5.2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЯМОЙ И РЕТРАНСЛЯЦИОННОЙ РАДИОЛИНИЙ СРНС

Навигационная радиолиния (НРЛ) пассивной СРНС. Пропускная способность такой радиолинии (см. рис. 4.1), оцениваемая, как и ранее (см. § 1.3), числом одновременно определяющихся П, не ограничена.

Передающая и приемная антенны, характеризуемые коэффициентами усиления мощности по отношению к изотропному излучателю, соединены с передатчиком и приемником фидерами, имеющими коэффициенты передачи мощности

Передатчик НИСЗ характеризуется эффективной мощностью на частоте Мощность, излучаемая передающей антенной в заданном направлении,

Трасса распространения характеризуется суммарным ослаблением энергии радиосигналов между передающей и приемной антеннами: где ослабление радиосигналов в

свободном пространстве; дополнительные потери, обусловленные затуханием сигналов в атмосфере Земли и другими возмущающими факторами.

Мощность сигнала на входе приемника

где имеет смысл коэффициента передачи радиолинии.

Если задается минимальное отношение сигнал-шум на входе приемника а определяется необходимая мощность то в (5.1) необходимо заменить ее значением где мощность шума, приведенного к входу приемника, и преобразовать (5.1) к виду

Формулы (5.1) и (5.2) являются исходными при проектировании радиолиний СРНС [56, 54, 109]. Количественные оценки составляющих суммарного затухания и мощности шума даны в § 5.3.

Навигационная радиолиния активной системы. Предназначена для передачи навигационных сигналов, излучаемых П, через ретранслятор спутника на НЦН, где производится определение координат П.

Анализ активных НРЛ имеет особенности, обусловленные сравнительно низким энергетическим потенциалом НРЛ, что требует учитывать тонкие эффекты (такие, как случайность фаз переизлучаемых сигналов), а также когерентность ретрансляции. Навигационная радиолиния активной системы состоит из двух участков, связанных ретранслятором НИСЗ: П - НИСЗ и НИСЗ - НЦН. Ретранслятор выполняет функции усилителя мощности приходящих сигналов и когерентного их переизлучателя в сторону НЦН. Суммарная мощность ретранслятора всегда ограничена, поэтому ограничена и пропускная способность НРЛ активной системы.

Радиолиния активной системы со случайным доступом к ретранслятору НИСЗ многоканальна, причем число каналов соответствует числу П. Один канал ретрансляционной НРЛ, соответствующий показан на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Модель одного канала ретрансляционной радиолинии

Для вывода энергетических соотношений для ретрансляционной радиолинии воспользуется формулой (5.2):

для участка П, - НИСЗ

для участка НИСЗ - НЦН

Рассмотрим более подробно работу ретранслятора НИСЗ. На его вход поступает смесь полезных сигналов от наблюдаемых П и шумов со спектральной плотностью

где амплитуды сигналов от каждого из потребителей; фаза сигнала независимые равномерно распределенные в случайные величины, так как все П излучают сигналы несинхронно, времена распространения сигналов от П до ретранслятора случайны и коды идентификации П также различны.

Средняя мощность суммарного сигнала (5.5), выделяемая на единичном сопротивлении, оценивается по формуле которая с учетом независимости всех слагаемых [22], входящих в правую часть (5.5), после известных преобразований может быть приведена к виду

Если средняя мощность на выходе передатчика ретранслятора то коэффициент усиления ретранслятора (по мощности)

Шумы, переизлучаемые ретранслятором, имеют спектральную плотность а в месте приема сигналов на

Кроме шумов, вносимых ретранслятором, в приемнике наземного центра имеются также шумы собственные и внешние (космические, галактические, шумы антенны) с суммарной спектральной плотностью Суммарная мощность шумов в полосе с учетом соотношения (5.6) может быть записана в виде

Подставив это выражение в (5.4) и учтя очевидные соотношения между мощностями полезных сигналов, излучаемых П, поступающих на вход ретранслятора и излучаемых ретранслятором, можно получить следующее общее энергетическое уравнение радиолинии с ретрансляцией:

Решив совместно уравнения (5.3) и (5.7), найдем связь отношений сигнал-шум в различных участках радиолинии:

где отношение шум-сигнал в месте приема переизлученных сигналов, учитывающее шумы в месте приема, за исключением ретранслированных шумов.

Следует отметить, что хотя формула (5.8) по виду и совпадает с известным [56] энергетическим соотношением для линии с активной ретрансляцией без генерации сигнала на борту НИСЗ, однако мощность полезного сигнала в месте приема на НЦН вычисляется другим способом. В этом случае считается, что переизлучаемый ретранслятором сигнал содержит как полезную, так и шумовую составляющие и, кроме того, суммарная полезная составляющая рассчитывается с учетом случайной фазировки сигналов от потребителей, причем достаточно велико При малом и при усреднения фаз приходящих на ретранслятор сигналов не происходит и множитель 0,5 должен быть опущен.