 _

22

kT

G

LL

EIRP

N

C

B

NN

u

Rsat

spacefreeatmos

teruu 11

_0

0

( Cu jest niezależne od częstotliwości) (Lfree_space dla SHF GEO, wynosi około 200 dB)

Bilans energetyczny łącza „w górę”

Rsatu GS4

2' Pow. skuteczna anteny

45

Satellite

EIRPd dPS

d

Terminal

Latmos

spacefreeatmos

Txsattranspd

term

RtermdM

term

Rterm

spacefreeatmos

d

term

d

d

dspacefreeRterm

spacefreeatmos

dRterm

d

atmos

d

atmos

dd

LL

GGwith

T

G

Bk

C

BTk

G

LL

EIRP

N

C

N

C

dLwithG

LL

EIRPG

dL

EIRP

d

S

L

EIRPC

__

2

__

2

2

' 4

44

1

modint

111

erduT N

C

N

C

N

C

N

CCałkowity bilans energetyczny

RtermGSd

4

2' Pow. skuteczna anteny

Latmos = Ldeszcz*Linne

EIRPd= Cu Gtransp GTxsat

u

Bilans energetyczny łącza „w dół” i całkowity bilans energetyczny

46

Zależności mocy od energii

dtMocEnergiaCzas

)(10][][ bdBdBb

bbb

RLogCE

R

CCTE

b

Tbb

R

NC

N

RC

N

E 0

00

//

Zależności Eb/N0 od C/N0 na wejściu odbiornika satelitarnego (po przebyciu przez sygnał trasy Ziemia-Satelita-Ziemia)

47

Obszar pokrycia wyrażony w szerokości wiązki promieniowania

3 1

Zakres częstotliwości praca góra/dół

6,2/4 14,2/11,7 6,2/4 14,2/11,7

Średnica anteny stacji naziemnej [m]

3 4,5 2 3 3 2

EIRPU (dBW)

Moc P (W)Tłumienie trasy L (dB)

G/TT satelity (dB/K)

C/N0 na satelicie (dBHz)

46,82,22002,2 77,1

 

42,20,352002,2 72,5

56,48,3

207,30

76,7

53,18,3

207,30 

73,4

37,40,252007,4 72,9

48,71,4

207,38,6 77,6

EIRPU (dBW)

Tłumienie opadowe (dB)Tłumienie trasy (dB)G/TT satelity (dB/K)

C/N0 na satelicie(dBHz)

6,90

196,218,757,5

3,60

196,222,2 57,7

17,13

205,519,355,5

13,83

205,519,3 55,7

6,00

196,218,7 56,6

18,73

205,519,357,1

 

Stosunek C/N0 dla całej trasy

(dBHz)

 55,5

 54,8

 55,2

 55,0

 55,1

 55,1

Liczba stacji mogących pracować w paśmie ze względu

na moc i pasmo nadajnika pokładowego satelity

550 1000 

75 

160 1200 400

48

III. Przykłady innych wybranych wojskowych III. Przykłady innych wybranych wojskowych systemów łączności satelitarnejsystemów łączności satelitarnej

• DSCS III (USA)• UFO (USA)• FLTSATCOM (USA)• MILSTAR (USA)• SYRACUSE 2 (Francja)• SECOMSAT (Hiszpania)• SICRAL (Włochy)

49

DSCS IIIDSCS III

50

DSCS IIIDSCS III

4 satelity krążące po orbicie GEO

pasmo SHF

każdy z satelitów posiada: 19 wiązek nadawczych 61 odbiorczych

przeciwdziałanie zakłóceniom: • detektor poziomu zakłóceń• regulowana charakterystyka promieniowania anteny

Rrozmieszczenie satelitów

120 W

52.5° W

135 W

175 E

60 E

usługi: głos (dupleks) i dane

51

Zakłócenie

-40.0dB

-20.0dB

0.0 dB

Zakłócenie o mocyZakłócenie o mocy 20 dB 20 dB Zakłócenie o mocy 40 dBZakłócenie o mocy 40 dB

