Спутниковый модем

редактировать

A спутниковый модем или спутниковый модем - это модем, используемый для установки передача данных с использованием спутника связи в качестве реле. Основная функция спутникового модема - преобразовать входной поток битов в радиосигнал и наоборот.

Есть некоторые устройства, которые включают только демодулятор (без модулятора, что позволяет загружать только данные со спутника), которые также называются «спутниковыми модемами». Эти устройства используются в спутниковом доступе в Интернет (в этом случае загружаемые данные передаются через обычный модем PSTN или ADSL модем).

Содержание

1 Спутниковая связь
2 Характеристики
3 Внутренняя структура
- 3.1 Аналоговый тракт
- 3.2 Модулятор и демодулятор
- 3.3 Кодирование FEC
- 3.4 Дифференциальное кодирование
- 3.5 Скремблирование
- 3.6 Мультиплексирование
4 Приложения
5 См. Также
6 Внешние ссылки

Спутниковое соединение

Спутниковый модем - не единственное устройство, необходимое для установления канала связи. Другое оборудование, необходимое для создания спутниковой связи, включает спутниковые антенны и преобразователи частоты.

Данные для передачи передаются на модем от оконечного оборудования данных (например, компьютера ). Модем обычно имеет выход Промежуточная частота (IF) (то есть 50-200 МГц), однако иногда сигнал модулируется напрямую в L-диапазон. В большинстве случаев перед усилением и передачей необходимо преобразовать частоту с помощью преобразователя с повышением частоты.

Модулированный сигнал - это последовательность символов, фрагментов данных, представленных соответствующим состоянием сигнала, например бит или несколько битов, в зависимости от используемой схемы модуляции. Восстановление тактовой частоты символа (синхронизация локального генератора символьной тактовой частоты с удаленным) - одна из важнейших задач демодулятора.

Аналогичным образом сигнал, полученный от спутника, сначала понижается (это делается малошумящим блочным преобразователем - LNB), а затем демодулируется модемом, и, наконец, обрабатывается терминальным оборудованием данных. LNB обычно получает питание от модема через сигнальный кабель с напряжением 13 или 18 В. DC

Характеристики

Основными функциями спутникового модема являются модуляция и демодуляция. Стандарты спутниковой связи также определяют коды исправления ошибок и форматы кадрирования.

Популярные типы модуляции, используемые для спутниковой связи:

Двоичная фазовая манипуляция (BPSK );
Квадратурная фазовая манипуляция (QPSK );
Квадратурная фазовая манипуляция со смещением (OQPSK );
8PSK ;
Квадратурная амплитудная модуляция (QAM), особенно 16QAM.

Популярные коды исправления ошибок спутников включают:

Сверточные коды :
- с длиной ограничения меньше 10, обычно декодируется с использованием алгоритма Витерби (см. декодер Витерби );
- с длиной ограничения больше 10, обычно декодируется с использованием алгоритма Фано (см. Последовательный декодер );
Коды Рида-Соломона, обычно объединенные со сверточными кодами с чередованием ;
Новые модемы поддерживают улучшенные коды исправления ошибок (турбокоды и LDPC коды).

Форматы кадров, которые поддерживаются различными спутниковыми модемами, включают:

кадрирование бизнес-службы Intelsat (IBS)
кадрирование со средней скоростью передачи данных (IDR)
MPEG -2 транспорт кадрирование (используется в DVB )
E1 и T1 кадрирование

модемы высокого класса также включают некоторые дополнительные функции:

несколько интерфейсов данных (например, RS-232, RS-422, V.35, G.703, LVDS, Ethernet );
встроенный Контроль и управление удаленным концом (EDMAC), позволяющий управлять модемом удаленного конца;
автоматическое управление мощностью восходящего канала (AUPC), то есть регулировка выходной мощности для поддержания постоянного сигнал-шум соотношение на удаленном конце;
Функция удаления и вставки для мультиплексированного потока, позволяющая заменить в нем некоторые каналы.

Внутренняя структура

Внутренняя структура спутникового модема

Наверное, лучший способ понять работу модема - это посмотреть на его внутреннюю структуру. Блок-схема стандартного спутникового модема показана на изображении. Почти все детали не являются обязательными.

Аналоговый тракт

После цифро-аналогового преобразования в передатчике сигнал проходит через фильтр восстановления . Затем его частота при необходимости преобразуется.

Назначение аналогового тракта в приемнике - преобразование частоты сигнала, регулировка его мощности с помощью схемы автоматической регулировки усиления и получение его компонентов комплексной огибающей..

Входной сигнал для аналогового тракта находится на промежуточной частоте или в L-диапазоне, во втором случае он должен быть сначала преобразован в IF. Затем сигнал либо дискретизируется, либо обрабатывается четырехквадрантным умножителем, который формирует компоненты комплексной огибающей (I, Q ) путем умножения его на частоту гетеродина.

См. Супергетеродинный приемник.

Наконец, сигнал проходит через фильтр сглаживания и с дискретизацией (оцифровкой ).

