СПУТНИКОВАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ
SATELLITE COMMUNICATION SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[001] Настоящее изобретение в целом относится к спутниковой связи, в частности, к спутниковой системе связи, использующей оптическую ретрансляционную линию для связи между спутником и наземной станцией.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] Спутники с высокой пропускной способностью (HTS) обеспечивают значительно большую пропускную способность по сравнению с обычными спутниками фиксированной спутниковой службы (ФСС) в одной той же орбитальной области. Значительное увеличение производительности достигается за счет высокого уровня повторного использования частот и технологии на основе сфокусированного луча, которая дает возможность повторного использования частот по множеству узких сфокусированных лучей (как правило, порядка сотен километров), например, в сетях сотовой связи. Тем не менее, поскольку спрос на спутниковую связь продолжает расти, по-прежнему существует потребность в спутниках, выполненных с возможностью обеспечения повышенной пропускной способности. В связи с этой потребностью во все возрастающей пропускной способности и ограничениями радиочастотного спектра, требуется все больше шлюзовых наземных станций, распределенных по крупным областям, что может привести к размещению шлюзовых наземных станций в нежелательных географических местах.
[003] Соответственно, специалисты в данной области техники продолжают научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в области связи на основе спутников с высокой пропускной способностью.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[004] В одном примере раскрытая спутниковая система связи может включать в себя спутник связи, движущийся по орбите вокруг Земли, пользовательский терминал, имеющий радиосвязь с указанным спутником связи через пользовательскую линию связи,
ретрансляционное устройство связи, имеющее оптическую связь с указанным спутником связи через служебную линию связи, и
шлюзовые станции, имеющие радиосвязь с ретрансляционным устройством связи через шлюзовую линию связи.
[005] В другом примере раскрытое ретрансляционное устройство спутниковой связи может включать в себя
радиочастотный терминал для передачи радиочастотных сигналов связи на шлюзовую станцию и их приема со шлюзовой станции по шлюзовой линии связи, и
оптический терминал для передачи оптических сигналов связи на спутник связи и их приема со спутника связи по служебной линии связи.
[006] Еще в одном примере раскрытый способ обеспечения спутниковой связи может включать следующие этапы:
(1) создание пользовательской линии связи для осуществления первой радиосвязи между спутником связи и пользовательским терминалом,
(2) создание служебной линии связи для осуществления оптической связи между указанным спутником связи и ретрансляционным устройством связи, работающим на высоте между приблизительно 39000 футов (12 км) и приблизительно 180000 футов (55 км), и
(3) создание шлюзовой линии связи для осуществления второй радиосвязи между ретрансляционным устройством связи и шлюзовой станцией.
[007] Другие примеры раскрытых системы, устройства и способа станут понятными из последующего раздела "Осуществление изобретения", сопроводительных фигур чертежей и прилагаемой формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[008] На ФИГ. 1 схематически показан один пример раскрытой спутниковой системы связи;
[009] на ФИГ. 2 схематически показан один пример раскрытой спутниковой системы связи;
[0010] на ФИГ. 3 схематически показан один пример раскрытой спутниковой системы связи;
[0011] на ФИГ. 4 показана блок-схема одного примера раскрытого спутника связи спутниковой системы связи;
[0012] на ФИГ. 5 показана блок-схема одного примера раскрытого ретрансляционного устройства связи спутниковой системы связи;
[0013] на ФИГ. 6 показана блок-схема последовательности одного примера раскрытого способа обеспечения спутниковой связи;
[0014] на ФИГ. 7 показана схема последовательности операций способа изготовления и обслуживания летательного аппарата и
[0015] на ФИГ. 8 схематически показана иллюстрация летательного аппарата.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0016] Последующий раздел "Осуществление изобретения" относится к сопроводительным чертежам, которые иллюстрируют конкретные примеры реализации раскрытия. Другие примеры, имеющие различные структуры и операции, не выходят за пределы объема настоящего раскрытия. Одинаковые ссылочные позиции могут относиться к одному и тому же элементу или компоненту на разных чертежах.
[0017] Приведенные в настоящем документе ссылки на "пример", "один пример", "еще один пример" или похожие выражения означают, что одно или более из следующего: признак, конструкция, элемент, компонент или характеристика, описанные в связи с этим примером, - включены по меньшей мере в один из вариантов осуществления или реализации. Таким образом, фразы "в одном примере", "в качестве одного примера" и похожие выражения в настоящем описании могут, но не обязательно, относиться к одному и тому же примеру. Кроме того, объект, характеризующий любой пример, может, но не обязательно, включать объект, характеризующий любой другой пример.
[0018] Ниже приведены иллюстративные, неисчерпывающие примеры объекта согласно настоящему описанию; эти примеры могут, но не обязательно, быть представлены в формуле изобретения.
[0019] Как показано на ФИГ. 1, раскрыт один пример спутниковой системы связи, в целом обозначенной как система 100. Система 100 также может быть названа спутниковой системой связи. Система 100 включает в себя по меньшей мере один спутник связи, в целом обозначенный как спутник 102, движущийся по орбите вокруг Земли (явно не показано). Система 100 также включает в себя по меньшей мере один шлюзовой концентратор 122 и по меньшей мере одну пользовательскую область 108. Как показано на ФИГ. 2, в одном примере множество спутников 102 образуют группировку 104 спутников.
[0020] Спутник 102 может представлять собой любой объект, находящийся на любой эллиптической орбите и выполненный с возможностью передачи сигналов связи на Землю и/или их приема с Земли. В качестве одного примера, спутник 102 может находиться на геостационарной орбите. В качестве еще одного примера, спутник 102 может находиться на геосинхронной орбите. В качестве еще одного примера, спутник 102 может находиться на орбите "Молния".
