Способ ретрансляции радиосигналов с геостационарной орбиты

Изобретение относится к спутниковым информационным системам, в частности к предоставлению услуг спутниковой связи и высокоскоростного доступа в Интернет на территории Российской Федерации. Технический результат состоит в создании полезной нагрузки космического аппарата, Для этого в способе ретрансляции радиосигналов с геостационарной орбиты на борту космического аппарата размещают два бортовых ретрансляционных комплекса (БРК) - С- и Q/Ka-диапазона, при этом БРК С-диапазона включает в себя ретранслятор С-диапазона и антенно-фидерную систему С-диапазона; БРК Q/Ka-диапазона включает в себя ретранслятор Q/Ka-диапазона, антенно-фидерную систему Q-диапазона, антенно-фидерную систему Ka-диапазона; в С-диапазоне формируют региональную и глобальную зоны обслуживания; в Q-диапазоне обеспечивают перенацеливаемую зону обслуживания, сформированную узким управляемым антенным лучом на прием от центральной наземной станции, и 28 узких антенных лучей многолучевой зоны обслуживания с переиспользованием частот на прием от абонентов; в Ка-диапазоне обеспечивают перенацеливаемую зону обслуживания, сформированную узким управляемым антенным лучом для передачи на центральную наземную станцию, и 28 узких антенных лучей многолучевой зоны обслуживания с переиспользованием частот на передачу абонентам; при этом применяют поляризационное уплотнение каналов и многолучевые антенны. 7 ил.

 

Изобретение относится к спутниковым информационным системам, в частности, к предоставлению услуг спутниковой связи и высокоскоростного доступа в Интернет на территории Российской Федерации.

В настоящее время в Российской Федерации не существует реализованной спутниковой информационной системы, обеспечивающей бесперебойное обслуживание всей территории страны и предоставляющей услуги персональной голосовой связи и высокоскоростного доступа в Интернет. Зарубежные системы, действующие на территории России, отличаются дороговизной своих услуг, не предоставляют всего перечня сервисов, необходимых российским потребителям, а также значительная часть территории Российской Федерации, особенно труднодоступные и северные районы находятся вне зоны действия зарубежных систем. Все это ограничивает возможности их применения и делает необходимым создание отечественной системы персональной спутниковой связи и предоставления высокоскоростного доступа в Интернет.

Основным направлением усовершенствования системы является эффективное использование частотно-орбитального ресурса для обеспечения обслуживания территории РФ с целью повышения ее экономической эффективности.

В настоящее время известны различные системы многофункциональных космических систем связи, в которых предлагается использовать спутники на геостационарной (ГСО) и высокоэллиптической (ВЭО) орбитах (патенты RU №№2366086, 2223205, 2360848).

Способ обеспечения информационного обслуживания территории Земли описан в «Способе построения космической системы ретрансляции с использованием геосинхронных спутников-ретрансляторов» (патент RU №2366086). Система строится с применением спутников-ретрансляторов на высоких эллиптических орбитах типа «Тундра» и имеющих разнесенные на 120° долготы восходящих узлов. Абонентами системы являются земные станции и низкоорбитальные космические аппараты, работающие в общем диапазоне волн. Спутники-ретрансляторы оснащены многолучевыми антеннами, центральная группа лучей которых обслуживает наземных абонентов во время нахождения космического аппарата в зоне обслуживания, а периферийная - космических абонентов. Когда космический аппарат находится вне зоны обслуживания наземных абонентов, все лучи многолучевой антенны используются для обслуживания космических абонентов. Связь с земными абонентами осуществляют в период нахождения по меньшей мере одного спутника-ретранслятора над зоной обслуживания земных абонентов. Многолучевая антенна каждого спутника-ретранслятора имеет максимальный угол отклонения оси ее лучей от оси, проходящей через точку расположения спутника-ретранслятора и центр Земли, ограниченный углом α=arcsin [RKA/(R3+НПРС)], где RKA - радиус сферы возможных положений космических абонентов; R3 - радиус Земли; НПСР - высота перигея орбиты спутника-ретранслятора.

