RU2133555C1 - Method and device for high- and low-speed communications through low- and medium-orbit satellites - Google Patents
Method and device for high- and low-speed communications through low- and medium-orbit satellites Download PDFInfo
- Publication number
- RU2133555C1 RU2133555C1 RU97112015A RU97112015A RU2133555C1 RU 2133555 C1 RU2133555 C1 RU 2133555C1 RU 97112015 A RU97112015 A RU 97112015A RU 97112015 A RU97112015 A RU 97112015A RU 2133555 C1 RU2133555 C1 RU 2133555C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- speed
- low
- information
- satellite
- subscriber stations
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
- H04B7/18578—Satellite systems for providing broadband data service to individual earth stations
- H04B7/1858—Arrangements for data transmission on the physical system, i.e. for data bit transmission between network components
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к построению системы персональной связи через спутники-ретрансляторы на орбитах низкой и средней высоты. The invention relates to the construction of a personal communication system via relay satellites in low and medium altitude orbits.
В настоящее время наиболее распространены системы связи, использующие спутники-ретрансляторы на стационарных или высокоэллиптических орбитах. Однако в последние годы резко вырос интерес к телекоммуникационным системам с низкоорбитальным и среднеорбитальным расположением спутников. Это связано с тем, что при таком расположении спутников уменьшаются энергетические затраты, связанные с затуханием сигналов в радиолиниях, а следовательно, упрощаются антенны и приемопередающая абонентская аппаратура, уменьшается ее вес и габариты. Такие системы перспективны для организации глобальной персональной связи в малоосвоенных и труднодоступных районах, особенно в случаях, когда реализация наземных сотовых сетей трудноосуществима, либо нерентабельна; для связи с подвижными объектами всех типов; для создания локальных и глобальных компьютерных сетей, обеспечивающих связь с научными, учебными, производственными, общественными, медицинскими центрами; для проведения банковских операций и расчетов. Currently, the most common communication systems using relay satellites in stationary or highly elliptical orbits. However, in recent years, interest in telecommunication systems with low-orbit and medium-orbit satellites has grown sharply. This is due to the fact that with this arrangement of satellites, the energy costs associated with the attenuation of signals in radio lines are reduced, and therefore, antennas and transceiver subscriber equipment are simplified, its weight and dimensions are reduced. Such systems are promising for the organization of global personal communication in underdeveloped and inaccessible areas, especially in cases where the implementation of terrestrial cellular networks is difficult or unprofitable; for communication with moving objects of all types; for the creation of local and global computer networks providing communication with scientific, educational, industrial, public, medical centers; for banking operations and settlements.
Однако следует отметить и сложность таких систем связи, возрастающую с уменьшением высоты орбиты, которая определяется ростом динамики движения спутников-ретрансляторов относительно абонентов и достаточно большим количеством спутников в системах связи, малым временем пребывания спутников в зоне видимости каждого из абонентов и, как следствие, сложностью целевой аппаратуры системы связи. Особые трудности возникают при обеспечении устойчивой и непрерывной связи в любое время, независимо от движения и расположения спутников, или, другими словами - обеспечении связности системы. Связность в таких системах достигается двумя основными путями: организацией межспутниковых линий связи и использованием сети наземных ретрансляторов, соединенных фидерными радиолиниями с ретранслятором на спутниках. На спутниках используются ретрансляторы двух видов: прозрачные ретрансляторы, обеспечивающие прямое усиление сигналов с преобразованием их частот, и ретрансляторы с обработкой сигналов на борту спутника, причем в проектах известных систем чаще всего реализуются прозрачные ретрансляторы, отличающиеся простотой и невысокой стоимостью. However, it should be noted that the complexity of such communication systems increases with decreasing orbit height, which is determined by the growth of the dynamics of satellite relay transmissions relative to subscribers and a sufficiently large number of satellites in communication systems, the short residence time of satellites in the visibility range of each of the subscribers, and, as a consequence, the complexity target equipment of the communication system. Particular difficulties arise when ensuring stable and continuous communication at any time, regardless of the movement and location of satellites, or, in other words, ensuring the connectivity of the system. Connectivity in such systems is achieved in two main ways: the organization of inter-satellite communication lines and the use of a network of ground-based relays connected by feeder radio links to a relay on satellites. Two types of transponders are used on satellites: transparent transponders that provide direct amplification of signals with conversion of their frequencies, and transponders with signal processing on board the satellite, and in projects of known systems transparent transponders are most often implemented, which are distinguished by their simplicity and low cost.
Подавляющее число проектов таких систем предназначено для персональной связи абонентов и рассчитаны на передачу низкоскоростной информации, включающей телефонные переговоры и передачу цифровых данных. К наиболее совершенным и близким к завершению проектам систем этого вида относятся проекты систем "Iridium", "Globalstar", "Odyssey". Условно назовем вышеуказанные системы - системами низкоскоростной связи, рассчитанными на скорость передачи не более 9,6 кбит/с. Отличительной особенностью таких систем является использование малогабаритных абонентских станций, которые выполняются в форме телефонной трубки с небольшой штыревой антенной. The vast majority of projects of such systems are intended for personal communication of subscribers and are designed to transmit low-speed information, including telephone calls and digital data transmission. The most perfect and close to completion projects of systems of this type include projects of the Iridium, Globalstar, and Odyssey systems. We will conventionally call the above systems - low-speed communication systems designed for a transmission speed of not more than 9.6 kbit / s. A distinctive feature of such systems is the use of small-sized subscriber stations, which are made in the form of a handset with a small whip antenna.
Известны также проекты систем персональной связи, обеспечивающие передачу информации со скоростью в десятки и сотни Мбит/с, которые условно назовем системами высокоскоростной связи. К таким системам отнесем проекты "Teledesik" и "M-star". Абонентские станции таких систем имеют по сравнению с системами низкоскоростной связи большие габариты, веса, а также более сложные антенны, что определяется энергетикой высокоскоростных линий связи. There are also known projects of personal communication systems that ensure the transmission of information at a speed of tens and hundreds of Mbps, which we conventionally call high-speed communication systems. These systems include the Teledesik and M-star projects. Compared to low-speed communication systems, subscriber stations of such systems have larger dimensions, weights, and also more complex antennas, which is determined by the energy of high-speed communication lines.
Оба перечисленных вида низкоорбитальных (среднеорбитальных) систем развиваются раздельно. В указанных системах используются различные диапазоны частот, различные принципы построения спутников-ретрансляторов и абонентских станций, различные протоколы обмена информацией. Многим категориям потребителей в случае раздельного развития этих двух видов связи потребуется использовать сразу два типа абонентских станций и обмениваться информацией одновременно в рамках двух самостоятельных спутниковых систем персональной связи, что приведет к росту тарифов за услуги. Кроме того, необходимость одновременного использования двух типов абонентской аппаратуры может создать дополнительные сложности и неудобства у потребителей, поэтому в дальнейшем предлагается объединить эти системы, но не путем простого суммирования двух самостоятельных систем, а с использованием более глубокой их интеграции. Таким образом, речь пойдет о совмещении функций систем двух видов в одной интегрированной системе при единой методологии ее построения. Такая интеграция позволит усовершенствовать систему связи, сделав ее более универсальной, гибкой, рентабельной в производстве и эксплуатации. Представляется, что интегрированная система будет более удобной и привлекательной для многих категорий пользователей, поскольку позволит расширить круг решаемых задач. Дополнительной задачей интеграции будет обеспечение средних скоростей передачи информации, что особенно важно в подвижных сетях связи. Особенностями новой системы связи должны быть более высокие помехоустойчивость, пропускная способность, а также конфиденциальность. Такие свойства будут актуальны при использовании интегрированной системы для надежного управления сложными промышленными объектами, для работы в компьютерных сетях, для связи с подвижными объектами, особенно при управлении самолетами и морскими судами. Both of these types of low-orbit (mid-orbit) systems are developed separately. The indicated systems use various frequency ranges, various principles for constructing satellite repeaters and subscriber stations, and various information exchange protocols. In the event of the separate development of these two types of communications, many categories of consumers will need to use two types of subscriber stations at once and exchange information simultaneously within two independent satellite personal communication systems, which will lead to an increase in tariffs for services. In addition, the need for the simultaneous use of two types of subscriber equipment can create additional difficulties and inconveniences for consumers, therefore, it is further proposed to combine these systems, but not by simply summing up two independent systems, but using their deeper integration. Thus, we will focus on combining the functions of two types of systems in one integrated system with a single methodology for its construction. Such integration will improve the communication system, making it more versatile, flexible, cost-effective in production and operation. It seems that the integrated system will be more convenient and attractive for many categories of users, since it will expand the range of tasks. An additional task of integration will be the provision of medium information transfer rates, which is especially important in mobile communication networks. The features of the new communication system should be higher noise immunity, bandwidth, and privacy. Such properties will be relevant when using an integrated system for the reliable management of complex industrial facilities, for working in computer networks, for communicating with moving objects, especially when controlling aircraft and ships.
Перечисленные требования определили основные принципы построения системы спутниковой связи, предусматривающие использование псевдослучайных сигналов, реализацию обработки сигналов на борту спутников-ретрансляторов, межспутниковую связь для обеспечения связности. В этом случае для низкоскоростной передачи информации могут быть использованы псевдослучайные сигналы с большой базой (или с числом элементов кодовой последовательности порядка тысячи и более) при кодовом уплотнении и с многоосновным кодированием, а для высокоскоростной передачи - подобные сигналы только с малой базой (до сотен), также при кодовом уплотнении и с многоосновным кодированием. При этом желательно обеспечить возможность варьировать базой сигналов и, следовательно, уровнем конфиденциальности и помехоустойчивости в широких пределах. Такое решение приведет также к унификации устройств формирования и обработки сигналов, повышению рентабельности интегрированной системы. The listed requirements determined the basic principles of building a satellite communications system, which include the use of pseudo-random signals, the implementation of signal processing on board satellite transponders, and inter-satellite communications to ensure connectivity. In this case, pseudorandom signals with a large base (or with a number of code sequence elements of the order of a thousand or more) can be used for low-speed information transmission with code compression and multi-base coding, and for high-speed transmission, similar signals with only a small base (up to hundreds) , also with code compression and multi-base coding. In this case, it is desirable to provide the ability to vary the base of signals and, therefore, the level of confidentiality and noise immunity over a wide range. Such a solution will also lead to the unification of signal conditioning and processing devices, increasing the profitability of the integrated system.
Наиболее близким техническим решением как по поставленной задаче, так и по намечаемому результату является "Способ многостационной связи для низкоорбитальных спутниковых систем и устройство для его осуществления", заявитель и автор Тузов Георгий Иванович, номер международной заявки РСТ/РИ95/00044, дата международной подачи 16 марта 1995 г., номер международной публикации WO 95/25388 от 21.09.95. The closest technical solution for both the task and the intended result is "The method of multi-station communication for low-orbit satellite systems and a device for its implementation", applicant and author Tuzov Georgy Ivanovich, international application number PCT / RI95 / 00044,
К недостаткам прототипа отнесем: отсутствие решений, направленных на передачу высокоскоростной информации, а также на интеграцию высокоскоростных и низкоскоростных линий передачи информации, отсутствие решений, связанных с обеспечением универсальности и гибкости системы персональной связи, как по диапазону скоростей передачи информации, так и по степени помехоустойчивости и конфиденциальности; недостаточность решений по повышению рентабельности системы связи; недостаточность решений, связанных с обеспечением гибкости при использовании временного и кодового уплотнения сигналов, а также с повышением электромагнитной совместимости. The disadvantages of the prototype include: the lack of solutions aimed at the transmission of high-speed information, as well as the integration of high-speed and low-speed information transmission lines, the lack of solutions related to the universality and flexibility of the personal communication system, both in the range of information transfer rates and in the degree of noise immunity and confidentiality; insufficient decisions to improve the profitability of the communication system; insufficiency of decisions related to providing flexibility when using temporary and code signal compression, as well as with increasing electromagnetic compatibility.
Здесь уместно небольшое пояснение. Для целей подвижной спутниковой связи выделен достаточно загруженный частотный диапазон (1,6-2,5) ГГц, в котором в настоящее время ощущается острый дефицит частот. По этой причине разработчики высокоскоростных систем используют другие частоты, включая миллиметровый диапазон. Поэтому в интегрированной системе связи необходимо ориентироваться на использование нескольких (например, двух) диапазонов частот одновременно. Представляется, что при интеграции задач низкоскоростной и высокоскоростной связи можно получить определенное преимущество: при перемещении абонентов можно использовать диапазон подвижной связи, а при их неподвижном состоянии - более полно использовать высокоскоростные линии передачи информации, в том числе и для целей телефонной связи. A small explanation is appropriate here. For the purposes of mobile satellite communications, a sufficiently loaded frequency range (1.6–2.5) GHz is allocated, in which an acute frequency deficit is currently felt. For this reason, developers of high-speed systems use other frequencies, including the millimeter range. Therefore, in an integrated communication system, it is necessary to focus on the use of several (for example, two) frequency bands at the same time. It seems that when integrating tasks of low-speed and high-speed communication, a certain advantage can be obtained: when moving subscribers, you can use the mobile range, and when they are stationary, make better use of high-speed data lines, including for telephone communications.
Таким образом, в основу изобретения положена задача создания способа и устройства персональной связи, которые позволили бы усовершенствовать известные системы передачи информации за счет:
- универсальности системы при широком диапазоне скоростей передачи информации (от единиц бит/с до сотен Мбит/с) и выполнении различного вида телекоммуникационных услуг;
- гибкости системы, особенно высокоскоростных линий связи и ее адаптивности как к требованиям потребителей, так и условиям работы каналов;
- высокой рентабельности в производстве и эксплуатации, как за счет унификации аппаратуры спутников-ретрансляторов и абонентских станций, так и за счет комплексного использования аппаратуры;
- повышенной помехоустойчивости и конфиденциальности, особенно по каналам высокоскоростной передачи информации;
- повышенной внутрисистемной и межсистемной электромагнитной совместимости, которые позволяют более экономно использовать отводимые системе полосы частот и уменьшить внутрисистемные помехи;
- повышенной надежности, устойчивости и согласованности работы всей системы и ее отдельных элементов за счет развития сети служебной связи и комплексного использования аппаратуры при интеграции.Thus, the basis of the invention is the creation of a method and device for personal communication, which would improve the well-known information transfer systems by:
- the versatility of the system with a wide range of data transfer rates (from units of bps to hundreds of Mbit / s) and the performance of various types of telecommunication services;
- the flexibility of the system, especially high-speed communication lines and its adaptability to both consumer requirements and channel operating conditions;
- high profitability in production and operation, both due to the unification of the equipment of satellite repeaters and subscriber stations, and due to the integrated use of equipment;
- increased noise immunity and confidentiality, especially through high-speed information transmission channels;
- increased intrasystem and intersystem electromagnetic compatibility, which allow more economical use of the frequency bands allocated to the system and reduce intra-system interference;
- increased reliability, stability and consistency of the work of the entire system and its individual elements due to the development of the service communication network and the integrated use of equipment during integration.
Поставленная задача решается тем, что в способе высокоскоростной связи через спутники на низких и средних орбитах, заключающемся в том, что излучают с абонентских станций псевдослучайные сигналы, модулированные низкоскоростной информацией, выделяют и перекоммутируют на борту спутника-ретранслятора указанную информацию и переизлучают ее в отведенном диапазоне частот пространственно разнесенными лучами на разных частотах, излучают в этом же диапазоне частот с каждого спутника-ретранслятора собственный псевдослучайный сигнал синхронизации с фазовой манипуляцией на всю пространственную зону обслуживания с плотностью мощности, постепенно увеличивающейся от центра зоны к ее краям с одновременной модуляцией указанного сигнала служебной информацией, предназначенной для управления системой связи, осуществляют на каждом спутнике-ретрансляторе контроль мест расположения всех абонентских станций относительно пространственных сот, образованных лучами антенн спутника-ретранслятора, осуществляют прием пакетов низкоскоростной информации от абонентских станций и запоминают их информационную часть, определяют по преамбуле пакетов рассогласования по несущей частоте и задержке кода относительно эталонов, имеющихся на каждом спутнике-ретрансляторе с последующим запоминанием указанных рассогласований, извлекают из памяти, формируют и излучают группы пакетов информации в заданных парциальных временных интервалах, предназначенные для передачи абонентам в различные пространственные соты с преамбулами, включающими значения указанных рассогласований для каждой из абонентских станций, при этом на всех абонентских станциях осуществляют прием сигнала синхронизации со спутника-ретранслятора служебной информации, осуществляют компенсацию в передатчиках с автоподстройкой доплеровского смещения по несущей и тактовой частотам с использованием принятого со спутника-ретранслятора сигнала синхронизации, осуществляют автоподстройку собственных передатчиков по несущей частоте и задержке кода с использованием значений рассогласований, выделенных из упомянутой преамбулы, устанавливают на каждой абонентской станции внутренние коды в передатчике и приемнике, формируют информацию в цифровой форме и производят ее временную компрессию, осуществляют ее многоосновное кодирование выделенными внутренними кодами и излучают сигнал в отведенных парциальных временных интервалах с преамбулой, включающей несколько периодов внутреннего кода с фиксированной задержкой или несколько периодов кода, выделенного группе абонентских станций, осуществляют прием предназначенных им пакетов, демодуляцию, компрессию и выделение переданной им информации, устанавливают связь между соседними спутниками-ретрансляторами, находящимися впереди, справа, слева, сзади относительно вектора их движения, при этом каждый из спутников-ретрансляторов по принципу построения сети выполняет роль как абонентской станции, синхронизуемой с соседнего спутника-ретранслятора, от которого синхронизуются другие спутники-ретрансляторы, определяют на спутниках-ретрансляторах время выхода каждой абонентской станции из зоны обслуживания, предварительно посылая им сигнал предупреждения с рекомендацией о переходе на связь с новым благоприятным спутником-ретранслятором на новом парциальном временном интервале и частоте другого пространственного луча низкоскоростной линии, при этом на абонентских станциях, передавая информацию на выходящей из зоны обслуживания спутник-ретранслятор, осуществляют прием сигнала синхронизации от нового спутника-ретранслятора, осуществляют компенсацию доплеровского смещения по несущей и тактовой частотам в передатчике с автоподстройкой, устанавливают рекомендованные парциальный временной интервал и выделенную частоту, производят синхронизацию по новому спутнику-ретранслятору передатчика с автоподстройкой, передают некоторое время низкоскоростную информацию одновременно на оба спутника-ретранслятора, а на новом спутнике-ретрансляторе согласуют по времени потоки информации, приходящие непосредственно от абонентских станций и ретранслированные выходящим из зоны обслуживания спутником-ретранслятором, после чего осуществляют переход только на прием и обработку низкоскоростной информации непосредственно от абонентских станций с оповещением их об этом, согласно изобретению на абонентских станций обеспечивают временную компрессию высокоскоростной информации, модулируют указанной информацией вновь введенные внутренние псевдослучайные коды при их многоосновном кодировании, модулируют полученным результирующим процессом выделенную для передачи высокоскоростной информации несущую частоту с одновременным формированием упомянутых внутренних кодов при небольших значениях их периода и более высоких тактовых частотах относительно внутренних кодов, используемых в низкоскоростных линиях связи, при этом обеспечивают кратность периодов упомянутых внутренних кодов, их взаимное фазирование, а также кратность тактовых частот, формируют на спутниках-ретрансляторах все упомянутые коды, обеспечивают их взаимную синхронизацию и фазирование с кодом синхронизации как по задержке кодов, так и по тактовым частотам, осуществляют в приемниках абонентских станций прием и выделение сигналов синхронизации со спутников-ретрансляторов и взаимную синхронизацию и фазирование по ним внутренних кодов для модуляции высокоскоростной информации, внутренних кодов для модуляции низкоскоростной информации и абонентских кодов, проводят компенсацию в передатчиках с автоподстройкой доплеровского смещения для выделенной несущей и заданных тактовых частот с учетом принятых пропорций в линиях низкоскоростной и высокоскоростной связи между соответственно несущими и тактовыми частотами, осуществляют подстройку собственных передатчиков с автоподстройкой по упомянутой несущей частоте и временной задержке кода на заданной тактовой частоте с использованием значений рассогласований, выделенных из преамбул сигналов, применяемых от спутников-ретрансляторов, модулированных высокоскоростной информацией, обеспечивают при этом синхронное формирование и фазирование внутренних кодов, осуществляют на борту спутников-ретрансляторов прием пакетов сигналов, модулированных высокоскоростной информацией с абонентских станций на выделенных несущих частотах, внутренних кодах и на выделенных парциальных временных интервалах, их демодуляцию и запоминание информационной части пакетов, проводят оценку по преамбуле пакетов значений рассогласований по несущей частоте и задержке кода для каждой абонентской станции относительно имеющихся на спутниках-ретрансляторах эталонов с последующим их запоминанием, извлекают из памяти пакеты высокоскоростной информации, производят многоосновное кодирование ими выделенных каждой абонентской станции внутренних кодов, извлекают из памяти относящиеся к каждой абонентской станции оценки рассогласований по несущей частоте и задержке кода, модулируют рассогласованиями внутренний код преамбулы, модулируют результирующим сигналом выделенную несущую частоту и излучают полученный сигнал в заданном парциальном временном интервале в те пространственные соты, где расположены соответствующие абонентские станции - адресаты, при этом парциальные временные интервалы излучения пакетов сигналов пространственно разнесенными лучами, а также парциальные интервалы приема пакетов сигналов жестко привязывают и синхронизируют с формируемым на спутнике-ретрансляторе сигналом синхронизации, а на абонентских станциях принимают эти сигналы, демодулируют высокоскоростную и низкоскоростную информацию, проводят ее декомпрессию, осуществляют автоподстройку по введенной несущей частоте и задержке введенных внутренних кодов передатчиков с автоподстройкой с использованием выделенных рассогласований из преамбулы, одновременно, на каждом спутнике-ретрансляторе модулируют сигнал синхронизации общими данными, предназначенными для согласования работы всех абонентских станций и соседних спутников-ретрансляторов, обеспечивают модуляцию абонентских кодов в линиях низкоскоростной связи данными, обеспечивающими индивидуальное согласование работы абонентских станций, осуществляют излучение, прием, обработку указанных сигналов и их использование соответствующими абонентскими станциями, на спутниках-ретрансляторах оценивают время выхода из зоны обслуживания по высокоскоростным и низкоскоростным линиям связи каждую из абонентских станций с предварительным информированием их об этом и с рекомендацией о переходе на связь через новые ступники-ретрансляторы на новых парциальных временных интервалах и частотах пространственных лучей низкоскоростной и высокоскоростной связи, производят на новых спутника-ретрансляторах синхронный по времени прием и согласование высокоскоростной и низкоскоростной информации, поступающей непосредственно с абонентских станций и этой же информации, поступающей от спутника-ретранслятора, уходящего из зоны видимости через межспутниковые линии связи, производят прием высокоскоростной и низкоскоростной информации только от абонентских станций с оповещением их об этом, обеспечивают в приемниках абонентских станций синхронное формирование и фазирование внутренних кодов с кодом синхронизации, осуществляют в передатчиках с автоподстройкой абонентских станций синхронное формирование и фазирование внутренних кодов, предназначенных для передачи высокоскоростной информации, по внутренним кодам, используемым для передачи низкоскоростной информации. The problem is solved in that in the method of high-speed communication through satellites in low and medium orbits, which consists in the fact that pseudorandom signals modulated by low-speed information are emitted from subscriber stations, this information is extracted and switched on board the relay satellite and re-emitted in the allotted range frequencies of spatially separated beams at different frequencies, emit in the same frequency range from each repeater satellite its own pseudo-random synchronous signal With phase shift keying to the entire spatial service area with a power density gradually increasing from the center of the zone to its edges while modulating the specified signal with service information designed to control the communication system, the locations of all subscriber stations relative to the spatial cells are monitored on each repeater satellite formed by the beams of the antenna of the satellite-relay, receive packets of low-speed information from subscriber stations and they find their information part, determine by the preamble of the mismatch packets on the carrier frequency and code delay relative to the standards available on each relay satellite with subsequent storing of these mismatches, retrieve from the memory, form and emit groups of information packets in predetermined partial time intervals intended for transmission subscribers in various spatial cells with preambles that include the values of the indicated mismatches for each of the subscriber stations, while at all Attending stations receive the synchronization signal from the service information relay satellite, compensate the transmitters with automatic Doppler shift according to the carrier and clock frequencies using the synchronization signal received from the satellite relay, and automatically adjust their own transmitters according to the carrier frequency and code delay using the mismatch values extracted from the said preamble, internal codes are set at each subscriber station the sensor and the receiver, generate information in digital form and compress it temporarily, perform multi-basic encoding with the allocated internal codes and emit a signal in the allotted partial time intervals with a preamble that includes several periods of the internal code with a fixed delay or several periods of the code allocated to a group of subscriber stations receive packets destined for them, demodulate, compress and extract the information transmitted to them, establish communication between neighboring the repeater satellites located in front of, on the right, on the left, behind, relative to the vector of their movement, while each of the relay satellites by the principle of building a network acts as a subscriber station synchronized from a neighboring relay satellite from which other relay satellites are synchronized, determine on repeater satellites, the time each subscriber station leaves the service area, having previously sent them a warning signal with a recommendation to switch to a new favorable satellite IK-relay on a new partial time interval and frequency of another spatial beam of a low-speed line, while at the subscriber stations, transmitting information on the satellite-relay coming out of the service area, the synchronization signal is received from the new satellite-relay, the Doppler offset is compensated on the carrier and clock frequencies in the transmitter with automatic tuning, set the recommended partial time interval and the allocated frequency, synchronize for a new transmitter relay satellite with automatic tuning, low-speed information is transmitted for some time simultaneously to both relay satellites, and on the new relay satellite the time flows of information coming directly from subscriber stations and relayed out of the coverage area by the relay relay are coordinated, and then they are carried out the transition only to the reception and processing of low-speed information directly from subscriber stations with their notification about it, according to the invention and subscriber stations provide temporary compression of high-speed information, modulate the newly entered internal pseudo-random codes with their information for multi-base coding, modulate the carrier frequency allocated for transmitting high-speed information with the resulting resulting process, while simultaneously generating the mentioned internal codes with small values of their period and higher clock frequencies relative to internal codes used in low-speed communication lines, both of which they print the multiplicity of the periods of the mentioned internal codes, their mutual phasing, as well as the frequency of the clock frequencies, form all the mentioned codes on the relay satellites, ensure their mutual synchronization and phasing with the synchronization code, both by delay of the codes and by the clock frequencies, carried out in subscriber receivers stations receiving and extracting synchronization signals from satellite transponders and mutual synchronization and phasing of internal codes for them to modulate high-speed information, internal for modulating low-speed information and subscriber codes, carry out compensation in transmitters with automatic Doppler shift for the selected carrier and the specified clock frequencies, taking into account the accepted proportions in the lines of low-speed and high-speed communication between the carrier and clock frequencies respectively, carry out the adjustment of their own transmitters with automatic tuning for the said carrier the frequency and time delay of the code at a given clock frequency using the mismatch values extracted from preambles of signals used from satellite transponders modulated with high-speed information, provide simultaneous generation and phasing of internal codes, receive on-board satellite transponders receive packets of signals modulated by high-speed information from subscriber stations on allocated carrier frequencies, internal codes and on dedicated partial time intervals, their demodulation and memorization of the information part of the packages, evaluate the preamble of the packages of values According to the carrier frequency and code delay for each subscriber station relative to the standards available on the satellite-relay transponders with their subsequent storage, high-speed information packets are extracted from the memory, multi-base coding of the internal codes allocated to each subscriber station is performed, and estimates from each subscriber station are extracted from the memory discrepancies in the carrier frequency and code delay, modulate discrepancies the internal code of the preamble, modulate the resulting signal selection carrier frequency and radiate the received signal in a given partial time interval to the spatial cells where the corresponding subscriber stations are located, the partial time intervals of the emission of signal packets by spatially separated beams, as well as the partial intervals of the reception of signal packets are tightly coupled and synchronized with the generated on a satellite-relay, a synchronization signal, and at subscriber stations receive these signals, demodulate high-speed and low-speed other information, it is decompressed, it is auto-tuned according to the entered carrier frequency and the delay of the entered internal codes of the transmitters with auto-tuning using the selected mismatches from the preamble, at the same time, on each repeater satellite, the synchronization signal is modulated with common data designed to coordinate the work of all subscriber stations and neighboring satellite transponders provide modulation of subscriber codes in low-speed communication lines with data providing an individual the coordination of the work of subscriber stations, they carry out the radiation, reception, processing of these signals and their use by the corresponding subscriber stations; on the relay satellites, they estimate the time to leave the service area using high-speed and low-speed communication lines for each of the subscriber stations with their preliminary notification of this and with a recommendation on the transition to communication through new hub-repeaters at new partial time intervals and frequencies of spatial beams of low-speed and high-speed communications, produce on a new satellite-transponders time-synchronous reception and coordination of high-speed and low-speed information coming directly from subscriber stations and the same information coming from a satellite-relay, leaving the field of view through inter-satellite communication lines, receive high-speed and low-speed information only from subscriber stations with their notification about this, provide synchronous generation and phasing in receivers of subscriber stations internal codes with a synchronization code, synchronous generation and phasing of internal codes for transmitting high-speed information are carried out in transmitters with automatic tuning of subscriber stations using internal codes used to transmit low-speed information.
Целесообразно, чтобы в способе высокоскоростной и низкоскоростной связи с использование на низких и средних орбитах, согласно изобретению, на спутниках-ретрансляторах и абонентских станциях обеспечивалось регулирование пропускной способности отдельных каналов высокоскоростной и низкоскоростной связи за счет объединения нескольких парциальных временных интервалов в один большой интервал, в рамках которого передавалась бы информация от абонента к абоненту, а в каждом таком временном интервале допускалась передача нескольких уплотняемых по коду сигналов как от одной, так и от нескольких абонентских станций, с абонентских станций передавались преамбуле пакетов их порядковые номера путем модуляции на π внутреннего кода преамбулы, а на спутниках-ретрансляторах проводился прием и демодуляция переданной информации с выделением номеров пакетов и ее записью в соответствующем порядке в буферную память, проводилась оценка по преамбулам пакетов уровней принимаемых сигналов с повышенной и пониженной мощностью и сообщались соответствующим абонентским станциям в преамбулах вновь формируемых пакетов уровни ее корректировки, на абонентских станциях эта информация выделялась и регулировались мощности передатчиков, также обеспечивалась на ступниках-ретрансляторах передача циркулярной информации нескольким абонентским станциям путем соответствующей коммутации пакетов. It is advisable that in the method of high-speed and low-speed communication with use in low and medium orbits, according to the invention, on relay satellites and subscriber stations, the throughput of individual channels of high-speed and low-speed communications is ensured by combining several partial time intervals in one large interval, in in the framework of which information would be transmitted from subscriber to subscriber, and in each such time interval the transmission of several seals was allowed the code signals received from one or several subscriber stations, from the subscriber stations, the packet preamble was transmitted their sequence numbers by modulating the internal preamble code on π, and on the relay satellites the transmitted information was received and demodulated with the allocation of packet numbers and its recording in the corresponding order to the buffer memory, an assessment was made according to the preambles of the packets of levels of the received signals with increased and reduced power and communicated to the corresponding subscriber stations in the preambles x newly formed package levels of its adjustment to the subscriber station and this information is allocated regulated power transmitters also provides on-Stupnikov repeaters circular transfer information to multiple subscriber stations by switching the respective packets.
Целесообразно, чтобы в способе высокоскоростной и низкоскоростной связи с использованием спутников на низких и средних орбитах, согласно изобретению, на спутниках-ретрансляторах формировались и излучались в направлении соседних спутников-ретрансляторов сигналы синхронизации и сигналы с адресными кодами, модулированные служебными данными, а также сигналы, модулированные высокоскоростной и низкоскоростной информацией на выделенных несущих частотах, парциальных интервалах и внутренних кодах при многоосновном их кодировании в соответствии с адресом передачи, на соседних спутниках, эти сигналы принимали, выделяли высокоскоростную и низкоскоростную информацию и заносили в буферную память для ее последующей передачи в соответствии с адресом на другие спутники-ретрансляторы или абонентские станции-адресаты, а служебные данные выделяли и использовали для согласования работы аппаратура спутников-ретрансляторов и соответствующих абонентских станций, находящихся в зоне обслуживания данного спутника-ретранслятора. It is advisable that in the method of high-speed and low-speed communication using satellites in low and medium orbits, according to the invention, synchronization signals and signals with address codes modulated with service data, as well as signals, are generated and emitted in the direction of neighboring satellite repeaters, according to the invention, modulated by high-speed and low-speed information at the allocated carrier frequencies, partial intervals and internal codes with their multi-base coding in accordance In addition to the transmission address, on neighboring satellites, these signals were received, allocated high-speed and low-speed information and stored in the buffer memory for its subsequent transmission in accordance with the address to other relay satellites or subscriber-destination stations, and service data was extracted and used for coordination the equipment of satellite transponders and corresponding subscriber stations located in the coverage area of this satellite transponder.
Целесообразно, чтобы в способе высокоскоростной и низкоскоростной связи с использованием спутников на низких и средних орбитах, согласно изобретению, на абонентских станциях и спутниках-ретрансляторах поиск сигналов по частоте и задержке, начальную синхронизацию приемников и передатчиков с автоподстройкой по задержке кода и частоте, поддержание готовности системы к немедленной передаче высокоскоростной информации после перерывов в сеансах связи, осуществляли по низкоскоростным линиям связи, а при необходимости начать обмен высокоскоростной информацией проводили компенсацию доплеровского смещения по несущей и тактовой частотам с учетом принятых в системе связи соотношений по несущим и тактовым частотам между высокоскоростными и низкоскоростными линиями связи, проводили фазирование внутренних кодов в передатчиках с автоподстройкой высокоскоростных линий связи с соответствующими передатчиками низкоскоростных линий связи, а далее осуществляли синхронный переход на поддержание синхронизации по частоте и задержки только по высокоскоростной линии связи, либо одновременно по линии низкоскоростной и высокоскоростной связи, а после завершения передачи информации одновременно по двум линиям связи поддерживали синхронизацию только по низкоскоростным линиям связи. It is advisable that in the high-speed and low-speed communication method using satellites in low and medium orbits, according to the invention, at subscriber stations and relay satellites, search for signals in frequency and delay, initial synchronization of receivers and transmitters with automatic tuning for code delay and frequency, maintaining readiness systems for the immediate transmission of high-speed information after interruptions in communication sessions, carried out on low-speed communication lines, and if necessary, begin the exchange of high-speed the doppler information was used to compensate for the Doppler shift in the carrier and clock frequencies taking into account the ratios of the carrier and clock frequencies adopted in the communication system between high-speed and low-speed communication lines, phased internal codes in transmitters with automatic tuning of high-speed communication lines with the corresponding transmitters of low-speed communication lines, and then performed a synchronous transition to maintaining frequency synchronization and delays only on a high-speed communication line, or neous through the low-speed and high-speed communication, and after completion of the transfer information simultaneously on the two connection lines maintained synchronization only for low-speed communication lines.
Целесообразно, чтобы в способе высокоскоростной и низкоскоростной связи с использованием спутников на низких и средних орбитах, согласно изобретению, на спутниках-ретрансляторах дополнительно устанавливались прозрачные стволы-ретрансляторы, через которые ретранслировались пакеты сигналов от абонентских станций и соседних спутников-ретрансляторов, модулированных высокоскоростной и низкоскоростной информацией с преамбулами при временном их уплотнении и уплотнении по коду, на абонентских станциях и соседних спутниках-ретрансляторах осуществляли автоподстройку собственных передатчиков с автоподстройкой по несущей частоте и задержке внутренних кодов, используя для этого сигналы синхронизации от соответствующих спутников-ретрансляторов и принятые преамбулы собственных сигналов, переретранслированных прозрачным стволом этого же ретранслятора, обеспечивали за счет автоподстройки собственных передатчиков с автоподстройкой излучение сигналов, модулированных высокоскоростной и низкоскоростной информацией с такими упреждениями по времени относительно формируемых на борту каждого спутника-ретранслятора сигнала синхронизации, которые обеспечивали бы переретрансляцию пакетов сигналов прозрачными стволами этих спутников-ретрансляторов в точно заданных парциальных временных интервалах, которые в свою очередь совпадали бы с интервалами, при которых пространственно разнесенные лучи приемопередающих фазированных антенных решеток спутников-ретрансляторов обеспечивали бы передачу высокоскоростной и низкоскоростной информации именно в те соты, в которых расположены соответствующие абонентские станции-адресаты, принимающие и выделяющие предназначенную им информацию. It is advisable that in the method of high-speed and low-speed communication using satellites in low and medium orbits, according to the invention, transparent relay trunks are additionally installed on the relay satellites, through which packets of signals from subscriber stations and neighboring satellite relay transmitters modulated by high-speed and low-speed are relayed information with preambles during their temporary compaction and compaction by code, at subscriber stations and neighboring relay satellites x, they carried out automatic tuning of their own transmitters with automatic tuning according to the carrier frequency and delay of internal codes, using synchronization signals from the corresponding satellite transponders and the received preambles of their own signals, relayed by the transparent trunk of the same repeater, and, due to the automatic tuning of their own transmitters with automatic tuning, the emission of signals modulated high-speed and low-speed information with such lead time in relation to the formation onboard each synchronization signal repeater satellite, which would ensure the relay of signal packets by the transparent trunks of these relay satellites at precisely specified partial time intervals, which in turn would coincide with the intervals at which the spatially separated beams of the transceiver phased antenna arrays of the relay transponders would ensure the transmission of high-speed and low-speed information precisely to those cells in which the corresponding subscribers are located s station destination, receiving and releasing information designed them.
Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для способа высокоскоростной и низкоскоростной связи через спутники на низких и средних орбитах, содержащем на спутнике-ретрансляторе антенну для передачи сигнала синхронизации, приемопередающие фазированные антенные решетки для низкоскоростных линий связи с высокочастотными узлами, блок формирования сигнала синхронизации и служебной информации, приемник низкоскоростных линий связи и вызова ретранслятора, синтезатор сетки частот, блок формирования пакетов с буферной памятью, блок дискриминаторов с формирователем преамбулы, тактовый генератор, блок генераторов кодов, систему управления, формирователь вызова абонентских станций, абонентскую станцию, включающую приемопередающую антенну с высокочастотной частью, приемник, приемник сигнала синхронизации, передатчик с автоподстройкой, схему компенсации доплеровского смещения, блок формирования и обработки цифровой информации и формирования пакетов, согласно изобретению, на спутнике-ретрансляторе вводят приемопередающие фазированные антенные решетки для высокоскоростных линий связи с высокочастотными узлами, подключенные по выходу к приемнику высокоскоростных линий связи, выход которого подключен к блоку формирователя пакетов с буферной памятью, в блок генераторов кодов дополнительно вводят формирователи внутренних кодов для высокоскоростных линий связи, а в блок дискриминаторов с формирователем преамбулы вводят дискриминаторы для высокоскоростных линий связи, которые подключают к блоку генераторов кодов и к приемнику высокоскоростных линий связи, а все введенные блоки подключают в системе управления, абонентские станции дополнительно содержат комплект аппаратуры высокоскоростной связи, включающий в себя фазированную антенную решетку с высокочастотной частью, приемник, систему синхронизации и выделения информации, передатчик с автоподстройкой, схему компенсации доплеровского приращения частоты, блок обработки цифровой информации и формирования пакетов, соединенные между собой и с системой управления, вводят демодулятор высокоскоростных линий связи, первый вход которого подключен к выходу генератора внутренних кодов, в который дополнительно введены формирователи внутренних кодов для высокоскоростных линий связи, соединенные через вход-выход умножителя частоты в k раз с выходом управляемого тактового генератора, а второй выход упомянутого демодулятора для высокоскоростной информации через выход-вход смесителя с усилителем промежуточной частоты подключен к выходу синтезатора сетки частот, при этом схема компенсации доплеровского приращения частоты соединена со схемой компенсации доплеровского смещения частоты, передатчик с автоподстройкой низкоскоростных линий соединен с передатчиком с автоподстройкой высокоскоростных линий связи, а приемник сигнала синхронизации соединен с системой синхронизации и выделения информации и с передатчиком с автоподстройкой, при этом выход управляемого генератора соединен с цепочкой, состоящей из умножителя частоты в n раз, смесителя с усилителем промежуточной частоты, фазового детектора с фильтром нижних частот, сумматора напряжений, причем второй вход смесителя с усилителем промежуточной частоты соединен с синтезатором сетки частот, а второй вход фазового детектора с фильтром нижних частот соединен с выходом управляемого тактового генератора, причем введенный генератор внутренних кодов высокоскоростных линий связи выполнен с возможностью жесткой синхронизации и фазирования от генератора кодов синхронизации, с которым синхронизируется и фазируется также генератор абонентских кодов и генератор внутренних кодов для низкоскоростных линий, вводят дополнительного модулятор для высокоскоростной связи и две цепочки элементов, вход которых подключен к выходу приемника, причем первая из этих цепочек включает в себя дискриминатор частоты с фильтром нижних частот, подключенный через управляемый переключатель ко входу сумматора напряжения, выход которого соединен с управляемым генератором, первый выход которого подключен ко входу упомянутого модулятора для высокоскоростной связи, а второй - ко входу фазового детектора с фильтром нижних частот, выход которого соединен со входом упомянутого сумматора напряжения, дискриминатор частот с фильтром нижних частот по второму входу соединен с генератором внутренних кодов для высокоскоростных линий, модулятор для высокоскоростной связи соединен с выходом блока обработки цифровой информации и формирователем пакета, а также с выходом синтезатора сетки частот, а по выходу - с приемопередающей фазированной антенной решеткой с высокочастотной частью, вторая цепочка элементов включает дискриминатор задержки с фильтром нижних частот, соединенный через управляемый переключатель с сумматором напряжения, первый выход которого подключен ко входу фазового детектора с фильтром нижних частот, а второй выход - ко входу генератора внутренних кодов для высокоскоростной связи, выход которого через управляемый переключатель подключен к упомянутому модулятору для высокоскоростной связи, причем управляющие входы упомянутых переключателей подключены к выходу системы управления, а выход упомянутого фазового детектора с фильтром нижних частот соединен со вторым входом упомянутого сумматора напряжения, а второй вход дискриминатора задержки с фильтром нижних частот соединен с выходом генератора внутренних кодов для высокоскоростных линий, при этом управляющий вход упомянутого генератора внутренних кодов для высокоскоростной связи через фазирующее устройство соединен с выходом генератора внутренних кодов для низкоскоростных линий, а само фазирующее устройство по управляющему входу соединено с системой управления. The problem is also solved by the fact that in the device for a method of high-speed and low-speed communication via satellites in low and medium orbits, containing on the repeater satellite an antenna for transmitting a synchronization signal, transceiver phased array antennas for low-speed communication lines with high-frequency nodes, a block for generating a synchronization signal and service information, receiver of low-speed communication lines and repeater call, frequency grid synthesizer, packet forming unit with buffer memory , a discriminator unit with a preamble generator, a clock generator, a code generator unit, a control system, a subscriber station call generator, a subscriber station including a high-frequency transceiver antenna, a synchronization signal receiver, a self-tuning transmitter, a Doppler shift compensation circuit, a generation unit and processing of digital information and packet formation, according to the invention, transceiver phased antenna arrays are introduced into the repeater satellite for high-speed communication lines with high-frequency nodes, connected at the output to a high-speed communication line receiver, the output of which is connected to a packetizer block with a buffer memory, additionally, internal code generators for high-speed communication lines are added to the code generator block, and discriminators are introduced into the discriminator block with a preamble generator for high-speed communication lines that connect to the block of code generators and to the receiver of high-speed communication lines, and all entered blocks connect the control system, the subscriber stations additionally contain a set of high-speed communication equipment, including a phased array with a high-frequency part, a receiver, a synchronization and information extraction system, a self-tuning transmitter, a Doppler frequency increment compensation circuit, a digital information processing and packet forming unit, connected between themselves and with the control system, a demodulator of high-speed communication lines is introduced, the first input of which is connected to the output of the generator internally of these codes, into which additional shapers of internal codes for high-speed communication lines are added, connected through the input / output of the frequency multiplier by a factor of k to the output of a controlled clock generator, and the second output of the aforementioned demodulator for high-speed information through the output-input of a mixer with an intermediate frequency amplifier is connected to the output of the frequency grid synthesizer, while the compensation circuit for the Doppler frequency increment is connected to the compensation circuit for the Doppler frequency shift, the transmitter a low-speed line is connected to a transmitter with automatic tuning of high-speed communication lines, and a synchronization signal receiver is connected to a synchronization and information extraction system and to a transmitter with automatic tuning, while the output of a controlled generator is connected to a chain consisting of an n times frequency multiplier, a mixer with an intermediate amplifier frequency, phase detector with a low-pass filter, a voltage adder, and the second input of the mixer with an intermediate frequency amplifier is connected to the grid synthesizer for an hour from, and the second input of a phase detector with a low-pass filter is connected to the output of a controlled clock generator, and the introduced generator of internal codes for high-speed communication lines is capable of tight synchronization and phasing from the generator of synchronization codes, with which the subscriber code generator and the internal generator are also synchronized and phased codes for low-speed lines, introduce an additional modulator for high-speed communication and two chains of elements, the input of which is connected to the output the first of these chains includes a frequency discriminator with a low-pass filter connected via a controlled switch to the input of the voltage combiner, the output of which is connected to a controlled generator, the first output of which is connected to the input of the aforementioned modulator for high-speed communication, and the second to the input a phase detector with a low-pass filter, the output of which is connected to the input of the aforementioned voltage adder, a frequency discriminator with a low-pass filter at the second input is connected to the generator internal codes for high-speed lines, a modulator for high-speed communication is connected to the output of the digital information processing unit and the packet generator, as well as to the output of the frequency synthesizer, and by the output, with a phased-array transceiver antenna with a high-frequency part, the second chain of elements includes a delay discriminator with a filter low pass, connected via a controlled switch to a voltage combiner, the first output of which is connected to the input of a phase detector with a low pass filter, and w a swarm output - to the input of the internal code generator for high-speed communication, the output of which through a controllable switch is connected to the said modulator for high-speed communication, the control inputs of these switches being connected to the output of the control system, and the output of the said phase detector with a low-pass filter connected to the second input of the said a voltage adder, and the second input of the delay discriminator with a low-pass filter is connected to the output of the internal code generator for high-speed in this case, the control input of the said internal code generator for high speed communication through a phasing device is connected to the output of the internal code generator for low speed lines, and the phasing device itself is connected to the control system via the control input.
Изобретение может быть применено в космических системах ретрансляции данных, в системах связи, использующих спутники на высоких орбитах, в наземных сотовых сетях связи, в системах управления космическими аппаратами. The invention can be applied in space data relay systems, in communication systems using satellites in high orbits, in terrestrial cellular communication networks, in spacecraft control systems.
В дальнейшем изобретение поясняется описанием вариантов его осуществления со ссылками на сопровождающие чертежи, в числе которых: фиг. 1 изображает блок-схему устройства аппаратуры спутника ретранслятора (1) - (13), фиг. 2 - блок-схему устройства абонентской станции (14) - (26), фиг. 3 - более подробную функциональную схему приемной части абонентской стадии (27) - (47), фиг. 4 - более подробную функциональную схему передающей части абонентской станции (48) - (66). На фиг. 3 и фиг. 4 приведены необходимые взаимные связи между приемной и передающей частью абонентской станции. The invention is further explained in the description of its embodiments with reference to the accompanying drawings, including: FIG. 1 depicts a block diagram of a device for repeater satellite equipment (1) to (13), FIG. 2 is a block diagram of a subscriber station device (14) to (26), FIG. 3 is a more detailed functional diagram of the receiving part of the subscriber stage (27) - (47), FIG. 4 - a more detailed functional diagram of the transmitting part of the subscriber station (48) - (66). In FIG. 3 and FIG. 4 shows the necessary mutual relations between the receiving and transmitting part of the subscriber station.
Предполагается, что на спутниках-ретрансляторах имеются приемопередающие фазированные антенные решетки, обеспечивающие прием и передачу сигналов соответственно для низкоскоростных и высокоскоростных линий связи, диаграммы направленности которых формируют на поверхности Земли пространственные зоны обслуживания. Границы зоны обслуживания определяются минимальным углом места, при котором еще гарантирована надежная связь между абонентскими станциями и каждым спутником-ретранслятором. It is assumed that transponder satellites have phased-array transceivers that provide reception and transmission of signals, respectively, for low-speed and high-speed communication lines, whose radiation patterns form spatial service areas on the Earth's surface. The boundaries of the service area are determined by the minimum elevation angle at which reliable communication between subscriber stations and each repeater satellite is still guaranteed.
В свою очередь фазированные антенные решетки своими более узкими лучами образуют на поверхности Земли соты, в рамках которых передача (прием) сигналов происходит на одной из нескольких частот, выделенных для работы. In turn, phased antenna arrays with their narrower beams form cells on the Earth's surface, within which the transmission (reception) of signals occurs at one of several frequencies allocated for operation.
На каждом спутнике-ретрансляторе предусмотрена также антенна, излучающая псевдослучайный сигнал синхронизации на всю зону обслуживания. Этот сигнал передается в диапазоне низкоскоростных линий связи и модулируется по фазе служебной информацией, необходимой для согласования работы спутников-ретрансляторов и абонентских станций. Каждый спутник-ретранслятор передает сигнал синхронизации со своим псевдослучайным кодом, который является квазиортогональным по отношению к сигналам синхронизации от других спутников ретрансляторов. Сигналы синхронизации и сигналы, переносящие информацию, также отличаются по форме кода. Желательно излучение сигнала синхронизации проводить в те соты, в которые в данный момент не попадают сигналы, переносящие низкоскоростную информацию, что уменьшает взаимные помехи. Целесообразно для сигнала синхронизации одновременно использовать весь или большую часть диапазона частот, выделенного для низкоскоростной связи, а для передачи низкоскоростной информации в разные пространственные соты применять частотное разделение, используя одновременно только отдельные участки выделенного диапазона частот. Большая широкополосность сигнала синхронизации обеспечивает более высокую точность синхронизации. Each repeater satellite also has an antenna that emits a pseudo-random synchronization signal throughout the service area. This signal is transmitted in the range of low-speed communication lines and is phase-modulated by overhead information necessary for coordinating the operation of satellite repeaters and subscriber stations. Each repeater satellite transmits a synchronization signal with its pseudo-random code, which is quasi-orthogonal to the synchronization signals from other relay satellites. Synchronization signals and signals carrying information also differ in code form. It is advisable to carry out the radiation of the synchronization signal in those cells into which signals carrying low-speed information do not fall at the moment, which reduces mutual interference. It is advisable for the synchronization signal to simultaneously use all or most of the frequency range allocated for low-speed communication, and to transmit low-speed information to different spatial cells, apply frequency separation, using only separate sections of the selected frequency range at the same time. Greater sync signal bandwidth provides higher clock accuracy.
На абонентских станциях осуществляют формирование пакетов, содержащих низкоскоростную и высокоскоростную информацию, подлежащую передаче, и их излучение на спутники-ретрансляторы соответственно на выделенных для низкоскоростной и выскоскоростной связи частотах и в отводимых парциальных временных интервалах. При этом псевдослучайные внутренние коды, предназначенные соответственно для передачи низкоскоростной и высокоскоростной информации, целесообразно иметь различными. Целесообразно проводить формирование кодов для высокоскоростной передачи информации на более высоких тактовых частотах, чем для низкоскоростных линий передачи, поскольку для высокоскоростной передачи информации может быть выделен больший частотный диапазон в менее загруженном участке спектра. При этом периоды кодовых последовательностей для высокоскоростной связи желательно иметь меньше периодов, применяемых для низкоскоростной связи, однако эти периоды целесообразно иметь кратными. Также необходимо, чтобы тактовые частоты, применяемые для низкоскоростной и высокоскоростной связи, формировались одним тактовым генератором и были бы сфазированы между собой, а формируемые внутренние коды для низкоскоростной и высокоскоростной связи были бы также жестко синхронизированы и сфазированы, что легче достигается при кратности их периодов. Жесткая синхронизация и фазирование внутренних кодов между собой, а также с кодом сигнала синхронизации резко упрощает приемники абонентских станций и спутников-ретрансляторов, повышает надежность связи, увеличивает помехоустойчивость. Излучаемые абонентскими станциями сигналы должны включать преамбулу, состоящую из нескольких периодов выделенного каждой абонентской станции внутреннего кода с фиксированной задержкой, модулированной информацией о номере передаваемого пакета. На спутниках-ретрансляторах осуществляют прием соответствующих пакетов от абонентских станций с записью в буферную память информационной их части, а по преамбуле пакетов проводят оценку рассогласований по частоте и задержке с последующим их запоминанием. Далее осуществляют извлечение из буферной памяти ранее принятой информации и проводят формирование новых групп пакетов информации, предназначенных для передачи их адресатам (абонентским станциям и соседним спутникам-ретрансляторам) с вновь сформированными преамбулами, содержащими номер пакета, значения упомянутых рассогласований, а также саму информацию. At subscriber stations, packets are formed that contain low-speed and high-speed information to be transmitted and emitted to relay satellites, respectively, at frequencies allocated to low-speed and high-speed communications and in dedicated partial time intervals. In this case, pseudo-random internal codes intended, respectively, for transmitting low-speed and high-speed information, it is advisable to have different. It is advisable to generate codes for high-speed transmission of information at higher clock frequencies than for low-speed transmission lines, since for high-speed transmission of information a larger frequency range can be allocated in a less loaded section of the spectrum. In this case, the periods of the code sequences for high-speed communication, it is desirable to have fewer periods used for low-speed communication, however, it is advisable to have these periods multiple. It is also necessary that the clock frequencies used for low-speed and high-speed communications are formed by one clock generator and be phased among themselves, and the generated internal codes for low-speed and high-speed communications should also be rigidly synchronized and phased, which is easier to achieve with a multiplicity of their periods. Rigid synchronization and phasing of the internal codes between each other, as well as with the code of the synchronization signal, greatly simplifies the receivers of subscriber stations and satellite repeaters, increases the reliability of communication, and increases the noise immunity. The signals emitted by subscriber stations should include a preamble consisting of several periods of an internal code allocated to each subscriber station with a fixed delay modulated by information about the number of the transmitted packet. On relay satellites, the corresponding packets are received from subscriber stations with the information part of them stored in the buffer memory, and the discrepancies in frequency and delay are evaluated using the preamble of packets, followed by their storage. Next, the previously received information is extracted from the buffer memory and new groups of information packets are formed, intended for transmission to their recipients (subscriber stations and neighboring relay satellites) with newly formed preambles containing the packet number, the values of the mentioned mismatches, and also the information itself.
