Системы подвижной спутниковой связи с зональным обслуживанием

В системах подвижной спутниковой связи (СПСС) требуется обслуживать постоянно увеличивающееся число абонентов при относительно узком частотном диапазоне, выделенном для спутниковой связи. Для этого используются различные способы обеспечения множественного доступа (МД) в сочетании с эффективной по используемой частотной полосе модуляцией.

В данной статье рассматривается обеспечение множественного доступа к спутниковому ретранслятору с зональным обслуживанием. Данный способ МД представляет собой комбинирование традиционных сигнальных (частотно-временных) методов разделения каналов с пространственным разнесением парциальных зон, которые образуются лучами многолучевых бортовых антенн спутникового ретранслятора. Другими словами, зональное обслуживание — это множественный доступ c частотнопространственным разделением канала. При этом для увеличения количества обслуживаемых пользователей появляется возможность повторного использования частот в разных каналах связи, это достигается пространственным разнесением каналов, которым назначена одна и та же частотная полоса (частотный слот).

Для наиболее эффективной реализации системы спутниковой связи (ССС) с зональным обслуживанием целесообразно применение на спутниках антенн с узкими лучами. Применение таких антенн, например когда осуществляется глонасс мониторинг транспорта, не только улучшает пространственную избирательность, но и дает энергетических выигрыш, например, возможность уменьшить мощность передатчиков спутника и земных станций. Наиболее перспективным способом реализации многолучевой антенны с узкими лучами, является применение технологий цифрового диаграммообразования (ЦДО) с применением цифровых антенных решеток (ЦАР). Реализация ЦАР основана на использовании передовых алгоритмов цифровой обработки сигналов. Ключевая особенность ЦАР — цифровое формирование лучей диаграммы направленности антенны. Это позволяет динамически оптимизировать обслуживаемую зону покрытия, оперативно перенацеливая цифровые приемопередающие лучи в зависимости от территориального распределения абонентов.

Цифровая антенная решетка — это антенная система, представляющая собой совокупность аналого-цифровых каналов с общим фазовым центром, в которой формирование диаграммы направленности осуществляется в цифровом виде, без использования фазовращателей. Дополнительный энергетический выигрыш появляется за счет использования техники активного подавления помех для формирования провалов диаграммы направленности в направлении других излучателей, работающих на той же частоте. Подходящий луч ДН направляется на основании информации, получаемой от терминала, а так же угла ее прихода (Direction of Arrival, DOA). При этом более узкие лучи требуют более точной оценки угла прихода сигнала (DOA), в противном случае это отразится на помехозащищенности системы.

Система подвижной спутниковой связи

Система подвижной спутниковой связи

На рисунке приведен пример построения системы подвижной спутниковой связи (СПСС). Для связи геостационарного спутникового ретранслятора (СР) с абонентскими терминалам используется адаптивная ЦАР, которая работает в L диапазоне частот и обеспечивает индивидуальное пользовательское покрытие. Для связи СР с центральной земной станцией (ЦЗС) используется традиционная параболическая антенна Ku диапазона. Электрически настраиваемый антенный массив необходим ретранслятору для пространственного разнесения мобильных радиосигналов, которым присвоен один и тот же частотный слот f1 . На рисунке показано, как антенна должна адаптироваться к использованию абонентскими терминалами А1 и А4 одной частотной полосы (одного частотного слота).

Для установки соединения с А1, главный лепесток диаграммы направленности должен точно нацеливаться (и, при необходимости, сопровождаться) на мгновенное местоположение терминала А1. Одновременно с этим, в диаграмме направленности антенны должны формироваться провалы (нули) в направлении всех остальных абонентских терминалов, использующих тот же частотный слот (на рисунке терминал А4). При формировании эффективной зоны покрытия с помощью ЦАР необходимо учитывать такие факторы, как ширина основного лепестка диаграммы направленности, уровни боковых лепестков, которые зависят от количества антенных излучателей и расстояния между ними.

В дальнейшем планируется провести исследование оптимального частотно-территориального плана СПСС с зональным обслуживанием с учетом данных факторов, а так же с учетом активности абонентов. При этом для составления частотно-территориального плана будет использован метод координационных колец.

12.08.2012
Наверх