Совместное использование частот в полосе ниже 1 ггц станциями подвижной службы и подвижными земными станциями негеостационарных подвижных спутниковых систем

2 Функционирование DCAAS

Рисунок 14 является графическим представлением различных факторов, которые влияют на выбор канала и процесс использования, выполняемый при функционировании DCAAS.

2.1 Выбор канала

– Выборка мощности – Первый критерий выбора предусматривает выборку мощности. Один приемник спутника функционирует в режиме DCAAS и сканирует все каналы в выбранном диапазоне функционирования. Каналы, для которых выборки мощности опускаются ниже определенного порога, объявляются потенциально доступными. Определение порога выборки мощности является сложным решением и поэтому имеет наибольший вес из критериев выбора канала.

– Предпочтение сетки – Второй критерий выбора канала называется "предпочтение сетки". В мире существует множество беспроводных систем (включая пейджинговые и сотовые системы), которым присвоены каналы в плане формирования каналов или на сетке 20, 25 или др. кГц. Спутниковая система проектируется так, чтобы отдавать предпочтение каналам, расположенным посередине между этими стандартными наземными сформированными каналами. Это предпочтение имеет больший вес в алгоритме выбора канала, нежели фактор качества, но меньший, чем сложное решение о пороге. В то время как все потенциальные каналы линии вверх исследуются системой DCAAS, каналы, лежащие на известных наземных сетках, исследуются в последнюю очередь.

– Фактор качества – В третьем критерии выбора канала рассматриваются измерения выборок мощности, выполненные при нескольких предыдущих операциях сканирования полосы, и он называется фактором качества. Фактор качества является мерой текущего и прошлого уровней мощности канала, как определяется алгоритмом.

При учете всех факторов из доступных каналов выбираются предпочтительные каналы и переходят в область использования каналов системы DCAAS.

Важно отметить, что:

– ПСС может осуществлять передачу, только если она принимает сигнал линии вниз от спутника, в котором говорится о том, какие каналы линии вверх могут быть использованы;

– если система DCAAS не может обнаружить неактивный канал в конкретный момент времени, DCAAS не позволит ПЗС осуществлять передачу.

Наряду со сканированием неактивных каналов процессор DCAAS прогнозирует, какие из доступных каналов наиболее вероятно будут доступными в ближайшем будущем.

2.2 Использование каналов

Переключение каналов для приемников спутников регулируется четырьмя условиями:

– превышение порога интенсивности ошибок приемника случайного доступа;

– превышение порога интенсивности ошибок приемника резервации;

– в процессе выбора канала с использованием данных сканирования DCAAS показывается превышение уровнем мощности порога фактора качества в присвоенном в текущий момент канале;

– остановка таймера, ограничивающего перерыв в работе канала, если он запущен.

Если несколько ПЗС осуществляют передачу на спутник, время, которое нужно спутнику, чтобы перевести используемый канал линии вверх на другую частоту, будет зависеть от корреляции между началом события помех, обнаруженного на спутнике, и процессом сканирования DCAAS. Процесс DCAAS, как используемый одним оператором системы, имеет время повтора, составляющее приблизительно 5 с.

Если несколько ПЗС осуществляют передачу на спутник, время, которое нужно спутнику, чтобы перевести используемый канал линии вверх на другую частоту, проектируется коротким, если порог интенсивности ошибок на этом канале превышен.

Как можно заметить, в DCAAS используются данные из текущего процесса сканирования, чтобы выявить каналы, которые, по-видимому, являются неактивными, затем при сочетании информации из текущего процесса сканирования с информацией из предыдущих процессов сканирования делается прогноз в отношении того, какие из этих доступных каналов, вероятно, останутся неактивными.

2.3 Длины сообщений

Будучи опознанным внутри системы, абонент может передать или одиночный пакет связи размера 15 байт или запрос на передачу более длинного сообщения.

Если запрошена передача более длинного сообщения, абонент передает запрос на доступ к каналу сообщений и предоставляет данные о полной длине сообщения, подлежащего передаче. Этот запрос канала сам является пакетом размера 15 байт длиной 50 мс. Максимальная длина сообщения, т. е. число байт, подлежащих передаче пользователем в одиночной последовательности сигналов, затем передается обратно абоненту вместе со специфической частотой передачи, полученной из процесса DCAAS. Максимальная допустимая длина сообщения будет использоваться для контроля максимальной длины передачи сообщения абонента – от менее чем от 450 мс до 500 мс на одной частоте передачи. После того как будет иметь место первоначальная установка связи абонент спутник на канале, используемом как линия порядка случайного доступа, сообщение абонента будет передано на другой частоте.

