СХЕМА УСКОРЕННОГО ЗАХВАТА СПУТНИКОВ Российский патент 2021 года по МПК G01S19/28 H01Q21/20 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ И УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[001] Настоящее изобретение относится к спутниковым сетям связи и, в частности, к схеме ускоренного захвата спутников для пользовательских терминалов, выполненных с возможностью работы со спутниками.

[002] В последние годы наблюдается повышенный спрос на услуги беспроводной связи. В мобильные устройства интегрируются различные возможности и услуги, в том числе использование спутников, работающих на низкой околоземной орбите (НОО) и средней околоземной орбите (СОО), а также геостационарной или геосинхронной орбите (ГСО).

[003] Низкая околоземная орбита является самым простым и дешевым вариантом размещения спутников, который обеспечивает высокую пропускную способность и малое время задержки для услуг связи. Аналогичным образом, наиболее распространенное использование спутников на средней околоземной орбите заключается в обеспечении услуг связи, хотя средние околоземные орбиты также используются для навигационных и геодезических/космических задач.

[004] Однако существует проблема, заключающаяся в том, что спутники как на низких, так и на средних околоземных орбитах не могут быть все время видны из любой заданной точки на Земле, в отличие от спутников на геосинхронной орбите. Поскольку эти низкие и средние околоземные орбиты не являются геосинхронными, необходима сеть или группировка спутников для обеспечения непрерывного охвата услугами связи.

[005] Для спутников как на низких, так и на средних околоземных орбитах применяемые в настоящее время способы захвата спутниковых сигналов основаны на использовании в пользовательском терминале всенаправленной антенны, которая может видеть большую часть спутников в зоне покрытия (field of regard, FoR) или поле зрения (field of view, FoV). Зоной покрытия является вся площадь, которая может быть охвачена антенной, а полем зрения является угловой конус восприятия антенны в конкретный момент времени. Зона покрытия обычно намного больше поля зрения, хотя для неподвижной антенны зона покрытия и поле зрения совпадают.

[006] Когда пользовательский терминал включен, ему необходимо захватить самый сильный сигнал спутника из множества сигналов в зоне покрытия или поле зрения.

[007] Однако с появлением услуг спутниковой широкополосной связи, антенна в пользовательском терминале должна быть направленной для обеспечения повышенного коэффициента усиления. В частности, это свойство благоприятным образом сказывается на скорости канала при обычной связи, однако оно не желательно во время захвата спутникового сигнала.

[008] Таким образом, существует потребность использовать всенаправленную антенну во время захвата спутниковых сигналов и направленную антенну во время обычной связи. Настоящее изобретение удовлетворяет эту потребность.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[009] Для преодоления описанных выше ограничений предшествующего уровня техники и преодоления других ограничений, которые станут очевидными при прочтении и понимании настоящего описания, настоящее изобретение раскрывает способ и устройство для установления связи со спутником посредством обеспечения пользовательского терминала, включающего в себя перенастраиваемую фазированную антенную решетку, имеющую множество антенных элементов. Пользовательский терминал выполнен с возможностью: расширения зоны покрытия перенастраиваемой фазированной антенной решетки; приема сигналов от множества спутников в пределах зоны покрытия с использованием перенастраиваемой фазированной антенной решетки; определения одного или более признаков принятых сигналов в отношении каждого из спутников и выбора одного из указанного множества спутников для связи на основании признаков принятых сигналов.

[0010] Перед выбором зоны покрытия, перенастраиваемая фазированная антенная решетка является неподвижной. В альтернативном варианте реализации изобретения обеспечена возможность поворота перенастраиваемой фазированной антенной решетки для установления начального вектора наведения, образованного азимутом и углом места, перед выбором зоны покрытия и обеспечена возможность удержания перенастраиваемой фазированной антенной решетки от поворота после выбора зоны покрытия.

[0011] Зону покрытия расширяют посредством использования антенных элементов в меньшем количестве по сравнению с их общим количеством в указанном множестве антенных элементов перенастраиваемой фазированной антенной решетки. Указанное включает в себя выбор одного антенного элемента из указанного множества антенных элементов перенастраиваемой фазированной антенной решетки или выбор подрешетки из двух или более антенных элементов из указанного множества антенных элементов перенастраиваемой фазированной антенной решетки.

[0012] Зону покрытия также расширяют посредством использования расширенного луча, получаемого изменением фазы и/или амплитуды одного или более из указанного множества антенных элементов перенастраиваемой фазированной антенной решетки для увеличения ширины луча. Расширенный луч создают посредством введения разности фаз, изменяющей когерентность сигналов, принимаемых на перенастраиваемой фазированной антенной решетке.

[0013] Признаки, используемые для выбора спутника, включают в себя уровень сигнала, качество сигнала или близость к другим сигналам.

