27

1. Aspecte privind utilizarea GPS n domenii civile;6.2.1 tiin i cercetare

Arheologia, ca ramur a tiinei, utilizeaz GPS mai ales ca urmare a prospectrilor aeriene i satelitare.Geodezii utilizeaz (D)GPS pentru a realiza cadastru (geodezia satelitar) repede i eficient cu o precizie milimetric.

n topografia terestr, GPS a devenit o metod exclusiv n dispunerea punctelor de referin n reelele de baz.

Alte domenii de aplicare a GPS sunt:

-fizica (diverse msurtori, msurarea standardizat a timpului);

-tiine inginereti (construcii industriale);

-cartografie;

-geografie;

-domeniul forestier i agricultura;

-ecologia mediului nconjurtor (peisajului);6.2.2 Comer i industrieTraficul rutier va continua s fie cea mai mare afacere pentru GPS. . Un vehicul are un calculator cu un ecran, astfel c o hart a zonei arat poziia acestuia permanent.

Se poate selecta cea mai bun rut spre destinaie. Cnd traficul este aglomerat, se pot stabili rute alternative cu determinarea timpului i a combustibilului necesar parcurgerii lor.

Sistemele de navigaie a vehiculelor vor ndruma oferul spre destinaie prin afiarea direciei i prin recomandri auditive (mesaje vorbite. Multe trenuri sunt echipate cu GPS pentru a transmite poziia trenului pe traseu fa de staii, permind o mai bun informare a pasagerilor privind momentul ajungerii n staii.

GPS poate fi utilizat pentru localizarea autovehiculelor i ca un dispozitiv anti-furt. O funcie important se realizeaz cu GPS n cazuri de urgene. Un receptor GPS este conectat cu senzori care semnaleaz accidentele de main. Coordonatele accidentului, direcia de deplasare a vehiculului, nivelul stricciunilor sunt transmise sub forma unui mesaj de urgen la un centru.6.2.3 Agricultur i domeniul forestier

Se pot enumera urmtoarele exemple de aceste aplicaii:

-optimizarea transportului de lemne (cherestea);

-managementul inventarierilor, n sensul identificrii tierilor n pdure;

-conservarea solului prin stabilirea rutelor de transport a lemnului tiat;

-managementul micilor pduri private (parcele mici de pdure) privind costurile de exploatare, cantitile suplimentare necesar a fi transportate.

6.2.4 Tehnologia comunicaiilor

-sincronizarea n timp a sistemului de transfer a mesajelor;

-sincronizarea reelelor de radiofrecven.

6.2.5 Turism/sport

-planificarea rutelor i selectarea punctelor importante (monumente naturale, monumente cultural istorice);

-activiti n aer liber, activiti sportive.

2.Semnale transmise n sistemul GPS;Principiul determinrii poziiei cu GPS i precizia poziiilor determinate depind puternic de natura semnalelor. Semnalul GPS este complex i ofer posibilitatea rezolvrii urmtoarelor probleme:

-determinarea poziiei pe principiul unui singur drum (mod pasiv);

-determinarea precis a distanei i direciei (efect Doppler),

-transmiterea informaiei de navigaie;

-recepia simultan a semnalelor ctorva satelii;

-asigurarea coreciilor pentru refracia ionosferic a semnalelor;

-protecia mpotriva interferenelor i efectelor multici.

Alegerea frecvenei purttoare

Pentru alegerea frecvenei purttoare sunt necesare urmtoarele cerine:

-frecvena trebuie aleas sub 2 GHz (peste aceast valoare, sunt necesare antene de recepie directive);

-ntrzierile ionosferice sunt enorme pentru frecvene sub 100MHz i peste 10GHz;

-viteza de propagare a undelor n atmosfer difer de viteza luminii n vid, cu att mai mult cu ct frecvenele sunt mai mici;

-este necesar o band ridicat a codurilor PRN (Pseudo Random Noise) care moduleaz frecvenele purttoare. De aceea trebuie aleas o gam a frecvenelor ridicate cu posibilitatea unei limi de band ridicate;

-alegerea frecvenei trebuie s asigure eliminarea influenei fenomenelor meteo (ploaie, zpad, nori) n propagarea semnalului.

Alegerea a dou frecvene s-a dovedit a fi avantajoas.

Fiecare satelit emite 2 semnale purttoare n domeniul microundelor, denumite L1 i L 2 (frecvene situate n banda L ntre 1000 i 2000 MHz).

Semnalul purttor L1 cu frecvena de 1575,42 MHz (lungimea de und de 19,05 cm) este utilizat de receptoarele GPS civile. Semnalul cu frecvena L1 poart datele de navigaie (mesajul de navigaie) i codul SPS-codul de poziionare standard (SPS code - The Standard Positioning Service code).Semnalul purttor L2 cu frecvena 1227,60 MHz. ( =24,45 cm) poart codul P i este utilizat numai de receptoarele care sunt destinate pentru poziionarea precis, PPS - The Precise Positioning Service, specific receptoarelor militare.Modularea semnalelor purttoare

Cele dou semnale purttoare L1 i L2, sunt modulate binar n faz de ctre trei semnale modulatoare: codul C/A, codul P i semnalul de date (mesajul de navigaie).

-Codul C/A (Coarse Acquisition Code) (brut, aproximativ).

Codul C/A este utilizat de receptoarele GPS civile.

Acest cod este un cod cu lungimea de 1023 chip fiind emis cu o frecven de 1,023 MHz. Numele de chip este utilizat n locul bitului, pentru c nu este transmis informaie de ctre fiecare nivel de unu i zero, ci de ctre ntreaga succesiune de unu i zero. Prin modularea binar n faz a purttoarei cu acest cod, crete limea de band a semnalului transmis de satelit de la 2 MHz la 20 MHz (spectru mprtiat). n felul acesta scade pericolul interferenelor.