Недостатком этой системы является применение высокой эллиптической орбиты типа «Тундра» с высокой высотой апогея на рабочем участке - 43000 км, что значительно усложняет оборудование абонентов ввиду необходимости проведения процедуры «хендовера». Кроме того, в системе не предусмотрена возможность обслуживания частных потребителей с малогабаритными абонентскими терминалами. Непрерывное обслуживание абонентов возможно только при наличии нескольких космических аппаратов, что удорожает данную систему.

Известна многоцелевая космическая система (Патент RU №2360848) для обслуживания обширного географического региона на базе высокоорбитальных и низкоорбитальных космических аппаратов (КА) и наземных пунктов связи и управления, включающая, два КА для метеорологического и геофизического мониторинга, не менее двух специализированных КА связи, а так же один или два КА на низких орбитах для радиолокационного мониторинга.

Недостатком этой системы является большое число КА на разных орбитах в орбитальной группировке, что удорожает систему и усложняет ввод ее в эксплуатацию и дальнейшее обслуживание, а так же создает сложности в ретрансляции информации с низкоорбитальных КА. Кроме того, в заявке предлагается использовать минимальное количество КА (2) на высокой эллиптической орбите для организации спутниковой связи, однако этого будет недостаточно для бесперебойного обслуживания абонентов.

В указанных источниках информации описаны способы и системы передачи радиосигналов, основанные на применении спутниковых систем и их определенного распределения на орбитах. Техническое решение, близкое по сущности и назначению авторами не выявлено.

Технической проблемой является создание способа ретрансляции радиосигналов с геостационарной орбиты с высокой производительностью и эффективным использованием частотного спектра при использовании одного спутника-ретранслятора, обеспечивающего спутниковую связь и высокоскоростной доступ в Интернет на территории Российской Федерации.

Техническая проблема решается за счет того, что в способе ретрансляции радиосигналов с геостационарной орбиты на борту космического аппарата размещают два бортовых ретрансляционных комплекса (БРК) - С- и Q/Ka-диапазона, при этом БРК С-диапазона включает в себя ретранслятор С-диапазона и антенно-фидерную систему С-диапазона; БРК Q/Ka -диапазона включает в себя ретранслятор Q/Ka-диапазона, антенно-фидерную систему Q-диапазона, антенно-фидерную систему Ka-диапазона; в С-диапазоне формируют региональную и глобальную зоны обслуживания; в Q-диапазоне обеспечивают перенацеливаемую зону обслуживания, сформированную узким управляемым антенным лучем на прием от центральной наземной станции, и 28 узких антенных лучей многолучевой зоны обслуживания с переиспользованием частот на прием от абонентов; в Ка-диапазоне обеспечивают перенацеливаемую зону обслуживания, сформированную узким управляемым антенным лучем для передачи на центральную наземную станцию и 28 узких антенных лучей многолучевой зоны обслуживания с переиспользованием частот на передачу абонентам; при этом применяют поляризационное уплотнение каналов и многолучевые антенны Q и Ка - диапазонов; предусматривают возможность связи между центральными наземными станциями в С/Ka, Q/C и Q/Ka - диапазонах.

Для решения поставленной задачи используется спутник-ретранслятор на геостационарной орбите, обеспечивающий зону обслуживания, покрывающую территорию Российской Федерации, базовые земные станции для организации связи и обеспечения сопряжения с внешними сетями и наземные средства потребителей подвижной и фиксированной связи.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена региональная зона обслуживания БРК С-диапазона; на фиг. 2 - зона обслуживания БРК Q/Ka-диапазона; на фиг. 3 - функциональная схема БРК С-диапазона; на фиг. 4 - функциональная схема «прямых» каналов БРК Q/Ka-диапазона; на фиг. 5 - функциональная схема «обратных» каналов БРК Q/Ka-диапазона; на фиг. 6 - частотно-поляризационный план БРК С-диапазона; на фиг. 7 - частотно-поляризационный план БРК Q/Ka-диапазона.

На борту космического аппарата предлагается разместить два бортовых ретрансляционных комплекса (БРК) - С- и Q/Ka-диапазона, обеспечивающих прозрачную ретрансляцию (ретранслируемый радиосигнал не подвергается цифровой обработке).