[0014] После выбора спутника пользовательский терминал выполнен с возможностью: переключения перенастраиваемой фазированной антенной решетки в направленный режим; установления связи с выбранным спутником с использованием перенастраиваемой фазированной антенной решетки и сопровождения выбранного спутника.

[0015] При сопровождении выбранного спутника определяют начальный вектор наведения, образованный азимутом и углом места, и начальный вектор сопровождения, образованный траекторией полета, для перенастраиваемой фазированной антенной решетки на основании эфемеридных данных спутников относительно текущего наземного местоположения или местоположения в воздухе пользовательского терминала.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0016] Обратимся теперь к чертежам, на которых одинаковые ссылочные номера обозначают соответствующие части:

[0017] На ФИГ. 1 схематично показан пример системы связи согласно одному примеру.

[0018] На ФИГ. 2 показаны компоненты подвижного пользовательского терминала, выполненного с возможностью работы со спутниками, согласно одному примеру.

[0019] На ФИГ. 3А и 3В показаны альтернативные примеры антенной решетки, используемой пользовательским терминалом, согласно одному примеру.

[0020] На ФИГ. 4А, 4В и 4С приведены графики взаимной зависимости угла тета (в градусах) и амплитуды (в дБ), показывающие отличие диаграмм направленности антенны для режима захвата и для режима сопровождения, согласно одному примеру.

[0021] На ФИГ. 5А, 5В и 5С приведены диаграммы (в градусах), показывающие отличие диаграмм направленности антенны для режима захвата и для режима сопровождения, согласно одному примеру.

[0022] На ФИГ. 6 приведена структурная схема, которая иллюстрирует этапы, выполняемые сетью, спутниками и пользовательскими терминалами согласно одному примеру.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0023] В нижеследующем описании предпочтительного примера сделана ссылка на прилагаемые чертежи, которые составляют часть данного описания и на которых показан в качестве иллюстрации конкретный пример, которым изобретение может быть осуществлено на практике. Следует понимать, что могут быть использованы другие примеры и могут быть сделаны структурные изменения без отхода от объема настоящего изобретения.

Описание системы

[0024] На ФИГ. 1 схематично показан пример системы связи согласно одному примеру. Система связи содержит спутниковую систему 100, которая включает в себя один или более спутников 102, и обеспечены один или более пользовательских терминалов 104, выполненных с возможностью работы со спутниками, при этом пользовательские терминалы также обозначены как наземный пользовательский терминал 104 и воздушно-бортовой пользовательский терминал 104 по ФИГ. 1 для связи со спутниками 102.

[0025] Также в примере на ФИГ. 1 спутниковая система 100 включает в себя наземную станцию 106 для передачи данных на спутники 102 и приема данных от спутников 102. Спутниковая система 100 также может взаимодействовать с одним или более другими спутниками, наземными и/или бортовыми сетями летательных аппаратов (не показано), например сетью сотовой или персональной системы связи (personal communications system, PCS), беспроводными локальными сетями (wireless local area network, WLAN), персональными сетями (personal area network, PAN) или другими сетями. Пользовательские терминалы 104 также могут работать с другими спутниковыми, наземными и/или бортовыми сетями летательных аппаратов.

[0026] Использование спутниковой системы 100 имеет целый ряд преимуществ. Одним из преимуществ спутниковой системы 100 является ее полное покрытие, что позволяет ее рассматривать как альтернативу наземным сетям. Еще одним преимуществом спутниковой системы 100 является возможность ее работы в пиковых условиях, что позволяет справляться с перегрузкой наземных сетей. Спутниковая система 100 также обеспечивает связь во время перерывов в работе наземных сетей.

Пользовательский терминал

[0027] На ФИГ. 2 показаны компоненты примерного пользовательского терминала 104 согласно одному примеру. Пользовательский терминал 104 включает в себя:

микропроцессор 200 для управления операциями терминала 104;

один или более компонентов ввода/вывода, соединенных с микропроцессором 200, таких как дисплей 202, аудиосредства 204 и клавиатура 206, для ввода и вывода данных под управлением микропроцессора 200;

множество передающих/приемных компонентов, соединенных с микропроцессором 200 для связи с множеством сетей связи под управлением микропроцессора 200, причем передающие/приемные компоненты включают в себя спутниковый приемопередатчик 208 для связи со спутниковой системой 100, приемопередатчик 210 сотовой/персональной системы связи для связи с сетью сотовой/персональной системы связи, WLAN/PAN-приемопередатчик 212 для связи с элементами беспроводных локальных/ персональных сетей, а также передающие/приемные компоненты (не показано) для связи с другими сетями; и

встроенную антенную решетку 218, соединенную с передающими/приемными компонентами, такими как приемопередатчики 208, 210 и 212, для связи с различными сетями связи.

