Основы теории принятая статистических решений 1051 60 страница

11.3.4. Сравнение производительности систем S-ALOHA и R-ALOHA

В главах 3 и 4 качество схемы цифровой модуляции определялось, в основном, зави­симостью Р_в от EfJN₀. Это особенно полезно, поскольку EfJN₀ является нормированным отношением сигнал/шум. Нормированные кривые позволяют сравнивать производи­

тельность различных схем модуляции. Для анализа систем множественного доступа используется подобный показатель — зависимость средней задержки от нормирован­ной пропускной способности. На рис. 11.23 представлена идеальная зависимость за­держки от пропускной способности. Для нормированных значений пропускной спо­собности, 0 < р < 1, время задержки равно нулю, при р = 1 оно неограниченно возрас­тает. Помимо идеального случая, на рисунке изображена типичная зависимость, а также направление, соответствующее улучшению производительности.

среднее время задержки для системы S-ALOHA меньше, чем для системы R-ALOHA. В то же время для р, принадлежащего диапазону 0,2—0,67, R-ALOHA превосходит S-ALOHA, поскольку у первой среднее время задержки существенно меньше. В чем причина превосходства схемы S-ALOHA при малоинтенсивном обмене данными? Данный алгоритм не требует служебных издержек для резервирования подынтервалов, как в случае R-ALOHA. Таким образом, при небольших значениях р производитель­ность R-ALOHA ниже из-за более высоких расходов. При р > 0,2 конфликтные ситуа­ции и повторная передача данных в системе S-ALOHA приводят к тому, что время за­держки растет быстрее, чем в случае R-ALOHA (и неограниченно возрастает при р = 0,37). При более высоких значениях пропускной способности (0,2 < р < 0,67) слу­жебные издержки схемы R-ALOHA полностью окупаются и обеспечивают менее рез­кое возрастание времени задержки при росте р. При использовании схемы R-ALOHA время задержки возрастает до бесконечности при р = 0,67.

  Пропускная способность, р Рис. 11.24. Зависимость времени задержки от пропускной способности: спутниковый канал при использовании схем S-ALOHA и R-ALOHA

Пример 11.2. Использование канала связи

а) В качестве меры использования канала выбрана нормированная пропускная способность р. Ее можно найти как отношение успешно переданных данных к полному объему дан­ных (включая отклоненные данные). Найдите нормированную пропускную способность канала связи с максимальной скоростью передачи данных R = 50 Кбит/с, который ис­пользуется М = 10 станциями связи, каждая из которых передает данные со средней час­тотой Х-2 пакета в секунду. Формат системы предусматривает пакеты по b = 1350 бит.

б) Применение какой из описанных систем ALOHA будет оптимальным в данном случае?

а) Обобщая уравнение (11.19) для информационного потока от нескольких станций, полу­чаем следующее:

МЫ. 10(1350X2)

= 0,54.

б) В данной системе может использоваться только схема R-ALOHA, поскольку два других алгоритма не позволяют использовать 54% ресурса.

11.3.5. Методы опроса

Один из методов упорядочения работы системы произвольного доступа с множественны­ми пользователями состоит во введении контроллера, выявляющего запросы на предостав­ление услуг путем периодического опроса всех пользователей. Если количество пользова­телей велико (например, тысячи терминалов), а процесс обмена данными происходит пульсирующим образом, время, выделяемое для опроса всех пользователей, может пред­ставлять существенные служебные издержки. Одним из методов быстрого опроса пользо­вателей является поиск по двоичному дереву [4, 14]. На рис. 11.25 представлен пример ис­пользования данного метода для реализации “состязания” между пользователями спутни­ковой связи за обладание ресурсом. Пусть общее число пользователей равно восьми и каждому из них присвоен двоичный код от ООО до 111, как показано на рис. 11.25. Пред­положим, что терминалы 001, 100 и 110 соревнуются за один канал связи. При поиске по двоичному дереву группа пользователей периодически делится пополам, пока не останется лишь одна ветвь дерева. Терминал, соответствующий этой ветви, и получает право первым использовать канал. Затем операция повторяется, и доступ получает следующий “победитель”. Алгоритм поиска состоит из следующих этапов (рис. 11.25).

