Уровень техники
Нижеследующее описание относится в основном к спутниковой связи и, более конкретно, к модулированию пропускной способности спутника.
Спутники, которые в настоящее время вращаются вокруг Земли, совместно предоставляют широкий диапазон услуг пользовательским устройствам (например, услуги связи, услуги предоставления изображений, услуги позиционирования, услуги навигации, услуги синхронизации и т.д.). Спутник может быть выполнен с возможностью одновременно предоставлять услугу множеству пользователей и может передавать определенное количество информации между наземной сетью и множеством пользователей. Количество информации, поддерживаемой спутником, может также называться пропускной способностью спутника и может называться скоростью передачи данных спутника. Скорость передачи данных спутника может зависеть от полосы пропускания, используемой для связи, мощности, используемой компонентами спутника, или спектральной эффективности каналов связи между спутником и наземной сетью и пользователями. Спрос на услуги спутниковой связи может быть неравномерным, например, имея периоды более высокого потребления и периоды более низкого потребления. Предоставление услуги спутниковой связи пользователям с большими колебаниями потребления может создавать проблемы при проектировании и эксплуатации спутника.
Сущность изобретения
Описанные методы относятся к усовершенствованным способам, системам, устройствам и аппаратам, поддерживающим модулирование пропускной способности спутника. Спутник может содержать полезную нагрузку (например, полезную нагрузку связи) и конструкцию, поддерживающую полезную нагрузку (например, шасси). Пропускная способность спутника может зависеть от полосы пропускания, используемой для связи, мощности, используемой компонентами спутника, пропускной способности компонентов спутника или спектральной эффективности каналов связи между спутником и наземной сетью и пользователями. Полоса пропускания и спектральная эффективность могут быть относительно постоянными в течение такого периода времени, как час, день или неделя. Кроме того, мощность для спутника может быть обеспечена посредством компонента генерирования мощности, такого как солнечная батарея (например, одна или более панелей фотоэлектрических элементов) или ядерный генератор (например, радиоизотопный термоэлектрический генератор). Кроме того, компоненты потребляемой спутником мощности могут генерировать тепло, которое может генерироваться с большей скоростью, чем рассеивается в космос выше порогового уровня мощности, вызывая повышение температуры полезной нагрузки. Таким образом, пропускная способность полезной нагрузки может определяться (например, ограничиваться) наличием мощности, скоростью рассеивания тепла и тепловыми пределами компонентов.
Полезная нагрузка может быть выполнена с возможностью предоставления услуги связи с постоянной пропускной способностью (например, постоянной максимальной скоростью передачи данных). То есть спутник может быть выполнен с возможностью непрерывно предоставлять некоторое количество информации на основе доступной мощности от компонента генерирования мощности, и может иметь возможность рассеивать тепловую энергию, генерируемую полезной нагрузкой. Конфигурирование полезной нагрузки для работы с постоянной пропускной способностью может привести к тому, что полезная нагрузка будет иметь избыточную неиспользуемую пропускную способность в периоды низкого потребления. И напротив, потребление может превышать пропускную способность в периоды высокого потребления, что может привести к перегрузке и снижению взаимодействия с пользователем из-за методов управления данными (например, формирование трафика, буферизация, увеличенная задержка), используемых для управления перегрузкой.
Согласно аспектам, описанным в данном документе, полезная нагрузка может быть выполнена с возможностью модулирования ее пропускной способности на основе профиля потребления, который представляет потребление для услуги, предоставляемой полезной нагрузкой. То есть полезная нагрузка может обеспечивать первый уровень пропускной способности, когда профиль потребления указывает, что потребление может быть выше порогового значения, и второй, меньший уровень пропускной способности, когда профиль потребления указывает, что потребление может быть ниже порогового значения. Полезная нагрузка может обеспечивать дополнительные уровни пропускной способности. Кроме того, вместо конфигурирования полезной нагрузки с энергосистемой, которая поддерживает подачу электрической энергии со скоростью, достаточной для непрерывной работы полезной нагрузки, имеющей фиксированную пропускную способность, полезная нагрузка может быть сконфигурирована с меньшей энергосистемой, которая обеспечивает подачу электрической энергии со скоростью, которая зависит от среднего потребления мощности полезной нагрузки. В таких случаях энергию, накопленную в системе накопления энергии, можно использовать для удовлетворения уровней потребления электрической энергии полезной нагрузки в периоды высокого потребления. В дополнительном или альтернативном варианте вместо конфигурирования полезной нагрузки с возможностью тепловой обработки для обработки тепловой энергии со скоростью, которая постоянно генерируется полезной нагрузкой, имеющей фиксированную пропускную способность, полезная нагрузка может быть сконфигурирована с меньшей возможностью тепловой обработки, и спутник может быть сконфигурирован с компонентом управления тепловым режимом, который накапливает избыточную тепловую энергию, генерируемую полезной нагрузкой в периоды более высокого потребления.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1 показана схема системы связи, которая поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 2 показана схема спутника, который поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 3 показана схема спутника, который поддерживает модуляцию пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 4A показана диаграмма профиля потребления, который поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 4B показана диаграмма профиля электрической мощности, который поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 4C показана диаграмма профиля тепловой мощности, который поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 5 показана схема процесса, который поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 6 показана схема процесса, который поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 7 показана схема процесса, который поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
На фиг. 8 показана схема процесса, который поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе.
Подробное описание изобретения
Полезная нагрузка спутника, который предоставляет услугу (например, услугу связи) одному или более пользовательским терминалам, может быть выполнена с возможностью непрерывной поддержки передачи данных для услуги с фиксированной скоростью передачи данных. Фиксированная поддерживаемая скорость передачи данных полезной нагрузки также может называться пропускной способностью полезной нагрузки и может быть сконфигурирована с помощью прогнозированного или расчетного «пикового» потребления услуги связи или других ограничений полезной нагрузки, таких как доступный размер и мощность. Полезные нагрузки, которые непрерывно поддерживают передачу информации с фиксированной скоростью передачи данных, могут непрерывно работать с пропускной способностью, которая способна поддерживать пиковое потребление, и могут упоминаться как имеющие постоянную пропускную способность. Полезные нагрузки с постоянной пропускной способностью также могут потреблять электрическую энергию с постоянной скоростью. Таким образом, энергосистема спутника, которая поддерживает полезную нагрузку, также может быть выполнена с возможностью подачи электрической энергии со скоростью (или средней скоростью), которая соответствует постоянной скорости, с которой электрическая энергия потребляется полезной нагрузкой. Кроме того, полезные нагрузки, которые имеют постоянную пропускную способность, могут генерировать тепловую энергию с постоянной скоростью на основе потребления электрической энергии с постоянной скоростью. Таким образом, полезная нагрузка может быть сконфигурирована таким образом, чтобы иметь возможность тепловой обработки, достаточную для обработки тепловой энергии с постоянной скоростью, с которой тепловая энергия генерируется полезной нагрузкой.
Но конфигурирование полезной нагрузки для работы с постоянной пропускной способностью может привести к тому, что полезная нагрузка будет иметь избыточную пропускную способность в периоды низкого потребления. То есть в периоды низкого потребления полезная нагрузка может передавать данные со скоростью передачи данных, которая меньше максимальной скорости передачи данных, несмотря на то, что полезная нагрузка в настоящее время конфигурируется для передачи данных со скоростью вплоть до максимальной скорости передачи данных. Таким образом, скорость, с которой потребляется электрическая энергия (и количество потребляемой электрической энергии) полезной нагрузкой, может быть чрезмерной в периоды низкого потребления. Кроме того, скорость генерирования тепловой энергии (и количество генерируемой тепловой энергии) полезной нагрузкой может быть чрезмерной в периоды низкого потребления. Кроме того, конфигурирование полезной нагрузки для работы с постоянной пропускной способностью может привести к тому, что полезная нагрузка будет иметь недостаточную пропускную способность в периоды высокого потребления, например, если потребление выше ожидаемого уровня или превышает пропускную способность полезной нагрузки.
Согласно аспектам, описанным в данном документе, полезная нагрузка может быть выполнена с возможностью модулирования ее пропускной способности на основе профиля потребления, который представляет потребление для услуги, предоставляемой полезной нагрузкой. Например, полезная нагрузка может обеспечивать первый уровень пропускной способности, когда профиль потребления указывает, что потребление может быть выше порогового значения, и второй, меньший уровень пропускной способности, когда профиль потребления указывает, что потребление может быть ниже порогового значения. Полезная нагрузка может обеспечивать дополнительные уровни пропускной способности. Кроме того, вместо конфигурирования полезной нагрузки с энергосистемой, которая поддерживает подачу электрической энергии со скоростью, достаточной для непрерывной работы полезной нагрузки с мощностью, поддерживающей ожидаемое пиковое потребление, полезная нагрузка может быть сконфигурирована с меньшей энергосистемой, которая обеспечивает подачу электрической энергии со скоростью, которая зависит от среднего потребления мощности полезной нагрузки. В таких случаях энергию, хранящуюся в системе хранения энергии, можно использовать для удовлетворения уровней потребления электрической энергии полезной нагрузки в периоды высокого потребления. В дополнительном или альтернативном варианте вместо конфигурирования полезной нагрузки с возможностью тепловой обработки для обработки тепловой энергии со скоростью, которая постоянно генерируется полезной нагрузкой с мощностью, поддерживающей пиковое потребление, полезная нагрузка может быть сконфигурирована с меньшей возможностью тепловой обработки, и спутник может быть сконфигурирован с компонентом управления тепловым режимом, который накапливает избыточную тепловую энергию, генерируемую полезной нагрузкой в периоды более высокого потребления.
Например, полезная нагрузка может быть сконфигурирована для использования электрической энергии с первой скоростью (или пиковой скоростью) в течение периода профиля потребления, который связан с высоким уровнем потребления, и со второй скоростью (или «непиковой» скоростью) в период профиля потребления, связанный с более низким уровнем потребления. При использовании электрической энергии с пиковой скоростью система генерирования энергии, связанная с полезной нагрузкой, может генерировать электрическую энергию со скоростью, которая меньше пиковой скорости, а компонент накопления энергии (или комбинация системы генерирования энергии и компонента накопления энергии) может снабжать полезную нагрузку энергией с пиковой скоростью. При использовании электрической энергии с непиковой скоростью система генерирования энергии может генерировать электрическую энергию со скоростью, которая выше, чем непиковая скорость, заряжая компонент накопления энергии. Таким образом, путем модулирования пропускной способности полезной нагрузки на основе профиля потребления полезная нагрузка может быть сконфигурирована с меньшей энергосистемой, чем если бы полезная нагрузка имела пропускную способность, которая постоянно поддерживает пиковое потребление.
Кроме того, путем модулирования пропускной способности полезной нагрузки на основе профиля потребления возможность тепловой обработки полезной нагрузки может быть уменьшена по сравнению с тем, если бы полезная нагрузка имела постоянную пропускную способность, которая поддерживает пиковое потребление. То есть, хотя полезная нагрузка может генерировать тепловую энергию со скоростью, которая превышает возможность тепловой обработки полезной нагрузки, при использовании электрической энергии с пиковой скоростью, полезная нагрузка может рассеивать избыточную тепловую энергию, в то время как полезная нагрузка использует электрическую энергию c непиковой скоростью. Чтобы ослабить эффект избыточной тепловой энергии и/или предотвратить перегрев полезной нагрузки, когда полезная нагрузка использует электрическую энергию с пиковой скоростью, компонент управления тепловым режимом может быть связан с полезной нагрузкой и использоваться для обработки (например, поглощения и рассеивания) избыточной тепловой энергии. Компонент управления тепловым режимом может включать в себя среду, которая переходит из одной фазы (например, твердой) в другую фазу (например, жидкую) на основе поглощения тепловой энергии. Температура полезной нагрузки может оставаться постоянной (или почти постоянной) при переходе среды между фазами.
В этом описании приведены различные примеры методов модулирования пропускной способности спутника, и такие примеры не являются ограничением объема, применимости или конфигурации примеров в соответствии с описанными в данном документе принципами. Скорее в последующем описании специалистам в данной области техники будет предложено описание, позволяющее реализовать варианты реализации описанных в данном документе принципов. В функцию и расположение элементов могут быть внесены различные изменения.
Таким образом, в различных вариантах реализации изобретения в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе, могут быть опущены, заменены или добавлены различные процедуры или компоненты по мере необходимости. Например, следует понимать, что способы можно выполнять в порядке, отличном от описанного, и что различные этапы могут быть добавлены, опущены или объединены. Кроме того, аспекты и элементы, описанные в отношении определенных примеров, могут быть объединены в различных других примерах. Также следует понимать, что следующие системы, способы, устройства и программное обеспечение могут по отдельности или совместно представлять собой компоненты большей системы, при этом другие процедуры могут иметь приоритет над их применением или иным образом изменять их применение.
На фиг. 1 показана схема системы связи, которая поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Система 100 связи может использовать ряд сетевых архитектур, включая космический сегмент 101 и наземный сегмент 102. Космический сегмент 101 может включать в себя один или более спутников 120. Наземный сегмент 102 может включать в себя один или более терминалов 130 узлов доступа (например, шлюзовые терминалы, наземные станции), а также сетевые устройства 141, такие как сетевые операционные центры (NOC) или другие главные центры обработки или устройства, а также командные центры спутниковых и шлюзовых терминалов. В некоторых примерах наземный сегмент 102 может также включать в себя пользовательские терминалы 150, которым предоставляется услуга связи через спутник 120.
Пользовательские терминалы 150 могут содержать различные устройства, выполненные с возможностью передачи сигналов с помощью спутника 120, что может включать в себя стационарные терминалы (например, наземные стационарные терминалы) или мобильные терминалы, такие как терминалы на лодках, летательных аппаратах, наземных транспортных средствах и т.п. Пользовательский терминал 150 может обмениваться данными и информацией с терминалом 130 узла доступа через спутник 120. Данными и информацией можно обмениваться с устройством назначения, таким как сетевое устройство 141, или каким-либо другим устройством или распределенным сервером, связанным с сетью 140.
Терминал 130 узла доступа может передавать прямые сигналы 132 восходящего канала связи на спутник 120 и принимать обратные сигналы 133 нисходящего канала связи со спутника 120. Терминалы 130 узла доступа могут также называться наземными станциями, шлюзами, шлюзовыми терминалами или концентраторами. Терминал 130 узла доступа может содержать антенную систему 131 терминала узла доступа и приемопередатчик 135 узла доступа. Антенная система 131 терминала узла доступа может быть двусторонней и может быть спроектирована с достаточной мощностью передачи и чувствительностью приема для надежной связи со спутником 120. В некоторых примерах антенная система 131 терминала узла доступа может содержать параболический отражатель с высокой направленностью в направлении спутника 120 и низкой направленностью в других направлениях. Антенная система 131 терминала узла доступа может содержать множество альтернативных конфигураций и включать в себя рабочие характеристики, такие как высокая изоляция между ортогональными поляризациями, высокая эффективность в рабочих диапазонах частот, низкий уровень шума и т.п.
