Связь с наземным формированием диаграмм направленности с использованием взаимно синхронизированных пространственно мультиплексированных фидерных каналов

1. Спутник (140), содержащий:
подсистему (230) фидерной антенны, содержащую множество элементов антенны со сфокусированным главным лепестком «FAE» (243), каждый из которых имеет порт FAE прямого канала;
подсистему (250) пользовательской антенны, содержащую ряд элементов (247) антенны для формирования диаграммы направленности «ВАЕ», каждый из которых имеет порт ВАЕ прямого канала; и
подсистему (240) прямого повторителя, имеющую интервал частот прямого восходящего канала и интервал частот прямого нисходящего канала, при этом подсистема прямого повторителя содержит множество трасс (245) прямого канала, при этом каждая из множества трасс прямого канала связывает один из портов прямого канала FAE и один из портов прямого канала ВАЕ, и каждая из множества трасс прямого канала имеет вход в интервале частот прямого восходящего канала и выход в интервале частот прямого нисходящего канала,
при этом трассы прямого канала выполнены с возможностью генерирования множества прямых нисходящих сигналов (255) из взвешенных по главному лепестку взаимно синхронизированных по фазе прямых восходящих сигналов (235), каждый из которых принимается на соответствующем одном из множества FAE от соответствующего одного из множества территориально рассредоточенных межсетевых терминалов (130), при этом множество территориально рассредоточенных межсетевых терминалов работает на одной и той же частоте несущей, и
при этом ВАЕ выполнены с возможностью передачи прямых нисходящих сигналов для обеспечения пространственного наложения прямых нисходящих сигналов с образованием по меньшей мере одного прямого пользовательского главного лепестка (260).
2. Спутник по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит подсистему (340) обратного повторителя, имеющую интервал частот обратного восходящего канала и интервал частот обратного нисходящего канала, при этом:
каждый FAE подсистемы фидерной антенны дополнительно имеет порт FAE обратного канала;
каждый ВАЕ подсистемы пользовательской антенны дополнительно имеет порт ВАЕ обратного канала; и
подсистема обратного повторителя содержит множество трасс (345) обратного канала, каждая из которых связывает один из портов ВАЕ обратного канала и один из портов FAE обратного канала, и каждая из которых имеет вход в интервале частот обратного восходящего канала и выход в интервале частот обратного нисходящего канала,
при этом трассы обратного канала выполнены с возможностью генерирования множества обратных нисходящих сигналов (335) для передачи посредством FAE, обратные нисходящие сигналы могут быть сгенерированы из обратных восходящих сигналов (355), принятых на ВАЕ по меньшей мере от одного пользовательского терминала (165), тем самым образуя по меньшей мере один обратный пользовательский главный лепесток (360) для связи по меньшей мере с одним пользовательским терминалом.
3. Спутник по п. 1 или 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит:
спутниковую подсистему (710) синхронизации, имеющую передатчик маяка,
при этом прямые восходящие сигналы синхронизируются до приема на FAE в соответствии с синхросигналом, передаваемым передатчиком маяка.
4. Спутник по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что:
каждый FAE имеет первый порт FAE прямого канала в первом направлении большой оси эллипса поляризации и второй порт FAE прямого канала во втором направлении большой оси эллипса поляризации;
множество трасс прямого канала содержит:
первое множество трасс прямого канала, каждая из которых связывает один из первых портов FAE прямого канала и один из портов ВАЕ прямого канала; и
второе множество трасс прямого канала, каждая из которых связывает один из вторых портов FAE прямого канала и другой из портов ВАЕ прямого канала.
5. Спутник по п. 1 или 4, отличающийся тем, что:
каждый вход прямого канала связан с частотным разделителем (1010), имеющим выход первого поддиапазона частот и выход второго поддиапазона частот; и
множество трасс прямого канала содержит:
первое множество трасс прямого канала, каждая из которых связывает выход первого поддиапазона частот одного из частотных разделителей и один из портов ВАЕ прямого канала; и
второе множество трасс прямого канала, каждая из которых связывает выход второго поддиапазона частот одного из частотных разделителей и другой из портов ВАЕ прямого канала.
