ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛОСЫ ЧАСТОТ НЕГЕОСТАЦИОНАРНЫХ СПУТНИКОВ ДЛЯ ГЕОСТАЦИОНАРНОЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ БЕЗ ВЗАИМНЫХ ПОМЕХ Российский патент 2012 года по МПК H04B15/00 

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА СВЯЗАННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке США № 60/978549 (номер дела поверенного № 017018-017700US), озаглавленной "Non-interfering Utilization of Non-Geostationary Satellite Frequency Band for Geostationary Satellite Communication", поданной 9 октября 2007, содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки для всех целей.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к спутниковым системам связи и, в частности, к геостационарным спутниковым системам, которые используют без взаимных помех частотный спектр негеостационарных спутников.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Спутники, двигаясь вокруг Земли, находятся либо на геостационарной орбите (GSO), то есть стационарной относительно Земли, либо на негеостационарной орбите (NGSO). В основном, полосы частот, выделенные GSO спутниковым системам связи, не перекрываются с полосами частот, выделенными NGSO спутниковым системам связи.

Радиочастотный (РЧ, RF) спектр является ограниченным конечным ресурсом. Для GSO спутниковых систем связи выделено только несколько определенных полос частот. Несколько других полос частот выделено для NGSO спутниковых систем связи. Пропускная способность канала связи любой системы связи ограничивается числом полос частот и ассоциированной доступной шириной полосы пропускания. Имеется необходимость в GSO спутниковой системе, которая использовала бы полосы частот, выделенные другим беспроводным системам связи, чтобы получить более высокую пропускную способность канала связи, не вызывая какие-либо взаимные помехи.

Геостационарный спутник находится на орбите на высоте приблизительно 35800 км над экватором, и его вращение вокруг Земли синхронизируется с вращением Земли. Таким образом, наблюдателю на поверхности Земли геостационарный спутник кажется стационарным, то есть фиксированным в небе. В отличие от геостационарных спутников, негеостационарные спутники обычно двигаются на низких или средних высотах и имеют варьируемые орбиты, которые ниже геостационарной орбиты. Геостационарная земная станция с узкой шириной диаграммы направленности антенны имеет свою диаграмму направленности антенны, направленную на геостационарный спутник. Таким образом, NGSO спутник виден для геостационарной земной станции, только когда он расположен на одной линии относительно геостационарной земной станции и геостационарного спутника. Аналогично, наземная станция с узкой шириной диаграммы направленности антенны имеет свою диаграмму направленности антенны, направленную на негеостационарный спутник. Поскольку NGSO спутники являются нестационарными, антенна негеостационарной наземной станции может быть управляемой, так чтобы следить за NGSO спутником. Геостационарный спутник будет виден для NGSO наземной станции только тогда, когда негеостационарные спутники находятся на одной линии или почти на одной линии.

Спутниковые системы связи используют только те полосы частот, которые выделены GSO спутниковым системам. Чтобы избежать взаимных помех, полосы частот, выделенные GSO спутниковым системам, отличаются от таковых, выделенных NGSO спутниковым системам. В некоторых распределенных частотных спектрах, NGSO полосы частот могут быть расположены вблизи GSO полос частот.

Геостационарный спутник может включать в себя многолучевую антенну, которая направляет луч на некоторые области поверхности Земли. Следовательно, конус луча спутниковой антенны является относительно широким для того, чтобы обеспечить большую зону охвата. В противоположность этому, коническая форма восходящего луча от антенны земной станции до геостационарного спутника в основном бывает очень узкой. Луч (также называемый здесь каналом) от спутника до земной станции называется нисходящим лучом (или нисходящим каналом), и луч от земной станции до спутника называется восходящим лучом (или восходящим каналом). Вообще говоря, для восходящего канала и нисходящего канала выделяются различные полосы частот, чтобы предотвратить внутриканальные помехи. Поскольку траектория орбиты негеостационарного спутника может пересекать восходящий или нисходящий каналы GSO спутниковой системы связи, для негеостационарных спутников выделяются раздельные полосы частот (частотные спектры). Однако, в зависимости от характеристик созвездия негеостационарных спутников (например, низкая земная орбита, средняя земная орбита), период времени, в котором NGSO спутник находится на одной линии с GSO спутником и соответствующей земной станцией, является относительно коротким, чтобы выделенные NGSO полосы частот (или частотные спектры) могли совместно использоваться GSO спутниковой системой, когда NGSO спутник находится не на одной линии. Более того, текущие развернутые NGSO спутники могут не использовать NGSO частотный спектр для своей работы, так что GSO спутник может использовать NGSO частотный спектр все время, не вызывая взаимных помех.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение раскрывает способ и систему использования без взаимных помех частотных спектров негеостационарной спутниковой орбиты (NGSO) в спутниковой системе связи геостационарной спутниковой орбиты (GSO). Геостационарная спутниковая система связи содержит земную станцию для передачи сигналов на GSO спутник с использованием GSO частотного спектра, причем земная станция дополнительно способна функционировать таким образом, чтобы передавать сигналы на GSO спутник с использованием расширенного частотного спектра. Расширенный частотный спектр включает в себя геостационарный (GSO) частотный спектр и негеостационарный (NGSO) частотный спектр. Геостационарная спутниковая система связи дополнительно содержит центр управления, который может инструктировать земную станцию, чтобы она передавала сигналы на геостационарный спутник с использованием геостационарного частотного спектра, когда ожидается, что негеостационарный спутник находится на одной линии относительно земной станции и геостационарного спутника; и центр управления может дополнительно инструктировать земную станцию, чтобы она передавала сигналы на геостационарный спутник с использованием расширенного частотного спектра, когда ожидается, что негеостационарный спутник находится на одной линии относительно земной станции и геостационарного спутника. Центр управления может дополнительно инструктировать земную станцию, чтобы она передавала сигналы на геостационарный спутник с использованием расширенного частотного спектра непрерывно (все время), когда негеостационарный спутник не работает в NGSO частотном спектре. Геостационарный спутник может содержать приемник, который способен принимать передаваемые сигналы с использованием геостационарного спутника частотного спектра и расширенного частотного спектра. Геостационарный спутник может содержать смеситель частот, который преобразует переданные сигналы в сигналы нисходящей линии связи, и делитель мощности, который подводит сигналы нисходящей линии связи к гребенке полосовых фильтров. Гребенка полосовых фильтров может включать в себя первый и второй полосовые фильтры; первый полосовой фильтр пропускает ширину полосы геостационарного частотного спектра, и второй полосовой фильтр пропускает ширину полосы расширенного частотного спектра. Геостационарный спутник дополнительно содержит переключатель, имеющий первый вход, второй вход и выход; первый вход соединен с выходом первого полосового фильтра, и второй вход соединен с выходом второго полосового фильтра, и выход переключателя выборочно соединяется с первым или вторым входом переключателя. Геостационарный спутник дополнительно содержит управляющее устройство, адаптированное для декодирования инструкций, передаваемых из центра управления, и для соединения первого и второго входа переключателя с его выходом согласно декодированным инструкциям.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, центр управления содержит блок обработки данных, соединенный с запоминающим устройством. Запоминающее устройство сохраняет орбитальные эфемеридные данные одного или нескольких NGSO спутников.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, орбитальные эфемеридные данные тщательно контролируются и обновляются GSO системой управления сетью.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, центр управления расположен в одном местоположении на Земле.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения, центр управления расположен совместно в земной станции.