[0021] Система 100 может оказаться особенно подходящей и полезной для спутника 102, находящегося на высокой околоземной орбите (BOO) (например, на высоте выше приблизительно 35000 километров (22000 миль)). Тем не менее, система 100 также может быть использована со спутником 102, находящимся на орбитах других типов, например, на низкой околоземной орбите (НОО) (например, на высоте ниже приблизительно 2000 километров (1 200 миль)) или средней околоземной орбите (СОО) (например, на высоте между приблизительно 2000 километров и 35000 километров).
[0022] В качестве одного конкретного, неисключительного примера спутник 102 может быть спутником с высокой пропускной способностью (HTS). В качестве одного неисключительного примера, спутник 102 может быть выполнен с возможностью передачи и/или приема радиоволн в диапазоне сверхвысоких частот между приблизительно 1,0 ГГц и приблизительно 90 ГГц.
[0023] В одном примере шлюзовой концентратор 122 включает в себя по меньшей мере одну шлюзовую станцию 112 (также обычно называемую наземной станцией или телепортом). Шлюзовая станция 112 может включать в себя одну или более передающих и/или приемных антенн, используемых для связи со спутником 102 (или группировкой 104 спутников) (ФИГ. 2). В качестве одного общего примера, шлюзовой концентратор 122 может быть одним или более поставщиками аудиоданных, видеоданных и/или услуг передачи данных. В качестве одного примера, шлюзовой концентратор 122 может быть поставщиком услуг Интернета. В качестве одного примера, шлюзовой концентратор 122 может быть услугой телефонной, голосовой связи и/или передачи данных. В качестве одного примера, шлюзовой концентратор 122 может быть телевизионным, видео- и/или аудиовещателем.
[0024] Шлюзовые станции 112 могут быть соединены с наземной сетью 116. В качестве одного примера, сеть 116 может включать в себя телекоммуникационную сеть, такую как Интернет. Таким образом, шлюзовые станции 112 могут обеспечивать возможность связи между пользовательскими терминалами 106 и сетью 116 через спутник 102 и ретрансляционное устройство 118 связи.
[0025] Хотя это явно не показано, каждая шлюзовая станция 112 может включать в себя контроллер шлюзовой станции или быть соединена с контроллером шлюзовой станции, управляющим передачей сигналов по шлюзовому концентратору 122. Контроллер шлюзовой станции может включать в себя процессор, устройство хранения (например, запоминающее устройство), устройство ввода и/или дисплей. Шлюзовой контроллер может быть размещен удаленно или в одном месте со шлюзовой станцией 112 (например, встроен в нее).
[0026] В одном примере пользовательская область 108 определяет географическую область, которая включает в себя множество пользовательских терминалов 106, которые могут сообщаться со спутником 102 (чтобы не перегружать чертеж, показан только один пользовательский терминал в каждой пользовательской области). В качестве одного примера, пользовательская область 108 может представлять собой зону, обслуживаемую сфокусированным лучом, излучаемым со спутника 102 к поверхности Земли. Сфокусированный луч может иметь заданный уровень сигнала (например, мощность), так что он будет охватывать лишь ограниченную географическую область на Земле, представленную пользовательской областью 108.
[0027] Каждый из пользовательских терминалов (также называемых здесь пользовательским терминалом 106) включает в себя одну или более передающих и/или приемных антенн, используемых для связи со спутником 102. Пользовательский терминал 106 может включать в себя любое устройство связи, используемое конечным пользователем (например, устройство аудио-, видеосвязи или устройство передачи данных). Таким образом, поставщик аудиоданных, видеоданных и/или услуг передачи данных может обслуживать пользовательские терминалы 106, размещенные в пользовательской области 108.
[0028] Хотя это явно не показано на ФИГ. 1 и 2, в другом примере пользовательская область 108 может также включать в себя один/одну или более наземных узлов или вышек сети связи. Узел сети связи может включать в себя одну или более передающих и/или приемных антенн, используемых для связи со спутником 102 и пользовательскими терминалами 106. Иными словами, узел сети связи может служить в качестве наземной линии связи или наземного ретранслятора между спутником 102 и пользовательскими терминалами 106 и/или для пользовательских терминалов 106.
[0029] Хотя это явно не показано, каждый пользовательский терминал 106 может включать в себя контроллер пользовательского терминала или быть соединен с контроллером пользовательского терминала, управляющим передачей сигналов по пользовательской области 108. Контроллер пользовательского терминала может включать в себя процессор, устройство хранения (например, запоминающее устройство), устройство ввода и/или дисплей. Контроллер пользовательского терминала может быть размещен удаленно или в одном месте с пользовательским терминалом 106 (например, встроен в него).
[0030] В одном примере система 100 также включает в себя по меньшей мере одно ретрансляционное устройство связи, в целом обозначенное как устройство 118. Устройство 118 служит в качестве линии связи, узла или ретранслятора между спутником 102 и одной или более шлюзовыми станциями 112. Иными словами, устройство 118 может обслуживать один или более шлюзовых концентраторов 122.
[0031] В одном примере устройство 118 представляет собой мобильную платформу, выполненную с возможностью работы на большой высоте. В общем случае, рабочая высота устройства 118 может быть выше любых атмосферных помех. В качестве одного примера, устройство 118 может работать на высоте между приблизительно 39000 футов (12 км) и приблизительно 180000 футов (55 км) (например, в стратосфере). В качестве еще одного примера, устройство может работать на высоте между 55000 футов (16 км) и приблизительно 164000 футов (50 км). В качестве еще одного примера, устройство 118 может работать на высоте приблизительно 65000 футов (20 км). В качестве еще одного примера, устройство 118 может работать на высоте по меньшей мере приблизительно 65000 футов (20 км). В качестве одного примера, устройство 118 может представлять собой беспилотный летательный аппарат (БИЛА). Устройство 118 может выполнять полет по установленной траектории полета над заданной географической областью Земли, например, над одним или более шлюзовыми концентраторами 122. Устройство 118 может быть выполнено с возможностью полета на рабочей высоте в течение длительных периодов времени (например, в течение нескольких месяцев). В качестве одного примера, устройство 118 может представлять собой электрический БИЛА на солнечных батареях.