6. Спутник по п. 2, отличающийся тем, что:
каждый FAE имеет первые порты FAE обратного канала в первом направлении большой оси эллипса поляризации и вторые порты FAE обратного канала во втором направлении большой оси эллипса поляризации;
каждый ВАЕ имеет первые порты ВАЕ обратного канала в первом направлении большой оси эллипса поляризации и вторые порты ВАЕ обратного канала во втором направлении большой оси эллипса поляризации; и
множество трасс обратного канала содержит:
первое множество трасс обратного канала, каждая из которых связывает один из первых портов ВАЕ обратного канала и один из первых портов FAE обратного канала; и
второе множество трасс обратного канала, каждая из которых связывает один из вторых портов ВАЕ обратного канала и один из вторых портов FAE обратного канала.
7. Спутник по п. 2 или 6, отличающийся тем, что:
каждый порт FAE обратного канала связан с объединителем (1020) частот, имеющим вход первого поддиапазона частот и вход второго поддиапазона частот; и
множество трасс обратного канала содержит:
первое множество трасс обратного канала, каждая из которых связывает один из портов ВАЕ обратного канала и вход первого поддиапазона частот одного из объединителей частот; и
второе множество трасс обратного канала, каждая из которых связывает другой из портов ВАЕ обратного канала и вход второго поддиапазона частот одного из объединителей частот.
8. Спутник по любому из пп. 2, 6 или 7, отличающийся тем, что:
интервал частот прямого восходящего канала перекрывает интервал частот обратного восходящего канала; и
интервал частот прямого нисходящего канала перекрывает интервал частот обратного нисходящего канала.
9. Спутник по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что:
подсистема фидерной антенны дополнительно содержит рефлектор (410) фидера; и
подсистема пользовательской антенны дополнительно содержит пользовательский рефлектор (430).
10. Система (100, 200, 700, 800) спутниковой связи, содержащая:
прямой формирователь (210) диаграммы направленности;
множество территориально рассредоточенных межсетевых терминалов, каждый из которых содержит:
вход прямых сигналов, взвешенных по главному лепестку, поддерживающий связь с прямым формирователем (210) диаграммы направленности через сеть (120) распределения;
вход синхронизации, связанный с подсистемой (125) синхронизации; и
выход восходящих сигналов фидера, который соответствует взаимно синхронизированной версии входа прямых сигналов, взвешенных по главному лепестку, в соответствии со входом синхронизации; и
спутник по любому из пп. 1-9, в котором каждый порт FAE прямого канала соединен с возможностью связи с выходом восходящих сигналов фидера соответствующего одного из межсетевых терминалов.
11. Система спутниковой связи по п. 10, отличающаяся тем, что:
каждый из территориально рассредоточенных межсетевых терминалов дополнительно содержит:
выход обратных сигналов, поддерживающий связь с обратным формирователем диаграммы направленности посредством сети распределения; и
вход нисходящих сигналов фидера; и
каждый FAE подсистемы фидерной антенны дополнительно имеет порт FAE обратного канала;
каждый ВАЕ подсистемы пользовательской антенны дополнительно имеет порт ВАЕ обратного канала; и
спутник дополнительно содержит подсистему (340) обратного повторителя, имеющую интервал частот обратного восходящего канала и интервал частот обратного нисходящего канала, при этом подсистема обратного повторителя содержит множество трасс обратного канала, каждая из которых связывает один из портов ВАЕ обратного канала и один из портов FAE обратного канала, и каждая из которых имеет вход в интервале частот обратного восходящего канала и выход в интервале частот обратного нисходящего канала,
при этом трассы обратного канала выполнены с возможностью генерирования множества обратных нисходящих сигналов для передачи посредством FAE, обратные нисходящие сигналы могут быть сгенерированы из обратных восходящих сигналов, принятых на ВАЕ по меньшей мере от одного пользовательского терминала, тем самым образуя по меньшей мере один обратный пользовательский главный лепесток для связи по меньшей мере с одним пользовательским терминалом.