При поддержке услуги связи терминал 130 узла доступа может планировать трафик к пользовательским терминалам 150. В альтернативном варианте такое планирование может выполняться в других частях системы 100 связи (например, в одном или более сетевых устройствах 141, которые могут включать в себя сетевые операционные центры (NOC) и/или шлюзовые командные центры). Хотя на фиг. 1 показан один терминал 130 узла доступа, примеры в соответствии с настоящим изобретением могут быть реализованы в системах связи, имеющих совокупность терминалов 130 узлов доступа, каждый из которых может быть соединен другими и/или с одной или более сетями 140.
Терминал 130 узла доступа может обеспечивать интерфейс между сетью 140 и спутником 120 и, в некоторых примерах, может быть выполнен с возможностью приема данных и информации, направляемых между сетью 140 и одним или более пользовательскими терминалами 150. Терминал 130 узла доступа может форматировать данные и информацию для доставки на соответствующие пользовательские терминалы 150. Аналогичным образом, терминал 130 узла доступа может быть выполнен с возможностью приема сигналов от спутника 120 (например, от одного или более пользовательских терминалов 150), направленных в пункт назначения, доступный через сеть 140. Терминал 130 узла доступа также может форматировать принятые сигналы для передачи по сети 140.
Сеть(-и) 140 может(-гут) представлять собой сеть любого типа и может(-гут) включать в себя, например, Интернет, сеть интернет-протокола (IP), интрасеть, глобальную сеть (WAN), городскую сеть (MAN), локальную сеть (LAN), виртуальную частную сеть (VPN), виртуальную LAN (VLAN), оптоволоконную сеть, гибридную волоконно-коаксиальную сеть, кабельную сеть, коммутируемую телефонную сеть общего пользования (PSTN), коммутируемую сеть передачи данных общего пользования (PSDN), наземную мобильную сеть общего пользования и/или сеть любого другого типа, поддерживающую связь между устройствами, как описано в данном документе. Сеть(-и) 140 может(-гут) содержать как проводные, так и беспроводные соединения, а также оптические каналы. Сеть(-и) 140 может(-гут) соединять терминал 130 узла доступа с другими терминалами узла доступа, которые могут иметь связь с тем же самым спутником 120 или с другими спутниками 120 или другими транспортными средствами.
Одно или более сетевых устройств 141 могут быть связаны с терминалом 130 узла доступа и могут управлять аспектами системы 100 связи. В различных примерах сетевое устройство 141 может быть совместно расположено или иным образом расположено рядом с терминалом 130 узла доступа или может представлять собой удаленную установку, которая связывается с терминалом 130 узла доступа и/или сетью(-ями) 140 через канал(-ы) проводной и/или беспроводной связи.
Спутник 120 может быть выполнен с возможностью поддержки беспроводной связи между одним или более терминалами 130 узлов доступа и/или различными пользовательскими терминалами 150, расположенными в зоне покрытия обслуживания. В некоторых примерах спутник 120 может быть развернут на геостационарной орбите, таким образом, что его орбитальное положение по отношению к наземным устройствам является относительно стационарным или стационарным в пределах операционного допуска или другого орбитального окна (например, в пределах орбитальной позиции). В других примерах спутник 120 может работать на любой соответствующей орбите (например, на низкой околоземной орбите (НОО), средней околоземной орбите (СОО) и т.д.).
При поддержке услуги связи спутник 120 может принимать прямые сигналы 132 восходящего канала связи от одного или более терминалов 130 узла доступа и предоставлять соответствующие прямые сигналы 172 нисходящего канала связи на один или более пользовательских терминалов 150. Спутник 120 также может принимать обратные сигналы 173 восходящего канала связи от одного или более пользовательских терминалов 150 и предоставлять соответствующие обратные сигналы 133 нисходящего канала связи на один или более терминалов 130 узла доступа. Терминалы 130 узла доступа, спутник 120 и пользовательские терминалы 150 могут использовать множество методов модулирования и кодирования передачи физического уровня для передачи сигналов (например, адаптивное кодирование и модулирование (ACM)). Спутник 120 может содержать один или более ретрансляторов, каждый из которых может быть связан с одним или более приемными элементами и одним или более передающими элементами антенны, образуя K путей приема/передачи, имеющих разные диаграммы направленности (например, путем использования другого частотного диапазона и комбинации поляризации). Каждый из K путей приема/передачи может быть выделен как прямой путь или обратный путь в любой момент времени. Ретрансляторы могут быть использованы для выполнения обработки сигналов, такой как усиление, преобразование частоты, формирование луча и т.п.
Спутник 120 может содержать антенный узел 121, имеющий один или более подающих элементов антенны. Каждый из подающих элементов антенны может включать в себя, например, рупорный облучатель, преобразователь поляризации (например, поляризованный рупорный облучатель с перегородкой, который может функционировать как два объединенных элемента с разными поляризациями), многопортовый многодиапазонный рупорный облучатель (например, двухдиапазонный 20 ГГц/30 ГГц с двойной поляризацией (LHCP/RHCP), щелевой резонатор, инвертированный F, щелевой волновод, устройство Вивальди, спиральную, петлевую, патч-антенну или любую другую конфигурацию элемента антенны или комбинацию взаимосвязанных подэлементов. Каждый из подающих элементов антенны может также включать в себя преобразователь радиочастотного (РЧ) сигнала, малошумящий усилитель (МШУ) или усилитель мощности (УМ) или может быть иным образом соединен с ним, а также может быть соединен с одним или более ретрансляторами в спутнике 120.
Спутник 120 может осуществлять связь с терминалом 130 узла доступа путем передачи обратных сигналов 133 нисходящего канала связи и/или приема прямых сигналов 132 восходящего канала связи посредством одного или более лучей узла доступа (например, луча 125-b узла доступа, который может быть связан с соответствующей зоной 126-b покрытия лучом узла доступа). Луч 125-b узла доступа может, например, поддерживать услугу связи для одного или более пользовательских терминалов 150 (например, ретранслируемую спутником 120) или любую другую связь между спутником 120 и терминалом 130 узла доступа.
Спутник 120 может осуществлять связь с пользовательским терминалом 150 путем передачи прямых сигналов 172 нисходящего канала связи и/или приема обратных сигналов 173 восходящего канала связи посредством одного или более пользовательских лучей (например, пользовательского луча 125-a, который может быть связан с соответствующей зоной 126-a покрытия пользовательским лучом). Пользовательский луч 125-a может поддерживать услугу связи для одного или более пользовательских терминалов 150 или любую другую связь между спутником 120 и пользовательским терминалом 150. В некоторых примерах спутник может также ретранслировать связь от терминала 130 узла доступа к пользовательским терминалам 150 с использованием луча 125-a узла доступа и луча 125-b узла доступа (например, терминалы 130 узла доступа и пользовательские терминалы 150 могут совместно использовать луч).
В других примерах спутник 120 может передавать данные с использованием нескольких лучей, которые покрывают зону обслуживания спутника 120, например, для увеличения пропускной способности системы связи. То есть спутник 120 может передавать данные с использованием нескольких лучей, которые расположены в виде массива или тайлов для покрытия зоны обслуживания спутника 120. Некоторые спутники связи 120 могут содержать несколько ретрансляторов, каждый из которых способен независимо принимать и передавать сигналы. Каждый ретранслятор соединен с элементами антенны (например, приемным элементом и передающим элементом) для формирования пути приема/передачи сигнала, который имеет диаграмму направленности (диаграмму направленности антенны), отличную от других путей приема/передачи сигнала, для создания уникальных лучей, которые могут быть выделены в одну и ту же (например, с использованием разных частотных диапазонов или поляризации) или разные зоны охвата лучом. В некоторых случаях один путь приема/передачи сигнала может совместно использоваться несколькими лучами с использованием входных и/или выходных мультиплексоров. В таких случаях количество одновременных лучей, которые могут быть сформированы, как правило, может быть ограничено количеством путей приема/передачи сигнала, развернутых на спутнике. В некоторых вариантах реализации изобретения схему многочастотного множественного доступа с временным разделением каналов (MF-TDMA) можно использовать для прямых сигналов 132 восходящего канала связи и обратных сигналов 173 восходящего канала связи, обеспечивая эффективную потоковую передачу трафика при сохранении гибкости при выделении пропускной способности среди пользовательских терминалов 150. В этих вариантах реализации изобретения количество частотных каналов может быть выделено фиксированным образом или, в альтернативном варианте, может быть выделено динамическим образом. Схему множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA) также можно использовать в каждом частотном канале. В этой схеме каждый частотный канал может быть разделен на несколько временных интервалов, которые могут быть назначены соединению (например, конкретному пользовательскому терминалу 150). В других вариантах реализации изобретения один или более прямых сигналов 132 восходящего канала связи и обратных сигналов 173 восходящего канала связи могут быть сконфигурированы с использованием других схем, таких как множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA), множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA) или любого количества гибридных или других схем, известных в данной области техники. В различных вариантах реализации изобретения методы физического уровня могут быть одинаковыми для каждого из сигналов 132, 133, 172 или 173, или некоторые из сигналов могут использовать методы физического уровня, отличные от других сигналов.
Пользовательские лучи 125-a или лучи 125-b узла доступа также могут быть получены посредством формирования луча. Формирование луча для канала связи можно выполнять путем регулирования фазы сигнала (или временной задержки), а иногда и амплитуды сигнала сигналов, передаваемых и/или принимаемых множеством элементов одной или более антенных решеток. Это регулирование фазы/амплитуды обычно называется применением «весовых значений луча» или «коэффициентов луча» к передаваемым сигналам. Для приема (с помощью приемных элементов одной или более антенных решеток) регулируют относительные фазы, а иногда и амплитуды, принятых сигналов (например, применяют одинаковые или разные весовые значения луча) таким образом, чтобы энергия, принимаемая из требуемого местоположения несколькими приемными элементами антенны будут конструктивно накладываться друг на друга. Для поддержки операций формирования луча спутник 120 может использовать узел фазированной антенной решетки (например, решетки прямого излучения (DRA)), антенну с питаемым отражателем с фазированной решеткой (PAFR) или любой другой механизм, известный в данной области техники, для приема или передачи сигналов (например, услуги связи или вещания или услуги сбора данных). Относительно большие рефлекторы могут освещаться фазированной решеткой подающих элементов антенны, что позволяет создавать различные диаграммы направленности точечных лучей в пределах ограничений, определяемых размером отражателя, а также количеством и размещением подающих элементов антенны.
Каждый из подающих элементов антенны может также включать в себя преобразователь РЧ сигнала, МШУ или УМ или быть иным образом соединен с ним, а также может быть соединен с одним или более ретрансляторами на спутнике 120, которые могут выполнять другую обработку сигнала, такую как преобразование частоты, обработка формирования луча и т.п. Ретранслятор, соединенный с несколькими подающими элементами антенны, может быть способен обеспечивать связь с формированием луча. Питаемые отражатели с фазированной решеткой можно использовать как для приема сигналов восходящего канала связи (например, прямого сигнала 132 восходящего канала связи, обратного сигнала 173 восходящего канала связи или обоих), так и для передачи сигналов нисходящего канала связи (например, обратного сигнала 133 нисходящего канала связи, прямого сигнала 172 нисходящего канала связи или обоих). В некоторых примерах некоторые или все подающие элементы антенны могут быть расположены в виде решетки составляющих приемных и/или передающих подающих элементов антенны, которые взаимодействуют друг с другом для обеспечения различных примеров формирования луча, таких как формирование луча на земле (GBBF), формирование луча на борту (OBBF), сквозное формирование луча или другие типы формирования луча.
Спутник 120 может быть сконфигурирован с полезной нагрузкой и энергосистемой, поддерживающей работу полезной нагрузки. Полезная нагрузка может представлять собой устройство, которое предоставляет спутниковую услугу одному или более пользователям (или абонентам), такую как услуга связи, услуга геолокации, услуга формирования изображений или любая их комбинация. Полезная нагрузка может быть способна передавать информацию для услуги с максимальной скоростью передачи данных, например, максимальная скорость передачи данных может поддерживать связь с определенным количеством пользователей с базовой скоростью передачи данных. Максимальная скорость передачи данных, поддерживаемая полезной нагрузкой, может называться пропускной способностью полезной нагрузки и может зависеть от доступных ресурсов связи (например, временных, частотных и пространственных ресурсов) и мощности (например, эквивалентной изотропно излучаемой мощности (EIRP)). В некоторых случаях пропускная способность полезной нагрузки может оставаться постоянной на протяжении всего срока действия полезной нагрузки — например, полезная нагрузка может активировать достаточное количество компонентов для непрерывной поддержки связи с максимальной скоростью передачи данных. Например, для полезной нагрузки связи количество сообщений, поддерживаемых набором доступных ресурсов связи, может оставаться постоянным. Полезная нагрузка связи, которая также может быть сконфигурирована с достаточным количеством элементов связи (например, усилители, антенны, ретрансляторы и другие компоненты обработки сигналов) и активировать их, чтобы гарантировать, что данные могут быть предоставлены с заданной скоростью передачи данных.
Путем конфигурирования полезной нагрузки таким образом, чтобы она имела постоянную пропускную способность, оператор может гарантировать, что полезная нагрузка связи способна непрерывно и одновременно предоставлять услугу с максимальной скоростью передачи данных. Таким образом, такие полезные нагрузки могут поддерживать постоянную пропускную способность по мере изменения потребления для услуги. В некоторых случаях потребление для услуги является цикличным и может быть представлено профилем потребления, который показывает изменение потребления в течение установленного периода (например, в течение 24 часов или продолжительности одного или более вращений спутника по орбите, например, спутников на НОО или СОО). Например, полезная нагрузка связи может поддерживать такой же объем связи по тому же количеству ресурсов связи, что и потребление для переходов услуг связи между периодами низкого и высокого потребления. Таким образом, в периоды низкого потребления полезная нагрузка может иметь избыточную пропускную способность, которая остается неиспользованной, то есть полезная нагрузка может быть способна передавать больший объем данных и/или обслуживать дополнительных пользователей, которые отсутствуют. А в периоды высокого потребления может использоваться вся пропускная способность полезной нагрузки, то есть полезная нагрузка может быть не в состоянии передавать больший объем данных и/или обслуживать дополнительных пользователей, запрашивающих услуги. Соответственно, в периоды высокого потребления дополнительные пользователи, которые запрашивают доступ к услуге связи, и/или текущие пользователи, которые запрашивают более высокие скорости передачи данных, могут быть не в состоянии получить доступ к услуге связи, обеспечиваемой полезной нагрузкой. Кроме того, полезная нагрузка связи может непрерывно (например, постоянно) потреблять электрическую энергию со скоростью, обеспечивающей удовлетворение наивысшего ожидаемого уровня потребления. То есть полезная нагрузка связи может потреблять постоянное количество электрической энергии (например, ~20 кВт).