БРК С-диапазона включает в себя:

а) ретранслятор С-диапазона:

1) ретрансляционное оборудование С-диапазона;

2) ВЧ кабельную сеть и волноводы;

б) антенно-фидерную систему С-диапазона;

БРК Q/Ka -диапазона включает в себя:

а) ретранслятор Q/Ka-диапазона:

1) ретрансляционное оборудование Q-диапазона;

2) ретрансляционное оборудование Ka-диапазона;

3) ВЧ кабельную сеть и волноводы;

б) антенно-фидерную систему Q-диапазона;

в) антенно-фидерную систему Ka-диапазона;

БРК С-диапазона обеспечивает прием и передачу 12 стволов с левой (LHCP) и правой (RHCP) круговой поляризацией в соответствии с частотным планом (фиг. 6), а также передачу немодулированного сигнала двух радиомаяков в левой и правой круговой поляризациях. Каждый ствол снабжен отдельным усилителем мощности (передатчиком).

БРК С-диапазона обеспечивает 2 зоны обслуживания:

а) региональную зону обслуживания 3,5°×8° (фиг. 1) на прием и передачу для всех 12 стволов. Зоны обслуживания должны перенацеливаться по командам с Земли в любую точку видимой со спутника поверхности Земли.

б) глобальную зону обслуживания 15°×15°, на прием и передачу для двух стволов.

Функциональная схема БРК С-диапазона представлена на фиг. 3. С приемной антенны суммарный радиосигнал на частоте приема проходя через входной фильтр поступает на вход приемников (ПРМ) для усиления с низким уровнем шума и переноса на частоту передачи. С выхода приемников сигнал, проходя через входной мультиплексор (IMUX) разделяется на канальные сигналы для усиления передатчиками (ЛУЛБВ), после чего канальные сигналы вновь объединяются в суммарный сигнал при помощи выходного мультиплексора (OMUX) для передачи потребителям посредством передающей антенны.

БРК Q/Ka-диапазона обеспечивает функционирование 28 стволов «прямых» каналов (Центральная станция (ЦС) - Абонент) шириной полосы пропускания 72 МГц и 28 стволов «обратных» каналов (Абонент - ЦС) шириной полосы пропускания 72 МГц в соответствии с частотным планом (ил. 7). Зона обслуживания «прямых» и «обратных» каналов состоит из 28 лучей и представлена на фиг. 2.

БРК Q/Ka-диапазона обеспечивает функционирование 4 каналов прямой ретрансляции шириной полосы пропускания 72 МГц внутри перенацеливаемой зоны обслуживания (направление ЦС-ЦС).

БРК Q/Ka-диапазона обеспечивает прием сигналов с левой круговой поляризацией в многолучевой зоне обслуживания и с левой и правой круговой поляризацией в перенацеливаемой зоне обслуживания.

БРК Q/Ka-диапазона также обеспечивает передачу сигналов маяков с левой и правой круговой поляризацией в зоне обслуживания 2,5°×8°.

Функциональная схема БРК Q/Ka-диапазона представлена на фиг. 5 и фиг. 6. В отличие от БРК С-диапазона во входной секции стволов для усиления с низким уровнем шума и переноса на частоту передачи используются малошумящие усилители (МШУ) в связке с конвертерами (КНВ) вместо приемников. Данное решение обусловлено отсутствием приемников Q/Ka-диапазона.

Данный способ реализован в бортовом ретрансляционном комплексе (БРК) КА. БРК КА в Q/Ka-диапазоне построен по архитектуре HTS (фиг. 5, 6), что обеспечивает эффективное использование частотного спектра и высокую удельную энергетику КА.

Достигаемым техническим результатом данного изобретения является предоставление услуг спутниковой связи на территории Российской Федерации с использованием одного спутника. Использование в ретрансляторе Q-диапазона позволяет повысить эффективность использования частотного спектра, а также позволяет снизить массогабаритные показатели полезной нагрузки космического аппарата. Высокая пропускная способность достигается за счет поляризационного уплотнения каналов и применения многолучевых антенн Q и Ка - диапазонов, позволяющих многократно использовать частоты и улучшить энергетику в абонентских линиях связи.

