Моделирование. Курсовой проект содержит 36 страниц, 11 графических материала, 2 таблицы, 9 использованных источников

• Название: Курсовой проект содержит 36 страниц, 11 графических материала, 2 таблицы, 9 использованных источников
• Анкор: Моделирование
• Дата: 19.05.2022
• Размер: 1.73 Mb.
• Имя файла: Kursovaya_modelirovanie 9.docx
• Тип: Курсовой проект; #537737
• страница: 8 из 8

2.12 Расчет энергетического запаса на участках спутниковой линии связи «ЗС₁-ИСЗ» и «ИСЗ-ЗС₂»

Под энергетическим запасом регенерационного участка понимают величину возможного увеличения затухания участка, при котором коэффициент ошибок не превосходит допустимого значения.

Рассчитаем необходимый энергетический запас на участкахСЛС «ЗС Курск – ИСЗ и ИСЗ – «ЗС Саратов», используя формулы (17) и (18):
(17)

(18)
где – требуемое отношение сигнал/шум в СЛС, которое можно найти по формуле (19):
(19)
где – требуемое отношение для обеспечения гарантированной вероятности ошибки с учетом исправляющей способности помехоустойчивого кода (рисунок 12; 4,1 дБ).

Отношение сигнал/шум исходя из формулы (19) равно: дБ.

Воспользовавшись формулами (17) и (18) находим энергетический запас на участках СЛС:

«ЗС Курск – ИСЗ: дБ.

ИСЗ – «ЗС Саратов»: дБ.

Последним пунктом энергетического расчета является нахождение результирующего значения энергетического запаса и отношения сигнал/шум для СЛС в целом. Данные величины находим по формулам (19), (20) или (21), (22):
(19)

(20)
Или
(21)

. (22)
Подставляя в формулы (21), (22) необходимые значения, находим: дБ; дБ.

Для вычисления точного значения параметров, определяемых выражениями 11-22, необходимо оптимизировать параметры системы.

3 Оптимизация параметров передающей и приемной земных станций ЗС₁ и ЗС₂

3.1 Алгоритмы оптимизации передающей и приемной земных станций ЗС₁ и ЗС₂ и их реализация

Для оптимизации параметров передающей и приемных антенн необходимо разработать программу, рассчитывающую параметры, при которых система работала бы наиболее эффективно. На рисунке 10 представлена блок-схема алгоритмов оптимизации для ЗС1 и ЗС2.


Рисунок 10 – Алгоритмы оптимизации для земных станций: а) ЗС1 б) ЗС2
Для реализации процесса оптимизации подойдет программная среда MathCAD15, т.к. он содержит все необходимые инструменты для реализации алгоритма оптимизации, представленного на рисунке 10. Пример реализации подобной программы представлен на рисунке 11.


Рисунок 11 – Программа реализующая алгоритм оптимизации

3.2 Результаты оптимизации

Исходя из допустимого (гарантированного) значения битовой ошибки и минимально реализуемого энергетического запаса для каждого из участков СЛС «ЗС₁-ИСЗ» и «ИСЗ-ЗС₂» оптимизируем такие параметры передающей и приемной земных станций как:

–диаметр отражателя зеркально-параболической прямофокусной однозеркальной антенны ЗС₁;

–мощность передатчика ЗС₁;

–диаметр отражателя зеркально-параболической прямофокусной однозеркальной антенны ЗС₂;

–коэффициент шума (0,5 или 1,0 дБ) малошумящего преобразователя (МШП) ЗС₂.

Опираясь на полученные результаты работы алгоритма оптимизации, изменились следующие значения:





м



Результирующие значения отношения сигнал/шум и энергетического запаса для СЛС в целом с учетом оптимизированных параметров :

дБ; h² =8,867 дБ.
Одним из возможных вариантов решения проблемы низкого отношения сигнал/шум является использование более совершенного оборудования. Так, например, можно применять передающие устройства с заведомо избыточной мощностью, антенны с большими зеркалами и в итоге добиться необходимого отношения сигнал/шум. Однако данный метод требует больших материальных затрат.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения курсового проекта были вычислены и оптимизированы параметры спутниковой линии связи Курск-ИСЗ «Экспресс-АМ6»-Саратов», основанной на технологии VSAT. Результаты выполненной работы представлены в таблице 2.

