Системы персональной ППС международных систем

В 1987г. компания «Motorola» приступила к разработке проекта низкоорбитальной системы «Iridium», при этом предполагалось, что система будет состоять из 77 спутников. Именно поэтому проект обязан своему названию, так как 77 элемент в таблице Менделеева есть Iridium. Позже было решено уменьшить число спутников до 66. система Iridium предназначена для системы глобальной подвижной связи по принципу «каждый с каждым» на основе космического сегмента из низкоорбитальной группы космического аппарата и сегмента в составе пользовательских терминалов (радиотрансляторов, которые могут располагаться в любой точке Земли, сегментов управления системой и сегментов запуска космических аппаратов). В момент подключения радиотелефона «Motorola» к ближайшему ему спутнику через СС в наземных станциях автоматически определяется платежеспособность абонента и его местоположение.

В зависимости от совместимости и загруженности альтернативных систем связи выбираются средства связи, которые будут использованы для передачи сигнала:

- система ССС.

- сотовая телефонная сеть.

При невозможности использования местной системы сотовой связи радиотелефон выходит на связь с ближайшим ИСЗ, затем сигналы передаются с одного на другой до тех пор пока он не будет принят радиотелефоном вызываемого абонента или наземной станцией системы «Iridium». Наземная станция соединит с наземной системой связи в любой точке Земного шара.

Система «Iridium» предоставляет следующие виды связи: дуплексную телефонную связь; передача данных; факсимильная связь. При этом возможны следующие виды услуг:

- связь абонентов, оснащенных персональными терминалами между собой;

- связь с персоналом национальной сети и наоборот;

- определение местоположения абонента.

Масса носимых терминалов не превышает 700 г. масса переносных мобильных авио и морских терминалов составляет 2,5 кг. Установление связи аналогично установления связи между абонентами наземной связи сотовой связи и не превышает 2 с. Обеспечивается непрерывность связи в течении всего сеанса связи. при выборе орбиты учитывается необходимость глобального охвата территории Земли в любое время суток и обеспечение прямой видимости между соседними спутниками.

В результате на данный момент космический сегмент имеет следующие параметры:

- количество спутников - 66.

- количество орбитальных плоскостей - 6.

- высота орбиты - 780 км.

- угол наклона орбитальных плоскостей – 86,4°.

- орбитальный период – 100 мин. 28 с.

- масса – 700 г.

- количество направляемых лучей с одного спутника – 48.

- срок гарантийной эксплуатации 5…8 лет.

В системе используются следующие радиолинии:

- абонент - космический аппарат, космический аппарат - абонент на частотах 1616, 1626,5 МГц.

- шлюзовая станция – космический аппарат, космический аппарат - шлюзовая станция на частотах 19,4…19,6 ГГц.

- космический аппарат – космический аппарат на частотах 23,18…23,38 ГГц.

Космический аппарат орбитальной группировки формирует 48 лучей, образуя каждым лучем соту диаметром 640км. В совокупности 48 лучей создают зону диаметром 4500км. Орбитальная группировка формирует в целом квази сплошную подспутниковую зону, охватывающая поверхность Земли. Формирование подспутниковой зоны осуществляется с помощью расположенных на каждом космическом аппарате 6 антенных решеток. Каждая такая решетка формирует 8 лучей, благодаря этому в сотовой структуре обслуживаемой зоны рабочие частоты в системе «Iridium» используются многократно, при этом в смежных зонах используют различные частоты, а в каждой 8 сотовой структуре возможно повторение частот, 1616–1616,5 ГГц используется в системе 150 раз. Частотный диапазон радиолинии абонент - космический аппарат содержит 64 частоты канала с разносом в 160 кГц. Радиолиния космический аппарат – абонент содержит 29 каналов с разносом 350 кГц, а полоса частот каждого канала составляет 280 кГц.

Переносной терминал обеспечивает дуплексную телефонную связь. Для этого используется вакодер – Motorola. терминал обеспечивает измерение дальности до космического аппарата и уход частоты, автоматической регулировки, передачи информации.

Каждый космический аппарат орбитальной группировки рассчитан на осуществление независимой связи двумя шлюзовыми станциями с помощью двух антенн, расположенных снизу модуля КА. Скорость передачи в каждом канале составляет 12,5 Мбит/с. Для ослабления уровня гармонических составляющих сигнал фильтруют. Применяется кодирование и декодирование сигнала по Витерби. Вероятность ошибки на бит составляет 10^-6. пропускная способность каждого из двух дуплексных радиолиний составляет 600 телефонных каналов, а при использовании сжатой информации число каналов составляет 1900. шлюзовая станция состоит из трех спутниковых терминалов, приемопередатчика, компьютерного оборудования и быстродействующего процессора, в котором находится база данных. Обеспечивает перемещение КА, осуществляет переключение связи с одного на другой аппарат, находящийся в данный момент в зоне видимости персонального терминала.

7.4.2 Система отечественной персональной вязи «Гонец»

Российская система персональной связи «Гонец» позволяет использовать низкоорбитальные спутники с космическими ретрасляторами на борту. ИСЗ «Гонец» запускается на круговую орбиту на высоту 1300–1500 км, то есть в 24, 28 раза более низкую, чем геостационарная. В итоге космической и земной аппаратуры меньше по сравнению с геостационарными спутниками. Система «Гонец» состоит из космического и наземного сегмента. Космический сегмент при полном развертывании системы состоит из 36 КА, которые запускаются в 6 плоскостях по 6 спутников на поляризационные круговые орбиты с наклонением 83°. При вращении спутников по орбите происходит перемещение по поверхности Земли их зоны радиовидимости. При такой структуре не более чем через 20 минут абонент окажется в зоне радиовидимости и может получить на 10 минут через его БРТК канал связи из 36 КА. БРТК предназначен для перетрансляции информации, хранения её в бортовом запоминающем устройстве. Это могут быть сообщения в любой цифровой форме. В зависимости от типа ЗС сообщения передаются со скоростью 4,8; 9,6; 64 кбит/с. Причем обмен сообщениями происходит в пакетном режиме. Земной сегмент системы «Гонец» включает абонентский терминал трёх типов. Очевидно наиболее массовым из них является последний терминал АТ – М, его масса 3–5 кг, а габариты таковы, что он вмещается в кейс.

Стационарный терминал АТ – С имеет антенны несколько больших размеров по сравнению с первым типом. В состав входит ЭВМ. Терминал обеспечивает передачу информации в пакетном режиме 9,6 кбит/с.

К третьему типу относятся региональные станции, на базе которых развивается региональные узлы связи, которые концентрируют большие массивы информации и передают со скоростью 64 кбит/с. Абонентам системы «Гонец» не нужна специальная подготовка, они с помощью клавиатуры вводят информацию, а далее все происходит автоматически. При поступлении со спутников сигналов управления между ним и терминалом устанавливается связь, по которой уходит подготовленный файл с адресом доставки сообщения. Абонент получает квитанцию о проведении сеанса. Если абонент находится в зоне радиовидимости, то он практически мгновенно получает сообщение. Если при передаче сообщения абонент находился вне зоны радиовидимости, в этом случае сообщение остается в бортовом запоминающем устройстве, объем памяти составляет 8 Мбайт. Он будет находиться там до тех пор, пока в зону радиовидимости не попадет абонент получатель. В этом случае время доставки сообщения достигает 3–5 часов.

Для системы «Гонец» выбран наиболее удобный диапазон, выделенный на ВАКР для низкоорбитальной спутниковой связи. Передатчики наземных терминалов работают в направлении Земля – космос в диапазоне 312–315МГц, БРТК в направлении космос – Земля в диапазоне 387–390 МГц. Это сочетание с орбитами высотой 1300–1500 км позволяет применить на КА и наземных терминалах слабонаправленные антенны с коэффициентом усиления до 3 дБ и мощностью передатчика 2–10 Вт.

7.4.3 Структурная схема базового абонентского терминала «Гонец»

Абонентский терминал разработан с максимальным удобством для пользования. Предусмотрено возможность быстрого развития станции. Для установки терминала не нужно специального помещения. Он может работать в автономном режиме без последующего обслуживания.

Наличие широкой категории пользователей предопределено разделением на две составляющие части: аппаратно-радиотехнические средства и внешний персональный компьютер. На аппаратные средства терминала возлагается задача связи с космическим аппаратом. Входящие в него блоки и устройства обеспечивают подготовку и ведение сеанса связи, ввод и вывод информации. в состав абонентского терминала входят: антенна, приемные и передающие устройства, синтезатор частот, устройство управлении, сетевой блок питания. Антенный коммутатор служит для отключения приемного устройства и включения передающего. Приемное устройство построено по схеме с двойным преобразование частоты, что обеспечивает выполнение высоких требований по избирательности и помехоустойчивости по каналам побочного приема. На входе приемника установлен УВЧ с фильтром ПАФ. Чувствительность приемного устройства не хуже 0,2 мкВ. В приемнике реализован принцип цифровой обработки сигнала.

Рисунок 7.3 Структурная схема абонентского терминала «Гонец».

Сигнал с УПЧ – 2 поступает на синфазный (СК) и квадратичный (КК) каналы и после ЦАП и мультиплексора поступают на блок цифровой обработки. В схеме использован цифровой синтезатор частот, с его выхода опорные колебания поступают на синфазный и квадратичные каналы.

Алгоритм обнаружения маркировочного сигнала передаваемого со спутника основан на поиске несущей частоты с учетом Доплеровского сдвига. Маркировочный сигнал представляет собой синхропакет, состоящий из немодулированной несущей частоты, сигнала синхронизации, а так же кода времени, положения и технологической информации.

Синтезатор частот является общим для приемника и передатчика. Он выполнен с применением кольца ФАПЧ, в который входят ГУН, делитель с переменным коэффициентом деления, частотно фазовый детектор и блок делителей частоты.

Синтезатор обеспечивает ослабление дискретных составляющих в спектре выходного сигнала не менее 60 дБ. Спектральная плотность фазовых шумов при подстройке ± 20 кГц, составляет 120 дБ.

Передающее устройство состоит из фильтра гармоник, усилителя мощности и модулятора сигналов с относительной фазовой манипуляцией. Модулятор выполнен по квадратичной схеме с двумя балансными смесителями. Выходная мощность составляет не менее 10 Вт. Потребление не более 35 Вт.

Основные технические характеристики АТ – Н:

1. диапазон частоты приема маркерного сигнала 235236 МГц.

2. диапазон частоты приема и передачи сообщений 261–264 МГц.

3. чувствительность приемного устройства не хуже 0,2 мкВ.

4. выходная мощность передатчика не менее 10 Вт.

5. Скорость передачи информации в канале 2,4 кбит/с.

6. Вид модуляции ОФМ – 2.

7. Точность определения места положения абонента не хуже 100 м.

8. Масса терминала не более 3–5 кг.

9. Масса приемопередатчика с синтезатором частоты 2–2,5 кг.

10. Масса сетевого аккумуляторного блока питания 0,1–1,5 кг.

Дата добавления: 2015-10-31