Принципы построения спутниковых систем связи

Искусственные спутники Земли (ИСЗ) связного назначения широко используются для передачи различных сообщений, организации ТВ, телефонных, телеграфных и других каналов связи.

Основной принцип создания спутниковых систем связи заключается в размещении ретрансляторов на ИСЗ. Следовательно, спутниковая система связи представляет собой РРЛ с одной промежуточной станцией, размещенной на ИСЗ. При построении спутниковых систем связи используются идеи и принципы, реализуемые в РРЛ.

По способу ретрансляции сигнала спутниковые системы делят на системы с пассивной и активной ретрансляцией.

Система, которая работает без бортовой аппаратуры, называется системой связи с пассивным спутником, или системой с пассивной ретрансляцией. В этом случае сигналы, посланные с Земли, отражаются поверхностью ИСЗ обратно без предварительного усиления. В качестве пассивных спутников могут использоваться как специальные отражатели различной формы (в виде сферических баллонов, объемных многогранников и др.), так и естественный спутник Земли – Луна. При достаточном усилении земных антенн и высокой чувствительности приемника земной станции (ЗС) этот метод радиосвязи может найти применение в системах с малой пропускной способностью. Пропускная способность подобных систем связи при современном уровне техники не превышает двух – трех телефонных сообщений.

Система радиосвязи при наличии бортовой аппаратуры называется системой с активной ретрансляцией сигнала, или системой с активным спутником. При этом энергоснабжение бортового ретранслятора осуществляется от солнечных батарей, находящихся на ИСЗ. Активная ретрансляция является основной в современных системах передачи. Для примера рассмотрим структурную схему дуплексной связи между двумя ЗС при активной ретрансляции сигнала (рис. 11.1). В данном случае передаваемый в одном направлении сигнал подводится к модулятору 9 ЗС 8, в результате чего осуществляется модуляция колебаний с несущей частотой . Эти колебания от передатчика 10 подводятся к антенне 11 и излучаются в сторону ИСЗ, где принимаются бортовой антенной 7 ретранслятора 1. Далее колебания с частотой поступают на разделительный фильтр 6, усиливаются приемником 2, преобразуются в частоту и поступают к передатчику 3 бортового ретранслятора. С выхода передатчика 3 колебания с частотой через РФ подводятся к бортовой антенне и излучаются в сторону Земли. Эти колебания принимаются антенной 19 ЗС 15, подводятся к приемнику 20 и детектору 21, на выходе которого выделяется сигнал .

Передача от ЗС 15 к ЗС 8 сигнала происходит на частоте аналогичным образом, причем на бортовом ретрансляторе осуществляется преобразование колебаний с несущей частотой в колебания с частотой .

ЗС соединяются с узлами коммутации сети связи (например, с междугородной телефонной станцией – МТС), с источниками и потребителями программ телевидения, звукового вещания с помощью наземных соединительных линий.

Очень распространенным и экономически выгодным является использование связных ИСЗ для организации ТВ и радиовещания. В нас­тоящее время под спутниковым ТВ и радиовещанием понимается как передача ТВ сигналов (со звуковым сопровождением), так и радиовещательных звуковых сигналов от одного или нескольких земных передатчиков, связанных с центрами формирования ТВ и радиопрограмм, через ИСЗ на сеть земных приемных установок и распределение этих программ с целью доведения их до абонентов (телезрителей или радиослушателей) с помощью наземных средств связи (ретрансляторов различной мощности, СКТВ, средств коллективного и индивидуального приема). Как правило, в зоне обслуживания связным ИСЗ располагается сеть приемных ЗС различных типов. Для обеспечения высокого качества принимаемых ТВ и звуковых сигналов в спутниковых системах связи из-за очень больших расстояний между ЗС и ИСЗ принимают следующие меры:

1) увеличивают мощность передатчика ЗС до 5…10 кВт;

2) усложняют приемопередающие антенны ЗС;

3) используют малошумящие усилители (смесители на входе приемников);

4) повышают эффективность приема с ЧМ за счет увеличения девиации частоты.