Фазированная антенная решетка

[0028] На ФИГ. 3А и 3В показаны альтернативные примеры антенной решетки 218, используемой пользовательским терминалом 104, согласно одному примеру. В обоих примерах антенная решетка 218 содержит перенастраиваемую фазированную антенную решетку 218, которая является всенаправленной для использования во время захвата спутниковых сигналов и направленной для использования во время обычной связи. В частности, фазированная антенная решетка 218 имеет всенаправленную конфигурацию для захвата самого сильного сигнала спутника 102 из сигналов в зоне покрытия, но фазированная антенная решетка 218 имеет направленную конфигурацию для обеспечения максимального коэффициента усиления во время обычной связи. Таким образом, пользовательский терминал 104 оптимизирует и ускоряет процесс захвата сигналов спутника 102.

[0029] Как показано на ФИГ. 3А и 3В, фазированная антенная решетка 218 образована решеткой излучающих элементов 300, выполненных на подложке 302. Каждый элемент 300 показан в виде квадратного элемента, но может содержать полосковый, дипольный, щелевой или антенный элемент 300 другого типа. Подложка 302 показана в виде круглого элемента, но может содержать любую форму.

[0030] Элементы 300 выполнены с возможностью их отдельного выбора пользовательским терминалом 104 с обеспечением, таким образом, возможности изменения фазы и/или амплитуды сигналов, поступающих на элементы 300, для создания необходимой диаграммы направленности антенной решетки 218. Формируют получаемые лучи необходимой диаграммы направленности, которыми затем управляют посредством последовательного сдвига фазы и/или амплитуды сигналов, поступающих на каждый элемент 300, для обеспечения конструктивной интерференции для необходимого сигнала и/или деструктивной интерференции.

[0031] Во время захвата сигнала спутника 102 изменяют конфигурацию фазированной антенной решетки 218 либо посредством использования только одного элемента 300 для расширения зоны покрытия, либо посредством использования “расширенного луча” с помощью подмножества или всех элементов 300 для расширения зоны покрытия, а также для увеличения зоны приема при увеличенном отношении сигнал-шум. На ФИГ. 3А показан один пример, в котором только один из элементов 300 фазированной антенной решетки 218 включен для приема, как показано заштрихованным узором, причем этот один элемент 300 имеет гораздо более широкий луч, покрывающий расширенную зону покрытия, так что он может видеть максимально возможное количество спутников 102. На ФИГ. 3В показан еще один пример, в котором формируют расширенный луч с использованием подмножества или всех элементов 300, как показано заштрихованными узорами, для расширения зоны покрытия, но с повышенной направленностью антенной решетки 218 для увеличения отношения сигнал-шум.

[0032] Признаки сигналов, принятых от одного или более спутников 102, анализируют пользовательским терминалом 104, и затем на основании признаков сигналов пользовательским терминалом 104 выбирают предпочтительный спутник 102. После выбора спутника 102 изменяют конфигурацию фазированной антенной решетки 218 на направленную к выбранному спутнику 102 для обеспечения повышенного коэффициента усиления во время обычной связи с выбранным спутником 102. В частности, после захвата самого сильного сигнала спутника изменяют конфигурацию фазированной антенной решетки 218 с переводом ее в режим формирования луча для формирования луча, направленного на спутник 102.

[0033] В одном из примеров эфемеридные данные, передаваемые спутниками 102, используют для поворота/направления антенной решетки 218 и ее луча на выбранный спутник 102, чтобы сохранять сопровождение выбранного спутника 102 после захвата его сигнала. Эфемеридные данные содержат местоположение спутников 102 в группировке в определенный момент времени, и они передаются каждым из спутников 102 контрольным сигналом при низкой скорости передачи данных.

[0034] Эфемеридные данные, передаваемые спутниками 102, также используются пользовательским терминалом 104 для переадресации вызова между спутниками 102 в группировке. В частности, пользовательский терминал 104 выполняет беспрерывную равномерную передачу обслуживания от спутника к спутнику с использованием эфемеридных данных, передаваемых спутниками 102 для выбора следующего спутника 102 для использования до его завершения связи с текущим спутником 102. Благодаря использованию эфемеридных данных, передаваемых спутниками 102, пользовательский терминал 104 знает местоположения спутников 102 в группировке и захватывает сигналы от следующего спутника 102 либо широким лучом (например, всенаправленным или расширенным лучом), либо другим лучом с высоким коэффициентом усиления (например, направленным лучом), направленным на следующий спутник 102 для передачи обслуживания от спутника к спутнику.

Диаграммы направленности

[0035] На ФИГ. 4А, 4В и 4С приведены графики взаимной зависимости угла тета (в градусах) и амплитуды (в дБ), показывающие отличие диаграмм направленности антенной решетки 218 для режима захвата и для режима сопровождения.

[0036] На ФИГ. 4А показана диаграмма направленности антенной решетки 218 в режиме захвата с использованием одного из элементов 300 антенной решетки 218 для получения большей ширины луча с меньшим коэффициентом усиления, что позволяет антенной решетке 218 “видеть” максимально возможное количество сигналов спутника 102 в зоне покрытия. В частности, на ФИГ. 4А в плане показан луч, создаваемый одним элементом 300 и используемый для захвата сигналов, с шириной луча +/-10 градусов (в диапазоне от -3 дБ до -5 дБ от пика).

[0037] На ФИГ. 4 В показана диаграмма направленности антенной решетки 218 в режиме сопровождения, с использованием всех (или большей части) элементов 300 антенной решетки 218 для получения меньшей ширины луча и повышенного коэффициента усиления, что позволяет антенной решетке 218 обеспечить большую пропускную способность для выбранного спутника 102. В частности, на ФИГ. 4В в плане показан узкий луч, создаваемый всеми элементами 300 для сопровождения, с шириной луча +/-0,5 градусов (при -3 дБ от пика).

[0038] На ФИГ. 4С показана диаграмма направленности антенной решетки 218 в режиме захвата с использованием “расширенного луча” для получения большей ширины луча с меньшим коэффициентом усиления, что позволяет антенной решетке 218 “видеть” максимально возможное количество сигналов спутника 102 в зоне покрытия. В частности, на ФИГ. 4С в плане показан расширенный луч, создаваемый всеми элементами 300 для захвата сигналов, с шириной луча +/-3 градусов (при -3 дБ от пика). Следует отметить, что расширенный луч, показанный на ФИГ. 4С, имеет более высокую направленность (приблизительно 18,0 дБи в пределах ширины луча величиной +/- 10 градусов) по сравнению с лучом, создаваемым одним элементом, (приблизительно 15,9 дБи), показанным на ФИГ. 4А.

[0039] На ФИГ. 5А, 5В и 5С приведены диаграммы (в градусах), показывающие отличие диаграмм направленности антенной решетки 218 для режима захвата и для режима сопровождения.

[0040] На ФИГ. 5А приведен контур диаграммы направленности для луча, создаваемого одним элементом 300 и используемого для режима захвата. В этом примере антенная решетка 218 в режиме захвата использует один элемент 300 диаграммы направленности с широким лучом с низким коэффициентом усиления (по сравнению с ФИГ. 5В). Три контура диаграммы направленности, показанные на ФИГ. 5А, получены при -2 дБ от пика (500) луча, -4 дБ от пика (502) луча и -6 дБ от пика (504) луча. Также показана окружность диаметром 20 градусов.

[0041] На ФИГ. 5В приведен контур диаграммы направленности для луча, создаваемого всеми элементами 300 и используемого для режима сопровождения. В этом примере антенная решетка 218 в режиме сопровождения использует диаграмму направленности, создаваемую 1015 элементами 300, с узким лучом с повышенным коэффициентом усиления (по сравнению с ФИГ. 5А и 5С) для угла сканирования 10 градусов. Указанными тремя лучами являются: первый луч 506 сканирования в диапазоне 0 градусов, второй луч 508 сканирования в диапазоне примерно 9 градусов по углу места и третий луч 510 сканирования в диапазоне примерно 9 градусов по азимуту. Контуры диаграммы направленности приведены при -3 дБ и -10 дБ от пика луча.

[0042] На ФИГ. 5С приведен контур диаграммы направленности для расширенного луча, создаваемого всеми элементами 300 и используемого для режима захвата. В этом примере антенная решетка 218 в режиме захвата использует диаграмму направленности, создаваемую 1015 элементами 300, с широким “расширенным лучом” с низким коэффициентом усиления (по сравнению с ФИГ. 5В), с показателями 17 дБи и 16,0 дБи для контуров диаграммы направленности расширенного луча.

Структурная схема процесса

[0043] На ФИГ. 6 приведена структурная схема, которая иллюстрирует этапы, выполняемые сетью 100, спутниками 102 и пользовательскими терминалами 104 при реализации способа установления связи со спутником 102 согласно одному примеру.

[0044] В блоке 600 представлена сеть 100, передающая эфемеридные данные спутников на спутники 102.

[0045] В блоке 602 представлены спутники 102, передающие эфемеридные данные спутников на пользовательские терминалы 104.

[0046] В блоке 604 представлен пользовательский терминал 104 в режиме захвата после его включения, выполняющий расширение зоны покрытия перенастраиваемой фазированной антенной решетки 218, имеющей множество антенных элементов 300. Увеличенная зона покрытия обеспечивает получение большей ширины луча с меньшим коэффициентом усиления, что позволяет антенной решетке 218 “видеть” максимально возможное количество источников сигнала, например спутников 102.

