Организация работы через ГСР

В подавляющем большинстве существующих ГССС используются ГСР с непосредственной ретрансляцией сигналов. Спутник принимает сигналы радиоканала ЗС-ГСР (радиолиния «вверх»), осуществляет сдвиг (перенос) спектра сигнала частот, линейную фильтрацию и переизлучает сигнал в радиолинию ГСР-
ЗС (радиолиния «вниз»). В соответствии с эталонной моделью соединения открытых систем OSI ГСР с непосредственной ретрансляцией выполняет в сети лишь функции низшего физического уровня, а поддержка более высоких уровней возложена на ЗС (рис. 2.1.а).

А) непосредственная ретрансляция с одним преобразованием частоты

УРЧ — усилитель радиочастоты, СМ — смеситель, Г — гетеродин, УМ — усилитель мощности, АРУ - автоматическая регулировка усиления, РУ - регулировка усиления.

Рис. 2.1.а

БРТК спутников с непосредственной ретрансляцией могут использовать однократное или двойное преобразование частоты. Упрощенная
структурная схема БРТК с однократным преобразованием частоты показана на
рис. 2.1.а. После предварительного усиления и фильтрации спектр сигнала линии «вверх» смещается путем гетеродинирования в достаточно далеко отстоящую область более низких частот с центральной частотой f₂. Разнос центральных
частот радиолиний «вниз» и «вверх» должен быть не менее полосы ретранслируемых частот. Далее сигнал усиливается до уровня, необходимого для раскачки оконечного усилителя мощности (УМ) и излучается в направлении ЗС. Для поддержания необходимого уровня сигнала на входе УМ обычно используется автоматическая регулировка усиления, либо регулировка усиления по командной радиолинии. Стабильность преобразования спектра обычно обеспечивается синхронизацией высокочастотного гетеродина от высокостабильного эталона частоты при помощи петли фазовой автоподстройки частоты (ФАП).

При двойном преобразовании частоты спектр входного сигнала смещается в
область промежуточных частот (ПЧ), на которых осуществляется основное усиление и фильтрация. Затем спектр переносится в область частот радиоканала
«вниз». Использование достаточно низких ПЧ позволяет повысить стабильность
усиления и улучшить подавление внеполосного шума по сравнению с однократным преобразованием. В наибольшей степени это преимущество двойного преобразования проявляется при передаче узкополосных сигналов.

Рис. 2.1.б

На практике полоса пропускания ретранслятора, которая может составлять
сотни мегагерц, разбивается на ряд более узких полос, каждая из которых преобразовывается, усиливается и фильтруется при помощи отдельных стволов
(приемопередатчиков). Общими для стволов являются антенны, широкополосные
предварительные усилители и генераторы эталонных частот.

Многоствольность БРТК является следствием технологической сложности создания сверхширокополосных усилителей, имеющих приемлемые амплитудно- фазочастотные характеристики. Типовые значения полосы пропускания стволов составляют 24, 36, 72 МГц и по мере совершенствования технологии имеют тенденцию к расширению.

Традиционной схемой построения БРТК с непосредственной ретрансляцией является многоствольная схема с числом стволов до нескольких десятков
и двойным преобразованием частоты в каждом стволе.

Главным достоинством непосредственной ретрансляции является универсальность. БРТК практически инвариантен к структуре передаваемых сигналов. Функционирующий ретранслятор при необходимости может быть переориентирован на выполнение самых разнообразных задач. Важно и то, что относительная простота аппаратуры БРТК облегчает проблему обеспечения высокой надежности. С другой стороны, ГСР с непосредственной ретрансляцией имеет и серьезный недостаток — шумы и помехи из радиоканала «вверх», попадающие в полосу пропускания БРТК, усиливаются и переизлучаются наравне с полезным сигналом (происходит отбор мощности передатчика на излучение шумов), суммируясь с помехами в линии «вниз».

Альтернативой непосредственной ретрансляции является использование ретрансляторов с обработкой сигналов. Упрощенная структурная схема БРТК
ретранслятора с обработкой приведена на рис. 2.1в.

ЛЧП – линейная часть приемника, ДМ - демодулятор, ДК — декодер, ПВС — процессор видеосигналов, КУ - кодирующее устройство, М - модулятор.

Рис. 2.1в

С выхода линейной части приемника (преобразование частоты, усиление, линейная фильтрация) сигнал ПЧ поступает в демодулятор, где переводится в область видеочастот, декодируется и обрабатывается в процессоре видеосигналов. Обработанные видеосигналы кодируются, модулируют несущее колебание, усиливаются и излучаются.

Бортовая обработка обеспечивает следующие преимущества:

• исключается возможность непосредственного проникновения шумов радиоканала «вверх» в радиолинию «вниз»,

• появляется возможность независимого выбора оптимальных структур сигналов в радиолиниях «вверх» и «вниз».

• при использовании многолучевых бортовых передающих антенн появляется возможность коммутации информационных потоков между лучами,
что позволяет существенно повысить пропускную способность сети. При
этом ГСР с бортовой обработкой выполняет функции не только физического, но и канального и сетевого уровней модели OSI.

С другой стороны, при бортовой обработке неизбежно теряется универсальность (ограничения, накладываемые выбранными методами модуляции и кодирования), а усложнение бортовой аппаратуры обостряет проблему обеспечения заданного уровня надежности.

Попыткой компромисса, сочетающего достоинства непосредственной ретрансляции и бортовой обработки является двухскачковая схема передачи, предусматривающая наличие центральной станции, которая осуществляет демодуляцию сигналов, извлекает необходимую маршрутную информацию и осуществляет целенаправленную коммутацию информационных потоков (рис. 2.1.г).

Рис. 2.1.г двухскачковая схема

Однако в этом случаеналичие двух скачков сигналов при передаче удваивает задержку распространения сигналов, а необходимость дважды переизлучать одни и те же сигналы приводит к дополнительным затратам связных ресурсов ГСР: в два раза возрастает требуемая полоса пропускания и возрастают требования к его энерговооруженности.