В зависимости от типа ЗС и назначения системы спутниковой связи различают следующие службы радиосвязи:

- фиксированная спутниковая служба (ФСС) – служба радиосвязи между ЗС, расположенными в определенных фиксированных пунктах, при использовании одного или нескольких спутников;

- подвижная спутниковая служба – между подвижными ЗС с участием одного или нескольких ИСЗ;

- радиовещательная спутниковая служба (РВСС) – служба радиосвязи, в которой сигналы спутниковых ретрансляторов предназначены для непосредственного приема населением. При этом непосредственным считается как индивидуальный, так и коллективный прием на сравнительно простые и недорогие установки с абонентским качеством. В нашей стране к ФСС относятся системы «Орбита-2», «Экран», «Москва»; РВСС только создается.

Краткая характеристика сетей мобильной (подвижной) радиосвязи

В последние годы наблюдается резкий рост числа пользователей радиосетей как у нас в стране, так и за рубежом. В ряде случаев такие сети целесообразно создавать не только для обеспечения связи между подвижными объектами, где таким сетям нет альтернативы, но и для организации связи между стационарными объектами. Достоинства радиосетей (беспроводных сетей) перечислены в табл. 11.1.

Во многих случаях окупаемость беспроводных сетей составляет 1–2года. В то же время срок окупаемости проводных значительно выше. Проводные сети экономически нецелесообразны на местностях с малой плотностью населения, например в случае, когда требуется обеспечить телефонную связь с удаленной от райцентра фермой. В настоящее время доминирующее положение на рынке подвижной радиосвязи занимают:

- профессиональные (частные) системы подвижной связи;

- системы персонального вызова;

- системы беспроводных телефонов;

- системы сотовой связи общего пользования.

Первые системы подвижной радиосвязи создавались и развивались в интересах государственных организаций, коммерческих структур, скорой помощи, милиции и т.п. В принятой за рубежом классификации эти системы относятся к так называемым профессиональным системам подвижной радиосвязи PMR (Professional Mobile Radio). Как правило, PMR имеют радиальную или радиально-зоновую структуру сети.

В профессиональных системах подвижной радиосвязи наиболее эффективное использование выделенного частотного ресурса обеспечивается в системах со свободным доступом абонентов к общему частотному ресурсу, получивших название транкинговых (от англ. trunk – магистраль, шина). Различают транкинговые системы с последовательным (сканирующим) поиском свободного канала связи и с выделенным каналом управления. Сканирующий транкинг характеризуется значительным временем установления канала связи и может быть рекомендован при небольшом количестве каналов (до 5–8).

Системы персонального радиовызова (СПРВ) гармонично сопрягаются с системами радиосвязи и передачи данных. Персональный радиовызов (пейджинг) – услуга электросвязи, обеспечивающая беспроводную одностороннюю передачу информации в пределах обслуживаемой зоны. По своему назначению СПРВ можно разделить на частные (ведомственные) и общего пользования.

Частные СПРВ обеспечивают передачу сообщений в локальных зонах или на ограниченной территории в интересах отдельных групп пользователей. Как правило, передача сообщений в таких СПРВ осуществляется с пультов управления диспетчерами без взаимодействия с ТФ ОП.

Под системами персонального радиовызова общего пользования понимается совокупность технических средств, через которые с помощью ТФ ОП происходит передача в радиоканале сообщений ограниченного объема.

Основными компонентами коммерческого успеха этих систем являются: широкая зона обслуживания в масштабах страны с возможностью межнационального взаимодействия; низкие тарифы и арендная плата; простота передачи сообщений и удобство пользования; малые габариты приемников СПРВ и длительный срок непрерывной работы с одним источником.

Системы беспроводных телефонов были первоначально ориентированы на резидентное использование, т.е. в условиях офисов и квартир. Позже они стали развиваться как системы общего пользования, обеспечивающие поддержку услуг общего доступа.

Такие системы уже сейчас составляют определенную конкуренцию макросотовым сетям, которые будут более детально рассмотрены ни­же.

Сети связи с подвижными объектами могут иметь радиальную, радиально-зоновую и сотовую структуру сети.

Радиальные системы основаны на использовании одной центральной наземной радиостанции, имеющей значительный радиус действия (до 50…100 км). При радиально-зоновой структуре сети область обслуживания делится на зоны, в каждой из которых используется радиальный принцип передачи сигналов.

