RU2075265C1 - Способ многостанционной связи для низкоорбитальных спутниковых систем и устройство для его осуществления - Google Patents

Abstract

1. Способ многостанционной связи для низкоорбитальных спутниковых систем, включающий операции излучения абонентскими станциями сигналов синхронизации и сигналов, модулированных информацией, перекоммутации на спутнике-ретрансляторе сигналов, модулированных информацией, и их излучения на разных частотах пространственно разнесенными лучами при использовании временного уплотнения и фазовой манипуляции, излучения ретранслятором собственного сигнала синхронизации, прием абонентскими станциями сигнала синхронизации со спутника-ретранслятора и предназначенных им сигналов, модулированных информацией, отличающийся тем, что на спутнике-ретрансляторе осуществляют формирование и излучение широкополосного псевдослучайного сигнала синхронизации с фазовой манипуляцией по всей ширине спектра передачи со спутника-ретранслятора и по всей пространственной зоне обслуживания, разделенной на соты с плотностью мощности, постепенно увеличивающейся от центра зоны к ее краям, модулируют его служебной информацией, предназначенной для управления системой связи, проводят режекцию участков спектра указанного сигнала синхронизации, совпадающих в моменты излучения со спектром излучаемых спутником-ретранслятором сигналов, переносящих информацию, при постоянстве излучаемой мощности сигнала синхронизации, осуществляют на спутнике-ретрансляторе контроль мест расположения всех абонентских станций относительно пространственных сот, образованных лучами бортовой антенны спутника-ретранслятора, осуществляют прием пакетов информации от абонентских станций и запоминание информационной их части, определение по преамбуле пакетов рассогласований по несущей частоте и задержке кода относительно эталонов, расположенных на спутниках-ретрансляторах с последующим их запоминанием осуществляют извлечение из памяти, формирование и излучение групп пакетов информации в заданных временных интервалах, предназначенных для передачи в разные пространственные соты, с преамбулами, включающими рассогласования для каждой из абонентских станций, при этом все абонентские станции осуществляют прием сигнала синхронизации с спутника-ретранслятора и выделение служебной информации с одновременной режекцией участка спектра-сигнала синхронизации, совпадающего со спектром сигналов, переносящих информацию для той пространственной соты, в которой находится данная абонентская станция, осуществляют компенсацию в передатчиках с автоподстройкой доплеровского смещения по несущей и тактовой частотам, с использованием принятого со спутника-ретранслятора сигнала синхронизации, осуществляют автоподстройку собственных передатчиков по несущей частоте и задержке кода с использованием значений рассогласований, выделенных из упомянутой преамбулы, посылают запрос на спутник ретранслятор о необходимости связи с другими абонентскими станциями путем излучения передатчиком с автоподстройкой нескольких периодов псевдослучайного радиосигнала с кодом, выделенным для вызова спутника-ретранслятора с заранее установленной индивидуально для каждой из абонентских станций задержкой, идентифицируют на спутнике-ретрансляторе по принятому сигналу вызова и его задержке номер вызывающей абонентской станции и пространственную соту, в которой она находится, и сообщают с помощью кода вызывающей абонентской станции выделенный ей временной интервал и внутренний код для двухсторонней связи с спутником ретранслятором, при этом вызывающая абонентская станция в выделенном ей временном интервале путем модуляции внутреннего кода сообщает на спутник-ретранслятор номер вызываемой абонентской станции, отождествляемый на спутнике-ретрансляторе с его координатами и пространственной сотой расположения, а при свободной вызываемой абонентской станции с использованием ее абонентского кода со спутника-ретранслятора поступает вызов, одновременно задающий временной интервал и внутренний код для двухсторонней связи со спутником-ретранслятором, причем вызываемая абонентская станция по получении вызова со спутника-ретранслятора осуществляет начальную синхронизацию передатчика с автоподстройкой и в выделенном временном интервале сообщает на спутник-ретранслятор о готовности к связи путем модуляции выделенного внутреннего кода, после чего на спутнике-ретрансляторе выделяют и сообщают двум абонентским станциям временные интервалы и номера внутренних кодов для организации двухсторонней связи, причем временные интервалы выделяют из условия удобства маршрутизации пакетов с учетом сот расположения абонентских станций, после чего каждая абонентская станция устанавливает внутренние коды в передатчике и приемнике, обеспечивает формирование информации в цифровом виде и ее временную компрессию, приводит ее многоосновное кодирование выделенным внутренним кодом и излучение сигнала в отведенном временном интервале с преамбулой, включающей несколько периодов внутреннего кода с фиксированной задержкой, или несколько периодов кода, выделенного группе абонентских станций, а абонентские станции осуществляют выделение предназначенных им пакетов, демодуляцию, декомпрессию и выделение переданной им информации.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что код, выделенный абонентским станциям для вызова спутника-ретранслятора с установленной индивидуальной для каждой абонентской станции задержкой, дополнительно модулируют коротким сообщением, например, о номере вызываемой абонентской станции, которое на спутнике-ретрансляторе демодулируют и выделяют.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что осуществляют межспутниковую связь с соседними спутниками-ретрансляторами аналогично связи, устанавливаемой между спутником-ретранслятором и одной из абонентских станций, при этом каждый из спутников-ретрансляторов по принципу построения сети выполняет роль либо абонентской станции, синхронизируемой с соседнего спутника-ретранслятора, либо спутника-ретранслятора, от которого синхронизируют другие спутники-ретрансляторы, на спутниках ретрансляторах проводят определение времени выхода из общей зоны обслуживания каждой из абонентских станций или из пространственной соты облучения одного из пространственных лучей, причем каждую абонентскую станцию информируют об этом с одновременным представлением ей рекомендации о переходе на связь с наиболее благоприятным спутником-ретранслятором на новых частоте и временном интервале другого пространственного луча, после чего абонентская станция одновременно с поддержанием связи переходит на прием сигнала синхронизации от рекомендованного спутника-ретранслятора, устанавливает новые частоту и временной интервал и синхронизирует по данному спутнику-ретранслятору передатчик с автоподстройкой по частоте и задержке, осуществляет некоторое время передачу информации на оба спутника-ретранслятора, а на спутниках-ретрансляторах с использованием межспутниковых линий связи обеспечивают согласование прохождения потоков информации от абонентских станций по времени, после чего осуществляют синхронный автоматический переход абонентских станций на связь только через новый спутник-ретранслятор.