Энергосистема может генерировать электрическую энергию и обеспечивать полезную нагрузку электрической энергией. Энергосистема может содержать устройство генерирования энергии (например, солнечную батарею или ядерный генератор) и устройство накопления энергии (например, батарею). Устройство накопления энергии или комбинация устройства накопления энергии и устройства генерирования энергии может обеспечивать полезную нагрузку электрической энергией. В некоторых случаях возможность энергосистемы по генерированию энергии (которая также может называться размером или пропускной способностью энергосистемы) может быть сконфигурирована на основе скорости, с которой электрическая энергия потребляется полезной нагрузкой (например, в течение периода времени). То есть энергосистема может быть сконфигурирована для генерирования электрической энергии со скоростью, которая соответствует скорости, с которой электрическая энергия потребляется полезной нагрузкой во время работы. Таким образом, спутник 120, который содержит полезную нагрузку, имеющую постоянную пропускную способность (например, полезную нагрузку связи), может также содержать энергосистему, которая выполнена с возможностью обеспечения электрической энергии со скоростью, которая соответствует скорости, с которой электрическая энергия потребляется полезной нагрузкой, чтобы удовлетворить самый высокий ожидаемый уровень потребления.
В дополнение к потреблению электрической энергии со скоростью, обеспечивающей удовлетворение наивысшего ожидаемого уровня потребления, полезная нагрузка, которая имеет постоянную пропускную способность, может также непрерывно генерировать тепловую энергию со скоростью, связанной с удовлетворением наивысшего ожидаемого уровня потребления. То есть полезная нагрузка, имеющая постоянную пропускную способность (например, полезная нагрузка связи), может генерировать тепловую энергию с первой скоростью (например, ~10 кВт). Таким образом, полезная нагрузка также может быть сконфигурирована таким образом, чтобы иметь возможность тепловой обработки, достаточную для обработки (например, поглощения и рассеивания) тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой во время работы, без перегрева полезной нагрузки. То есть полезная нагрузка может быть сконфигурирована таким образом, чтобы скорость, с которой тепловая энергия генерируется полезной нагрузкой, была эквивалентна или меньше скорости, с которой тепловая энергия рассеивается полезной нагрузкой. В установившемся режиме скорость, с которой полезная нагрузка генерирует тепловую энергию, может быть эквивалентна скорости, с которой тепловая энергия рассеивается полезной нагрузкой, а температура полезной нагрузки может оставаться постоянной (или почти постоянной). В некоторых случаях скорость передачи данных, обеспечиваемая спутником, имеющим постоянную пропускную способность, может быть ограничена доступной мощностью (например, ограничена по мощности) или способностью рассеивать тепловую энергию (например, ограничена по теплу).
Но конфигурирование полезной нагрузки для работы с постоянной пропускной способностью может привести к тому, что полезная нагрузка будет иметь избыточную пропускную способность в периоды низкого потребления. То есть в периоды низкого потребления полезная нагрузка может передавать данные со скоростью передачи данных, которая меньше максимальной скорости передачи данных, несмотря на то, что полезная нагрузка в настоящее время конфигурируется для передачи данных со скоростью вплоть до максимальной скорости передачи данных. Таким образом, скорость, с которой потребляется электрическая энергия (и количество потребляемой электрической энергии) полезной нагрузкой, может быть чрезмерной в периоды низкого потребления. Кроме того, скорость генерирования тепловой энергии (и количество генерируемой тепловой энергии) полезной нагрузкой может быть чрезмерной в периоды низкого потребления. Кроме того, конфигурирование полезной нагрузки для работы с постоянной пропускной способностью может привести к тому, что полезная нагрузка будет иметь недостаточную пропускную способность в периоды высокого потребления, например, если потребление выше ожидаемого уровня или превышает пропускную способность полезной нагрузки.
Согласно аспектам, описанным в данном документе, полезная нагрузка может быть выполнена с возможностью модулирования ее пропускной способности на основе профиля потребления, который представляет потребление для услуги, предоставляемой полезной нагрузкой. Например, полезная нагрузка может обеспечивать первый уровень пропускной способности, когда профиль потребления указывает, что потребление может быть выше порогового значения, и второй, меньший уровень пропускной способности, когда профиль потребления указывает, что потребление может быть ниже порогового значения. Полезная нагрузка может обеспечивать дополнительные уровни пропускной способности. Кроме того, вместо конфигурирования полезной нагрузки с энергосистемой, которая поддерживает подачу электрической энергии со скоростью, достаточной для непрерывной работы полезной нагрузки с мощностью, поддерживающей ожидаемое пиковое потребление, полезная нагрузка может быть сконфигурирована с меньшей энергосистемой, которая обеспечивает подачу электрической энергии со скоростью, которая зависит от среднего потребления мощности полезной нагрузки. В таких случаях энергию, накопленную в системе накопления энергии, можно использовать для удовлетворения уровней потребления электрической энергии полезной нагрузки в периоды высокого потребления. В дополнительном или альтернативном варианте вместо конфигурирования полезной нагрузки с возможностью тепловой обработки для обработки тепловой энергии со скоростью, которая постоянно генерируется полезной нагрузкой с мощностью, поддерживающей пиковое потребление, полезная нагрузка может быть сконфигурирована с меньшей возможностью тепловой обработки, и спутник может быть сконфигурирован с компонентом управления тепловым режимом, который накапливает избыточную тепловую энергию, генерируемую полезной нагрузкой в периоды более высокого потребления.
Например, полезная нагрузка может быть сконфигурирована для использования электрической энергии с первой скоростью (или пиковой скоростью) в течение периода профиля потребления, который связан с высоким уровнем потребления, и со второй скоростью (или «непиковой» скоростью) в период профиля потребления, связанный с более низким уровнем потребления. При использовании электрической энергии с пиковой скоростью система генерирования энергии, связанная с полезной нагрузкой, может генерировать электрическую энергию со скоростью, которая меньше пиковой скорости, а компонент накопления энергии (или комбинация системы генерирования энергии и компонента накопления энергии) может снабжать полезную нагрузку энергией с пиковой скоростью. При использовании электрической энергии с непиковой скоростью система генерирования энергии может генерировать электрическую энергию со скоростью, которая выше, чем непиковая скорость, заряжая компонент накопления энергии. Таким образом, путем модулирования пропускной способности полезной нагрузки на основе профиля потребления полезная нагрузка может быть сконфигурирована с меньшей энергосистемой, чем если бы полезная нагрузка имела пропускную способность, которая постоянно поддерживает пиковое потребление.
Кроме того, путем модулирования пропускной способности полезной нагрузки на основе профиля потребления возможность тепловой обработки полезной нагрузки может быть уменьшена по сравнению с тем, если бы полезная нагрузка имела постоянную пропускную способность, которая поддерживает пиковое потребление. То есть, хотя полезная нагрузка может генерировать тепловую энергию со скоростью, которая превышает возможность тепловой обработки полезной нагрузки, при использовании электрической энергии с пиковой скоростью, полезная нагрузка может рассеивать избыточную тепловую энергию, в то время как полезная нагрузка использует электрическую энергию c непиковой скоростью. Чтобы ослабить эффект избыточной тепловой энергии и/или предотвратить перегрев полезной нагрузки, когда полезная нагрузка использует электрическую энергию с пиковой скоростью, компонент управления тепловым режимом может быть связан с полезной нагрузкой и использоваться для обработки (например, поглощения и рассеивания) избыточной тепловой энергии. Компонент управления тепловым режимом может включать в себя среду, которая переходит из одной фазы в другую фазу на основе поглощения тепловой энергии.
На фиг. 2 показана схема спутника, который поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Спутник 200 может содержать энергосистему 205, антенну 225, полезную нагрузку 230, систему 285 управления мощностью и систему 290 управления тепловым режимом. Спутник 200 может представлять собой пример спутника 120, как описано со ссылкой на фиг. 1.
Энергосистема 205 может быть выполнена с возможностью генерирования и подачи электрической энергии на полезную нагрузку 230. Энергосистема 205 может содержать компонент 215 генерирования энергии и компонент 220 накопления энергии. Компонент 215 генерирования энергии может быть выполнен с возможностью генерирования электрической энергии. Компонент 215 генерирования энергии может включать в себя массив солнечных элементов или ядерный генератор. Компонент 220 накопления энергии может накапливать электрическую энергию. Компонент 220 накопления энергии может представлять собой батарею. Компонент 215 генерирования энергии, компонент 220 накопления энергии или любую их комбинацию можно использовать для подачи электрической энергии на полезную нагрузку 230. В некоторых примерах компонент 215 генерирования энергии может быть выполнен с возможностью подачи электрической энергии на компонент 220 накопления энергии (то есть компонент 215 генерирования энергии может быть выполнен с возможностью зарядки компонента 220 накопления энергии), а компонент 220 накопления энергии можно использовать для подачи электрической энергии на полезную нагрузку 230. В некоторых примерах компонент 220 накопления энергии может быть выполнен с возможностью подачи электрической энергии на полезную нагрузку 230, в то время как компонент 215 генерирования энергии не может генерировать электрическую энергию (например, в ночное время или во время затмения).
Антенна 225 может быть выполнена с возможностью передачи данных на один или более пользовательских терминалов. Антенна 225 может содержать один или более элементов антенны. Каждый элемент антенны может быть связан с компонентом подачи и может называться подающим элементом антенны. Антенна 225 может поддерживать передачу одного луча с использованием каждого компонента подачи, причем каждый луч использует диапазон частотных ресурсов (или частотный канал). В других случаях антенна 225 может поддерживать передачу одного или более лучей, причем каждый луч может быть сформирован из сигналов, передаваемых от множества подающих элементов антенны. В таких случаях антенна 225 может содержать фазированную решетку подающих элементов антенны. Антенна 225 может представлять собой пример антенного узла 121 или может быть включена в него, как описано со ссылкой на фиг. 1.
Полезная нагрузка 230 может быть выполнена с возможностью предоставления спутниковой услуги, такой как услуга связи, услуга формирования изображений или услуга геолокации. Полезная нагрузка 230 может содержать один или более передатчиков, включая первый передатчик 260, второй передатчик 265, третий передатчик 270 и n-й передатчик 275. Каждый передатчик может быть соединен с подающим элементом антенны указанной антенны 225, одним или более усилителями, выполненными с возможностью усиления сигнала связи, и одним или более ретрансляторами. Передатчики от первого передатчика 260 до n-го передатчика 275 могут включать в себя усилители от первого усилителя 235 до n-го усилителя 250 соответственно или могут быть иным образом соединенными с ними.
В некоторых примерах каждый из усилителей можно конфигурировать («на лету») для работы с использованием электрической энергии с первой скоростью или со второй меньшей скоростью. Первая скорость может называться пиковой скоростью, а вторая скорость может называться непиковой скоростью. В некоторых примерах усилители могут быть разделены на первый набор усилителей (который может включать в себя первый усилитель 235 и третий усилитель 245) и второй набор усилителей (который может включать в себя второй усилитель 240 и n-й усилитель 250). Полезная нагрузка 230 может быть выполнена с возможностью использования как первого набора усилителей, так и второго набора усилителей. Или полезная нагрузка 230 может быть выполнена с возможностью использования одного из первого набора усилителей и второго набора усилителей. В некоторых случаях первый набор усилителей может работать с использованием электрической энергии с пиковой скоростью, а второй набор усилителей может работать с использованием электрической энергии со второй меньшей скоростью, и передатчик может быть выполнен с возможностью использования одного из первого набора или второго набора усилителей для передачи сигнала. В других примерах первый набор усилителей и второй набор усилителей могут потреблять электрическую энергию с одинаковой скоростью, и передатчик может быть выполнен с возможностью использования одного или обоих из первого или второго набора усилителей для передачи сигнала.
В некоторых случаях каждый передатчик может быть соединен с одним или более ретрансляторами 231, расположенными в пределах полезной нагрузки 230, или может быть их частью. Ретранслятор может быть выполнен с возможностью приема сообщения от терминала узла доступа и передачи сообщения на пользовательский терминал, который находится в пределах зоны покрытия спутника 200, то есть ретранслятор может быть выполнен с возможностью ретрансляции связи между терминалом узла доступа и пользовательским терминалом. Например, первый ретранслятор 231 может включать в себя n-й передатчик 275 и приемник 280, которые могут быть соединены с n-м передатчиком 275. Перед ретрансляцией принятого сигнала на пользовательский терминал или терминал узла доступа ретранслятор может модифицировать принятый сигнал. В некоторых примерах ретранслятор модифицирует принятый сигнал путем сдвига частоты сигнала, усиления сигнала, поляризации сигнала или любой их комбинации. В других примерах ретранслятор 231 передает принятый сигнал с использованием луча, выбранного из множества лучей, сформированных полезной нагрузкой 230, например, путем передачи сигнала через один или более передатчиков и подающих элементов антенны в соответствии с весовым вектором.
В некоторых случаях полезная нагрузка 230 может содержать первый набор ретрансляторов (например, включая первый ретранслятор 231), которые используются для формирования первого набора передающих лучей, покрывающих географическую область. В некоторых случаях полезная нагрузка 230 может также содержать второй набор ретрансляторов (например, включая первый ретранслятор 231 и дополнительные ретрансляторы, не входящие в первый набор ретрансляторов), которые используются для формирования второго набора передающих лучей, покрывающих географическую область. Полезная нагрузка 230 может быть выполнена с возможностью использования как первого набора ретрансляторов, так и второго набора ретрансляторов, в результате чего полезная нагрузка 230 передает увеличенное количество передающих лучей. Полезная нагрузка 230 может быть выполнена с возможностью использования как первого набора ретрансляторов, так и второго набора ретрансляторов, в результате чего полезная нагрузка 230 передает такое же количество передающих лучей, которое передается с лучшими характеристиками сигнала (например, более высокой мощностью). Или полезная нагрузка 230 может быть выполнена с возможностью использования одного из первого набора ретрансляторов и второго набора ретрансляторов, причем второй набор ретрансляторов можно использовать для формирования увеличенного количества передающих лучей по сравнению с первым набором ретрансляторов. Хотя в общем это обсуждается в контексте передачи, ретрансляторы могут быть аналогичным образом соединены с приемниками, которые могут быть соединены с антенной 225 или другой антенной. Описаны характеристики передатчиков в ретрансляторах, поскольку передатчики часто потребляют существенно больше энергии, чем приемники, и, таким образом, вносят более существенный вклад в потребляемую мощность и тепловую энергию, генерируемую полезной нагрузкой 230. Следует понимать, что аналогичные аспекты могут быть определены на основе приемников (например, для прямых сигналов восходящего канала связи и обратных сигналов восходящего канала связи).
Система 285 управления мощностью может быть выполнена с возможностью модулирования скорости, с которой электрическая энергия потребляется полезной нагрузкой 230, на основе профиля потребления, который указывает уровень потребления на услуги связи, предоставляемые полезной нагрузкой 230, в течение определенного периода времени. Профиль потребления может иметь первый интервал, в течение которого потребление на услуги связи превышает (или ожидается, что превысит) порог (например, от 16:00 до 19:00), и второй интервал, в течение которого потребление на услуги связи ниже (или ожидается, что будет ниже) порога (например, от 10:00 до 15:59). В некоторых случаях интервал потребления также имеет третий интервал, в течение которого потребление на услуги связи превышает (или ожидается, что превысит) порог (например, от 8:00 до 9:59), и четвертый интервал, в течение которого потребление на услуги связи ниже (или ожидается, что будет ниже) порога (например, от 20:00 до 7:59).