Еще в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, центр управления распределен среди многочисленных местоположений на Земле.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, GSO спутниковая система связи использует расширенный частотный спектр непрерывно (то есть все время), когда NGSO спутниковая система не использует NGSO полосу частот, то есть когда между геостационарной и негеостационарной спутниковыми системами связи не возникает взаимных помех.

Еще в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, GSO спутниковая система связи использует расширенный частотный спектр все время, когда NGSO спутник не функционирует в NGSO частотном спектре, и GSO спутниковая система может совсем не использовать расширенный частотный спектр, когда NGSO спутник функционирует в NGSO частотном спектре.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его осуществления со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 - блок-схема иллюстративной спутниковой системы связи, сконфигурированной согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения,

фиг.2 - блок-схема, иллюстрирующая NGSO спутник, движущийся вдоль NGSO орбиты, которая пересекает канал между GSO земной станцией и GSO спутником,

фиг.3 - блок-схема, иллюстрирующая различные сценарии взаимных помех между GSO спутниковой системой и NGSO спутником,

фиг.4А - блок-схема подсистемы спутникового приемника уровня техники,

фиг.4Б - схема распределения частот, иллюстрирующая произведения частот после того, как сигнал низкого уровня смешивается с частотой гетеродина,

фиг.4В - таблица, иллюстрирующая произведения суммы и разности частот после того, как сигнал высокого уровня смешивается с частотой гетеродина,

фиг.5 - блок-схема подсистемы GSO спутникового приемника согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,

фиг.6 - блок-схема, иллюстрирующая GSO спутник, использующий без взаимных помех расширенный частотный спектр, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,

фиг.7 - иллюстративная блок-схема архитектуры центра управления согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,

фиг.8А - расширенный отклик фильтра, включенный в NGSO частотный спектр, который находится выше GSO частотного спектра,

фиг.8Б - расширенный отклик фильтра, включенный в NGSO частотный спектр, который находится ниже GSO частотного спектра.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фиг.1 показана блок-схема иллюстративной спутниковой системы 100 связи, сконфигурированной согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения. Спутниковая система 100 связи включает в себя сеть 120, такую как Интернет, связанную с одной или несколькими земными станциями 115, которые конфигурируются так, чтобы устанавливать связь с одним или несколькими абонентскими терминалами 130 через спутник 105. Система 100 также включает в себя один или несколько терминалов 170 телеметрии, отслеживания и управления (TTC).

Земная станция 115 иногда определяется как концентратор, межсетевой терминал или наземная станция и обслуживает восходящую линию 135 связи, нисходящую линию 140 связи на спутник 105 и с него. Хотя на чертеже показана только одна земная станция 115, этот вариант осуществления имеет несколько земных станций и все они связаны с сетью 120, например двадцать или сорок земных станций. Земная станция 115 планирует поток данных в абонентские терминалы 130, хотя другие варианты осуществления могут выполнять планирование в других частях спутниковой системы 100 связи.

Спутниковая система 100 связи, применимая ко многим вариантам осуществления настоящего изобретения, здесь описана в широком аспекте. В этом варианте осуществления, имеется заданная величина частотного спектра, доступного для передачи. Линии связи между земными станциями 115 и спутниками 105 могут использовать частотные спектры, одинаковые или перекрывающиеся с линиями связи между спутником 105 и абонентскими терминалами 130, или могут использовать различные частотные спектры.

Сеть 120 может быть сетью любого типа или может включать в себя, например, Интернет или IP сеть, интрасеть, глобальную вычислительную сеть (WAN), локальную вычислительную сеть (LAN), виртуальную частную сеть (VPN), виртуальную локальную вычислительную сеть (VLAN), оптоволоконную сеть, гибридную волоконно-коаксиальную сеть, кабельную сеть, коммутируемую сеть общего пользования (PSTN), коммутируемую сеть передачи данных общего пользования (PSDN), сеть наземной подвижной связи общего пользования и/или сеть любого типа, поддерживающую передачу данных между описанными здесь устройствами, в различных вариантах осуществления. Сеть 120 может включать в себя как проводные, так и беспроводные соединения, включая оптические линии связи. Как иллюстрируется в некоторых вариантах осуществления, сеть может соединять земную станцию 115 с другими земными станциями (не изображены), которые также находятся в связи со спутником 105. Все земные станции, находящиеся в связи со спутником 105, также могут соединяться с центром 180 управления.

Земная станция 115 обеспечивает интерфейс между сетью 120 и спутником 105. Земная станция 115 может конфигурироваться, чтобы принимать данные и информацию, направляемую в один или несколько абонентских терминалов 130, и может форматировать данные и информацию для доставки в соответствующие устройства назначения через спутник 105. Аналогично, земная станция 115 может конфигурироваться, чтобы принимать сигналы со спутника 105 (например, из одного или нескольких абонентских терминалов 130), направленные в место назначения, соединенное с сетью 120, и может форматировать принятые сигналы для передачи с помощью сети 120. Земная станция 115 может использовать вещательный сигнал с форматом модуляции и кодирования ("modcode"), адаптированным для каждого пакета для условий линии связи терминала 130 или ряда терминалов 130, на которые направлен пакет.

Центр 180 управления, соединенный с сетью 120, может устанавливать связь с каждой земной станцией 115 в сети и спутником 105. Земные станции 115 в основном могут быть расположены на удалении от реальных абонентских терминалов 130, чтобы обеспечить возможность повторного использования частоты.

Земная станция 115 может использовать антенну 110 для передачи сигнала восходящей линии связи в спутник 105. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, антенна 110 содержит параболический отражатель с высокой направленностью в направлении спутника 105 и низкой направленностью в других направлениях. Антенна 110 может иметь множество альтернативных конфигураций и может включать в себя рабочие характеристики, такие как высокая развязка между ортогональными поляризациями, высокая эффективность в рабочих полосах частот и низкий шум.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, геостационарный спутник 105 конфигурируется, чтобы принимать сигналы из местоположения антенны 110 и в передаваемом частотном спектре. Для приема таких сигналов спутник 105 может использовать, например, зеркальную антенну, линзовую антенну, фазированную антенную решетку, активную антенну или другой механизм, известный в уровне техники. Сигналы, принимаемые из межсетевого терминала (шлюза) 115, усиливаются малошумящим усилителем (LNA) и затем преобразуются по частоте для изменения уровня мощности и частот. Спутник 105 обрабатывает сигналы, принимаемые из шлюза 115, и посылает сигнал из шлюза 115 в один или несколько абонентских терминалов 130. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, частотно-преобразованные сигналы посылаются через гребенку полосовых фильтров, которые отделяют различные частотно-преобразованные сигналы, имеющие различную ширину полосы пропускания. Переключатель выбирает один из различных частотно-преобразованных сигналов, который затем усиливается усилителями на лампе бегущей волны (TWTA), производя требуемую эффективную изотропно-излучаемую мощность (EIRP) на выходе антенны с полезной нагрузкой. Сигнал передачи высокой мощности проходит через передающую зеркальную антенну (например, фазированную антенную решетку), которая формирует диаграмму направленности передающей антенны (сфокусированный луч). В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, спутник 105 может функционировать в режиме с множеством лучей диаграммы направленности антенны, передавая несколько узких лучей, каждый из которых направлен на различную область Земли, обеспечивая возможность выделения абонентских терминалов 130 в различные узкие лучи.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения, спутник 105 конфигурируется по типу «изогнутого канала», причем спутник 105 может преобразовывать принятые несущие сигналы по частоте и поляризации перед ретрансляцией этих сигналов в их место назначения, но в остальном несущественно преобразует содержание сигналов. Сфокусированный луч может использовать одну несущую, то есть одну частоту или непрерывный частотный диапазон на каждый луч. Спутником 105 может быть использовано множество методов кодирования и модуляции согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Адаптивное кодирование и модуляция могут быть использованы в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения.