[0047] В одном из примеров перенастраиваемая фазированная антенная решетка 218 является неподвижной (не поворачивающейся), когда пользовательский терминал 104 находится в режиме захвата. В другом примере обеспечена возможность поворота перенастраиваемой фазированной антенной решетки 218 для установления начального вектора наведения, образованного азимутом и углом места, перед захватом контрольных сигналов от множества спутников 102 в пределах зоны покрытия и обеспечена возможность удержания перенастраиваемой фазированной антенной решетки 218 от поворота после выбора зоны покрытия.

[0048] В одном из примеров пользовательский терминал 104 расширяет зону покрытия посредством использования антенных элементов в меньшем количестве по сравнению с их общим количеством в указанном множестве антенных элементов 300 перенастраиваемой фазированной антенной решетки 218. Это может дополнительно включать выбор одного антенного элемента 300 из указанного множества антенных элементов 300 перенастраиваемой фазированной антенной решетки 218 (например, любой из антенных элементов 300 может быть выбран для обеспечения избыточности и отказоустойчивости), или это может дополнительно включать выбор подрешетки из двух или более антенных элементов 300 из указанного множества антенных элементов 300 перенастраиваемой фазированной антенной решетки 218.

[0049] В другом примере пользовательский терминал 104 расширяет зону покрытия использованием расширенного луча посредством изменения фазы и/или амплитуды (каждого или соседних элементов) из указанного множества антенных элементов 300 перенастраиваемой фазированной антенной решетки 218 для увеличения ширины луча. Расширенный луч создают посредством введения разности фаз, изменяющей когерентность сигналов, принимаемых на перенастраиваемой фазированной антенной решетке 218.

[0050] В блоке 606 представлен пользовательский терминал 104, принимающий контрольные сигналы от множества спутников 102 в пределах зоны покрытия с использованием перенастраиваемой фазированной антенной решетки 218.

[0051] В блоке 608 представлен пользовательский терминал 104, определяющий один или более признаков контрольных сигналов, принятых от каждого из спутников 102, и затем выбирающий один из множества спутников 102 для связи с перенастраиваемой фазированной антенной решеткой 218 на основании признаков принятых сигналов. В одном из примеров указанные один или более признаков содержат уровень сигнала, качество сигнала или близость к другим сигналам.

[0052] В блоке 610 представлен пользовательский терминал 104, получающий от выбранного спутника 102 эфемеридные данные спутников, а также другую информацию систем вещания.

[0053] В блоке 612 представлен пользовательский терминал 104 в режиме сопровождения, выполняющий переключение в направленный режим (с высоким коэффициентом усиления, для формирования луча) для перенастраиваемой фазированной антенной решетки 218, с формированием элементами 300 антенной решетки 218 узкого луча, направленного на выбранный спутник 102, и установления связи с выбранным спутником 102 с использованием перенастраиваемой фазированной антенной решетки 218. После этого пользовательский терминал 104 сопровождает выбранный спутник 102 с использованием эфемеридных данных для задания положения лучей, формируемых перенастраиваемой фазированной антенной решеткой 218, причем начальный вектор наведения, образованный азимутом и углом места, и начальный вектор сопровождения, образованный траекторией полета, определяют на основании эфемеридных данных спутников 102 относительно текущего наземного местоположения или местоположения в воздухе пользовательского терминала 104 и перенастраиваемой фазированной антенной решетки 218.

[0054] В блоке 614 представлен пользовательский терминал 104, осуществляющий обычную связь, т.е. передачу и/или прием, с выбранным спутником 102, включая такие задачи как потребительская, коммерческая и военная связь, спутниковое телевидение, спутниковое радио и доступ в Интернет.

[0055] В блоке 616 представлены спутники 102, передающие и/или принимающие сообщения обычной связи с пользовательскими терминалами 104.

[0056] В блоке 618 представлена сеть 100, передающая и/или принимающая сообщения обычной связи на спутники/ от спутников 102.

Кроме того, приведенное раскрытие содержит примеры согласно следующим пунктам:

Пункт 1. Способ установления связи со спутником, включающий: обеспечение пользовательского терминала (104), включающего в себя перенастраиваемую фазированную антенную решетку (214), имеющую множество антенных элементов (300), причем пользовательский терминал (104) выполнен с возможностью:

расширения (604) зоны покрытия перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214);

приема (606) сигналов от множества спутников (102) в пределах зоны покрытия с использованием перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214);

определения (608) одного или более признаков принятых сигналов в отношении каждого из спутников (102) и

выбор (608) одного из указанного множества спутников (102) для связи на основании признаков принятых сигналов.

Пункт 2. Способ по пункту 1, согласно которому признаки включают в себя уровень сигнала, качество сигнала или близость к другим сигналам.

