Анализ приемных мощностей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ приемных мощностей

Введение

Для сравнения различных конфигураций сети использовалась метрика «Битов в сутки». Она показывает среднее количество битов, которое получает наземная станция от спутника за 24 часа.

Для расчётов использовался вероятностный метод. Первая производная функции плотности вероятности описывает вероятность того, что спутник направлен в произвольную зону на поверхности Земли. Затем вычисляется выражение, описывающее вероятность того, что спутник находится в зоне, где может быть установлена связь с наземной станцией. Потом в выражение для учёта эффектов непостоянности скорости передачи. Подробности анализа в [8]

Когда спутник ЗО-1 находится близ линии горизонта, потери на 12 дБ выше, чем когда спутник в зените. Поскольку требуемое усиление потока определяется по потерям на трассе до минимально заданной углах возвышения антенны, множество параболических антенн будет иметь большее усиление при больших углах возвышения, чем нужно для демодуляции. Если использовать некоторые синтезируемые модели, получаемое отношение Сигнал / Шум будет независимо от угла возвышения спутника. Это увеличит БВС сети без наложения требований метода непостоянности скорости передачи.

1. Модели синтеза

Модель, описанная в данной статье, может применяться для электронно управляемых антенных решёток с потерями на сканирование или из направленных элементов. Пик усиления главного лепестка в таких решётках уменьшается с уходом из зоны радиовидимости. Поскольку некоторые из этих антенн находятся на наземной станции, направление радиовидимости может быть различным. В данной модели, направления радиовидимости ФАР наземной станции оптимизированы так, что адаптивная комбинация сигналов ФАР даёт максимально возможное значение БВС.

Эта оптимизация применяется к SFL, в которой управление азимутом осуществляется механически, а угол возвышения задаётся программируемым способом. После чего, потери на сканирование SFL зависят только от функции угла возвышения. На рисунке 8а показаны 3 линзы на поворотной платформе, имеющие одно и то же направление радиовидимости и направленные на один и тот же спутник. На рисунке 8б каждая линза имеет свой наклон (следовательно, их направления радиовидимости различны), но их главные лепестки направлены на один и тот же спутник. В этом случае, для данной зоны, каждая SFL имеет собственное значение потерей при сканировании.

Эти потери при сканировании могут быть выражены функцией G(ш) где ш - угол возвышения на границе радиовидимости, то есть G(0)=1. Если пик усиления мощности SFL в направлении радиовидимости равен константе A, то усиление мощности при угле ш равен AG(ш). Потери при передаче между спутником и наземной станцией могут быть выражены как L _P (и), где и - угол возвышения спутника. Если у нас N SFL и других потерь нет, то значение усиления связи, которое зависит только от потерей на трассе и главных лепестков линз может быть выражено как:

Где - направление радиовидимости при данном угле возвышения N-ной линзы. Наследственные алгоритмы могут упростить значение , чтобы сделать отношение «Сигнал-шум» независимым от угла возвышения спутника.

Рисунок содержит графики для двух случаев. Оптимизированная конструкция имеет 8 антенн с мировым эхом в 5 градусов; Несмотря на немного пониженное усиление и высокие потери при сканировании SFL, для неё требуется решётка из тарелок диаметром 0,75 м. Универсальная решётка имеет 23 градуса мирового эха и при некоторых углах - избыточное усиление более 10 дБ. Количество БВС оптимизированной решетки почти в 4 раза выше чем у универсальной.

2. Результаты моделирования

На основе описания орбиты в этой статье и выражений из [10] был создан симулятор цифровой сети. Он представляет собой генератор данных для разных наземных станций, расположенных в различных местах. Симулятор переключался между наземными станциями, выбирая для передачи в данный момент времени станции с наиболее высоким отношением SNR. Значение БВС было найдено с помощью усреднения общей ёмкости орбит с последующим умножением на количество орбит в день. Целью симуляции являлось получение значения БВС близкого или превышающего БВС зеркальной антенны диаметром в 11 метров, находящаяся в лаборатории Poker Flats на Аляске. Для пользы этого анализа, минимальное эхо длинной задержки было ограничено 5 градусами над горизонтом. Во всех случаях пороговая мощность сигнала для демодуляции была равна 6,5 дБ.

Рисунок 10 показывает полученное отношение «сигнал-шум» как функцию силы сигнала от позиции спутника для 11-иметровой антенны в Poker Flats. Границы площади покрытия чаще задаются минимальным эхом длинной задержки, реже - минимальной мощностью сигнала. Рисунок 11 показывает мощность сигнала для сети из четырёх приёмных станций: каждая станция состоит из нескольких параболических антенн диаметром 0,75 метра. Станции на Гавайях, в Штате Вашингтон и Мэн использовали по 3 антенны; станция на Аляске - 4.

Таблица содержит значения БВС различных конфигураций сети. При измерениях менялись количества наземных станций, их местоположение, количество антенн для одной станции и скорость передачи данных. Учитывались как статичные модели передачи данных, так и с непостоянной скорости передачи. Во всех конфигурациях, кроме последней, использовались параболические антенны диаметром 0,75 м. В последней использовалась SFL с оптимизированным направлением радиовидимости. Некоторые из этих конфигураций сети имеют БВС, сопоставимый с Антенной в Poker Flats, среди них 50-имегабитная сеть (Рисунок 11), которая использует всего 30 параболических антенны диаметром 0,75 м.

Заключение

фазированный антенный сеть наземный

Использовав простую модель потерей на трассе, мы показали, что существует несколько возможных моделей малых сетей наземных узлов, использующих фазированные антенные решётки. Эти сети могут предоставлять БВС для спутника ЗО-1, который в среднем будет сопоставим или превышать БВС 11-иметровой антенны на Аляске. Были рассмотрены две модели, использующие ФАР. Также была показана оптимизация направления радиовидимости ФАР, чтобы эффективно бороться с уменьшением пропускной способности из-за потерь на сканирование.

Размещено на Allbest.ru