5.3.1. Низкоорбитальные системы спутниковой связи

Одним из направлений развития ССС с начала 90-х годов являются системы связи на базе низкоорбитальных КА, высота орбит которых находится в пределах 700-1500 км. ОГ может содержать от одного до нескольких десятков малых спутников массой до 500 кг. Для охвата связью большой территории Земли применяют орбиты (на которых могут находиться несколько КА), лежащие в различных плоскостях [10, 70, 74].

Большой интерес к низкоорбитальным ССС объясняется возможностью предоставле­ния ими услуг персональной связи, включая радиотелефонный обмен, при использовании сравнительно дешевых малогабаритных СТ. Низкоорбитальные системы позволяют обеспе­чить бесперебойную связь с терминалами, размещенными в любой точке Земли, и практиче­ски не имеют альтернативы при организации связи в регионах со слаборазвитой инфраструк­турой связи и низкой плотностью населения.

Система спутниковой связи Globalstar

Система Globalstar разработана корпорациями Qualcomm и Loral, а также рядом дру­гих известных представителей индустрии телекоммуникационного оборудования.

В состав ОГ системы Globalstar входят 48 низкоорбитальных СР, размещенных на восьми круговых орбитах (по шесть спутников на каждой). Высота орбит над поверхностью Земли составляет 1414 км. Параметры орбиты выбраны так, чтобы обеспечить максимальную частоту обслуживания абонентов в средних широтах. Полярные области (выше 70° с.ш. и 70° ю.ш.) космическим сегментом не обслуживаются [10, 31].

В системе Globalstar не предусмотрены межспутниковые связи, однако она рассчитана на постоянное двукратное покрытие земной поверхности (в широтном поясе от 70° ю.ш. до 70° с.ш.)1 которое позволяет: обеспечить непрерывную связь при переходе абонента из зоны действия одного луча в зону действия другого луча одного и того же спутника и из зоны дей­ствия одного спутника в зону действия другого; значительно повысить надежность связи с МА благодаря устранению эффекта затемнения приемной антенны терминала абонента складками рельефа местности за счет когерентного сложения сигналов нескольких спутни­ков, а также сигналов, отраженных от различных препятствий на земной поверхности.

Система сможет обеспечить, кроме передачи сигналов служебной (командной) ин­формации, два типа услуг: телефонную, факсимильную и пейджинговую связь; определение местоположения абонентов.

Высокое качество телефонной связи достигается благодаря применению шумоподоб-ных широкополосных сигналов (ШПС) с кодовым разделением каналов. Это позволяет ис­пользовать один и тот же диапазон частот в каждом из 16 лучей, которые формируются с помощью многолучевых бортовых антенн. Для формирования ШПС используются коды Уолша. Все сигналы формируются одним источником, но каждый имеет свой определенный временной сдвиг относительно пилот-сигнала. Пилот-сигнал передается нулевой последова­тельностью функции Уолша. При применении ШПС отраженные от посторонних объектов сигналы суммируются с основным сигналом с помощью многоканальных приемников, что значительно повышает помехозащищенность системы. Это также позволяет осуществлять так называемый мягкий переход абонента из зоны действия одного луча в зону действия дру­гого без потери связи (рис. 5.2). Здесь, в отличие от систем с временным или частотным разделением каналов, при переходах связь або­нента поддерживается двумя лучами до тех пор, пока уровень сигнала одного из них не станет ниже определенного значения. Такой алгоритм позволяет исключить щелчки в AT, которые могут быть слышны при таких пере­ходах в других системах, а также уменьшить вероятность потери связи.

Рис.5.2 Структура покрытия земной

поверхности многолучевой

антенной КА Globalstar

Пропускная способность каждого канала очень высока благодаря кодовому разделению сигналов и переменной скорости передачи цифрового потока (1200-9699 бит/с), позволяющей обеспечить передачу сигналовслужебной информации в паузах речи.

Точность определения координат абонентов без участия ШС составляет 10 км. Приопределении же местоположения с участием ШС и СР она может достигать 300 .J

В настоящее время разработаны AT, которые обеспечивают предоставление услуг связи и определение местонахождения объекта.

Абонентские терминалы могут быть двух типов: мобильные и стационарные. Мобиль­ные AT, как правило, совмещены с ПС сотовой связи. Возможны следующие варианты AT: двухмодульные - Globalstar (GS) и AMPS, GS и GSM, GS и PCS; трехмодульный - GS, AMPS и CDMA; стандартный AT - только для GS.

Мощность портативных AT - 0,6 Вт, стационарных AT - 3 Вт.

Шлюзовая станция состоит из четырех идентичных приемопередающих комплексов, каждый из которых оснащен следящей параболической антенной диаметром 3,4 м. Отсутст­вие межспутниковых связей в системе Globalstar приводит к значительному росту количества ШС (до нескольких сотен).

Основными задачами ШС являются организация и поддержание телефонных и пей-джинговых каналов, каналов ПД, а также обеспечение службы определения координат под­вижных объектов. Среди других функций ШС следует отметить регулировку уровней мощ­ности AT. Приемники ШС измеряют уровень сигнала, принимаемого от каждого AT, и срав­нивают его с пороговым, а затем передают на AT команду на увеличение или уменьшение его мощности. Эта процедура позволяет выровнять уровни сигналов на входе приемника СР и продлить срок работы батарей AT.