Если максимальная допустимая длина сообщения меньше, чем все сообщение абонента, сообщение будет передано в нескольких последовательностях сигналов. Частота передачи каждой последовательности сигналов абонента контролируется в процессе DCAAS на спутнике и будет проходить на другой частоте. Таким образом будет контролироваться максимальное время, в течение которого абонент может осуществлять передачу на одной частоте.

3 Рассмотрение вероятностей DCAAS

3.1 Вероятность присвоения активного канала

В некоторых случаях приемник DCAAS на спутнике вероятно не сможет увидеть наземные подвижные передатчики из-за препятствия, такого как здание, на пути Земля-космос между подвижным передатчиком и спутниками. В этом случае приемник DCAAS может не отреагировать на подвижный передатчик и, следовательно, может присвоить этот активный канал передатчику ПЗС. Вероятность того, что это произойдет, будет варьироваться в зависимости от местоположения и местной топографии.

Другие факторы, влияющие на вероятность присвоения DCAAS активного канала, но которые сложно представить в количественной форме, включают следующее:

– Если полоса частот интенсивно используется наземными подвижными службами, применяющими многократное использование частот, существует высокая вероятность того, что второй подвижный передатчик, видимый спутником, также использует этот же канал, тем самым предохраняя DCAAS от присвоения этого канала.

– Если трасса Земля-космос от подвижного передатчика к спутнику блокирована, существует определенная вероятность того, что наземная трасса между ПЗС и подвижным приемником также блокирована. Можно ожидать, что в областях, где вероятность препятствий на трассе Земля-космос является самой высокой, вероятность препятствий на наземной трассе также высока.

– В алгоритме прогноза в процессоре DCAAS будет оцениваться вероятность того, что его доступные каналы останутся свободными от помех до того, как будет завершено следующее сканирование. При этом учитываются данные с предыдущих процессов сканирования, таким образом, что канал, используемый наземным подвижным передатчиком, который внезапно пропадает за препятствием, вероятно, не будет присвоен, если доступны другие каналы.

Учет всех этих факторов для получения одиночной вероятности присвоения DCAAS активного канала был бы чрезвычайно сложной задачей, и вероятность менялась бы от одной географической области к другой. Однако вычисления помех, в которых использовалась бы эта вероятность, требуют только оценки порядка величины. По этим причинам, вероятность неудачи DCAAS предполагается очень низкой.

3.2 Вероятность передачи ПЗС около подвижного приемника

Если система DCAAS не видит наземный подвижный приемник и случайно присваивает этот канал для передач ПЗС, это может привести к помехам в подвижном приемнике, в зависимости от числа факторов, включающих расстояние между ПЗС и подвижным приемником, число ПЗС и вероятность того, что ПЗС будет передавать в тот же время, когда подвижный приемник будет принимать. Эта тема рассматривается в Приложениях 1, 2, и 3.

4 Обзор способов, позволяющих избежать помех с помощью метода DCAAS

ВАРК-92 распределила полосы частот 137–138 МГц (линия вниз) и 148–149,9 МГц (линия вверх) для ПСС. Эти полосы также совместно используются с наземными службами. Методы DCAAS действуют, чтобы допустить передачи ПЗС (спутника) таким образом, чтобы избежать помех у других пользователей в полосе частот 148–149,9 МГц. Однако это совершается за счет использования также и передач линии вниз.

В частности, полоса частот 148–149,9 МГц интенсивно используется наземными системами. Для того чтобы эффективно функционировать, система ПСС должна сканировать и выявлять те каналы внутри этой полосы частот, которые активно не используются в течение нескольких секунд времени сканирования. Спутниковая система ПСС МДЧР не может функционировать в полосе частот 148149,9 МГц без какой либо схемы, такой как DCAAS. Любая попытка осуществить прием на канале, активно используемом наземным передатчиком, привела бы к помехам на спутнике и полной потере данных ПСС.

4.1 Аспекты принципа совместного использования

DCAAS выявляет каналы, активно используемые наземными службами, и обходит эти каналы. Применяемый принцип совместного использования, в котором используется этот прием, состоит из пяти аспектов:

– Система, будучи реализована одним оператором, сканирует полосу частот на наличие неактивных каналов каждые 5 с. Система DCAAS не позволит ПЗС осуществлять передачу, если нет доступных неактивных каналов. Система DCAAS избегает присвоения активных каналов подвижной связи (э.и.и.м. по направлению к спутнику  0,1 Вт в 7,5 кГц) ПЗС для передач по линии вверх.

– Если система DCAAS непреднамеренно присвоит активный канал, существует очень низкая вероятность того, что передающая ПЗС находится достаточно близко к принимающей подвижной единице, которая должна быть обнаружена.

– Если канал, выбранный DCAAS, принимает помехи, DCAAS быстро выберет другой канал.

– Длительность короткой последовательности сигналов передач ПЗС в дальнейшем минимизирует любые эффекты помех.

– Структура передачи сообщений ПЗС такова, что даже если помехи возникнут, они не будут непрерывными или не возникнут вновь.

В этом Приложении описан метод DCAAS. Основные принципы метода DCAAS могут быть реализованы разнообразными способами. Например, в проекте системы ПСС LEO-L используется цифровой метод динамического присвоения каналов, который выполняет обработку быстрым преобразованием Фурье (FFT) в спутнике, чтобы одновременно обозревать всю полосу частот линии вверх и выявлять незанятые каналы линии вверх для присвоения оконечным устройствам абонента ПСС. Сканирующий полосу приемник FFT позволяет каналам линии вверх ПСС быть повторно присвоенными (порядка каждых 0,5 с) в ответ на измеренную доступность канала. Ожидаемый отклик бывает функцией частоты и ширины полосы пропускания. Например, сканирующий полосу приемник в проекте LEO L может обнаружить сигнал длительностью 0,5 с, частоты 460 МГц, в полосе пропускания 2,5 кГц, передаваемой мощностью 3,5 мВт где-либо в зоне обслуживания спутника с вероятностью 99,9%. Для сигнала 16 кГц чувствительность равна 22 мВт. При 149 МГц чувствительности передаваемой мощности равны 0,4 мВ и 2,3 мВ, для сигналов 2,5 кГц и 16 кГц, соответственно. Эти чувствительности позволяют на линиях вверх НГСО ПСС избежать каналов, которые используются в системах СПС, и совместное использование полосы НГСО ПСС в диапазоне ниже 1 ГГц и СПС осуществимо в пределах, допускаемых перенасыщенностью использования.

5 Демонстрация ухода от помех

5.1 Моделирование начальных тестов

Во многих странах основными пользователями полосы частот линии вверх являются наземные подвижные системы. DCAAS спроектирована специально, чтобы обходить занятые каналы внутри полосы. Определяя, какие каналы незаняты, и присваивая эти каналы оконечным наземным устройствам абонента, система удовлетворит этому критерию. На рисунке 15 показана вероятность выбора канала алгоритмом DCAAS. Алгоритм был испытан в моделировании, которое было основано на данных занятия частот, собираемых демонстрационным спутником связи (CDS) в течение целого года. CDS собирает данные сканирования в полосе 148–149,9 МГц с высоты 750 км. Спутники CDS были экспериментальными спутниками низкой орбиты, разработанными для сбора информации о наземном использовании полосы частот на линии вверх 148–149,9 МГц. Спутники собирали данные приблизительно в течение двух лет с высот 750 км.

5.2 Демонстрационные испытания

Одна из администраций недавно предприняла испытательную программу для оценки чувствительности приемника спутника НГСО ПСС и возможностей DCAAS в обнаружении мощности шума или занятости каналов либо из-за высоких шумов, либо сухопутной подвижной несущей аналоговой речи внутри полосы частот 148–149,9 МГц. Демонстрационная испытательная установка (DTS) осуществила несколько испытаний в течение двухдневного периода. Эти испытания проходили во время ряда хороших (высокое возвышение) прохождений спутника, которые возникали в течение двухдневного периода, где в среднем было 6–8 хороших прохождений в день.