Для других вариантов осуществления настоящего изобретения может быть использовано несколько сетевых архитектур, состоящих из космического и наземного сегментов, в которых космический сегмент представляет собой один или несколько спутников, тогда как наземный сегмент содержит абонентские терминалы, земные станции или шлюзы, центры управления сетью и центр управления спутником и земными станциями. Земные станции и спутники могут соединяться через ячеистую сеть или звездообразную сеть, что должно быть очевидно специалистам. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, центр 180 управления соединяется с сетью 120 и функционирует таким образом, чтобы передавать инструкции на спутник и каждую участвующую земную станцию в геостационарной спутниковой системе связи. В другом варианте осуществления настоящего изобретения, центр управления может быть расположен в одной географической области и/или совместно расположен с одной из земных станций 115. Еще в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, центр управления может быть распределен среди многочисленных географических областей и/или среди нескольких земных станций. Еще в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, центр управления может быть мобильным и может быть соединен с сетью через сотовую линию связи, или городскую вычислительную сеть (MAN), или линию связи глобальной вычислительной сети (WAN).

Центр управления может быть оборудован РЧ измерительным оборудованием для измерения и оценки характеристик помех.

Сигналы нисходящей линии связи могут передаваться со спутника 105 на один или несколько абонентских терминалов 130 и приниматься с помощью соответствующей абонентской антенны 125. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, антенна 125 и терминал 130 вместе содержат терминал с очень малой апертурой (VSAT), с антенной 125, составляющей приблизительно 0,6 метра в диаметре и имеющей приблизительно 2 ватта мощности. В других вариантах осуществления настоящего изобретения, на абонентском терминале 130 может быть использовано разнообразное множество других типов антенн 125, чтобы принимать сигнал со спутника 105. Линия 150 связи от спутника 105 до абонентских терминалов 130 может упоминаться здесь как прямая нисходящая линия 150 связи. Каждый из абонентских терминалов 130 может содержать один пользовательский терминал или, альтернативно, может содержать концентратор или маршрутизатор (не изображен), который связан с многочисленными пользовательскими терминалами. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, абонентский терминал 130 может содержать приемник, включающий в себя гребенку полосовых фильтров, адаптированную, чтобы пропускать геостационарный частотный спектр и расширенный частотный спектр. Каждый абонентский терминал 130 может быть соединен с оборудованием 160 в помещении клиента (CPE), содержащим, например, компьютеры, локальные вычислительные сети, Интернет-устройства, беспроводные сети и т.д.

Терминал TTC 170 обеспечивает интерфейс для отслеживания и управления спутника 105. Например, TTC терминал 170 может принимать информацию статуса со спутника 105, посылать команды на космический аппарат 105 и отслеживать положение спутника 105. В настоящем варианте осуществления, TTC терминал 170 соединяется с центром 180 управления через сеть 120, и TTC терминал 170 конфигурируется, чтобы принимать команды из центра 180 управления и посылать информацию, такую как статус спутника 105, в центр 180 управления. Терминал TTC 170 может быть независимым терминалом, как показано на чертеже, или, альтернативно, может быть выполнен в терминале 115, который также переносит данные потока сообщений.

Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления, TTC терминал 170 может находиться в прямой связи с центром 180 управления или может быть интегрирован в центр 180 управления. Терминал TTC 170 устанавливает связь со спутником 105 с использованием антенны 175. Антенна 175 может быть по-существу подобной антенне 110 или может иметь отличную конфигурацию. Восходящая линия 195 связи представляет собой командную восходящую линию связи от TTC терминала 115 для отправления команд на спутник 105. Нисходящая линия 190 связи представляет собой телеметрическую нисходящую линию связи со спутника 105 для приема данных со спутника 105, таких как данные, представляющие положение спутника 105. Терминал TTC 170 может быть расположен удаленно от земных станций 115 и абонентских терминалов 130. Эти линии связи могут быть внутриполосными с пользовательскими линиями связи 135 и 140 или, альтернативно, могут использовать другой набор частот.

Параллельно развитию геостационарных спутниковых систем связи развиваются и разворачиваются негеостационарные спутниковые системы связи. Поскольку NGSO спутники двигаются на орбитах ниже GSO спутника, могут иметь место периоды, в которых один или несколько NGSO спутников находятся на одной линии с GSO спутником и одним или несколькими GSO земными станциями. Фиг.2 - блок-схема, иллюстрирующая NGSO спутник 215, движущийся вдоль негеостационарной орбиты 250, которая пересекает канал между антенной 110 земной станции 115 и спутником 105. Восходящий луч антенны 110 представляет собой узкий луч, поскольку он нацелен на GSO спутник 105. Негеостационарный спутник 215 находятся на одной линии относительно антенны 110 земной станции и спутника 105 только очень короткий период времени, когда двигается по орбите 250, которая пересекает канал между антенной 110 и спутником 105.

Взаимные помехи могут не возникать в обоих каналах восходящей линии связи и нисходящей линии связи GSO спутника 105 и NGSO спутника 215, когда два спутника работают в различных частотных спектрах. Взаимные помехи могут не возникать, когда NGSO зона охвата 235 географически отделена от зоны 210 охвата геостационарного спутника. Взаимные помехи могут не возникать, когда NGSO наземные станции используют антенны 225, которые поляризованы иначе, чем антенна 110 земной станции.

Для того чтобы расширить период, когда NGSO спутник 215 может направлять луч на NGSO зону 235 охвата, положение главного лепестка NGSO спутника 215 может непрерывно управляться по NGSO зоне охвата 235 и каждая NGSO наземная станция в NGSO зоне охвата также отслеживает обслуживающий NGSO спутник, по мере того как он двигается через NGSO зону охвата. Чтобы гарантировать непрерывный охват NGSO зоны охвата 235, созвездие NGSO спутников может иметь множество NGSO спутников, чтобы, по меньшей мере, один из множества NGSO спутников был виден в любое время с управляемых антенн 225 соответствующих NGSO наземных станций. Антенны 225 могут быть механически управляемыми антеннами или активными фазированными антенными решетками наземной станции.

Негеостационарные спутники в основном проектируются, чтобы иметь варьируемый уровень мощности передатчика так, чтобы достигалась постоянная плотность потока энергии по каждой зоне уверенного приема. Например, мощность передатчика сфокусированного луча, освещающего некоторую NGSO зону охвата, уменьшается, когда NGSO спутник перемещается непосредственно на вершине (например, положение A) освещаемой NGSO зоны охвата или вблизи нее, и мощность передатчика будет увеличиваться, когда NGSO спутник двигается от NGSO зоны 225 охвата. Мощность передатчика антенн NGSO наземной станции также может увеличиваться, чтобы компенсировать потери на трассе, когда NGSO спутник двигается от NGSO зоны 225 охвата (например, положение B) или когда имеют место явления замирания (например, в условиях дождя или снега). Негеостационарный спутник может испытывать взаимные помехи с GSO земной станцией 115, хотя его главный лепесток диаграммы направленности антенны направлен на NGSO зону 235 охвата, которая географически отделена от GSO земной станции, так как его боковые лепестки диаграммы направленности антенны могут быть направлены на антенну 110.

Взаимные помехи между GSO спутником и NGSO спутником могут подавляться, когда GSO и NGSO спутники использует различные частотные спектры. Однако частотные спектры, доступные для спутниковой связи, являются очень ограниченными и есть потребность в совместном использовании частотных спектров, чтобы более эффективно использовать доступный частотный спектр. Регламенты радиосвязи по стандарту ITU были обновлены, чтобы позволить NGSO системам совместно использовать части спектров Ku- и Ka-полос с GSO спутниковыми системами связи. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, GSO спутниковая система связи использует тот факт, что NGSO спутники могут находиться на одной линии или почти на одной линии относительно GSO спутника и одной или нескольких земных станций только на протяжении относительно коротких периодов времени благодаря относительно узкой диаграмме направленности антенны земной станции, направленной на GSO спутник так, чтобы NGSO частотный спектр мог использоваться в GSO спутниковой системе связи на протяжении периода времени, когда NGSO спутники находятся не на одной линии относительно земной станции и GSO спутника.

Фиг.3 - блок-схема, иллюстрирующая различные сценарии взаимных помех между GSO спутниковой системой и NGSO спутником, который находится на одной линии или почти на одной линии относительно земной станции и GSO спутника. В последующем описании, термин «на одной линии» означает, что NGSO спутник позиционирован между главным лучом антенны 110 земной станции и соответствующим GSO спутником (как показано на фиг.3) или, альтернативно, что GSO спутник позиционируется между NGSO спутником и антеннами 225 NGSO наземной станции. Термин «взаимные помехи» относится к частотным, фазовым, амплитудным возмущениям и/или их комбинации, вызванным взаимодействием между сигналами, передаваемыми GSO и NGSO спутниковыми системами связи. Например, уровень или степень взаимных помех могут быть выражены отношением мощности несущей к уровню помехи (C/I). Имеется четыре сценария взаимных помех: (1) NGSO спутник испытывает взаимные помехи с GSO земной станцией; (2) NGSO спутник испытывает взаимные помехи с GSO спутником; (3) GSO земные станции испытывают взаимные помехи с NGSO спутником; (4) NGSO спутник испытывает взаимные помехи с NGSO наземной станцией.

Худший случай сценария (1) может возникать, когда NGSO спутник направляет главный луч антенны на NGSO наземную станцию, которая расположена близко к GSO земной станции. Сценарий (1) взаимных помех также возникает, когда главный луч NGSO спутника направлен на NGSO наземную станцию, которая географически отделена от GSO земных станций, но боковые лепестки диаграммы направленности антенны NGSO спутника направлены на GSO земную станцию.

Худший случай сценариев взаимных помех (2) и (4) может возникать, когда главный луч антенны NGSO наземной станции направлен на GSO спутник. И худший случай сценария (3) может возникать, когда главный луч антенны GSO спутника направлен на NGSO спутник. Этих четырех сценариев взаимных помех можно избежать или, по меньшей мере, можно их ослабить, если GSO спутниковая система не использует NGSO частотный спектр, когда NGSO спутник находится на одной линии. Степень взаимных помех может быть измерена с использованием РЧ оборудования, оценена с использованием известных данных или смоделирована с использованием известных моделей. Отношение мощности несущей к уровню помехи является примером параметра для определения уровня взаимных помех. Геостационарная система может функционировать полностью без взаимных помех с NGSO системой. Это требует, чтобы когда NGSO спутник находится на одной линии или почти на одной линии относительно земной станции и GSO спутника, GSO земная станция не передавала никаких сигналов в направлении NGSO спутника, использующего NGSO частотный спектр, поскольку передаваемые сигналы могли бы испытывать взаимные помехи с полезными сигналами восходящей линии связи NGSO наземной станции. Негеостационарные спутниковые системы связи могут быть спутниковыми системами связи с низкой земной орбитой (LEO), средней земной орбитой (MEO) или высокой земной орбитой (HEO). Уровень взаимных помех или длительность пребывания на одной линии могут зависеть от характеристик антенны, чувствительности приемника данного NGSO спутника и его орбитальной высоты. Согласно некоторым вариантам осуществления, спутник 215 является HEO спутником, или спутник 215 может находиться на орбите, которая иногда бывает выше орбиты спутника 215. В результате, спутник 105 может проходить между спутником 215 и антеннами 225 NGSO наземных станций, что может приводить к взаимным помехам с сигналами связи между спутником 215 и NGSO наземными станциями, если спутник 225 использует расширенный частотный спектр, который включает в себя NGSO частотный спектр.

Когда GSO и NGSO спутники находятся не на одной линии, NGSO спектр считается доступным для использования GSO спутниковой системой связи. Когда GSO и NGSO спутники находятся на одной линии или приблизительно на одной линии, NGSO спектр считается недоступным для использования GSO системой. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, конструкция GSO спутника включает в себя, по меньшей мере, два полосовых фильтра, которые могут быть селективными относительно инструкций, принимаемых с центра управления на Земле. Выбор полосового фильтра, имеющего подходящую ширину полосы пропускания, может быть основан на орбитальных эфемеридных данных, которые поддерживаются и обновляются GSO системой управления сетью (NMS). Земные станции, которые участвуют в GSO спутниковой системе связи, могут быть способны передавать сигналы на GSO спутник с использованием GSO частотного спектра и расширенного частотного спектра. Расширенный спектр включает в себя GSO частотный спектр и NGSO частотный спектр. В другом варианте осуществления настоящего изобретения, конструкция GSO спутника может заключать в себе управляющее устройство или панель, которые содержат орбитальные эфемеридные данные. Бортовое устройство управления может выбирать полосовой фильтр, основываясь на орбитальных эфемеридных данных. Указанная альтернативная конструкция является осуществимой, если все частотные спектры и орбитальная информация NGSO системы определены и остаются неизменными в течение срока службы спутника. Когда NGSO спектр является доступным, используется полосовой фильтр с шириной полосы пропускания, которая пропускает GSO и NGSO спектры. Когда NGSO спектр является недоступным, используется полосовой фильтр с более узкой шириной полосы пропускания, которая пропускает только GSO спектр, но значительно ослабляет NGSO спектр. Это может снизить все излучения спутника в NGSO полосе до уровня, который не вызывает никаких взаимных помех нисходящей линии связи в NGSO системе. Кроме того, когда NGSO спектр является недоступным, земные станции GSO системы не будут использовать NGSO частотный спектр, чтобы предотвратить любое значительное излучение или взаимные помехи на NGSO спутники. В течение короткого интервала недоступности NGSO спектра, GSO спутниковая система связи работает в режиме сниженной пропускной способности.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, GSO спутниковая система связи использует выделенный ей GSO частотный спектр на первичной основе. Геостационарная спутниковая система связи расширяет выделенный первичный GSO частотный спектр за счет NGSO частотного спектра на вторичной основе, когда NGSO спутник находится не на одной линии, и расширение спектра может функционировать без взаимных помех. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, обе GSO и NGSO спутниковые системы связи работают в Ka-полосе. Например, GSO первичный частотный спектр восходящей линии связи может находиться в диапазоне от 28,1 до 28,6 МГц, и GSO первичный частотный спектр нисходящей линии связи может находиться в диапазоне от 18,3 до 18,8 ГГц. NGSO частотный спектр восходящей линии связи может находиться в диапазоне от 28,6 до 29,1 МГц, и NGSO частотный спектр нисходящей линии связи может находиться в диапазоне от 18,8 до 19,3 ГГц.

Для того чтобы управлять событиями взаимных помех, орбитальные эфемеридные данные должны тщательно контролироваться и обновляться GSO системой управления сетью (NMS). Когда прогнозируется событие взаимных помех, NMS система должна иметь способность перемещать весь поток данных в GSO спектр и выбирать подходящий полосовой фильтр. С точки зрения повторного использования частоты, NGSO частотный спектр может быть расширением рабочего GSO частотного спектра.

В основном, спутник принимает сигнал восходящей линии связи, передаваемый с земной станции на некоторой частоте, и преобразует его в сигнал нисходящей линии связи на смещенной частоте передачи. Затем сигнал нисходящей линии связи на частоте передачи усиливается для получения эффективных изотропно-излучаемых мощностей (EIRP) нисходящей линии связи. Могут быть использованы TWTA усилители или твердотельные усилители мощности. Различные частоты восходящей линии связи и нисходящей линии связи используются так, чтобы они не испытывали взаимных помех друг с другом. Радиочастотная подсистема спутника включает в себя полосовой фильтр 410 приемника, адаптированный для пропускания требуемого сигнала восходящей линии связи, малошумящий усилитель 420, адаптированный для усиления отфильтрованного сигнала 415 восходящей линии связи, смеситель 430, который преобразует сигнал восходящей линии связи с понижением частоты на частоте Frx посредством смешивания его с помощью гетеродина 440, и полосовой фильтр 450, который пропускает полезный частотный продукт 460, как показано на фиг.4A. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, радиочастотная подсистема спутника включает в себя другой фильтр (не показан) между малошумящим усилителем 420 и смесителем 430. Смеситель 430 представляет собой 3-портовое устройство, которое принимает входной сигнал 425 (например, усиленный сигнал восходящей линии связи) и сигнал 440 гетеродина и смещает по частоте сигнал восходящей линии связи к сигналу нисходящей линии связи. В большинстве спутниковых систем связи, частота сигнала нисходящей линии связи ниже частоты сигнала восходящей линии связи. Если уровень сигнала, подводимого к смесителю, низкий, то продукты смешивания могут иметь два частотных продукта, представляющих сумму (FLO + Frx) и разность (FLO - Frx). Если уровень сигнала, подводимого к смесителю, высокий, то результирующие продукты смешивания могут иметь много гармоник, состоящих из каждого частотного продукта M*Frx ± N*FLO, где M и N - целые числа. Фиг.4Б - блок-схема распределения частот, иллюстрирующая суммарный и разностный продукты частоты гетеродина (LO) 9,0 ГГц с частотой сигнала 2,0 ГГц. Разностный продукт составляет 7,0 ГГц, и суммарный продукт составляет 11,0 ГГц. Фиг.4В - таблица, иллюстрирующая все возможные спектральные суммарные и разностные частотные продукты для M, N = 1, 2 и 3. Разностный продукт составляет 7,0 МГц, и суммарный продукт составляет 11,0 ГГц для M = N = 1.

Фильтр 450 представляет собой полосовой фильтр, который подавляет все нежелательные гармоники до уровня мощности ниже требований по спектральному излучению и позволяет полезному сигналу частотного продукта проходить через усилитель (не показан).

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, иллюстративная конструкция GSO спутниковой системы связи, использующей дополнительный NGSO спектр, показана на фиг.5. Подсистема РЧ приемника спутника содержит полосовой фильтр 510 приемника, который пропускает составной GSO/NGSO спектр 515 сигнала восходящей линии связи и подавляет все остальные частотные составляющие, включая изображение сигнала восходящей линии связи. Затем составной сигнал усиливается малошумящим усилителем 520, и затем усиленный составной сигнал 525 подается в смеситель 530, где сигнал 525 смешивается с сигналом гетеродина 540, генерируя множество частотных продуктов, включая полезный сигнал GSO нисходящей линии связи. Согласно некоторым вариантам осуществления, радиочастотная подсистема спутника включает в себя другой фильтр (не показан) между малошумящим усилителем 520 и смесителем 530. Смеситель 530 представляет собой балансный смеситель, который аннулирует многие продукты смешивания ввиду балансных характеристик. Смеситель также может быть смесителем с режекцией сигнала изображения. Сигнал гетеродина 540 может генерироваться термостатированным кварцевым генератором (OCXO), который обеспечивает очень стабильную опорную частоту. Затем множество частотных продуктов 545 делятся на два тракта 554 и 556 делителем 545 мощности. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, оба тракта 554 и 556 имеют одинаковый уровень мощности. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения отклик полосового фильтра 560 имеет ширину полосы пропускания, которая позволяет проходить сигналу 570 GSO нисходящей линии связи, и отклик полосового фильтра 562 имеет расширенную ширину полосы пропускания, которая позволяет проходить составному сигналу 572 GSO/NGSO нисходящей линии связи. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения полосовые фильтры 560 и 562 могут быть выполнены с сосредоточенными компонентами L и C, которые обеспечивают широкую полосу пропускания, но умеренную добротность Q. В другом варианте осуществления настоящего изобретения полосовые фильтры могут быть выполнены с использованием микрополосковых линий для достижения высокой добротности Q. Еще в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения полосовые фильтры могут быть выполнены с использованием высокотемпературных керамических материалов для достижения еще более высокой добротности Q. Частотные отклики полосовых фильтров 560 и 562 являются различными. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения полосовой фильтр 560 пропускает GSO частотный спектр, но подавляет NGSO частотный спектр, тогда как полосовой фильтр 562 пропускает оба частотных спектра GSO и NGSO, но подавляет все остальные частоты. Затем желательная полоса сигнала нисходящей линии связи может быть выбрана переключателем 580. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, переключатель 580 представляет собой однополюсный переключатель на два направления (SPDT) на монолитной СВЧ интегральной схеме (MMIC) на PIN (регулируемом резистивном диоде).

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения управляющее устройство 590 на борту спутника функционирует так, чтобы демодулировать сигнал, преобразованный с понижением частоты, выделять существенную информацию из демодулированного сигнала и декодировать инструкции, которые являются существенными для работы подсистемы приемника спутника. Сигнал, преобразованный с понижением частоты, может быть взят с выхода 545 смесителя 530, с выхода 570 GSO полосового фильтра 560 или с выхода 572 GSO/NGSO полосового фильтра 562 и может быть демодулирован демодулятором 591. Специалисту должно быть понятно, что сигнал, преобразованный с понижением частоты, не ограничивается получением его с выхода 545, с выхода 570 или с выхода 572, как иллюстрируется на фиг.5, и что сигнал, преобразованный с понижением частоты, может быть взят из любых точек в подсистеме приемника согласно альтернативным вариантам осуществления настоящего изобретения. Затем декодированные инструкции подаются в соответствующие компоненты подсистемы приемника. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, инструкции могут включать в себя выбор требуемого полосового фильтра. Согласно другим альтернативным вариантам осуществления настоящего изобретения, инструкции из центра управления могут не передаваться в полосе, как описано на фиг.6. Например, инструкции из центра управления могут передаваться на спутник 105 через отдельную телеметрическую линию связи, такую как восходящая линия 195 связи, иллюстрируемая на фиг.1. Там, где командные сигналы не передаются в полосе, в подсистему 500 приемника могут быть включены дополнительные аппаратные средства для обработки сигналов, несущих инструкции из центра управления.

Поскольку полезная нагрузка GSO спутника может динамически функционировать по NGSO частотному спектру, это обеспечивает GSO спутниковую систему связи способностью функционировать в спектре, который иным образом не используется. В случае, когда частотный спектр выделен для NGSO спутниковой системы, но не используется, это обеспечивает GSO спутниковую систему связи способностью полностью использовать этот частотный спектр. Если этот частотный спектр выделен и полностью не используется NGSO спутниковой системой, то GSO спутниковая система связи может конфигурироваться так, чтобы она никогда не работала в этом частотном спектре.

Из-за того что NGSO спутники обычно находятся ближе к поверхности Земли, чем GSO спутники, необходимые размер антенны и уровень мощности передачи часто намного меньше, чем таковые у GSO спутников, и площади проекции ДНА на поверхность (зоны охвата) NGSO спутников также намного меньше, чем зоны охвата GSO спутников. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, конструкция GSO спутника может использовать гибкость и эффективность NGSO полосы, когда NGSO спутниковая система находится в рабочем состоянии, но не работает в заданной зоне охвата, которая перекрывает GSO зону охвата. В этом случае, частотный спектр GSO спутниковой системы может быть расширен, чтобы включать NGSO частотный спектр.

Один из основных факторов доступности NGSO частотного спектра для GSO системы представляет собой направленность обеих систем GSO и NGSO. Высокая направленность антенны приводит к узкой ширине луча и ограничивает передаваемую и принимаемую спектральную энергию, и частота событий, в которых узкие лучи находятся на одной линии, снижается. Это бывает в случае, когда разворачиваются спутниковые системы со сфокусированным лучом. Избирательность фильтра спутника может индивидуально управляться для каждого узкого луча. Например, если бы GSO спутниковая система функционировала над континентальными Соединенными Штатами с некоторым числом малых направленных антенн и NGSO спутник проходил над Западным побережьем, то лучи Восточного побережья могли бы продолжать работать с расширенной шириной полосы пропускания, которая включает в себя NGSO полосу частот, поскольку они достаточно удалены от NGSO зоны охвата. В случае когда NGSO спутниковые системы связи применяют ненаправленные антенны, они, вероятно, будут более часто испытывать взаимные помехи с GSO спутником, который применяет NGSO полосу, и, следовательно, GSO спутник может применять расширенную полосу частот гораздо меньшую часть времени.

Фиг.6 - блок-схема, иллюстрирующая GSO спутниковую систему связи, которая использует без взаимных помех расширенный частотный спектр, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Геостационарная земная станция и GSO спутник могут выбирать подходящий полосовой фильтр согласно инструкциям, принимаемым из центра управления (не показан). Полоса 610 частот GSO спутника представляет собой первичный частотный спектр, выделенный для GSO спутниковой системы связи, и полоса 620 частот NGSO спутника представляет собой первичный частотный спектр, выделенный для NGSO спутниковой системы связи. Когда NGSO спутник 215 находится на одной линии относительно GSO земной станции (показана как антенна 110) и GSO спутника, центр управления дает инструкции на GSO земную станцию и на геостационарный спутник использовать только GSO спектр, причем использование GSO спектра показано посредством отклика 630 фильтра. Когда NGSO спутник 215 находится не на одной линии относительно GSO земной станции и геостационарного спутника, центр управления дает инструкции на GSO земную станцию и на спутник использовать расширенный частотный спектр, который включает в себя GSO частотный спектр 610 и NGSO частотный спектр 620. Использование расширенного частотного спектра показано посредством отклика 640 фильтра. Следовательно, когда спутник находится не на одной линии, абонентские терминалы (показаны как антенны 125) GSO спутниковой системы связи будут иметь выгоду более высокой пропускной способности канала связи, если они способны принимать расширенный частотный спектр. Должно быть понятно, что положение NGSO полосы, относящееся к GSO полосе, дается только для иллюстрации и не является ограничивающим. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения (показано на фиг.6), NGSO полоса находится выше GSO полосы. В другом варианте осуществления настоящего изобретения, NGSO полоса может быть ниже GSO полосы, как иллюстрируется на фиг.8Б.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, спутник включает в себя бортовое управляющее устройство, которое может демодулировать и декодировать инструкции, передаваемые из наземного центра управления. Затем управляющее устройство выбирает полосовой фильтр, имеющий подходящую ширину полосы пропускания согласно декодированным инструкциям. В другом варианте осуществления настоящего изобретения, управляющее устройство функционирует автоматически с управляющей программой, хранимой в памяти, для выбора подходящего полосового фильтра непосредственно без вмешательства центра управления. Этот сценарий может быть осуществимым, когда орбитальные эфемеридные данные были заданы ранее и, когда не ожидается изменений траектории NGSO созвездия спутников и используемых полос частот.

Поскольку местоположения орбит NGSO спутников относительно Земли и зоны охвата являются в высокой степени прогнозируемыми, возникновение событий недоступности хорошо известно и их относительно легко определять с помощью оборудования отслеживания орбиты. Отслеживание орбиты может выполняться в GSO центре управления или на месте, удаленном от центра управления. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, GSO центр управления имеет возможность непосредственно обеспечивать управление спутником, а также обеспечивать подачу команд в каждую GSO земную станцию, связанную с GSO спутниковой системой связи. В другом варианте осуществления настоящего изобретения, центр управления может передавать инструкции на GSO спутник путем использования GSO земной станции, принимающей участие в GSO сети связи. Фиг.7 иллюстрирует блок-схему GSO центра управления, содержащего центральный процессор 730 и устройство 740 управления сетью. Центральный процессор 730 соединяется к запоминающему устройству 760. Статистические характеристики взаимных помех между GSO спутниковой линией связи и NGSO спутниковой линией связи могут определяться центральным процессором 730, и результаты также могут сохраняться в памяти 760. Запоминающее устройство 760 может быть в форме полупроводникового запоминающего устройства, такого как запоминающее устройство с произвольной выборкой (статическое или динамическое RAM, ЗУПВ), магнитное запоминающее устройство, такое как жесткие диски, или другие запоминающие устройства большой емкости, такие как оптические диски. ЦП процессор 730 далее соединяется к блоку 750 сбора орбитальных эфемеридных данных, который собирает эфемеридные данные одного или нескольких NGSO созвездий спутников. Негеостационарные созвездия спутников могут включать в себя многочисленные спутники, двигающиеся по низкой земной орбите, средней земной орбите или высокой земной орбите. ЦП процессор 730 может быть использован для вычисления периода времени, в котором орбитальная траектория NGSO созвездия спутников может пересекать путь на одной линии GSO спутника и одной из земных станций. Период времени, когда NGSO спутник NGSO созвездия находится на одной линии с каналом GSO спутника, сохраняется в памяти 760. ЦП процессор 730 связан с блоком 720 управления спутником, который устанавливает связь с TTC терминалом 170, чтобы отправлять команды на спутник 105. ЦП процессор 730 связан с блоком 740 управления сетью, который функционирует таким образом, чтобы устанавливать связь с каждой из земных станций, участвующих в GSO спутниковой системе связи. Блок 740 управления сетью включает в себя физический уровень, который поддерживает набор протоколов связи, таких как протокол соединения "точка-точка" (PPP), протокол Интернет (IP), протокол управления передачей (TCP), протокол беспроводной глобальной сети, мобильная сотовая сеть и/или комбинация любых протоколов связи.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, непосредственно перед наступлением события недоступности, центр управления выполняет следующие действия: i) центр управления посылает команду на спутник, инструктирующую спутник использовать GSO полосовой фильтр, то есть все излучения NGSO полосы должны подавляться ниже заданного уровня; и ii) центр управления инструктирует все участвующие GSO земные станции, чтобы они передавали энергию сигнала только в GSO спектре восходящей линии связи.

Сразу после события недоступности, центр управления выполняет следующие действия: i) центр управления инструктирует спутник, чтобы он использовал фильтр с более широкой полосой пропускания, которая включает в себя GSO канал и NGSO полосу частот; и ii) центр управления инструктирует все участвующие GSO земные станции в GSO спутниковой системе связи, чтобы они передавали сигнал, использующий оба GSO и NGSO спектры.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, переключателем выполняется выбор между выделенным первичным GSO частотным спектром и расширенным частотным спектром. Как показано на фиг.5, переключатель представляет собой однополюсный переключатель на два направления (SPDT) на монолитной СВЧ интегральной схеме (MMIC) на PIN (регулируемом резистивном диоде). Требуемая функция SPDT переключения может быть достигнута с помощью множества различных конфигураций PIN диодов из арсенида галлия GaAs, таких как последовательные диоды, шунтирующие диоды и/или комбинация последовательных и шунтирующих диодов. Переключатель 580 может быть выполнен с последовательными и шунтирующими микроэлектромеханическими системами (MEMS) переключения. Например, фирмами-поставщиками для коммерчески доступных SPDT переключателей высокой мощности для Ka-полосы являются TriQuint Semiconductor and Endware, и фирмой-поставщиком для уникальных MEMS переключателей является Teravicta Technologies. Специалисту должно быть понятно, что исполнение переключателя 580, описанное здесь, просто иллюстрирует один вариант осуществления переключателя 580 и что могут быть использованы альтернативные конструкции и эквиваленты, не отклоняясь от сущности настоящего изобретения.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, обе GSO и NGSO спутниковые системы используют Ka-полосу. Поскольку частотные спектры Ka-полосы, выделенные для GSO и NGSO спутниковых систем, являются смежными друг с другом, расширение полосы пропускания фильтра для поддержки более широкого спектра является очень простым.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, обе GSO и NGSO спутниковые системы работают в Ka-полосе. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, GSO первичный частотный спектр канала находится в диапазоне от 28,1 до 28,6 ГГц, и GSO первичный частотный спектр нисходящей линии связи находится в диапазоне от 18,3 до 18,8 ГГц. NGSO частотный спектр восходящей линии связи находится в диапазоне от 28,6 до 29,1 ГГц, и NGSO частотный спектр нисходящей линии связи находится в диапазоне от 18,8 до 19,3 ГГц. Фиг.8А иллюстрирует частотный отклик полосового фильтра для каналов восходящей линии связи и нисходящей линии связи GSO спутниковой системы связи с использованием расширенного частотного спектра (включающего в себя NGSO частотный спектр в дополнение к GSO частотному спектру). В этом варианте осуществления, GSO частотный спектр ниже NGSO частотного спектра, и второй полосовой фильтр 572 (фиг.5) будет иметь свою полосу пропускания, расширенную выше GSO частотного спектра, чтобы включать NGSO частотный спектр.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения, GSO первичный частотный спектр восходящей линии связи использует диапазон от 29,5 до 30,0 ГГц, и GSO первичный частотный спектр нисходящей линии связи использует диапазон от 19,5 до 20,2 ГГц. NGSO частотный спектр восходящей линии связи находится в диапазоне от 28,6 до 29,1 ГГц, и NGSO частотный спектр нисходящей линии связи находится в диапазоне от 18,8 до 19,3 ГГц. Фиг.8Б иллюстрирует частотный отклик полосового фильтра для каналов восходящей линии связи и нисходящей линии связи GSO спутниковой системы, использующей расширенный частотный спектр. В этом варианте осуществления GSO частотный спектр выше NGSO частотного спектра, и второй полосовой фильтр 572 (фиг.5) будет иметь свою полосу пропускания, расширенную ниже GSO частотного спектра. NGSO частотный спектр в обоих случаях находится в диапазоне вблизи GSO частотного спектра. Должно быть понятно, что частотные спектры для обеих GSO и NGSO спутниковых систем связи даны только для иллюстративных целей и не являются ограничивающими. В других вариантах осуществления настоящего изобретения, GSO и NGSO спутниковые системы связи используют Ku-полосу.

Для того чтобы обеспечить полное понимание вариантов осуществления, в описании приведены конкретные детали. Однако специалистам должно быть понятно, что варианты осуществления могут быть реализованы на практике без этих конкретных деталей. Например, хорошо известные схемы, процессы, алгоритмы, структуры и методы показаны без ненужных подробностей, чтобы избежать затенения вариантов осуществления.

Также варианты осуществления могут быть описаны как процесс, который изображен в виде процедурной блок-схемы, структурной схемы или блок-схемы. Хотя они могут описывать операции в виде последовательного процесса, многие из операций выполняются параллельно или одновременно. Кроме того, порядок операций может перестраиваться.

Более того, варианты осуществления могут быть выполнены посредством аппаратных средств, программного обеспечения, встроенного программного обеспечения, связующего программного обеспечения, микрокодов или любой их комбинации. При реализации в виде программного обеспечения, встроенного программного обеспечения, связующего программного обеспечения или микрокодов, программный код или сегменты кода для выполнения необходимых задач могут сохраняться на считываемых компьютером носителях, таких как носитель данных. Процессоры могут выполнять необходимые задачи.