Система 285 управления мощностью может конфигурировать полезную нагрузку 230 в первом режиме, в котором электрическая энергия потребляется с пиковой скоростью, когда уровень потребления, указанный профилем потребления, превышает порог (например, в течение первого интервала), и втором режиме, в котором электрическая энергия потребляется со второй, меньшей скоростью, когда уровень потребления, указанный профилем потребления, ниже порога (например, во время второго интервала). Первый режим может называться «режимом высокой мощности», а второй режим может называться «режимом низкой мощности». То есть полезная нагрузка 230 может потреблять первое количество энергии, когда уровень потребления, указанный профилем потребления, выше порога, и второе, меньшее количество энергии, когда уровень потребления, указанный профилем потребления, ниже порога. В некоторых случаях пиковая скорость может представлять собой первую среднюю скорость, а вторая скорость может представлять собой вторую среднюю скорость. В некоторых случаях пиковая скорость может включать в себя первый диапазон скоростей, а вторая скорость может включать в себя второй диапазон скоростей.
При работе в режиме высокой мощности полезная нагрузка 230 может изменять работу одного или более компонентов и/или активировать один или более компонентов, которые в противном случае деактивируются при конфигурировании режима низкой мощности. Например, при работе в режиме высокой мощности полезная нагрузка 230 может конфигурировать каждый из усилителей с первого усилителя 235 по n-й усилитель 250 для потребления электрической энергии с пиковой скоростью, которая выше, чем непиковая скорость, с которой усилители с первого усилителя 235 по n-й усилитель 250 потребляют электрическую энергию при конфигурировании режима низкой мощности. В другом примере усилители с первого усилителя 235 по n-й усилитель 250 могут включать в себя первый набор усилителей и второй набор усилителей, которые потребляют электрическую энергию с меньшей скоростью (например, которые потребляют меньше мощности), чем первый набор усилителей. Полезная нагрузка 230 может активировать первый набор усилителей при конфигурировании режима высокой мощности, и второй набор усилителей при конфигурировании режима низкой мощности. В другом примере усилители с первого усилителя 235 по n-й усилитель 250 могут включать в себя первый набор усилителей и второй набор усилителей, которые потребляют электрическую энергию с одинаковой скоростью. Полезная нагрузка 230 может активировать как первый набор усилителей, так и второй набор усилителей при конфигурировании режима высокой мощности, и может деактивировать первый набор усилителей или второй набор усилителей при конфигурировании режима низкой мощности.
В другом примере полезная нагрузка 230 может активировать набор усилителей, включая усилители с первого усилителя 235 по n-й усилитель 250 при работе в режиме высокой мощности, причем поднабор набора усилителей может быть деактивирован при конфигурировании режима низкой мощности (например, второй усилитель 240 и n-й усилитель 250). В дополнительном или альтернативном варианте полезная нагрузка 230 может активировать набор ретрансляторов, которые связаны с активированным набором усилителей при работе в режиме высокой мощности, причем поднабор набора ретрансляторов может быть деактивирован при конфигурировании режима низкой мощности. В некоторых примерах первый набор ретрансляторов, включающий в себя первый набор усилителей, может использовать другой набор частотных ресурсов, чем второй набор ретрансляторов, включающий в себя второй набор усилителей. В некоторых примерах первый набор ретрансляторов может быть связан с другой поляризацией относительно соответствующих ретрансляторов из второго набора ретрансляторов. В некоторых примерах первый набор ретрансляторов может позволить полезной нагрузке 230 осуществлять передачу с формированием луча или может использоваться со вторым набором ретрансляторов для увеличения количества лучей, передаваемых из полезной нагрузки 230. Увеличивая способность полезной нагрузки 230 к усилению, можно увеличить пропускную способность полезной нагрузки 230, например, путем обеспечения возможности использования схем более высокого модулирования и кодирования. Кроме того, путем увеличения количества ретрансляторов может быть увеличена пропускная способность полезной нагрузки 230, например, путем обеспечения возможности использования дополнительных частотных или пространственных ресурсов, поляризации, формирования луча и/или улучшенного формирования луча. Дополнительные примеры, связанные с конфигурированием режима высокой мощности, обсуждаются в данном документе и со ссылкой на фиг. 5.
Система 290 управления тепловым режимом может быть выполнена с возможностью регулирования температуры полезной нагрузки 230 и/или предотвращения перегрева полезной нагрузки 230, когда полезная нагрузка 230 работает в режиме высокой мощности. То есть систему 290 управления тепловым режимом можно использовать для накопления тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой 230 при работе в режиме высокой мощности, и для рассеивания накопленной тепловой энергии при работе полезной нагрузки 230 в режиме низкой мощности. Система 290 управления тепловым режимом может включать в себя систему перекачиваемой текучей среды, которая поглощает и перераспределяет тепловую энергию по полезной нагрузке 230 и системе 290 управления тепловым режимом. В дополнительном или альтернативном варианте система 290 управления тепловым режимом может включать в себя среду, которая переходит из первой фазы (например, твердой фазы) во вторую фазу (например, жидкую фазу), когда полезная нагрузка 230 работает в режиме высокой мощности на основе поглощения тепловой энергии, которое превышает ее рассеивание. Среда может включать в себя материал с фазовым переходом (например, воск или воскоподобное вещество с высокой энтальпией). Среда может переходить из второй фазы обратно в первую фазу, когда полезная нагрузка 230 работает в режиме низкой мощности на основе рассеивания большей тепловой энергии, которое превышает поглощение (например, система 290 управления тепловым режимом может рассеивать больше энергии, чем генерируется полезной нагрузкой 230). При переходе от первой фазы во вторую фазу и наоборот температура материала с фазовым переходом (и, следовательно, полезная нагрузка 230) может оставаться относительно постоянной. Эта температура может называться температурой перехода. В некоторых примерах температура перехода материала с фазовым переходом может быть основана на диапазоне рабочих температур для полезной нагрузки 230, например, температура перехода может быть выбрана близкой к середине или в требуемой точке диапазона рабочих температур.
На фиг. 3 показана схема спутника, который поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Спутник 300 может содержать полезную нагрузку 305, путь 310 теплопередачи, элемент 315 накопления тепла и теплообменник 320. Спутник 300 может представлять собой пример спутника, описанный со ссылкой на фиг. 1 и 2. Полезная нагрузка 305 может представлять собой пример полезной нагрузки 230, описанный со ссылкой на фиг. 2.
Путь 310 теплопередачи может представлять собой путь между полезной нагрузкой 305 и элементом 315 накопления тепла, по которому передается тепло. Путь 310 теплопередачи может представлять собой или включать в себя физический путь между полезной нагрузкой 305 и элементом 315 накопления тепла. Например, путь 310 теплопередачи может проходить по жидкостному контуру или по теплопроводной дорожке, которая термически соединяет полезную нагрузку 305 с элементом 315 накопления тепла. В дополнительном или альтернативном варианте путь 310 теплопередачи может представлять собой или включать в себя непрямой путь между полезной нагрузкой 305 и элементом 315 накопления тепла. Например, путь 310 теплопередачи может проходить по произвольному пути (например, через один или более других компонентов), который термически соединяет полезную нагрузку 305 с элементом 315 накопления тепла.
Элемент 315 накопления тепла может быть выполнен с возможностью накопления избыточной тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой 305, в то время как полезная нагрузка 305 работает в режиме высокой мощности, как описано в данном документе. Элемент 315 накопления тепла может включать в себя элементы системы перекачиваемой текучей среды. Система перекачиваемой текучей среды может содержать резервуар для текучей среды и трубопроводы, распределенные по полезной нагрузке 305 (например, в виде змеевиков). В дополнительном или альтернативном варианте элемент 315 накопления тепла может включать в себя среду, которая переходит между фазами, в то время как полезная нагрузка 305 работает в режиме высокой мощности. Типовая среда включает в себя воск или вещество с высокой энтальпией. Среда с фазовым переходом может быть термически соединена с полезной нагрузкой 305 через путь 310 теплопередачи. В некоторых случаях элемент 315 накопления тепла может находиться в непосредственном контакте с полезной нагрузкой 305 (например, касаться ее). Элемент 315 накопления тепла может быть включен в систему 290 управления тепловым режимом.
Теплообменник 320 может быть выполнен с возможностью рассеивания или содействия рассеиванию тепловой энергии, накопленной в элементе 315 накопления тепла. Теплообменник 320 может содержать теплопроводный материал, который подвергается воздействию внешней среды. В некоторых примерах теплообменник 320 может представлять собой блок из теплопроводного материала, который находится в открытом космическом пространстве. В некоторых случаях теплообменник 320 может содержать теплопроводные ребра, которые увеличивают площадь поверхности теплообменника 320, находящуюся в открытом космическом пространстве. В некоторых примерах, если в элементе 315 накопления тепла используют систему перекачиваемой текучей среды, текучая среда может перекачиваться через теплопроводные трубопроводы, находящиеся в открытом космическом пространстве. Теплообменник 320 может быть включен в систему 290 управления тепловым режимом.
На фиг. 4A показана диаграмма профиля потребления, который поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Профиль 400-а потребления отображает уровень потребления для услуги (например, услуги связи), предоставляемой полезной нагрузкой в течение определенного периода времени. Профиль 400-а потребления также отображает порог 405-а потребления, интервал 410-а низкого потребления и интервал 415-а высокого потребления.
Порог 405-а потребления может быть выбран, чтобы различать периоды низкого и высокого потребления для услуги, предоставляемой полезной нагрузкой. Значение порога 405-а потребления может быть выбрано на основе пропускной способности накопления энергии полезной нагрузки — например, порог 405-а потребления может иметь более высокое значение, если пропускная способность накопления энергии полезной нагрузки меньше, чем у другой полезной нагрузки. В дополнительном или альтернативном варианте значение порога 405-а потребления может быть выбрано на основе количества электрической энергии, накопленной компонентом накопления энергии полезной нагрузки — например, порог 405-а потребления может иметь более высокое значение, если пропускная способность накопления энергии значительно разряжается перед интервалом высокого потребления.
Интервал 410-а низкого потребления может быть связан с периодом времени, в течение которого уровень потребления (или ожидаемый уровень потребления) для услуги, предоставляемой полезной нагрузкой, ниже порога 405-а потребления. Интервал 415-а высокого потребления может быть связан с периодом времени, в течение которого уровень потребления (или ожидаемый уровень потребления) для услуги, предоставляемой полезной нагрузкой, превышает порог 405-а потребления.
Во время интервала 410-а низкой нагрузки полезная нагрузка может работать в режиме низкой мощности, а во время интервала 415-а высокого потребления полезная нагрузка может работать в режиме высокой мощности, как описано в данном документе и со ссылкой на фиг. 2. Таким образом, пропускная способность полезной нагрузки может быть уменьшена во время интервала 410-а низкого потребления по сравнению с пропускной способностью полезной нагрузки во время интервала 415-а высокого потребления. То есть полезная нагрузка может быть выполнена с возможностью передачи больших объемов данных в течение интервала 415-а высокого потребления по сравнению с интервалом 410-а низкого потребления. Полезная нагрузка может также потреблять электрическую энергию и генерировать тепловую энергию с более высокой скоростью в течение интервала 415-а высокого потребления по сравнению с интервалом 410-а низкого потребления. Система управления тепловым режимом полезной нагрузки может накапливать избыточную тепловую энергию, генерируемую полезной нагрузкой в течение интервала 415-а высокого потребления, и может рассеивать тепловую энергию, накопленную в системе управления тепловым режимом, во время интервала 410-а низкого потребления.
Следовательно, полезная нагрузка может быть выполнена с возможностью обслуживания пользователей с более низкой мощностью (обеспечивая более низкую скорость передачи данных), в то время как потребление для услуги, предоставляемой полезной нагрузкой, является низким, и пользователи обслуживаются с более высокой мощностью (обеспечивая более высокую скорость передачи данных), когда потребление является высоким. И напротив, полезная нагрузка, которая имеет фиксированную пропускную способность (например, которая постоянно поддерживает максимальную скорость передачи данных) может быть выполнена с возможностью поддерживать более высокую скорость передачи данных при низком потреблении и не способна поддерживать пиковую скорость передачи данных при высоком потреблении — например, если потребление превосходит фиксированную пропускную способность полезной нагрузки.
В некоторых примерах значение порога 405-а потребления и, таким образом, длины интервала 410-а низкого потребления и интервала 415-а высокого потребления могут быть выбраны на основе возможности полезной нагрузки генерировать и накапливать электрическую энергию. Например, порог 405-а потребления может быть выбран таким образом, чтобы среднее количество электрической энергии, потребляемой полезной нагрузкой в течение интервала 410-а низкого потребления и интервала 415-а высокого потребления, соответствовало среднему значению скорости генерирования электрической энергии для спутника. Кроме того, порог 405-а потребления может быть выбран таким образом, чтобы количество электрической энергии, потребляемой в течение интервала 415-а высокого потребления, было меньше, чем суммарное количество электрической энергии, генерируемой полезной нагрузкой в течение интервала 415-а высокого потребления, и количество электрической энергии, накопленной элементом накопления энергии до интервала 415-а высокого потребления.
На фиг. 4B показана диаграмма профиля электрической мощности, которая поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Профиль 401-b электрической мощности отображает количество электрической мощности, потребляемой полезной нагрузкой в течение периода времени. Профиль 401-b электрической мощности также изображает интервал 410-b низкого потребления и интервал 415-b высокого потребления, которые могут соответствовать по времени интервалу 410-a низкого потребления и интервалу 415-a высокого потребления, показанным на фиг. 4A. Профиль 401-b электрической мощности также может включать в себя среднюю электрическую мощность 420-b.
Во время интервала 410-b низкого потребления полезная нагрузка может потреблять электрическую мощность с первой скоростью (например, 5 кВт). Во время интервала 415-b высокого потребления полезная нагрузка может потреблять электрическую мощность со второй скоростью (например, 20 кВт). Среднее количество электрической мощности (например, 8 кВт), потребляемой полезной нагрузкой (представленное средней электрической мощностью 420-b), может быть основано на уровне мощности потребления электрической энергии во время интервала 410-b низкого потребления, уровне мощности потребления электрической энергии во время интервала 415-b высокого потребления, продолжительности интервала 410-b низкого потребления и продолжительности интервала 415-b высокого потребления. В некоторых случаях уровень генерирования электрической энергии (возможность генерирования электрической энергии энергосистемой, питающей полезную нагрузку) может быть эквивалентен средней электрической мощности 420-b, потребляемой полезной нагрузкой, или превышать ее.
На фиг. 4C показана диаграмма профиля тепловой мощности, которая поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Профиль 402-c тепловой мощности отображает количество тепловой мощности, генерируемой полезной нагрузкой в течение периода времени. Профиль 402-c тепловой мощности также изображает интервал 410-c низкого потребления и интервал 415-c высокого потребления, которые могут соответствовать по времени интервалу 410-a низкого потребления, интервалу 410-b низкого потребления, интервалу 415-а высокого потребления и интервалу 415-b высокого потребления, показанным на фиг. 4A–4C. Профиль 402-c тепловой мощности также может включать в себя среднюю тепловую мощность 425-c.
Во время интервала 410-c низкого потребления полезная нагрузка может генерировать тепловую мощность с первой скоростью (например, 3 кВт). Во время интервала 415-c высокого потребления полезная нагрузка может генерировать тепловую мощность со второй скоростью (например, 15 кВт). Среднее количество тепловой мощности (например, 5 кВт), генерируемой полезной нагрузкой (представленное средней тепловой мощностью 425-c), может быть основано на уровне генерирования тепловой мощности в течение интервала 410-c низкого потребления, уровне генерирования тепловой мощности в течение интервала 415-c высокого потребления, продолжительности интервала 410-c низкого потребления и продолжительности интервала 415-c высокого потребления. В некоторых случаях уровень рассеиваемой тепловой мощности (рассеиваемой системой управления тепловым режимом в сочетании с полезной нагрузкой) может быть равен средней тепловой мощности 425-c, генерируемой полезной нагрузкой, или превышать ее.
На фиг. 5 показана схема процесса, который поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Технологический процесс 500 может выполняться спутником, как описано со ссылкой на фиг. 1–3. Одна или более операций, описанных в технологическом процессе 500, могут быть выполнены раньше или позже в процессе, могут быть опущены, заменены, дополнены или представлять собой любую их комбинацию. Кроме того, могут быть включены дополнительные операции, описанные в данном документе, которые не включены в технологический процесс 500.
На этапе 505 энергосистема спутника может генерировать электрическую энергию с первой скоростью (или с первым уровнем мощности). В некоторых случаях первая скорость может представлять собой среднюю скорость в течение интервала времени, такого как день. Например, энергосистема может включать в себя солнечную батарею, которая может генерировать мощность в зависимости от количества солнечного света (например, больше днем и меньше или не генерировать мощность ночью). Энергосистема может подавать электрическую энергию на полезную нагрузку спутника со скоростью, которая основана на скорости, с которой электрическая энергия потребляется (или извлекается) полезной нагрузкой. В некоторых примерах полезная нагрузка может работать в режиме низкой мощности и может потреблять электрическую энергию со скоростью, меньшей, чем скорость, с которой электрическая энергия генерируется энергосистемой. Кроме того, система управления тепловым режимом спутника может обрабатывать (например, поглощать и/или рассеивать) тепловую энергию на основе скорости, с которой тепловая энергия генерируется полезной нагрузкой. В некоторых примерах полезная нагрузка может работать в режиме низкой мощности, а система управления тепловым режимом может рассеивать электрическую энергию со скоростью, превышающей скорость, с которой полезная нагрузка генерирует тепловую энергию.
На этапе 510 система управления мощностью спутника может определить, что потребление для услуги связи, предоставляемой полезной нагрузкой, превышает порог потребления. Система управления мощностью может определить, что потребление превышает порог потребления, на основе сравнения текущего (и/или будущего) уровня потребления, указанного профилем потребления, с порогом потребления. В некоторых примерах система управления мощностью спутника может определить, что потребление превысило или, как ожидается, превысит порог потребления, на основе указания от наземной станции (например, от узла 130 доступа или сетевого устройства 141).
На этапе 515 полезная нагрузка может конфигурировать режим высокой мощности на основе уровня потребления, которое превышает (или ожидается, что превысит) порог потребления. В некоторых примерах система управления мощностью отправляет в полезную нагрузку указание, которое указывает, что уровень потребления превысил порог потребления. В некоторых примерах полезная нагрузка может активировать дополнительные компоненты (например, усилители или ретрансляторы) или модифицировать конфигурацию активных компонентов для работы в режиме, в котором используется увеличенное количество мощности, как описано в данном документе и со ссылкой на фиг. 2. Таким образом, полезная нагрузка может потреблять электрическую энергию со скоростью, превышающей скорость, с которой энергосистема генерирует электрическую энергию. И элемент накопления энергии можно использовать для подачи избыточной электрической энергии, уменьшая количество энергии, накопленной элементом накопления энергии. Кроме того, полезная нагрузка может генерировать тепловую энергию со скоростью, превышающей скорость, с которой система управления тепловым режимом рассеивает электрическую энергию.
В некоторых примерах полезная нагрузка может поддерживать несколько лучей, каждый из которых соответствует отдельному ретранслятору. Полезная нагрузка может содержать первый набор ретрансляторов, соответствующий первому набору пользовательских лучей, и второй набор ретрансляторов, соответствующий второму набору пользовательских лучей. При работе в режиме низкой мощности первый набор ретрансляторов можно использовать для приема первого набора прямых сигналов восходящего канала связи от терминалов узлов доступа и передачи соответствующих прямых сигналов нисходящего канала связи для первого набора пользовательских лучей. При работе в режиме высокой мощности может быть активирован второй набор ретрансляторов, и полезная нагрузка может принимать второй набор прямых сигналов восходящего канала связи и передавать соответствующие прямые сигналы нисходящего канала связи для второго набора пользовательских лучей. В некоторых примерах второй набор ретрансляторов может быть использован в режиме высокой мощности, а первый набор ретрансляторов может быть деактивирован. В этом случае второй набор ретрансляторов может, например, соответствовать большему количеству более высоко направленных (например, меньших) пользовательских лучей, также обеспечивающих покрытие той же совокупной зоны покрытия, что и первый набор пользовательских лучей. В других примерах второй набор ретрансляторов можно использовать в дополнение к первому набору ретрансляторов в режиме высокой мощности. В этом случае зоны покрытия, связанные со вторым набором пользовательских лучей, могут накладываться на зоны покрытия первого набора пользовательских лучей и обеспечивать, например, более целенаправленное покрытие в пределах совокупной зоны покрытия первого набора пользовательских лучей. В некоторых примерах ретрансляторы могут быть выполнены с возможностью динамического переключения лучей. Первый набор ретрансляторов может соответствовать первому количеству активных ретрансляторов, а второй набор ретрансляторов может соответствовать второму количеству активных ретрансляторов. То есть спутник может иметь N ретрансляторов, обеспечивающих покрытие области обслуживания, при этом в режиме низкой мощности одновременно активны только NL ретрансляторов, а в режиме высокой мощности одновременно активны NH ретрансляторов, где NL<NH<N.
В некоторых примерах полезная нагрузка может поддерживать формирование луча. Для формирования луча на борту полезная нагрузка может содержать первый набор передатчиков и второй набор передатчиков. Первый набор передатчиков можно использовать для передачи сигналов для формирования лучей в режиме низкой мощности. Например, первый набор передатчиков может иметь N1 передатчиков, и весовую матрицу луча N1xK1 можно использовать для генерирования K1 пользовательских лучей в режиме низкой мощности. Второй набор передатчиков может иметь N2 передатчиков, и весовую матрицу луча (N1+N2)xK2 можно использовать для генерирования K2 пользовательских лучей в режиме высокой мощности, где K2 может быть таким же или отличным от K1.
Аналогичным образом, для наземного формирования луча полезная нагрузка может содержать первый набор передатчиков (например, N1 передатчиков) и второй набор передатчиков (например, N2 передатчиков). Спутник может принимать N1 сигналов, соответствующих соответствующим передатчикам на спутнике (например, мультиплексированным с частотным разделением) от одного или более терминалов узла доступа в режиме низкой мощности, и N1+N2 сигналов, соответствующих соответствующим передатчикам на спутнике, от одного или более терминалов узла доступа в режиме высокой мощности. Один или более терминалов узла доступа могут применять весовую матрицу луча N1xK1 для генерирования K1 пользовательских лучей в режиме низкой мощности и весовую матрицу луча (N1+N2)xK2 для генерирования K2 пользовательских лучей в режиме высокой мощности, где K2 может быть таким же или отличным от K1.
В некоторых примерах полезная нагрузка может поддерживать сквозное формирование луча. Полезная нагрузка может содержать первый набор ретрансляторов (например, который содержит N1 ретрансляторов) и дополнительный набор ретрансляторов (например, который содержит N2 дополнительных ретрансляторов). При работе в режиме низкой мощности базовый набор ретрансляторов можно использовать для приема сигналов от M терминалов узла доступа, где принятые сигналы могут быть взвешены (например, взвешены каждый из K1 сигналов луча для соответствующих наборов одного или более терминалов узла доступа) перед передачей терминалами узла доступа для поддержки формирования луча для K1 пользовательских лучей. При работе в режиме высокой мощности может быть активирован дополнительный набор ретрансляторов. Первый набор и дополнительный набор ретрансляторов могут принимать сигналы от M терминалов узла доступа, где принятые сигналы могут быть взвешены (например, взвешены каждый из K2 сигналов луча для соответствующих наборов одного или более терминалов узла доступа) для поддержки формирования луча для K2 пользовательских лучей. Взвешивание, применяемое перед передачей сигналов M терминалами узла доступа, может быть различным в режиме низкой мощности и в режиме высокой мощности (например, для учета большего количества активных ретрансляторов). Количество пользовательских лучей в режиме высокой мощности (например, K2) может быть таким же или отличным от количества пользовательских лучей в режиме низкой мощности (например, K1). Большее количество ретрансляторов может улучшить производительность в режиме высокой мощности для пользовательских терминалов посредством K2 пользовательских лучей ввиду более высокой общей мощности передачи полезной нагрузки, других характеристик пользовательских лучей (например, более резкого спада) или другого количества пользовательских лучей. Следует отметить, что настоящие примеры описывают прямой канал связи, в то время как аналогичные устройства (например, третий набор усилителей или ретрансляторов и четвертый набор усилителей или ретрансляторов) могут быть выполнены для обратного канала связи.
В дополнительном или альтернативном варианте каждый ретранслятор может содержать более одного усилителя или регулируемого усилителя мощности. Например, ретрансляторы могут содержать регулируемые усилители мощности, и усилители могут быть выполнены с возможностью работы при более низкой мощности в режиме низкой мощности и при более высокой мощности в режиме высокой мощности. В некоторых примерах полезная нагрузка содержит первый набор усилителей и второй набор усилителей. Если ретрансляторы включают в себя несколько усилителей одинаковой или разной мощности, полезная нагрузка может активировать первый набор усилителей в режиме низкой мощности, а второй набор усилителей может быть деактивирован. При работе в режиме высокой мощности полезная нагрузка может активировать второй набор усилителей (например, и деактивировать первый набор усилителей) или как первый набор усилителей, так и второй набор усилителей.
На этапе 520 система управления тепловым режимом может накапливать по меньшей мере часть избыточной тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой при конфигурировании режима высокой мощности. Система управления тепловым режимом может включать в себя среду, которая переходит из первой фазы (например, твердой фазы) во вторую фазу (например, жидкую фазу) по мере того, как генерируется избыточная тепловая энергия (например, превышающая количество рассеиваемой тепловой энергии) при конфигурировании режима высокой мощности. В некоторых случаях температура среды может оставаться постоянной (или почти постоянной) в течение переходного периода, когда температура может выбираться на основе диапазона рабочих температур полезной нагрузки.
На этапе 525 система управления мощностью может определить, что потребление для услуги связи ниже или, как ожидается, будет ниже порога потребления. Система управления мощностью может определить, что потребление ниже порога потребления, на основе сравнения текущего (и/или будущего) уровня потребления, указанного профилем потребления, с порогом потребления. В некоторых примерах система управления мощностью спутника может определить, что потребление ниже или, как ожидается, будет ниже порога потребления, на основе указания от наземной станции (например, от узла 130 доступа или сетевого устройства 141).
На этапе 530 полезная нагрузка может конфигурировать режим низкой мощности на основе того, что уровень потребления ниже (или ожидается, что будет ниже) порога потребления. В некоторых примерах полезная нагрузка может деактивировать компоненты (например, усилители, ретрансляторы и т.д.) или модифицировать конфигурацию активных компонентов (например, несколько одновременно активных ретрансляторов) для работы в режиме, в котором используется уменьшенное количество мощности, как описано в данном документе и со ссылкой на фиг. 2. В некоторых примерах система управления мощностью отправляет в полезную нагрузку указание, которое указывает, что уровень потребления ниже порога потребления. Таким образом, полезная нагрузка может потреблять электрическую энергию со скоростью, которая ниже скорости, с которой энергосистема генерирует электрическую энергию. Избыточная электрическая энергия может накапливаться элементом накопления энергии. Кроме того, полезная нагрузка может генерировать тепловую энергию со скоростью, которая ниже скорости, с которой система управления тепловым режимом рассеивает электрическую энергию. Таким образом, количество накопленной электрической энергии может увеличиваться, пока полезная нагрузка находится в режиме низкой мощности.
На этапе 535 система управления тепловым режимом может рассеивать тепловую энергию со скоростью, превышающей скорость, с которой система управления тепловым режимом поглощает тепловую энергию полезной нагрузки, когда полезная нагрузка находится в режиме низкой мощности. Если система управления тепловым режимом включает в себя среду с фазовым переходом, среда с фазовым переходом может частично или полностью переходить из второй фазы обратно в первую фазу, когда полезная нагрузка находится в режиме низкой мощности. Таким образом, количество накопленной тепловой энергии (например, в виде тепла в полезной нагрузке или системе управления тепловым режимом или в среде) может уменьшаться, пока полезная нагрузка находится в режиме низкой мощности.
Система управления мощностью может продолжать контролировать уровень потребления на основе профиля потребления. Таким образом, система управления мощностью может повторять операции, описанные с этапа 510 по этап 535. Кроме того, электрическая энергия, генерируемая на этапе 505, может генерироваться в ходе операции с этапа 510 по этап 535. Хотя полезная нагрузка и описана как имеющая два режима мощности (например, режим низкой мощности и режим высокой мощности) и два подынтервала, она может иметь дополнительные режимы мощности. По меньшей мере один из режимов может потреблять электрическую энергию со скоростью, превышающей среднюю скорость компонента генерирования энергии (например, и/или генерировать тепловую энергию со скоростью, превышающей среднюю скорость рассеяния компонента управления тепловым режимом), и по меньшей мере один из режимов может потреблять электрическую энергию со скоростью, меньшей, чем средняя скорость компонента генерирования энергии (например, и/или генерировать тепловую энергию со скоростью, меньшей, чем средняя скорость рассеяния компонента управления тепловым режимом). Например, полезная нагрузка может иметь три режима мощности: первый режим с наименьшим потреблением электрической энергии, второй режим с промежуточным потреблением электрической энергии и третий режим с максимальным потреблением электрической энергии. В некоторых примерах, когда полезная нагрузка имеет несколько усилителей на подачу, полезная нагрузка может активировать первый набор усилителей в первом режиме, деактивировать первый набор усилителей и активировать второй набор усилителей, имеющих более высокую мощность, чем первый набор усилителей во втором режиме, и активировать как первый набор усилителей, так и второй набор усилителей в третьем режиме. В системах с динамическим переключением луча или формированием луча полезная нагрузка может иметь несколько различных режимов мощности (например, два, три, четыре, пять или более), причем каждый из них соответствует разному количеству активированных усилителей или ретрансляторов.
На фиг. 6 показана схема процесса, который поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Технологический процесс 600 может выполняться системой 285 управления мощностью спутника, как описано со ссылкой на фиг. 2. В альтернативном варианте технологический процесс 600 может выполняться наземным устройством, таким как NOC. Одна или более операций, описанных в технологическом процессе 600, могут быть выполнены раньше или позже в процессе, могут быть опущены, заменены, дополнены или представлять собой любую их комбинацию. Кроме того, могут быть включены дополнительные операции, описанные в данном документе, которые не включены в технологический процесс 600.