Терминалы 1, 4 и 6 состязаются за передачу

1. Спутник запрашивает у состязающихся терминалов первую цифру их двоичных идентификаторов.

2. Терминал 001 передает “0”, терминалы 100 и 110, соответственно, “1”. Спутник, на основе мощности принятых сигналов, выбирает нуль или единицу. В данном примере была выбрана единица, и об этом были проинформированы пользовате­ли. В настоящий момент половина пользователей прекращает состязание. В дан­ном примере выбывает терминал 001.

3. Спутник запрашивает у оставшихся терминалов вторую цифру идентификацион­ного номера.

4. Терминал 100 передает “0“, терминал 110 — “1”.

5. Предположим, что спутник выбрал нуль и уведомил об этом пользователей. Тер­минал 110 выбывает из состязания. Процесс продолжается до тех пор, пока тер­минал 100 не получит доступ к спутнику.

6. После того как канал связи освобождается, этапы 1-5 повторяются.

Пример 11.3. Сравнение поиска по двоичному дереву и непосредственного опроса

а) Поиск по двоичному дереву требует принятия п = logiQ решений при каждом опросе группы из Q терминалов. Экономия времени возможна в том случае, когда группа явля­ется достаточно большой, а среднее количество запросов на услугу невелико. Вычислите время, необходимое для непосредственного опроса группы из 4 096 терминалов, с целью предоставления канала связи 100 терминалам. Сравните результат со временем, необхо­димым для выполнения 100 операций поиска по двоичному дереву для той же группы пользователей. Время, необходимое для опроса одного терминала, и время принятия решения при поиске по двоичному дереву одинаковы и равны 1 с.

б) Выведите уравнение для максимального количества терминалов Q', при котором время непосредственного опроса равно (или меньше) времени поиска по двоичному дереву.

в) Вычислите Q 'для п а.

Решение

а) Время прямого опроса 4 096 терминалов равно следующему:

Т= 4096 х 1 с = 4096 с.

Поиск по двоичному дереву для 100 терминалов требует 100 проходов по дереву.

Г= (100 х log₂4096) х 1 с = 1200 с

б) б'является максимальным числом терминалов, при котором в условиях п. а Т'<Т. Это происходит в следующем случае:

Q ~log₂Q х 1 с/решение = 0x1 с/опрос.

_iog₂ Q_

Здесь LjcJ — наибольшее целое число, не превышающее х.

в) Q 'для п. а равно следующему:

= 341 терминал.

log₂ 4096

Поиск по двоичному дереву для 341 терминала требует 4 092 с.

11.4. Методы множественного доступа, используемые INTELSAT

В 1965 году запуск первого коммерческого геостационарного спутника связи (INTELSAT I или Early Bird) ознаменовал начало новой эпохи телекоммуникаций. 240 каналов передачи речи предоставляли больше возможностей, чем все подводные кабели, проложенные между США и Европой за последние 10 лет [15].

Early Bird представлял собой жестко ограниченный по мощности нелинейный транс­пондер со схемой FDMA. Результатом одновременного использования нелинейного уст­ройства несколькими сигналами с разными несущими частотами являются сигналы, часто­ты которых равны всем возможным суммам и разностям исходных частот [16-18]. Потеря энергии сигнала вследствие такой взаимной модуляции — это потеря полезной энергии сигнала. Кроме того, если такие комбинированные сигналы появляются в полосе, принад­лежащей другим сигналам, результат аналогичен добавлению к этим сигналам шума.

Нелинейный транспондер Early Bird позволяет одновременный доступ к спутнику только двум наземным станциям (одной в Европе, другой — в США). На рис. 11.26 показана передача данных спутником. Три передающие станции в Европе соединены наземной сетью. Каждый месяц одна из них получает прямой доступ к спутнику и управляет процессом обмена данными двух других станций.