При этом все абонентские станции осуществляют компенсацию в передатчиках с автоподстройкой смещений по несущей и тактовым частотам соответственно по высокоскоростным и низкоскоростным линиям связи, используя для этого принятый со спутника-ретранслятора сигнал синхронизации, а также заданные соотношения по несущим и тактовым частотам в линиях низкоскоростной и высокоскоростной связи, осуществляют автоподстройку собственных передатчиков по несущей частоте и задержке кода, используя выделенные из преамбул значения соответствующих рассогласований. At the same time, all subscriber stations compensate for transmitters with automatic adjustment of displacements on the carrier and clock frequencies, respectively, on high-speed and low-speed communication lines, using the synchronization signal received from the repeater satellite, as well as the specified ratios on the carrier and clock frequencies in the low-speed and high-speed lines communications, they carry out automatic tuning of their own transmitters according to the carrier frequency and code delay, using the values of the corresponding p agreement
Далее на каждой абонентской станции вводят внутренние коды в передатчике и приемнике соответственно для низкоскоростной и высокоскоростной связи, обеспечивают формирование информации в цифровом виде и ее временную компрессию, проводят ее многоосновное кодирование выделенными внутренними кодами и излучают сигналы в отведенных парциальных временных интервалах. Следует отметить, что для синхронизации приемников линий низкоскоростной и высокоскоростной связи используется один сигнал синхронизации, формируемый в диапазоне частот низкоскоростных линий связи, что позволяет уменьшить объем аппаратуры на спутниках-ретрансляторах и абонентских станциях. На спутниках-ретрансляторах осуществляют контроль мест расположения абонентских станций относительно пространственных сот, формируемых для низкоскоростных и высокоскоростных линий связи. Then, at each subscriber station, internal codes are entered in the transmitter and receiver, respectively, for low-speed and high-speed communications, provide digital information generation and its time compression, carry out its multi-basic encoding with dedicated internal codes and emit signals in the allotted partial time intervals. It should be noted that for synchronization of receivers of low-speed and high-speed communication lines, one synchronization signal is used, which is generated in the frequency range of low-speed communication lines, which reduces the amount of equipment on relay satellites and subscriber stations. Repeater satellites monitor the location of subscriber stations relative to spatial cells formed for low-speed and high-speed communication lines.
На спутниках-ретрансляторах устанавливают связь с соседними спутниками-ретрансляторами, находящимися впереди, сзади, справа, слева относительно их вектора движения, аналогично установленной связи между спутниками-ретрансляторами и одной из абонентских станций, при этом каждый из спутников-ретрансляторов по принципу построения сети выполняет роль как абонентской станции, синхронизируемой с соседнего спутника ретранслятора, так и спутника-ретранслятора, от которого синхронизируются другие спутники-ретрансляторы. При этом возможна передача информации одновременно по двум линиям связи. Relay satellites establish communication with neighboring relay satellites in front, rear, right, and left with respect to their motion vector, similarly to established communication between relay satellites and one of the subscriber stations, each satellite relay, according to the principle of network construction, the role of both the subscriber station synchronized from the neighboring repeater satellite and the repeater satellite, from which other relay satellites are synchronized. In this case, it is possible to transmit information simultaneously on two communication lines.
Использование единых принципов построения низкоскоростной и высокоскоростной связи обеспечивает комплексное использование отдельных подсистем и узлов спутников-ретрансляторов и абонентских станций, комплексное использования диапазона частот, а следовательно, повышение рентабельности системы в целом. В частности, имеется возможность иметь едиными в интегрированной системе связи: линии синхронизации приемников и передатчиков, подсистемы поиска сигналов и начальной синхронизации приемников и передатчиков, подсистему вызова абонентов, подсистему компенсации доплеровского смещения, подсистему служебной связи между спутниками-ретрансляторами и абонентскими станциями, единые генераторы псевдослучайных кодов, единые системы управления на спутнике-ретрансляторе и абонентских станциях, единые подсистемы, обеспечивающие жизнедеятельность и функционирование спутников-ретрансляторов и абонентских станций. The use of common principles for building low-speed and high-speed communications provides the integrated use of individual subsystems and nodes of satellite repeaters and subscriber stations, the integrated use of the frequency range, and therefore, the increase in the profitability of the system as a whole. In particular, it is possible to have unified in the integrated communication system: synchronization lines for receivers and transmitters, signal search subsystems and initial synchronization of receivers and transmitters, subscriber call subsystem, Doppler shift compensation subsystem, service communication subsystem between relay satellites and subscriber stations, unified generators pseudo-random codes, unified control systems on the repeater satellite and subscriber stations, unified subsystems providing vital functions spacing and functioning of satellite repeaters and subscriber stations.
Одной из особенностей изобретения является гибкое регулирование пропускной способности каналов высокоскоростной и низкоскоростной связи, которое достигается двумя путями. Первый путь состоит в объединении нескольких парциальных временных интервалов в один интервал, в рамках которого передается информация от абонента к абоненту, при этом скорость передачи информации возрастает на число объединяемых парциальных интервалов. Второй путь заключается в том, что в любом временном интервале возможна передача нескольких уплотняемых по коду сигналов как от одной, так и от нескольких абонентских станций. В этом случае скорость передачи информации возрастает в (m • i) раз, где m - коэффициент, характеризующий увеличение парциального временного интервала, а i - коэффициент, определяющий число сигналов, уплотняемых по коду. Такое гибкое регулирование скорости передачи информации является следствием одновременного использования кодового и временного уплотнения. One of the features of the invention is the flexible control of the bandwidth of high-speed and low-speed communication channels, which is achieved in two ways. The first way is to combine several partial time intervals into one interval, within which information is transmitted from subscriber to subscriber, while the transmission rate of information increases by the number of combined partial intervals. The second way is that in any time interval it is possible to transmit several signals compressed by code from both one and several subscriber stations. In this case, the information transfer rate increases (m • i) times, where m is the coefficient characterizing the increase in the partial time interval, and i is the coefficient determining the number of signals compressed by code. Such flexible control of the information transfer rate is a consequence of the simultaneous use of code and time multiplexing.
При пакетной передаче информации должна быть предусмотрена четкая нумерация передаваемых пакетов на всем цикле передачи информации от одной абонентской станции к другой. Нумерация пакетов может содержаться в преамбуле, формируемой на абонентских станциях, например, путем модуляции на π внутреннего кода преамбулы. На борту спутника-ретранслятора информации о номере пакетов будет выделяться и обеспечиваться порядок записи информации в буферную память, а впоследствии и порядок ее считывания и передачи на абонентские станции и другие спутники-ретрансляторы. По преамбуле принимаемых пакетов на спутниках-ретрансляторах оцениваются также уровни сигналов с повышенной или пониженной мощностью, которые фиксируются и сообщаются абонентским станциям в преамбулах вновь формируемых пакетов. На абонентских станциях эту информацию выделяют и регулируют мощности своих передатчиков, обеспечивая тем самым адаптацию каналов связи к условиям их функционирования. На спутниках-ретрансляторах обеспечивается также передача циркулярной информации одновременно нескольким абонентским станциям путем соответствующей коммутации пакетов. When packet information is transmitted, a clear numbering of transmitted packets should be provided for the entire cycle of information transfer from one subscriber station to another. The numbering of packets may be contained in the preamble generated at the subscriber stations, for example, by modulation on π of the internal code of the preamble. On board the relay satellite information about the number of packets will be allocated and ensured the order of recording information in the buffer memory, and subsequently the order of its reading and transmission to subscriber stations and other relay satellites. According to the preamble of received packets on relay satellites, signal levels with increased or reduced power are also estimated, which are recorded and communicated to subscriber stations in the preambles of newly formed packets. At subscriber stations, this information is allocated and regulated by the power of their transmitters, thereby ensuring the adaptation of communication channels to the conditions of their operation. On relay satellites, circular information is also transmitted simultaneously to several subscriber stations by appropriate packet switching.
Таким образом, следует отметить, что предложен путь гибкого регулирования пропускной способности каналов передачи высокоскоростной и низкоскоростной информации, основанный на единых принципах, который позволяет адаптироваться к особенностям трафика, условиям работы радиолиний системы связи и пожеланиям абонентов. Thus, it should be noted that a way is proposed for flexible control of the bandwidth of transmission channels of high-speed and low-speed information, based on uniform principles, which allows you to adapt to the characteristics of the traffic, the operating conditions of the radio links of the communication system, and the wishes of subscribers.
Важной особенностью настоящего изобретения является дальнейшее развитие межспутниковых линий связи для обеспечения надежной связности системы. Хотя в современных системах персональной спутниковой связи чаще для обеспечения связности используются наземные ретрансляторы, однако в перспективе в системах персональной связи предполагается более широкое применение межспутниковых линий связи, поскольку это увеличивает зону обслуживания земной поверхности каждым спутником-ретранслятором и не требует выделения дополнительных частот для фидерных линий для связи с наземным ретранслятором. An important feature of the present invention is the further development of inter-satellite communication lines to ensure reliable system connectivity. Although in modern systems of personal satellite communications more often terrestrial repeaters are used to provide connectivity, in the future in personal communication systems wider use of inter-satellite communication lines is expected, since this increases the coverage area of the earth's surface by each satellite-relay and does not require additional frequencies for feeder lines for communication with a ground repeater.
Межспутниковая связь по высокоскоростным и низкоскоростным линиям передачи осуществляется на тех же принципах, что и связь между спутником-ретранслятором и абонентской станцией. При этом каждый из спутников-ретрансляторов в сети связи может выполнять роль как ведомого спутника, синхронизируемого с соседнего спутника-ретранслятора, так и ведущего спутника, от которого синхронизируются другие спутники. При такой организации межспутниковой связи сохраняются единые принципы построения аппаратуры спутника-ретранслятора и абонентской станции, уже описанные выше, что унифицирует, упрощает, а следовательно, и удешевляет разработку. Inter-satellite communication on high-speed and low-speed transmission lines is carried out on the same principles as the communication between the repeater satellite and the subscriber station. At the same time, each of the relay satellites in the communication network can play the role of both a slave satellite synchronized from a neighboring relay satellite and a leading satellite from which other satellites are synchronized. With such an organization of inter-satellite communications, the unified principles of building the equipment of a satellite-repeater and subscriber station, as already described above, are preserved, which unifies, simplifies, and therefore reduces the cost of development.
Для реализации межспутниковых линий связи на спутниках-ретрансляторах формируют и излучают в направлении соседних спутников-ретрансляторов сигналы синхронизации и сигналы с адресными кодами, модулированные служебными данными, а также сигналы, модулированные высокоскоростной и низкоскоростной информацией на выделенных несущих частотах и выделенных внутренних кодах при многоосновном их кодировании и выделенных временных интервалах в соответствии с адресом передачи. На соседних спутниках все указанные сигналы принимают, выделяют высокоскоростную и низкоскоростную информацию и заносят ее в буферную память для последующей передачи в соответствии с адресом на другие спутники-ретрансляторы или абонентские станции-адресаты, а служебные данные выделяют и используют для согласования работы аппаратуры спутников-ретрансляторов и соответствующих абонентских станций. На абонентских станциях необходимо обеспечить поиск и начальную синхронизацию как корреляционных приемников, так и корреляционных передатчиков. Системы поиска и начальной синхронизации корреляционных приемников и передатчиков даны в описании предшествующего уровня техники "Способ многостанционной связи для низкоорбитальных спутниковых систем и устройства для его осуществления". To implement inter-satellite communication lines on relay satellites, synchronization signals and signals with address codes, modulated by service data, as well as signals modulated by high-speed and low-speed information at allocated carrier frequencies and dedicated internal codes are generated and emitted in the direction of neighboring satellite repeaters. encoding and allocated time intervals in accordance with the transmission address. On neighboring satellites, all these signals are received, high-speed and low-speed information are extracted and stored in a buffer memory for subsequent transmission in accordance with the address to other relay satellites or subscriber-destination stations, and service data is extracted and used to coordinate the operation of relay-satellite equipment and corresponding subscriber stations. At subscriber stations, it is necessary to provide a search and initial synchronization of both correlation receivers and correlation transmitters. Search and initial synchronization systems for correlation receivers and transmitters are given in the prior art "Multi-station communication method for low-orbit satellite systems and devices for its implementation."
Однако в связи с тем, что в данной заявке рассматривается система с интеграцией низкоскоростных и высокоскоростных линий связи, необходимо рассмотреть вопросы интеграции поиска сигналов и начальной синхронизации приемников и передатчиков. However, due to the fact that this application considers a system with integration of low-speed and high-speed communication lines, it is necessary to consider the integration of signal search and initial synchronization of receivers and transmitters.
Предлагается на абонентских станциях и спутниках-ретрансляторах поиск сигнала по частоте и задержке, начальную синхронизацию приемников и передатчиков с автоподстройкой по задержке кода и частоте, поддержание готовности системы к немедленной передаче высокоскоростной информации после перерывов в сеансах связи осуществлять только по низкоскоростным линиям связи. Если же необходимо начать передачу высокоскоростной информации, то вначале необходимо осуществить компенсацию доплеровского приращения по несущей и тактовой частотам с учетом принятых в системе связи соотношений между высокоскоростными и низкоскоростными линиями передачи информации. It is proposed at subscriber stations and repeater satellites to search for a signal by frequency and delay, initial synchronization of receivers and transmitters with automatic tuning for code delay and frequency, maintaining the system’s readiness for immediate transmission of high-speed information after interruptions in communication sessions only on low-speed communication lines. If it is necessary to start the transmission of high-speed information, then first it is necessary to compensate for the Doppler increment in the carrier and clock frequencies, taking into account the ratios adopted between the high-speed and low-speed information transmission lines adopted in the communication system.
Далее необходимо осуществить синхронизацию и фазирование внутренних кодов в передатчиках с автоподстройкой высокоскоростных линий связи с соответствующими внутренними кодами передатчиков с автоподстройкой низкоскоростных линий связи, а затем осуществить синхронный переход на поддержание синхронизации по частоте и задержке только по высокоскоростной линии связи, либо одновременно по линиям высокоскоростной и низкоскоростной связи. В случае кратких перерывов между сеансами передачи информации следует на время перерыва перейти на поддержание синхронизации по низкоскоростной линии связи. Такой подход обеспечивает сокращение задействованной в этом процессе аппаратуры, а следовательно, повышает универсальность системы связи и ее рентабельность. Next, it is necessary to synchronize and phasing the internal codes in transmitters with automatic tuning of high-speed communication lines with the corresponding internal codes of transmitters with automatic tuning of low-speed communication lines, and then synchronously switch to maintaining synchronization in frequency and delay only on a high-speed communication line, or simultaneously on high-speed and low speed connection. In the case of brief breaks between information transfer sessions, you should switch to maintaining synchronization on a low-speed communication line for the duration of the break. This approach reduces the equipment involved in this process, and therefore increases the versatility of the communication system and its profitability.
Еще одна особенность изобретения заключается в том, что предлагается дополнительный путь, позволяющий повысить пропускную способность системы по низкоскоростным и особенно по высокоскоростным линиям связи. Смысл предложения заключается в размещении на борту каждого спутника-ретранслятора простейших прозрачных стволов ретрансляторов, работа которых обеспечивается при временном и кодовом уплотнении практически без дополнительных переделок абонентских станций. При этом через прозрачные стволы ретранслятора ретранслируются пакеты сигналов от абонентских станций и соседних спутников-ретрансляторов, модулированных высокоскоростной и низкоскоростной информацией с преамбулами с их временным уплотнением и уплотнением по коду, на абонентских станциях и соседних спутниках-ретрансляторах осуществляется автоподстройка собственных передатчиков с автоподстройкой по несущей частоте и задержке внутренних кодов. Техническое отличие от основного варианта заключается только в том, что для осуществления автоподстройки передатчиков с автоподстройкой используются сигналы синхронизации от соответствующих спутников-ретрансляторов и принятые преамбулы собственных сигналов, переретранслированных прозрачными стволами этого же спутника-ретранслятора. При этом обеспечивается автоподстройка собственных передатчиков с автоподстройкой таким образом, что излучение абонентскими станциями сигналов, модулированных высокоскоростной и низкоскоростной информацией, осуществляется с такими упреждениями по времени относительно формируемого на борту каждого спутника-ретранслятора сигнала синхронизации, которые обеспечивают переретрансляцию пакетов сигналов прозрачным стволом этих спутников-ретрансляторов в точно заданных парциальных временных интервалах. Another feature of the invention lies in the fact that it is proposed an additional way to increase system throughput on low-speed and especially high-speed communication lines. The meaning of the proposal is to place on board each repeater satellite the simplest transparent shafts of repeaters, the operation of which is provided with temporary and code compression with virtually no additional alterations of subscriber stations. At the same time, through the transparent trunks of the repeater, packets of signals from subscriber stations and neighboring satellite transponders, modulated by high-speed and low-speed information with preambles with their time and code compression, are relayed, subscriber stations and neighboring relay satellites are auto-tuned for their own transmitters with carrier-based auto-tuning frequency and delay of internal codes. The technical difference from the main option is only that for the automatic tuning of transmitters with automatic tuning, synchronization signals are used from the corresponding satellite repeaters and the received preambles of their own signals re-relayed by the transparent trunks of the same relay satellite. This ensures auto-tuning of their own transmitters with auto-tuning in such a way that the subscriber stations emit signals modulated by high-speed and low-speed information with such time delays relative to the synchronization signal generated on board each relay satellite, which provide for relaying signal packets by the transparent trunk of these satellites repeaters in precisely specified partial time intervals.
Таким образом, предлагаемая особенность изобретения направлена на повышение пропускной способности системы связи при весьма незначительном усложнении спутников-ретрансляторов, при этом обеспечиваемый режим работы прозрачных стволов ретрансляторов с реализацией временного уплотнения позволяет использовать сугубо нелинейный и самый экономичный режим работы прозрачных ретрансляторов при минимальных уровнях вредных нелинейных искажений. Наиболее выгодно использовать описанный режим работы при небольшом количестве переретрансляций информации (одной-двух), что позволяет применять его в системе связи при самых напряженных графиках. Thus, the proposed feature of the invention is aimed at increasing the throughput of the communication system with a very slight complication of satellite repeaters, while the provided mode of operation of the transparent trunks of repeaters with the implementation of temporary compaction allows the use of a purely non-linear and most economical mode of operation of transparent repeaters with minimal levels of harmful non-linear distortions . It is most advantageous to use the described mode of operation with a small number of relaying information (one or two), which allows it to be used in a communication system with the most stressful schedules.
Рассмотрим фиг. 1, на которой изображена аппаратура спутника-ретранслятора. В аппаратуру спутника-ретранслятора входят антенна (1) для передачи сигнала синхронизации, приемопередающие фазированные антенные решетки (2) для низкоскоростных линий связи передачи с высокочастотными узлами, приемопередающие фазированные антенные решетки (3) для высокоскоростных линий связи с высокочастотными узлами, блок (4) формирования сигнала синхронизации и служебной информации, приемник (5) низкоскоростных линий связи и вызова ретранслятора, приемник (6) высокоскоростных линий связи, синтезатор (7) сетки частот, блок (8) формирования пакетов с буферной памятью блок (9) дискриминаторов с формирователем преамбулы, тактовый генератор (10), блок (11) генераторов кодов, система (12) управления, формирователь (13) вызова абонентских станций. Consider FIG. 1, which depicts the equipment of a satellite relay. The satellite-repeater equipment includes an antenna (1) for transmitting a synchronization signal, phased-array transceiver antennas (2) for low-speed communication lines with high-frequency nodes, phased-array transceiver-antennas (3) for high-speed communication lines with high-frequency nodes, block (4) generating a synchronization signal and service information, a receiver (5) of low-speed communication lines and calling a repeater, a receiver (6) of high-speed communication lines, a synthesizer (7) of a frequency grid, a block (8) of forming packets with buffer memory, a block of discriminators (9) with a preamble generator, a clock generator (10), a block (11) of code generators, a control system (12), a shaper (13) of calling subscriber stations.
Блок-схема устройства аппаратуры абонентской станции на фиг. 2 включает в себя комплект аппаратуры низкоскоростной связи (14) - (19) и комплект аппаратуры высокоскоростной связи (20) - (26), соединенные между собой. В комплект аппаратуры низкоскоростной связи входят приемопередающая антенна (14) с высокочастотной частью, приемник (15), приемник (16) сигнала синхронизации, передатчик с автоподстройкой (17), схема (18) компенсаций доплеровского смещения, блок (19) формирования и обработки цифровой информации и формирования пакетов. В комплект аппаратуры высокоскоростной связи абонентской станции входят фазированная антенная решетка (20) с высокочастотной частью, приемник (21), система (22) синхронизации и выделения информации, передатчик с автоподстройкой (23), схема (24) компенсации доплеровского приращения, блок (25) обработки цифровой информации и формирования пакетов, а также система управления (26). The block diagram of the apparatus of the subscriber station in FIG. 2 includes a set of low-speed communication equipment (14) - (19) and a set of high-speed communication equipment (20) - (26) interconnected. The low-speed communication equipment kit includes a transceiver antenna (14) with a high-frequency part, a receiver (15), a synchronization signal receiver (16), a self-tuning transmitter (17), a Doppler shift compensation circuit (18), a digital generation and processing unit (19) information and packet formation. The subscriber station’s high-speed communications equipment kit includes a phased array (20) with a high-frequency part, a receiver (21), a synchronization and information extraction system (22), a self-tuning transmitter (23), a Doppler increment compensation circuit (24), a unit (25 ) digital information processing and packet formation, as well as a control system (26).
На фиг. 3 и фиг. 4 раскрыты подробные функциональные схемы аппаратуры абонентской станции, обеспечивающие низкоскоростную и высокоскоростную связь. Так, на фиг. 3 отображены связанные между собой блоки (16), (22), (24), а на фиг. 4 более полно раскрыта взаимосвязь блоков (17) и (23). In FIG. 3 and FIG. 4 discloses detailed functional diagrams of the equipment of the subscriber station, providing low-speed and high-speed communication. So in FIG. 3, interconnected blocks (16), (22), (24) are shown, and in FIG. 4, the relationship of blocks (17) and (23) is more fully disclosed.
В блок 16 входят смеситель (27) с усилителем промежуточной частоты, демодулятор (28) с усилителем промежуточной частоты, фазовый детектор (29) с фильтром нижних частот, управляемый генератор (30), дискриминатор задержки (31) с фильтром нижних частот, управляемый тактовый генератор (32), умножитель (33) частоты в k раз, генератор (34) внутренних кодов для высокоскоростных линий, демодулятор (35) высокоскоростной информации, генератор (36) кодов синхронизации, генератор (37) абонентских кодов, демодулятор (38) абонентского кода, генератор (39) внутренних кодов для низкоскоростных линий, демодулятор (4) низкоскоростной информации.
В блок 24 входят умножитель (41) частоты в n раз, смеситель (42) с усилителем промежуточной частоты, фазовый детектор (43) с фильтром нижних частот, смеситель (44) с усилителем промежуточной частоты, синтезатор (45) сетки частот, смеситель (46) с усилителем промежуточной частоты, фазовый детектор (47) с фильтром нижних частот.
На фиг. 4 изображена схема (48) поиска сигнала и начальной синхронизации передатчика с автоподстройкой (17), который содержит дискриминатор (49) задержки с фильтром нижних частот, сумматор напряжений (50), управляемый тактовый генератор (51), схему (52) режекции и добавления тактовых импульсов, генератор (53) внутренних кодов для низкоскоростных линий и генератор абонентского кода, модулятор (54), дискриминатор частоты (55) с фильтром нижних частот, сумматор напряжений (56), управляемый генератор (57). In FIG. 4 shows a circuit (48) for signal search and initial synchronization of a self-tuning transmitter (17), which contains a delay discriminator (49) with a low-pass filter, a voltage combiner (50), a controlled clock (51), and a rejection and addition circuit (52) clock pulses, an internal code generator (53) for low-speed lines and a subscriber code generator, a modulator (54), a frequency discriminator (55) with a low-pass filter, a voltage adder (56), a controlled generator (57).
Передатчик с автоподстройкой (23) включает в себя фазирующее устройство (58), дискриминатор частоты (59) с фильтром нижних частот, сумматор напряжений (60), управляемый генератор (61), дискриминатор задержки (62) с фильтром нижних частот, сумматор напряжений (63), управляемый тактовый генератор (64), генератор внутренних кодов (65) для высокоскоростных линий связи, модулятор (66) для высокоскоростной связи. A self-tuning transmitter (23) includes a phasing device (58), a frequency discriminator (59) with a low-pass filter, a voltage adder (60), a controlled oscillator (61), a delay discriminator (62) with a low-pass filter, a voltage adder ( 63), a controlled clock (64), an internal code generator (65) for high-speed communication lines, a modulator (66) for high-speed communication.
Антенна (1) для передачи сигнала синхронизации с высокочастной частью должна обеспечить равномерное распределение мощности сигнала во всей зоне обслуживания спутника-ретранслятора. The antenna (1) for transmitting the synchronization signal with the high-frequency part should ensure uniform distribution of signal power in the entire coverage area of the repeater satellite.
Для повышения точности синхронизации желательно использовать по возможности большую полосу частот, отводимую для работы системы связи. Однако использование всей полосы частот и размещение в ней сигнала синхронизации и информационных сигналов приведет к взаимным помехам. Эффективный путь компромиссного решения заключается в том, что при временном и частотном уплотнении для передачи информации возможно одновременное использование только части отводимого диапазона частот, тогда как другую часть этого диапазона можно использовать для передачи только сигнала синхронизации. To increase the accuracy of synchronization, it is desirable to use as large a frequency band as possible for the operation of the communication system. However, the use of the entire frequency band and the placement of a synchronization signal and information signals in it will lead to mutual interference. An effective way to compromise is that with time and frequency multiplexing for information transmission, only part of the allocated frequency range can be used simultaneously, while another part of this range can be used to transmit only the synchronization signal.
Антенна соединена с блоком формирования сигнала синхронизации (4) и служебной информации, который в свою очередь соединен с синтезатором (7) сетки частот, тактовым генератором (10), блоком (11) генераторов кодов, системой управления (12), формирователем (13) вызова абонентских станций. Приемопередающие фазированные антенные решетки (2) для низкоскоростных линий связи с высокочастотным узлом соединены с приемником (5) низкоскоростных линий связи и вызова ретранслятора и с блоком (8) формирования пакетов с буферной памятью, а также с системой управления (12). The antenna is connected to a synchronization signal generating unit (4) and service information, which in turn is connected to a frequency grid synthesizer (7), a clock generator (10), code generator unit (11), a control system (12), a shaper (13) call subscriber stations. Transceiver phased antenna arrays (2) for low-speed communication lines with a high-frequency node are connected to a receiver (5) of low-speed communication lines and a repeater call and to a packet-forming unit (8) with buffer memory, as well as with a control system (12).
Введенные приемопередающие фазированные антенные решетки для высокоскоростных линий связи (3) с высокочастотным узлом соединены с блоком (8) формирования пакетов с буферной памятью, с системой управления (12) и с введенным приемником (6) высокоскоростных линий. В блоке (8) формирования пакетов с буферной памятью происходит накопление и формирование групп информационных пакетов, которые предназначены для излучения абонентам в разные пространственные соты. Каждый такой пакет включает преамбулу, содержащую оценки рассогласований по задержке и частоте, а также информацию о корректировке мощностей передатчиков абонентских станций. Содержание преамбулы формируется блоком (9) дискриминаторов с формирователем преамбулы. Introduced phased-array transceiver antennas for high-speed communication lines (3) with a high-frequency node are connected to a packet-forming unit (8) with buffer memory, a control system (12), and an inserted high-speed line receiver (6). In block (8) for the formation of packets with buffer memory, an accumulation and formation of groups of information packets occurs, which are intended for radiation to subscribers in different spatial cells. Each such package includes a preamble containing estimates of the discrepancy in delay and frequency, as well as information on the adjustment of the power of the transmitters of subscriber stations. The content of the preamble is formed by the block (9) of discriminators with the shaper of the preamble.
Управление работой и синхронизация блоков (2), (3), (4), (5), (6) производится системой управления (12), которая в свою очередь синхронизируется генератором тактовой частоты (10). Приемник (5) низкоскоростных линий и вызова ретранслятора соединен по выходам с системой управления (12) и с формирователем (13) вызова абонентских станций. Для вызова ретранслятора используется согласованный цифровой фильтр, входящий в блок (13), настроенный на код вызова. При этом коды вызова, формируемыми разными абонентскими станциями, отличаются друг от друга как по задержке, так и (или) по форме кода. Поэтому приемник (5) низкоскоростных линий и вызова ретранслятора соединен по выходу с системой управления (12), в которой обеспечивают оценку задержки принятого приемником (5) низкоскоростных линий связи и вызова ретранслятора кода и тем самым идентифицируют номер абонентской станции, вызывающей спутник-ретранслятор. В память системы управления (12) закладывают приближенные координаты каждой абонентской станции, благодаря чему определяют и ту зону (соту), в которой находится тот или иной абонент. После этого вызывающей абонентской станции с помощью блоков (12, 11, 13) выделяют и сообщают ее собственный внутренний код, с использованием которого от нее принимают информацию о вызываемой абонентской станции, после чего, если последняя не занята, формируют вызов абонентской станции с помощью формирователя (13) вызова абонентских станций и блока (8) формирователя пакетов с буферной памятью. Operation management and synchronization of units (2), (3), (4), (5), (6) is performed by the control system (12), which in turn is synchronized by the clock generator (10). A receiver (5) of low-speed lines and a repeater call is connected at the outputs to a control system (12) and to a subscriber station call shaper (13). To call the repeater, a matched digital filter is used, which is included in block (13) configured for the call code. In this case, call codes generated by different subscriber stations differ from each other both in delay and / or in the form of the code. Therefore, the receiver (5) of the low-speed lines and the call of the relay is connected at the output to the control system (12), which provides an estimate of the delay of the low-speed communication lines and call of the relay of the code received by the receiver (5) and thereby identifies the number of the subscriber station calling the satellite-relay. In the memory of the control system (12), the approximate coordinates of each subscriber station are laid, so that the zone (cell) in which this or that subscriber is located is also determined. After that, the calling subscriber station using blocks (12, 11, 13) is allocated and reported its own internal code, using which it receives information about the called subscriber station, after which, if the latter is not busy, form a call to the subscriber station using the shaper (13) calling subscriber stations and block (8) packetizer with buffer memory.
При этом блок (11) генераторов кодов (кодов синхронизации, внутренних кодов для низкоскоростных линий, абонентских кодов и введенных внутренних кодов для высокоскоростных линий связи), система управления (12), формирователь (13) вызова абонентских станций, блок (4) формирования сигнала синхронизации и служебной информации жестко синхронизируются от тактового генератора (10), а кроме того все упомянутые генераторы кодов сфазированы между собой. In this case, a block (11) of code generators (synchronization codes, internal codes for low-speed lines, subscriber codes and entered internal codes for high-speed communication lines), a control system (12), a shaper (13) for calling subscriber stations, a block (4) for generating a signal synchronization and service information are tightly synchronized from the clock generator (10), and in addition, all the mentioned code generators are phased among themselves.
В абонентской станции введен комплект аппаратуры высокоскоростной связи (20-25), изображенный на фиг. 2, который сопрягается с комплектом аппаратуры низкоскоростной связи. При этом управление работой комплектов аппаратуры низкоскоростной и высокоскоростной связи осуществляется от единой системы управления (26), которая включает управляющую цифровую машину. A set of high-speed communication equipment (20-25), shown in FIG. 2, which is interfaced with a set of low-speed communications equipment. In this case, the operation of the sets of low-speed and high-speed communication equipment is controlled from a single control system (26), which includes a control digital machine.
На фиг. 2 показано, что приемник (16) сигнала синхронизации связан с системой (22) синхронизации и выделения информации и передатчиком с автоподстройкой (23) высокоскоростной связи, передатчик с автоподстройкой (17) связан с передатчиком с автоподстройкой (23) высокоскоростной связи, а схема компенсации доплеровского смещения (18) связана со схемой компенсации (24) доплеровского приращения. Ниже приводится более подробное описание связей между комплектами аппаратуры низкоскоростной и высокоскоростной связи со ссылками на фиг. 3 и фиг. 4. In FIG. 2 shows that the receiver (16) of the synchronization signal is connected to the synchronization and information extraction system (22) and a self-tuning transmitter (23) of high-speed communication, a self-tuning transmitter (17) is connected to a self-tuning transmitter (23) of high-speed communication, and the compensation circuit Doppler shift (18) is associated with a compensation scheme (24) of Doppler increment. The following is a more detailed description of the relationships between the low speed and high speed communications equipment sets with reference to FIG. 3 and FIG. 4.
С выхода фазированной антенной решетки (20) с высокочастотной частью сигналы от спутника-ретранслятора поступают в приемник (21) и систему (22) синхронизации и выделения информации. Система выделения информации представляет собой набор корреляторов, число которых равно основанию принятого внутреннего кода, соединенных по выходу с решающей схемой. На опорные входы указанных корреляторов поступают внутренние коды с выходов генератора внутренних кодов для высокоскоростных линий (34) (фиг. 3). Приемник сигнала синхронизации представляет собой следующий фильтр, включающий в себя два контура слежения. Первый контур с элементами (27) - (30) является контуром фазовой (или частотной) автоподстройки частоты и содержит смеситель (27) с усилителем промежуточной частоты, демодулятор (28) с усилителем промежуточной частоты, фазовый детектор (29) с фильтром нижних частот, управляемый генератор (30). From the output of the phased antenna array (20) with the high-frequency part, the signals from the repeater satellite are sent to the receiver (21) and the synchronization and information extraction system (22). The information extraction system is a set of correlators, the number of which is equal to the base of the received internal code, connected at the output to the decision circuit. Internal codes from the outputs of the internal code generator for high-speed lines (34) are received at the reference inputs of these correlators (Fig. 3). The receiver of the synchronization signal is the following filter, which includes two tracking loops. The first circuit with elements (27) - (30) is a phase (or frequency) frequency locked loop and contains a mixer (27) with an intermediate frequency amplifier, a demodulator (28) with an intermediate frequency amplifier, a phase detector (29) with a low-pass filter, controlled generator (30).
Второй контур с элементами (31), (32), (36) представляет собой контур слежения за задержкой и содержит дискриминатор задержки (31) с фильтром нижних частот, управляемый тактовый генератор (32), генератор (36) кодов синхронизации. Эти два контура связаны между собой перекрестными связями. При этом управляемый тактовый генератор (32) дополнительно соединен с генератором (37) абонентских кодов, с генератором (39) внутренних кодов для низкоскоростных линий, а также через умножитель (33) частоты в k раз с генератором (34) внутренних кодов для высокоскоростных линий связи. Коэффициент k равен отношению тактовых частот в линиях высокоскоростной и низкочастотной передачи информации. При этом все упомянутые генераторы кодов синхронизации (36), абонентских кодов (37), внутренних кодов для низкоскоростных линий (39), внутренних кодов для высокоскоростных линий синхронизируются от единого управляемого тактового генератора (33) и сфазированы между собой. В свою очередь перечисленные генераторы кодов соединены по опорным выходам с соответствующими демодуляторами: генератор (34) внутренних кодов для высокоскоростных линий соединен с демодулятором (35) высокоскоростной информации, генератор (37) абонентских кодов соединен с демодулятором (38) абонентского кода, а генератор (39) внутренних кодов для низкоскоростных линий соединен с демодулятором (40) низкоскоростной информации. The second circuit with elements (31), (32), (36) is a delay tracking circuit and contains a delay discriminator (31) with a low-pass filter, a controlled clock (32), a synchronization code generator (36). These two circuits are interconnected by cross-links. At the same time, the controlled clock generator (32) is additionally connected to the subscriber code generator (37), to the internal code generator (39) for low-speed lines, and also through the frequency multiplier (33) k times with the internal code generator (34) for high-speed lines communication. The coefficient k is equal to the ratio of clock frequencies in the lines of high-speed and low-frequency information transmission. Moreover, all the mentioned generators of synchronization codes (36), subscriber codes (37), internal codes for low-speed lines (39), internal codes for high-speed lines are synchronized from a single controlled clock generator (33) and are phased between each other. In turn, the listed code generators are connected at the reference outputs to the corresponding demodulators: the internal code generator (34) for high-speed lines is connected to the high-speed information demodulator (35), the subscriber code generator (37) is connected to the subscriber code demodulator (38), and the generator ( 39) internal codes for low-speed lines is connected to the low-speed information demodulator (40).
На фиг. 3 изображены также элементы схемы компенсации (24) доплеровского приращения высокоскоростного комплекта аппаратуры. Так, упомянутый выше управляемый генератор (30) фазовой автоподстройки частоты (27 - 30) соединен с умножителем (41) частоты в n раз. Величина n определяется соотношением несущих частот в радиолиниях высокоскоростной и низкоскоростной связи. Умножитель (41) частоты в n раз соединен со смесителем (42) с усилителем промежуточной частоты, на второй вход которого поступает сигнал от синтезатора (45) сетки частот. Если принять, что на один вход смесителя (42) с усилителем промежуточной частоты поступает сигнал с частотой n (fн ± fd), где fн - номинальная частота управляемого генератора (30), fd - текущее доплеровское смещение частоты, а на второй вход упомянутого смесителя с выхода синтезатора (45) сетки частот поступает сигнал с частотой (n+1) fн, то на выходе смесителя получим разностную составляющую, равную fн ± nfd. Если теперь этот сигнал ввести в контур передатчика с автоподстройкой (23) по несущей частоте, то доплеровское приращение на частоте высокоскоростной линии связи можно скомпенсировать.In FIG. Figure 3 also shows the elements of the compensation circuit (24) of the Doppler increment of a high-speed set of equipment. So, the above-mentioned controlled phase-locked oscillator (30) of frequency locked loop (27-30) is connected to the frequency multiplier (41) n times. The value of n is determined by the ratio of the carrier frequencies in the radio links of high-speed and low-speed communication. The frequency multiplier (41) is n times connected to the mixer (42) with an intermediate frequency amplifier, the second input of which receives a signal from the frequency grid synthesizer (45). If we assume that a signal with a frequency n (f n ± f d ), where f n is the nominal frequency of the controlled generator (30), f d is the current Doppler frequency shift, and the second input of the said mixer from the output of the synthesizer (45) of the frequency grid receives a signal with a frequency of (n + 1) f n , then at the output of the mixer we get a difference component equal to f n ± nf d . If now this signal is introduced into the transmitter loop with automatic tuning (23) in the carrier frequency, then the Doppler increment at the frequency of the high-speed communication line can be compensated.
На фиг. 4 представлена схема блока (23) передатчика с автоподстройкой. Здесь же показана схема (17) передатчика с автоподстройкой комплекта низкоскоростной аппаратуры. Передатчик с автоподстройкой (23) состоит из двух контуров. Первый контур слежения за частотой включает последовательно соединенные дискриминатор частоты (59) с фильтром нижних частот, переключатель K2, управляемый от системы управления (26), сумматор напряжения (60), управляемый генератор (61), подключенный к модулятору (66) высокоскоростной линии связи, который по выходу соединен с фазированной антенной решеткой (20). Выше было высказано пожелание ввести в контур передатчика (23) с автоподстройкой по несущей частоте доплеровское приращение fн ± nfd. С этой целью выход смесителя (42) с усилителем промежуточной частоты подключают к первому входу фазового детектора (43) с фильтром нижних частот, а на второй его вход подают сигнал с выхода управляемого генератора (61), а выход фазового детектора (43) с фильтром нижних частот подключают ко второму входу сумматора напряжений (60), тогда упомянутые элементы (43), 60), (61) образуют контур фазовой автоподстройки частоты, обеспечивающей компенсацию доплеровского приращения по несущей частоте. Аналогично обеспечивается компенсация доплеровского приращения по тактовой частоте. Автоподстройка передатчика с автоподстройкой (23) по задержке обеспечивается контуром, состоящим из последовательно соединенных дискриминатора задержки (62) с фильтром нижних частот, ключа K2, сумматора напряжений (63), управляемого тактового генератора (64), генератора (65) внутренних кодов для высокоскоростной передачи, ключа K3, управляемого от системы управления (26), а также упомянутого модулятора (66). На сумматор напряжения (63) подается напряжение с выхода фазового детектора (47) с фильтром нижних частот, на первый и второй вход которого подаются сигналы соответственно с выхода управляемого тактового генератора (64) и выхода смесителя (46) с усилителем промежуточной частоты, соответствующие входы которого подключены к упомянутым синтезатору (45) сетки частот и выходу умножителя (33) частоты в k раз.In FIG. 4 is a block diagram of a self-tuning transmitter unit (23). It also shows the scheme (17) of the transmitter with automatic tuning of a set of low-speed equipment. The self-tuning transmitter (23) consists of two loops. The first frequency tracking circuit includes a frequency discriminator (59) connected in series with a low-pass filter, a switch K 2 controlled from a control system (26), a voltage combiner (60), a controlled oscillator (61) connected to a high-speed line modulator (66) communication, which is connected to the phased array (20) at the output. Above, a desire was expressed to introduce the Doppler increment f n ± nf d into the transmitter circuit (23) with automatic tuning in the carrier frequency. To this end, the output of the mixer (42) with an intermediate-frequency amplifier is connected to the first input of the phase detector (43) with a low-pass filter, and a signal from the output of the controlled generator (61) is supplied to its second input, and the output of the phase detector (43) with a filter the lower frequencies are connected to the second input of the voltage adder (60), then the above-mentioned elements (43), 60), (61) form a phase-locked loop that provides compensation for the Doppler increment in the carrier frequency. Similarly, compensation for Doppler increment in clock frequency is provided. Auto-tuning of the transmitter with auto-tuning (23) for the delay is provided by a circuit consisting of a delay discriminator (62) connected in series with a low-pass filter, a key K 2 , a voltage combiner (63), a controlled clock generator (64), and an internal code generator (65) for high-speed transmission, key K 3 , controlled from the control system (26), as well as the aforementioned modulator (66). The voltage adder (63) is supplied with voltage from the output of the phase detector (47) with a low-pass filter, the first and second input of which are supplied with signals from the output of the controlled clock generator (64) and the output of the mixer (46) with an intermediate-frequency amplifier, the corresponding inputs which are connected to the aforementioned synthesizer (45) of the frequency grid and the output of the frequency multiplier (33) by k times.
Работа устройства происходит следующим образом. На спутнике-ретрансляторе осуществляют формирование и излучение псевдослучайного сигнала синхронизации. Абоненты проводят поиск сигнала синхронизации по частоте и задержке, после чего переходят на синхронное отслеживание параметров сигнала, используя двухконтурный следящий фильтр, включающий контур фазовой автоподстройки частоты (элементы (27) - (30) и контур слежения за задержкой (элементы (31), (32), (36)), связанные между собой. При этом возможен также прием и выделение служебной информации, которая формируется блоком (4) формирования сигнала синхронизации и служебной информации и передается со спутника-ретранслятора путем модуляции на π сигнала синхронизации. Одновременно обеспечивается синхронизация и фазирование по сигналу синхронизации всех других генераторов кодов - внутреннего кода (39) для низкоскоростной передачи, внутреннего кода (34) для высокоскоростной передачи. Далее вызывающий абонент осуществляет компенсацию доплеровского смещения по несущей и тактовой частотам с помощью схемы компенсации (18) доплеровского смещения и, используя генератор (53) внутреннего абонентского кода, посылает вызов спутнику-ретранслятору путем посылки нескольких периодов абонентского кода с фиксированной задержкой, который фиксируется приемником (5) низкоскоростных линий и вызова ретранслятора. Приемник вызова ретранслятора представляет собой цифровой согласованный фильтр, на выходе которого формируются импульсы, по задержке которых определяется номер вызывающей абонентской станции. После этого со спутника-ретранслятора с использованием абонентского кода сообщают абоненту временной интервал и внутренний код для связи со спутником-ретранслятором. Абонент устанавливает рекомендуемый временной интервал и внутренний код в передатчике с автоподстройкой, осуществляет поиск и начальную синхронизацию передатчика с автоподстройкой, а далее сообщает номер вызываемого абонента с пожеланием вести низкоскоростную или высокоскоростную передачу, либо оба вида передачи одновременно. На спутнике-ретрансляторе по номеру вызываемого абонента отождествляют его координаты и пространственную соту расположения, при свободном вызываемом абоненте на его абонентском коде делают вызов и сообщают временной интервал и внутренние коды для двухсторонней связи. Аналогичная информация передается также вызывающему абоненту. Оба абонента устанавливают временные интервалы и соответствующие внутренние коды в приемниках (16) и (22), в передатчиках (17) и (23) с автоподстройкой и обеспечивают заданный режим передачи. При этом возможны следующие виды передач: только по низкоскоростной линии (с использованием блока 17), только по высокоскоростной линии (с использованием блока 23), либо одновременно по двум линиям передач информации с использованием блоков (17) и (23). Прием информации можно осуществлять соответственно с использованием трех демодуляторов: демодулятора (35) высокоскоростной информации, демодулятора (38) абонентского кода и демодулятора (40) низкоскоростной информации. The operation of the device is as follows. The repeater satellite generates and emits a pseudo-random synchronization signal. Subscribers search for a synchronization signal by frequency and delay, after which they switch to synchronous monitoring of signal parameters using a dual-loop servo filter including a phase-locked loop (elements (27) - (30) and a delay tracking loop (elements (31), ( 32), (36)), which are interconnected, and it is also possible to receive and extract service information, which is generated by the synchronization signal and service information generating unit (4) and transmitted from the repeater satellite by modulation to the π signal At the same time, synchronization and phasing on the synchronization signal of all other code generators is provided - the internal code (39) for low-speed transmission, the internal code (34) for high-speed transmission. Then the caller compensates for the Doppler shift in carrier and clock frequencies using the compensation scheme ( 18) Doppler shift and, using the internal subscriber code generator (53), sends a call to the relay satellite by sending several periods of the subscriber code with a fixed delay, which is fixed by the receiver (5) of low-speed lines and calling the relay. The repeater call receiver is a digitally matched filter, at the output of which pulses are generated, the delay of which determines the number of the calling subscriber station. After that, from the repeater satellite using the subscriber code, the subscriber is informed of the time interval and the internal code for communication with the repeater satellite. The subscriber sets the recommended time interval and internal code in the transmitter with automatic tuning, searches for and initial synchronizes the transmitter with automatic tuning, and then reports the number of the called subscriber with the desire to conduct a low-speed or high-speed transmission, or both types of transmission simultaneously. On the repeater satellite, the coordinates of the called subscriber and their spatial location cell are identified by the number of the called subscriber; when the called subscriber is free, a call is made on his subscriber code and the time interval and internal codes for two-way communication are reported. Similar information is also transmitted to the caller. Both subscribers set the time intervals and the corresponding internal codes in the receivers (16) and (22), in the transmitters (17) and (23) with automatic tuning and provide the specified transmission mode. In this case, the following types of transmissions are possible: only on a low-speed line (using block 17), only on a high-speed line (using block 23), or simultaneously on two information transmission lines using blocks (17) and (23). Information can be received respectively using three demodulators: a demodulator (35) for high-speed information, a demodulator (38) for a subscriber code, and a demodulator (40) for low-speed information.
Claims (6)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97112015A RU2133555C1 (en) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | Method and device for high- and low-speed communications through low- and medium-orbit satellites |
PCT/RU1999/000077 WO2000055988A1 (en) | 1997-07-18 | 1999-03-18 | Method and device for high-speed and low-speed communications using low- and medium-orbit satellites |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97112015A RU2133555C1 (en) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | Method and device for high- and low-speed communications through low- and medium-orbit satellites |
PCT/RU1999/000077 WO2000055988A1 (en) | 1997-07-18 | 1999-03-18 | Method and device for high-speed and low-speed communications using low- and medium-orbit satellites |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2133555C1 true RU2133555C1 (en) | 1999-07-20 |
Family
ID=26653703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97112015A RU2133555C1 (en) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | Method and device for high- and low-speed communications through low- and medium-orbit satellites |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2133555C1 (en) |
WO (1) | WO2000055988A1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008153438A1 (en) * | 2008-03-03 | 2008-12-18 | Viktor Leonidovich Sorokin | Method for determining a distance between a spacecraft and stations |
RU2457629C1 (en) * | 2011-07-12 | 2012-07-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | Phase radio-navigation system |
RU2571428C1 (en) * | 2013-05-08 | 2015-12-20 | Интел Корпорейшн | Methods, wireless communication stations and system for device interaction in 5 ghz frequency band |
RU2597001C2 (en) * | 2011-03-14 | 2016-09-10 | Сони Корпорейшн | Receiving device, receiving method and program |
RU2600564C2 (en) * | 2012-03-01 | 2016-10-27 | Зе Боинг Компани | Satellite transponder for broadband signals with frequency hopped with non-machined transmission |
RU2600982C2 (en) * | 2012-03-01 | 2016-10-27 | Зе Боинг Компани | Control system of satellite communication |
RU2662792C1 (en) * | 2017-06-06 | 2018-07-31 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Aircraft based retransmission system |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1072274A1 (en) * | 1982-01-05 | 1984-02-07 | Предприятие П/Я А-7956 | Satellite communication system |
US4532635A (en) * | 1983-08-19 | 1985-07-30 | Rca Corporation | System and method employing two hop spread spectrum signal transmissions between small earth stations via a satellite and a large earth station and structure and method for synchronizing such transmissions |
DE3437317A1 (en) * | 1984-10-11 | 1986-04-24 | Deutsche Bundespost, vertreten durch den Präsidenten des Fernmeldetechnischen Zentralamtes, 6100 Darmstadt | RADIO TRANSMISSION METHOD OVER EARTH SATELLITES |
US5161248A (en) * | 1989-10-02 | 1992-11-03 | Motorola, Inc. | Method of predicting cell-to-cell hand-offs for a satellite cellular communications system |
US5008952A (en) * | 1989-11-03 | 1991-04-16 | Motorola, Inc. | Global satellite communication system with geographic protocol conversion |
-
1997
- 1997-07-18 RU RU97112015A patent/RU2133555C1/en active
-
1999
- 1999-03-18 WO PCT/RU1999/000077 patent/WO2000055988A1/en active Application Filing
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008153438A1 (en) * | 2008-03-03 | 2008-12-18 | Viktor Leonidovich Sorokin | Method for determining a distance between a spacecraft and stations |
RU2597001C2 (en) * | 2011-03-14 | 2016-09-10 | Сони Корпорейшн | Receiving device, receiving method and program |
RU2457629C1 (en) * | 2011-07-12 | 2012-07-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | Phase radio-navigation system |
RU2600564C2 (en) * | 2012-03-01 | 2016-10-27 | Зе Боинг Компани | Satellite transponder for broadband signals with frequency hopped with non-machined transmission |
RU2600982C2 (en) * | 2012-03-01 | 2016-10-27 | Зе Боинг Компани | Control system of satellite communication |
US9577704B2 (en) | 2012-03-01 | 2017-02-21 | The Boeing Company | Satellite communications management system |
RU2571428C1 (en) * | 2013-05-08 | 2015-12-20 | Интел Корпорейшн | Methods, wireless communication stations and system for device interaction in 5 ghz frequency band |
RU2662792C1 (en) * | 2017-06-06 | 2018-07-31 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Aircraft based retransmission system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2000055988A1 (en) | 2000-09-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5668556A (en) | Low-orbit satellite communications system for terminals | |
RU2136108C1 (en) | Method for load allocation for several satellite retransmitters by extended spectrum signals from several antennas of ground stations | |
US5898902A (en) | Method and apparatus for multiple-station communication for low-orbit satelllite systems | |
RU2140725C1 (en) | Record-keeping in satellite communication system | |
EP0538322A4 (en) | Satellite mobile communication system for rural service areas | |
JPH0460379B2 (en) | ||
CA2264161A1 (en) | Radio frequency sharing methods for satellite systems | |
JP2003503888A (en) | Feeder-link spatial multiplexing in satellite communication systems | |
US6298073B1 (en) | Method using elastic buffering for equalizing transmission delays in a non-earth-synchronous multiple satellite data transmission system | |
CN1783750B (en) | Method for compensating doppler effect in communication system | |
Puente et al. | Multiple-access techniques for commercial satellites | |
RU2133555C1 (en) | Method and device for high- and low-speed communications through low- and medium-orbit satellites | |
GB1565490A (en) | Communication network | |
RU2100904C1 (en) | Network communication system | |
CN114884555A (en) | Ground communication method based on satellite network | |
Quirk et al. | Cooperative modulation techniques for long haul relay in sensor networks | |
AU2004203062B2 (en) | Method for deep paging | |
WO2001011802A1 (en) | Satellite data system | |
Harrington | Issues in terrestrial/satellite network synchronization | |
RU2075265C1 (en) | METHOD OF MULTI-STATION COMMUNICATION FOR LOW-ORBITAL SATELLITE SYSTEMS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
CN118118077A (en) | Micro-nano star networking method | |
Lothaller | System considerations for European communication satellites | |
CN116545450A (en) | Flexible communication processing load, cooperative communication system and method | |
Richharia et al. | Multiple Access Techniques | |
CAMPANELLA | Existing satellite systems and networks |