Библиографическое описание:

Гениатулин К. А. Системы подвижной спутниковой связи с зональным обслуживанием // Молодой ученый. — 2009. — №10. — С. 46-48.

В системах подвижной спутниковой связи (СПСС) требуется обслуживать постоянно увеличивающееся число абонентов при относительно узком частотном диапазоне, выделенном для спутниковой связи. Для этого используются различные способы обеспечения множественного доступа (МД) в сочетании с эффективной по используемой частотной полосе модуляцией.

В данной статье рассматривается обеспечение множественного доступа к спутниковому ретранслятору с зональным обслуживанием. Данный способ МД представляет собой комбинирование традиционных сигнальных (частотно-временных) методов разделения каналов с пространственным разнесением парциальных зон, которые образуются лучами многолучевых бортовых антенн спутникового ретранслятора. Другими словами, зональное обслуживание – это множественный доступ c частотно-пространственным разделением канала. При этом для увеличения количества обслуживаемых пользователей появляется возможность повторного использования частот в разных каналах связи, это достигается пространственным разнесением каналов, которым назначена одна и та же частотная полоса (частотный слот) [1, 2].

Для наиболее эффективной реализации системы спутниковой связи (ССС) с зональным обслуживанием целесообразно применение на спутниках антенн с узкими лучами. Применение таких антенн не только улучшает пространственную избирательность, но и дает энергетических выигрыш, например, возможность уменьшить мощность передатчиков спутника и земных станций. [3] Наиболее перспективным способом реализации многолучевой антенны с узкими лучами, является применение технологий цифрового диаграммообразования (ЦДО) с применением цифровых антенных решеток (ЦАР). Реализация ЦАР основана на использовании передовых алгоритмов цифровой обработки сигналов. Ключевая особенность ЦАР – цифровое формирование лучей диаграммы направленности антенны. Это позволяет динамически оптимизировать обслуживаемую зону покрытия, оперативно перенацеливая цифровые приемопередающие лучи в зависимости от территориального распределения абонентов (рис. 1). [4]

Цифровая антенная решетка — это антенная система, представляющая собой совокупность аналого-цифровых каналов с общим фазовым центром, в которой формирование диаграммы направленности осуществляется в цифровом виде, без использования фазовращателей.

                       


Рис 1. ЦАР позволяет адаптивно перенацеливать лучи на мобильных абонентов

Рис. 2. Адаптивное формирование нулей ДН ЦАР в направлениях помех


Дополнительный энергетический выигрыш появляется за счет использования техники активного подавления помех для формирования провалов диаграммы направленности в направлении других излучателей, работающих на той же частоте
(рис. 2). Подходящий луч ДН направляется  на основании информации, получаемой от терминала, а так же угла ее прихода (Direction of Arrival, DOA).  При этом более узкие лучи требуют более точной оценки угла прихода сигнала (DOA), в противном случае это отразится на помехозащищенности системы. [4-6]

На рис. 3 приведен пример построения системы подвижной спутниковой связи (СПСС). Для связи геостационарного спутникового ретранслятора (СР) с абонентскими терминалам используется адаптивная ЦАР, которая работает в L диапазоне частот и обеспечивает индивидуальное пользовательское покрытие. Для связи СР с центральной земной станцией (ЦЗС) используется традиционная параболическая антенна Ku диапазона. Электрически настраиваемый антенный массив необходим ретранслятору для пространственного разнесения мобильных радиосигналов, которым присвоен один и тот же частотный слот . На (рис. 3) показано, как антенна должна адаптироваться к использованию абонентскими терминалами А1 и А4 одной частотной полосы (одного частотного слота). Для установки соединения с А1, главный лепесток диаграммы направленности должен точно нацеливаться (и, при необходимости, сопровождаться) на мгновенное местоположение терминала А1. Одновременно с этим, в диаграмме направленности антенны должны формироваться провалы (нули)  в направлении всех остальных абонентских терминалов, использующих тот же частотный слот (на рисунке терминал А4). [7]

При формировании эффективной зоны покрытия с помощью ЦАР необходимо учитывать такие факторы, как ширина основного лепестка диаграммы направленности,

 

Рис. 3. Система подвижной спутниковой связи

уровни боковых лепестков, которые зависят от количества антенных излучателей и расстояния между ними. В дальнейшем планируется провести исследование оптимального частотно-территориального плана СПСС с зональным обслуживанием с учетом данных факторов, а так же с учетом активности абонентов. При этом для составления частотно-территориального плана будет использован метод координационных колец [8].

Литература

1.      Аболиц А.И. Системы спутниковой связи. Основы структурно-параметрической теории и эффективность. – М.: ИТИС, 2004. – 426с.: ил.

2.      Спутниковые сети связи: Учеб.пособие / В.Е. Камнев, В.В. Черкасов, Г.В. Чечин. – М.: «Альпина Паблишер», 2004. – 536 с.: ил.

3.      Кантор Л.Я. Расцвет и кризис спутниковой связи // Электросвязь. 2007. №7. С. 19-23.

4.      Слюсар В.И. SMART-антенны пошли в серию // Электроника: НТБ. 2004. №2. C. 62-65.

5.      Слюсар В.И. Цифровое формирование луча в системах связи: будущее рождается сегодня // Электроника: НТБ. 2001. №1. С. 6-12.

6.      S. Anderson, B. Hagerman, H. Dam, U. Forssén, J. Karlsson, F. Kronestedt, S. Mazur, and K. J. Molnar, "Adaptive antennas for GSM and TDMA systems," IEEE Personal Communications, vol. 6, pp. 74 - 86, June 1999.

7.      T. Gebauer and H. G. Göckler, "Channel-Individual Adaptive Beamforming for Mobile Satellite Communications," IEEE Journal Selected Areas in Comm., vol. 13, pp. 439 - 448, February 1995.

8.      Методы частотно-территориального планирования в сетях радиосвязи: монография / В.И. Носов, Н.В. Носкова; Сиб. гос. ун-т телекоммуникаций и информатики. – Новосибирск : 2006. - 162с.

Основные термины: спутниковой связи, диаграммы направленности, подвижной спутниковой связи, зональным обслуживанием, частотный слот, направленности антенны, нулей ДН ЦАР, Ключевая особенность ЦАР, узкими лучами, системы спутниковой связи, Системы спутниковой связи, формирование диаграммы направленности, диаграммы направленности антенны, кризис спутниковой связи, Системы подвижной спутниковой, системах подвижной спутниковой, Реализация ЦАР, адаптивная ЦАР, спутникового ретранслятора, помощью ЦАР

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle