Система глобальной связи на основе низкоорбитальных ИСЗ Globalstar

Система Globalstar предназначена для персональной радиотелефонной связи и передачи данных, пейджинговой связи и определения местонахождения подвижных объектов.

Идеология построения системы Globalstar состоит в использовании методов сотовой связи с переносом в космическое пространство ретрансляторов базовых станций. При разработке этой системы в основном использовался опыт создания сотовых систем связи с кодовым разделением каналов (CDMA) фирмы Qualcomm. Запуск первых четырех КА осуществлен с помощью РН Delta 2 в начале 1998 г. Ввод в эксплуатацию системы на основе 24 спутников был намечен на конец 1998 года, а полное развертывание будет завершено к концу 1999 г.

В состав наземной сети управления Globalstar входят две основные подсистемы: центр управления сетью GOCC (Ground Operations Control Center) и центр управления и контроля орбитальной группировкой SOCC (Satellite Operations Control Center). Обе подсистемы связаны между собой с помощью сети Globalstar Data Network, к которой подключены и наземные станции сопряжения. Центр управления спутниками SOCC совместно с командно-телеметрическими станциями (ТТ&С station) производит контроль орбит, обработку телеметрической информации и формирование команд. Кроме того, SOCC отслеживает текущее состояние КА и информирует центр управления сетью о доступных КА, их ресурсах и эфемеридах. В задачи центра управления GOCC входит планирование трафика, выделение и закрепление сетевых ресурсов, а также слежение за функционированием системы. Центр SOCC не имеет собственного радиотехнического оборудования, а постоянно подключен к одной из УС по наземной линии связи. Эта узловая станция, в отличие от остальных, должна быть доукомплектована аппаратурой для приема телеметрии с борта КА и передачи команд управления. Центр управления SOCC размещен в Сан-Хосе, шт. Калифорния. Резервный центр управления связью будет построен в Эль-Дорадо, шт. Калифорния.

Космический сегмент состоит из 48 спутников, обращающихся по круговым орбитам на высоте 1414 км над поверхностью Земли. Их орбиты находятся в 8 плоскостях с наклонением 52°, в каждой из которых равномерно размещены шесть спутников. Период обращения спутников 114 мин. На каждом ИСЗ помещены два транспондера, работающих в полосах частот: в направлении от абонента к спутнику - 1610...1626,5 МГц (полоса L), от спутника к шлюзовой станции - 6875...7055 МГц (полоса фидерной линии); в направлении от шлюзовой станции к спутнику - 5091...5250 МГц (полоса фидерной линии), от спутника к абоненту - 2483,5...2500 МГц (полоса S).

Приемная и предающая антенны спутника в полосах S и L представляют собой многолучевые АФАР, состоящие из 61 элемента в полосе L и 91 элемента в полосе S. Создаваемые антеннами 16 лучей образуют на поверхности Земли зону обслуживания диаметром 5500 км (рис. 8). В каждом луче сигналы занимают полосу частот шириной 16,5 МГц.

Рисунок 8

В транспондере ИСЗ сигналы каждой пары лучей преобразуются по частоте, занимая 8 отдельных полос в полосе частот фидерной линии при использовании ортогональной поляризации.

Поэтому сигналы, принимаемые и передаваемые шлюзовой станцией, занимают (с учетом защитных интервалов) две полосы шириной 180 МГц и 159 МГц соответственно. Приемная и передающая антенны ИСЗ в полосах частот фидерных линий имеют ДН с глобальным охватом.

Земной сегмент системы состоит из нескольких шлюзовых станций, включенных в общие коммутируемые станции наземных сетей связи, и абонентских станций. Шлюзовая станция имеет четыре параболические антенны диаметром 3,4 м с программным наведением: три антенны сопровождают три спутника в зоне обслуживания, а четвертая готовится сопровождать новый, появляющийся на горизонте, спутник.

Абонентские станции могут быть трех видов: портативные переносные, перевозимые автомобильные и стационарные. Все они имеют ненаправленные антенны.

В системе Globalstar используются шумоподобные сигналы (ШПС) и многостанционный доступ с кодовым разделением сигналов.

Полосы частот шириной по 16,5 МГц разделены на 13 субполос шириной 1,3 МГц. В каждой полосе организована работа с МДКР.

В речевом канале применен вокодер с переменной скоростью передачи. Средняя скорость передачи сигнала цифровой телефонии равна 2,4 Кбит/с. Вокодер преобразует речевой сигнал в цифровой поток, который подвергается сверточному кодированию с последующим декодированием на приемной стороне по алгоритму Витерби.

Литература

6.1 Маковеева М.М., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами: Учеб. пособие для вузов. - М: Радио и связь, 2002.

6.2 Дятлов А.П. Системы спутниковой связи с подвижными объектами: Учебное пособие. Ч.1. Таганрог. ТРТУ. 2004. 95 с

Приложение А

Технические и эксплуатационные характеристики системы Iridium

Космический сегмент

Параметры орбитальной структуры:

Тип орбиты LEO, корректируемая.

Количество КА в орбитальной группировке 66 + 6 резервных

Число орбитальных плоскостей 6

Количество КА в каждой плоскости 11 + 1 резервный

Угловой разнос между КА в одной плоскости 32,7°

Высота орбиты 780 км

Наклонение орбиты 66°

Период обращения КА 100 мин.

Зона обслуживания:

Подспутниковая зона диаметром,....„. 4000-5000 км (48 лучей)

Зона одной соты 650 км

Время радиовидимости КА 9-10 мин.

Время радиовидимости КА в одном луче до 1,5 мин.

Космический аппарат:

Спутниковая платформа Lockheed (США)

Масса 690 кг

Стабилизация трехосная (на основе подсистемы MANS)

Точность удержания на орбите не хуже ± 1°

Система электропитания:

Мощность СЭП 1400 Вт (в конце GАС)

Напряжение первичного электропитания 22-3 6 В

Мощность потребления оборудованием L-диапазона 230 Вт

Запас по мощности потребления 60 Вт

Тип буферной аккумуляторной батареи 22-элементная никель-водородная

Емкость буферной аккумуляторной батареи 48 А/ч

Срок активного существования 5 лет

Ретранслятор:

Тип ретранслятора - регенеративный, процессор

Диапазоны частот

Абонентская линия 1616 (16Л,35)-1626,5 МГц

Фидерная и командно-телеметрическая линии

"спутник-Земля" 19,4-19,6 ГГц

"Земля-спутник" 20,1-29,3 ГГц

Межспутниковая линия 23,18-23,38 ГГц

Многостанционный доступ в абонентской радиолинии:

Метод доступа РБАМЯБМА

Количество лучей 46

Коэффициент повторного использования частот 4

Количество каналов на луч

Приемных 55 рабочих +9 служебных

Передающих 25 рабочих+ 5 служебных

Скорость обмена информацией

Приемный канал 1.80 Кбит/с

Передающий канал 400 Кбит/с

Ширина полосы частот одного канала

Приемный 126 кГц

Передающий 260 кГц

Разнос по частоте между соседними каналами

Приемные каналы 160 кГц

Передающие каналы 350 кГц

Структура кадра МДВР одного канала

Количество временных интервалов окон 8

Длительность кадра 90 мс

Время передачи пакета 6,28 мс

Характеристики ретранслятора L диапазона (абонентские линии):

Ширина полосы частот 10,5 МГц

ЭИИМ 7,5-27,7 дБВт

G/T -4,4дБ/К

Коэффициент усиления антенны 23,1 дБ

Ширина диаграммы направленности 8,2°

Шумовая температура 55Э°К

Пропускная способность на КА 1100 каналов (мак. 3840)

Характеристики ретранслятора Ка диапазона (фидерные линии):

Количество каналов на несущую 480 каналов

Мощность передатчика 1 Вт

ЭИИМ на несущую 13,5-23,2 дБВт

G/T -1 дБ/К

Коэффициент усиления антенны

Прием 30,1 дБ

Передача 26,9 дБ

Пропускная способность на КА 1920 каналов

Ретранслятор Ка диапазона (межспутниковые линии):

Число направлений связи 4

Скорость передачи 25 Мбит/с

Число частотных каналов 8

Разнос между частотными каналами 25 МГц

Ширина диаграммы направленности 5°

ЭИИМ 37,9 дБВт;

G/T 5,ЗдБ/К

Пропускная способность 600/1300 каналов

(DSI, коэффициент сжатия 2,2)

Характеристики командно-телеметрической линии (режим аварийной связи):

Вид модуляции некогерентная ЧМн

Скорость приема командной информации 0,1 Кбит/с

Скорость передачи телеметрических данных 1 Кбит/с

ЭИИМ 9,5дБВт

Плотность потока мощности -ПОдБВт/м2

Ракетно-космический комплекс:

РНDelta-2 (McDonell Douglas) запуск 40 КА (5 КА за запуск)

РН "Протон" (ГКНПЦ им. Хруничева) запуск 21 КА (7 КА за запуск)

РН Long March 2C (Китай) запуск 12 КА (2 КА за запуск)

Земные станции

Центральная и узловая станции:

Количество земных станций

Центральная станция 2 (основная и резервная)

Узловых станций 20 (из них 2 в России)

Канальная емкость (для четырех типов УС) „..30,60, 90 и 120 тыс. абон-в

Скорость передачи 12,5 Мбит/с

Вероятность ошибки не более 10%

Максимальная задержка сигнала

При международной связи 410 мс для 90% вызовов

При местной и зоновой связи 240 мс(в среднем)

Количество одновременно отслеживаемых КА 3

Коэффициент усиления параболической антенны

Прием 57,5 дБ

Передача 54дБ,

ЭИИМ

Фидерная линия (ФМ-4) 68,0 дБВт

Командная линии (ЧМн) 77 дБВт

Издательский центр УГАС им А С Попова

Изучение организации глобальной мобильной радиосвязи 21

на основе низкоорбитальных спутниковых систем

G/T 24,5 дБ/К

Абонентский терминал

Тип терминала

Однорежимный портативный, мобильный

Двухрежимный Indium/GSM (сменная кассета)

Скорость передачи 2,4кбит/с

Вероятность ошибки в канале передачи данных не более 10б

Модуляция ФМ-4 со сглаживанием фазы

по закону приподнятого косинуса

Параметры речевого кодека

Алгоритм речепреобразования VSELP

Кодирование сверточный код (r=3/4, k=7)

Средняя оценка качества 3,2 (по шкале MOS)

ЭИИМ 5,9-8,6 дБВт

G/T -23,8 дБ/К

Антенна портативного терминала типа четырехзаходной спирали

Шумовая температура 553 К

Масса терминала

Портативный 700 г

Мобильный 2,5 кг

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: