Использованием КА на средневысотных и низких орбитах

Телекоммуникационные системы с использованием КА на низких и средних орбитах позволяют обеспечить работу терминалов при больших углах места, что дает возможность избежать экранирования трассы распространения сигнала местными предметами. Этот фактор плюс меньшее расстояние между КА и терминалами позволяют создать высокоскоростные каналы связи с мобильными и персональными терминалами, что труднодостижимо в спутниковых системах с геостационарными КА.

Основными специфическими проблемами для телекоммуникационных систем с КА на низких и средних орбитах являются: выбор космической группировки КА, выбор диапазона рабочих частот, определение зоны обслуживания КА, выбор числа лучей многолучевой антенны КА.

С учетом влияния радиационных поясов Земли наиболее пригодными орбитами КА в этих системах являются:

•низкие круговые орбиты с высотами 700 — 1500 км (LEO);

•средние круговые и эллиптические орбиты (МЕО) с высотами 10 тыс. км и 20 тыс. км.

Очень сложными являются проблемы электромагнитной совместимости негеостационарных и геостационарных телекоммуникационных систем, работающих в общих полосах частот, а также проблема электромагнитной совместимости нескольких негеостационарных телекоммуникационных систем, работающих в общих полосах рабочих частот.

В настоящее время для негеостационарных спутниковых телекоммуникационных систем выделены следующие диапазоны и полосы частот.

1. Для систем связи с мобильными и персональными терминалами, работающих с низкой скоростью передачи информации и использующих КА малой массы (порядка 45 кг) с однолучевой бортовой антенной с широкой диаграммой направленности, выделены отдельные полосы частот для абонентских линий в диапазоне 137-400 МГц с общей шириной 5 МГц.

2. Для систем мобильной и персональной связи большой емкости, использующих многолучевые антенны спутникового ретранслятора для организации телефонной и высокоскоростной (со скоростями передачи 144 и 384 Кбит/с) мультимедийной связи, выделены для абонентских линий на первичной основе узкие полосы частот в диапазонах 1,9/2,1 и 1,6 /2,6 ГГц. Для фидерных линий - в диапазонах 5/7 ГГц и 20/30 ГГц.

3. Для спутниковых негеостационарных систем связи со стационарными и мобильными терминалами выделены полосы частот:

•10,7 — 11,7 ГГц в линиях вниз,

•12,75 — 13,25 ГГц и 13,75 — 14,5 ГГц в линиях вверх.

Эти полосы частот выделены на вторичной основе, т.е. при проектировании систем приняты меры к тому, чтобы излучения средств негеостационарной системы не мешали геостационарным системам связи, работающим в этих же полосах частот. При приближении негеостационарного КА кэкваториальной плоскости и проходе через нее этот КА выключается, чтобы не создавать помех станциям геостационарных систем спутниковой связи. При этом земные станции негеостационарной спутниковой телекоммуникационной системы перенацелеваются на другой ближайший КА.

На первичной основе, как для геостационарных, так и для негеостационарных спутниковых систем связи выделены полосы частот:

•19,7 — 20,2 ГГц в линиях вниз, 29,5 — 30,0 ГГц в линиях вверх.

Размер зоны обслуживания КА определяется допустимым углом места земных станций. Для мобильных и персональных терминалов углы места должны быть не менее 30°. Для стационарных терминалов диапазона 11/14ГГц минимальные углы места могут быть порядка 10°. Для терминалов диапазона 20/30 ГГц и более высоких частот из-за сильного поглощения сигнала в дожде при малых углах места минимальные углы места должны быть порядка 30°.