Zakłócenie

-40.0dB

-20.0dB

0.0 dB

Regulowana charakterystyka promieniowania anteny(zerowanie mocy na określonym kierunku promieniowania - ang. in-beam nulling)

52

Kanał 1 2 3 4 5 6

Szerokość kanału (MHz)

50 60 85 60 60 60

Antena odbiorcza

A1 A2 A1 A2 A1 A2 A1 A2 A2 A2

Tsys (K)

770 895 835 895 750 895 815 895 850 765

Zysk energetyczny

(dBi) 40.0 19.3 40.0 20.0 34.0 20.0 34.0 20.2 19.8 19.3

DSCS IIIDSCS III

Parametry łącza „w górę”

EIRP w łączu „w dół” zawierają się w zależności od rodzaju anteny w przedzialeod 25dBW do 44dBW

A1 – antena wielowiązkowaA2 – antena jednowiązkowa

53

UHF Follow-On (UFO)UHF Follow-On (UFO)

54

UHF Follow-On (UFO)UHF Follow-On (UFO)

• 10 satelitów krążących po orbicie GEO• TDMA/DAMA• 21 kanałów 5kHz (moc transpondera 25dBW)• 17 kanałów 25kHz (moc transpondera 20dBW)• 1 kanał 25kHz rozsiewczy

UHF:

Pasmo Ka:

• 4 transpondery o mocy 130W każdy• szybkość transmisji do klikudziesięciu kbit/s

Rozmieszczenie satelitów

2 x 100W

2 x 23W

2 x 72E

2 x 172E

55

IV. Propozycje łączności satelitarnej w WPIV. Propozycje łączności satelitarnej w WP

56

Proponuje się wykorzystanie systemów GEO ze względu na niskie koszta eksploatacyjne i globalny obszar pokrycia poza obszarami podbiegunowymi.

Przewiduje się wykorzystanie łączności satelitarnej w następujących przypadkach:• do łączności bezpośredniej z komórką strategiczną (NATO)• do transmisji dużych ilości informacji na znaczne odległości• do łączności z jednostkami znajdującymi się poza granicami kraju• w celu dowiązania jednostek oderwanych od systemu radiowo-radioliniowo-przewodowego

Analiza potrzeb w zakresie liczby terminali:• dla DZ 3 terminale (2 dla SD, 1 dla TSD)• dla dwóch BZ po 3 terminale (po 2 dla SD i po 1 dla TSD)• dla BPanc 3 terminale (2 dla SD, 1 dla TSD)• dla pa 2 terminale (1 dla SD, 1 dla TSD)• dla paplot 2 terminale (1 dla SD, 1 dla TSD)Łączna liczba terminali w takim przypadku wynosi 16

57

Dziękuję za uwagęDziękuję za uwagę

pytania/pytania/odpowiedziodpowiedzi

58

Wybrane problemy łączności Wybrane problemy łączności satelitarnejsatelitarnej

59

koderkoder

dekoderdekoder

przeplataczprzeplatacz

rozplataczrozplatacz

modulatormodulator

demodulatordemodulator

rozpraszaczrozpraszacz

skupiaczskupiacz

szyfratorszyfrator

deszyfratordeszyfrator

ModemModem

ModemModem

interfejsyinterfejsy

MMUXUX

MMUXUX

SatelitaSatelita

NSSNSS

Utajnianie informacji COMSEC i transmisji TRANSEC

NSS – Naziemna Stacja Satelitarna

60

Wpływ wybuchów jądrowych na łączność satelitarną

Wybuchy jądrowe w jonosferze są przyczyną powstawania obszarów o zwiększonej gęstości elektronowej.Obszary te powodują zwiększoną absorpcję i dyspersję sygnałuradiowego.

Skutkiem tego mogą być czasoweprzerwy w łączności satelitarnej.

61

Sygnał w kanale satelitarnym możemy modelować rozkładem Rayleigh’a lub Rice’a.

Zaniki w kanale możemy podzielić na:• szybkie lub wolne ze względu na częstość ich występowania,• płaskie lub selektywne ze względu na długość ich trwania.

Dla przykładu, prawdopodobieństwo zaniku sygnału Rayleigh’owskiego Dla przykładu, prawdopodobieństwo zaniku sygnału Rayleigh’owskiego poniżej poziomu:poniżej poziomu:• 10dB względem a10dB względem asksk wynosi 10%, wynosi 10%,• 20dB względem a20dB względem asksk wynosi 1%, wynosi 1%,• 30dB względem a30dB względem asksk wynosi 0,1 wynosi 0,1..

Rozproszenie sygnału

ask – wartość skuteczna obwiedni sygnału

62

Ilustracja powstawania zaników w kanaleIlustracja powstawania zaników w kanale

czas

am

pli

tud

a

sygnałzaniki

zaniki

Sposoby zapobiegania zanikom:• nadawanie z określonym marginesem interferencyjnym,• zastosowania zaawansowanych technik modulacji, kodowania i przeplotu.

63

Margines sygnału dla zaników Rayleigh’owskich(przypadek kanału bez kodowania)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10 15 20 25

Required margin in dB

Fra

cti

on

av

aila

bil

ity

90 % availability

10 dB margin

no FEC

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10 15 20 25

Margines interferencyjny sygnału wyrażony w Eb [dB]

Pra

wd

op

od

ob

ień

stw

o n

ieza

kłó

con

ego

od

bio

ru

prawdopodobieństwo 90%wymagany margines interferencyjny 10dB

64

1.E-08

1.E-07

1.E-06

1.E-05

1.E-04

1.E-03

1.E-02

1.E-01

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50Średnie Eb/N0

Pb

AWGNAWGN + FECRayleighRayleigh + FEC

E Nb 0Dla BER w zakresie od 10-5 do 10-6 w wyniku kod. FEC otrzymano:• zysk ok. 4 - 5dB w kanale AWGN• zysk ok. 35 - 45dB w kanale z zanikami Rayleigh’a

Wpływ kodowania kanałowego na zaniki Rayleigh’owskie oraz na zakłócenia AWGN

65

Przykłady naziemnych stacji satelitarnych

66

Prototypy terminali przewoźnych

67

DodatkiDodatki

68

  

SNSNSNSN

NATO IVNATO IV

PNSTPNST

SHFSHF

UHFUHF  

EHFEHF

SSN – Stacjonarna Naziemna Stacja SatelitarnaSSN – Stacjonarna Naziemna Stacja Satelitarna

PST – Przewoźna Naziemna Stacja SatelitarnaPST – Przewoźna Naziemna Stacja Satelitarna

SNSNSNSN

69

Zakłócenie

Najczęściej spotykane rodzaje zakłóceń:• szum kosmiczny• ciągła falą sinusoidalną (UHF, SHF, EHF).

Sposoby przenoszenia zakłóceń:• w łączu „w górę”,• w łączu „w dół”,• w łączu międzysatelitarnym.

Sposoby zabezpieczeń:• zwiększenie mocy nadawczej,• transmisje DS-SS i FH,• stosowanie zaawansowanych techniki modulacji, kodowania i przeplotu,• niszczenie „zagłuszaczek”.

Przykład zakłócania

Zakłócenia w łączu „w górę”

70

Satelita telekomunikacyjny

Funkcje telekomunikacyjne

Część odbiorcza:• filtracja• wzmocnienie• przemiana częstotliwości• demodulacja

Część nadawcza:• komutacja• modulacja• zmiana polaryzacji• wzmocnienie• filtracja• emisja mocy

Funkcje platformy satelitarnej:• sterowanie silnikami• kontrola wysokości orbity• kontrola termiczna• telepomiary• system zasilania