[0032] Как показано на ФИГ. 1, спутник 102 сообщается с пользовательскими терминалами 106 (например, либо непосредственно, либо через наземный узел сети связи). Спутник 102 может быть выполнен с возможностью передачи радиочастотных сигналов связи на пользовательские терминалы 106 и/или приема радиочастотных сигналов связи от пользовательских терминалов 106. Схожим образом, пользовательские терминалы 106 могут быть выполнены с возможностью передачи радиочастотных сигналов связи на спутник 102 и/или приема радиочастотных сигналов связи со спутника 102. Любые радиочастотные сигналы связи между спутником 102 и пользовательскими терминалами 106 называются здесь пользовательскими линиями 110 связи. Таким образом, пользовательские линии 110 связи представляют собой радиочастотные линии связи (для радиочастотной связи). Каждый пользовательский терминал 106 может принимать радиочастотный сигнал связи в пределах соответствующего сфокусированного луча диаграммы направленности множества сфокусированных лучей (явно не показано), излучаемого со спутника 102. Диаграмма направленности множества сфокусированных лучей обеспечивает возможность повторного использования частот по множеству узких сфокусированных лучей, задающих пользовательские области 108 (например, порядка сотен километров).
[0033] Спутник 102 также сообщается с устройством 118. Спутник 102 может быть выполнен с возможностью передачи оптических сигналов связи на устройство 18 и/или их приема с устройства 118. Схожим образом, устройство 118 может быть выполнено с возможностью передачи оптических сигналов связи на спутник 102 и/или их приема со спутника 102. Любые оптические сигналы связи между спутником 102 и устройством 118 называются здесь служебными линиями 120 связи. Таким образом, служебные линии 120 связи являются оптическими линиями связи (для оптической связи).
[0034] Устройство 118 сообщается со шлюзовыми станциями 112. Устройство 118 может быть выполнено с возможностью передачи радиочастотных сигналов связи на шлюзовую станцию 112 и/или их приема со шлюзовой станции 112. Схожим образом, шлюзовая станция 112 может быть выполнена с возможностью передачи радиочастотных сигналов связи на устройство 118 и/или их приема от устройства 118. Любые радиочастотные сигналы связи между устройством 118 и шлюзовой станцией 112 называются здесь шлюзовыми линиями 114 связи. Таким образом, шлюзовые линии 114 связи представляют собой радиочастотные линии связи (для радиочастотной связи).
[0035] Как показано на ФИГ. 3 и со ссылкой на ФИГ. 1 и 2, спутник 102 и устройство 118 выполнены с возможностью обеспечить двустороннюю связь между каждой из пользовательских областей 108 (например, пользовательскими терминалами 106) и каждым из шлюзовых концентраторов 122 (например, шлюзовых станций 112). В качестве одного примера и как показано на ФИГ. 3, пользовательская область 108 осуществляет передачу по пользовательской восходящей линии 110а связи (например, сигнала пользовательской восходящей линии связи) в виде радиочастотного сигнала (также называемого радиочастотным сигналом пользовательской восходящей линии связи) на спутник 102. Спутник 102 осуществляет передачу по нисходящей служебной линии 120b связи (например, выполняет ретрансляцию сигнала пользовательской восходящей линии связи) оптического сигнала (также называемого оптическим сигналом связи по нисходящей служебной линии связи) на устройство 118. Устройство 118 затем осуществляет передачу по нисходящей шлюзовой линии 114b связи (например, выполняет еще одну ретрансляцию сигнала пользовательской восходящей линии связи) в виде радиочастотного сигнала (также называемого радиочастотным сигналом связи по нисходящей шлюзовой линии связи) на шлюзовую станцию 112.
[0036] Схожим образом, в качестве одного примера шлюзовая станция 112 осуществляет передачу по восходящей шлюзовой линии 114а связи (например, сигнала восходящей линии связи) в виде радиочастотного сигнала (также называемого радиочастотным сигналом связи по восходящей шлюзовой линии связи) на устройство 118. Устройство 118 передает сигнал 120а связи по восходящей служебной линии связи (например, ретрансляцию сигнала восходящей линии связи) оптического сигнала (также называемого оптическим сигналом связи по восходящей служебной линии связи) на спутник 102. Спутник 102 затем осуществляет передачу по пользовательской нисходящей линии 110b связи (например, еще одну ретрансляцию сигнала восходящей линии связи) в виде радиочастотного сигнала (также называемого радиочастотным сигналом пользовательской нисходящей линии связи) на пользовательский терминал 106.
[0037] В одном примере осуществления пользовательская линия 110 связи (например, пользовательская восходящая линия 110а связи и/или пользовательская нисходящая линия 110b связи) может работать в частотном диапазоне (например, рабочей частоте или диапазоне рабочих частот) между приблизительно 1 ГГц и приблизительно 40 ГГц. В другом примере осуществления пользовательская линия 110 связи (например, пользовательская восходящая линия 110а связи и/или пользовательская нисходящая линия 110b связи) может работать в частотном диапазоне (например, рабочей частоте или диапазоне рабочих частот) между приблизительно 20 ГГц и приблизительно 40 ГГц (например, диапазоне K). В другом примере осуществления пользовательская линия 110 связи (например, пользовательская восходящая линия 110а связи и/или пользовательская нисходящая линия 110b связи) может работать в частотном диапазоне между приблизительно 19,0 ГГц и приблизительно 31 ГГц (например, диапазоне Kа). В другом примере осуществления пользовательская линия 110 связи (например, пользовательская восходящая линия 110а связи и/или пользовательская нисходящая линия 110b связи) может работать в частотном диапазоне между приблизительно 12 ГГц и приблизительно 18 ГГц (например, диапазоне Ku). В других примерах осуществления пользовательская линия 110 связи (например, пользовательская восходящая линия 110а связи и/или пользовательская нисходящая линия 110b связи) может работать в других различных диапазонах частот, например, между приблизительно 8 ГГц и приблизительно 12 ГГц (например, диапазоне X), между приблизительно 500 МГц и приблизительно 1000 МГц (например, диапазоне С), между приблизительно 1 ГГц и приблизительно 2 ГГц (например, диапазоне L) и т.д.
[0038] В одном примере осуществления шлюзовая линия 114 связи (например, шлюзовая восходящая линия 114а связи и/или шлюзовая нисходящая линия 114b связи) может работать в частотном диапазоне между приблизительно 12 ГГц и приблизительно 18 ГГц (например, диапазоне Ku). В другом примере осуществления шлюзовая линия 114 связи (например, шлюзовая восходящая линия 114а связи и/или шлюзовая нисходящая линия 114b связи) может работать в частотном диапазоне между приблизительно 19 ГГц и приблизительно 31 ГГц (например, диапазоне Kа). В других примерах осуществления шлюзовая линия 114 связи (например, шлюзовая восходящая линия 114а связи и/или шлюзовая нисходящая линия 114b связи) может работать в других различных диапазонах частот.
[0039] В одном примере осуществления служебная линия 120 связи (например, служебная восходящая линия 120а связи и/или служебная нисходящая линия 120b связи) может работать в диапазоне частот между приблизительно 100 ТГц и приблизительно 400 ТГц. В других примерах осуществления служебная линия 120 связи (например, служебная восходящая линия 120а связи и/или служебная нисходящая линия 120b связи) может работать в других различных диапазонах частот.
[0040] Как показано на ФИГ. 4 и со ссылкой на ФИГ. 3, в одном примере спутник 102 включает в себя спутниковый радиочастотный терминал 124, выполненный с возможностью передачи радиочастотных сигналов связи (например, по пользовательской линии 110 связи) на пользовательские терминалы 106 и/или приема радиочастотных сигналов связи от пользовательских терминалов 106. В качестве одного примера, спутниковый радиочастотный терминал 124 может включать в себя спутниковую передающую антенну 126, выполненную с возможностью передачи радиочастотных сигналов, и спутниковую приемную антенну 128, выполненную с возможностью приема радиочастотных сигналов. В качестве одного примера, спутниковый радиочастотный терминал 124 (например, спутниковая передающая антенна 126 и/или спутниковая приемная антенна 128) может представлять собой антенну с фазированной антенной решеткой. В качестве одного примера, спутниковый радиочастотный терминал 124 может включать в себя имеющую высокий коэффициент усиления антенну для связи с пользовательскими терминалами 106 по пользовательской линии 110 связи. Хотя спутниковый радиочастотный терминал 124 показан как имеющий отдельные спутниковую передающую антенну и спутниковую приемную антенну, в другом примере спутниковый радиочастотный терминал 124 может иметь одну спутниковую антенну, выполненную с возможностью передачи и приема радиочастотных сигналов.
[0041] В одном примере спутник 102 включает в себя спутниковый оптический терминал 130, выполненный с возможностью передачи оптических сигналов связи (например, по служебной линии 120 связи) на устройство 118 и/или их приема от устройства 118. В качестве одного примера, спутниковый оптический терминал 130 может включать в себя оптический передатчик 132 спутника, выполненный с возможностью передачи оптических сигналов со спутника 102, и оптический приемник 134 спутника, выполненный с возможностью приема оптических сигналов от устройства 118. Хотя спутниковый оптический терминал 130 показан как имеющий отдельные оптический передатчик спутника и оптический приемник спутника, в другом примере спутниковый оптический терминал 130 может иметь один спутниковый передатчик/приемник, выполненный с возможностью передачи и приема оптических сигналов.
[0042] Как показано на ФИГ. 4 и со ссылкой на ФИГ. 3, в одном примере спутник 102 включает в себя сигнальный процессор 136 спутника, выполненный с возможностью обработки сигналов связи, передаваемых и/или принимаемых спутником 102. В качестве одного примера, сигнальный процессор 136 спутника может (может быть выполнен с возможностью) преобразовывать радиочастотные сигналы в оптические сигналы и/или оптические сигналы в радиочастотные сигналы.
[0043] В качестве одного примера, радиочастотные сигналы, принимаемые спутниковым радиочастотным терминалом 124 через пользовательскую линию 110 связи (например, пользовательскую восходящую линию 110а связи), включают в себя данные, предназначенные для ретрансляции на шлюзовую станцию 112 через устройство 118. Радиочастотные сигналы маршрутизируют через сигнальный процессор 136 спутника, где их преобразуют в оптические сигналы и передают на устройство 118 через служебную линию 120 связи (например, служебную нисходящую линию 120b связи).
[0044] В качестве одного примера, оптические сигналы, принимаемые спутниковым оптическим терминалом 130 через служебную линию 120 связи (например, служебную восходящую линию 120а связи), включают в себя данные, предназначенные для ретрансляции на пользовательский терминал 106. Оптические сигналы маршрутизируют через сигнальный процессор 136 спутника, где их преобразуют в радиочастотные сигналы и передают на пользовательские терминалы 106 через пользовательскую линию 110 связи (например, пользовательскую нисходящую линию 110b связи).
[0045] В качестве одного примера, сигнальный процессор 136 спутника может (может быть выполнен с возможностью) комбинировать несколько (например, множество) радиочастотных сигналов, принятых через пользовательскую линию 110 связи, например, от указанного множества пользовательских терминалов 106, в один оптический сигнал.
[0046] В качестве одного примера, сигнальный процессор 136 спутника может (может быть выполнен с возможностью) усиливать радиочастотный сигнал и/или оптический сигнал, передаваемый и/или принимаемый спутником 102.
[0047] В качестве одного примера, сигнальный процессор 136 спутника может (может быть выполнен с возможностью) фильтровать радиочастотный сигнал и/или оптический сигнал, передаваемый и/или принимаемый спутником 102.
[0048] В качестве одного примера, сигнальный процессор 136 спутника может (может быть выполнен с возможностью) формировать один или более сфокусированных лучей (задающих одну или более пользовательских областей 108), который включает в себя радиочастотный сигнал, передаваемый спутником 102. В качестве одного примера, сигнальный процессор 136 спутника может маршрутизировать часть радиочастотного сигнала, которая соответствует конкретной пользовательской области 108, к конкретному сфокусированному лучу, соответствующему этой пользовательской области 108. В качестве одного примера, сигнальный процессор 136 спутника может формировать каждый сфокусированный луч так, чтобы он соответствовал определенному диапазону частот, который зависит, например, от общей пропускной способности, пропускной способности канала и/или коэффициентов повторного использования.
[0049] Таким образом, в качестве одного примера, сигнальный процессор 136 спутника может включать в себя преобразователь 138 сигналов спутника, объединитель 140 сигналов спутника, усилитель 142 сигналов спутника, фильтр 144 сигналов спутника и/или формирователь 146 луча спутника. Сигнальный процессор 136 спутника может включать в себя аппаратные средства, программное обеспечение или их комбинацию, выполненные для обеспечения реализации функций, описанных выше. Хотя это явно не показано, сигнальный процессор 136 спутника может включать в себя процессор, устройство хранения (например, запоминающее устройство), устройство ввода и/или дисплей. Сигнальный процессор 136 спутника может также включать в себя другие компоненты, явно не показанные.
[0050] Как показано на ФИГ. 5 и со ссылкой на ФИГ. 3, в одном примере устройство 118 включает в себя радиочастотный терминал 148 устройства, выполненный с возможностью передачи радиочастотных сигналов связи (например, шлюзовую линию 114 связи) на шлюзовую станцию 112 и/или их приема со шлюзовой станции 112. В качестве одного примера, радиочастотный терминал 148 устройства может включать в себя передающую антенну 150 устройства, выполненную с возможностью передачи радиочастотных сигналов, и принимающую антенну 152 устройства, выполненную с возможностью приема радиочастотных сигналов. В качестве одного примера, радиочастотный терминал 148 устройства (например, передающая антенна 150 устройства и/или принимающая антенна 152 устройства) может представлять собой антенну с фазированной антенной решеткой. Хотя радиочастотный терминал 148 устройства показан как имеющий передающую антенну устройства и принимающую антенну устройства, в другом примере радиочастотный терминал 148 устройства может иметь одну антенну устройства, выполненную с возможностью передачи и приема радиочастотных сигналов.
[0051] В одном примере устройство 118 включает в себя оптический терминал 154 устройства, выполненный с возможностью передачи оптических сигналов связи (например, по служебной линии 120 связи) на спутник 102 и/или их приема со спутника 102. В качестве одного примера, оптический терминал 154 устройства может включать в себя оптический передатчик 156 устройства, выполненный с возможностью передачи оптических сигналов с устройства 118, и оптический приемник 158 устройства, выполненный с возможностью приема оптических сигналов со спутника 102. Хотя оптический терминал 154 устройства показан как имеющий отдельные оптический передатчик устройства и оптический приемник устройства, в другом примере оптический терминал 154 устройства может иметь один передатчик/приемник устройства, выполненный с возможностью передачи и приема оптических сигналов.
[0052] Как показано на ФИГ. 5 и со ссылкой на ФИГ. 3, в одном примере устройство 118 включает в себя сигнальный процессор 160 устройства, выполненный с возможностью обработки сигналов связи, передаваемых и/или принимаемых устройством 118. В качестве одного примера, сигнальный процессор 160 устройства может (может быть выполнен с возможностью) преобразовывать радиочастотные сигналы в оптические сигналы и/или оптические сигналы в радиочастотные сигналы. В качестве одного примера, сигнальный процессор 160 устройства может преобразовывать оптический сигнал связи по нисходящей служебной линии связи в радиочастотный сигнал связи по нисходящей шлюзовой линии связи.
[0053] В качестве одного примера, радиочастотные сигналы, принимаемые радиочастотным терминалом 148 устройства через шлюзовую линию 114 связи (например, шлюзовую восходящую линию 114а связи), включают в себя данные, предназначенные для ретрансляции на пользовательские терминалы 106 через спутник 102. Радиочастотные сигналы маршрутизируют через сигнальный процессор 160 устройства, где их преобразуют в оптические сигналы и передают на спутник 102 через служебную линию 120 связи (например, служебную восходящую линию 120а связи). В качестве одного примера, сигнальный процессор 260 устройства может преобразовывать радиочастотный сигнал связи по восходящей шлюзовой линии связи в оптический сигнал связи по восходящей служебной линии связи.
[0054] В качестве одного примера, оптические сигналы, принимаемые оптическим терминалом 154 устройства через служебную линию 120 связи (например, служебную нисходящую линию 120b связи), включают в себя данные, предназначенные для ретрансляции на шлюзовую станцию 112. Оптические сигналы маршрутизируют через сигнальный процессор 160 устройства, где их преобразуют в радиочастотные сигналы и передают на шлюзовую станцию 112 через шлюзовую линию 114 связи (например, шлюзовую нисходящую линию 114b связи).
[0055] В одном примере устройство 118 может включать в себя один радиочастотный терминал 148 устройства, выполненный с возможностью связи с одной или более шлюзовыми станциями 112 (как показано на ФИГ. 5). Еще в одном примере (явно не показано), устройство 118 может включать в себя более чем один радиочастотный терминал 148 устройства, каждый из которых выполнен с возможностью связи с конкретной шлюзовой станцией 112.
