Спутники фиксированных средств связи - распределительные спутники фсс

Другой тип спутников - ФСС спутники фиксированных средств связи ФСС, связи с фиксированными точками, или иначе - распреде­лительные. В соответствии с Планом ВАКР 1988 г. для них выделены полосы частот 10,7... 10,95 и 11,2... 11,45 ГГц (плановые), также поло­сы частот 3400...4200 МГц; 10,95... 11,2 ГГц; 11,45... 11,7 ГГц. По­следние три полосы частот относятся к так называемым координи­рованным. Для работы спутников в этих диапазонах необходимо получить разрешение в МСЭ-Р, после чего они могут располагаться в любой точке стояния на орбите, для которой получено разреше­ние в процессе координации (согласования). Спутники, предназна­ченные для работы в этих полосах частот, могут вести передачи и на узкие, региональные, а также и на глобальные зоны покрытия. Для спутников ФСС излучаемая мощность транспондера ограничивается (допускается не более 50 Вт), так как в выделенной для них полосе частот работают наземные службы радиосвязи - радиолокационные, радионавигационные, радиорелейные и другие, для которых спутни­ковые сигналы при их достаточной мощности будут создавать недо­пустимый уровень помех. Для спутников, работающих как в плани­руемых, так и в координируемых участках частотного диапазона, плотность потока мощности у поверхности Земли составляет не бо­лее - 113... 116 дБ Вт/м², т.е. примерно в десять раз (на 10 дБ) меньше, чем плотность потока мощности, разрешенная для спутни­ков НТВ. Допустимые значения ППМ для них с учетом разных усло­вий приема приведены в табл.2.1. Точность удержания этих спутни­ков в точке стояния на позиции геостационарной орбиты невысокая, т.е. "след" их большой. Поэтому возникает необходимость при прие­ме иметь автоподстройку (автофокус) антенны.

Однако спутники ФСС имеют большое количество транспондеров (частотных стволов) и широко используются для ретрансляции теле­передач на территорию Европы и Северной Америки. Это объясня­ется, во-первых, тем, что спутники ФСС дешевле спутников НТВ из-за меньшей мощности излучения и меньшей мощности энергопо­требления. Во-вторых, благодаря большему количеству транспонде­ров, с одного спутника можно передавать большее количество теле­визионных каналов на разные страны и на разные территории. Кроме того, на одну и ту же территорию можно ретранслировать передачи с нескольких спутников ФСС, в результате чего увеличивается количе­ство телевизионных каналов (50 - 100 ), в которых могут принимать передачи в странах Европы и Америки.

Благодаря применению малошумящих усилителей-конвертеров с коэффициентом шума не более 1,0...0,6 дБ, современные приемные устройства позволяют принимать сигналы со спутников ФСС на ан­тенны диаметром от 1,0 до 2,0 м. Как видно, для приема со спутников ФСС требуются антенны большого размера, особенно для приема за зоной покрытия. Поэтому, наземные приемные устройства распре­делительных систем с такими антеннами - это дорогостоящие со­оружения. Они принимают сигналы со спутника, а после, преобразо­вав в соответствующий стандарт наземные телевизионные сигналы, распределяют их потребителям по кабельным коаксиальным линиям или через радиорелейные наземные ретрансляторы.

Передача телевизионной цифровой информации по спутниковым каналам

Передача телевизионной цифровой информации по спутниково­му каналу, как отмечалось, осуществляется или способом ОКН -каждый телевизионный канал на своей несущей (Single Channel Per Carrier - SCPC) в частотной полосе спутникового канала, или способом НКН - несколько телевизионных каналов на одной (общей) несущей (Multi Channel Per Carrier - МСРС) спутникового канала.

При передаче способом НКН (МСРС) (рис. 2.13) информация для ретрансляции собирается в одном месте и с одного передающего центра на Земле в разных телевизионных каналах передается на спутник на общей несущей. Достоинство этого способа - экономия энергетических и частотных ресурсов спутника, так как не требуется в этом случае разделительных частотных полос между телевизионны­ми каналами и мощность передатчика спутника можно повысить за счет перевода работы его оконечных каскадов в режим ограничения.

На спутнике-ретрансляторе после соответствующих преобразо­ваний и усиления цифровые данные каждого телевизионного кана­ла подаются на модулятор оконечного каскада передатчика, кото­рый излучает их на общей несущей спутникового канала.

19,18 МГц

Рис. 2.13. Структура построения цифровых частотных каналов при ретрансляции со спутника способом НКН (МСРС)

Как недостаток способа НКН следует отметить необходимость доставки в одно место информации, подготовленной в разных мес­тах, для передачи в направлении Земля - спутник (как на рис. 2.1).

При передаче способом ОКН ( SCPC ) (рис. 2.14) информация для каждого канала доставляется на спутник на своей несущей. Это дает возможность передавать информацию на спутник с разных мест, даже с разных континентов.