Codul C/A este un cod pseudoaleator, care seamn cu un cod aleator, dar care este bine definit pentru fiecare satelit (toi cei 1024 bii se repet). Prin urmare, n fiecare secund sunt generai 1023000 chips. innd cont de viteza undelor, rezult c lungimea unui chip este de 300 m.Fiecare din cei 28 de satelii transmite un semnal unic alocat lui. Aceast semntur const dintr-o secven binar pseudoaleatoare (apparent random sequence sau Pseudo Random Noise Code - PRN) format din 1023 nivele de zero i unu.]\-Codul P (Precise Code) (precis)Moduleaz ambele frecvene purttare i este un cod pseudoaleator de 10,23 MHz foarte lung. Codul ar putea dura 266 de zile, dar numai 7 zile sunt utilizate. Pentru protecia mpotriva semnalelor de interferen emise de un posibil inamic, codul P poate fi transmis criptat. Pe durata modului anti-spoofing (AS) (mpotriva alterrii), codul P poate fi criptat ntr-un cod Y. Codul criptat necesit un modul AS special pentru fiecare canal de recepie i este accesibil pentru personalul autorizat n posesia unei chei speciale.

Codul P i codul Y sunt destinate determinrii poziiei precise (domeniul militar). ncepnd cu 31 ianuarie 1994, sistemul AS opereaz continuu i codul P este emis numai ca i cod Y.

Cele 2 coduri moduleaz cele dou purttoare utiliznd Bi-Phase-Shift-Keying-BPSK (modulaia binar de faz), rezultnd semnale cu spectru mprtiat cu limea de band 2,046 MHz i respectiv 20,46 MHz. Utilizarea tehnicii spectrului mprtiat permite emiterea semnalelor la un nivel mic de putere. La sol, semnalele recepionate au nivel de minim -160 dBW, ceea ce este echivalent cu o surs de lumin de 10 W vzut de la 1000 mile.-Semnalul de date sau mesajul de navigaieSemnalul cu frecvena L1 este modulat alturi de codul C/A i de informaia de navigaie.

Mesajul de navigaie este transmis de satelit cu o rat de 50 bii/secund i cuprinde:

-timpul satelitului i semnalele de sincronizare;

-date precise privind orbita proprie (efemeridele);

-informaia de corectare a timpului pentru determinarea timpului exact de satelit;

-datele privind orbita aproximativ a tuturor celorlali satelii (almanahul);

-semnale de corecie pentru calculul timpului de tranzit al semnalului;

-date privind ionosfera;

-informaii privind starea (sntatea) sateliilor.

Semnalul de date complet conine 37500 bii la o rat de transmitere de 50 bii/s, pe o durat de 12,5 minute.

Aceast durat este necesar receptorului GPS pn cnd prima determinare a poziiei este posibil, dac nu exist informaii memorate despre satelii sau dac informaiile nu sunt actualizate. Pentru transmiterea unui ntreg almanah, sunt necesare 25 de cadre diferite i aceasta dureaz 12,5 minute. Un receptor GPS trebuie s colecteze un almanah complet cel puin odat, pentru a determina poziia (prima iniializare).Prin utilizarea mesajului de navigaie, receptorul de satelit este capabil s determine timpul de emisie al semnalului de ctre fiecare satelit vizibil i poziia exact a satelitului n momentul emisiei.

Semnalul de date este mprit n 25 de cadre (pri), fiecare avnd o lungime de 1500 bii (adic un interval de 30 sec pentru emisie).

Cele 25 de cadre se impart n 5 subcadre, fiecare de cte 300 de bii transmii pe o durat de 6 sec.

Fiecare subcadru, la rndul lui, este mprit n cte 10 cuvinte, de cte 30 de bii, durata cuvintelor fiind de 0,6 sec.

De asemnea, semnalul de date conine parametrii de corecie ai ceasurilor sateliilor. De ce este necesar acest lucru, dac ceasurile atomice sunt absolut precise? Fiecare satelit dispune de cteva ceasuri atomice (patru) i timpul este foarte precis. Oricum ceasurile atomice ale fiecrui satelit nu sunt sincronizate la timpul de referin GPS, ci au timpul propriu.

De aceea sunt necesare date de corecie a ceasurilor fiecrui satelit. n plus, timpul de referin GPS difer de timpul UTC (timpul lumii-world time), care este sincronizat cu rotaia Pmntului.

Dac satelitul nu transmite datele sale corect sau orbita sa este instabil, el este marcat ca defect de ctre staia de control. Aceast informaie este transmis de satelit n propriul semnal. Receptoarele nu iau n considerare datele satelitului cu probleme.

O cauz des ntlnit pentru care sateliii sunt marcai defeci, o constituie necesitatea unei corecii a orbitei. n acest caz, motorul satelitului este pus n funciune, satelitul este stabilizat pe noua sa orbit i se ridic marcarea acestuia.

Cnd datele efemeridelor i datele de almanah sunt memorate n receptor, veridicitatea acestora determin timpul necesar pentru prima determinare a poziiei.

Cnd receptorul nu a avut contact cu sateliii un timp mai mare, prima determinare a poziiei dureaz mai mult. Dac contactul cu sateliii a fost doar interupt pentru scurt timp (ex.: la trecerea printr-un tunel), determinarea poziiei este restartat imediat i vorbim de reachiziie.

Dac poziia i timpul sunt cunoscute, iar datele de efemeride i de almanah sunt actualizate, avem n vedere un start rapid.

Acesta este cazul n care receptorul este pornit n aproximativ aceeai poziie n interval de 2-6 ore dup ultima determinare a poziiei. n acet caz o poziie fix poate fi obinut n aproximativ 15 sec.

Dac datele de almanah sunt disponibile i timpul receptorului este corect, dar datele de efemeride sunt neactualizate, se cheam un start nclzit. n acest caz dureaz 45 sec pentru actualizarea datelor de efemeride i obinere a unei poziii fixe.

Datele de efemeride sunt nvechite dac trec mai mult de 2-6 ore de la recepia ultimilor date de la sateliii care se vd. Cu ct numrul noilor satelii devenii vizibili de la ultima determinare a poziiei, este mai mare, cu att dureaz mai mult startul nclzit.