Радиальным сетям присущ ряд недостатков, основными из которых являются ограниченность зоны обслуживания, нерациональное использование имеющегося частотного ресурса, невозможность существенного увеличения числа обслуживаемых абонентов из-за появления взаимных помех. Для передачи информации в радиальных системах выделяется диапазон частот . В этом диапазоне организуются каналы с полосой пропускания . Тогда число каналов N в диапазоне :

Очевидно, что число каналов N и будет определять число абонентов, пользующихся радиосвязью.

Для преодоления ограничений на число каналов в условиях ограниченного частотного ресурса была предложена сотовая идеология построения сетей радиосвязи, позволяющая использовать одни и те же частоты в нескольких ячейках (сотах), отстоящих друг от друга на расстояние, зависящее от размеров соты.

Идея сотовой телефонной связи такова (рис. 11.2). Пло­щадь, подлежащая теле­фо­ни­зации, покрывается сетью базовых приемопередатчиков (Base Transceiver Station – BТS). При этом чувствительность и излучаемая мощность базовой станции гораздо выше, чем чувствительность и мощность излучения мобильной станции (Mobile Station – MS), что позволяет сделать сами телефоны достаточно компактными и использовать источники питания ограниченной емкости. При перемещении MS через границу зоны обслуживания BS (соты) должно обеспечиваться автоматическое (и незаметное для абонента) переключение обслуживания с одной базовой станции на другую. Переключение осуществляет центр коммутации подвижной сети (Mobile Service Switching Center – MSC). Центр коммутации подвижной связи (MSC) имеет выход на коммутируемую телефонную сеть общего пользования (PSTN – Public Switched Telephone Network).

Если представить зону обслуживания абонентов сотовой сети как окружность с радиусом (рис. 11.3), то площадь этой зоны будет площадь соты (шестиугольника) равна , где – радиус рабочей зоны BS, тогда число сот L определяется по формуле (11.1) Очевидно, что число BS равно числу сот, так как на каждую соту приходится одна базовая станция.

Соты группируются в кластеры. В одном кластере находится с базовых станций, работающих в неповторяющихся диапазонах частот, каждая из BS обеспечивает I каналов. Общее число каналов в кластере равно cI, а общая полоса, занимаемая этими каналами,

(11.2)

где – полоса пропускания одного канала.

Так как в зоне обслуживания радиосвязью размещается L/c кластеров, работающих в повторяющихся диапазонах частот, то при том же ресурсе частот число каналов в сотовых сетях радиосвязи увеличивается в L/c раз по срав­не­нию с радиальными системами радиосвязи.

Для увеличения числа абонентов надо стараться уменьшить число сот в кластере. Минимальное значение с равно 2. На рис. 11.3 приведена архитектура сотовой сети с с = 7. На практике с определяют по формуле (11.3)

где D – расстояние между базовыми станциями, использующими одни и те же рабочие частоты. Это расстояние выбирается так, чтобы помехи от BSi одного кластера в зоне обслуживания BSi* соседнего кластера не превышали допустимой величины. Частоты BSi и BSi* совпадают.

Более эффективной считается система, которая в выделенном спектре частот обслуживает большее количество MS. Из анализа выражений (11.2) и (11.3) следует, что увеличение доступных абонентам каналов при заданных и с может быть достигнуто путем уменьшения радиуса соты R. Уменьшение радиуса соты позволит уменьшить коэффициент повторяемости с, получить большие значения отношений сигнал – помеха на входе MS, но приведет к росту числа переключений MS между базовыми станциями, что увеличивает нагрузку на устройства управления BS и MS, а также число перерывов в связи. Таким образом, уменьшение размеров соты обеспечивает повышение эффективности использования спектра радиочастот, но повышает требование к обеспечению непрерывности связи с MS.

При проектировании сотовых сетей помимо перечисленных выше факторов следует учитывать данные о нагрузке, поступающей от абонента. Так, считается, что во время наибольшей нагрузки типичный абонент делает 1 вызов в час, средняя длительность сеанса связи 90 с. Таким образом, нагрузка от абонента

эрланга,

где n – число вызовов в час наибольшей нагрузки, Т – длительность сеанса связи.