[0056] В качестве одного примера, сигнальный процессор 160 устройства может (может быть выполнен с возможностью) комбинировать несколько (например, множество) радиочастотных сигналов, принятых через шлюзовую линию 114 связи, например, от указанного множества шлюзовых станций 112, в один оптический сигнал.
[0057] В качестве одного примера, сигнальный процессор 160 устройства может (может быть выполнен с возможностью) усиливать радиочастотный сигнал и/или оптический сигнал, передаваемый и/или принимаемый устройством 118.
[0058] В качестве одного примера, сигнальный процессор 160 устройства может (может быть выполнен с возможностью) фильтровать радиочастотный сигнал и/или оптический сигнал, передаваемый и/или принимаемый устройством 118.
[0059] В качестве одного примера, сигнальный процессор 160 устройства может (может быть выполнен с возможностью) формировать один или более сфокусированных лучей 174 (ФИГ. 3) (задающих один или более шлюзовых концентраторов 122), который включает в себя радиочастотный сигнал, передаваемый устройством 118. В качестве одного примера, сигнальный процессор 160 устройства может маршрутизировать часть радиочастотного сигнала, которая соответствует конкретной шлюзовой станции 112, к конкретному сфокусированному лучу 174, соответствующему этому шлюзовому концентратору 122. В качестве одного примера, сигнальный процессор 160 устройства может формировать каждый сфокусированный луч 174 так, чтобы он соответствовал определенному диапазону частот, который зависит, например, от общей ширины полосы пропускания, ширины полосы пропускания канала и/или факторов повторного использования.
[0060] Таким образом, в качестве одного примера, сигнальный процессор 160 устройства может включать в себя преобразователь 162 сигналов устройства, объединитель 164 сигналов устройства, усилитель 166 сигналов устройства, фильтр 168 сигналов устройства и/или формирователь 170 луча устройства. Сигнальный процессор 160 устройства может включать в себя аппаратные средства, программное обеспечение или их комбинацию, выполненные для обеспечения реализации функций, описанных выше. Хотя это явно не показано, сигнальный процессор 160 устройства может включать в себя процессор, устройство хранения (например, запоминающее устройство), устройство ввода и/или дисплей. Сигнальный процессор 160 устройства может также включать в себя другие компоненты, явно не показанные.
[0061] Как показано на ФИГ. 5 в одном примере устройство 118 может включать в себя блок 172 управления. Блок 172 управления может (может быть выполнен с возможностью) выдавать команды на устройство 118 и управлять им. В качестве неограничивающих примеров, блок 172 управления может управлять траекторией полета устройства 118, продолжительностью полета устройства 118, высотой устройства 118, тем, с какой одной или более шлюзовых станций сообщается устройство 118, тем, с каким одним или более спутников сообщается устройство 118 и тому подобное. Блок 172 управления может включать в себя аппаратные средства, программное обеспечение или их комбинацию, выполненные для обеспечения реализации функций, описанных выше. Хотя это явно не показано, блок управления может включать в себя процессор, устройство хранения (например, запоминающее устройство), устройство ввода и/или дисплей.
[0062] Как показано на ФИГ. 1 и 2, раскрытая система 100 может быть реализована разными способами. В качестве одного примера и как показано на ФИГ. 1, система 100 может включать в себя один спутник 102, оптически связанный с одним устройством 118. В качестве одного примера и как показано на ФИГ. 2, система 100 может включать в себя множество спутников 102, оптически связанных с одним устройством 118. В качестве еще одного примера и как показано на ФИГ. 2, система 100 может включать в себя множество спутников 102, оптически связанных с множеством устройств 118.
[0063] Как показано на ФИГ. 6 и со ссылкой на ФИГ. 1-5, раскрыт один пример способа, в целом обозначенного 200. Способ 200 является одним из примеров реализации способа обеспечения спутниковой связи, например, с использованием раскрытой системы 100. В способе 200 могут быть выполнены модификации, добавления или опущения без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Способ 200 может включать в себя больше, меньше этапов или другие этапы. Кроме того, этапы могут быть выполнены в любом подходящем порядке.
[0064] В одном примере осуществления способ 200 включает в себя этап создания пользовательской линии 110 связи для осуществления первой радиосвязи (например, с передачей радиочастотного сигнала связи) между спутником 102 связи и одним или более пользовательскими терминалами 106, как показано в блоке 202.
[0065] В одном примере осуществления способ 200 включает в себя этап создания служебной линии 120 связи для осуществления оптической связи (например, с передачей оптического сигнала связи) между спутником 102 связи и ретрансляционным устройством 118 связи, как показано в блоке 204. В одном примере ретрансляционное устройство 118 связи может работать на высоте между приблизительно 39000 футов (12 км) и приблизительно 180000 футов (например, 55 км), например, приблизительно (например, по меньшей мере) 65000 футов (20 км).
[0066] В одном примере осуществления способ 200 включает в себя этап создания шлюзовой линии 114 связи для осуществления второй радиосвязи (например, с передачей радиочастотного сигнала связи) между ретрансляционным устройством 118 связи и одним или более шлюзовыми станциями 112, как показано в блоке 206.
[0067] Если не указано иное, термины "первый", "второй" и т.д. используются здесь лишь в качестве меток и не предназначены для наложения порядковых, позиционных или иерархических ограничений на объекты, к которым эти термины относятся. Кроме того, ссылка на "второй" объект не требует или не исключает существование объекта с меньшим номером (например, "первого" объекта) и/или объекта с большим номером (например, "третьего" объекта).