Dac nici efemeridele, nici datele de almanah i nici ultima poziie nu sunt cunoscute, vorbim de un start rece. n acest caz procedura de colectare de la satelii a datelor de almanah dureaz 12,5 min. Aceasta se ntmpl cnd receptoarele sunt decuplate pentru cteva sptmni, au rmas fr baterii, sau au fost deplasate cu peste 300 km de la ultima poziie fix.

n ultimul caz, nu este necesar colectarea datelor de almanah, dar dac se vd satelii cu probleme, receptorul trebuie s scaneze toi sateliii din cmpul de vedere. Pentru multe receptoare, durata unui start rece poate fi scurtat prin introducerea manual a datei i poziiei aproximative.3.Surse de eroare n GPS;Disponibilitatea (folosirea) Selectiv

Disponibilitatea selectiv (selective availability-SA) este o falsificare artificial a timpului n semnalul L1 emis de satelit. Pentru receptoarele civile GPS, aceasta conduce la o micorare a preciziei n determinarea poziiei (fluctuaii de aproximativ 50 m pe durata a ctorva minute). n plus, datele de efemeride sunt emise cu precizie mai mic, nsemnnd c poziiile satelitului emise nu corespund cu poziiile actuale. n felul acesta, poate fi realizat o imprecizie a poziiei de 50-150 m n cteva ore.

Raiunile SA constau n considerentele de securitate. De exemplu, teroritii nu vor avea posibilitatea de a localiza cldiri importante cu arme artizanale teledirijate.

Un alt factor care influeneaz precizia determinrii poziiei este geometria satelitar. Simplificat, geometria satelitar descrie poziia sateliilor, fiecare fa de ceilali, funcie de poziia receptorului.

Dac un receptor vede 4 satelii i toi sunt dispui n Nord-Vest de exemplu, aceasta conduce la o geometrie nefavorabil. n cel mai ru caz, cnd toate determinrile de distan tind spre aceeai direcie, nu este posibil nici o determinare a poziiei. Chiar dac o poziie este determinat, eroarea poziiilor poate fi de 100-150 m.

Dac 4 satelii sunt bine distribuii n cmpul de vedere, determinarea poziiei este mult mai precis. Pentru sateliii dispui la Nord, Sud, Est i Vest, la unghiuri de 90o, geometria satelitar este bun.

Pentru indicarea calitii geometriei satelitare, se utilizeaz mai ales valorile DOP (dilution of precision). Orbitele sateliilor

Dei sateliii sunt poziionai pe orbite foarte precise, sunt posibile uoare deplasri ale orbitelor datorit forelor de gravitaie. Soarele i luna au influene slabe asupra orbitelor.

Datele privind orbitele sunt controlate i corectate regulat i sunt trimise receptoarelor n pachete ale datelor de efemeride. De aceea influena n exactitatea determinrii poziiei este mai degrab redus, rezultantul erorii fiind mai mic de 2 m. Efectul multici

Efectul multici este cauzat de reflexia semnalelor sateliilor de obiectele nalte din jurul receptorului. Pentru semnalele GPS, acest efect apare ndeosebi n vecintatea unor cldiri mari sau altor structuri nalte. Semnalul reflectat ajunge la receptor dup un timp mai mare dect cel direct. Rezult erori de civa metri. Efectele atmosferice

Alt surs de inexactiti este reducerea vitezei de propagare n troposfer i ionosfer. Aceste straturi refract undele electromagnetice ale sateliilor, rezultnd creterea timpului de propagare al semnalelor. Imprecizia ceasului i erorile de rotunjire Efectele relativiste

4.Structura i principiul funcionrii sistemelor de televiziune prin satelit;

TV prin satelit este televiziunea furnizat cu mijloacele sateliilor de comunicaii i recepionat cu anten parabolic i receptor.

TV prin satelit este una din numeroasele modalitile de utilizare a sateliilor. Sateliii de comunicaii sunt utilizai n numeroase aplicaii, printre care i cea de transmitere a programelor de televiziune.

n TV, sateliii reprezint cea mai uoar modalitate pentru transmiterea unui numr mare de programe pe zone mari, ceea ce nlocuiete infrastructura complex a emitoarelor terestre constituite ntr-o reea la nivelul unei ri.

Semnalul purttor al programului TV este radiat de staia terestr cu o anaten mare (9-12 m n diametru) pn la satelit, unde este amplificat i retransmis spre Pmnt la consumatori. La sol, pentru recepie este necasar o instalaie de anten i un receptor TV prin satelit. Programele transmise prin satelit depind de condiiile meteo.

Sateliii utilizai pentru semnalele TV sunt fie pe orbite eliptice (cu nclinaie de +/- 63,4o i perioada orbital de 12 ore, cunoscute ca orbite Molnia) fie pe orbite geostaionare deasupra ecuatorului la 35.880 km (22.300 mile).

Televiziunea prin satelit, ca i celelalte comunicaii transmise prin satelit, ncepe cu antena de emisie dispus lng un studiou de televiziune. Antena emite pe direcia spre satelit, pe traseul ascendent (uplink). Antenele parabolice de emisie spre satelit pe traseul uplink sunt foarte mari, cu un diametru de 9-12 m. Creterea diametrului asigur o urmrire mai bun a satelitului i creterea puterii semnalului la satelit. Antena de emisie (numit i uplink) este fixat spre un anume satelit i semnalele pe traseul ascendent (uplink) sunt emise cu o anumit band de frecvene, cu scopul recepionrii de ctre unul din transponderele dispuse pe satelit (dispozitiv de recepie-emisie), transponder acordat pe acea band de frecvene.

Transponderul retransmite semnalele napoi ctre Pmnt, dar cu o alt band de frecvene (proces denumit translaie, utilizat pentru a evita interferena cu semnalul uplink), de regul n banda C (4-8 GHz) sau banda Ku (12-18 GHz), sau ambele benzi. Spaiul parcurs de semnal de la satelit la staia terestr de recepie este denumit traseu descendent (downlink).

Un satelit obinuit are cel puin 32 transpondere pentru banda Ku i cel puin 24 transpondere pentru banda C. Fiecare transponder obinuit are o lime de band ntre 27 MHz i 50MHz.

Fiecare satelit geostaionar n banda C necesit s fie plasat la 2 grade fa de urmtorul satelit pentru eliminarea interferenelor. Pentru sateliii n banda Ku spaiul trebuie s fie de 1 grad. Aceasta nseamn c exist o limit de 360/2 satelii geostaionari n banda C i 360 satelii n banda Ku.

Transmisia n banda C este sensibil la interferena terestr, iar cea n transmisia n banda Ku, este afectat de ploaie (apa este un excelent absorbant al microundelor la aceste frecvene).

Semnalul downlink, cu amplitudinea atenuat de parcurgerea distanei dintre satelit i staia receptoare, este colectat de antena parabolic receptoare, care reflect semnalul slab n focarul antenei. n centrul focal este montat un feedhorn (anten primar), care este partea terminal a seciunii ghid de und care nsumeaz semnalele n punctul de focalizare i le direcioneaz spre o sond conectat n convertorul cobortor al blocului de zgomot redus (low-noise block down converter sau LNB). LNB-ul amplific semnalele slabe, realizeaz conversia ntr-o gam de frecvene mai joase din banda L.

Sistemul TV prin satelit iniial n banda C a folosit un Amplificator cu zgomot redus (Low Noise Amplifier) conectat la feedhorn n punctul focal al antenei.

Avantajul utilizrii LNB const n folosirea unui cablu ieftin pentru conectarea receptorului de interior cu LNB-ul dispus pe anten, iar tehnologia manipulrii semnalului n banda L i UHF este mult mai ieftin dect manipularea semnalelor n banda C.

Schimbarea spre tehnologia mai ieftin, de la cablul de 50 Ohm i conectoare N ale sistemelor iniiale din banda C la tehnologia mai ieftin de 75 Ohm i conectoare F, a permis receptoarelor TV prin satelit iniiale s utilizeze tunerele TV UHF modificate care selectau canalul TV prin satelit prin conversie cobortoare la alt frecven intermediar mai joas, centrat la 70 MHz, unde acest semnal era demodulat. Aceast schimbare de frecven a permis industriei TV prin satelit trecerea de la un numr redus de receptoare i un sistem complet foarte scump la o producie de larg consum.

LNB actuale pentru TV direct prin satelit utilizeaz o band limitat de frecvene de 950-1800 MHz.

Receptorul TV satelit demoduleaz i convertete semnalele n forma dorit ((ieire pentru televizor, audio, date, etc.). Uneori, receptorul include i capabilitatea de ordonare sau decriptare a semnalului recepionat; n acest caz receptorul este denumit Receptor Integrat/Decodor (Integrated receiver/decoder) sau IRD. Cablul de legtur ntre LNB i receptor trebuie s fie cu pierderi mici (ex.:RG-6).

Televiziunea analogic distribuit prin satelit este legat de standardele de televiziune NTSC, PAL sau SECAM. Semnalul analogic este modulat n frecven i este convertit din semnal MF ntr-un semnal n bada de baz, care cuprinde semnalul video i subpurttoarea (subpurttoarele) audio. Subpurttoarea audio este apoi demodulat pentru obinerea semnalului audio.

Pentru semnalul TV digital sau pentru multiplexarea semnalelor, se utilizeaz modulaia QPSK.

TV digital, incluznd i pe cea transmis prin satelit, se bazeaz n general, n Europa, pe standardele uzuale precum MPEG i DVB-S.

Metodele de criptare/amestec (scrambling) i de acces condiionat includ sisteme de tip BISS, Conax, Digicipher, Irdeto, Nagravision, PowerVu, Viaccess, Videocipher i VideoGuard. Multe sisteme de acces condiionat s-au compromis, ca urmare a spargerii lor de ctre hackers. .

Cele trei tipuri principale de utilizatori ai TV prin satelit sunt:

-recepia direct de ctre utilizator;

-recepia prin asociaiile TV locale;

-recepia de ctre furnizorii care distribuie prin sistemul terestru de cabluri.

Recepia direct de ctre utilizator include:

- direct broadcast satellite (DBS) (satelii pentru radiodifuziune direct);

- television receive-only (TVRO).

Direct broadcast satellite, (DBS) este cunoscut i sub denumirea de "Direct-To-Home". Sistemele DBS se refer de obicei la sistemele cu antene mici ("mini-dish" systems). DBS utilizeaz poriunea superioar a benzii Ku, precum i poriuni ale benzii Ka.

Sistemele DBS modificate pot de asemenea s funcioneze pe sateliii de band C i au fost utilizate de unele reele n trecut.

Majoritatea sistemelor DBS folosesc sistemul standard de transmitere DBS-S, fiind utilizat de cei mai multi provideri (furnizori) de programe TV transmise prin satelit.FTA (free to air) sunt acele programe transmise liber i a cror receptie nu este mpiedicat de criptare.PAY-TV (servicii platite) sunt pachete de programe transmise criptat si pentru a caror vizionare este necesar un echipament special de decodare, de multe ori constand dintr-un CAM (Modul de Acces Conditionat) i o cartel inteligent. Aceasta masur asigur c furnizorii de televiziune prin satelit autorizeaz vizionarea numai pentru acei abonai care au achitat abonamentul respectiv.

Termenul Television receive-only (TVRO) a aprut n perioada de nceput a recepiei TV prin satelit pentru a o diferenia de aciunile uplink i downlink ale TV prin satelit comerciale (emisie i recepie). Canalele TV prin satelit la acel moment intenionau s fie folosite mai degrab de ctre reelele TV prin cablu dect s fie recepionate de utilizatori individuali.

Sistemele TVRO au fost construite n mare msur de pasionai i ingineri i au funcionat ndeosebi pe frecvenele benzii C cu antene de mari dimensiuni ("big dish"), de obicei cu diametrul mai mare de 3 m.

Antenele de satelit parabolice cu fascicul ngust pot recepiona semnale doar de la satelitul spre care sunt orientate. Simulsat sau Vertex-RSI TORUS este o anten de staie terestr cvasiparabolic, capabil s recepioneze simultan emisiile de satelit de la 35 sau mai muli satelii n banda C i Ku.5.Aspecte privind sateliii utilizai pentru televiziune;Exist dou sisteme de comunicaii TV prin satelit.

-FSS Fixed Satellite Service;

-DBS Direct Broadcasting Satellite.Sateliii se deosebesc ntre ei prin generaia din care fac parte, complexitatea instalaiilor, tehnicile utilizate, puterea de ieire a transponderilor, numrul de programe TV i radio transmise. Sunt administrai de companii naionale, private sau internaionale.

Funcie de puterea de ieire, sateliii se impart n trei grupe: de putere mic, de medie i mare putere.

Parametrul care caracterizeaz recepia la sol, este puterea efectiv radiat izotrop EIRP-Effectiv izotropically radiated power:

este puterea de ieire a transponderului

este ctigul n dB al antenei de emisie.Satelii de mic putere

Asigur n zona central a spotului lor un EIRP de maxim 46 dBW, necesitnd antene de recepie cu diametrul .

Puterea de ieire pe transponder este mai mic de 20 W. Sateliii au 4 antene de emisie, realiznd spoturile eurospot, spot vest, est i Atlantic. A cincea anten este pentru servicii multiple (12.000 ci telefonice).Satelii de putere medie

Asigur valori ale EIRP ridicate pe teritorii ntinse (configuraie special a spoturilor).

Pentru sateliii de medie putere, se pot meniona urmtorii parametrii: puterea transponderilor este de 40-80 W, pe fiecare satelit sunt plasai 12-16 transponderi, ctigul antenei de emisie este de 34-37 dB, , generator solar de 3000 W.

Satelii de mare putere (DBS Direct Broadcasting satellite)

Transponderii au puteri de 200-260 W, fiecare satelit avnd 3-5 transponderi, ctigul antenei este de 44 dB, iar .

Pentru sateliii DBS s-a adoptat sistemul D2 MAC pentru compatibilitate cu banda de frecvene a reelelor de cablu TV terestre existente.

Aceti satelii vor asigura difuzarea programelor TV de nalt definiie HDTV.

Se pot evidenia urmtoarele aspecte cu caracter general privind sateliii:

-energia emis de antena satelitului este concentrat ntr-un con cu unghi solid foarte mic;

-nu sunt permise abateri pe orbite mai mari de 0,1o. Pentru respectarea poziiei orbitale sunt necesare periodic msuri de corecie a traiectoriei i a poziiei;

-sateliii pot intra n deriv ca urmare a ciocnirii cu meteorii i a presiunii luminii solare;

-periodic, poziia orbital a sateliilor este corectat, pe ambele direcii: E-V respectiv N-S;

-pentru determinarea poziiei satelitului se folosesc senzori n infrarou avnd ca puncte de reper marginile Pmntului, aflate n vizorul senzorilor, cu o precizie de 0,1o. 6.Geostaionaritatea sateliilor pentru comunicaii TV. Coordonatele satelitului geostaionar. Coordonatele antenei de recepie;Este cunoscut faptul c propagarea undelor metrice i decimetrice (gamele FIF i UIF) n domeniul carora se face radiodifuzarea clasic a emisiunilor TV, are loc n linie dreapt. Acoperirea unui teritoriu ct mai larg, datorit curburii Pmntului, necesit instalarea unor antene de emisie i de receptie ct mai nalte.

Notand cu nlimea emitorului, respectiv a receptorului, relaia

de calcul a distantei d pana la care poate fi receptionat un post de emisie este:

Coordonatele satelitului geostaionar

Fiecare satelit geostaionar este caracterizat printr-o singur coordonat unghiular denumit poziie orbital, care definete locul su pe orbita de revolutie in raport cu punctul N de intersecie al orbitei cu semiplanul meridianului "0" ce trece prin Greenwich,

Poziia orbital S=0, se obine la intersecia orbitei geostaionare cu verticala punctului obinut la intersecia ecuatorului cu meridianul 0 care trece prin Greenwich. Ex.: satelitul Astra 1A (Luxemburg) are poziia orbital S=19,2oE.

Poziia satelitului fa de un punct de pe suprafaa Pmntului este definit de dou coordonate unghiulare:

-azimutul A;

-elevaia E.

Acestea sunt de fapt i coordonatele antenei de recepie. Azimutul, definit n planul orizontal al locului T de recepie, este unghiul A dintre direcia Nord, sensul fiind spre Nord, i proiecia n planul orizontal al dreptei care unete satelitul cu antena de recepie.Elevaia reprezint nclinaia satelitului deasupra orizontului. n figur, T reprezint poziia punctului de recepie, TP este raza vizual spre satelit, iar D este proiecia n planul orizontal a dreptei TP.

Coordonatele antenei de recepie, azimutul i elevaia, A i E, poziionat pentru un satelit, se pot determina cunoscnd longitudinea i latitudinea a locului de recepie. O variant a relaiilor de calcul este urmtoarea:

7.Sistemul MAC (componentele benzii de baz, etapele i principiul comprimrii temporale, dispunerea semnalelor pe durata unei linii);Purttoarea de SHF emis de transponderul satelitului este modulat n frecven cu banda de baz care conine simultan, urmtoarele componente:

-componente corespunztoare semnalului de luminan, Y;

-componente corespunztoare semnalului de crominan; semnale U i V, de diferen de culoare i ;

-subpurttoare corespunztoare informaiilor audio;

-semnalul de date i teletext;

-impulsuri de sincronizare.

-uneori semnale audio codate digital, transmise pe anumite durate n cadrul fiecrei linii.

Aceste semnale alctuiesc banda de baz limitat la aproximativ 10 MHz i pot interfera, genernd distorsiunile de intermodulaie.

O soluie pentru evitarea interferenelor o constituie transmiterea componentelor audio codate digital n cadrul semnalului video complex (SVC).

Un alt dezavantaj al sistemelor analogice este acela c zgomotul de la ieirea unui demodulator FM nu are o densitate spectral constant n raport cu frecvena.

Micorarea distorsiunilor generate de interferena diferitelor semnale transmise n acelai timp, se realizeaz prin separarea n timp a diferitelor componente ce alctuiesc global informaia transmis prin canalul de satelit.

Sistemele de tip MAC (Multiplexed Analogue components), sunt o variant care mbuntesc n felul acesta calitatea informaiilor transmise.

Prima condiie impus sistemelor MAC este compatibilitatea cu transmisia TV cu 625 linii pe cadru (durata de 64 s a unei linii TV).

Procedeele de tip MAC realizeaz o comprimare n timp a informaiilor de luminan, respectiv de crominan, transmiterea lor n aceast stare, iar la recepie se procedeaz invers, realizndu-se extinderea n timp a acestor informaii.

Pentru ca o informaie de tip analogic (ex.: semnalul de luminan), s fie comprimat n timp, sunt necesare urmtoarele etape:

-eantionarea semnalului;

-eantioanele se aplic unui convertor analog-numeric de vitez;

-informaia numeric rezultat este stocat ntr-o memorie video de mare vitez;

-memoria video este citit cu o frecven mai mare;

-informaia numeric disponibil este aplicat unor convertoare numeric analogice de vitez, rezultnd la ieire eantioane analogice cu durate mai mici n raportul de compresie utilizat.

-din eantioane, prin filtrare se reconstituie semnalul analogic cu aceeai form de variaie n timp ca cel original, ns comprimat n timp.

Principiul comprimrii temporare a unui semnal este reprezentat n figura urmtoare, n care:

a) semnalul original,

b) eantioane prelevate,

c) eantioane extrase din memorie,

d) semnal reconstituit din eantioanele extrase.

Considerentele teoretice i experimentale pe baza crora se realizeaz repartiia temporal a diferitelor componente n sistemul MAC, sunt:

-asigurarea unui debit de informaie corespunztor;

-sensibilitatea mai mare a ochiului la nivelurile de strlucire ale imaginii (semnalul de luminan) fa de abaterile semnalului de crominan.

Au rezultat urmtoarele repartiii n timp ale diferitelor informaii: audio/date 9,58 s, semnal crominan 17,53 s i semnal luminan 35,06 s.

8.Sisteme de codificare analogic i numeric utilizate n transmisiile TV prin satelit;Un numr important de programe TV sau Radio transmise prin satelit sunt cu acces condiionat-televiziune pltit (Pay-TV). Accesul condiionat implic o codificare (criptare) a informaiilor Radio TV transmise, utiliznd sisteme analogice (cu care s-a nceput) sau digitale.

a) Sisteme de codificare analogic a transmisiilor TV prin satelit

n Europa se utilizeaz n prezent mai multe sisteme de codificare analogic.

Sistemul de codificare SAVE (a salva) folosete inversarea semnalului video, micorndu-i nivelul cu 6 dB i adugarea unui semnal de interferen de 94 kHz. Acest sistem prezint o mic securitate mpotriva refacerii imaginii, deoarece o imagine satisfctoare se poate obine uor prin inversarea semnalului furnizat de receptorul de satelit, mrindu-i nivelul cu 6 dB i apoi filtrndu-l pentru eliminarea componentei sinusoidale de 94 kHz.

Sistemul MATHUSHITA, realizeaz codificarea prin inversarea alternativ a polaritii semnalului video i prin deplasarea nivelului componentei continue a semnalului de stingere, mrindu-se semnalul de sincronizare i salvele de culoare n poriunea semnalului video activ.Acest principiu blocheaz sincroseparatorul din receptorul TV sau din videorecorder.

Sistemul de codificare LINE SHIFTING (linie neltoare) nu altereaz semnalele de sincronizare i de crominan, dar ntrzie selectiv partea activ a semnalului video linie cu linie.

Sistemul de codificare LINE DICING , denumit taie i rotete, const n divizarea liniei TV n mai multe segmente i interschimbarea informaiilor obinute ntre ele.

b) Sistemul de codificare numeric Eurocypher

Accesul condiionat se asigur prin plata unui abonament valabil un interval de timp. Acest sistem permite n plus i servicii auxiliare, cum ar fi sistemul de plat pe imagine (PPV-Pay per View).

Sistemul D-MAC este ideal pentru aplicarea accesului condiionat, informaiile video i audio avnd o form care permite o codificare uoar. n sistemul D-MAC se transmit multe date pentru a furniza receptorului semnale de decodificare.

Sistemul Eurocypher utilizeaz tehnica standard D-MAC, de adunare modulo 2 (sau exclusiv) a secvenelor codificate pentru informaiile audio i de date, respectiv codificarea de tip taie i rotete pentru informaiile de crominan i luminozitate. Aceste dou metode au la baz secvene digitale codificate produse de generatori de semnale pseudoaleatoare, iniiate periodic prin cuvinte de control.

Al doilea aspect const n a genera cuvinte de control ctre receptorul abonatului, realizndu-se sistemul de acces condiionat.

Cererile n cazul PPV - Pay per View se pot prelua prin comand telefonic. n varianta IPPV (Impulse pay per view) se apeleaz la creditul dintr-o minibanc electronic a receptorului. Costul programului va fi sczut din fondul personal existent n minibanca receptorului.9. Reflectorul (antena de recepie): tipuri de antene, avantaje i dezavantaje, aspect tehnice;n sistemele de recepie TV prin satelit se folosesc mai ales antenele parabolice sau cu reflectoare parabolice.Rolul reflectorului este de a reflecta n focarul propriu undele electromagnetice ce-i strbat apertura.

Reflectorul parabolic este tipul de anten cel mai des folosit, precum i tipul de anten folosit ca referin teoretic. n documentaia pentru publicul larg se folosete des denumirea dish (farfurie sau castron).TIPURI DE ANTENE:

1) Antenele cu reflector parabolic cu deschidere circular (Avantaje): asigur rezultate foarte bune privind suprafaa efectiv, atenuarea lobilor secundari, banda de frecvene i eliminarea polarizrii ncruciate.Antenele parabolice au urmtoarele dezavantaje:

-sistemul feedhorn i LNB-ul produc o umbrirea antenei, micornd suprafaa efectiv a acesteia;

-neadaptarea ntre feedhorn i parabol duce la nrutirea raportului semnal/zgomot;

-ploaia, chiciura, etc. nrutesc considerabil recepia;

-vntul puternic poate smulge antena parabolic. 2) Antena offset nltur o mare parte din aceste dezavantaje. Dezavantaje ale antenelor offset:

-construcie laborioas a profilului;

-dimensiuni relativ reduse (diametrul nu depete 160x140 cm);

-for de rsturnare la vnt ridicat;

3) Antenele plane, care sunt o aplicaie n SF a sistemelor de antene utilizate n tehnica de recepie FIF i UIF, reprezint o arie de dipoli sinfazai, cu elemente active nglobate. Sunt rar folosite din urmtoarele motive:

-sunt mai scumpe dect antenele parabolice sau offset, la aceeai suprafa;

-dificultile tehnologice nu permit realizarea de antene cu suprafaa mai mare de 0,5 m2 (necesit deci un cmp foarte puternic).Avantaje: Se pot monta i exploata ns foarte uor. 4) Antena Fresnel, dei este o variant spectaculoas, are un ctig relativ redus.