  Рис. 11.26. Схема работы спутника INTELSAT I

11.4.1. Режимы работы FDM/FM/FDMA и МСРС

Возможности множественного доступа спутников INTELSAT II и III были значительно улучшены благодаря использованию усилителей на лампах бегущей волны (traveling-wave tube amplifiers — TWTA, ЛБВ), работающих в линейном режиме. Данный метод позволяет удерживать взаимную модуляцию на допустимом уровне и предоставляет одновременный доступ более чем двум пользователям. (Ценой стало снижение эффективности усилителей мощности). Таким образом, множество частотно-модулированных несущих от различных наземных станций может одновременно получать доступ к спутнику. Такой режим работы называют либо FDM/FM/FDMA с предварительным распределением (или просто FDM/FM), либо многоканальным использованием несущей (multichannel per carrier — МСРС). Данный режим изображен на рис. 11.27. Международные звонки из страны А по­ступают в телефонную сеть и уплотняются в супергруппу (5 групп по 12 каналов передачи речи). Каждая группа супергруппы предварительно выделена наземной станции страны А для телефонной информации, адресованной в страны В-F. Все эти страны получают сиг­нал на частоте /_д. В стране-адресате полученный сигнал демодулируется и разуплотняется, причем каждая страна отбирает только те 12 каналов, которые соответствуют этой стране.

Полоса частот страны F   Рис. 11.27. FDM/FM с предварительным распределением. (Перепечатано с разрешения авторов из Puente J. G. and Werth А. М. “Demand-Assigned Service for the INTELSAT Global Net­work". IEEE Spectrum, January, 1971. © 1971, IEEE.)

В настоящее время спутники INTELSAT используют стандартизированные мето­ды совместного использования транспондеров с шириной полосы 36 МГц: мно­жеству пользователей выделяется занимаемая полоса радиочастот и определенное количество каналов шириной 4 кГц. Некоторые стандартные каналы представле­ны в табл. 11.1. Следует отметить, что пропускная способность транспондера (последний столбец табл. 11.1) снижается по мере увеличения числа несущих. Это можно объяснить следующим образом.

Таблица 11.1. Стандартные режимы доступа INTELSAT МСРС

Число несущих на транспондер	Ширина полосы несущей	Число каналов шириной 4 кГц на несущую	Число каналов шириной 4 кГц на транспондер
	36 МГц
	3 полосы по 10 МГц
	5 МГц
	5 МГц
	2,5 МГц

1. Между несущими волнами необходимы защитные интервалы. Чем больше несу­щих волн, тем больше требуется защитных интервалов, что и приводит к сниже­нию пропускной способности.

2. Для нелинейных усилителей на ЛБВ использование большого количества несу­щих волн приводит к возникновению взаимной модуляции. Если для снижения интерференции усилитель перевести в линейный режим работы, его общая мощ­ность снизится. Канал становится ограниченным по мощности и может обслу­живать меньшее число несущих.

Из табл. 11.1 видно, что возможности транспондера будут наиболее эффективны при наличии одной несущей. Почему же тогда INTELSAT не всегда использует транспондеры в таком режиме? Причина в том, что далеко не все наземные передаю­щие станции могут обмениваться данными в таком объеме, чтобы полностью исполь­зовать возможности транспондера с шириной полосы 36 МГц. Поэтому применение других режимов позволяет нескольким станциям с небольшими запросами получить одновременный доступ к транспондеру.

11.4.2.1. Ограничения по ширине полосы и мощности

В предыдущем разделе утверждалось, что число поддерживаемых каналов для транспондера с небольшой загрузкой меньше, чем для транспондера, работаю­щего в режиме насыщения. Полезно рассмотреть два условия работы спутнико­вого транспондера: режимы с ограничениями по ширине полосы и мощности'. На рис. 11.28 представлен транспондер с шириной полосы 36 МГц и максималь­ной выходной мощностью 20 Вт. На рис. 11.28, а изображено совместное исполь­зование четырьмя несущими волнами полосы шириной 36 МГц в режиме МСРС. Предположим, каждая несущая требует 4 Вт выходной мощности. Тогда полная выходная мощность равна 16 Вт (меньше максимальной мощности усилителя); следовательно, возможности транспондера используются не полностью. В то же

Г попа 1 1 Уппптийимй м клил^огтпоиикий ппг'ТлЛп

время, помимо существующих пользователей, доступ к полосе 36 МГц не может получить никто. Данный пример — это случай ограничения по ширине полосы.