4. Способ по пп.1 или 2, или 3, отличающийся тем, что в одних и тех же временных интервалах передают несколько пакетов информации разными внутренними кодами, на ретрансляторе измеряют уровни входных сигналов, определяют сигналы с повышенной или пониженной мощностью и в преамбуле пакетов передают уровни ее корректировки, а абонентские станции регулируют мощности своих передатчиков.

5. Способ по пп.1 или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что с абонентских станций, расположенных в опорных точках с точно известными координатами, передают информацию о координатах этих опорных точек и навигационных поправках, полученных в результате сравнения точно известных координат с полученными в результате оценок по навигационным спутникам, демодулируют указанную информацию на спутнике-ретрансляторе с последующей модуляцией ею излучаемого с ретранслятора сигнала синхронизации и ее демодуляцией заинтересованными абонентскими станциями.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что получаемую от абонентских станций, расположенных в опорных точках с точно известными координатами, навигационную информацию коммутируют на спутнике-ретрансляторе, передают каждым из пространственно разнесенных лучей в заранее определенных временных интервалах и установленных внутренних кодах и выделяют ее затем заинтересованным абонентским станциям.

7. Устройство для осуществления способа многостанционной связи для низкоорбитальных спутниковых систем по п.1, содержащее на спутнике-ретрансляторе приемопередающую фазированную антенную решетку с модулятором и высокочастотной частью, приемник сигналов связной и служебной информации, блок формирования сигнала синхронизации и служебной информации, синтезатор сетки частот, антенну для передачи сигнала синхронизации с высокочастотной частью, блок формирования пакетов с буферной памятью, абонентскую станцию, включающую приемопередающую антенну с высокочастотной частью передатчика, приемник сигналов с высокочастотной частью и каналами выделения информации, приемник сигнала синхронизации, содержащий тракт автоподстройки частоты, схему слежения за задержкой, связанные между собой перекрестной связью, и канал выделения служебной информации, передатчик с автоподстройкой по частоте и задержке кода, включающий контур автоподстройки частоты и схему слежения за задержкой, блок формирования цифровой информации с устройством ее сжатия, буферной памятью и формирователем пакета, блок управления, отличающееся тем, что на спутнике-ретрансляторе между блоком формирования сигнала синхронизации и антенной для передачи сигнала синхронизации подключают режекторные фильтры, соединенные по управляющему входу с блоком управления, вводят дискриминаторы частоты и задержки, соединенные с буферной памятью и формирователем преамбулы, вход и выход которых подключены соответственно к линейному выходу приемника сигналов связной и служебной информации и к входу блока формирования пакетов с буферной памятью, выход которого соединен с приемопередающей фазированной решеткой с модулятором и высокочастотной частью, вводят генераторы кода синхронизации внутренних и абонентских кодов, управляемых от единого тактового генератора и сфазированных между собой, причем генератор внутренних кодов соединен с блоком формирования пакетов и дискриминаторами частоты и задержки, соединенные с буферной памятью и формирователем преамбулы, также введен приемник вызова борта, представляющий собой согласованный фильтр, соединенный по входу с приемником сигналов связной и служебной информации, а по выходам - с блоком управления и с формирователем вызова абонентской станции, на абонентской станции введен блок компенсации доплеровского смещения, а между контуром фазовой автоподстройки частоты и приемником сигналов с высокочастотной частью и каналами выделения информации введены режекторные фильтры, управляющий вход которых подключен к выходу блока управления, в схему слежения за задержкой приемника сигнала синхронизации вводят генераторы кода синхронизации абонентских кодов и внутренних кодов, синхронизированных и сфазированных между собой, при этом генератор внутренних кодов соединяют с дискриминатором задержки передатчика с автоподстройкой по частоте и задержке кода, в схему слежения за задержкой передатчика с автоподстройкой вводят генератор кода вызова ретранслятора и генератор внутренних кодов, синхронизированные и сфазированные между собой и последовательно соединенные сумматор напряжения, генератор тактовой частоты, и схема сканирования, выход которой подключен к входу генератора кода вызова передатчика с автоподстройкой, вход которой соединен с выходом введенной в передатчик с автоподстройкой схемы поиска и начальной синхронизации передатчика, вход которой соединен с выходом приемника сигналов с высокочастотной частью и каналом выделения информации, в тракт автоподстройки передатчика введен сумматор, выход которого, а также выход сумматора входящего в схему слежения за задержкой передатчика с автоподстройкой по частоте и задержке кода подключены к блоку компенсации доплеровского смещения.