Примерами телекоммуникационных систем с КА на низких, средних и эллиптических орбитах являются: Globalstar, LeoSat, Iridium, Сигнал (LEO); Odyssey, ICO, Ростелесат-Н (MEO); Полярная Звезда (ВЭО) и др. Основные характеристики некоторых из них приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2.Характеристики низкоскоростных ССС

Название системы	Globalstar	ICO	Полярная Звезда
Тип орбиты	LEO	MEO	ВЭО
Количество спутников	48(8х6)	10(2х5)
Высота орбиты, км			40600 (в апогее)
Наклонение орбиты, град.
Обслуживаемая территория	70°юш - 70°сш	70°юш - 70°сш	Северное полуш.
Масса спутника, кг
Потребляемая мощность, Вт
Количество лучей на 1 КА
Срок эксплуатации спутн., лет	7,5
Методы многостанц. доступа	CDMA/FDMA	TDMA	CDMA/FDMA
Количество узловых станций	150-210		20-25
Количество телефонных каналов, эквивалентных 4,8 Кбит/с			1000 - ПСС 8000 - ФСС
Диапазон частот, ГГц	1,6/2,5; 5/6	1,9/2,1; 5/7	1,6/2,5; 5/6
Продолжительность сеанса связи с 1КА	7 минут	1 час (7 минут 1 луч)	6 часов
Миним. угол места антенны абонентской станции, град			порядка 40
Стоим. абон. терминала, долл.
Тариф, долл./мин.	0,35-3

Солнечная интерференция.

Солнце, как любая звезда, излучает энергию не только в видимой (световой) части спектра, но и в виде радиоволн, в том числе сантиметрового диапазона. Когда три объекта - приемная спутниковая антенна, спутник, на который она наведена и Солнце - находятся на одной прямой, прием сигналов со спутника становится невозможным. Это происходит из-за того, что сигналы транспондера перекрываются более мощными шумами Солнца. Такое явление наблюдается дважды в год - ранней весной и осенью.

Солнечная интерференция имеет место в пределах 3,5 недель от дней осеннего и весеннего равноденствия (21-е марта и 21-е сентября). В эти периоды Солнце, совершая свой годовой путь, пересекает плоскость экватора. Солнечная интерференция в феврале, марте и апреле сначала оказывает воздействие на земные приемные станции, расположенные в северных широтах, затем захватывает станции, расположенные южнее. На экваторе середина периода, в который проявляется солнечная интерференция, приходится точно на день равноденствия - 21 сентября. Затем зона интерференции смещается в южное полушарие, и последними влияние интерференции испытывают станции в южных широтах. Для них период солнечной интерференции заканчивается через 3,5 недели после дня весеннего равноденствия. В августе, сентябре и октябре картина меняется на обратную, так как Солнце в это время движется в обратном направлении - из Северного полушария в Южное. Период интерференции для каждой конкретной станции продолжается чуть более недели. В этот период каждые сутки сказывается интерференция, в начале светового дня - для восточных спутников, в конце - для западных. Сначала интерференция проявляется в виде едва различимых шумов на изображении и звуке, затем день ото дня шумы становятся значительнее, и в середине периода интерференции прием срывается совершенно. В момент интерференции, особенно в ясную погоду, необходимо по возможности уводить антенну со спутника. Катанные алюминиевые рефлекторы и пластиковые рефлекторы с глянцевой поверхностью способны концентрировать солнечные лучи в фокальной точке столь "успешно", что из-за высокой температуры оплавляются пластмассовые детали облучателей и выходит из строя электроника конверторов.

Дни и время начала и конца солнечной интерференции для каждого спутника для конкретной приемной станции может быть рассчитано абсолютно точно.

Исходными данными для расчета являются:

· геометрия взаимного расположения Земли, приемной станции, спутника и Солнца;

· усиление антенны и ширина главного лепестка диаграммы направленности;

· используемый частотный диапазон;

· шумовая температура приемной системы;

Весеннее равноденствие.

Осеннее равноденствие.

Последние числа февраля - первые числа марта - время весенней солнечной интерференции для спутниковых приемных станций Урала и Западной Сибири. В это время Солнце, проходя свой ежедневный путь по небосклону, на некоторое время оказывается на линии спутник - приемная антенна, "попадая" в диаграмму направленности последней. Солнце является мощным источником электромагнитных излучений во всем диапазоне частот, поэтому во время интерференции прием сигнала со спутника, как правило, невозможен. Это явление наблюдается на протяжении 5-12 дней, от 1 до 8 минут каждый день в одно и то же время. Продолжительность интерференции зависит от диаметра приемной антенны и частотного диапазона.