Во время сеанса связи в среднем требуется одно переключение на другую сотовую зону. На один вызов, получаемый абонентом, он сам инициирует два вызова. Менее 10 % вызовов – это вызовы от подвижного к подвижному телефону.

При средней длительности сеанса связи 90 с пропускная способность одного канала составляет 40 вызовов в час. Следовательно, если в среднем абонент делает один вызов в час, то один канал может обслужить 40 абонентов в час. Очевидно, что и коммутатор сотовой системы должен в час наибольшей нагрузки обрабатывать 40 вызовов в час от каждого канала. Приведенные оценки являются максимальными теоретическими оценками. Более реалистичные оценки составляют примерно 75 % от теоретических.

Сотовая идеология систем подвижной связи начала разрабатываться в 70-х годах. Однако внедрение сотовых систем началось только после того, как были найдены способы определения текущего местоположения абонентов и обеспечения непрерывности связи при перемещении абонента из одной соты в другую.

Различают аналоговые и цифровые сотовые системы подвижной связи. Известно девять основных стандартов аналоговых систем. Один из них – NMT (Nordic Mobile Telephone System) принят в качестве федерального стандарта для России.

Однако аналоговые системы уже не удовлетворяют современному уровню развития информационных технологий из-за ряда недостатков, главные из которых несовместимость стандартов, ограниченная зона действия, низкое качество связи, отсутствие засекречивания передаваемых сообщений и взаимодействия с цифровыми сетями с интеграцией служб и пакетной передачи данных. Пик числа абонентов аналоговых сетей приходится на 1994 г. В настоящее время в мире наблюдается снижение числа пользователей аналоговых сетей.

В 80-х годах в Европе, Северной Америке и Японии приступили к интенсивному изучению принципов построения перспективных цифровых систем и сегодня уже разработаны три стандарта таких систем, один из них, GSM-900, принят в качестве федерального для цифровых сотовых сетей России.

Внедрение сетей подвижной радиотелефонной связи в России началось в 60-х годах с вводом в действие отечественного оборудования системы «Алтай-1». В первых десятилетиях эти сети предназначались в основном для организации оперативной связи должностным лицам органов государственного и административно-хозяйственного управления.

По мере изменения в России социальных и экономических условий появилась необходимость расширения сетей радиотелефонной связи, повышения качественных показателей услуг, предоставляемых этими сетями. Решение этой задачи в настоящее время можно обеспечить только путем использования передовых зарубежных технологий и инвестирования работ по созданию в стране систем сухопутной подвижной радиосвязи общего пользования (СПР-ОП).

Транкинговые системы радиосвязи (ТСР) являются развитием систем низовой полудуплексной радиосвязи и по ряду признаков могут быть соотнесены с сотовыми системами связи. В отличие от обычных систем с постоянно закрепленными частотными каналами в ТСР применяется динамическое распределение каналов. Термин «транкинг», принятый в сфере профессиональной радиосвязи, означает метод свободного доступа большого числа абонентов к ограниченному числу каналов (пучку, стволу или, по зарубежной терминологии, – транку). Поскольку в какой-либо момент времени не все абоненты активны, необходимое число каналов значительно меньше общего числа абонентов.

Когда радиоабонент транкинговой системы осуществляет вызов, система назначает ему один из имеющихся свободных каналов. При этом статистика активности обычно такова, что небольшого количества выделенных каналов достаточно для обслуживания значительного числа абонентов. В отличие от обычных систем радиосвязи ТСР характеризуются следующими признаками:

- экономное использование радиоспектра;

- наличие одной или нескольких базовой радиостанций и системы управления;

- возможность выхода в другие сети, в частности в телефонную сеть общего пользования;

- увеличение зоны обслуживания путем создания многозоновой сети;

- передача данных и телеметрической информации;

- множество сервисных возможностей.

Перечисленные выше признаки характерны и для сотовых систем связи. Однако в отличие от сотовых транкинговые системы в первую очередь ориентированы на задачи, связанные с оперативным управлением. Список потребителей здесь чрезвычайно широк – подразделения железных и автомобильных дорог, предприятия энергетического комплекса, администрации всех уровней, учреждения городского хозяйства, правоохранительные органы, отряды МЧС, коммерческие структуры и т.д.