Были проведены три типа испытаний:

– тесты чувствительности приемника спутника;

– переключение DCAAS при нормальных условиях и переключение, когда в DTS моделируется сухопутная подвижная передача в присвоенном канале;

– DTS, моделирующий передачи от источника помех ПЗС на совмещенном канале с сухопутной подвижной системой аналоговой речи.

5.2.1 Испытания чувствительности приемника спутника

DTS была настроена так, чтобы принимать со спутника данные сканирования линии вниз. В данных сканирования был показан уровень шумов (мощности) спектра в ширине полосы частот 148149,9 МГц, который спутник мог наблюдать внутри своей зоны покрытия, составляющей в диаметре 3000 миль. В процессах сканирования была проверена чувствительность приемников спутника, в то время как они обнаруживали пейджинговые передатчики высокой мощности, используемые в пейджинговых сетях администрации, и передачи подвижных базовых станций, используемые администрацией для передачи несущей мощностью 5 Вт при различных углах возвышения спутника во время прохождения спутника. Несущая подвижной базовой станции была обнаружена спутником и показана на рисунке 17, где несущая была на углах возвышения 50 и 30, и выключилась на углах 45 и 20. Уровень шумов в приемнике спутника Rx был утвержден приблизительно равным –137 дБм внутри ширины полосы канала приемника 2,5 кГц. Этого уровня шумов было достаточно, чтобы легко обнаружить передатчик СПС мощностью 500 мВт.

5.2.2 Испытание DCAAS

Во время испытания DCAAS DTS сначала был настроен на наблюдение за переключением присваиваемых каналов линии вверх, где переключение DCAAS контролировалось фактической занятостью спектра. Это показано на рисунке 18, где в кумулятивном распределении для переключения каналов приема 1 и 2 показано 60% времени, в которое возникало переключение каналов после 30 с. При следующем тесте моделировался земной подвижный передатчик или источник шумов высокой мощности, возникающих в присвоенном канале приемника на спутнике. Этот так называемый "стресс тест" DCAAS происходит при установке DTS на получение информации присвоенного канала линии вверх от DCAAS, как на ПЗС, однако вместо отправки передачи захвата DTS создавал случайный шумовой сигнал на этом канале.

В испытаниях было подтверждено, что DCAAS переключила бы присвоенный принимающий канал после одиночного сканирования (приблизительно 6 с) 60% времени, и после 2 сканирований (приблизительно 12 с) свыше 90% времени, см. рисунок 19.

5.2.3 Помехи сухопутным подвижным системам

Испытания помех, проводимые с сухопутными подвижными системами, состояли из настройки DTS на моделирование передач коротких последовательностей сигналов данных ПЗС длительностью 3 мс, 50 мс, 100 мс, и 450 мс. Мощность этих передач могла варьироваться в пределах 10–30 дБм. Наблюдались следующие результаты:

– последовательности сигналов передач ПЗС по совмещенному каналу не открывают тоновый шумоподавитель в сухопутных подвижных приемниках;

– передачи ПЗС по совмещенному каналу в виде последовательностей сигналов данных длительностью 3,3 мс являются слишком короткими, чтобы открыть шумоподавитель несущей подвижного приемника или создавать помехи в идущих разговорах;

– подвижные приемники с шумоподавлением несущей обнаружат интервалы подавления шумов, если ПЗС осуществляет передачу более длинных последовательностей сигналов данных (50 мс) по совмещенному каналу в пределах приблизительно 25 км, в зависимости от преград на местности и чувствительности подвижного приемника, которая соответствует ожидаемым координационным расстояниям, предложенным в других разделах настоящей Рекомендации;

– было замечено, что фактическое воздействие передач DTS на земные подвижные вызовы происходило бы, когда осуществляются вызовы. В этих испытаниях последовательности сигналов DTS были воспринимаемы последовательностями сигналов данных ПЗС совмещенного канала длительностью 50 мс и 100 мс, а перерывы в получаемом сообщении будут возникать для последовательностей сигналов данных длительностью 450–500 мс. Было обнаружено, что степень субъективного воздействия последовательностей сигналов DTS является функцией полезной несущей, отнесенной к помехам (C/I ), которая напрямую связана с расстоянием от подвижного приемника до ПЗС, отнесенного к расстоянию от подвижного приемника до сухопутного подвижного передатчика. Распределение вероятностей описано в других разделах настоящей Рекомендации.

________________

жүктеу/скачать 3.23 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: