ИМИТАТОР СПУТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ

Предлагаемое устройство относится к области техники радиосвязи и предназначено для проведения лабораторных испытаний аппаратуры спутниковой связи, имитации различных режимов работы спутниковой системы связи (ССС), исследования влияния разнообразных внешних и внутренних факторов на качество связи без привлечения или с минимальным привлечением элементов реальной аппаратуры спутниковой связи.
Существуют известные имитаторы спутникового канала: St. Fischer, R. Seeger, K.D. Kammeyer. Implementation of a Real-Time Satellite Channel Simulator / University of Bremen, Department of Communications Engineering, Germany (1) и Erzia Technologies S.L SLE-4000 Satellite Link Emulator / http://www.erzia.com - 2005 (2).
Имитатор, представленный в [1], предназначен для имитации спутниковой связи наземных подвижных объектов. Имитатор, представленный в [2], позволяет имитировать только режим работы спутниковой системы связи типа «выделенная линия» с обязательным подключением реальной оконечной аппаратуры (компьютеров) и спутниковых модемов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является имитатор, представленный в J. Sala, М. Lamarca, J. A. Lopez, F. Rey, J. Riba, G. Vazquez, X. Villares. A Rain and Scintillation Ka-band Channel Simulator / ESA International Workshop on Signal Processing for Space Communications, Rhodes, Greece October 2008, принятый за прототип.
На фиг.1 представлена блок-схема прототипа, где обозначено:
ПРД ООД - блок моделирования оборудования обработки данных (ООД) передающей части;
ПРД ЗС - блок моделирования земной станции (ЗС) передающей части;
ПРД СК - блок моделирования спутникового канала (СК) передающей части;
ПРД КА - блок моделирования космического аппарата (КА) передающей части;
ПРМ СК - блок моделирования СК приемной части;
ПРМ ЗС - блок моделирования ЗС приемной части;
ПРМ ООД - блок моделирования ООД приемной части.
Устройство-прототип содержит последовательно соединенные ПРД ООД, ПРД ЗС, ПРД СК, ПРД КА, ПРМ СК, ПРМ ЗС, ПРМ ООД.
Устройство-прототип работает следующим образом.
В блоке ПРД ООД генерируется тестовая информационная последовательность, которая передается в блок ПРД ЗС, где преобразуется в передаваемый сигнал, который поступает в блок ПРД СК, где подвергается различного рода искажениям, имитирующим искажения на пути «Земля-Спутник». Искаженный сигнал поступает в блок ПРД КА, который ретранслирует его в блок ПРМ СК, где этот сигнал вновь подвергается различного рода искажениям, имитирующим искажения на пути «Спутник-Земля». Искаженный сигнал поступает в блок ПРМ ЗС, где преобразуется в приемною информационную последовательность, которая передается в блок ПРМ ООД, где происходит оценка качества связи (подсчет ошибок, оценка отношения сигнал/шум и т.п.).
Данный имитатор обладает рядом следующих недостатков.
1) Прототип не позволяет работать с реальными внешними источниками и приемниками информации (аппаратурой ООД и ЗС).
2) Прототип в качестве искажений сигнала в СК использует лишь ослабление сигнала в гидрометеорах (в частности, в дожде) и тропосферную рефракцию. Хотя в реальном СК существует множество других искажающих факторов и явлений.
3) Прототип позволяет имитировать лишь симплексную связь двух объектов в режиме выделенного канала через один спутник.
Для устранения указанных недостатков и для достижения технического результата, заключающегося в расширении возможностей по внесению искажений, соответствующих различным эффектам и явлениям в спутниковом канале и расширении возможностей по организации различных режимов связи, заявлен новый имитатор спутниковой системы связи, содержащий блок моделирования оборудования обработки данных передающей части, блок моделирования земной станции передающей части, блок моделирования спутникового канала передающей части, блок моделирования космического аппарата передающей части, блок моделирования спутникового канала приемной части, блок моделирования земной станции приемной части, блок моделирования оборудования обработки данных приемной части, который отличается тем, что содержит блок моделирования космического канала передающей части, блок моделирования космического аппарата приемной части, блок моделирования космического канала приемной части, используемый при моделировании режима дуплексной связи между объектами через два спутника связи.