Модулятор и демодулятор

Цифровой модулятор преобразует цифровой поток в радиосигнал на промежуточной частоте (IF). Модулятор, как правило, является гораздо более простым устройством, чем демодулятор, поскольку ему не нужно восстанавливать символьные и несущие частоты.

Демодулятор - одна из важнейших частей приемника. Точная структура демодулятора определяется типом модуляции. Однако основные концепции схожи. Более того, можно разработать демодулятор, который может обрабатывать сигналы с различными типами модуляции.

Цифровая демодуляция подразумевает, что тактовые импульсы символов (и, в большинстве случаев, генератор промежуточной частоты) на приемной стороне должны быть синхронными с таковыми на передающей стороне. Это достигается с помощью следующих двух схем:

схема восстановления синхронизации, определяющая границы символов;
схема восстановления несущей, которая определяет фактическое значение каждого символа. Существуют типы модуляции (например, частотная манипуляция ), которые можно демодулировать без восстановления несущей (некогерентная демодуляция), но этот метод обычно хуже.

В демодуляторе также есть дополнительные компоненты, такие как Межсимвольные помехи эквалайзер.

Если аналоговый сигнал был оцифрован без четырехквадрантного умножителя, комплексная огибающая должна быть рассчитана с помощью цифрового комплексного смесителя.

Иногда в демодуляторе реализована цифровая схема автоматической регулировки усиления.

Кодирование FEC

Методы исправления ошибок необходимы для спутниковой связи, потому что из-за ограниченной мощности спутника отношение сигнала к шуму в приемнике обычно довольно низкое. Коррекция ошибок работает путем добавления искусственной избыточности к потоку данных на передающей стороне и использования этой избыточности для исправления ошибок, вызванных шумом и помехами.

Кодер FEC применяет код исправления ошибок к цифровому потоку, добавляя избыточность.

Декодер FEC декодирует код прямого исправления ошибок, который используется в конкретном сигнале. Например, стандарт Digital Video Broadcasting определяет конкатенированный код, состоящий из внутреннего сверточного (стандартный код НАСА, перфорированный, со скоростью $1/2 {\ displaystyle 1/2}$ $1/2$ , $2/3 {\ displaystyle 2/3}$ $2/3$ , $3/4 {\ displaystyle 3/4}$ $3/4$ , $5/6 {\ displaystyle 5/6}$ $5/6$ , $7/8 {\ displaystyle 7/8}$ $7/8$ ), чередование и внешний код Рида-Соломона (длина блока: 204 байта, информационный блок: 188 байтов, можно исправить до 8 байтов в блоке).

Дифференциальное кодирование

Существует несколько типов модуляции (например, PSK и QAM ), которые имеют неоднозначность фазы, то есть несущая может восстанавливать по-разному. Дифференциальное кодирование используется для устранения этой неоднозначности.

При использовании дифференциального кодирования данные намеренно зависят не только от текущего символа, но и от предыдущего.

Скремблирование

Скремблирование - это метод, используемый для рандомизации потока данных для устранения длинных последовательностей, состоящих только из «0» и «1», и для обеспечения рассеивания энергии. Длинные последовательности только "0" и только "1" создают трудности для схемы восстановления синхронизации. Скремблеры и дескремблеры обычно основаны на регистрах сдвига с линейной обратной связью..

Скремблер рандомизирует поток данных, подлежащий передаче. Дескремблер восстанавливает исходный поток из зашифрованного.

Не следует путать скремблирование с шифрованием, поскольку оно не защищает информацию от злоумышленников.

Мультиплексирование

A Мультиплексор преобразует несколько цифровых потоков в один поток. Это часто называют «мультиплексированием».

Обычно демультиплексор представляет собой устройство, которое преобразует один мультиплексированный поток данных в несколько потоков, из которых он состоит. У спутникового модема не так много выходов, поэтому демультиплексор здесь выполняет операцию drop, позволяя выбрать каналы, которые будут переданы на выход.

Демультиплексор достигает этой цели, поддерживая синхронизацию кадров.

Приложения

Спутниковый модем NS3000 модулирует и демодулирует данные и видеосигналы, передаваемые через спутник.

«IPmodem» (спутниковый модем », разработанный и изготовленный Newtec из Бельгии для SES '2 Мбит / с ASTRA2Connect Европейская система двустороннего спутникового Интернета

Спутниковые модемы часто используются для домашнего доступа в Интернет.

Есть два разных типа, в обоих используется Цифровой Стандарт видеовещания (DVB) в качестве основы:

односторонние спутниковые модемы (DVB-IP модемы) используют обратный канал, не основанный на связи со спутником, например, телефон или кабель.
Двусторонние спутниковые модемы (DVB-RCS модемы, также называемые астромодемами ) используют спутниковый обратный канал DVB-RCS - это ETSI стандарт EN 301 790 .

. Существуют также промышленные спутниковые модемы, предназначенные для обеспечения постоянного соединения. Они используются, например, в сети Steel shankar netw. орк.