Пункт 3. Способ по пункту 1, согласно которому расширение (604) зоны покрытия включает:

использование (604) антенных элементов в меньшем количестве по сравнению с их общим количеством в указанном множестве антенных элементов (300) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) и/или

использование (604) расширенного луча, получаемого изменением фазы и/или амплитуды для одного или более из указанного множества антенных элементов (300) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) для увеличения ширины луча.

Пункт 4. Способ по пункту 3, согласно которому использование (604) антенных элементов в меньшем количестве по сравнению с их общим количеством в указанном множестве антенных элементов (300) также включает:

выбор (604) одного антенного элемента (300) из указанного множества антенных элементов (300) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) или

выбор (604) подрешетки из двух или более антенных элементов (300) из указанного множества антенных элементов (300) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214).

Пункт 5. Способ по пункту 3, согласно которому расширенный луч создают посредством введения разности фаз, изменяющей когерентность сигналов, принимаемых на перенастраиваемой фазированной антенной решетке (214).

Пункт 6. Способ по пункту 1, согласно которому после выбора спутника (102) пользовательский терминал (104) выполнен с возможностью:

переключения (612) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) в направленный режим;

установления (612) связи с выбранным спутником (102) с использованием перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) и сопровождения (614) выбранного спутника (102).

Пункт 7. Способ по пункту 6, согласно которому сопровождение (614) выбранного спутника (102) включает определение (614) начального вектора наведения, образованного азимутом и углом места, и начального вектора сопровождения, образованного траекторией полета, для перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) на основании эфемеридных данных спутников (102) относительно текущего наземного местоположения или местоположения в воздухе пользовательского терминала (104).

Пункт 8. Способ по пункту 1, согласно которому перенастраиваемая фазированная антенная решетка (214) является неподвижной перед выбором зоны покрытия.

Пункт 9. Способ по пункту 1, согласно которому поворачивают перенастраиваемую фазированную антенную решетку (214) для установления начального вектора наведения, образованного азимутом и углом места, перед выбором зоны покрытия и удерживают перенастраиваемую фазированную антенную решетку (214) от поворота после выбора зоны покрытия.

Пункт 10. Устройство для установления связи со спутником (102), содержащее: пользовательский терминал (104), включающий в себя перенастраиваемую фазированную антенную решетку (214), имеющую множество антенных элементов (300), причем пользовательский терминал (104) выполнен с возможностью:

расширения (604) зоны покрытия перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214);

приема (606) сигналов от множества спутников (102) в пределах зоны покрытия с использованием перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214);

определения (608) одного или более признаков принятых сигналов в отношении каждого из спутников (102) и

выбор (608) одного из указанного множества спутников (102) для связи на основании определенных признаков принятых сигналов.

Пункт 11. Устройство по пункту 10, в котором признаки включают в себя уровень сигнала, качество сигнала или близость к другим сигналам.

Пункт 12. Устройство по пункту 10, в котором расширение (604) зоны покрытия включает:

использование (604) антенных элементов в меньшем количестве по сравнению с их общим количеством в указанном множестве антенных элементов (300) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) и/или

использование (604) расширенного луча, получаемого изменением фазы и/или амплитуды для одного или более из указанного множества антенных элементов (300) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) для увеличения ширины луча.

Пункт 13. Устройство по пункту 12, в котором использование (604) антенных элементов в меньшем количестве по сравнению с их общим количеством в указанном множестве антенных элементов (300) также включает:

выбор (604) одного антенного элемента (300) из указанного множества антенных элементов (300) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) или

выбор (604) подрешетки из двух или более антенных элементов (300) из указанного множества антенных элементов (300) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214).

Пункт 14. Устройство по пункту 12, в котором обеспечена возможность создания расширенного луча посредством введения разности фаз, изменяющей когерентность сигналов, принимаемых на перенастраиваемой фазированной антенной решетке (214).

Пункт 15. Устройство по пункту 10, в котором после выбора спутника (102) пользовательский терминал (104) выполнен с возможностью:

переключения (612) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) в направленный режим;

установления (612) связи с выбранным спутником (102) с использованием перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) и

сопровождения (612) выбранного спутника (102).

Пункт 16. Устройство по пункту 15, в котором сопровождение выбранного спутника (102) включает определение начального вектора наведения, образованного азимутом и углом места, и начального вектора сопровождения, образованного траекторией полета, для перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) на основании эфемеридных данных спутников (102) относительно текущего наземного местоположения или местоположения в воздухе пользовательского терминала (104).

Пункт 17. Устройство по пункту 10, в котором обеспечена возможность неподвижности перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) перед выбором зоны покрытия.

Пункт 18. Устройство по пункту 10, в котором обеспечена возможность поворота перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) для установления начального вектора наведения, образованного азимутом и углом места, перед выбором зоны покрытия и обеспечена возможность удержания перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) от поворота после выбора зоны покрытия.

Пункт 19. Устройство для установления связи с источником (102) сигнала, содержащее:

перенастраиваемую фазированную антенную решетку (214), имеющую множество антенных элементов (300), причем:

обеспечена возможность расширения (604) зоны покрытия перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) до приема (606) сигналов от источника (102) сигнала; а

перенастраиваемая фазированная антенная решетка (214) выполнена с возможностью переключения (612) в направленный режим при установлении (612) связи с источником (102) сигнала и сопровождении (612) источника (102) сигнала.

Пункт 20. Устройство по пункту 19, в котором возможность расширения зоны покрытия (604) обеспечена:

использованием (604) антенных элементов в меньшем количестве по сравнению с их общим количеством в указанном множестве антенных элементов (300) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) и/или

использованием (604) расширенного луча, получаемого изменением фазы и/или амплитуды одного или более из указанного множества антенных элементов (300) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) для увеличения ширины луча.

Пункт 21. Устройство по пункту 20, в котором использование (604) антенных элементов в меньшем количестве по сравнению с их общим количеством в указанном множестве антенных элементов (300) также включает:

выбор (604) одного антенного элемента (300) из указанного множества антенных элементов (300) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) или

выбор (604) подрешетки из двух или более антенных элементов (300) из указанного множества антенных элементов (300) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214).

Пункт 22. Устройство по пункту 20, в котором обеспечена возможность создания расширенного луча посредством введения разности фаз, изменяющей когерентность сигналов, принимаемых на перенастраиваемой фазированной антенной решетке (214).

Пункт 23. Устройство по пункту 19, в котором сопровождение источника (102) сигнала включает определение начального вектора наведения, образованного азимутом и углом места, и начального вектора сопровождения, образованного траекторией полета, для перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) на основании эфемеридных данных источника (102) сигнала относительно текущего наземного местоположения или местоположения в воздухе пользовательского терминала (104).

Пункт 24. Устройство по пункту 19, в котором обеспечена возможность неподвижности перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) перед выбором зоны покрытия.

Пункт 25. Устройство по пункту 19, в котором обеспечена возможность поворота перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) для установления начального вектора наведения, образованного азимутом и углом места, перед выбором зоны покрытия и обеспечена возможность удержания перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) от поворота после выбора зоны покрытия.

Изобретение относится к спутниковым сетям связи. Техническим результатом является обеспечение возможности первоначального приема сигналов от множества спутников в расширенной зоне покрытия для выбора подходящего спутника. Упомянутый технический результат достигается тем, что пользовательский терминал включает в себя перенастраиваемую фазированную антенную решетку, имеющую множество антенных элементов, и выполнен с возможностью расширения зоны покрытия перенастраиваемой фазированной антенной решетки, приема сигналов от множества спутников в пределах зоны покрытия с использованием перенастраиваемой фазированной антенной решетки, определения одного или более признаков принятых сигналов в отношении каждого из спутников и выбор одного из указанного множества спутников для связи на основании признаков принятых сигналов. После выбора спутника пользовательский терминал выполнен с возможностью переключения перенастраиваемой фазированной антенной решетки в направленный режим, установления связи с выбранным спутником с использованием перенастраиваемой фазированной антенной решетки и сопровождения выбранного спутника. Эфемеридные данные, передаваемые спутниками, используются пользовательским терминалом для сопровождения спутников и для передачи обслуживания между спутниками. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Способ установления связи со спутником, включающий:

обеспечение пользовательского терминала (104), включающего в себя перенастраиваемую фазированную антенную решетку (214), имеющую множество антенных элементов (300), причем пользовательский терминал (104) выполнен с возможностью:

расширения (604) зоны покрытия перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) до приема (606) сигналов от множества спутников (102) посредством

использования (604) только подрешетки из одного или более антенных элементов (300) из указанного множества антенных элементов (300) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214); и

использования (604) расширенного луча, получаемого изменением фазы и/или амплитуды для одного или более из указанного множества антенных элементов (300) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) для изменения когерентности сигналов, принимаемых на перенастраиваемой фазированной антенной решетке (214), для увеличения, таким образом, ширины луча;

приема (606) сигналов от указанного множества спутников (102) в пределах расширенной зоны покрытия с использованием перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214);

определения (608) одного или более признаков принятых сигналов в отношении каждого из спутников (102);

выбора (608) одного из указанного множества спутников (102) для связи на основании признаков принятых сигналов и

переключения (612) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) в направленный режим во время связи с выбранным спутником (102).

2. Способ по п. 1, согласно которому признаки включают в себя уровень сигнала, качество сигнала или близость к другим сигналам.

3. Способ по п. 1 или 2, согласно которому после выбора спутника (102) пользовательский терминал (104) выполнен с возможностью:

установления (612) связи с выбранным спутником (102) с использованием перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) и

сопровождения (614) выбранного спутника (102).

4. Способ по п. 3, согласно которому сопровождение (614) выбранного спутника (102) включает определение (614) начального вектора наведения, образованного азимутом и углом места, и начального вектора сопровождения, образованного траекторией полета, для перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) на основании эфемеридных данных спутников (102) относительно текущего наземного местоположения или местоположения в воздухе пользовательского терминала (104).

5. Способ по п. 1 или 2, согласно которому перенастраиваемая фазированная антенная решетка (214) является неподвижной перед выбором зоны покрытия.

6. Способ по п. 1 или 2, согласно которому поворачивают перенастраиваемую фазированную антенную решетку (214) для установления начального вектора наведения, образованного азимутом и углом места, перед выбором зоны покрытия и удерживают перенастраиваемую фазированную антенную решетку (214) от поворота после выбора зоны покрытия.

7. Устройство для установления связи со спутником (102), содержащее:

пользовательский терминал (104), включающий в себя перенастраиваемую фазированную антенную решетку (214), имеющую множество антенных элементов (300), причем пользовательский терминал (104) выполнен с возможностью:

расширения (604) зоны покрытия перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) до приема (606) сигналов от множества спутников (102) посредством

использования (604) только подрешетки из одного или более антенных элементов (300) из указанного множества антенных элементов (300) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214); и

использования (604) расширенного луча, получаемого изменением фазы и/или амплитуды для одного или более из указанного множества антенных элементов (300) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) для изменения когерентности сигналов, принимаемых на перенастраиваемой фазированной антенной решетке (214), для увеличения, таким образом, ширины луча;

приема (606) сигналов от указанного множества спутников (102) в пределах расширенной зоны покрытия с использованием перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214);

определения (608) одного или более признаков принятых сигналов в отношении каждого из спутников (102);

выбора (608) одного из указанного множества спутников (102) для связи на основании определенных признаков принятых сигналов и

переключения (612) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) в направленный режим во время связи с выбранным спутником (102).

8. Устройство по п. 7, в котором признаки включают в себя уровень сигнала, качество сигнала или близость к другим сигналам.

9. Устройство по п. 7 или 8, в котором после выбора спутника (102) пользовательский терминал (104) выполнен с возможностью:

установления (612) связи с выбранным спутником (102) с использованием перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) и

сопровождения (612) выбранного спутника (102).

10. Устройство по п. 9, в котором сопровождение выбранного спутника (102) включает определение начального вектора наведения, образованного азимутом и углом места, и начального вектора сопровождения, образованного траекторией полета, для перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) на основании эфемеридных данных спутников (102) относительно текущего наземного местоположения или местоположения в воздухе пользовательского терминала (104).

11. Устройство по п. 7 или 8, в котором обеспечена возможность неподвижности перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) перед выбором зоны покрытия.

12. Устройство по п. 7 или 8, в котором обеспечена возможность поворота перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) для установления начального вектора наведения, образованного азимутом и углом места, перед выбором зоны покрытия и обеспечена возможность удержания перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) от поворота после выбора зоны покрытия.

13. Устройство для установления связи с источником (102) сигнала, содержащее:

перенастраиваемую фазированную антенную решетку (214), имеющую множество антенных элементов (300), причем:

обеспечена возможность расширения (604) зоны покрытия перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) до приема (606) сигналов от источника (102) сигнала посредством

использования (604) только подрешетки из одного или более антенных элементов (300) из указанного множества антенных элементов (300) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214); и

использования (604) расширенного луча, получаемого изменением фазы и/или амплитуды для одного или более из указанного множества антенных элементов (300) перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) для изменения когерентности сигналов, принимаемых на перенастраиваемой фазированной антенной решетке (214), для увеличения, таким образом, ширины луча; а

перенастраиваемая фазированная антенная решетка (214) выполнена с возможностью переключения (612) в направленный режим при установлении (612) связи с источником (102) сигнала и сопровождении (612) источника (102) сигнала.

14. Устройство по п. 13, в котором сопровождение источника (102) сигнала включает определение начального вектора наведения, образованного азимутом и углом места, и начального вектора сопровождения, образованного траекторией полета, для перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) на основании эфемеридных данных источника (102) сигнала относительно текущего наземного местоположения или местоположения в воздухе пользовательского терминала (104).

15. Устройство по п. 13, в котором обеспечена возможность неподвижности перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) перед выбором зоны покрытия.

16. Устройство по п. 13, в котором обеспечена возможность поворота перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) для установления начального вектора наведения, образованного азимутом и углом места, перед выбором зоны покрытия и обеспечена возможность удержания перенастраиваемой фазированной антенной решетки (214) от поворота после выбора зоны покрытия.