5) Antena de tip Cassegrain, are dou reflectoare, unul parabolic i unul hiperbolic plasat n focarul primului. Hornul este montat n centrul reflectorului parabolic. Avantaje ale acestei antene: ctig ridicat, atenuarea mai bun a lobilor secundari, directivitate foarte bun. Acest tip de anten are cea mai bun eficien a suprafeei de deschidere, dar necesit o acuratee mecanic deosebit.10. Comutatorul (schimbtorul) de polaritate: moduri de schimbare a polaritii undelor, enumerare tipuri de comutatoare, comparare, aspecte tehnice;

Un element al lanului de recepie care poate contribui la scderea performanelor instalaiei de recepie, este sistemul de schimbare a polaritii cmpului recepionat. O variant mai nou de schimbare a polarizrii const n utilizarea dispozitivului cunoscut sub denumirea de polarotor (comutator de polaritate).Modurile de schimbare a polaritii undelor, folosite n prezent, mai ales n cazul undelor polarizate liniar, sunt urmtoarele:

-rotirea fizic a LNA cu 90o n jurul axei longitudinale cu ajutorul unui motor de curent continuu;

-rotirea elementului sesizor de cmp electromagnetic (componenta electric E) n ghidul de und (sau cavitatea rezonant) de la intrarea LNB;

-utilizarea unui polarotor cu ferit, rotirea cmpului realizndu-se cu ajutorul unui curent continuu care modific parametrii electrici i magnetici ai unui miez de ferit, inclus n ghidul de und de la intrarea LNB-ului;

-utilizarea a dou LNB-uri defazate geometric la 90o cuplate la un ghid de und n T, care transfer semnalul de la feedhorn la cele dou LNB-uri. Tipuri:

Comutatoare de polaritate pentru recepia semnalelor cu polarizare liniar:

A Comutator de polaritate liniar cu comutare mecanic

B. Comutatorul de polaritate liniar magnetic

Comutatoare de polaritate pentru recepia semnalelor cu polarizare circular:

A. Comutator de polaritate circular cu tije dielectrice defazoare

B. Comutator de polaritate circular cu defazor microstrip11) Orientarea polara a antenelor parabolice (instalatia mecanica, operatii pt. orientare).

O problem important la montarea antenei este orientarea antenei spre satelitul dorit. Orientarea se realizeaz n dou coordonate polare: azimut i elevaie (dou unghiuri fa de un sistem de referin cunoscut: direcia N-S i planul tangent la suprafaa Pmntului n punctul de recepie).

Orientarea pe un singur satelit este laborioas i odat realizat este definitiv.La instalaiile destinate recepionrii programelor TV provenite de la mai muli satelii, lucrurile se complic.

Reorientarea antenei de la un satelit la altul trebuie s se fac n timp scurt i prin operaii simple.

Instalaia mecanic ce permite printr-o singur micare, ca antena s vizeze toi sateliii vizibili din poziia sa, se numete montur polar.

Teoretic, funcionarea poate fi explicat geometric prin aceea c axa antenei va parcurge traiectoria sateliilor (curba polar) pentru un anumit unghi de declinaie funcie de latitudinea locului i prin rotirea simpl a sistemului antenei n jurul axei polare.Azimutul se fixeaz prin rotirea pilonului vertical de susinere, n jurul axei sale.Odat antena fixat, parcurgerea curbei polare se face prin simpla rotire a sistemului de anten n jurul axei polare.

Operaiunile pentru montarea unei antene cu orientare polar sunt:

-obinerea verticalitii pilonului (tijei) de susinere;

-realizarea coplanaritii (axa polar, tija vertical de susinere i axa tangent antenei sunt coplanare);

-fixarea exact a unghiului de declinaie;

-orientarea antenei strict pe direcia N-S (spre satelitul cel mai sudic local, mai exact satelitul cu aceeai logitudine cu observatorul);

-fixarea unghiului de nclinare (se obine o imagine foarte bun).

La orientarea antenei pe direcia N-S, axa polar este nerotit, deci axa polar, tija vertical de susinere i axa tangent a antenei sunt coplanare.

12) Blocul amplificator-convertor de zgomot mic (LNB): compunere, rol, date de catalog, aspecte tehnice ale elementelor componente.

LNB (Low Noise Block), cunoscut i sub denumirea de LNC, este o component extrem de important a unui sistem de recepie TV direct DBS, el determinnd calitatea semnalului recepionat. Pentru obinerea unui raport semnal/zgomot ct mai bun, este dispus mpreun cu feedhornul i cu polarotorul n focarul reflectorului parabolic/offset.Cerina principal a acestei componente este zgomotul ct mai redus. Trebuie spus c funcionarea unei instalaii de recepie direct satelit este influenat de semnale perturbatoare (zgomote), care pot fi:

- zgomote termice;

- zgomotul cosmic;

- zgomotul propriu al componentelor .

Compunerea blocului de F cu zgomot redus, denumit n literatur Low Noise Block (LNB), prezentat n figura urmtoare, conine:

-1 preamplificatorul de zgomot redus;

-2 filtrul de band;

-3 mixerul;

-4 oscilatorul local;

-5 amplificatorul pe prima frecven intermediar;

-6 stabilizatorul de tensiune.