Способ ретрансляции радиосигналов с геостационарной орбиты, характеризующийся тем, что на борту космического аппарата размещают два бортовых ретрансляционных комплекса (БРК) - С- и Q/Ka-диапазона, при этом БРК С-диапазона включает в себя ретранслятор С-диапазона и антенно-фидерную систему С-диапазона; БРК Q/Ka-диапазона включает в себя ретранслятор Q/Ka-диапазона, антенно-фидерную систему Q-диапазона, антенно-фидерную систему Kа-диапазона; в С-диапазоне формируют региональную и глобальную зоны обслуживания; в Q-диапазоне обеспечивают перенацеливаемую зону обслуживания, сформированную узким управляемым антенным лучом на прием от центральной наземной станции, и 28 узких антенных лучей многолучевой зоны обслуживания с переиспользованием частот на прием от абонентов; в Ка-диапазоне обеспечивают перенацеливаемую зону обслуживания, сформированную узким управляемым антенным лучом для передачи на центральную наземную станцию, и 28 узких антенных лучей многолучевой зоны обслуживания с переиспользованием частот на передачу абонентам; при этом применяют поляризационное уплотнение каналов и многолучевые антенны Q- и Ка-диапазонов; предусматривают возможность связи между центральными наземными станциями в С/Ka-, Q/C- и Q/Ka-диапазонах.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к системам спутниковой связи и может быть использовано для осуществления двусторонней связи между наземными станциями и спутниковыми бортовыми комплексами, а также для связи между спутниками.

Изобретение относится к сквозному формированию лучей в системе с использованием сквозного ретранслятора. Техническим результатом является выравнивание задержек и устранение искажений в фидерной линии связи.

Изобретение относится к сквозному формированию лучей в системе с использованием сквозного ретранслятора. Техническим результатом является выравнивание задержек и устранение искажений в фидерной линии связи.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к техническим средствам обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных средств (РЭС), размещенных на подвижном объекте (ПО).

Изобретение относится к технике передачи дискретных сообщений и может быть использовано в системах метеорной связи. Техническим результатом является повышение пропускной способности каналов метеорной связи.

Изобретение относится к технике передачи дискретных сообщений и может быть использовано в системах метеорной связи. Техническим результатом является повышение пропускной способности каналов метеорной связи.

Изобретение относится к сквозному формированию лучей в системе с использованием сквозного ретранслятора. Техническим результатом является выравнивание задержек и устранение искажений в фидерной линии связи.

Изобретение относится к сквозному формированию лучей в системе с использованием сквозного ретранслятора. Техническим результатом является выравнивание задержек и устранение искажений в фидерной линии связи.

Изобретение относится к области телекоммуникации. Технический результат – снижение нагрузок на источники питания информационных платформ.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах спутниковой связи. Технический результат состоит в повышении качества связи.

Изобретение относится к сетям беспроводной связи, в частности к методам для адаптации плотности опорных сигналов демодуляции, и предназначено для осуществления раннего DM-RS и быстрой оценки канала для приложений, критичных к задержке.

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в системах радиосвязи. Технический результат состоит в повышении эффективности передачи в системе многоканальной радиосвязи с применением широкополосных сигналов.

Изобретение относится к способу работы абонентского терминала (UE) миллиметрового диапазона длин волн (мм-диапазона). Технический результат заключается в обеспечении формирования облачных ячеек с терминалом UE мм-диапазона в центре для улучшения работы в мм-диапазоне в динамически изменяющейся среде.

Изобретение относится к области связи. Техническим результатом является обеспечение однотональных передач восходящей линии связи с использованием NB-LTE.

Изобретение относится к беспроводной связи, в частности к многолучевым кодовым книгам, имеющим оптимизированные издержки. Способ передачи индикатора прекодера в сетевой узел, выполняемый в беспроводном устройстве, содержит этапы, на которых определяют индикатор прекодера из кодовой книги, причем индикатор содержит фазовый параметр первого луча и фазовый параметр второго луча, соответствующие соответственно первому лучу и второму лучу.

Изобретение относится к сквозному формированию лучей в системе с использованием сквозного ретранслятора. Техническим результатом является выравнивание задержек и устранение искажений в фидерной линии связи.

Изобретение относится к технологии неортогонального множественного доступа, которую рассматривают как технологию радиодоступа для системы мобильной связи пятого поколения (5G).

Изобретение относится к области космонавтики, а именно к области управления полетом космическими аппаратами (КА). Система управления полетом представляет собой спутниковую цифровую транспортную сеть передачи информации управления от центра управления полетом до КА в прямом и обратном каналах связи, через низкоорбитальные КА-ретрансляторы, каждый из которых связан межспутниковыми радиолиниями (МРЛ) с соседними КА и с радиолинией «борт-Земля».

Изобретение относится к управлению распределением ресурсов в сети. Технический результат изобретения заключается в обеспечении надлежащего выбора UE лучей на основании приема сигналов синхронизации нисходящей линии связи от базовой станции.

Предложен способ регулировки выходной мощности брелока. Передают первый выходной сигнал при первой установленной мощности.

Изобретение относится к области систем передачи информации по радиоканалу и может быть использовано при построении исполнительных приборов (ИП) командных радиолиний управления (КРУ), работающих с сигналами двоичной фазовой манипуляции. При осуществлении способа приема частотно-стабилизированных сигналов с двоичной фазовой манипуляцией при неизвестной начальной фазе используется трехканальная система приема частотно-стабилизированных сигналов с двоичной фазовой манипуляцией, где сигналы эталонных генераторов каждого из каналов имеют фазовый сдвиг, равный π/3, относительно друг друга и работа пороговых устройств в каждом из трех каналов организована в прямом и инверсном режиме. Энергетический проигрыш предлагаемого устройства по сравнению со схемой идеальной синхронизации приема фазоманипулированного сигнала составит порядка 0,45 дБ (по мощности), что является приемлемым. Устройство приема частотно-стабилизированных сигналов с двоичной фазовой манипуляцией при неизвестной начальной фазе содержит аналого-цифровой преобразователь АЦП 1, цифровой согласованный фильтр ЦСФ 2, блок хранения кодовых комбинаций БХКК 8, логический элемент ИЛИ 11 и три идентичных канала обработки сигнала, каждый из которого состоит из перемножителя сигналов ПМ 3, эталонного генератора Г 4, фильтра нижних частот ФНЧ 5, амплитудного ограничителя ОГР 6, схемы сравнения СС 7, интегратора ИНТ 9 и порогового устройства ПУ 10. Техническим результатом изобретения является существенное (практически в пять раза) уменьшение аппаратных затрат при реализации схемы приема частотно-стабилизированных сигналов с двоичной фазовой манипуляцией при неизвестной начальной фазе. Актуальность уменьшения аппаратных затрат определяется необходимостью реализации ИП КРУ в автономном варианте с минимальным токопотреблением. 2 н.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к спутниковым информационным системам, в частности к предоставлению услуг спутниковой связи и высокоскоростного доступа в Интернет на территории Российской Федерации. Технический результат состоит в создании полезной нагрузки космического аппарата, Для этого в способе ретрансляции радиосигналов с геостационарной орбиты на борту космического аппарата размещают два бортовых ретрансляционных комплекса - С- и QKa-диапазона, при этом БРК С-диапазона включает в себя ретранслятор С-диапазона и антенно-фидерную систему С-диапазона; БРК QKa-диапазона включает в себя ретранслятор QKa-диапазона, антенно-фидерную систему Q-диапазона, антенно-фидерную систему Ka-диапазона; в С-диапазоне формируют региональную и глобальную зоны обслуживания; в Q-диапазоне обеспечивают перенацеливаемую зону обслуживания, сформированную узким управляемым антенным лучом на прием от центральной наземной станции, и 28 узких антенных лучей многолучевой зоны обслуживания с переиспользованием частот на прием от абонентов; в Ка-диапазоне обеспечивают перенацеливаемую зону обслуживания, сформированную узким управляемым антенным лучом для передачи на центральную наземную станцию, и 28 узких антенных лучей многолучевой зоны обслуживания с переиспользованием частот на передачу абонентам; при этом применяют поляризационное уплотнение каналов и многолучевые антенны. 7 ил.

Наверх