Передача цифровой информации от космических аппаратов на Землю при малых углах места

• Автор: Журавлёв, Александр Аркадьевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 123 с.

Содержание

Введение
1. Физическая модель канала передачи сообщений при малых
углах места
2. Помехоустойчивость передачи дискретных сообщений по стохастическому многолучевому каналу
3. Моделирование системы передачи дискретных сообщений
от КА на НП при малых углах места
4. Выбор параметров системы передачи цифровой информации от КА на НП при малых углах места
Заключение
Список литературы
Приложение
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Высокоскоростные системы передачи дискретных сообщений в настоящее время широко применяются в космических системах различного назначения, в том числе в космических системах дистанционного зондирования Земли (КС ДЗЗ) [25, 82, 83], системах спутниковой связи (ССС) различного назначения [83,111,109] и др.
В КС ДЗЗ, как правило, стоит задача передачи информации наблюдения с космических аппаратов (КА) на наземные пункты (НП). Характерной особенностью этих КС являются низкие рабочие орбиты с высотами порядка 200 - 1500 км [82], большие объемы подлежащей передаче информации о земной поверхности - от десятков до тысяч Гбит в сутки, необходимость оперативной доставки информации в интересах землепользования, экологического мониторинга, метеорологии и особенно при наблюдении районов чрезвычайных ситуаций: стихийных бедствий и др. При высокой стоимости КС ДЗЗ стоит проблема максимально эффективного использования применяемых в них высокоинформативных средств зондирования, одним из аспектов которой является своевременный прием от них больших объемов информации и доставка их потребителю. Одним из параметров, влияющих на эффективность использования КС ДЗЗ, является производительность систем передачи информации с КА на Землю [25, 82], которую можно определить как среднесуточный объем передаваемой информации: р = п ■ I ■ V,
где п - среднее количество сеансов передачи информации с КА в сутки,
Т - средняя продолжительность сеанса передачи информации с КА на

V - средняя скорость передачи информации в системе.
Возможными способами передачи информации наблюдения на Землю являются передача ее непосредственно на НП при пролете в зоне его

радиовидимости либо передача с использованием спутников - ретрансляторов (СР) [25, 82]. При передаче информации непосредственно на НП время передачи ограничено продолжительностью нахождения КА в зоне радиовидимости (3-12 минут) и для передачи информации от
высокоинформативных средств ДЗЗ даже при скоростях передачи порядка сотен мегабит в секунду стоит проблема увеличения производительности системы передачи информации. Эта проблема традиционно может быть решена увеличением количества НП, разнесенных друг относительно друга на сотни километров, либо увеличением скорости передачи информации. Увеличение количества НП - дорогостоящее мероприятие, а увеличение скорости передачи информации ограничено как техническими причинами: трудностями дальнейшего увеличения быстродействия последовательных систем передачи информации и необходимостью перехода к многочастотным параллельным способам передачи (обладающим меньшей потенциальной помехоустойчивостью [61, 64]), так и сложившимся в мировом сообществе распределением частотных диапазонов [104,105]. Использование для доставки информации СР (как геостационарных, так и спутниковых систем ретрансляции на более низких орбитах) весьма эффективно с технической точки зрения, так как при этом существенно увеличивается время
передаваемой за сутки информации. Однако стоимость создания и поддержания таких ретрансляционных средств весьма высока.
В настоящее время принято осуществлять прием информации на НП при
углах места КА от 5° и более, так как при меньших углах места (далее по тексту
углы места менее 5° называются "малыми") прием затруднен при
использовании традиционных методов приема из-за особенностей
распространения радиоволн [3, 4, 8, 11, 13, 18, 29, 45, 47, 49, 51, 85, 87, 97, 107,
110, 111, 114, 124]. Интервал времени, в течение которого КА виден с НП при
малых углах места, остается неиспользованным. В случае реализации приема
информации от КА на НП при пролете при малых углах места возможно
увеличение продолжительности сеансов связи на величину порядка 25 - 30%, а

лосного процесса, представить в виде:
8гЛ)=Аг,< (0со4га«г++фг,, ] (2.3)
где Д. у(?) - огибающая,
Дсогл, - доплеровское смещение частоты на г - м тактовом интервале в V -
й ветви разнесения,
Фг>у - внесенный каналом фазовый сдвиг.
Выражение (2.3) можно представить в виде:
§гЛ1) = хгЛ*)-°гЛ1)-УгЛ*)-&гА*) (2.4)
, , Д,у(?)со8(ю0?) ~ г А (?)8т(с00?)
где Уг,ч ’
нала, сопряженных по Гильберту, а хг у (?)= уг у сов^ у+Дшгу?),
Если использовать дискретную Ь - лучевую модель канала, то /у (?) можно записать в виде:
Л (0=£ [*£ (Ф(* - у)-у1 №(г - V)]
,=0 (2.5)
где хгду(?), у,ду(?) - квадратурные компоненты канала по /-му лучу в у-й ветви разнесения,
тЛу - задержка по огибающей для / - го луча в V - й ветви разнесения.
В общем случае задержки т(у могут принимать любые значения в некоторой области допустимых значений, однако наиболее простая ситуация для анализа имеет место, если
х,у =1.т, 1 = 0,Ь-1 (2.6)
Выражение (2.5) совпадает с (2.4) при условии, что Ь— = () и форма
<и*) = «(0- (2.7)
Разумеется, для случайной непрерывной многолучёвости выполнение условия (2.7) является весьма частным случаем. При условии (2.7) образование суммарных компонент очевидно.