Спутниковый модем

В этой статье не процитировать какие - либо источники . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален . Поиск источников:  «Спутниковый модем»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( октябрь 2012 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Спутниковый модем или satmodem является модем используется для установления передачи 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 для спутникового доступа в Интернет (в этом случае загруженные данные передаются через обычный модем PSTN или модем ADSL ).

Спутниковая связь [ править ]

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

Передаваемые данные передаются на модем от оконечного оборудования данных (например, компьютера ). Модем обычно имеет выход промежуточной частоты (ПЧ) (то есть 50-200 МГц), однако иногда сигнал модулируется непосредственно в L-диапазон . В большинстве случаев перед усилением и передачей необходимо преобразовать частоту с помощью преобразователя с повышением частоты .

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

Точно так же сигнал, полученный от спутника, сначала преобразуется с понижением частоты (это делается с помощью малошумящего блочного преобразователя - LNB), затем демодулируется модемом и, наконец, обрабатывается терминальным оборудованием данных. LNB обычно получает питание от модема через сигнальный кабель с напряжением 13 или 18 В постоянного тока.

Особенности [ править ]

Основные функции спутникового модема - модуляция и демодуляция. Стандарты спутниковой связи также определяют коды исправления ошибок и форматы кадров .

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.

К популярным кодам исправления ошибок спутников относятся:

• Сверточные коды :
  • с длиной ограничения меньше 10, обычно декодируется с использованием алгоритма Витерби (см. декодер Витерби );
  • с длиной ограничения более 10, обычно декодируется с использованием алгоритма Фано (см. Последовательный декодер );
• Коды Рида-Соломона обычно объединяются со сверточными кодами с перемежением ;
• Новые модемы поддерживают превосходные коды коррекции ошибок ( турбо - коды и LDPC коды).

Форматы кадров, которые поддерживаются различными спутниковыми модемами, включают:

• Создание бизнес-сервисов Intelsat (IBS)
• Кадрирование со средней скоростью передачи данных (IDR)
• Транспортное кадрирование MPEG-2 (используется в DVB )
• Обрамление E1 и T1

Модемы высокого класса также обладают некоторыми дополнительными функциями:

• Несколько интерфейсов передачи данных (например, RS-232 , RS-422 , V.35 , G.703 , LVDS , Ethernet );
• Встроенный удаленный монитор и контроль (EDMAC), позволяющий управлять удаленным модемом;
• Автоматическое управление мощностью восходящего канала (AUPC), то есть регулировка выходной мощности для поддержания постоянного отношения сигнал / шум на удаленном конце;
• Функция удаления и вставки мультиплексированного потока, позволяющая заменять в нем некоторые каналы.

Внутренняя структура [ править ]

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

Аналоговый тракт [ править ]

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 сложных компонентов 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 производит комплексные компоненты огибающей ( I, Q ) путем умножения его на частоту гетеродина.

См. Супергетеродинный приемник .

Наконец, сигнал проходит через фильтр сглаживания и дискретизируется ( оцифровывается ).

Модулятор и демодулятор [ править ]

Цифровой модулятор преобразует цифровой поток в радиосигнал на промежуточной частоте (ПЧ). 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 синхронизированы с таковыми на передающей стороне. Это достигается с помощью следующих двух схем:

• схема восстановления синхронизации, определение границ 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 эквалайзер межсимвольных помех .

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 [ править ]

Методы исправления ошибок важны для спутниковой связи, потому что из-за ограниченной мощности спутника отношение сигнал / шум 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.

ПИО кодер применяет код коррекции ошибок в цифровой поток, добавление избыточности.

Декодер декодирует коррекции ошибок Forward код, используемый в конкретном сигнале. Например, Digital Video Broadcasting стандарт определяет каскадный код , состоящий из внутреннего сверточного (стандартный код NASA, проколот, со скоростями , , , , ), перемежение и внешний код Рида-Соломона код (длина блока: 204 байт, информационный блок: 188 байтов , может исправить до 8 байтов в блоке).${\ displaystyle 1/2}$${\ displaystyle 2/3}$${\ displaystyle 3/4}$${\ displaystyle 5/6}$${\ displaystyle 7/8}$

Дифференциальное кодирование [ править ]

Существует несколько типов модуляции (например, PSK и QAM ), которые имеют фазовую неоднозначность, то есть несущая может быть восстановлена ​​по-разному. Для разрешения этой неоднозначности используется дифференциальное кодирование .

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

Скремблирование [ править ]

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

Скремблер рандомизирует передаваемый поток данных. Дескремблер восстанавливает исходный поток из зашифрованного.

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

Мультиплексирование [ править ]

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

Как правило, демультиплексор - это 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 сброса , позволяя выбрать каналы, которые будут переданы на выход.

Демультиплексор достигает этой цели, поддерживая кадровую синхронизацию .

Приложения [ править ]

Спутниковые модемы часто используются для домашнего доступа в Интернет .

Существует два разных типа, в основе которых лежит стандарт цифрового видеовещания (DVB):

• Односторонние спутниковые модемы ( модемы DVB-IP ) используют обратный канал, не основанный на связи со спутником, таким как телефон или кабель .
• Двусторонние спутниковые модемы ( модемы DVB-RCS , также называемые астромодемами ) также используют спутниковый обратный канал; им не нужно другое соединение. DVB-RCS - это стандарт ETSI EN 301790 .

Существуют также промышленные спутниковые модемы, предназначенные для обеспечения постоянной связи. Они используются, например, в сети Steel shankar.

См. Также [ править ]

• Спутник связи
• Intelsat
• Спутниковый доступ в Интернет
• VSAT

Внешние ссылки [ править ]

• Quake Global производитель спутниковых и gsm-модемов
• Производитель спутниковых модемов Newtec
• Спутниковый интернет-провайдер ASTRA2Connect
• Провайдер спутниковых модемов GSM / GPRS
• Восстановление модема iDirect