В сравнении с сотовыми системами к преимуществам ТСР, позволяющим отдать им предпочтение при организации оперативной связи, следует отнести:

- гибкую систему вызовов – индивидуальный, групповой, вещатель­ный, приоритетный, аварийный и др.;

- гибкую систему нумерации – от коротких двух- или трехзначных до полноценных городских номеров;

- малое время установления соединения – менее секунды, против нескольких секунд в сотовых системах;

- возможность работы в группе;

- наличие (в ряде систем) режима непосредственной связи между двумя абонентскими радиостанциями без участия базовой;

- экономичность – по стоимости оборудования и по эксплуатационным расходам ТСР в несколько раз экономичнее сотовых систем.

Сравнивая сотовые и транкинговые системы, необходимо отметить, что при внешней структурной схожести они существенно отличаются по ряду функциональных особенностей и системных возможностей. Если первые ориентированы на потребителей обычных телефонных услуг и окупаются в регионах с высокой плотностью населения (порядка тысячи и более абонентов в зоне), то вторые прежде всего являются средством оперативной и производственно-техноло­ги­ческой связи и рентабельны при на порядок меньшем числе абонентов.

Следует заметить, что сами термины «сотовые» или «транкинговые системы» малоинформативны с точки зрения выявления их отличий. Так, в сотовых системах используется метод динамического распределения каналов, т.е. транкинг, и наоборот, современные многозоновые транкинговые системы содержат ряд «родовых» признаков сотовых систем. Эти термины сложились исторически и обозначают системы мобильной радиосвязи, которые развивались своими путями, решая разные задачи.

Телевизионные системы

Оконечным устройством, принимающим ТВ изображение, является зрительная система человека. Поэтому для рационального построения ТВ систем необходимо учитывать свойства и характеристики зрения.

Зрительная система состоит из приемника светового излучения – глаза, нервных волокон, преобразующих и передающих зрительную информацию в мозг человека, и зрительных участков коры головного мозга, в которых происходит расшифровка информации и формирование зрительного образа.

Важнейшей характеристикой зрения, определяемой структурой сетчатки глаза, является разрешающая способность, т.е. способность глаза различать мелкие детали. Количественно она оценивается величиной, обратной минимальному углу, под которым две светящиеся точки наблюдаются раздельно. При нормальном зрении разрешаемый угол составляет примерно 1?, в этом случае изображение рассматриваемых точек попадает на отдельные колбочки. Ограниченная величина разрешающей способности глаза позволяет воспроизводить конечное число элементов в ТВ изображениях.

Глаз человека обладает инерционностью, т.е. способностью сохранять зрительное ощущение в течение некоторого времени после прекращения его воздействия. Инерционность зрения используется для получения слитного восприятия движения при последовательной передаче неподвижных изображений. Этот принцип используется в ТВ. Слитность движения наступает при передаче 16–20 изображений в секунду, однако при этом глаз ощущает еще мелькания яркости при смене изображений. С увеличением частоты смен изображений мелькания яркости уменьшаются, а затем становятся незаметными. Частота, при которой глаз перестает воспринимать мелькания яркости, называется критической частотой мельканий (fкр) Критическая частота мельканий зависит от средней яркости изображения (L) и определяется следующим эмпирическим выражением:

.

Для яркости современных ТВ экранов, равной примерно 100…200 кд/м², fкр»45 – 48 Гц.

Структура передающей сети телевизионного вещания

Для ТВ вещания используются метровый и дециметровый диапазоны волн электромагнитных колебаний, соответствующие очень высоким и ультравысоким частотам, которые для удобства называются ультракороткими волнами, или УКВ.

Сигналы ТВ программ передаются абонентам (телезрителям) в основном с помощью наземной ТВ передающей сети, систем кабельного телевидения (СКТВ) и системы непосредственного ТВ вещания (НТВ), использующей связные искусственные спутники Земли (ИСЗ), находящиеся на геостационарной орбите (ГСО).