На этапе 605 система управления мощностью может определить системную информацию для спутника. Система управления мощностью может определять среднее или ожидаемое количество мощности, генерируемой энергосистемой, количество заряда, накопленного в компоненте накопления энергии, среднее или ожидаемое количество мощности, потребляемой полезной нагрузкой, температуру полезной нагрузки и т.п.
На этапе 610 система управления мощностью может определить один или более порогов потребления. В некоторых примерах порог(-и) потребления программируется(-ются) в системе управления мощностью. В других примерах порог(-и) потребления определяется(-ются) системой управления мощностью на основе системной информации и профиля потребления. Например, система управления мощностью может выбрать значение для порога потребления, которое связано с интервалом низкой мощности первой продолжительности и интервалом высокой мощности второй продолжительности, что приводит к тому, что полезная нагрузка потребляет мощность со средней скоростью, которая соответствует средней скорости, с которой мощность генерируется энергосистемой. В некоторых примерах система управления мощностью может определять порог потребления на основе количества заряда, накопленного компонентом накопления энергии. Например, система управления мощностью может увеличить порог потребления, если компонент накопления энергии не полностью заряжен.
На этапе 615 система управления мощностью может определить ожидаемый уровень потребления для услуг, предоставляемых спутником. Система управления мощностью может определять ожидаемый уровень потребления путем обращения к профилю потребления. Система управления мощностью может сравнивать ожидаемый уровень потребления с порогом потребления.
На этапе 620 система управления мощностью может определить, выше или ниже ли ожидаемый уровень потребления порога потребления. Если ожидаемый уровень потребления ниже порога потребления, система управления мощностью может выполнять операции, описанные для этапа 625. Если ожидаемый уровень потребления равен или превышает порог потребления, система управления мощностью может выполнять операции, описанные для этапа 630. В некоторых случаях система управления мощностью сравнивает ожидаемый уровень потребления, полученный с использованием интервала усреднения (например, от 5 до 10 минут), с порогом потребления, чтобы избежать чрезмерного переключения между различными режимами мощности.
На этапе 625 система управления мощностью может продолжить выполнение операций без модификации работы полезной нагрузки, например, если полезная нагрузка уже работает в режиме низкой мощности. В некоторых случаях система управления мощностью может воздерживаться от отправки сигнала конфигурации режима полезной нагрузке на основе продолжающихся операций. Или система управления мощностью может модифицировать работу полезной нагрузки путем конфигурирования режима низкой мощности для полезной нагрузки, например, если полезная нагрузка работает в режиме высокой мощности. Конфигурирование режима низкой мощности может включать в себя отправку сигнала(-ов), который(-е) деактивирует(-ют) компоненты повышения пропускной способности (например, усилители, ретрансляторы и т.д.) полезной нагрузки. Режим низкой мощности может быть сконфигурирован аналогично описанному со ссылкой на этап 530 на фиг. 5.
На этапе 630 система управления мощностью может продолжить выполнение операций без изменения работы полезной нагрузки, например, если полезная нагрузка уже работает в режиме высокой мощности. Или система управления мощностью может модифицировать работу полезной нагрузки путем конфигурирования режима высокой мощности для полезной нагрузки, например, если полезная нагрузка работает в режиме низкой мощности. Конфигурирование режима высокой мощности может включать в себя отправку сигнала(-ов), который(-е) активирует(-ют) компоненты повышения пропускной способности полезной нагрузки. Режим высокой мощности может быть сконфигурирован аналогично описанному со ссылкой на этап 515 на фиг. 5.
Хотя обычно рассматривается переключение между двумя режимами мощности, система управления мощностью может быть аналогичным образом сконфигурирована для переключения между дополнительными (например, тремя или более) режимами мощности. В таких случаях могут быть сконфигурированы несколько порогов потребления, и соответственно могут быть активированы/деактивированы различные комбинации компонентов связи. В некоторых примерах количество режимов может быть большим, приближая возможность согласования пропускной способности с потреблением. Например, когда спутник содержит несколько ретрансляторов, каждый из нескольких режимов может соответствовать различному количеству активных ретрансляторов.
На фиг. 7 показана схема спутника, который поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Спутник 700 может содержать систему 705 управления мощностью, энергосистему 745, антенную систему 710, полезную нагрузку 725 и систему 750 управления тепловым режимом. В альтернативном варианте следует понимать, что аспекты системы 705 управления мощностью могут быть расположены в NOC или другой наземной системе управления. Система 705 управления мощностью может содержать процессор или другое интеллектуальное аппаратное устройство (например, центральный процессор (ЦП)), микроконтроллер, запоминающее устройство, хранилище, ASIC и т.д. Запоминающее устройство или хранилище могут содержать команды, которые сконфигурированы для того, чтобы при выполнении приводить процессор к выполнению различных функций, описанных в данном документе.
Система 705 управления мощностью может быть выполнена с возможностью конфигурирования (или способствования конфигурированию) режима высокой мощности или режима низкой мощности в полезной нагрузке 725 на основе профиля потребления. Система 705 управления мощностью может содержать монитор 715 потребления, селектор 70 режимов, компонент 730 повышения пропускной способности и монитор 735 системы.
Монитор 715 потребления может быть выполнен с возможностью сравнения уровня потребления (или ожидаемого уровня потребления) для услуги, предоставляемой полезной нагрузкой 725, с порогом потребления. Монитор 715 потребления может определять, когда ожидаемый уровень потребления ниже порогового значения и когда ожидаемый уровень потребления равен порогу или превышает его.
Селектор 720 режимов может быть выполнен с возможностью выбора режима мощности для полезной нагрузки 725, например, одного из режима низкой мощности (низкой пропускной способности) или режима высокой мощности (высокой пропускной способности) для полезной нагрузки 725. Селектор 720 режимов может выбрать режим низкой мощности на основе монитора 715 потребления, определяющего, что ожидаемый уровень потребления ниже порога. Или селектор 720 режимов может выбрать режим высокой мощности на основе монитора 715 потребления, определяющего, что ожидаемый уровень потребления выше порога.
Монитор 735 системы может быть выполнен с возможностью контроля характеристик спутника 700. Например, монитор 735 системы может быть выполнен с возможностью определения средней скорости, с которой энергия генерируется энергосистемой 745, количества заряда, накопленного энергосистемой 745, температуры полезной нагрузки 725 и т.п. В некоторых случаях монитор 735 системы может быть выполнен с возможностью определения значения пороговой продолжительности на основе контролируемых характеристик спутника 700. В некоторых случаях монитор 735 системы может быть выполнен с возможностью определения продолжительности непикового интервала и продолжительности пикового интервала на основе контролируемых характеристик спутника 700.
Полезная нагрузка 725 может быть выполнена с возможностью предоставления услуги (например, услуги связи) терминалам узлов доступа и/или пользовательским терминалам. Полезная нагрузка 725 может быть дополнительно выполнена с возможностью поддержки различных скоростей передачи данных на основе профиля потребления, который указывает ожидаемый уровень потребления для услуги, предоставляемой полезной нагрузкой 725. Чтобы обеспечить различные скорости передачи данных, полезная нагрузка 725 может быть выполнена с возможностью активации и деактивации дополнительных компонентов (например, усилителей, ретрансляторов и т.д.) и/или модификации работы активированных компонентов. В некоторых случаях полезная нагрузка 725 переходит в режим высокой мощности на основе получения указания от системы 705 управления мощностью, указывающего, что ожидаемый уровень потребления превышает порог потребления. В таких случаях полезная нагрузка 725 может активировать компонент 730 повышения пропускной способности, что может включать в себя активацию дополнительных усилителей и/или ретрансляторов, переключение между низкомощными и высокомощными усилителями и/или реконфигурирование усилителей для работы в режиме высокой мощности.
Система 750 управления тепловым режимом может быть выполнена с возможностью обработки тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой 725. Система 750 управления тепловым режимом может представлять собой пассивную или активную систему. Система 750 управления тепловым режимом может содержать накопитель 740 тепла, который может представлять собой систему перекачиваемой текучей среды, среду с фазовым переходом или любую их комбинацию. Накопитель 740 тепла может быть выполнен с возможностью поглощения избыточной тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой 725 при работе в режиме высокой мощности, и может рассеивать по меньшей мере часть избыточной тепловой энергии при работе полезной нагрузки 725 в режиме низкой мощности. Когда система 750 управления тепловым режимом представляет собой активную систему, система 750 управления тепловым режимом может быть активирована системой 705 управления мощностью, например, система управления тепловым режимом может начать перекачку текучей среды на основе приема от системы управления мощностью указания того, что полезная нагрузка 725 работает в режиме высокой мощности.
Антенная система 710 может быть выполнена с возможностью приема и передачи сигналов на терминалы узлов доступа и/или пользовательские терминалы. Антенная система 710 может содержать фазированную антенную решетку и отражатель. Антенная система 710 может содержать один или более подающих элементов антенны.
Энергосистема 745 может быть выполнена с возможностью генерирования электрической энергии для спутника 700. Энергосистема 745 также может быть выполнена с возможностью подачи электрической энергии на компоненты спутника 700. Энергосистема 745 может содержать компонент генерирования энергии (например, солнечную батарею или радиоизотопный термоэлектрический генератор) и компонент накопления энергии (например, батарею). Энергосистема 745 может генерировать электрическую энергию с постоянной скоростью, которая точно соответствует средней скорости, с которой электрическая энергия потребляется полезной нагрузкой 725.
Система 705 управления мощностью и/или система 750 управления тепловым режимом может быть реализована или выполнена с процессором общего назначения, процессором цифровых сигналов (DSP), специализированной интегральной схемой (ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицей (FPGA) или другим программируемым логическим устройством, схемой на дискретных компонентах или транзисторной логической схемой, дискретными аппаратными компонентами или любой их комбинацией, предназначенной для выполнения описанных в данном документе функций. Процессор общего назначения может представлять собой микропроцессор, но в альтернативном варианте процессор может представлять собой любой обычный процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован как комбинация вычислительных устройств (например, комбинация DSP и микропроцессора, нескольких микропроцессоров, одного или более микропроцессоров в сочетании с ядром DSP или любая другая подобная конфигурация). В некоторых случаях для реализации системы 705 управления мощностью и системы 750 управления тепловым режимом используют один процессор. В других случаях для реализации системы 705 управления мощностью и системы 750 управления тепловым режимом используют отдельные процессоры.
На фиг. 8 показана схема процесса, который поддерживает модулирование пропускной способности спутника в соответствии с примерами, раскрытыми в данном документе. Операция способа 800 может быть реализована спутником или его компонентами, как описано в данном документе. В некоторых примерах система обработки в спутнике может выполнять набор команд для управления функциональными элементами спутника для выполнения описанных функций. В дополнительном или альтернативном варианте система обработки может выполнять аспекты описанных функций с использованием аппаратных средств специального назначения.
На этапе 805 электрическую энергию можно использовать с первой скоростью в течение подынтервала интервала, причем подынтервал связан с уровнем потребления для осуществления доступа к полезной нагрузке, который превышает порог, причем количество тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой в течение подынтервала на основе по меньшей мере частично электрической энергии, используемой с первой скоростью, превышает возможность полезной нагрузки по тепловой обработке. Операции на этапе 805 можно выполнять согласно методам, описанным в данном документе. В некоторых примерах аспекты операций на этапе 805 могут выполняться полезной нагрузкой (например, полезной нагрузкой 230, показанной на фиг. 2, полезной нагрузкой 725, показанной на фиг. 7, и т.д.), как описано в данном документе.
На этапе 810 электрическая энергия может генерироваться со второй скоростью в течение интервала. Операции на этапе 810 можно выполнять согласно методам, описанным в данном документе. В некоторых примерах аспекты операций на этапе 810 могут выполняться энергосистемой (например, с использованием компонента 215 генерирования энергии энергосистемы 205, показанной на фиг. 2, энергосистемы 745, показанной на фиг. 7, и т.д.), как описано в данном документе.
На этапе 815 электрическая энергия может подаваться на полезную нагрузку с первой скоростью в течение подынтервала, причем первая скорость больше второй скорости. Операции на этапе 815 можно выполнять согласно методам, описанным в данном документе. В некоторых примерах аспекты операций на этапе 815 могут выполняться энергосистемой (например, с использованием компонента 220 накопления энергии энергосистемы 205, показанной на фиг. 2, энергосистемы 745, показанной на фиг. 7, и т.д.), как описано в данном документе.
На этапе 820 может быть обработана первая часть тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой в течение подынтервала, причем первая часть тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой, превышает возможность полезной нагрузки по тепловой обработке, а вторая часть тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой в течение подынтервала, обрабатывается полезной нагрузкой в соответствии с возможностью полезной нагрузки по тепловой обработке. Операции на этапе 820 можно выполнять согласно методам, описанным в данном документе. В некоторых примерах аспекты операций на этапе 820 могут выполняться компонентом управления тепловым режимом (например, системой 290 управления тепловым режимом, показанной на фиг. 2, системой 750 управления тепловым режимом, показанной на фиг. 7, и т.д.), как описано в данном документе.
В некоторых примерах устройство, описанное в настоящем документе, может выполнять способ или способы, такие как способ 800. Устройство может содержать функции, компоненты, средства или команды (например, энергонезависимый машиночитаемый носитель, хранящий команды, исполняемые процессором) для накопления (например, энергосистемой 205, показанной на фиг. 2, энергосистемой 745, показанной на фиг. 7, и т.д.) первого количества электрической энергии в начале подынтервала и второго количества электрической энергии, которое меньше, чем первое количество электрической энергии, в конце подынтервала на основе по меньшей мере частично первой скорости, которая больше второй скорости.
В некоторых примерах способа 800 и устройства, описанного в данном документе, подынтервал соответствует периоду, связанному с потреблением для осуществления доступа к услугам связи, предоставляемым полезной нагрузкой, которое превышает порог.
Некоторые примеры способа 800 и устройства, описанного в данном документе, могут дополнительно включать в себя операции, функции, компоненты, средства или команды для накопления (например, системой 290 управления тепловым режимом, показанной на фиг. 2, системой 750 управления тепловым режимом, показанной на фиг. 7, и т.д.) первого количества первой части тепловой энергии, генерируемой в течение подынтервала, на основе по меньшей мере частично обработки первой части тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой в течение подынтервала.
В некоторых примерах способа 800 и устройства, описанного в данном документе, в течение подынтервала среда компонента управления тепловым режимом переходит из первой фазы во вторую фазу в течение подынтервала на основе по меньшей мере частично поглощения первого количества первой части тепловой энергии, генерируемой в течение подынтервала.
В некоторых примерах способа 800 и устройства, описанного в данном документе, температура компонента управления тепловым режимом остается в пределах диапазона в течение продолжительности, связанной с переходом компонента управления тепловым режимом из первой фазы во вторую фазу. В некоторых примерах способа 800 и устройства, описанного в данном документе, диапазон включает в себя нижнюю границу 70 градусов по Фаренгейту и верхнюю границу 80 градусов по Фаренгейту.
