Ухудшение качества связи
Ухудшение качества связи
Производительность спутникового канала связи зависит от трех факторов:
• расстояния между антенной наземной станции и антенной спутника;
• в нисходящем канале — от расстояния между антенной наземной станции и "точкой прицела" спутника;
• атмосферного поглощения.
Рассмотрим данные факторы подробнее.
Расстояние
Формула потерь в свободном пространстве:
LдБ = 10 lg (Pt/Pr) = 10 lg (4?d/?) = -20 lg(?) + 20 lg(d) +21,98
Здесь
Рt — мощность сигнала на передающей антенне;
Рr — мощность сигнала на принимающей антенне;
? — длина волны несущей;
d — расстояние распространения между антеннами.
Величины d и ? измеряются в одних единицах (например, в метрах).
Чем выше частота сигнала (т.е. чем меньше его длина волны), тем большими будут потери. Для геостационарного спутника потери в свободном пространстве на экваторе составляют:
LдБ = -20 lg(?) + 20 lg (35,863 х 106) + 21,98 дБ = -20 lg(?) + 173,07.
Потери для точек земной поверхности, удаленных от экватора, но все еще видимых со спутника, будут несколько больше. Максимальное расстояние (от спутника до горизонта) для геостационарного спутника равно 42 711 км. Потери в свободном пространстве при прохождении сигналом такого расстояния равны:
LдБ = -20 lg(?) + 174,51.
Затухание сигнала как функции частоты и высоты орбиты показано на Рисунок 1.5.
След спутника
Для работы на СВЧ, которые используются в спутниковой связи, применяются узконаправленные антенны. Таким образом, сигнал со спутника не распространяется во все стороны, а нацеливается на определенную точку Земли. Выбор точки прицела производится с учетом местоположения и размеров области, которая должна покрываться. На центральную точку этой области придется наиболее мощный сигнал, интенсивность сигнала будет спадать по мере удаления от центральной точки в любом направлении. Этот эффект обычно демонстрируется на примере модели, называемой следом спутника (satellite footprint), представленной на Рисунок 1.6. Показано, какая эффективная часть излученной энергии антенны попадает в каждую точку на территории США. Результат зависит от мощности сигнала, поступающего в принимающую антенну, а также от направленности передающей антенны. В рассматриваемом примере мощность сигнала, принимаемого в Арканзасе, составляет +36 дБВт, а в Массачусетсе — +32 дБВт. Чтобы получить реальную мощность сигнала, принимаемого в каждой точке покрываемой области, из эффективной мощности, указанной на рисунке, следует вычесть потери в свободном пространстве.
Атмосферное поглощение
Главной причиной затухания сигнала в атмосфере является наличие кислорода, от которого, конечно же, никуда не деться, а также влаги. Поглощение, обусловленное наличием воды, происходит в туман и в дождь. Еще одним фактором, влияющим на затухание сигнала, является значение угла возвышения спутника, который зависит от положения наземной станции (угол 9 на Рисунок 1.1). Чем меньше угол возвышения, тем больший путь в атмосфере придется пройти сигналу. Наконец, величина атмосферного затухания зависит от частоты сигнала. В общем случае чем выше частота сигнала, тем сильнее он затухает. На Рисунок 1.7 показана характерная величина затухания как функция угла возвышения для частот полосы С. Конечно затухание, обусловленное туманом и дождем, возникает только в случае присутствия этих явлений в атмосфере.
