Viacnásobný prístup Joe Montana IT 488 - Jeseň 2003

Viacnásobnýprístup Joe Montana IT 488 - Jeseň 2003 preklad: D. Kraus, upravené – Ľ. Maceková, apr.2010

Program • Koncept viacnásobného prístupu • FDMA • TDMA • CDMA • On Board spracovanie (palubné, na palube satelitu)

Koncept viacnásobného prístupu

Úloha:Ako rozdelíme jeden transpondér medzi viacero pozemných staníc? f1 f2 Satelitný transpondér Je to problém optimalizácie

Úloha optimalizácie • Čo všetko treba optimalizovať: • Satelitná kapacita (príjmová položka) • Využitie spektra (problém koordinácie) • Prepojenosť (problém pokrytia viacerých uzemí) • Flexibilita (problém kolísania odberu) • Adaptabilita (problém zmiešanej prevádzky) • Úspech u užívateľov (problém podielu na trhu) • Výkon satelitu • Náklady Veľmiojedinele jednoduché optimum; skoro vždy kompromisné riešenie

Ako oddelíte jednotlivých užívateľov? • Vo vysielači - označenie signálujedinečným spôsobom (pre každého jednotlivého užívateľa) • Jedinečný frekvenčný slotFDMA • Jedinečný časový slotTDMA • Jedinečný kódCDMA • V prijímači užívateľa- rozpoznanie jedinečnej črtysignálu (kanála) určeného práve jemu

Rozpoznávanie kanálov? • FDMA • Pásmový filter vyberá signálv správnom frekvenčnom slote • TDMA • De-multiplexer “zachytáva” signál v správnom časovom slote • CDMA • De-rozširovača de-hopper vyberásignál so správnym kódom Pri kódovní priamym násobením rozprestierajúcou sekvenciou S preskakovaním frekvencie (freq.hopping)

Viacnásobný prístup - 3A Fig. 6.1 (vrchná časť) v texte

MULTIPLE ACCESS - 3B Fig. 6.1 (spodná časť) v texte

Viacnásobný prístup - 4 • Ak je časť zdroja (frekvencia, čas, kód) pridelená vopred, volá sa topred-pridelený (?) viacnásobný prístup alebo fixný viacnásobný prístup • Ak je rozsah zdroja pridelený podľa podmienok prevádzky - dynamickým spôsobom – ide o viacnásobný prístupna základe požiadavky - DAMA (DEMAND ASSIGNED MULTIPLE ACCESS)

FDMA

FDMA • Zdieľanie frekvencie • Čas je spoločný pre všetky signály • Vytvoreniefrekvenčného plánupodľa kapacitných požiadaviek užívateľa • Nahrávací plán transpondéra pre minimalizáciu IM produktov Nahrávací plán transpondéra

FDMA TRANSPONDER LOADING PLAN Jeden veľký a štyrimalé digitálne signály Štyri stredne veľké FM signály Poskytnutá šírka pásma transpondérazvyčajne od 27 do 72 MHz Dôležité je zahrnúťintermodulačné produkty

INTERMODULATION • Intermodulácia (IM) • Keď je dva alebo viac signálov prítomných v kanáli, tieto signály sa na nelinearitách (nelineárne prevodové charakteristiky obvodov - najmä zosilňovačov) môžu spolu zmiešať a vytvoriť určité nechcené produkty(nové frekv. zložky –súčtové, rozdielové a pod. vytvorené z pôvodných) • S tromi signálmi, 1, 2a 3, prítomnými v kanáli, IM produkty môžu byť druhého, tretieho,štvrtého stupňa (rádu), atď. stupeň IM produktov

Rád IM produktov • Produkty 2.rádu: 1 + 2, 2 + 3, 1 + 3 • 3.rád: 1 + 2 + 3o, 21 - 2, 22 - 1.. • Zvyčajneiba IM produkty nepárnych rádov sa nachádzajú v priepustnom pásme kanála. • Amplitúda IM produktov klesá so stúpajúcim rádom • Iba IM produkty 3.rádusú väčšinou dôležité 3-IM produktysú veľmi citlivéna malé signálovézmeny. Preto IM šumsa môže zmeniť prudkos back-off na výstupe zosilňovača

Príklad na IM • Máme dva 10 MHz signály na frekv. 6,01 GHz a 6,02 GHz v strede 72 MHz transpondéra • 2-IM produktjena frekvencii 12.03 GHz • 3-IM produkty sú na frekvenciách [2(6.01) - 6.02] = 6.00 a [2(6.02) - 6.01] = 6.03 GHz 3-IM produkty

Obmedzeniaprístupu FDMA • Intermódy spôsobujú zlyhanie C/N • Spätná väzba je potrebná na redukciu IM • Časti pásma nemôžu byť použité kvôli IM • Výkon transpondérasa rozdelí medzi viaceré nosné • Výkonové vyrovnávanie musí byť spravené opatrne • Frekvencie sa naviažu na cesty Podľa vzoruzemských analógových telekomov, a tak nie celkom použiteľné pre satelitné “prenosové” kapacity

TDMA

TDMA • Zdieľanie času • Frekvencia je spoločná pre všetky signály • Vytvorenie časového plánupodľa kapacitných požiadaviek užívateľa • Veľké systémové časové plánymôžu byť zložitéa náročné na zmenu Impulzový časový plán (jedná sa o rádioimpulzy – bursty) (Burst time plane)

Impulzový časový plán #1 #2 #3 #N čas Časový rámecpreimpulzový časový plán Užívatelia vlastniaučitý podielrámca podľa impulzového časového plánu poznámka: (1)ochranné intervaly medzi impulzmi (2) Dĺžka impulzu je tou veličinou, ktorá sa prideľuje

TDMA - 1 • Koncept: • Každá pozemská stanica vysiela IN SEQUENCE • Bursty z viacerých pozemských staníc prichádzajú na satelit v presnom poradí a presným spôsobom

TDMA - 2 POZNÁMKA:Správne načasovanie vykonané pomocou Referenčného impulzu 22

TDMA - rámec Rámec “Prenesené impulzy” „Preambula“každého preneseného impulzu poskytuje synchronizačné a signalizačné informácie(e/s tx, e/s rx, a pod.), a dáta “Úvodný podrámec (preambula)” 23

TDMA Časovanie získané organizovaním TDMA prenosov do rámcov Každý e/s prenosv jednom rámci je taký, že impulz začne opúšťať satelit v špecifickom časovom intervale pred (alebopo) referenčnom impulze Minimálnadĺžka rámcaje 125 s 125 s  1 hlasový kanál vzorkovaný frekvenciou 8 kHz 24

TDMA Referenčné burstyabity preambulytvoria systémovú hlavičku a„nezarábajú“ (netvoria zisk)  je snaha ich minimalizovať (iba prenesené bityprinášajú finančný zisk) Komplikovaný systémový kompromis s množstvom hlasových (alebo dátových) kanálov, prenosovou rýchlosťou, množstvom burstov, a pod. 25

TDMA Počet burstov v rámci Počet bitov v každej preambule Prenosová rýchlosť Počet hlasových kanálov Perióda rámca Prenosová rýchlosť pre jeden hlasový kanál Pre INTELSATR = 120 Mbit/s a TF = 2 ms Žiadna rezerva preochranný interval 26

TDMA PROBLÉM Oneskorenie k satelitu GEO je 120 ms Dĺžka TDMA rámca je 125 s až 2 ms Cesta k satelitu by mohla mať takmer 1000 rámcov v každom časovom okamihu Časovanie je teda v systéme TDMA veľmi dôležité 27

Viacnásobný prístup Joe Montana IT 488 - Jeseň 2003