Наземная ТВ передающая сеть состоит из телецентров, работающих совместно с радиотелевизионными передающими станциями (РТПС), ТВ ретрансляторов и технических средств передачи ТВ сигналов на большие расстояния. Телецентры представляют собой комплексы радиотехнической аппаратуры, помещений и служб, необходимых для создания ТВ программ. С телецентров сформированные ТВ сигналы непосредственно передаются на РТПС. К настоящему времени в России используются 350 РТПС с передатчиками мощностью 1 кВт и более, причем 300 из них являются многопрограммными, и 10 000 РТПС с передатчиками мощностью менее 1 кВт, из которых около 4000 многопрограммные. Основным назначением ТВ ретрансляторов является обеспечение более равномерного покрытия густонаселенной территории ТВ вещанием. ТВ ретрансляторы требуются, как правило, в двух случаях: во-первых, вне зоны уверенного приема основной мощности РТПС и, во-вторых, внутри зоны в местах, в которых по географическим причинам сигнал основной станции ослаблен и не обеспечивает удовлетворительного качества приема. Около 1000 ретрансляторов имеют передатчики мощностью более 1 кВт, а 12 000 – передатчики мощностью менее 1 кВт. Причем около 10 000 ретрансляторов имеют спутниковые приемные антенны.

Распределение сигналов ТВ программ на большие расстояния по территории России осуществляется с помощью разветвленной сети радиорелейных линий (РРЛ) и спутниковых систем связи «Орбита», «Экран», «Москва». Причем наземная распределительная сеть включает в себя свыше 300 тыс. канало-километров РРЛ.

В состав современной сети ТВ вещания нашей страны входят также около 85 млн. телевизоров.

Организовано ТВ вещание по зональному принципу с поочередным повторением передачи центральных программ для каждой из пяти существующих зон со сдвигом во времени на 2 ч.

С целью классификации выделенная для ТВ вещания полоса частот электромагнитных колебаний условно разбита на пять частотных диапазонов, в которых может быть размещено 74 радиоканала:

1-й диапазон 48,5…66 МГц (радиоканалы 1 и 2);

2-й диапазон 76…100 МГц (радиоканалы 3–5);

3-й диапазон 174…230 МГц (радиоканалы 6–12);

4-й диапазон 470…582 МГц (радиоканалы 21–34);

5-й диапазон 582…960 МГц (радиоканалы 35–82).

Следует заметить, что между вторым и третьим радиоканалами расположена полоса частот, отведенная для ОВЧ ЧМ, т.е. для УКВ ЧМ вещания, равная 7 МГц (66…73 МГц).

Выбор нижней границы 1-го диапазона определяется тем, что для упрощения конструкции ТВ приемников и снижения частотных искажений при выделении полного ТВ сигнала из радиосигнала необходимо, чтобы несущая частота изображения в несколько раз превышала максимальную частоту спектра модулирующего ТВ сигнала МГц. Кроме того, частотный диапазон примерно до 40 МГц практически полностью занят для целей радиовещания и радиосвязи и других радиослужб. Верхняя граница 5-го частотного диапазона ограничена длинами радиоволн, на которых начинают сказываться значительное их поглощение в атмосфере и влияние ее неоднородностей – дождя, тумана и т.д.

Принципы телевизионной развертки

ТВ система представляет собой совокупность оптических, электронных и радиотехнических устройств, используемых для передачи на расстояние движущихся изображений.

Передача изображений осуществляется электрическим способом, т.е. оптическое изображение в начале передачи преобразуется в электрический сигнал, передаваемый по каналу связи, который затем в месте приема вновь преобразуется в оптическое изображение.

Для ТВ системы, когда изображение воспринимается наблюдателем, степень точности воспроизведения изображения ограничивается физиологическими характеристиками зрения: разрешающей способностью глаза, его контрастной чувствительностью и инерционностью зрительного восприятия. Поэтому при передаче изображение условно разбивается примерно на 500 000 элементарных площадок, называемых элементами изображения. ТВ система должна передавать информацию о яркости каждого элемента. При одновременной передаче сигналов яркости всех элементов в ТВ потребовалось бы число каналов, равное числу элементов изображения, что практически невозможно. Поэтому в ТВ используется последовательная передача сигналов яркости элементов изображения, называемая разверткой. Процесс развертки заключается в периодическом движении развертывающих элементов по передаваемому и воспроизводимому изображениям. В настоящее время для развертки используется электронный луч передающей и приемной ТВ трубок. Способ перемещения электронных лучей по плоскости изображений может быть любым. Однако для правильного воспроизведения изображения закон движения электронных лучей при передаче и приеме изображений должен быть строго одинаковым, т.е. необходимо соблюдать. синхронность и синфазность разверток