Principalele funcii ale LNB sunt:

-amplificarea semnalului de SF (sau Ku);

-translatarea semnalului din gama SF n gama FI 1: 0,951,7 GHz;

-asigurarea unei amplificri totale intrare-ieire, ntre 5060 dB.Date de catalog specifice blocurilor LNB sunt:

-frecvena de intrare: FSS: 10,95-11,70 GHz;

DBS: 11,70-12,50 GHz;

Telecom; 12,50-12,75 GHz

-coeficient de zgomot: 0,8-3 dB;

-frecvena oscilatorului local: FSS: 10 GHz;

DBS: 10,75 GHz;

Telecom; 11,30 GHz

-stabilitatea frecvenei oscilatorului local: ();

-frecvena intermediar: FSS: 0,95-1,70 GHz

DBS: 0,95-1,75 GHz;

Telecom; 1,20-1,45 GHz

-amplificarea: ;

-riplul amplificrii n banda de 800 MHz, 4 dB vrf la vrf;

-riplul amplificrii n banda unui canal (26-36 MHz): ;

-rejecia frecvenei imagine: min 70 dB;

-radiaia oscilatorului la intrare: max. ;

-alimentarea: tensiune continu ;

-dimensiuni: 120x70x50 mm;

-mas: 500 grame;

-temperatura de funcionare: .13)Schema bloc tip a unui receptor digital DBS.

14) Variante intermediare de trecere la televiziunea HD digitala.Enumerare.

- EDTV (Extended Definition TV):

--EDTV-I, care a debutat n 1989, folosea raportul de aspect de 4:3;

--EDTV-II raport de 16:9

-IDTV (Improved Definition TV);

-ATV (Advanced TV);

- MAC;

-D2-MAC;

- HD-MAC;

- Sistemul PAL PLUS;15).Clasificarea sistemelor de televiziune din punct de vedere al captrii, prelucrrii, transmisiei i reproducerii imaginilor. Grade ale definiiei imaginilor n televiziune; RezolutiaSDTVEDTVEDTVHDTVHDTVHDTV

Latime/Scanare480i480p480p720p1080i1080p

Rezolutie640x480640x480720x4801280x7201920x10801920x1080

Format4:34:316:916:916:916:9

Ultra-high-definition television, denumit i Super Hi-Vision, Ultra HD television, Ultra HD sau UHD, include 4K UHD (2160p) are rezolutie de 3840x2160 i 8K UHD (4320p),care are rezolutia de 7 680x4 320.16).Tipuri de sisteme DVB funcie de mediul de transmisie i de destinaie;

Sistemele DVB (radiodifuziune video digital), funcie de mediul de transmisie i de destinaie, pot fi:-sisteme DVB terestre, cu transmisie radio, DVB-T i respectiv DVB-T2 (de generaia a doua);

-sisteme DVB cu transmisie radio de la satelit, DVB-S (include i standardele pentru DVB-RCS- canal de ntoarcere prin satelit, precum i DVB-DSNG adic radiodifuziunea video digital accesarea digital a tirilor curente prin satelit) i DVB-S2;

-sisteme DVB cu transmisie pe cablu coaxial i/sau fibr optic, DVB-C.

-sistemul DVB-H (Handheld)-radiodifuziune video digital pentru echipamente portabile (televiziune mobil);-sistemul DAB (Digital Audio Broadcasting) i cel de generaia a doua DAB-2, la care se adaug DAB+;

-sistemul DMB (Digital Media Broadcasting), destinat transmisiilor de tip multimedia ctre echipamente mobile. Sistemul realizeaz transmisia de informaii audio, video, transmisii de date;

-sistemul DRM (Digital Rights Management), care are ca scop o folosire mai eficient a benzilor de radiodifuziune de pn la 30 MHz.17).Dezavantajele sistemelor TV analogice i avantaje ale sistemelor digitale de transmisie.Dezavantaje ale sistemelor analogice de televiziune:

-utilizarea relativ ineficient a spectrului;

-inteferene mult mai puternice fa de sistemele digitale;

-calitatea mai slab a semnalului transmis fa de sistemele digitale care pot chiar, ntr-o anumit msur, s reconstituie semnalul degradat;

-calitatea semnalului recepionat se degradeaz treptat prin creterea distanei fa de punctul de emisie precum i prin interpunerea unor obstacole ntre emisie i recepie.

-posibiliti reduse de realizare a convergenei cu alte sisteme de comunicaii dect n cazul sistemelor digitale;

-imposibilitatea practic de realizare i de folosire a unei ci inverse de la utilizator ctre sistemul analogic.Avantajele sistemelor digitale de transmisie:

-flexibilitate mult mbuntit i mijloace pentru dezvoltarea de servicii noi;

-oferirea de servicii interactive, cu coninut divers i mijloace mbuntite pentru controlul acccesului la aceste servicii, permindu-se programarea n funcie de necesiti, msurarea preferinelor de audien, protecia fluxurilor de ncasri din serviciile de televiziune cu plat;

-o mai bun integrare a infrastructurii de radiodifuziune cu studiourile complet digitale;

-folosirea tehnicilor de compresie, ceea ce asigur o folosire mult mai eficient a spectrului de frecven;

-crete calitatea video i audio, numrul de programe, posibilitatea alegerii de servicii dintr-o gam oferit, mijloace comode de navigare pentru alegerea serviciilor oferite i un control mai bun asupra furnizrii coninutului.

-transmisia de date prin DVB este foarte robust, oferind o rat a erorilor de bit, BER, de ordinal 10-11;

-optimizarea spectrului radio prin utilizarea mai eficient a canalului de transmisie;

-se folosete modulaia OFDM, care permite recepia simultan din mai multe direcii. _1485696830.unknown

_1485696883.unknown

_1485804522.unknown

_1485870847.unknown

_1485870848.unknown

_1485804524.unknown

_1485804525.unknown

_1485804523.unknown

_1485804520.unknown

_1485804521.unknown

_1485804519.unknown

_1485696832.unknown

_1485696882.unknown

_1485696831.unknown

_1485696822.unknown

_1485696824.unknown

_1485696829.unknown

_1485696823.unknown

_1485696817.unknown

_1485696821.unknown

_1485696816.unknown