[0068] Соответственно, раскрытая система 100 обеспечивает ретрансляцию сигнала связи между спутником 102 и одним или более шлюзовыми станциями 112 через служебную линию 120 связи (оптическую линию связи) между спутником 102 и устройством 118 и шлюзовой линией 114 связи (радиочастотной линией связи) между устройством 118 и шлюзовыми станциями 112. Посредством использования устройства 118 для разделения сигнала связи между спутником 102 и шлюзовой станцией 112, система 100 способна повысить эффективность передачи данных. Служебная линия 120 связи (например, оптическая линия связи) может обеспечить значительно большую пропускную способность, обеспечивать более высокую скорость передачи данных, а также повышение эффективности линии связи по сравнению со стандартной радиочастотной линией связи между спутником связи и шлюзовой станцией.
[0069] Кроме того, благодаря устройству 118, работающему на достаточно большой высоте (например, выше любых атмосферных помех), снижается или даже устраняется влияние погодных условий и атмосферы на служебную линию 120 связи. Помимо этого, шлюзовая линия 114 связи (например, радиочастотная линия связи), создаваемая на устройстве 118 (например, на большой высоте), может не зависеть от погодных условий и атмосферы, и радиочастотный спектр может быть использован повторно более эффективно за счет обеспечения возможности более компактного размещения шлюзовых станций 112. Таким образом, сочетание служебной линии 120 связи между спутником 102 и устройством 118 и шлюзовой линии 114 связи между устройством 118 и шлюзовой станцией 112 может обеспечивать реализацию функциональных возможностей всех пользовательских линий 110 связи от всех пользовательских терминалов 106.
[0070] Кроме того, устройство 118 может выполнять одну или более задач и/или функций, которые, как правило выполняются на спутнике 102, включая, но не ограничиваясь ими, полное или частичное формирование луча, обработку сигналов и тому подобное.
[0071] Примеры раскрытого устройства 118 могут быть описаны в контексте способа 1100 изготовления и обслуживания летательного аппарата, как показано на ФИГ. 7, и летательного аппарата 1200, как показано на ФИГ. 8. Летательный аппарат 1200 может быть одним из примеров устройства 118 (например, БПЛА).
[0072] Во время подготовки к производству иллюстративный способ 1100 может включать в себя разработку спецификации и проектирование, как показано в блоке 1102, летательного аппарата 1200, которые могут включать в себя разработку радиочастотного терминала 148 устройства, оптического терминала 154 устройства и/или сигнального процессора 160 устройства, и материально-техническое снабжение, как показано в блоке 1104. Во время производства может иметь место изготовление компонентов и сборочных узлов, как показано в блоке 1106, и интеграция систем, как показано в блоке 1108, летательного аппарата 1200. Радиочастотный терминал 148 устройства, оптический терминал 154 устройства и/или сигнальный процессор 160 устройства, как описано в настоящем документе, могут быть выполнены в качестве этапа изготовления компонентов и сборочных узлов (блок 1106) и/или в качестве этапа интеграции систем (блок 1108). После этого, летательный аппарат 1200 может пройти этапы сертификации и доставки, как показано в блоке 1110, для ввода в эксплуатацию, как показано в блоке 1112. В процессе эксплуатации летательный аппарат 1200 может проходить регламентное техобслуживание и текущий ремонт, как показано в блоке 1114. Регламентное техобслуживание и текущий ремонт могут включать в себя модернизацию, перенастройку, переоборудование и т.д. одной или более систем летательного аппарата 1200.
[0073] Каждый из процессов иллюстративного способа 1100 может быть выполнен или осуществлен системным интегратором, третьей стороной и/или оператором (например, заказчиком). Для целей настоящего описания системный интегратор может включать в себя, помимо прочего, любое количество производителей летательных аппаратов и субподрядчиков по основным системам; третья сторона может включать в себя, помимо прочего, любое количество поставщиков, субподрядчиков и поставщиков; а оператор может представлять собой авиакомпанию, лизинговую компанию, военную организацию, обслуживающую организацию и т.д.
[0074] Как показано на ФИГ. 8, летательный аппарат 1200, изготовленный согласно иллюстративному способу 1100, может включать в себя корпус 1202 с множеством высокоуровневых систем 1204 и внутреннюю часть 1206. Примеры высокоуровневых систем 1204 включают в себя одну или больше движительных систем 1208, систему 1210 электроснабжения, гидравлическую систему 1212 и/или систему 1214 управления окружающей средой. Может быть включено любое количество других систем.
[0075] Устройство, показанное или описанное в настоящем документе, может быть использовано во время любых одного или более этапов способа 1100 изготовления и обслуживания. Например, компоненты или сборочные узлы, относящиеся к изготовлению компонентов и сборочных узлов (блок 1106), могут быть изготовлены или произведены аналогично компонентам или сборочным узлам, изготовленным во время эксплуатации летательного аппарата 1200 (блок 1112). Также, один или более примеров устройства могут быть использованы во время этапов производства (блоки 1108 и 1110). Аналогично, один или более примеров устройства могут быть использованы, например, помимо прочего, во время эксплуатации летательного аппарата 1200 (блок 1112) и во время регламентного техобслуживания и ремонта (блок 1114).
Кроме того, изобретение содержит варианты реализации согласно следующим пунктам:
Пункт 1. Спутниковая система связи, содержащая:
спутник связи, движущийся по орбите вокруг Земли;
пользовательский терминал, имеющий радиосвязь с указанным спутником связи через пользовательскую линию связи;
ретрансляционное устройство связи, имеющее оптическую связь с указанным спутником связи через служебную линию связи; и
шлюзовую станцию, имеющую радиосвязь с указанным ретрансляционным устройством связи через шлюзовую линию связи.
Пункт 2. Система по пункту 1, в которой пользовательская линия связи содержит радиочастотный сигнал связи.
Пункт 3. Система по пункту 2, в которой радиочастотный сигнал связи указанной пользовательской линии связи содержит рабочую частоту между приблизительно 1 ГГц и приблизительно 40 ГГц.