71

HPAHPA 2-giUp

konw

2-giUp

konw

1-rwszyUp konwerter

1-rwszyUp konwerter

1-rwszyUp konwerter

1-rwszyUp konwerter

1-rwszyUp konwerter

1-rwszyUp konwerter

++

modemmodem

modemmodem

modemmodem

LNALNA

1-wszyDownkonw

1-wszyDownkonw

2-gi Down Konwerter

2-gi Down Konwerter

2-giDown Konwerter

2-giDown Konwerter

2-giDown Konwerter

2-giDown Konwerter

++

70 MHz70 MHz

700 MHz700 MHz

Schemat blokowy terminala satelitarnego

HPA – wzmacniacz wysokiej mocy

72

Nadajnik syg. testowychNadajnik syg. testowych

MODEMMODEM HPAHPA

MiernikMocy

MiernikMocy Odb.Odb.

MODEMMODEM

MUXMUX MODEMMODEM

Centrum KontroliCentrum Kontroli

LNALNA

MODEMMODEM

MODEMMODEM

MODEMMODEMMUXMUX

MUXMUX

MUXMUX

MODEMMODEM

MODEMMODEM

MUXMUXMODEMMODEM

LNALNA

HPAHPA

OdbiornikOdbiorniksyg.syg.

testowychtestowych

EEbb/N/N00

System kontroli mocy

73

Szerokość Nyquist’a : 128kHz

Gęstość widma mocy ramki TDMA

74

Wyznaczenie maksymalnych prędkości Wyznaczenie maksymalnych prędkości transmisji dla użytkownika końcowegotransmisji dla użytkownika końcowego

75

Wyznaczenie przepływności R w kanale satelitarnym

Rpasmo = Bkanału / ( Fmod * FFEC * Fodstęp ) (bps)Rpasmo = Bkanału / ( Fmod * FFEC * Fodstęp ) (bps)

Przykład:QPSK, R=1/2, 10 % odstępuFmod=0.7, FFEC=2, Fodstęp=1.1Rpasmo = Bkanału / 1.54

Przykład:QPSK, R=1/2, 10 % odstępuFmod=0.7, FFEC=2, Fodstęp=1.1Rpasmo = Bkanału / 1.54

Rmoc = EIRPNas - BO - TXoff - DL + G/T - k - Eb/N0 (dBbps)Rmoc = EIRPNas - BO - TXoff - DL + G/T - k - Eb/N0 (dBbps)

Ograniczenie stanowią:• dostępna szerokość pasmo transpondera,• maksymalna moc transpondera.

76

EIRP w pojedynczym kanale = EIRPNas - 6 dB

LFS = 202 dB

Eb/N0 = 10 dB

k = -198.6 dB J/K

Nr kanału 1 2 3 4

Szerokość kanału B (MHz) 135 85 60 60

Rpasmo (Mbps) 87.7 55.2 39.0 39.0

EIRP w poj. kanale (dBm) 61 61 57 64

Rmoc (Mbps)        

RX G/T=33 dB/K 114.8 114.8 45.7 229.1

RX G/T=26 dB/K 22.9 22.9 9.1 45.7

RX G/T=20 dB/K 5.8 5.8 2.3 11.5

77

Wyznaczenie przepływności w kanale satelitarnym dla terminala końcowego

EIRPNas = EIRPNSS - UL + GRX - RXoff + Gtransp + GTX + G (dB)EIRPNas = EIRPNSS - UL + GRX - RXoff + Gtransp + GTX + G (dB)

R = EIRPNas - TXoff - DL + G/T - k - Eb/N0 (dBbps)R = EIRPNas - TXoff - DL + G/T - k - Eb/N0 (dBbps)

GGtransptransp

EIRPEIRPNSSNSS

ULUL

GGRXRX GGTXTX

DLDL

G/TG/T

Terminal końcowy

78

duża 116 dBm

średnia 107 dBm

mała 92 dBm

Du

ży

Śred

ni

Mały

Szerokość pasma transpondera B

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38G/T [dB/K]

Prz

epły

wn

ość

[dB

bp

s]

Zależność przepływności R w kanale satelitarnym od G/T