СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ПОМЕХ И СИСТЕМА СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ Российский патент 2024 года по МПК H04B7/185 H04W84/06 

Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно заявке на патент Китая номер 202110220776.4, поданной 26 февраля 2021 года, под названием «Способ снижения частотных помех и система спутниковой связи» («Method Capable of Reducing Frequency Interference, and Communication Satellite System»), содержание которой полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу снижения частотных помех и системе спутниковой связи и принадлежит к области технологий спутниковой связи аэрокосмической отрасли.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Спутник связи стал одним из ключевых вариантов применения космической технологии, который используется для приема радиосигналов с поверхности Земли и передачи радиосигналов. С развитием и взрывным ростом спроса на технологии спутниковой связи радиочастотный спектр стал очень ценным товаром.

Спутник на геостационарной орбите (GEO) представляет собой типичный спутник связи, который движется по орбите Земли в плоскости, пересекающей экватор (т.е. в экваториальной плоскости) Земли, и удален от Земли примерно на 36000 км (примерно в шесть раз больше радиуса Земли). Орбитальный период равен ровно одним звездным суткам. Спутник GEO движется по орбите Земли с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения Земли вокруг своей оси, и, таким образом, спутник является относительно неподвижным по отношению к наблюдателю, находящемуся на Земле. Вследствие огромного расстояния между спутником GEO и поверхностью Земли, обеспечивается обширная область покрытия, что требует высокого уровня мощности для передачи сигналов и приводит к существенной задержке связи. Кроме того, пропускная способность одного спутника ограничена, а затраты являются очень высокими.

В последние годы, динамично развивающиеся коммерческие космические компании, представленные SpaceX и OneWeb, ускорили строительство низкоорбитальных систем спутниковой связи для предоставления услуг спутникового доступа в Интернет. Международный союз электросвязи (МСЭ) предложил принцип «первым пришел - первым обслужен» для заявок на использование радиочастот, и системы, которые подали заявки позже, должны координировать свои частоты с системами, имеющими приоритет, и не должны создавать помех системам, которые необходимо защищать, особенно спутнику GEO. Снижение частотных помех между низкоорбитальной системой спутниковой связи и спутником GEO для частотных диапазонов Ku и Ka, широко используемых спутником GEO, является наиболее актуальной задачей при создании низкоорбитальной системы спутниковой связи.

Авторы LINDSAY Michael, WYLER Gregory Thane и др. из компании OneWeb, Inc. предложили решение согласно патенту под названием «Система спутниковой связи со снижением помех» ("Communication-Satellite System That Causes Reduced Interference") (WO 2016/083894 А2), а авторы Feng Li, Fenglong Hou и др. из Китайской академии космических технологий предложили решение согласно патенту под названием «Способ совместного использования радиоспектра на основе постоянного смещения луча и низкоорбитальная система спутниковой связи» ("Method For Sharing Radio Spectrum On Basis Of Beam Constant Offset, And Low-Orbit Communication Satellite System") (номер 201910630504.4). В основе этих двух патентов лежит способ «прогрессивного смещения луча, инверсии смещения луча около экватора» и способ «постоянного смещения луча, инверсии смещения луча в полярной области и около экватора», соответственно, для реализации решения совместного использования радиоспектра между низкоорбитальной системой спутниковой связи и спутником GEO. В соответствии с этими двумя патентами обычно требуется относительно небольшой полуугол покрытия пользовательского луча для одного спутника, и луч все еще может удовлетворять минимальному углу места связи после смещения луча в соответствии с заданными правилами.

При серийном производстве низкоорбитальных систем спутниковой связи особенно важно быстро создать возможность предоставления непрерывных и бесперебойных услуг пользователям в любом регионе мира или в определенном диапазоне широт, обеспечивая при этом расширение системы спутниковой связи по мере необходимости. В этом случае для уменьшения количества спутников, необходимых для выполнения основной задачи на начальном этапе производства, антенны спутника на низкой околоземной орбите (LEO) используют больший полуугол покрытия луча для расширения зоны обслуживания и, как правило, выбираются по минимально допустимому углу места луча связи. В этом случае способ использования смещения луча для снижения частотных помех между спутником LEO и спутником GEO уже неприменим.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением предлагаются способ снижения частотных помех и система спутниковой связи. Предлагаемая система способна обеспечить предоставление непрерывных и бесперебойных услуг пользователям в любом регионе мира или в определенном диапазоне широт, снижая при этом частотные помехи между спутником LEO и всеми спутниками GEO в системе и снижая частотные помехи между спутниками LEO внутри системы. Зона обслуживания, покрытая лучом антенны спутника LEO, может быть выбрана в соответствии с минимально допустимым углом места связи.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ снижения частотных помех между системой спутниковой связи и спутником GEO и снижения частотных помех в системе спутниковой связи. Способ включает в себя следующие этапы:

(1) конфигурирование системы спутниковой связи, содержащей множество спутников LEO, при этом каждый спутник LEO снабжен передающей пользовательской антенной для предоставления пользователям услуги нисходящей линии связи посредством лучей спутника и приемной пользовательской антенной для предоставления пользователям услуги восходящей линии связи посредством лучей спутника, в которой каждая передающая пользовательская антенна и каждая приемная пользовательская антенна включают в себя множество подвижных узких лучей, при этом каждый подвижный узкий луч сконфигурирован как подлуч, которому при необходимости присваивается другая подчастота, при этом подвижные узкие лучи сконфигурированы с возможностью осуществления функции подспутникового наблюдения или функции отслеживания спутника LEO пользователем путем динамической настройки зоны обслуживания;

(2) определение на основе текущего местоположения каждого спутника LEO первого диапазона областей, в которых угол пространственной развязки между спутником LEO и спутником GEO не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки в пределах зон обслуживания подвижных узких лучей передающей и приемной пользовательских антенн, позволяя подвижным узким лучам передающей и приемной пользовательских антенн не входить в области, в которых не удовлетворяется минимальный угол пространственной развязки, для снижения частотных помех между подвижными узкими лучами передающей и приемной пользовательских антенн спутника LEO и спутником GEO;

когда подвижные узкие лучи передающих и приемных пользовательских антенн нескольких соседних спутников LEO предоставляют услуги в одной и той же зоне, вычисление угла пространственной развязки между подвижными узкими лучами передающих пользовательских антенн любых двух соседних спутников LEO и угла пространственной развязки между подвижными узкими лучами приемных пользовательских антенн любых двух соседних спутников LEO, и в ответ на то, что угол пространственной развязки не удовлетворяет минимально допустимому углу пространственной развязки в системе спутниковой связи, присвоение разных подчастот подвижным узким лучам, которые не удовлетворяют минимально допустимому углу пространственной развязки, требуемому в системе спутниковой связи, для снижения частотных помех в системе спутниковой связи.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения на этапе 2) угол пространственной развязки представляет собой угол между двумя линиями, соответственно соединяющими два спутника с одним и тем же подспутниковым местоположением спутника LEO, когда оба спутника предоставляют услуги одному и тому же подспутниковому местоположению, причем два спутника включают в себя 1 спутник LEO и 1 спутник GEO или включают в себя 2 соседних спутника LEO в группировке, и в ответ на то, что угол пространственной развязки больше, чем заданный угол, определяется, что частотные помехи между двумя спутниками могут быть снижены до приемлемой степени.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения на этапе 2) для получения первого диапазона областей, в которых угол пространственной развязки между находящимся спутником LEO и спутником GEO не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки в зоне обслуживания находящегося спутника LEO, необходимо выполнить комбинационное пересечение обслуживаемой лучом зоны спутника LEO в текущем местоположении, и каждого спутника GEO с частотными помехами.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения выполнение комбинационного пересечения каждого спутника GEO с частотными помехами и обслуживаемой лучом зоны спутника LEO в текущем местоположении, включает в себя: предположение того, что спутник GEO, находящийся на орбите с определенным углом наклонения в любом месте по долготе над экватором, создает помехи спутнику LEO, для спутника LEO, находящемуся на определенной круговой орбите, области, в которых угол пространственной развязки между спутником LEO и каждым спутником GEO не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки, связаны не с долготой спутника LEO, а с широтой, высотой орбиты и зоной покрытия луча спутника LEO, и после определения высоты орбиты и зоны покрытия луча спутника LEO, области, в которых угол пространственной развязки не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки, связаны только с широтой спутника LEO, а не с долготой спутника LEO.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения на этапе 1), в дополнение к подвижным узким лучам передающей пользовательской антенны и приемной пользовательской антенны, каждый спутник LEO снабжен передающей сигнальной антенной для предоставления пользователям услуги нисходящей линии связи посредством сигнальных лучей спутника и приемной сигнальной антенной для предоставления пользователям услуги восходящей линии связи посредством сигнальных лучей спутника, при этом каждая передающая сигнальная антенна и каждая приемная сигнальная антенна имеют сигнальный луч, состоящий из множества сигнальных подлучей, причем каждому сигнальному подлучу присваивается разная подчастота по мере необходимости, при этом эти сигнальные подлучи дополнительно образуют серию позиций луча путем временного разделения, причем серия позиций луча может обеспечить объединенное покрытие подспутниковой зоны обслуживания спутника LEO, и при этом подчастотная развязка выполняется для разных положений луча.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения после настройки передающей сигнальной антенны и приемной сигнальной антенны для каждого спутника LEO, в зоне обслуживания сигнального луча спутника LEO определяется второй диапазон областей, в которых угол пространственной развязки между спутником LEO и спутником GEO не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки, и сигнальные подлучи, соответствующие второму диапазону областей, выключаются в нужный момент, чтобы снизить частотные помехи между сигнальным лучом спутника LEO и спутником GEO.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения передающая сигнальная антенна и приемная сигнальная антенна используют малое деление позиций луча для точного определения второго диапазона областей, в которых сигнальные подлучи должны быть выключены для снижения частотных помех со спутником GEO в пределах всей подспутниковой зоны покрытия, соответствующей сигнальному лучу спутника LEO, что способствует достижению более чем одного глобального покрытия земли или покрытия в определенном диапазоне широт путем объединения доступных позиций лучей в сигнальных лучах соседних спутников LEO.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения сигнальный луч спутника LEO использует механизм расширения частоты, при этом сигнальным лучам разных спутников LEO присваиваются разные коды расширения частоты для снижения частотных помех, когда сигнальные лучи разных спутников LEO образуют многолучевое покрытие.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения настраиваются параметры группировки системы спутниковой связи, включая высоту орбиты спутника LEO, угол наклонения орбиты спутника LEO, зону покрытия лучей передающих и приемных пользовательских антенн, зону покрытия лучей передающих и приемных сигнальных антенн, количество орбитальных плоскостей группировки и количество спутников в орбитальной плоскости группировки, в которой на основе характеристики многолучевого покрытия группировки, когда подлуч определенного спутника LEO не может предоставлять услуги из-за частотных помех со спутником GEO, подлуч соседнего спутника LEO, который не имеет частотных помех со спутником GEO, будет предоставлять услуги, при этом система спутниковой связи способна предоставлять непрерывные и бесперебойные услуги пользователям в любом регионе мира или в определенном диапазоне широт.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения зона покрытия луча каждой из передающих и приемных пользовательских антенн и передающих и приемных сигнальных антенн выбирается в соответствии с минимально допустимым углом места луча связи, что способствует завершению первоначального этапа построения системы спутниковой связи с использованием минимального количества спутников LEO.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения предлагается система спутниковой связи, включающая в себя множество спутников LEO, каждый из которых снабжен передающей пользовательской антенной для предоставления пользователям услуги нисходящей линии связи посредством лучей спутника и приемной пользовательской антенной для предоставления пользователям услуги восходящей линии связи посредством лучей спутника. Каждая передающая пользовательская антенна и каждая приемная пользовательская антенна включают в себя множество подвижных узких лучей, при этом каждый подвижный узкий луч сконфигурирован как подлуч, которому при необходимости присваивается другая подчастота, при этом подвижные узкие лучи сконфигурированы с возможностью осуществления функции подспутникового наблюдения или функции отслеживания спутника LEO пользователем путем динамической настройки зоны обслуживания.

На основе текущего местоположения каждого спутника LEO определяется первый диапазон областей, в которых угол пространственной развязки между спутником LEO и спутником GEO не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки в пределах зон обслуживания подвижных узких лучей передающей и приемной пользовательских антенн, позволяя подвижным узким лучам передающей и приемной пользовательских антенн не входить (т.е. не покрывать или не излучать) в области, в которых не удовлетворяется минимальный угол пространственной развязки, для снижения частотных помех между подвижными узкими лучами передающей и приемной пользовательских антенн спутника LEO и спутником GEO.

Когда подвижные узкие лучи передающих и приемных пользовательских антенн нескольких соседних спутников LEO предоставляют услуги в одной и той же зоне, вычисляют угол пространственной развязки между подвижными узкими лучами передающих пользовательских антенн любых двух соседних спутников LEO и угол пространственной развязки между подвижными узкими лучами приемных пользовательских антенн любых двух соседних спутников LEO, и в ответ на то, что угол пространственной развязки не удовлетворяет минимально допустимому углу пространственной развязки, требуемому в системе спутниковой связи, подвижным узким лучам, которые не удовлетворяют минимально допустимому углу пространственной развязки, требуемому в системе спутниковой связи, присваивают разные подчастоты, для снижения частотных помех в системе спутниковой связи.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения угол пространственной развязки относится к углу между двумя линиями, соответственно соединяющими два спутника с одним и тем же подспутниковым местоположением спутника LEO, когда оба спутника предоставляют услуги одному и тому же подспутниковому местоположению. Два спутника представляют собой 1 спутник LEO и 1 спутник GEO или 2 соседних спутника LEO в группировке, и в ответ на то, что угол пространственной развязки больше, чем заданный угол, определяется, что частотные помехи между двумя спутниками могут быть снижены до приемлемой степени.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения для получения первого диапазона областей, в которых угол пространственной развязки между находящимся спутником LEO и спутником GEO не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки в зоне обслуживания находящегося спутника LEO, необходимо выполнить комбинационное пересечение каждого спутника GEO с частотными помехами и обслуживаемой лучом зоны спутника LEO в текущем местоположении.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения выполнение комбинационного пересечения каждого спутника GEO с частотными помехами и обслуживаемой лучом зоны спутника LEO в текущем местоположении, включает в себя: предположение того, что спутник GEO на орбите с определенным углом наклонения в любом месте по долготе над экватором имеет помехи со спутником LEO, для спутника LEO, находящемуся на определенной круговой орбите, области, в которых угол пространственной развязки между спутником LEO и спутником GEO не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки, связаны не с долготой спутника LEO, а с широтой, высотой орбиты и зоной покрытия луча спутника LEO, и после определения высоты орбиты и зоны покрытия луча спутника LEO, области, в которых угол пространственной развязки не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки, связаны только с широтой спутника LEO, а не с долготой спутника LEO.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения в дополнение к подвижным узким лучам передающей пользовательской антенны и приемной пользовательской антенны, каждый спутник LEO снабжен передающей сигнальной антенной для предоставления пользователям услуги нисходящей линии связи посредством сигнальных лучей спутника и приемной сигнальной антенной для предоставления пользователям услуги восходящей линии связи посредством сигнальных лучей спутника, при этом каждая передающая сигнальная антенна и каждая приемная сигнальная антенна имеют сигнальный луч, состоящий из множества сигнальных подлучей, причем каждому сигнальному подлучу присваивается разная подчастота по мере необходимости, при этом эти сигнальные подлучи дополнительно образуют серию позиций луча путем временного разделения, причем серия позиций луча может обеспечить объединенное покрытие подспутниковой зоны обслуживания спутника LEO, и при этом подчастотная развязка выполняется для разных положений луча.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения после настройки передающей сигнальной антенны и приемной сигнальной антенны для каждого спутника LEO, в зоне обслуживания сигнального луча спутника LEO определяется второй диапазон областей, в которых угол пространственной развязки между спутником LEO и спутником GEO не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки, и сигнальные подлучи, соответствующие второму диапазону областей, выключаются в нужный момент, чтобы снизить частотные помехи между сигнальными лучами спутника LEO и спутником GEO.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения передающая сигнальная антенна и приемная сигнальная антенна используют малое деление позиций луча для точного определения второго диапазона областей, в которых сигнальные подлучи должны быть выключены для снижения частотных помех со спутником GEO в пределах всей подспутниковой зоны покрытия, соответствующей сигнальному лучу спутника LEO, что способствует обеспечению более чем одного глобального покрытия земли или покрытия в определенном диапазоне широт путем объединения доступных позиций лучей в сигнальных лучах соседних спутников LEO.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения сигнальный луч спутника LEO использует механизм расширения частоты, при этом сигнальным лучам разных спутников LEO присваиваются разные коды расширения частоты для снижения частотных помех, когда сигнальные лучи разных спутников LEO формируют многолучевое покрытие.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения настраиваются параметры группировки системы спутниковой связи, включая высоту орбиты спутника LEO, угол наклонения орбиты спутника LEO, зону покрытия лучей передающих и приемных пользовательских антенн, зону покрытия лучей передающих и приемных сигнальных антенн, количество орбитальных плоскостей группировки и количество спутников в орбитальной плоскости группировки, в которой на основе характеристики многолучевого покрытия группировки, когда подлуч определенного спутника LEO не может предоставлять услуги из-за частотных помех со спутником GEO, подлуч соседнего спутника LEO, который не имеет частотных помех со спутником GEO, будет предоставлять услуги, при этом система спутниковой связи способна предоставлять непрерывные и бесперебойные услуги пользователям в любом регионе мира или в определенном диапазоне широт.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения зона покрытия луча каждой из передающих и приемных пользовательских антенн и передающих и приемных сигнальных антенн выбирается в соответствии с минимально допустимым углом места луча связи, что способствует завершению первоначального этапа построения системы спутниковой связи с использованием минимального количества спутников LEO.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения после добавления в систему спутниковой связи спутников LEO для увеличения количества слоев покрытия для расширения системы, она расширяется до низкоорбитальной системы спутниковой связи с тем же углом наклонения и высотой орбиты или многолучевой низкоорбитальной системы спутниковой связи с разными углами наклонения и высотами орбиты, причем расширенная система все еще способна обеспечить снижение частотных помех между спутником LEO и спутником GEO, продолжая при этом снижать частотные помехи между спутниками LEO в системе спутниковой связи.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения передающие и приемные пользовательские антенны используют технологию фазированной решетки, при этом подвижные узкие лучи передающих и приемных пользовательских антенн предоставляют услуги пользователям путем переключения лучей с временным разделением.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения передающие и приемные сигнальные антенны используют технологию фазированной решетки, при этом подлучи передающих и приемных сигнальных антенн образуют множество позиций луча путем временного разделения.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения динамическую информацию о пользователях в зоне обслуживания получают в реальном времени по лучам передающих и приемных сигнальных антенн, при этом развертывают доступные лучи передающих и приемных пользовательских антенн спутников LEO для предоставления услуг в соответствии с потребностями пользователей.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения антенна межспутниковой линии связи и питающая антенна земля-спутник настраиваются для спутников LEO в системе спутниковой связи для формирования системы спутниковой связи с совершенными характеристиками.

Преимущества настоящего изобретения по сравнению с известным уровнем техники описываются следующим образом:

1) В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ снижения частотных помех между системой спутниковой связи и спутником GEO и снижения частотных помех в системе спутниковой связи.

2) В соответствии с настоящим изобретением зона обслуживания, покрытая лучом антенны спутника LEO, может быть выбрана в соответствии с минимально допустимым углом места связи, что способствует использованию минимального количества спутников для предоставления непрерывных и бесперебойных услуг для пользователей в любом регионе мира или в определенном диапазоне широт.

3) Настоящее изобретение подходит для поэтапного построения и постепенного увеличения пропускной способности системы спутниковой связи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - схематическая диаграмма конфигурации группировки системы спутниковой связи в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 - схематическая диаграмма обслуживаемой зоны покрытия лучами подспутниковых точек передающей пользовательской антенны и приемной пользовательской антенны одного спутника LEO, в системе спутниковой связи в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 - схематическая диаграмма разделения позиций луча и подчастот передающей сигнальной антенны и приемной сигнальной антенны в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой передающая сигнальная антенна и приемная сигнальная антенна используют одно и то же разделение позиций луча.

Фиг. 4 - схематическая диаграмма угла пространственной развязки между спутником LEO и спутником GEO.

Фиг. 5 - схематическая диаграмма областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зоне покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 0° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6 - схематическая диаграмма областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте ±5° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 5° (т.е. +5°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 5° (т.е. -5°).

Фиг. 7 - схематическая диаграмма областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте ±10° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 10° (т.е. +10°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 10° (т.е. -10°).

Фиг. 8 - схематическая диаграмма областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 15° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображения слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 15° (т.е. +15°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 15° (т.е. -15°).

Фиг. 9 - схематическая диаграмма областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 20° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 20° (т.е. +20°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 20° (т.е. -20°).

Фиг. 10 - схематическая диаграмма областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 25° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 25° (т.е. +25°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 25° (т.е. -25°).

Фиг. 11 - схематическая диаграмма областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 30° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 30° (т.е. +30°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой это область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 30° (т.е. -30°).

Фиг. 12 - схематическая диаграмма областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 35° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 35° (т.е. +35°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 35° (т.е. -35°).

Фиг. 13 - схематическая диаграмма областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 40° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 40° (т.е. +40°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 40° (т.е. -40°).

Фиг. 14 - схематическая диаграмма областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 45° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 45° (т.е. +45°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 45° (т.е. -45°).

Фиг. 15 - схематическая диаграмма областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 50° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область изображения слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 50° (т.е. +50°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 50° (т.е. -50°).

Фиг. 16 - схематическая диаграмма областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 55° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 55° (т.е. +55°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 55° (т.е. -55°).

Фиг. 17 - схематическая диаграмма областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 60° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 60° (т.е. +60°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 60° (т.е. -60°).

Фиг. 18 - схематическая диаграмма многолучевого покрытия лучевых позиций лучей передающих и приемных сигнальных антенн четырех спутников LEO, соседних в направлении спереди назад и направлении слева направо вблизи экватора, когда все лучевые позиции лучей передающих и приемных сигнальных антенн включены без учета частотных помех между спутником LEO и спутником GEO в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 19 - схематическая диаграмма многолучевого покрытия лучевых позиций лучей передающих и приемных сигнальных антенн четырех спутников LEO, соседних в направлении спереди назад и направлении слева направо вблизи экватора, после того как часть лучевых позиций лучей передающих и приемных сигнальных антенн выключаются для снижения частотных помех между спутником LEO и спутником GEO в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 20 показывает сплошное покрытие сигнальных лучей вблизи подспутниковых точек спутников 1, 2, 3 и 4 после выключения части позиций лучей передающих и приемных сигнальных антенн для снижения частотных помех между спутником LEO и спутником GEO в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, выполненное на основе фиг. 19 и дополненное имеющимися позициями лучей передающих и приемных сигнальных антенн других спутников LEO, соседних в направлении спереди назад в той же орбитальной плоскости, что и спутники 3 и 4, таким образом, что после удаления недоступных позиций лучей из-за частотных помех, все еще возможно добиться более чем одного покрытия.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее изобретение подробно описано ниже в сочетании с прилагаемыми чертежами и конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения.

Далее будут подробно рассмотрены примерные варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. Нижеследующее описание относится к прилагаемым чертежам, на которых одинаковые номера на разных чертежах обозначают одинаковые или похожие элементы, если не представлено иное. Варианты осуществления, приведенные в нижеследующем описании примерных вариантов осуществления настоящего изобретения, не представляют собой все варианты осуществления, соответствующие раскрытию сущности настоящего изобретения. Напротив, они являются лишь примерами устройств и способов, соответствующих аспектам, связанным с раскрытием сущности настоящего изобретения согласно прилагаемой формуле изобретения.

Термины, используемые в настоящем раскрытии сущности изобретения, предназначены только для описания конкретных вариантов осуществления и не ограничивают варианты осуществления настоящего изобретения. Формы единственного числа артиклей «a» и «the», используемые в описании и прилагаемой формуле изобретения, также включают в себя формы множественного числа, если контекст явно не указывает на другие значения. Следует также понимать, что термин «и/или», используемый в настоящем описании, означает и включает любые или все возможные комбинации одного или нескольких связанных перечисленных элементов.

Следует понимать, что хотя термины «первый», «второй» и «третий» могут использоваться в вариантах осуществления настоящего изобретения для описания различной информации, информация не должна быть ограничена этими терминами. Эти термины используются только для показания отличий однотипной информации друг от друга. Например, не выходя за рамки объема раскрытия настоящего изобретения, первая информация может также относиться ко второй информации, и аналогично, вторая информация может также относиться к первой информации. В зависимости от контекста термин «если», используемый в настоящем документе, может пониматься как «когда», «во время» или «в ответ на определение».

Варианты осуществления настоящего изобретения подробно описаны ниже, примеры которых проиллюстрированы на прилагаемых чертежах, на которых одинаковые или похожие номера обозначают одинаковые или похожие элементы. Варианты осуществления настоящего изобретения, описанные ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, являются примерными и предназначены для пояснения раскрытия сущности настоящего изобретения и не должны толковаться как ограничивающие его.

Современная низкоорбитальная система спутниковой связи находится в стадии активного развития, и МСЭ предложил, чтобы системы, которые подают заявки позже, координировали свои частоты с системами, подавшими заявки раньше. Для низкоорбитальных спутниковых систем связи, предназначенных для предоставления непрерывных и бесперебойных услуг пользователям в любом регионе мира или в определенном диапазоне широт, крайне сложно подать заявку на выделенный спектр в частотных диапазонах Ku и Ka во всем мире. Поэтому для совместного использования ценных частотных ресурсов в диапазонах Ku и Ka со спутником GEO, необходимо найти эффективный способ снижения частотных помех между спутниками LEO в системе спутниковой связи и серией спутников GEO, работающих на экваторе.

Чтобы использовать меньшее количество спутников LEO для быстрого развития способности предоставлять непрерывные и бесперебойные услуги пользователям в любом регионе мира или в определенном диапазоне широт, на заданной высоте орбиты спутника, передающие и приемные антенны спутников LEO будут использовать полуугол луча большей зоны покрытия луча для увеличения зоны обслуживания. Полуугол луча обычно выбирается в соответствии с минимально допустимым углом места связи. В этом случае способ снижения частотных помех между спутниками LEO и GEO, основанный на смещении луча, предложенный в патентных заявках «Система спутниковой связи со снижением помех» ("Communication-Satellite System That Causes Reduced Interference") (WO 2016/083894 А2) и «Способ совместного использования радиоспектра на основе постоянного смещения луча и низкоорбитальная система спутниковой связи» ("Method For Sharing Radio Spectrum On Basis Of Beam Constant Offset, And Low-Orbit Communication Satellite System") (номер 201910630504.4) не может быть применим, поскольку лучи антенн уже выбраны по минимально допустимому углу места связи, и смещение луча сделает функцию осуществления связи посредством лучей антенн отклоняющейся от нормы.

Решение, предложенное в настоящем изобретении, может снизить частотные помехи между спутником LEO и спутником GEO, а также частотные помехи в системе спутниковой связи. Между тем передающие и приемные пользовательские антенны, а также передающие и приемные сигнальные антенны могут выбирать полуугол луча максимальной зоны покрытия луча в соответствии с минимально допустимым углом места связи, чтобы поддержать использование меньшего количества спутников LEO для быстрого развития возможностей предоставления непрерывных и бесперебойных услуг пользователям в любом регионе мира или в определенном диапазоне широт. Кроме того, после завершения первоначального строительства существующая система спутниковой связи может быть дополнительно расширена за счет добавления серии спутников LEO. Решение по расширению может быть выбрано гибко, например, расширение в низкоорбитальную систему спутниковой связи с одинаковым углом наклонения и высотой орбиты или в многолучевую низкоорбитальную систему спутниковой связи с разными углами наклонения и высотами орбиты. Расширенная система в соответствии с решением, предлагаемым в настоящем изобретении, все еще способна обеспечить снижение частотных помех между спутником LEO и спутником GEO, а также обеспечить снижение частотных помех между спутниками LEO внутри спутниковой системы связи.

Предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения является полярная система спутниковой связи на круговой орбите, состоящая из 144 спутников LEO с высотой орбиты 1200 км и углом наклонения 85°, включающая в себя 12 орбитальных плоскостей, в каждой из которых размещено по 12 спутников. Разность фаз между соседними спутниками LEO, находящимися в одной орбитальной плоскости, составляет 30°, а разность фазовых углов между спутниками LEO, находящимися в разных и соседних орбитальных плоскостях, составляет 15°. Схематическая диаграмма конфигурации группировки низкоорбитальной системы спутниковой связи показана на фиг. 1.

Каждый спутник LEO снабжен передающей пользовательской антенной и приемной пользовательской антенной на основе технологии фазированной антенной решетки, причем передающая и приемная пользовательские антенны разделены. Передающая пользовательская антенна предоставляет пользователю услугу нисходящей линии связи посредством лучей спутника и имеет 8 подвижных узких лучей, поддерживающих широкий угол сканирования, а приемная пользовательская антенна предоставляет пользователю услугу восходящей линии связи посредством лучей спутника и имеет 8 подвижных узких лучей, поддерживающих широкий угол сканирования. Каждый подвижный узкий луч сконфигурирован как подлуч, которому при необходимости присваивается другая подчастота. Подвижный узкий луч может осуществлять функцию подспутникового наблюдения или функцию отслеживания спутника LEO пользователем путем динамической настройки зоны обслуживания. Когда выполняется наблюдение за областью, каждый подвижный узкий луч передающей или приемной пользовательской антенны может обеспечить направленное покрытие в реальном времени определенной области (например, 200 км × 200 км) в пределах подспутниковой зоны покрытия узкого луча. При выполнении наблюдения или динамического отслеживания для конкретного терминала может использоваться более узкий луч для предоставления пользователям услуг восходящей и нисходящей линии связи. При обслуживании одного и того же пользователя подвижные узкие лучи передающей пользовательской антенны и приемной пользовательской антенны имеют одинаковую зону покрытия земли и могут настраиваться одновременно. Каждый подлуч передающей пользовательской антенны и приемной пользовательской антенны дополнительно формирует 4 позиции луча путем переключения луча с временным разделением для обслуживания большего количества пользователей, при этом один спутник LEO может обслуживать пользователей в 32 разных подспутниковых зонах.

Обслуживаемая зона покрытия лучами подспутниковых точек передающей и приемной пользовательских антенн одного спутника LEO показана на фиг. 2. Обслуживаемая зона покрытия лучами передающей и приемной пользовательских антенн выбирается исходя из минимального угла места луча связи 15°. Для низкоорбитальной группировки системы спутниковой связи с высотой орбиты 1200 км полуугол луча конической зоны обслуживания передающей и приемной пользовательских антенн составляет 54,3870°. 8 подвижных узких лучей передающей пользовательской антенны и 8 подвижных узких лучей приемной пользовательской антенны могут выполнять динамическое сканирование в данной конической области. На начальном этапе построения группировки выбирают угол места c плохим качеством связи, и затем угол места со средним качеством связи будет дополнительно оптимизирован после последующего расширения системы спутниковой связи путем добавления спутников LEO.

Для обеспечения качественного обслуживания подвижных мобильных пользователей каждый спутник LEO оснащен передающей сигнальной антенной и приемной сигнальной антенной на основе технологии фазированной антенной решетки, при этом сигнальная антенна представляет собой приемно-передающую антенну совместного пользования. Передающая сигнальная антенна используется для предоставления пользователям услуги нисходящей линии связи посредством сигнальных лучей спутника, а приемная сигнальная антенна используется предоставления пользователям услуги восходящей линии связи посредством сигнальных лучей спутника. Лучи передающей и приемной сигнальных антенн используются для получения динамической информации о пользователях в зоне обслуживания в реальном времени, и затем доступные лучи передающей и приемной пользовательских антенн спутника LEO развертываются для предоставления услуг в соответствии с требованиями пользователей.

Размер зоны покрытия луча подспутниковых точек передающей и приемной сигнальных антенн такой же, как и размер зоны покрытия луча передающей и приемной пользовательских антенн, а полуугол луча конической зоны покрытия луча составляет 54,3870°. Передающий и приемный лучи передающей и приемной сигнальных антенн включают в себя по 4 сигнальных подлуча, при этом каждому сигнальному подлучу при необходимости может быть присвоена другая подчастота. 4 сигнальных передающих подлуча передающей сигнальной антенны и 4 сигнальных приемных подлуча приемной сигнальной антенны образуют относительно большое число из 127 позиций луча путем временного разделения, и эти позиции луча могут обеспечить объединенное покрытие подспутниковой зоны в пределах угла полуконуса 54,3870°. Передающие и приемные сигнальные подлучи, соответствующие позициям лучей в центральной зоне, имеют полный угол 11,4183° и половинный угол 5,7092°. Передающая сигнальная антенна и приемная сигнальная антенна используют одно и то же разделение позиции луча. На фиг. 3 показана развязка позиций луча и подчастот передающей сигнальной антенны и приемной сигнальной антенны. При одновременной работе подлучей смежных позиций луча используется 4-цветная частотная развязка между разными позициями луча, при этом цифры от 1 до 4 в разных позициях луча обозначают соответствующие серийные номера подчастот. Зона покрытия каждой позиции луча передающих и приемных сигнальных антенн является относительно фиксированной, что может обеспечить объединенное покрытие подспутниковой зоны обслуживания, в то время как соответствующий подлуч каждой позиции луча может гибко управляться переключателем. Передающая и приемная сигнальные антенны разделены на относительно большое количество точных позиций луча, что способствует точному определению областей, где необходимо выключить сигнальные подлучи для снижения частотных помех спутнику GEO во всех подспутникых зонах покрытия сигнальных лучей спутника LEO, обеспечения более чем одного покрытия земли по всему миру или в определенном диапазоне широт путем объединения доступных позиций лучей в сигнальных лучах соседних спутников LEO.

Угол пространственной развязки относится к углу между двумя линиями, соответственно соединяющими два спутника с одним и тем же подспутниковым местоположением спутника LEO, когда оба спутника предоставляют услуги одному и тому же подспутниковому местоположению. Два спутника могут представлять собой 1 спутник LEO и 1 спутник GEO или могут представлять собой 2 соседних спутника LEO в группировке.

Для общих диапазонов частот Ku и Ka лучи приемной и передающей антенн обладают превосходной пространственной угловой избирательностью, и антенны могут осуществлять подавление сигнала помех в пределах угла пространственной развязки менее чем несколько градусов. Когда угол пространственной развязки больше чем заданный угол, определяют, что частотные помехи между двумя спутниками могут быть снижены до приемлемой степени. Для конкретной системы спутниковой связи для снижения частотных помех между лучами спутника LEO и спутника GEO и снижения частотных помех между лучами разных спутников LEO в системе, минимально допустимый угол пространственной развязки между спутником LEO и спутником GEO и минимально допустимый угол пространственной развязки между спутниками LEO в системе необходимо выбирать посредством детального анализа моделирования. Эти два минимальных угла пространственной развязки могут быть выбраны как одинаковые или разные углы по мере необходимости, при этом диапазон выбора обычно составляет от 8° до 15°. Чем больше угол, тем лучше снижаются частотные помехи, при этом тем выше затраты при построении спутниковой системы связи.

Придерживаясь сдержанности в расчетах, для лучшего снижения частотных помех между спутником LEO и спутником GEO в конкретном варианте осуществления настоящего изобретения, минимально допустимый угол пространственной развязки между спутником LEO и спутником GEO принимают равным 15°, и когда угол пространственной развязки больше чем 15°, определяют, что частотные помехи между спутником LEO и спутником GEO могут быть снижены до приемлемой степени.

Ниже в сочетании с фиг. 4 показано как быстро вычислить угол пространственной развязки, зная параметры местоположения по широте и долготе двух спутников, когда лучи двух спутников одновременно предоставляют услуги определенному местоположению на земле. Например, угол пространственной развязкимежду спутником LEO, движущимся по орбите к точке D, и спутником GEO, движущимся по орбите к точке E, для местоположения A на земле.

1) Спутник LEO движется по орбите к точке D, и местоположение его подспутниковой точки - точка B. Спутник GEO движется по орбите к точке E, и местоположение его подспутниковой точки - точка C. Точка P - это Южный полюс или Северный полюс Земли. Точка О - ядро Земли. Для местоположения A, которое может обслуживаться спутником LEO, углом пространственной развязки между спутником LEO и спутником GEO является.

2) Для трех точек A, B и C на поверхности Земли известны данные об их широте и долготе, известны геоцентрические углы,и, соответствующие трем большим дугам , и , и углы, и между тремя большими кругами. Если известны две стороны сферического треугольника и угол, геоцентрические углы , и , соответствующие AB, AC и BC могут быть получены в соответствии с уравнением теоремы косинусов сферического треугольника, где величина совпадает с величиной , величина совпадает с величиной , а величина совпадает с величиной .

3) Исходя из этого, радиус Земли (т.е. расстояние между точками А, В, С и ядром О Земли), высота спутника LEO до ядра Земли (расстояние между D, где находится спутник LEO, и O), и высота спутника GEO до ядра Земли (расстояние между E, где находится спутник GEO, и O) - все это известные параметры. Если известны две стороны и угол плоского треугольника, согласно уравнению теоремы косинусов плоского треугольника можно получить расстояние между D, где расположен спутник LEO, и A, расстояние между E, где расположен спутник GEO, и A, и расстояние между D, где расположен спутник LEO, и E, где расположен спутник GEO. Если известны три стороны плоского треугольника, в соответствии с уравнением теоремы косинусов плоского треугольника можно получить угол пространственной развязки между спутником LEO и спутником GEO.

Уравнение теоремы косинуса сферического треугольника и уравнение теоремы косинуса плоского треугольника, упомянутые в приведенных выше описаниях, можно найти в соответствующих математических справочниках, и они не будут приведены в описании конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения.

Предположив, что спутник GEO, находящийся на орбите с определенным малым углом наклонения вблизи любого местоположения по долготе над экватором, может иметь частотные помехи со спутником LEO, движущимся по орбите к определенному месту по широте и долготе, для получения максимальной огибающей, для спутника LEO на определенной широте, пересекают все спутники GEO над экватором, и в пределах подспутниковой зоны обслуживания спутника LEO на текущей широте и долготе определяют местоположения, для которых углы пространственной развязки между спутником LEO и всеми спутниками GEO не удовлетворяют минимально допустимому углу пространственной развязки, что может быть описано следующим образом.

Выполняют дискретизацию на зоне покрытия луча подспутниковой точки спутника LEO, движущегося по орбите к определенному месту по широте и долготе и выполняют дискретизацию на круговой полосе области на широте и долготе спутника GEO, находящегося на орбите с определенным малым углом наклонения над экватором. Выбирают центральную точку дискретизированной подобласти зоны покрытия луча подспутниковой точки спутника LEO и вычисляют угол пространственной развязки между центральной точкой и каждой из центральных точек всех дискретизированных подобластей круговой полосы области на широте и долготе над экватором (предполагая, что спутник GEO существует в каждой из центральных точек дискретизированных подобластей круговой полосы области на широте и долготе над экватором). Если наименьший угол пространственной развязки среди этих углов пространственной развязки больше заданного минимально допустимого угла пространственной развязки между спутником LEO и спутником GEO, соответствующая подобласть определяется как принадлежащая диапазону областей, которые удовлетворяют минимально допустимому углу пространственной развязки, в противном случае соответствующая подобласть определяется как не принадлежащая диапазону областей, которые удовлетворяют минимально допустимому углу пространственной развязки. Предыдущий процесс расчета повторяют и дискретизированные подобласти обслуживаемой лучом зоны подспутниковой точки спутника LEO пересекают, чтобы получить диапазон областей, в которых угол пространственной развязки между спутником LEO, движущимся по орбите к определенному месту по широте и долготе, и всеми спутниками GEO не удовлетворяет минимально допустимому углу пространственной развязки в зоне покрытия луча подспутниковой точки спутника LEO.

Основываясь на приведенных выше предположениях и анализе, для определенного спутника LEO на круговой орбите области, в которых углы пространственной развязки между ним и всеми спутниками GEO не удовлетворяют минимальному углу пространственной развязки, связаны не с долготой спутника LEO, а с широтой, высотой орбиты и зоной покрытия луча спутника LEO, и после определения высоты орбиты и зоны покрытия луча спутника LEO, области, в которых углы пространственной развязки не удовлетворяют минимально допустимому углу пространственной развязки связаны только с широтой спутника LEO, а не с долготой спутника LEO.

В варианте осуществления настоящего изобретения орбита спутника LEO находится на расстоянии 1200 км от Земли, зона обслуживания передающих и приемных пользовательских антенн с коническими лучами и зона обслуживания передающих и приемных сигнальных антенн с коническими лучами идентичны, при этом все углы их полуконусов составляют 54,3870°, минимально допустимый угол пространственной развязки выбран равным 15°, а максимальный угол наклонения орбиты спутника GEO выбран равным 0,1°. Приняв вышеупомянутый метод определения областей, в которых углы пространственной развязки между спутником LEO, двигающимся по орбите к определенному месте по широте и долготе, и всеми спутниками GEO не удовлетворяют минимально допустимому углу пространственной развязки в зоне покрытия луча подспутниковой точки спутника LEO, потенциальная область, в которой существуют частотные помехи со всеми спутниками GEO, когда спутник LEO находится на разных широтах, динамически меняется. Южная широта и северная широта демонстрируют правило симметричного изменения север-юг, которое не имеет ничего общего с местоположением по долготе, где расположен спутник LEO. После перемещения на определенную высокую широту частотные помехи со спутником GEO больше не существуют ни в одном месте в обслуживаемой лучом зоне спутника LEO. Конкретная ситуация показана на фиг. 5-17.

Фиг. 5 представляет собой схематическую диаграмму областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зоне покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 0° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6 представляет собой схематическую диаграмму областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте ±5° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 5° (т.е. +5°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 5° (т.е.-5°).

Фиг. 7 представляет собой схематическую диаграмму областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте ±10° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 10° (т.е. +10°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 10° (т.е. -10°).

Фиг. 8 представляет собой схематическую диаграмму областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 15° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображения слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 15° (т.е. +15°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 15° (т.е. -15°).

Фиг. 9 представляет собой схематическую диаграмму областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 20° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 20° (т.е. +20°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 20° (т.е. -20°).

Фиг. 10 представляет собой схематическую диаграмму областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 25° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 25° (т.е. +25°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 25° (т.е. -25°).

Фиг. 11 представляет собой схематическую диаграмму областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 30° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 30° (т.е. +30°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой это область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 30° (т.е. -30°).

Фиг. 12 представляет собой схематическую диаграмму областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 35° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 35° (т.е. +35°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 35° (т.е. -35°).

Фиг. 13 представляет собой схематическую диаграмму областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 40° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 40° (т.е. +40°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 40° (т.е. -40°).

Фиг. 14 представляет собой схематическую диаграмму областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 45° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 45° (т.е. +45°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 45° (т.е. -45°).

Фиг. 15 представляет собой схематическую диаграмму областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 50° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область изображения слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 50° (т.е. +50°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 50° (т.е. -50°).

Фиг. 16 представляет собой схематическую диаграмму областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 55° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 55° (т.е. +55°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 55° (т.е. -55°).

Фиг. 17 представляет собой схематическую диаграмму областей, в которых частотные помехи спутнику GEO существуют в зонах покрытия передающих и приемных лучей пользовательских и сигнальных антенн спутника LEO на широте 60° в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой заштрихованная область на изображении слева представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на северной широте 60° (т.е. +60°), а заштрихованная область на изображении справа представляет собой область, в которой частотные помехи спутнику GEO существуют, когда спутник LEO находится на южной широте 60° (т.е. -60°).

Вышеупомянутый процесс расчета может быть выполнен заранее, чтобы облегчить последующее использование посредством запроса широты спутника LEO.

В варианте осуществления настоящего изобретения система спутниковой связи имеет характеристику многолучевого покрытия земли, по меньшей мере, двух или даже более четырех покрытий, когда лучи передающих и приемных пользовательских антенн и лучи передающих и приемных сигнальных антенн между соседними спутниками LEO, находящимися на одной орбите и на разных орбитах, могут нормально использоваться без учета ограничения частотных помех со спутником GEO.

При переходе спутника LEO на другую широту орбиты, если известна конкретная потенциальная область, в которой существуют частотные помехи со спутником GEO в зоне покрытия луча передающих и приемных пользовательских антенн и передающих и приемных сигнальных антенн, подвижные узкие лучи передающих и приемных пользовательских антенн и подлучи передающих и приемных сигнальных антенн в области, в которой существуют частотные помехи со спутником GEO, могут быть заранее выключены для обеспечения снижения частотных помех со спутником GEO до приемлемой степени. При этом разумное проектирование и использование характеристики многолучевого покрытия Земли в составе группировки системы спутниковой связи могут обеспечить, что когда текущий спутник LEO не в состоянии предоставить услугу покрытия пользовательскими лучами и услугу покрытия сигнальными лучами для определенной области, в этой области будут доступны пользовательские лучи и сигнальные лучи более чем одного соседнего спутника LEO.

Для спутниковой системы связи в варианте осуществления настоящего изобретения, если взять в качестве примера лучи передающей и приемной сигнальных антенн, на фиг. 18 показано многолучевое покрытие лучевых позиций сигнальных лучей 4 спутников LEO (спутники 1- 4), расположенных рядом в направлении спереди назад и в направлении слева направо вблизи экватора без учета ограничения частотных помех со спутником GEO.

Если определенная позиция луча передающей и приемной сигнальных антенн спутника LEO пересекается с областью, где существуют частотные помехи со спутником GEO, то передающие и приемные сигнальные подлучи, соответствующие текущей позиции луча, должны быть выключены. Для 4 соседних спутников LEO (спутники 1 - 4), расположенных рядом в направлении спереди назад и в направлении слева направо вблизи экватора, покрытие сигнальными лучами в случае недоступности части позиций лучей показано на фиг. 19.

На основе фиг. 19 после дополнения доступных позиций лучей передающих и приемных сигнальных лучей других 4 соседних спутников LEO, расположенных рядом в направлении спереди назад на той же орбите, что и спутники 3 и 4, сплошное покрытие сигнальными лучами окрестностей подспутниковых точек спутников 1, 2, 3 и 4 показано на фиг. 20. После калибровки недоступные позиции лучей передающей и приемной сигнальных антенн, расположенных в области, в которой существуют частотные помехи со спутником GEO, выключаются, и доступные позиции лучей передающих и приемных сигнальных антенн всех 144 спутников LEO в вариантах осуществления настоящего изобретения накладываются для обеспечения более чем одного покрытия Земли.

Динамическую информацию о пользователях в зоне обслуживания получают в реальном времени посредством сигнальных лучей передающей и приемной сигнальных антенн, а затем развертывают доступные подвижные узкие лучи передающей и приемной пользовательских антенн спутника LEO для предоставления услуг в соответствии с запросами пользователей. После калибровки подвижные узкие лучи передающей и приемной пользовательских антенн, расположенных в области, в которой существуют частотные помехи со спутником GEO, выключаются, и доступные области подвижных узких лучей передающей и приемной пользовательских антенн всех 144 спутников LEO в вариантах осуществления настоящего изобретения накладываются для обеспечения более чем одного покрытия Земли.

Когда подлуч спутника LEO не может предоставлять услуги из-за частотных помех со спутником GEO, услуга предоставляется подлучом соседнего спутника LEO, который не имеет частотных помех со спутником GEO, и таким образом, система спутниковой связи согласно варианту осуществления настоящего изобретения способна предоставлять непрерывные и бесперебойные услуги пользователям в любом регионе мира или в определенном диапазоне широт.

Все лучи передающих и приемных сигнальных антенн спутника LEO используют механизм расширения частоты, при этом разным спутникам LEO присваиваются разные коды расширения частоты. Этот механизм расширения частот может решить проблему частотных помех, когда сигнальные лучи нескольких спутников LEO одновременно предоставляют услуги одной зоне.

Когда необходимы подвижные узкие лучи передающих и приемных пользовательских антенн нескольких соседних спутников LEO для предоставления услуг пользователям в одной и той же зоне, если угол пространственной развязки между двумя подлучами передающей пользовательской антенны и приемной пользовательской антенны не удовлетворяет минимально допустимому углу пространственной развязки между разными спутниками LEO в системе спутниковой связи (учитывая, что различные влияющие факторы в системе относительно контролируемы, минимально допустимый угол пространственной развязки между разными спутниками LEO в системе спутниковой связи может быть относительно небольшим, который в варианте осуществления настоящего изобретения составляет 8°), проблема частотных помех между разными спутниками LEO в системе спутниковой связи решается путем присвоения разных подчастот пользовательским подлучам.

В варианте осуществления настоящего изобретения система спутниковой связи может быть дополнительно расширена, например, на базе исходной системы может быть дополнительно добавлена серия спутников LEO на других орбитальных высотах и с меньшим углом наклонения орбиты, которая может быть расширена до системы группировки с множественным покрытием, в которой количество слоев покрытия значительно увеличено для областей низких широт. Расширенная система все еще может решать проблему частотных помех между i) подвижными узкими лучами передающих и приемных пользовательских антенн и подлучами передающих и приемных сигнальных антенн спутника LEO и ii) спутником GEO, используя вышеупомянутый способ. В то же время существует проблема частотных помех между подвижными узкими лучами передающих и приемных пользовательских антенн и подлучами передающих и приемных сигнальных антенн спутника LEO как в исходной системе, так и в новой расширенной системе.

После расширения системы спутниковой связи количество спутников LEO, доступных в одно и то же время, дополнительно увеличивается для наземных пользователей, и спутник LEO с большим углом места связи может предпочтительно использоваться для предоставления услуг, при этом средний угол места связи системы будет существенно оптимизирован.

В вариантах осуществления настоящего изобретения спутник LEO в системе спутниковой связи может быть дополнительно сконфигурирован с антенной межспутниковой линии связи и питающей антенной земля-спутник для формирования системы спутниковой связи с более совершенными характеристиками.

Передающая и приемная пользовательские антенны и передающая и приемная сигнальные антенны спутника LEO в вариантах осуществления настоящего изобретения могут совместно использовать ценные частотные ресурсы (например, диапазоны частот Ku и Ka) со спутником GEO.

В настоящем раскрытии сущности изобретения приведен только один иллюстративный вариант осуществления изобретения, и специалисты в данной области могут легко разработать множество его вариантов. Объем раскрытия сущности настоящего изобретения ограничен прилагаемой формулой изобретения.

Другие варианты осуществления настоящего изобретения станут очевидными для специалистов в данной области из рассмотрения описания и практического применения раскрытой сущности изобретения. Настоящая заявка охватывает любые вариации, применения или адаптации раскрытия сущности в соответствии с его общими принципами и включает такие отступления от раскрытия сущности, которые соответствуют известной или обычной практике в данной области. Предполагается, что описание и примеры будут рассматриваться только как примерные, а истинный объем и сущность настоящего изобретения указывается в следующей формуле изобретения.

Следует понимать, что раскрытие сущности не ограничивается точной конструкцией, описанной выше и проиллюстрированной на прилагаемых чертежах, и что могут быть сделаны различные модификации и изменения, не выходящие за рамки объема раскрытия. Предполагается, что объем раскрытия сущности ограничивается только прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к области спутниковой связи. Техническим результатом является снижение частотных помех между подвижными узкими лучами передающей и приемной пользовательских антенн спутника LEO и спутником GEO и снижение частотных помех в системе спутниковой связи. Упомянутый технический результат достигается тем, что конфигурируют систему спутниковой связи, определяют первый диапазон областей, в которых угол пространственной развязки между спутником LEO и спутником GEO не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки в зонах обслуживания подвижных узких лучей, позволяя подвижным узким лучам не входить в эти области, и когда подвижные узкие лучи передающих и приемных пользовательских антенн множества соседних спутников LEO предоставляют услуги в одной и той же зоне, вычисляют углы пространственной развязки между подвижными узкими лучами передающих и приемных пользовательских антенн любых двух соседних спутников LEO, и в ответ на то, что угол пространственной развязки не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки, присваивают разные подчастоты подвижным узким лучам, которые не удовлетворяют минимальному углу пространственной развязки. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Способ снижения частотных помех между системой спутниковой связи и спутником на геостационарной орбите (GEO), включающий следующие этапы:

конфигурирование системы спутниковой связи, содержащей множество спутников на низкой околоземной орбите (LEO), при этом каждый спутник LEO снабжен передающей пользовательской антенной для предоставления пользователям услуги нисходящей линии связи посредством лучей спутника и приемной пользовательской антенной для предоставления пользователям услуги восходящей линии связи посредством лучей спутника, при этом каждая из передающих пользовательских антенн и приемных пользовательских антенн включает множество подвижных узких лучей, при этом каждый подвижный узкий луч сконфигурирован как подлуч, которому присваивается подчастота, и при этом подвижный узкий луч сконфигурирован с возможностью осуществления функции подспутникового наблюдения или отслеживания спутника LEO пользователем путем динамической настройки зоны обслуживания;

определение на основе текущего местоположения каждого спутника LEO первого диапазона областей, в которых угол пространственной развязки между спутником LEO и спутником GEO не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки в зонах обслуживания подвижных узких лучей передающей и приемной пользовательских антенн, и отключение подвижных узких лучей передающей и приемной пользовательских антенн в этой зоне в период подключения к лучу более чем одного соседних спутников LEO, позволяя подвижным узким лучам передающей и приемной пользовательских антенн не входить в области, в которых не удовлетворяется минимальный угол пространственной развязки;

в котором дополнительно осуществляется определение на основе текущего местоположения каждого спутника LEO первого диапазона областей, в которых угол пространственной развязки между спутником LEO и спутником GEO не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки в зонах обслуживания подвижных узких лучей передающих и приемных пользовательских антенн включает:

получение для каждого спутника LEO первого диапазона областей путем выполнения комбинированного пересечения каждого спутника GEO, имеющего частотные помехи со спутником LEO, и обслуживаемой лучом зоны спутника LEO, при этом обслуживаемая лучом зона включает зоны обслуживания подвижных узких лучей передающих и приемных пользовательских антенн спутника LEO.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что угол пространственной развязки представляет собой угол между двумя линиями, соответственно соединяющими два спутника с одним и тем же подспутниковым местоположением спутника LEO, когда оба спутника предоставляют услуги одному и тому же подспутниковому местоположению, при этом два спутника включают в себя один спутник LEO и один спутник GEO или включают в себя два соседних спутника LEO в группировке, и в котором определяется, что частотные помехи между двумя спутниками снижены, в ответ на то, что угол пространственной развязки больше, чем заданный угол.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спутник GEO на орбите с определенным углом наклонения в любом месте по долготе над экватором имеет помехи со спутником LEO, выполнение пересечения каждого спутника GEO, имеющего частотные помехи со спутником LEO, и выполнение пересечения в обслуживаемой лучом зоне спутника LEO включает:

предположение того, что для спутника LEO на определенной круговой орбите, области, в которых угол пространственной развязки между спутником LEO и каждым спутником GEO не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки, связаны не с долготой спутника LEO, а с широтой, высотой орбиты и зоной покрытия луча спутника LEO, и после определения высоты орбиты и зоны покрытия луча спутника LEO, области, в которых угол пространственной развязки не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки, связаны только с широтой спутника LEO, а не с долготой спутника LEO.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в дополнение к подвижным узким лучам передающей пользовательской антенны и приемной пользовательской антенны, каждый спутник LEO снабжен передающей сигнальной антенной для предоставления пользователям услуги нисходящей линии связи посредством сигнальных лучей спутника и приемной сигнальной антенной для предоставления пользователям услуги восходящей линии связи посредством сигнальных лучей спутника, при этом каждая передающая сигнальная антенна и каждая приемная сигнальная антенна имеют сигнальный луч, состоящий из множества сигнальных подлучей, причем каждому сигнальному подлучу присваивается подчастота, при этом эти сигнальные подлучи дополнительно образуют серию позиций луча путем временного разделения, при этом серия позиций луча может обеспечить объединенное покрытие подспутниковой зоны обслуживания спутника LEO, и при этом подчастотная развязка выполняется для разных положений луча.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что способ дополнительно включает:

определение второго диапазона областей, в которых угол пространственной развязки между спутником LEO и спутником GEO не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки в зоне обслуживания сигнального луча спутника LEO; и

выключение сигнальных подлучей, соответствующих второму диапазону областей, в нужный момент для снижения частотных помех между сигнальными лучами спутника LEO и спутником GEO.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что передающая сигнальная антенна и приемная сигнальная антенна используют деление позиций луча на сигнальных подлучах для точного определения второго диапазона областей, в которых сигнальные подлучи должны быть выключены.

7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что сигнальный луч спутника LEO использует механизм расширения частоты, при этом сигнальным лучам разных спутников LEO присваиваются разные коды расширения частоты.

9. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что конфигурирование системы спутниковой связи включает:

настройку параметров группировки системы спутниковой связи, при этом параметры группировки системы спутниковой связи включают высоту орбиты спутника LEO, угол наклонения орбиты спутника LEO, зону покрытия лучей передающих и приемных пользовательских антенн, зону покрытия лучей передающих и приемных сигнальных антенн, количество орбитальных плоскостей группировки и количество спутников в орбитальной плоскости группировки, и на основе характеристики множественного покрытия группировки, когда подлуч определенного спутника LEO не может предоставлять услуги из-за частотных помех со спутником GEO, подлуч соседнего спутника LEO, который не имеет частотных помех со спутником GEO, предоставляет услуги.

9. Способ по п. 4, отличающийся тем, что диапазон луча каждой из передающих и приемных пользовательских антенн и передающих и приемных сигнальных антенн выбирается в соответствии с минимально допустимым углом места луча связи.

10. Система спутниковой связи, включающая множество спутников LEO, каждый из которых снабжен передающей пользовательской антенной для предоставления пользователям услуги нисходящей линии связи посредством лучей спутника и приемной пользовательской антенной для предоставления пользователям услуги восходящей линии связи посредством лучей спутника, при этом каждая из передающих пользовательских антенн и приемных пользовательских антенн включает множество подвижных узких лучей, при этом каждый подвижный узкий луч сконфигурирован как подлуч, которому присваивается подчастота, при этом подвижный узкий луч сконфигурирован с возможностью осуществления функции подспутникового наблюдения или отслеживания спутника LEO пользователем путем динамической настройки зоны обслуживания, при этом система спутниковой связи сконфигурирована с возможностью:

определения на основе текущего местоположения каждого спутника LEO первого диапазона областей, в которых угол пространственной развязки между спутником LEO и спутником GEO не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки в зонах обслуживания подвижных узких лучей передающей и приемной пользовательских антенн, и отключение подвижных узких лучей передающей и приемной пользовательских антенн в этой зоне в период подключения к лучу более чем одного соседних спутников LEO, позволяя подвижным узким лучам передающей и приемной пользовательских антенн не входить в области, в которых не удовлетворяется минимальный угол пространственной развязки;

в которой дополнительно осуществляется определение на основе текущего местоположения каждого спутника LEO первого диапазона областей, в которых угол пространственной развязки между спутником LEO и спутником GEO не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки в зонах обслуживания подвижных узких лучей передающих и приемных пользовательских антенн включает:

получение для каждого спутника LEO первого диапазона областей путем выполнения комбинированного пересечения каждого спутника GEO, имеющего частотные помехи со спутником LEO, и обслуживаемой лучом зоны спутника LEO, при этом обслуживаемая лучом зона включает зоны обслуживания подвижных узких лучей передающих и приемных пользовательских антенн спутника LEO.

11. Система по п. 10, отличающаяся тем, что угол пространственной развязки представляет собой угол между двумя линиями, соответственно соединяющими два спутника с одним и тем же подспутниковым местоположением спутника LEO, когда оба спутника предоставляют услуги одному и тому же подспутниковому местоположению, при этом два спутника включают в себя один спутник LEO и один спутник GEO или включают в себя два соседних спутника LEO в группировке, и определяется, что частотные помехи между двумя спутниками снижены, в ответ на то, что угол пространственной развязки больше, чем заданный угол.

12. Система по п. 10, отличающаяся тем, что спутник GEO на орбите с определенным углом наклонения в любом месте по долготе над экватором имеет помехи со спутником LEO, выполнение пересечения каждого спутника GEO, имеющего частотные помехи со спутником LEO, и выполнение пересечения с лучом обслуживаемой зоны спутника LEO включает:

предположение того, что спутник GEO на орбите с определенным углом наклонения в любом месте по долготе над экватором имеет помехи со спутником LEO, для спутника LEO на определенной круговой орбите, области, в которых угол пространственной развязки между спутником LEO и каждым спутником GEO не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки, связаны не с долготой спутника LEO, а с широтой, высотой орбиты и зоной покрытия луча спутника LEO, и после определения высоты орбиты и зоны покрытия луча спутника LEO, области, в которых угол пространственной развязки не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки, связаны только с широтой спутника LEO, а не с долготой спутника LEO.

13. Система по п. 10, отличающаяся тем, что в дополнение к подвижным узким лучам передающей пользовательской антенны и приемной пользовательской антенны, каждый спутник LEO снабжен передающей сигнальной антенной для предоставления пользователям услуги нисходящей линии связи посредством сигнальных лучей спутника и приемной сигнальной антенной для предоставления пользователям услуги восходящей линии связи посредством сигнальных лучей спутника, при этом каждая передающая сигнальная антенна и каждая приемная сигнальная антенна имеют сигнальный луч, состоящий из множества сигнальных подлучей, причем каждому сигнальному подлучу присваивается подчастота, при этом эти сигнальные подлучи дополнительно образуют серию позиций луча путем временного разделения, при этом серия позиций луча может обеспечить объединенное покрытие подспутниковой зоны обслуживания спутника LEO, и при этом подчастотная развязка выполняется для разных положений луча.

14. Система по п. 13, отличающаяся тем, что система спутниковой связи дополнительно сконфигурирована с возможностью:

определения второго диапазона областей, в которых угол пространственной развязки между спутником LEO и спутником GEO не удовлетворяет минимальному углу пространственной развязки в зоне обслуживания сигнального луча спутника LEO; и

выключения сигнальных подлучей, соответствующих второму диапазону областей, в нужный момент для снижения частотных помех между сигнальными лучами спутника LEO и спутником GEO.

15. Система по п. 13, отличающаяся тем, что передающая сигнальная антенна и приемная сигнальная антенна используют деление позиций луча на сигнальных подлучах для точного определения второго диапазона областей, в которых сигнальные подлучи должны быть выключены;

или

отличающаяся тем, что сигнальный луч спутника LEO использует механизм расширения частоты, при этом сигнальным лучам разных спутников LEO присваиваются разные коды расширения частоты.

16. Система по любому из пп. 10-15, отличающаяся тем, что после добавления в систему спутниковой связи спутников LEO для расширения системы спутниковой связи, система спутниковой связи расширяется до низкоорбитальной системы спутниковой связи с тем же углом наклонения и высотой орбиты или низкоорбитальной системы спутниковой связи с множественным покрытием с разными углами наклонения и высотами орбиты, при этом расширенная система спутниковой связи все еще способна обеспечить снижение частотных помех между спутником LEO и спутником GEO, продолжая при этом снижать частотные помехи между спутниками LEO в расширенной система спутниковой связи.

17. Система по любому из пп. 10-15, отличающаяся тем, что передающие и приемные пользовательские антенны используют технологию фазированной решетки, при этом подвижные узкие лучи передающих и приемных пользовательских антенн предоставляют услуги пользователям путем переключения лучей с временным разделением;

или

отличающаяся тем, что передающие и приемные сигнальные антенны используют технологию фазированной решетки, при этом подлучи передающих и приемных сигнальных антенн образуют множество позиций луча путем временного разделения.

18. Система по любому из пп. 10-15, отличающаяся тем, что антенна межспутниковой линии связи и питающая антенна земля-спутник сконфигурированы для спутников LEO в системе спутниковой связи.