4 Вт 4 Вт 4 Вт 4 Вт

I 1 1 I 1 1 I 1 1 I 1 1

|* 36 МГц

а)

4 Вт 4 Вт 4 Вт

I 1---- 1 I------ 1---- 1 I------ 1---- 1

|-i —36 МГц Ц

б)

Рис 11 28 Различные условия работы а) ограни­ченная ширина полосы; б) ограниченная мощность

Предположим, что в предыдущем примере возникла существенная взаимная моду­ляция и необходимо перевести транспондер в линейный режим путем снижения мак­симальной выходной мощности до 12 Вт. При этом транспондер уже не может под­держивать связь с четырьмя пользователями, каждому из которых требуется 4 Вт мощности. Один из пользователей должен быть “отключен”, что показано на рис. 11.28, б. В данном примере ширина полосы позволяет доступ еще одного пользо­вателя, но для этого недостаточно выходной мощности. Другими словами, имеем слу­чай ограниченной выходной мощности.

11.4.3. Работа алгоритма SPADE

Схема множественного доступа МСРС с предварительным распределением эф­фективна при достаточно интенсивном обмене данными, когда каналы использу­ются практически полностью. В то же время, если в группе из'12 каналов исполь­зуется только один, остальные 11 выключить нельзя. Передача данных по схеме FDM/FM осуществляется вместе с телефонными сигналами или без них. Следо­вательно, долгосрочное распределение несущих для систем с недостаточно интен­сивным обменом данными нерационально. Поэтому для систем с большим чис­лом подобных слабо нагруженных каналов был необходим гибкий механизм об­служивания. Также требовался метод управления перегрузками в процессе обмена данными для линий средней мощности. При такой постановке задачи решением стал усовершенствованный алгоритм DAMA, получивший название SPADE. Впер­вые схема SPADE использовалась в системе INTELSAT IV. Перевод с англий­ского аббревиатуры SPADE звучит как “оборудование импульсно-кодовой моду­ляции с множественным доступом с распределением запросов по требованию и рдноканальным использованием несущей” (single-channel-per-carrier РСМ multiple access demand assignment equipment). Ниже перечислены основные характерные особенности схемы SPADE [15].

1. Отдельный канал передачи речи со скоростью 64 Кбит/с является аналого- цифровым преобразователем.

* 2. Полученный низкочастотный цифровой сигнал модулирует несущую с использо­ванием квадратурной фазовой манипуляции (quadrature phase shift keying —

QPSK). В отличие от метода МСРС, для каждой несущей волны существует только один речевой канал.

3. Расстояние между каналами равно 45 кГц. На транспондере доступно 800 несу­щих каналов. Шесть из них резервируются системой; таким образом, для ис­пользования доступны 794 канала.

4. Несущие распределяются динамически по требованию.

5. Динамическое распределение осуществляется с помощью канала общего доступа (common signaling channel — CSC) с шириной полосы 160 кГц. Скорость переда­чи данных в канале CSC равна 128 Кбит/с, в качестве модуляции используется двоичная фазовая манипуляция (binary phase shift keying — BPSK).

На рис. 11.29 изображено распределение частот канала CSC, а также 800 не­сущих системы SPADE. Рассмотрим использование алгоритма SPADE, изобра­женного на рис. 11.30. Канал CSC работает в широковещательном режиме TDMA с фиксированным распределением. Все наземные станции наблюдают за каналом CSC и получают информацию о текущем распределении каналов. Каждой стан­ции в канале CSC выделяется временной интервал 1 мс (один раз в каждые 50 мс) для отправки запроса на выделение канала или сообщения об освобождении ка­нала. Когда наземной станции требуется канал, она “захватывает” произвольный свободный канал (пару частот) и сообщает о своем выборе через канал CSC. Про­извольный выбор позволяет снизить вероятность одновременного запроса одного канала двумя станциями. Вероятность такого события возрастает, если количество незанятых каналов мало. После того как наземная станция получает доступ к ка­налу, остальные станции исключают его из списка доступных каналов. Измене­ния в список вносятся через канал CSC. Таким образом, управление доступом в схеме SPADE распределено между всеми наземными станциями.

По окончании сеанса связи станция освобождает канал, отправляя во время выделенного интервала времени соответствующий сигнал через канал CSC. Этот сигнал получают все станции, после чего в соответствующем списке помечают ос­вободившийся канал как доступный. Если две станции пытаются одновременно получить доступ к одному каналу — обе получают сигнал, что канал занят. После этого станции повторяют запрос, выбирая произвольным образом один из дос­тупных каналов.

\

Транспондер с шириной

полосы 36 МГц предоставляет набор

из 794 перераспределяемых частот

Наземная станция О

Радиоприемник/

радиопередатчик

64 Кбит/с

Рис. 11.30. Работа системы SPADE. (Перепечатано с разрешения издательства Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N. J. из James Martin, Communications Satellite Systems, Fig. 15.2, p. 236. © 1978.)

11.4.3.1. Использование пропускной способности транспондера при выборе схемы SPADE

Из табл. 11.2, которая является продолжением табл. 11.1, видим, что использова­ние полосы транспондера при выборе алгоритма SPADE дает общую пропускную спо­собность 800 каналов передачи речи на транспондер. Сравним данные, приведенные в табл. 11.1 и 11.2. В первом случае по мере роста числа несущих от 1 до 14 полное чис­ло каналов уменьшается с 900 до 336. Почему же тогда система SPADE не дает мень­шую пропускную способность, чем система с 336 каналами, связанными с 14 несу­щими? Причина в следующем — когда на каждую несущую приходится только один канал передачи речи, несущая может быть отключена, если голосовой сигнал отсутст­вует. Даже если работают все каналы, они могут отключаться приблизительно

всего времени. Поскольку мощность транспондера ограничена, ее экономия позволяет использовать для передачи больше каналов. Кроме того, SPADE применяет цифровую передачу речи (схема QPSK). Эффективность использования полосы системы соответ­ствует получаемой при использовании схемы FDM/FM с одной несущей.

Таблица 11.2. Режимы доступа SPADE

Количество несущих	Ширина полосы	Число каналов шири­	Число каналов
на транспондер	несущей	ной 4 кГц на несущую	шириной 4 кГц
			на транспондер
	45 кГц

11.4.3.2. Эффективность схемы SPADE

При использовании схемы МСРС пропускная способность системы распределяет­ся заранее, и неиспользуемые каналы не могут перераспределяться. Система SPADE является модификацией системы DAMA, где все каналы используются совместно. Каналы выделяются пользователю, когда в них действительно возникает необходи­мость. Важной мерой качества телефонной системы, называемой вероятностью бло­кировки, является вероятность недоступности запрошенного канала. Для получения 1% вероятности блокировки системы МСРС необходимо в четыре раза больше кана­лов, чем для SPADE. По этому параметру транспондер SPADE с 800 каналами экви­валентен транспондеру МСРС с 3200 каналами [15].

11.4.3.3. Сеть наземных станций разной мощности с использованием SPADE

Стандартная наземная станция INTELSAT характеризуется чувствительностью при­емника G/T° = 40,7 дБ/K, тогда как станции меньшего размера имеют С/Г° = 35 дБ/К. Если 125 каналов SPADE выделены для использования малыми станциями, общая про­пускная способность транспондера снижается до 525 каналов. В данном случае полови­на доступных ресурсов транспондера применяется для обслуживания стандартных стан­ций. Связь пропускной способности транспондера и числа каналов, используемых ма­лыми станциями, показана на рис. 11.31. Лучшим пояснением для этого рисунка может служить рис. 11.32. На рис. 11.32, а представлен случай, когда вся мощность усилителя на ЛБВ используется для обслуживания крупных станций, транспондер с шириной по­лосы 36 МГц поддерживает приблизительно 800 несущих, каждая из которых имеет мощность х дБВт (в данном случае имеем дело с ограниченной шириной полосы). На рис. 11.32, б показана другая ситуация: для обслуживания малых станций требуется половина мощности, для использования стандартными станциями резервируется поло­вина исходных несущих (400) с уровнем мощности хдБВт каждая. Рассмотрим остав­шиеся 400 несуших. В главе 5 показывалось, что вероятность ошибок, возникающих в канале связи, прямо связана с произведением EIRP и GIT°. Для любого канала можно достичь приемлемого компромисса между этими параметрами, поддерживая таким обра­зом фиксированный уровень вероятности ошибки. Поскольку отношение С/7° для ма­лой станции на 5,7 дБ меньше, чем для стандартной станции, малой станции необходи­мо обеспечить на 5,7 дБ большую мощность EIRP, чтобы уравновесить производитель­ность станций. Увеличение мощности несущей для малой передающей станции приводит к соответствующему снижению количества несущих. В результате, вместо 400 несущих для обслуживания малых станций используется 125 (снижение на 5,1 дБ); транспондер становится ограниченным по мощности.

О 50 100 150 200 250 300 Отношение числа каналов к числу небольших станций (G/Т'= 35 дБ/К)

Рис. 11.31. Пропускная способность транспондера SPADE в се­ти наземных станций различной мощности

III

1 2 3

------------------------------------ 36 МГц

а)

—х+ 5,7 дБВт

1 2 3 398 399 400 401 402 403 523 524 525

400 несущих, используемых 125 несущих, используемых стандартными наземными низкочувствительными станциями (G/Т'= 40,7 дБ/K) (малыми) станциями (G/T"= 35 дБ/K)

---------------------------------- 36 МГц -

б)

Рис 1132. Сеть наземных станций различной мощности: а) пол­ная мощность усилителя на ЛЕВ используется для обслуживания крупных станций; ограничение по ширине полосы (800 каналов);

б) половина мощности усилителя на ЛЕВ применяется для обслу­живания малых станций; ограничение по мощности (525 каналов)

В момент выделения канала по запросу передающая станция получает информацию о размере станции-адресата. Напомним, что данные спутники являются нерегенеративными, поэтому пропорциональное разделение мощности EIRP канала связи “спутник-земля” выполняется передающей станцией (см. раздел 5.7.1). Передающая станция устанавливает свой уровень мощности в зависимости от потребностей станции-адресата. ^

11.4.4. Использование TDMA в системах INTELSAT

В первом поколении систем связи множественного доступа преобладали системы с использованием FDMA. В настоящее время, благодаря наличию точных схем синхро-

Глава 11. Уплотнение и множественный доступ

низации и высокоскоростных коммутирующих элементов, предпочтение отдается тех­нологии TDMA [19-24]. В INTELSAT IV для управления сетью SPADE применялся канал CSC со скоростью 128 Кбит/с, в котором использовалась схема TDMA. Для многолучевой международной системы цифровой связи в спутник INTELSAT V была введена схема TDMA со скоростью передачи данных 120 Мбит/с. Одним из недостат­ков реализации схемы TDMA является необходимость точной синхронизации всех на­земных станций и спутника. Системы FDMA, не имеющие такого требования, значи­тельно проще с точки зрения работы с сетью. Ниже приводятся основные преимуще­ства и недостатки схем TDMA и FDMA.

1. Применение FDMA может привести к возникновению взаимной модуляции. Во избежание этого усилитель на ЛБВ должен работать в линейной области, снижая тем самым номинальную мощность.

2. При использовании TDMA на усилителе может находиться только одна несущая. Поэтому возникновение взаимной модуляции невозможно.

3. Оборудование наземной станции TDMA сложнее и потому дороже оборудования для станции FDMA. В то же время для наземных станций FDMA, использующих множественные двухточечные каналы, требуется выполнение особых этапов об­работки сигналов — преобразование с переносом частоты в область радиочастот и обратное преобразование. Следовательно, при применении схемы FDMA рас­тет число единиц оборудования и требуемых соединений между ними. При ис­пользовании схемы TDMA этого не происходит, поскольку выбор канала осуще­ствляется по времени, а не по частоте. Таким образом, для наземных станций с большим количеством соединений более рентабельна схема TDMA, а не FDMA.

4. В многолучевых системах может возникать необходимость установления связи одного луча со всеми остальными. TDMA предоставляет возможности создания удобного последовательного соединения, такого как TDMA со спутниковой ком­мутацией (satellite-switched TDMA — SS/TDMA). Использование SS/TDMA на спутнике INTELSAT VI описывается в разделе 11.4.5.

На рис. 11.33 в виде графика зависимости пропускной способности канала от от­ношения GIT° наземной станции приведена сравнительная производительность схем TDMA, FDM/FM и SPADE для транспондера INTELSAT IV. Рис. 11.33, а соответст­вует антенне обзора земной поверхности, а рис. 11.33, б — сфокусированной антенне. При одинаковом расположении ширина луча половинной мощности составляет, соот­ветственно, 17° и 4,5°. Из графиков видно, что схема FDM/FM с одной несущей так же эффективна, как и схема TDMA, если система работает со стандартными назем­ными станциями (G/T° = 40,7 дБ/K). Для меньших станций (GIT° < 31 дБ/K), исполь­зующих транспондеры обзора земной поверхности, метод SPADE эффективнее TDMA и FDM/FM со множественными несущими (МСРС) (на рисунке изображен график для четырех несущих). Для обычных наземных станций (G/Т³ лежит в диапазоне 19-40,7 дБ/K), использующих сфокусированные транспондеры, схема TDMA значи­тельно выгоднее схем SPADE и МСРС. Для меньших станций (С/P от 6 до 19 дБ/К), использующих сфокусированный транспондер, схема SPADE значительно лучше схем TDMA и МСРС. Вообще, при работе со стандартными наземными станциями наибо­лее эффективным методом множественного доступа к спутнику системы INTEL­SAT IV является применение схемы TDMA [19].

  а)

Гnaoa 1 1 Vnплтиоимо м мипмгсьг'тпсьинмн ПГи-'ТХ/П

В настоящее время используется два цифровых стандарта телефонной связи для структуры кадра РСМ. Североамериканский стандарт называется T-Carrier, в его основе лежит 193-битовый кадр, показанный на рис. 11.34, а. Всего существу­ет 24 канала, каждый из которых содержит восьмибитовую выборку речи. Кроме того, для цикличной синхронизации используется один бит кадра, значение кото­рого чередуется от кадра к кадру (10 10...). Поскольку телефонный канал пере­дачи речи имеет ширину 4 кГц (включая защитные полосы), частота дискретиза­ции Найквиста для восстановления аналоговой информации в диапазоне 4 кГц равна f_s=2W=8000 выборок/с. Следовательно, основной кадр РСМ, называемый кадром Найквиста (Nyquist frame), содержит 24 выборки речи из 24 различных ис­точников информации и передается со скоростью 8000 кадров/с (1 кадр за 125 мкс). Таким образом, скорость передачи битов при использовании стандарта T-Carrier равна 193 бит/кадр х 8000 кадров/с = 1,544 Мбит/с.

Кадр Найквиста

------- 125 мкс ——

193 бит

Канал

193 бит/кадр х 8000 кадров/с = 1,544 Мбит/с

а)

Кадр Найквиста

---- 125 мкс----

256 бит

Каналы 16-30

Рис. 11.34. Структура кадров уплотнения РСМ: а) стандарт T-Carrier (Северная Америка); б) европейский стандарт

Европейский стандарт создан на основе 256-битового кадра, показанного на рис. 11.34, б. Существует 30 каналов передачи сообщений, каждый из которых со­держит восьмибитовую выборку речи. Кроме того, для цикличной синхронизации используется один 8-битовый интервал, а другой 8-битовый интервал применяет­ся для передачи информации по адресу. Скорость передачи кадров для обоих описанных стандартов одинакова. Следовательно, скорость передачи для европей­ского стандарта равна 256 бит/кадр х 8000 кадров/с = 2,048 Мбит/с.

Дата добавления: 2015-10-28