Использование на спутниках антенн с высокоэнергетическими узкими лучами (малым раствором) позволяет использовать станции VSAT с относительно малыми размерами антенн. Это дает возможность существенно уменьшить габариты и стоимость наземных станций, мощность их передатчиков, сделать их использование массовым, размещать их вблизи абонентских систем, например, на крышах зданий.
Таблица 2 - Значения рассчитанных параметров

Рассчитанные параметры	Участок СЛС
	«ЗС1-ИСЗ»	«ИСЗ-ЗС2»
Азимут	159	170,476
Угол	28,77 °	30,995
Протяженность участков	3,979·104км	3,861·104км
Затухание сигнала в свободном пространстве	207,6 дБ	205,16дБ
Затухание сигнала в атмосферных газах	0,166дБ	0,173дБ
Затухание сигнала в гидрометеорах	1,72дБ	1,354дБ
Результирующее значение затухания сигнала	210,3дБ	207,7дБ

Продолжение таблицы 2

Коэффициент усиления антенн	49дБ	43,48дБ
ЭИИМ	50,732дБВт	-
Шумовая температура	-	41,428К
Коэффициент шума МШП	-	1 дБ
Мощность передатчика	2Вт	-
Диаметр антенны	2,4 м	1,8 м
Отношения сигнал-шум	12,08 дБ	12,521 дБ
Энергетический запас	3,47дБ	3,911дБ
Результирующее значение энергетического запаса	дБ
Результирующее значение отношения сигнал-шум	8,867 дБ

Сети VSAT могут быть организованы по следующим топологиям: полносвязная («каждый с каждым»), радиальная («звезда») и радиально-узловая (комбинированная) топология. У каждой топологии свои достоинства и недостатки, выбор той или иной топологии необходимо осуществлять с учетом индивидуальных особенностей проекта. Проанализировав данные, представленные в таблице 6, можно сделать вывод о том, что значения рассчитанных параметров будут иметь следующие показатели:

– диаметр отражателя зеркально-параболической прямофокусной однозеркальной антенны ЗС1 - 2,4 м;

– мощность передатчика ЗС1 – 2 Вт;

– диаметр отражателя зеркально-параболической прямофокусной однозеркальной антенны ЗС2 – 1,8 м;

– коэффициент шума малошумящего преобразователя (МШП) ЗС2 – 1 дБ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. 
   Бартенев В.А., Кантор Л.Я. (ред.) и др. Спутниковая связь и вещание. Справочник [Текст] / В.А. Бартенев, Л.Я. Кантор 3-е изд. – М. Радио и связь, 1997. – 521 с.
   
2. 
   Затухание напряженности поля в тропосфере [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://rateli.ru/books/item/f00/s00/z0000000/st024.shtml (дата обращения 5.05.20).
   
3. 
   Камнев, В.Е. Спутниковые сети связи [Текст]: Учебное пособие / В.Е. Камнев, В.В. Черкасов, Г.В. Чечин / под ред. Камнев Е.Ф. – М.: Альпина Паблишер, 2004. – 536 с.
   
4. 
   Крылов А.М. Спутниковые системы связи и вещания. Состояние и перспективы развития [Текст] / А.М. Крылов // Москва, 2014. – 182 с.
   
5. 
   Математическое моделирование и оптимизация параметров земных станций VSAT спутниковой линии связи: Методические рекомендации по выполнению курсового проекта по дисциплине «Моделирование систем и сетей телекоммуникаций» [Текст] / В.Г. Довбня, И.Г. Бабанин, Д.С. Коптев // Курск, 2017. – 34 с.
   
6. 
   Оценка затухания в гидрометеорах / [Электронный ресурс] // Режим доступа: https://studwood.ru/1609948/tehnika/otsenka_zatuhaniya_gidrometeorah VSAT/ (дата обращения 14.05.20).
   
7. 
   Что такое VSAT [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.telkons.ru/article-chto-takoe-vsat.html (дата обращения 12.05.20).
   
8. 
   Шпак, А. В. Разворачиваемые офсетные зеркальные антенны для систем VSAT. Материалы международной научно-технической конференции [Электронный ресурс] / А.В. Шпак, Д.Н. Трефилов // Режим доступа: - http://http://www.conf.mirea.ru (дата обращения 11.05.20).
   
9. 
   Шувалов, В.П. Телекоммуникационные системы и сети. [Текст]: учебное пособие / В.П. Шувалов, Б.И. Крук - М.: Телеком, 2015. – 592 с.