Блок-схема предлагаемого устройства приведена на фиг.2, где обозначено:
ПРД ООД - блок моделирования оборудования обработки данных (ООД) передающей части;
ПРД ЗС - блок моделирования земной станции (ЗС) передающей части;
ПРД СК - блок моделирования спутникового канала (СК) передающей части;
ПРД КА - блок моделирования космического аппарата (КА) передающей части;
ПРМ СК - блок моделирования СК приемной части;
ПРМ ЗС - блок моделирования ЗС приемной части;
ПРМ ООД - блок моделирования ООД приемной части;
ПРД КК - блок моделирования космического канала (КК) передающей части;
ПРМ КА - блок моделирования КА приемной части.
Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные ПРД ООД, ПРД ЗС, ПРД СК, ПРД КА, ПРД КК, ПРМ КА, ПРМ СК, ПРМ ЗС, ПРМ ООД. Кроме того, предлагаемое устройство содержит блок моделирования КК приемной части - ПРМ КК, который в данном режиме работы не используется.
Предлагаемое устройство может работать, как прототип (фиг.1), при этом часть имеющихся блоков моделирования отключаются.
Предлагаемое устройство, в отличие от прототипа, позволяет работать с реальными внешними источниками и приемниками информации (аппаратурой ООД и ЗС). Для этого соответствующие блоки моделирования отключаются, а вместо них подключается реальная аппаратура: ООД и спутниковые модемы.
Предлагаемое устройство, в отличие от прототипа, в качестве искажений сигнала в СК использует не только ослабление сигнала в гидрометеорах (в частности, в дожде) и тропосферную рефракцию, но и другие искажающие факторы и явления:
- затухание в свободном пространстве;
- поглощение в атмосфере;
- другие гидрометеоры (туман, мокрый снег, сухой снег, град);
- поглощение в ионосфере;
- ионосферная рефракция;
- фазовая дисперсия сигнала;
- несогласованность поляризации антенн;
- деполяризация в атмосфере;
- засветка спутника Солнцем и Луной;
- эффект Доплера;
- многолучевость.
Часть этих факторов приводит к затуханию сигнала, часть - к увеличению шума на входе приемника.
Предлагаемое устройство, в отличие от прототипа, позволяет имитировать не только симплексную связь двух объектов в режиме выделенного канала через один спутник, но и другие режимы связи.
На фиг.2 представлен симплексный режим связи двух объектов в режиме выделенного канала через два спутника, соединенных между собой по КК. Блок ПРД КК работает аналогично блокам ПРД СК и ПРМ СК, внося искажения в поступающий на них сигнал. Однако при этом моделируется меньшее количество эффектов и явлений, а именно:
- затухание в свободном пространстве;
- несогласованность поляризации антенн;
- засветка спутника Солнцем и Луной;
- эффект Доплера;
- многолучевость.
Блок ПРМ КК, также входящий в состав предлагаемого устройства, аналогичен блоку ПРД КК, но в данном режиме работы не используется.
Остальные режимы работы возможны при объединении в сеть Ethernet двух или трех имитаторов спутникового канала связи. На всех последующих фигурах блоки моделирования, относящиеся к разным имитаторам, отделены друг от друга пунктирной линией.
При объединении в сеть Ethernet двух имитаторов спутникового канала связи доступны режимы работы:
- дуплексная связь двух объектов в режиме выделенного канала через один спутник (фиг.3);
- дуплексная связь двух объектов в режиме выделенного канала через два спутника, соединенных между собой по КК (фиг.4).
При объединении в сеть Ethernet трех имитаторов спутникового канала связи доступен режим работы «радио-АТС» (фиг.5), при котором имитируется работа одновременно трех объектов связи, включающая все возможные виды связи, а именно: первый и второй объекты работают в режиме симплексной или дуплексной связи через один спутник, первый и третий объекты работают в режиме симплексной или дуплексной связи через два спутника, соединенных между собой по КК.
Технический результат достигается от введения новых блоков (и модификации имеющихся) в имитатор спутникового канала связи и состоит в:
- расширении возможностей по внесению искажений, соответствующих различным эффектам и явлениям в спутниковом канале;
- расширении возможностей по организации различных режимов связи.