Оценка эффективности использования частотно-энергетического ресурса ретранслятора

Целью проведённого исследования является повышение эффективности использования частотно-энергетического ресурса ретранслятора связи, выделенного для организации работы корпоративной спутниковой сети. Для достижения этой цели решалась задача оптимизации выделенного ЧЭР транспондера для заданного состава и режима работы средств сети, а также оптимизации состава и режима работы средств сети для выделенного ЧЭР.

Для оператора сети основным ограничением помимо затрат на покупку модемного оборудования является высокая стоимость аренды ресурса ретранслятора. Стоимость годовой аренды полосы 36 МГц составляет порядка 1,2 и 2 млн. долл. для С- и Кu-диапазонов соответственно. Для оценки степени использования ЧЭР транспондера и его стоимости оператор применяет различные методики. На основе обобщения данных методик следует предложить рекомендации, позволяющие снизить экономические затраты оператора сети на аренду полосы транспондера путем рационального частотного планирования и использования энергетического потенциала линии.

Проведенный с учетом особенностей и возможностей современного модемного оборудования VSAT-станций анализ эффективности применения в корпоративных сетях спутниковой связи современных методов модуляции и кодирования при выполнении условия минимума затрат на аренду частотно-орбитального ресурса показал, что для организации спутниковой линии корпоративных сетей целесообразнее всего использовать сигналы QPSK со сверточным кодированием с относительной скоростью кодирования 3/4 и декодированием по алгоритму Витерби с мягкими решениями.Так как при этом виде модуляции в течение одного символьного интервала передается сразу два бита входного битового потока, то символьная скорость этого вида модуляции составляет 2 бита на символ.При такой реализации спектр сигнала на выходе модулятора получается ничем не ограниченный и его примерный вид приведен на рисунке :

Спектр сигнала четырехпозиционной фазовой модуляции QPSK, модулированного сигналом NRZ.

Для ограничения сигнал по спектру применяют фильтр Найквиста. Структурная схема квадратурного модулятора сигнала QPSK, построенная с использованием фильтра Найквиста приведена в приложении 2.

Фильтр Найквиста можно реализовать только с использованием цифровой техники, поэтому в схеме, приведенной на рисунке , перед квадратурным модулятором предусмотрен цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Особенностью работы фильтра Найквиста является то, что в промежутках между отсчетными точками сигнал на его входе должен отсутствовать, поэтому на его входе стоит формирователь импульсов, выдающий сигнал на свой выход только в момент отсчетных точек. Все остальное время на его выходе присутствует нулевой сигнал.

Пример формы передаваемого цифрового сигнала на выходе фильтра Найквиста приведен на рисунке.

Пример временной диаграммы сигнала при четырехпозиционной фазовой модуляции QPSK

Для развертывания корпоративных спутниковых сетей (КСС) на территории Российской Федерации в настоящее время может быть задействован частотно-энергетический ресурс транспондеров космических аппаратов (КА) серий "Экспресс-АМ", "Ямал-200" отечественных операторов ФГУП КС и ОАО "Газком". При этом абсолютно все КА имеют в своем составе транспондеры, обеспечивающие исключительно режим прямой ретрансляции (ПР) многостанционного сигнала. Наряду с относительной простотой аппаратуры бортового ретрансляционного комплекса и высокой надежности ее функционирования одним из достоинств ПР является инвариантность к структуре передаваемых сигналов и методам многостанционного доступа. Именно этим определяется многообразие вариантов для проектировщиков сетей в принципах организации связи, задании состава КСС, выборе типа земных станций, их технических характеристик и режимов работы.