1

Viacnásobný prístup

Joe MontanaIT 488 - Jeseň 2003

preklad: D. Kraus, upravené – Ľ. Maceková, apr.2010

2

Program

• Koncept viacnásobného prístupu• FDMA• TDMA• CDMA• On Board spracovanie (palubné, na

palube satelitu)

3

Koncept viacnásobného prístupu

4

Úloha:Ako rozdelíme jeden transpondér medzi viacero pozemných staníc?

Satelitný transpondér

f1 f2

Je to problém optimalizácie

5

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 satelituNáklady

Veľmi ojedinele jednoduché optimum; skoro vždy kompromisné riešenie

Úloha optimalizácie

6

Ako oddelíte jednotlivých užívateľov?Vo vysielači - označenie signálu jedinečným spôsobom (pre každého jednotlivého užívateľa)

Jedinečný frekvenčný slot FDMAJedinečný časový slot TDMAJedinečný kód CDMA

V prijímači užívateľa- rozpoznanie jedinečnej črty signálu (kanála) určeného práve jemu

7

Rozpoznávanie kanálov?FDMA

Pásmový filter vyberá signál v správnom frekvenčnom slote

TDMADe-multiplexer “zachytáva” signál v správnom časovom slote

CDMADe-rozširovač a de-hopper vyberá signál so správnym kódom

Pri kódovní priamym násobením rozprestierajúcou sekvenciou

S preskakovaním frekvencie (freq.hopping)

8

Viacnásobný prístup - 3A

Fig. 6.1 (vrchná časť) v texte

9

MULTIPLE ACCESS - 3B

Fig. 6.1 (spodná časť) v texte

10

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

11

FDMA

12

FDMA

Zdieľanie frekvencieČas je spoločný pre všetky signály

Vytvorenie frekvenčného plánu podľa kapacitných požiadaviek užívateľaNahrávací plán transpondéra pre minimalizáciu IM produktov

Nahrávací plán transpondéra

13

FDMA TRANSPONDER LOADING PLAN

Poskytnutá šírka pásma transpondéra zvyčajne od 27 do 72 MHz

Štyri stredne veľké FM signály

Jeden veľký a štyri malé digitálne signály

Dôležité je zahrnúť intermodulačné produkty

14

INTERMODULATIONIntermodulácia (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, 2 a 3, prítomnými v kanáli, IM produkty môžu byť druhého, tretieho,štvrtého stupňa (rádu), atď.stupeň IM

produktov

15

Rád IM produktov

Produkty 2.rádu: 1 + 2, 2 + 3, 1 + 3

3.rád: 1 + 2 + 3o, 21 - 2, 22 - 1..

Zvyčajne iba IM produkty nepárnych rádov sa nachádzajú v priepustnom pásme kanála.Amplitúda IM produktov klesá so stúpajúcim rádomIba IM produkty 3.rádu sú väčšinou dôležité

3-IM produkty sú veľmi citlivé na malé signálové zmeny. Preto IM šum sa môže zmeniť

prudko s back-off na výstupe zosilňovača

16

Príklad na IM Máme dva 10 MHz signály na frekv. 6,01 GHz a 6,02 GHz v strede 72 MHz transpondéra2-IM produkt je na frekvencii 12.03 GHz3-IM produkty sú na frekvenciách [2(6.01) - 6.02] = 6.00 a [2(6.02) - 6.01] = 6.03 GHz

3-IM produkty

17

Obmedzenia prístupu FDMAIntermódy spôsobujú zlyhanie C/NSpätná väzba je potrebná na redukciu IMČasti pásma nemôžu byť použité kvôli IMVýkon transpondéra sa rozdelí medzi viaceré nosnéVýkonové vyrovnávanie musí byť spravené opatrneFrekvencie sa naviažu na cesty

Podľa vzoru zemských analógových telekomov, a tak nie celkom použiteľné pre satelitné “prenosové” kapacity

18

TDMA

19

TDMA

Zdieľanie časuFrekvencia je spoločná pre všetky signály

Vytvorenie časového plánu podľa kapacitných požiadaviek užívateľaVeľké systémové časové plány môžu byť zložité a náročné na zmenu

Impulzový časový plán (jedná sa o rádioimpulzy – bursty) (Burst time plane)

20

Impulzový časový plán

časČasový rámec pre impulzový

časový plán

#1 #2 #3 #N

Užívatelia vlastnia učitý podiel rámca podľa impulzového časového plánu

poznámka: (1) ochranné intervaly medzi impulzmi

(2) Dĺžka impulzu je tou veličinou, ktorá sa prideľuje

21

TDMA - 1Koncept:

Každá pozemská stanica vysiela IN SEQUENCE

Bursty z viacerých pozemských staníc prichádzajú na satelit v presnom poradí a presným spôsobom

2222

TDMA - 2

POZNÁMKA : Správne načasovanie vykonané pomocou Referenčného impulzu

2323

TDMA - rámecRámec

“Úvodný podrámec (preambula)”

“Prenesené impulzy”

„Preambula“ každého preneseného impulzu poskytuje synchronizačné a signalizačné

informácie (e/s tx, e/s rx, a pod.), a dáta

2424

TDMA

Časovanie získané organizovaním TDMA prenosov do rámcovKaždý e/s prenos v jednom rámci je taký, že impulz začne opúšťať satelit v špecifickom časovom intervale pred (alebo po) referenčnom impulze

Minimálna dĺžka rámca je 125 s125 s 1 hlasový kanál vzorkovaný frekvenciou 8 kHz

2525

TDMAReferenčné bursty a bity preambuly tvoria systémovú hlavičku a „nezarábajú“ (netvoria zisk) je snaha ich minimalizovať (iba prenesené bity prinášajú finančný zisk)Komplikovaný systémový kompromis s množstvom hlasových (alebo dátových) kanálov, prenosovou rýchlosťou, množstvom burstov, a pod.

2626

TDMA

V

T

NPR

n F

Počet hlasových

kanálov

Prenosová rýchlosť

Prenosová rýchlosť pre jeden hlasový kanál

Počet burstov v rámci

Počet bitov v každej preambule

Perióda rámca

Pre INTELSATR = 120 Mbit/s a

TF = 2 ms Žiadna rezerva pre ochranný interval

2727

TDMA

PROBLÉMOneskorenie k satelitu GEO je 120 msDĺžka TDMA rámca je 125 s až 2 msCesta k satelitu by mohla mať takmer 1000 rámcov v každom časovom okamihu

Časovanie je teda v systéme TDMA veľmi dôležité