Некоторые примеры способа 800 и устройства, описанного в данном документе, могут дополнительно включать в себя операции, функции, компоненты, средства или команды для высвобождения (например, системой 290 управления тепловым режимом, показанной на фиг. 2, системой 750 управления тепловым режимом, показанной на фиг. 7, и т.д.), в течение второго подынтервала, первой части тепловой энергии, генерируемой в течение подынтервала, которая накапливается в течение указанного подынтервала.
Некоторые примеры способа 800 и устройства, описанного в данном документе, могут дополнительно включать в себя операции, функции, компоненты, средства или команды для использования (например, полезной нагрузкой 230, показанной на фиг. 2, полезной нагрузкой 725, показанной на фиг. 7, и т.д.) электрической энергии с третьей скоростью в течение второго подынтервала интервала, при этом вторая тепловая энергия генерируется полезной нагрузкой в течение второго подынтервала на основе по меньшей мере частично электрической энергии, используемой с третьей скоростью, причем вторая тепловая энергия, генерируемая в течение второго подынтервала, находится в пределах возможности полезной нагрузки по тепловой обработке; подачи (например, энергосистемой 205, показанной на фиг. 2, энергосистемой 745, показанной на фиг. 7, и т.д.) электрической энергии на полезную нагрузку с третьей скоростью в течение второго подынтервала, причем третья скорость меньше второй скорости; и высвобождения (например, компонентом управления тепловым режимом, показанным на фиг. 2, системой 750 управления тепловым режимом, показанной на фиг. 7, и т.д.), в течение второго подынтервала, второго количества первой части тепловой энергии, генерируемой в течение подынтервала, которая была накоплена в течение подынтервала, причем второе количество включает в себя по меньшей мере часть первого количества.
В некоторых примерах способа 800 и устройства, описанного в данном документе, первая скорость основана по меньшей мере частично на втором количестве тепловой энергии, высвобождаемой в течение второго подынтервала.
Некоторые примеры способа 800 и устройства, описанного в данном документе, могут дополнительно включать в себя операции, функции, компоненты, средства или команды для накопления (например, энергосистемой 205, показанной на фиг. 2, энергосистемой 745, показанной на фиг. 7, и т.д.) первого количества электрической энергии в конце подынтервала и накопления второго количества электрической энергии, которое больше, чем первое количество электрической энергии, в конце второго подынтервала, на основе по меньшей мере частично третьей скорости, которая меньше, чем вторая скорость.
В некоторых примерах способа 800 и устройства, описанного в данном документе, второй подынтервал соответствует периоду, связанному с потреблением для осуществления доступа к услугам связи, предоставляемым полезной нагрузкой, которое ниже порога.
Некоторые примеры способа 800 и устройства, описанного в данном документе, могут дополнительно включать в себя операции, функции, компоненты, средства или команды для конфигурирования (например, системой 285 управления мощностью, показанной на фиг. 2, системой 705 управления мощностью, показанной на фиг. 7, и т.д.) полезной нагрузки для поддержки первой нагрузки связи в течение подынтервала, причем электрическая энергия используется с первой скоростью, на основе по меньшей мере частично поддержки первой нагрузки связи; и конфигурирования полезной нагрузки для поддержки второй нагрузки связи в течение второго подынтервала интервала, причем электрическая энергия используется полезной нагрузкой с третьей скоростью, на основе по меньшей мере частично поддержки второй нагрузки связи, причем первая нагрузка связи больше, чем вторая нагрузка связи.
В некоторых примерах способа 800 и устройства, описанного в данном документе, конфигурирование полезной нагрузки для поддержки первой нагрузки связи может включать в себя операции, функции, компоненты, средства или команды для активации первой совокупности ретрансляторов и второй совокупности ретрансляторов; и конфигурирование полезной нагрузки для поддержки второй нагрузки связи может включать в себя операции, функции, компоненты, средства или команды для деактивации второй совокупности ретрансляторов.
В некоторых примерах способа 800 и устройства, описанного в данном документе, первая совокупность ретрансляторов связана с первой поляризацией для связи, а вторая совокупность ретрансляторов связана со второй, ортогональной поляризацией для связи. В некоторых примерах первая совокупность ретрансляторов связана с первой совокупностью передающих лучей, которые объединяются для обслуживания географической области, а вторая совокупность ретрансляторов связана со второй совокупностью передающих лучей, которые объединяются для обслуживания географической области.
В некоторых примерах способа 800 и устройства, описанного в данном документе, конфигурирование полезной нагрузки для поддержки первой нагрузки связи может включать в себя операции, функции, компоненты, средства или команды для конфигурирования совокупности усилителей для работы в первом режиме, причем совокупность усилителей потребляет первое количество мощности в первом режиме; и конфигурирование полезной нагрузки для поддержки второй нагрузки связи может включать в себя операции, функции, компоненты, средства или команды для конфигурирования совокупности усилителей для работы во втором режиме, причем совокупность усилителей потребляет второе количество мощности во втором режиме, причем первое количество мощности больше второго количества мощности.
В некоторых примерах способа 800 и устройства, описанного в данном документе, конфигурирование полезной нагрузки для поддержки первой нагрузки связи может включать в себя операции, функции, компоненты, средства или команды для активации первой совокупности усилителей и второй совокупности усилителей; и конфигурирование полезной нагрузки для поддержки второй нагрузки связи может включать в себя операции, функции, компоненты, средства или команды для деактивации второй совокупности усилителей.
В некоторых примерах способа 800 и устройства, описанного в данном документе, конфигурирование полезной нагрузки для поддержки первой нагрузки связи может включать в себя операции, функции, компоненты, средства или команды для активации первой совокупности усилителей; и конфигурирование полезной нагрузки для поддержки второй нагрузки связи может включать в себя операции, функции, компоненты, средства или команды для активации второй совокупности усилителей, причем вторая совокупность усилителей потребляет меньшее количество мощности, чем первая совокупность усилителей.
Следует отметить, что описанные методы относятся к возможным вариантам реализации и что операции и компоненты могут быть переупорядочены или иным образом модифицированы, и что возможны другие варианты реализации. Дополнительные части двух или более их способов или устройств могут быть объединены.
Информация и сигналы, описанные в данном документе, могут быть представлены с использованием любой из множества различных технологий и методов. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и микросхемы, которые могут упоминаться в описании, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами или любой их комбинацией.
Различные иллюстративные блоки и модули, описанные в связи с изобретением в настоящем документе, могут быть реализованы или выполнены с помощью процессора общего назначения, DSP, ASIC, FPGA или другого программируемого логического устройства, схемы на дискретных компонентах или транзисторной логической схемы, дискретных аппаратных компонентов или любой их комбинации, предназначенной для выполнения описанных в данном документе функций. Процессор общего назначения может представлять собой микропроцессор, но в альтернативном варианте процессор может представлять собой любой обычный процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован как комбинация вычислительных устройств (например, комбинация DSP и микропроцессора, нескольких микропроцессоров, одного или более микропроцессоров в сочетании с ядром DSP или любая другая подобная конфигурация).
Описанные в данном документе функции могут быть реализованы в аппаратных средствах, программном обеспечении, выполняемом процессором, программно-аппаратных средствах или любой их комбинации. Если они реализованы в программном обеспечении, выполняемом процессором, функции могут храниться или передаваться в виде одной или более команд или кода на машиночитаемом носителе. Другие примеры и варианты реализации входят в объем изобретения и прилагаемой формулы изобретения. Например, из-за характера программного обеспечения функции, описанные в данном документе, могут быть реализованы с использованием программного обеспечения, выполняемого процессором, аппаратных средств, программно-аппаратных средств, аппаратной реализации или комбинации любого из вышеперечисленного. Элементы, реализующие функции, также могут быть физически расположены в различных положениях, в том числе могут быть распределены таким образом, что части функций реализуются в разных физических местоположениях.
Машиночитаемые носители включают в себя как энергонезависимые компьютерные носители данных, так и средства связи, включая любой носитель, облегчающий перенос компьютерной программы из одного места в другое. Энергонезависимый носитель данных может представлять собой любой доступный носитель, к которому может иметь доступ компьютер общего назначения или специального назначения. В качестве примера, а не ограничения, энергонезависимые машиночитаемые носители могут включать в себя оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), электрически стираемое программируемое ROM (EEPROM), флэш-память, компакт-диск (CD) ROM или другое хранилище на оптических дисках, хранилище на магнитных дисках или другие магнитные запоминающие устройства или любой другой энергонезависимый носитель, который можно использовать для переноса или хранения требуемых средств программного кода в виде команд или структур данных, к которым может иметь доступ компьютер общего назначения или специального назначения или процессор общего назначения или специального назначения. Кроме того, любое подключение надлежащим образом называется машиночитаемым носителем. Например, если программное обеспечение передается с веб-сайта, сервера или другого удаленного источника с использованием коаксиального кабеля, оптоволоконного кабеля, витой пары, цифровой абонентской линии (DSL) или беспроводных технологий, таких как инфракрасный порт, радиосвязь и микроволновая связь, то коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, витая пара, DSL или беспроводные технологии, такие как инфракрасный порт, радиосвязь и микроволновая связь, включены в определение носителя. Диск и диск, используемый в данном документе, включают в себя CD, лазерный диск, оптический диск, цифровой универсальный диск (DVD), гибкий диск и диск Blu-ray, причем диски обычно воспроизводят данные магнитным способом, тогда как диски воспроизводят данные оптическим способом с помощью лазеров. Комбинации вышеперечисленного также входят в объем машиночитаемых носителей.
Используемый в данном документе, в том числе в формуле изобретения, термин «или», используемый в списке элементов (например, в списке элементов, предваряемом такой фразой, как «по меньшей мере одно из» или «одно или более из») означает включающий список, такой как, например, список «по меньшей мере одного из A, B или C» означает A, или B, или C, или AB, или AC, или BC, или ABC (т.е. A, B и C). Кроме того, используемая в данном документе фраза «на основе» не должна толковаться как ссылка на закрытый набор условий. Например, типовой этап, описанный фразой «на основе условия А», может быть основан как на условии А, так и на условии В без отступления от объема настоящего изобретения. Другими словами, используемая в данном документе фраза «на основе» должна толковаться так же, как фраза «на основе по меньшей мере частично».
На прилагаемых фигурах аналогичные компоненты или элементы могут быть обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Кроме того, различные компоненты одного и того же типа можно отличить по стоящему после ссылочной позиции дефису и второй метке, которая отличает их среди аналогичных компонентов. Если в спецификации используется только первая ссылочная позиция, описание применимо к любому из аналогичных компонентов, имеющих одну и ту же первую ссылочную позицию, независимо от второй ссылочной позиции или другой последующей ссылочной позиции.
Описание, изложенное в данном документе в связи с приложенными графическими материалами, описывает типовые конфигурации и не представляет все примеры, которые могут быть реализованы или которые входят в объем формулы изобретения. Используемый в данном документе термин «типовой» означает «служащий в качестве примера, экземпляра или иллюстрации», а не «предпочтительный» или «преимущественный по сравнению с другими примерами». Подробное описание включает в себя конкретные подробностью с целью обеспечения понимания описанных методов. Тем не менее, эти методы можно осуществлять на практике без этих конкретных подробностей. В некоторых случаях хорошо известные конструкции и устройства показаны в виде блок-схем, чтобы не усложнять понимание концепций описанных примеров.
Описание в данном документе предоставлено для того, чтобы дать возможность специалисту в данной области техники реализовать или использовать настоящее изобретение. Специалистам в данной области техники будут довольно очевидны различные модификации изобретения, и определенные в данном документе общие принципы могут быть применены к другим вариантам без отхода от объема настоящего изобретения. Таким образом, изобретение не ограничено примерами и конструкциями, описанными в настоящем документе, но должно иметь самый широкий объем, соответствующий принципам и новым признакам, раскрытым в данном документе.
Изобретение относится к области спутниковой связи. Техническим результатом является повышение эффективности предоставления услуги спутниковой связи пользователям с большими колебаниями потребления за счет обеспечения модулирования пропускной способности полезной нагрузки на основе профиля потребления, который представляет потребление для услуги, предоставляемой полезной нагрузкой. Система спутниковой связи может содержать полезную нагрузку, энергосистему и компонент управления тепловым режимом. Полезная нагрузка может быть выполнена с возможностью предоставления услуги с различными уровнями пропускной способности на основе профиля потребления, и может потреблять электрическую энергию с пиковой скоростью, когда уровень потребления, указанный профилем потребления, превышает порог, и с более низкой, непиковой скоростью, когда уровень потребления, указанный профилем потребления, ниже порога. Пиковая скорость может превышать скорость, с которой электрическая энергия генерируется энергосистемой. Компонент управления тепловым режимом может обрабатывать избыточную тепловую энергию, генерируемую полезной нагрузкой, при работе полезной нагрузки с пиковой скоростью. Обработка избыточной тепловой энергии может включать в себя накопление тепловой энергии при работе полезной нагрузки с пиковой скоростью. 2 н. и 33 з.п. ф-лы, 10 ил.
1. Система (200, 300) спутниковой связи, содержащая:
полезную нагрузку (230, 305), выполненную с возможностью применения электрической энергии с первой скоростью в течение подынтервала интервала, причем подынтервал связан с уровнем потребления на осуществления доступа к полезной нагрузке (230, 305), который превышает порог, при этом тепловая энергия, генерируемая полезной нагрузкой (230, 305) в течение подынтервала на основе по меньшей мере частично электрической энергии, применяемой с первой скоростью, превышает возможность полезной нагрузки (230, 305) по тепловой обработке;
энергосистему (205), выполненную с возможностью генерирования электрической энергии со второй скоростью в течение интервала и подачи электрической энергии на полезную нагрузку (230, 305) с первой скоростью в течение подынтервала, причем первая скорость больше второй скорости, при этом вторая скорость соответствует средней электрической энергии, потребляемой полезной нагрузкой (230, 305) в течение интервала, и при этом энергосистема (205) содержит компонент (220) накопления энергии, выполненный с возможностью подачи по меньшей мере части электрической энергии, подаваемой на полезную нагрузку (230, 305), с первой скоростью в течение подынтервала; и
компонент (290) управления тепловым режимом, выполненный с возможностью обработки первой части тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой (230, 305) в течение подынтервала, при этом первая часть тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой (230, 305), превышает возможность полезной нагрузки (230, 305) по тепловой обработке, и при этом вторая часть тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой (230, 305) в течение подынтервала, обрабатывается полезной нагрузкой (230, 305) в соответствии с возможностью полезной нагрузки (230, 305) по тепловой обработке.
при этом компонент (290) управления температурным режимом дополнительно выполнен с возможностью:
накопления первого количества первой части тепловой энергии, генерируемой в течение подынтервала, на основе по меньшей мере частично обработки первой части тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой (230, 305) в течение подынтервала, и
высвобождения, в течение второго подынтервала интервала, первого количества первой части тепловой энергии, генерируемой в течение подынтервала, которая была накоплена в течение подынтервала,
при этом полезная нагрузка (230, 305) выполнена с возможностью применения электрической энергии с третьей скоростью в течение второго подынтервала, причем третья скорость меньше второй скорости.
2. Система (200, 300) по п. 1, отличающаяся тем, что компонент (220) накопления энергии выполнен с возможностью:
накопления первого количества электрической энергии в начале подынтервала; и
накопления второго количества электрической энергии, которое меньше, чем первое количество электрической энергии, в конце подынтервала на основе по меньшей мере частично первой скорости, которая больше второй скорости.
3. Система (200, 300) по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что подынтервал соответствует периоду, связанному с потреблением для осуществления доступа к услугам связи, предоставляемым полезной нагрузкой (230, 305), которое превышает порог.
4. Система (200, 300) по п. 1, отличающаяся тем, что компонент (290) управления тепловым режимом содержит:
среду (315), при этом по меньшей мере часть среды (315) выполнена с возможностью перехода из первой фазы во вторую фазу в течение подынтервала на основе по меньшей мере частично поглощения первого количества первой части тепловой энергии, генерируемой в течение подынтервала.
5. Система (200, 300) по п. 4, отличающаяся тем, что температура компонента (290) управления тепловым режимом выполнена с возможностью сохранения в диапазоне в течение продолжительности, связанной с переходом компонента (290) управления тепловым режимом из первой фазы во вторую фазу.
6. Система (200, 300) по любому из пп. 4 или 5, отличающаяся тем, что:
вторая тепловая энергия генерируется полезной нагрузкой (230, 305) в течение второго подынтервала на основе по меньшей мере частично электрической энергии, применяемой с третьей скоростью, причем вторая тепловая энергия, генерируемая в течение второго подынтервала, находится в пределах возможности полезной нагрузки (230, 305) по тепловой обработке; и
энергосистема (205) выполнена с возможностью подачи электрической энергии на полезную нагрузку (230, 305) с третьей скоростью в течение второго подынтервала.
7. Система (200, 300) по п. 6, отличающаяся тем, что первая скорость по меньшей мере частично основана на второй тепловой энергии, высвобождаемой полезной нагрузкой (230, 305) в течение второго подынтервала.
8. Система (200, 300) по п. 6, отличающаяся тем, что компонент (220) накопления энергии энергосистемы (205) выполнен с возможностью:
накопления первого количества электрической энергии в конце подынтервала; и
накопления второго количества электрической энергии, которое больше первого количества электрической энергии, в конце второго подынтервала, на основе по меньшей мере частично третьей скорости, которая меньше второй скорости.
9. Система (200, 300) по п. 8, отличающаяся тем, что второй подынтервал соответствует периоду, связанному с потреблением для осуществления доступа к услугам связи, предоставляемым полезной нагрузкой (230), которая ниже порога.
10. Система (200, 300) по любому из пп. 1-9, отличающаяся тем, что энергосистема (205) содержит:
солнечную батарею (215), выполненную с возможностью генерирования электрической энергии со второй скоростью в течение интервала.
11. Система (200, 300) по любому из пп. 1-10, дополнительно содержащая:
первые ретрансляторы (231), которые связаны с первой поляризацией для связи; и
вторые ретрансляторы, которые связаны со второй, ортогональной поляризацией для связи, при этом:
полезная нагрузка (230, 305) выполнена с возможностью активации как первых ретрансляторов (231), так и вторых ретрансляторов в течение подынтервала, и
полезная нагрузка (230, 305) выполнена с возможностью активации одного из первых ретрансляторов или вторых ретрансляторов в течение второго подынтервала интервала.
12. Система (200, 300) по любому из пп. 1-10, дополнительно содержащая:
первые ретрансляторы (231), которые связаны с первыми передающими лучами, которые объединяются для обслуживания географической области; и
вторые ретрансляторы, которые связаны со вторыми передающими лучами, которые объединяются для обслуживания географической области, при этом:
полезная нагрузка (230, 305) выполнена с возможностью активации как первых ретрансляторов (231), так и вторых ретрансляторов в течение подынтервала, и
полезная нагрузка (230, 305) выполнена с возможностью активации одного из первых ретрансляторов (231) или вторых ретрансляторов в течение второго подынтервала интервала.
13. Система (200, 300) по любому из пп. 1-10, дополнительно содержащая:
совокупность ретрансляторов (231), при этом:
первый набор сигналов от первого количества из совокупности ретрансляторов (231) объединяется в течение подынтервала для формирования первых передающих лучей, которые обслуживают географическую область, и
второй набор сигналов от второго количества из совокупности ретрансляторов (231) объединяется в течение второго подынтервала интервала для формирования вторых передающих лучей, которые обслуживают географическую область, причем первое количество больше второго количества.
14. Система (200, 300) по любому из пп. 1-13, дополнительно содержащая:
усилители (235, 240, 245, 250), которые могут быть выполнены с возможностью потребления либо первого количества мощности, либо второго количества мощности, меньшей, чем первое количество мощности, при этом:
усилители (235, 240, 245, 250) выполнены с возможностью потребления первого количества мощности в течение подынтервала, и
усилители (235, 240, 245, 250) выполнены с возможностью потребления второго количества мощности в течение второго подынтервала интервала.
15. Система (200, 300) по любому из пп. 1-13, дополнительно содержащая:
первые усилители (235, 245); и
вторые усилители (240, 250), при этом:
полезная нагрузка (230, 305) выполнена с возможностью активации как первых усилителей (235, 245), так и вторых усилителей (240, 250) в течение подынтервала, и
полезная нагрузка (230, 305) выполнена с возможностью активации одного из первых усилителей (235, 245) или вторых усилителей (240, 250) в течение второго подынтервала интервала.
16. Система (200, 300) по любому из пп. 1-13, дополнительно содержащая:
первые усилители (235, 245) выполнены с возможностью потребления первого количества мощности; и
вторые усилители (240, 250), выполненные с возможностью потребления второго количества мощности, которая меньше первого количества мощности, при этом:
полезная нагрузка (230, 305) выполнена с возможностью активации первых усилителей (235, 245) и деактивации вторых усилителей (240, 250) в течение подынтервала, и
полезная нагрузка (230, 305) выполнена с возможностью деактивации первых усилителей (235, 245) и активации вторых усилителей (240, 250) в течение второго подынтервала интервала.
17. Способ спутниковой связи, включающий:
применение полезной нагрузкой (230, 305) электрической энергии с первой скоростью в течение подынтервала интервала, причем подынтервал связан с уровнем потребления на осуществления доступа к полезной нагрузке (230, 305), который превышает порог, при этом тепловая энергия, генерируемая полезной нагрузкой (230, 305) в течение подынтервала на основе по меньшей мере частично электрической энергии, применяемой с первой скоростью, превышает возможность полезной нагрузки (230, 305) по тепловой обработке;
генерирование энергосистемой (205) электрической энергии со второй скоростью в течение интервала, при этом вторая скорость соответствует средней электрической энергии, потребляемой полезной нагрузкой (230, 305) в течение интервала;
подачу энергосистемой (205) электрической энергии на полезную нагрузку (230, 305) с первой скоростью в течение подынтервала, причем первая скорость больше второй скорости, при этом по меньшей мере часть электроэнергии, подаваемой на полезную нагрузку (230, 305) с первой скоростью, подается компонентом (220) накопления энергии энергосистемы (205);
обработку в компоненте (290) управления тепловым режимом первой части тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой (230, 305) в течение подынтервала, при этом первая часть тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой (230, 305), превышает возможность полезной нагрузки (230, 305) по тепловой обработке, и при этом вторая часть тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой (230, 305) в течение подынтервала, обрабатывается полезной нагрузкой (230, 305) в соответствии с возможностью полезной нагрузки (230, 305) по тепловой обработке; накопление компонентом (290) управления тепловым режимом первого количества первой части тепловой энергии, генерируемой в течение подынтервала, на основе по меньшей мере частично обработки первой части тепловой энергии, генерируемой полезной нагрузкой (230, 305) в течение подынтервала;
применение полезной нагрузкой (230, 305) электрической энергии с третьей скоростью в течение второго подынтервала интервала, причем третья скорость меньше второй скорости; и
высвобождение компонентом (290) управления тепловым режимом в течение второго подынтервала количества первой части тепловой энергии, генерируемой в течение подынтервала, которая была накоплена в течение подынтервала.
18. Способ по п. 17, дополнительно включающий:
накопление энергосистемой (205) первого количества электрической энергии в начале подынтервала и второго количества электрической энергии, которое меньше, чем первое количество электрической энергии, в конце подынтервала на основе по меньшей мере частично первой скорости, которая больше второй скорости.
19. Способ по любому из пп. 17 или 18, отличающийся тем, что подынтервал соответствует периоду, связанному с потреблением для осуществления доступа к услугам связи, предоставляемым полезной нагрузкой (230, 305), которое превышает порог.
20. Способ по п. 17, отличающийся тем, что среда компонента (290) управления тепловым режимом переходит из первой фазы во вторую фазу в течение подынтервала на основе по меньшей мере частично поглощения первого количества первой части тепловой энергии, генерируемой в течение подынтервала.
21. Способ по п. 20, отличающийся тем, что температура компонента (290) управления тепловым режимом остается в диапазоне в течение продолжительности, связанной с переходом компонента (290) управления тепловым режимом из первой фазы во вторую фазу.
22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что диапазон содержит нижнюю границу 70 градусов по Фаренгейту и верхнюю границу 80 градусов по Фаренгейту.
23. Способ по любому из пп. 17-22, отличающийся тем, что:
вторая тепловая энергия генерируется полезной нагрузкой (230, 305) в течение второго подынтервала на основе по меньшей мере частично электрической энергии, применяемой с третьей скоростью, причем вторая тепловая энергия, генерируемая в течение второго подынтервала, находится в пределах возможности полезной нагрузки (230, 305) по тепловой обработке; и
подачу энергосистемой (205) электрической энергии на полезную нагрузку (230, 305) с третьей скоростью в течение второго подынтервала.
24. Способ по п. 23, отличающийся тем, что первая скорость по меньшей мере частично основана на второй тепловой энергии, высвобождаемой полезной нагрузкой (230, 305) в течение второго подынтервала.
25. Способ по п. 23, дополнительно включающий:
накопление энергосистемой (205) первого количества электрической энергии в конце подынтервала и накопление второго количества электрической энергии, которое больше первого количества электрической энергии, в конце второго подынтервала на основе по меньшей мере частично третьей скорости, которая меньше второй скорости.
26. Способ по п. 23, отличающийся тем, что второй подынтервал соответствует периоду, связанному с потреблением для осуществления доступа к услугам связи, предоставляемым полезной нагрузкой (230, 305), которая ниже порога.
27. Способ по любому из пп. 17-26, дополнительно включающий:
конфигурирование полезной нагрузки (230, 305) для поддержки первой нагрузки связи в течение подынтервала, при этом электрическая энергия применяется с первой скоростью на основе по меньшей мере частично полезной нагрузки (230, 305), выполненной с возможностью поддержки первой нагрузки связи; и
конфигурирование полезной нагрузки (230, 305) для поддержки второй нагрузки связи в течение второго подынтервала интервала, при этом электрическая энергия применяется полезной нагрузкой (230, 305) с третьей скоростью на основе по меньшей мере частично полезной нагрузки (230, 305), выполненной с возможностью поддержки второй нагрузки связи, причем первая нагрузка связи больше второй нагрузки связи.
28. Способ по п. 27, отличающийся тем, что:
конфигурирование полезной нагрузки (230, 305) для поддержки первой нагрузки связи включает активацию первой совокупности ретрансляторов (231) и второй совокупности ретрансляторов; и
конфигурирование полезной нагрузки (230, 305) для поддержки второй нагрузки связи включает деактивацию второй совокупности ретрансляторов.
29. Способ по п. 28, отличающийся тем, что первая совокупность ретрансляторов (231) связана с первой поляризацией для связи, а вторая совокупность ретрансляторов связана со второй, ортогональной поляризацией для связи.
30. Способ по п. 28, отличающийся тем, что первая совокупность ретрансляторов (231) связана с первой совокупностью передающих лучей, которые объединяются для обслуживания географической области, а вторая совокупность ретрансляторов связана со второй совокупностью передающих лучей, которые объединяются для обслуживания географической области.
31. Способ по любому из пп. 27-30, отличающийся тем, что:
конфигурирование полезной нагрузки (230, 305) для поддержки первой нагрузки связи включает конфигурирование совокупности усилителей (235, 240, 245, 250) для работы в первом режиме, при этом совокупность усилителей потребляет первое количество мощности в первом режиме; и
конфигурирование полезной нагрузки (230, 305) для поддержки второй нагрузки связи включает конфигурирование совокупности усилителей (235, 240, 245, 250) для работы во втором режиме, при этом совокупность усилителей (235, 240, 245, 250) потребляет второе количество мощности во втором режиме, причем первое количество мощности больше второго количества мощности.
32. Способ по любому из пп. 27-30, отличающийся тем, что:
конфигурирование полезной нагрузки (230, 305) для поддержки первой нагрузки связи включает активацию первой совокупности усилителей (235, 245) и второй совокупности усилителей (240, 250); и
конфигурирование полезной нагрузки (230, 305) для поддержки второй нагрузки связи включает деактивацию второй совокупности усилителей (240, 250).
33. Способ по любому из пп. 27-30, отличающийся тем, что:
конфигурирование полезной нагрузки (230, 305) для поддержки первой нагрузки связи включает активацию первой совокупности усилителей (235, 245); и
конфигурирование полезной нагрузки (230, 305) для поддержки второй нагрузки связи включает активацию второй совокупности усилителей (240, 250), при этом вторая совокупность усилителей (240, 250) потребляет меньшее количество мощности, чем первая совокупность усилителей (235, 245).
34. Система (200, 300) по любому из пп. 1-10, отличающаяся тем, что полезная нагрузка (230, 305) содержит компоненты, выполненные с возможностью поддержки услуг связи, предоставляемых полезной нагрузкой (230, 305), и при этом полезная нагрузка (230, 305) дополнительно выполнена с возможностью:
конфигурирования компонентов для поддержки первой нагрузки в течение связи в течение подынтервала, при этом полезная нагрузка (230, 305) выполнена с возможностью применения электрической энергии с первой скоростью на основе по меньшей мере частично компонентов, выполненных с возможностью поддержки первой нагрузки связи, и
конфигурирования компонентов для поддержки второй нагрузки связи в течение второго подынтервала интервала, при этом полезная нагрузка (230, 305) выполнен с возможностью применения электрической энергии с третьей скоростью на основе по меньшей мере частично компонентов, выполненных с возможностью поддержки второй нагрузки связи, причем первая нагрузка связи больше второй нагрузки связи.
35. Система (200, 300) по любому из пп. 1-16, отличающаяся тем, что компонент (220) накопления энергии представляет собой батарею (220).
| US 5142884 A, 01.09.1992 | |||
| REINHARDT K | |||
| et al | |||
| "SPACE POWER TECHNOLOGY IN POWER MANAGEMENT AND DISTRIBUTION ELECTRONICS", JOURNAL OF SPACECRAFT AND ROCKETS, AMERICAN INSTITUTE OF AERONAUTICS AND ASTRONAUTICS, REASTON, VA, US, vol | |||
| Скоропечатный станок для печатания со стеклянных пластинок | 1922 |
|
SU35A1 |
| Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков | 1922 |
|
SU6A1 |
| Устройство катодов катодных ламп и катодных выпрямителей | 1924 |
|
SU837A1 |
| US 5666648 А, 09.09.1997 | |||
| CN 111086655 A, | |||