Спутник в этом случае имеет одну приемную антенну с глобаль­ным покрытием земной поверхности (см. рис. 1.10), а принятая ин­формация ретранслируется в разных телевизионных каналах од­ним транспондером в полосе частот спутникового канала (пре­имущественно в полосе частот 36 МГц) на отведенную территорию или на континент. Недостатком способа ОКН является следующее: необходимость одновременного излучения в широкой полосе час­тот приводит к тому, что оконечные каскады спутникового передат­чика во избежание взаимных интермодуляционных искажений должны работать в линейном режиме.В этом случае сложно полу­чить достаточно большую мощность передатчика, чтобы обеспе­чить необходимый уровень ППМ на отведенной территории Земли. Кроме этого, необходимо предусмотреть защитные разделитель­ные полосы частот (разделение) между каждым телевизионным частотным каналом. Все отмеченное приводит к менее эффектив­ному использованию энергетического и частотного ресурсов спут­ника по сравнению с работой по способу НКН. Однако следует ска­зать, что и способом ОКН могут передаваться на каждой "одиноч­ной" несущей два или три телевизионных канала.

Использование способов НКН и ОКН позволяет разместить в одном спутниковом канале несколько телевизионных каналов, что делает его эксплуатацию экономически выгодным. В этом и в хо­рошем качестве принимаемого изображения и звука - главное пре­имущество цифрового способа приема/передачи телевизионной информации перед аналоговым.

Рис. 2.14. Структура построения цифровых каналов при ретрансляции со спутника способом ОКН (SCPC)

Выводы

Спутники на геостационарной орбите выполняют роль ретранс­ляторов. Они принимают телевизионные СВЧ - сигналы, направлен­ные с Земли, усиливают, преобразовывают их - изменяют частоту несущей и передают в направлении Космос-Земля на отведенную территорию. Сигналы, преодолевая огромное расстояние, рассеи­ваясь, достигают земной поверхности весьма слабыми. Их уровень по отношению к первоначальному уменьшается приблизительно в 10²⁰ раз (минус 200 дБ).

Индивидуальные устройства могут принимать телевизионные передачи со спутников, находясь внутри зоны покрытия, на границе которой плотность потока мощности составляет (минус) -103 дБ Вт/м², а для коллективных (минус) -111 дБ Вт/м². Для снижения вероятных помех другим системам связи, в частности спутниковым телефонным системам или наземным радиорелейным телефонным и т.д., ППМ ограничивают. Она не должна для них превышать (ми­нус) -152 дБ Вт/м² в контрольной полосе частот 0...4.0 кГц (что записывается - 152 дБ ) при всех видах модуляции, при этом учитывается угол прихода мешающей электромагнитной волны (см. табл.2.1).

С целью получения достаточного уровня плотности потока мощности, необходимого для качественного приема и при этом ма­лого уровня помех, при передаче прибегают к сглаживанию энерге­тических выбросов в спектре передаваемого видеосигнала,- дис­персии, что делает его спектр равномерным или приближает к рав­номерному. Для уменьшения заметности сигнала дисперсии на изображении при приеме применяют известные схемы фиксации (схемы привязки) уровня.

Ширина частотной полосы спутникового телевизионного канала вы­брана для спутников НТВ в 27 МГц при девиации ±6 МГц и 36 МГц для спутников ФСС при девиации ±15 МГц. Передачи со спутников ве­дутся в СВЧ диапазоне, который обеспечивает большую пропуск­ную способность. Это позволяет принимать большое количество телевизионных частотных каналов при достаточно широкой час­тотной полосе каждого. Работа в СВЧ диапазоне позволяет также сформировать острую диаграмму направленности передающих ан­тенн и создать тем самым необходимую плотность потока мощно­сти только на отведенной территории при относительно небольшой излучаемой мощности передатчика спутника и небольших размерах его антенн. Прием в этом диапазоне ведется также на небольшие антенны, особенно со спутников НТВ. Это дает возможность вести прием со спутников-ретрансляторов как коллективными, так и инди­видуальными устройствами. Особенно большие возможности от­крывает приемопередача телевизионной информации цифровым способом, у которого целый ряд преимуществ по отношению к ана­логовому, а самое главное, он позволяет реализовать большую пропускную способность частотной полосы спутникового канала, обеспечивая высокое качество принимаемого изображения и звука.

Спутники, функционирующие на геостационарной орбите, в боль­шинстве своем являются интернациональными и принадлежат или европейскому, или мировому сообществам. Они делятся условно на спутники непосредственного телевизионного вещания - НТВ и рас­пределительные, спутники фиксированных средств связи - ФСС.

У спутников НТВ мощность излучения передатчиков порядка 250...350 Вт на канал, маленький "след", т.е. высокая точность удержания на позиции в точке стояния. Каждый спутник может ретранслировать аналоговым способом не более чем в пяти теле­визионных каналах. При цифровом способе количество телевизи­онных каналов увеличивается в 3 - 4 раза в той же частотной поло­се спутникового канала.

У спутников ФСС мощность излучения передатчиков небольшая (10...50 Вт на канал), "след" спутника большой, количество телеви­зионных каналов для ретрансляции до 16.

Однако с развитием средств связи - введением цифровых спо­собов - различие между спутниками НТВ и ФСС постепенно стира­ется. Широкое применение находят спутники, имеющие на борту передатчики средней мощности, маленький "след" и ретрансли­рующие телевизионные передачи цифровым способом.

В заключение следует отметить, что международное перерас­пределение частот в трех Районах, перерегистрация спутниковых позиций для каждой страны, а также внесение изменений и допол­нений в Регламент радиосвязи проводятся только на Всемирных Конференциях по Радиосвязи.