В ТВ принята линейно-строчная развертка, при которой по всей площади изображения движение развертывающего элемента осуществляется по двум взаимно перпендикулярным направлениям: по горизонтали – вдоль оси x и по вертикали по – оси y. За счет движения электронного луча по горизонтали прочерчиваются параллельные прямые линии, называемые строками. Движение от начала к концу строки образует прямой ход развертки, а возвращение развертывающего элемента от конца предыдущей строки к началу следующей называется обратным ходом, который необходим для подготовки к развертке следующей строки. В результате перемещения по вертикали, создаваемого кадровой разверткой, все строки располагаются одна под другой и образуют геометрическую фигуру, называемую растром.

Если все строки растра прочерчиваются последовательно одна под другой, то такая развертка называется прогрессивной. При прогрессивной развертке за один период кадровой развертки происходит передача неподвижного изображения, называемого кадром.

Закон движения развертывающего элемента вдоль оси х как функция времени x = f(t) изображается в виде кривой пилообразной формы (рис. 11.5, а). Чтобы строчки растра были параллельными и располагались одна под другой, характер движения по вертикали также делается линейным. При этом строчки растра оказываются несколько наклоненными по отношению к горизонтальной границе ТВ изображения, что при большом числе строк разложения практически незаметно. Закон движения развертывающего элемента по вертикали как функция времени y = f(t) аналогичен закону движения по горизонтали и также является пилообразным (см. рис. 11.5, б). Аналогично строчной кадровая развертка имеет прямой и обратный ходы.

Число строк разложения определяется разрешающей способностью глаза и оптимальным углом рассматривания ТВ изображения. Чтобы строчная структура изображения не была заметной, отечественным ТВ стандартом принято число строк z, равное 625, при условии, что наблюдатель находится на расстоянии 5h (пяти высот ТВ экрана). В этом случае зритель будет воспринимать ТВ изображение в вертикальной плоскости под оптимальным углом 15°. Выбранное число строк характеризует четкость ТВ изображения в вертикальном направлении, т.е. способность воспроизводить мелкие детали по вертикали.

В перспективных системах телевидения для обеспечения максимальной комфортности зрителей предлагается рассматривать ТВ изображение с расстояния 3h, т.е. под углом 20° в вертикальной плоскости. Для слияния строчной структуры ТВ изображений и повышения вертикальной четкости при таком расстоянии рассматривания требуется увеличение числа строк разложения в каждом кадре практически в 2 раза. Системы с увеличенным числом строк разложения получили название ТВ систем высокой четкости (ТВЧ).

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте основные принципы построения спутниковых систем связи.

2. Приведите структурную схему спутниковой системы передачи, поясните назначение элементов схемы.

3. Какие сообщения передаются по спутниковым линиям связи?

4. Какие основные службы радиосвязи организуются в спутниковых системах?

5. Каковы преимущества беспроводных сетей по сравнению с проводными?

6. Перечислите основные виды систем подвижной радиосвязи.Что дает использование сотовой структуры в сетях подвижной радиосвязи?

7. Какова основная особенность транкинговых систем мобильной связи?

8. Каковы основные преимущества транкинговых систем по сравнению с сотовыми?

9. Перечислите основные характеристики зрительного анализатора.

10. Каким способом осуществляется развертка ТВ изображения?

11. Из каких условий определяется число строк разложения ТВ изображения?

12. Чему равняется частота смены кадров в ТВ системе?

13. Какими способами ТВ программы доводятся до телезрителей?

14. В каких диапазонах радиоволн ведется ТВ вещание?

15. Как обеспечивается совместная работа большого количества ТВ станций?

16. С какой целью осуществляется смещение несущих частот передающих ТВ радиостанций?