1. Описание геометрии задачи

Геометрия данной задачи в виде упрощенной модели представляет собой движение спутника Земли в плоскости по окружности определенного радиуса. При таком движении спутника относительно наземной станции расстояние между спутником и антенной будет постоянно изменяться. Наземная же система должна обеспечивать связь постоянно, при условии нахождения спутника в зоне видимости, то есть расчет системы должен производиться при "наихудших" условиях - максимальном удалении спутника от РСПИ. При расчете условий максимального удаления используются следующие параметры: диаграмма направленности антенны, высота орбиты спутника, физические константы (радиус Земли), а так же учтены некоторые другие условия такие, как "затенение" и др.

Пример решения такой задачи приведен ниже.

Рисунок 1.1 Геометрия задачи

Пусть имеется искусственный спутник Земли (ИСЗ) на круговой орбите c известной нам высотой орбиты, а так же известна диаграмма направленности приемной антенны на Земле (рисунок 1.1).

В точке A находится приемная антенна. Если ИСЗ находится в точке B, тогда АВ – высота орбиты спутника. Однако спутник не всегда находится ровно над антенной, он движется, а значит возможно его нахождение в любой точке на орбите. Пусть BAF - угол равный половине диапазона обзора по углу места. Однако ввиду того, что на пути распространения радиоволн могут возникнуть препятствия в виде деревьев, домов и других объектов уменьшим угол BAF на 5°-10°.

При расчете параметров помехоустойчивости, нам необходимо знать максимальное расстояние до спутника, на котором мы еще можем передавать с заданной достоверностью информацию. В данном случае, после уменьшение угла BFA на 5°-10° будем считать, что спутник становится видимым в точке E. Тогда нам необходимо найти расстояние AE.

2. Описание структурной схемы РСПИ, основные подсистемы, их функциональное назначение и характеристики.

2.1. Структурная схема РСПИ

2.2 Список основных блоков

1. Источник информации

2. Аналого-цифровой преобразователь

3. Кодер

4. Модулятор

5. Канал

6. Демодулятор

7. Декодер

8. Цифро-аналоговый преобразователь

9. Получатель информации

2.3 Описание блоков

2.3.1 В качестве источника информации будем рассматривать аналоговый источник, имитирующий речевой сигнал с заданной полосой частот.

Модель такого источника может быть получена, например, путем пропускания белого гауссовского шума (БГШ) через фильтр нижних частот (ФНЧ).

2.3.2 Блоки АЦП\ЦАП преобразуют информацию, содержащуюся в аналоговом сигнале в цифровой код и обратно. Функционально процесс оцифровки разбит на две части: в первой происходит дискретизация сигнала во времени, а во второй он квантуется по уровню и кодируется двоичным кодом заданной разрядности. На приемной стороне блок ЦАП реализуется в виде восстанавливающего фильтра нижних частот, который сглаживает дискретный сигнал и приводит его к аналоговой форме.

При дискретизации сигнала нужно помнить про теорему Котельникова, которая говорит, что для правильного восстановления сигнала требуется, чтобы частота дискретизации была бы как минимум в 2 раза больше максимальной частоты в спектре сигнала.

Однако, в случае сигналов с бесконечным спектром при выборе частоты дискретизации нужно также учитывать эффект перекрытия спектров после дискретизации во времени (см. лекции ОТС-1).

2.3.3 Кодер\Декодер - необязательные блоки, они включаются в случае необходимости повысить помехоустойчивость при передаче сигнала по каналу с шумом.

2.3.4 Блоки Модулятор\Демодулятор, в зависимости от выбранного типа модуляции, изменяют амплитуду\частоту\фазу сигнала (модулятор) или оценивают изменение этих параметров принимаемого сигнала (демодулятор). Необходимо помнить, что при увеличении позиционности модуляции повышается скорость передачи информации, но уменьшается помехоустойчивость. Наиболее распространенные виды модуляции – АМн, ФМн, ЧМн, КАМ.

2.3.5 Блок Канал описывает среду передачи данных и воздействие аддитивного белого гауссовского шума (АБГШ). Для его описания в среде MATLAB/Simulink необходимо знать отношение сигнал-шум на входе приемника.

Когда сигнал доходит то получателя информации нам необходимо проверить, насколько полученная информация отличается от исходной. Для этого необходимо определить суммарную ошибку путем вычитания оригинала из полученного сигнала и последующей статистической обработки результата вычитания.