При наличии нескольких описанных вариантов осуществления, специалистам должно быть понятно, что различные модификации, альтернативные конструкции и эквиваленты могут использоваться, не выходя за рамки и не отклоняясь от сущности настоящего изобретения. Например, вышеописанные элементы могут просто быть компонентами более крупной системы, в которой другие правила могут иметь превосходство над другими или по-другому модифицировать описание настоящего изобретения. Соответственно, вышеприведенное описание не должно рассматриваться как ограничивающее объем настоящего изобретения, который определяется формулой изобретения.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах спутниковой связи. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости связи. Для этого геостационарная спутниковая система связи содержит земную станцию для передачи сигналов на GSO спутник с использованием GSO частотного спектра, причем земная станция дополнительно способна функционировать таким образом, чтобы передавать сигналы на GSO спутник с использованием расширенного частотного спектра, причем расширенная полоса частот включает в себя геостационарный (GSO) частотный спектр и негеостационарный (NGSO) частотный спектр; центр управления, который может инструктировать земную станцию, чтобы она передавала сигналы на геостационарный спутник с использованием геостационарного частотного спектра, когда ожидается, что негеостационарный спутник находится на одной линии относительно земной станции и геостационарного спутника; и центр управления может дополнительно инструктировать земную станцию, чтобы она передавала сигналы на геостационарный спутник с использованием расширенного частотного спектра, когда ожидается, что никакой негеостационарный спутник не находится на одной линии относительно земной станции и геостационарного спутника. 3 н. и 12 з.п. ф-лы. 11 ил.

1. Геостационарная (GSO) спутниковая система связи, содержащая: по меньшей мере одну земную станцию, сконфигурированную для передачи сигналов на GSO спутник с использованием GSO полосы частот, причем земная станция дополнительно сконфигурирована для передачи сигналов на GSO спутник с использованием расширенного частотного спектра, причем расширенный частотный спектр включает в себя GSO полосу частот и негеостационарную (NGSO) полосу частот; модуль управления, сконфигурированный, чтобы (i) идентифицировать, представляет ли NGSO спутник помеховую ситуацию между GSO спутником и земной станцией, (ii) инструктировать земную станцию, чтобы она передавала сигналы на GSO спутник с использованием только GSO полосы частот, если идентифицирована помеховая ситуация, и (iii) инструктировать земную станцию, чтобы она передавала сигналы на GSO спутник с использованием расширенного частотного спектра, если помеховая ситуация не идентифицирована.

2. Система по п.1, в которой наличие помеховой ситуации идентифицируется, только если NGSO спутник работает в NGSO полосе частот и находится между земной станцией и GSO спутником таким образом, что NGSO спутник, по существу, находится на линии между земной станцией и GSO спутником.

3. Система по п.1, в которой модуль управления дополнительно действует, чтобы побуждать земную станцию передавать сигналы на GSO спутник с использованием расширенного частотного спектра непрерывно, когда NGSO спутник не работает в NGSO частотном спектре.

4. Система по п.1, в которой расширенный частотный спектр содержит часть GSO полосы частот восходящей линии связи с частью NGSO полосы частот восходящей линии связи и часть GSO полосы частот нисходящей линии связи с частью NGSO полосы частот нисходящей линии связи.

5. Система по п.1, в которой модуль управления содержит блок обработки данных, соединенный с блоком памяти, сконфигурированным для хранения орбитальных эфемеридных данных NGSO спутника.

6. Система по п.5, в которой блок памяти сконфигурирован, чтобы модифицироваться обновленными орбитальными эфемеридными данными.

7. Геостационарный (GSO) спутник, содержащий приемник, сконфигурированный для приема сигналов от одной или более земных станций в GSO полосе частот и в расширенном частотном спектре, причем расширенный частотный спектр включает в себя GSO полосу частот и негеостационарную (NGSO) полосу частот, схему, сконфигурированную для установления активированного частотного режима, чтобы активировать один из режима GSO полосы частот и режима расширенного частотного спектра на основе информации, указывающей наличие или отсутствие помеховой ситуации с NGSO спутниковой системой; и передатчик, сконфигурированный для передачи в GSO полосе частот или в NGSO частотном спектре, основываясь на активированном режиме частотного спектра.

8. Спутник по п.7, содержащий малошумящий усилитель, функционирующий таким образом, чтобы усиливать передаваемые сигналы и выводить усиленный сигнал; смеситель частот, имеющий первый вход, адаптированный для приема усиленного сигнала, второй вход, соединенный с гетеродином, и выход, имеющий множество частотных продуктов, включающих в себя расширенный частотный спектр нисходящей линии связи, причем расширенный частотный спектр нисходящей линии связи содержит GSO полосу частот нисходящей линии связи и NGSO полосу частот нисходящей линии связи; разветвитель, имеющий вход, соединенный с выходом смесителя, первый выход разветвителя и второй выход разветвителя; переключатель, имеющий первый вход, второй вход и выход; первый полосовой фильтр, имеющий первый полосовой вход, соединенный с первым выходом разветвителя, и первый полосовой выход, соединенный с первым входом переключателя; второй полосовой фильтр, имеющий второй полосовой вход, соединенный со вторым выходом разветвителя, и второй выход, соединенный со вторым входом переключателя; первый полосовой фильтр сконфигурирован для пропускания GSO полосы частот; второй полосовой фильтр сконфигурирован для пропускания расширенного частотного спектра; и выход переключателя селективно соединяется либо с первым входом переключателя, либо со вторым входом переключателя.

9. Спутник по п.7, дополнительно содержащий управляющее устройство, сконфигурированное для декодирования инструкций от модуля управления, чтобы соединять выход переключателя с первым входом или вторым входом согласно декодированным инструкциям, причем модуль управления предоставляет информацию, указывающую наличие или отсутствие помеховой ситуации с NGSO спутниковой системой.

10. Способ функционирования геостационарного (GSO) спутника, содержащий: прием в модуле управления информации, указывающей наличие или отсутствие помеховой ситуации между GSO спутником и негеостационарным (NGSO) спутником; и основываясь на принятой информации, обеспечение активирования в GSO спутнике и земной станции одного из режима GSO частотного спектра и режима расширенного частотного спектра, причем режим расширенного частотного спектра обеспечивает связь между земной станцией и GSO спутником в GSO полосе частот и в NGSO полосе частот, обеспечение передачи сигналов между GSO спутником и земной станцией с использованием GSO полосы частот или расширенного частотного спектра, основываясь на режиме частотного спектра.

11. Способ по п.10, в котором режим расширенного частотного спектра обеспечивается, чтобы действовать, по существу, непрерывно, если NGSO спутник не работает в NGSO полосе частот.

12. Способ по п.10, содержащий использование сохраненных орбитальных эфемеридных данных NGSO спутниковой системы для определения наличия или отсутствия помеховой ситуации с NGSO спутниковой системой.

13. Способ по п.12, дополнительно содержащий прием и использование обновленных орбитальных эфемеридных данных.

14. Способ по п.10, в котором модуль управления расположен в одном местоположении на земле.

15. Способ по п.10, в котором модуль управления распределен по множеству местоположений на земле.