Пункт 4. Система по пунктам 1, 2 или 3, в которой шлюзовая линия связи содержит радиочастотный сигнал связи.
Пункт 5. Система по пункту 4, в которой радиочастотный сигнал связи указанной шлюзовой линии связи содержит по меньшей мере одну из таких частот, как рабочая частота между приблизительно 12 ГГц и приблизительно 18 ГГц и рабочая частота между приблизительно 19 ГГц и приблизительно 31 ГГц.
Пункт 6. Система по пунктам 1, 2, 3, 4 или 5, в которой служебная линия связи содержит оптический сигнал связи.
Пункт 7. Система по пункту 6, в которой ретрансляционное устройство связи выполнено с возможностью работы на высоте между приблизительно 39000 футов (12 км) и приблизительно 180000 футов (55 км).
Пункт 8. Система по пунктам 1, 2, 3, 4, 5, 6 или 7, в которой ретрансляционное устройство связи содержит беспилотный летательный аппарат.
Пункт 9. Система по пунктам 6, 7 или 8, в которой ретрансляционное устройство связи содержит:
радиочастотный терминал для передачи и приема радиочастотных сигналов связи по указанной шлюзовой линии связи; и
оптический терминал для передачи и приема оптических сигналов связи по указанной служебной линии связи.
Пункт 10. Система по пункту 9, в которой
радиочастотный терминал выполнен с возможностью передачи радиочастотного сигнала связи по нисходящей шлюзовой линии связи на указанную шлюзовую станцию, и
радиочастотный терминал выполнен с возможностью приема радиочастотного сигнала связи по восходящей шлюзовой линии связи от указанной шлюзовой станции.
Пункт 11. Система по п. 10, в которой
оптический терминал выполнен с возможностью передачи оптического сигнала связи по восходящей служебной линии связи на указанный спутник связи, и
оптический терминал выполнен с возможностью приема оптического сигнала связи по нисходящей служебной линии связи от указанного спутника связи.
Пункт 12. Система по пункту 11, в которой ретрансляционное устройство связи также содержит сигнальный процессор, причем
сигнальный процессор выполнен с возможностью преобразования указанного оптического сигнала связи по нисходящей служебной линии связи в указанный радиочастотный сигнал связи по нисходящей шлюзовой линии связи, и
сигнальный процессор выполнен с возможностью преобразования указанного радиочастотного сигнала связи по восходящей шлюзовой линии связи в указанный оптический сигнал связи по восходящей служебной линии связи.
Пункт 13. Система по пункту 12, в которой сигнальный процессор выполнен с возможностью комбинирования множества радиочастотных сигналов связи по восходящей шлюзовой линии связи в комбинированный радиочастотный сигнал связи по восходящей шлюзовой линии связи.
Пункт 14. Система по пункту 13, в которой сигнальный процессор выполнен с возможностью преобразования указанного комбинированного радиочастотного сигнала связи по восходящей шлюзовой линии связи в указанный оптический сигнал связи по восходящей служебной линии связи.
Пункт 15. Система по пунктам 12, 13 или 14, в которой сигнальный процессор выполнен с возможностью формирования сфокусированного луча, содержащего указанный радиочастотный сигнал связи по нисходящей шлюзовой линии связи.
Пункт 16. Ретрансляционное устройство спутниковой связи, содержащее:
радиочастотный терминал для передачи радиочастотных сигналов связи на шлюзовую станцию и их приема от шлюзовой станции по шлюзовой линии связи и
оптический терминал для передачи оптических сигналов связи на спутник связи и их приема со спутника связи по служебной линии связи.
Пункт 17. Устройство пункту 16, в котором:
радиочастотный терминал выполнен с возможностью передачи радиочастотного сигнала связи по нисходящей шлюзовой линии связи на указанную шлюзовую станцию,
радиочастотный терминал выполнен с возможностью приема радиочастотного сигнала связи по восходящей шлюзовой линии связи от указанной шлюзовой станции,
оптический терминал выполнен с возможностью передачи оптического сигнала связи по восходящей служебной линии связи на указанный спутник связи и
оптический терминал выполнен с возможностью приема оптического сигнала связи по нисходящей служебной линии связи от указанного спутника связи.
Пункт 18. Устройство пункту 17, также содержащее сигнальный процессор, причем сигнальный процессор:
выполнен с возможностью преобразования указанного оптического сигнала связи по нисходящей служебной линии связи в указанный радиочастотный сигнал связи по нисходящей шлюзовой линии связи;
выполнен с возможностью преобразования указанного радиочастотного сигнала связи по восходящей шлюзовой линии связи в указанный оптический сигнал связи по восходящей служебной линии связи; и
выполнен с возможностью формирования сфокусированного луча, содержащего указанный радиочастотный сигнал связи по нисходящей шлюзовой линии связи.
Пункт 19. Устройство пунктам 16, 17 или 18, в котором указанное устройство содержит беспилотный летательный аппарат, работающий на высоте между приблизительно 39000 футов (12 км) и приблизительно 180000 футов (55 км).
Пункт 20. Способ обеспечения спутниковой связи, включающий:
создание пользовательской линии связи для осуществления первой радиосвязи между спутником связи и пользовательским терминалом;
создание служебной линии связи для осуществления оптической связи между указанным спутником связи и ретрансляционным устройством связи, работающим на высоте между приблизительно 39000 футов (12 км) и приблизительно 180000 футов (55 км); и
создание шлюзовой линии связи для осуществления второй радиосвязи между указанным ретрансляционным устройством связи и шлюзовой станцией.
Хотя были показаны и описаны различные примеры раскрытых системы, устройства и способа, при прочтении настоящего документа специалисту в данной области техники могут стать очевидны их модификации. Настоящая заявка включает в себя такие модификации и ограничена только объемом формулы изобретения.