12. Система спутниковой связи по п. 10, отличающаяся тем, что:
искажения поверхности на рефлекторе фидера образуют участки (1210) искажений фидерной антенны; и
множество территориально рассредоточенных межсетевых терминалов расположены на расстоянии от участков искажений фидерной антенны.
13. Система спутниковой связи по п. 10, отличающаяся тем, что:
искажения поверхности на рефлекторе фидера образуют участки искажений фидерной антенны; и
подсистема фидерной антенны содержит антенну с архитектурой «несколько главных лепестков на облучатель» для применения ограниченного формирования диаграммы направленности в отношении главных лепестков фидера для компенсации участков искажений фидерной антенны.
14. Система спутниковой связи по п. 13, отличающаяся тем, что:
антенна с архитектурой «несколько главных лепестков на облучатель» содержит запоминающее устройство для хранения коэффициентов для формирования диаграммы направленности, в котором хранятся предварительно вычисленные коэффициенты для формирования диаграммы направленности, при этом предварительно вычисленные коэффициенты для формирования диаграммы направленности используются для применения ограниченного формирования диаграммы направленности.
15. Система спутниковой связи по п. 13, отличающаяся тем, что:
антенна с архитектурой «несколько главных лепестков на облучатель» содержит запоминающее устройство для хранения коэффициентов для формирования диаграммы направленности, в котором хранятся адаптивно обновляемые коэффициенты, при этом адаптивно обновляемые коэффициенты используются для применения ограниченного формирования диаграммы направленности.
16. Система спутниковой связи по п. 10, отличающаяся тем, что:
множество территориально рассредоточенных межсетевых терминалов содержит М межсетевых терминалов; и
подсистема прямого повторителя содержит М трасс прямого канала, каждая из которых соответствует соответствующему одному из М межсетевых терминалов.
17. Система спутниковой связи по любому из пп. 10-16, отличающаяся тем, что выход восходящих сигналов фидера соответствует синхронизированной по фазе версии входа прямых сигналов, взвешенных по главному лепестку, отвечающих входу синхронизации.
18. Система спутниковой связи по любому из пп. 10-17, отличающаяся тем, что:
спутник дополнительно содержит передатчик маяка; и
подсистема синхронизации содержит:
вход кольцевой проверки; и
выход синхронизации, связанный со входом синхронизации, при этом выход синхронизации отвечает синхронизации по фазе сигнала маяка и сигнала кольцевой проверки, оба из которых приняты на входе кольцевой проверки.
19. Система спутниковой связи по п. 18, отличающаяся тем, что каждый межсетевой терминал дополнительно содержит передатчик кольцевой проверки.
20. Система спутниковой связи по любому из пп. 10-19, отличающаяся тем, что каждый межсетевой терминал дополнительно содержит локальный экземпляр подсистемы синхронизации.
21. Система спутниковой связи по любому из пп. 10-19, отличающаяся тем, что дополнительно содержит:
подсистему синхронизации, где каждый из множества территориально рассредоточенных межсетевых терминалов связан с подсистемой синхронизации через сеть распределения.
22. Система спутниковой связи по любому из пп. 10-21, отличающаяся тем, что дополнительно содержит:
подавитель (1510) переходных помех, имеющий:
множество входных портов для передаваемых сигналов для приема передаваемых входных сигналов от множества межсетевых терминалов; и
множество выходных портов для передаваемых сигналов для передачи передаваемых сигналов с компенсированными переходными помехами, при этом передаваемые сигналы с компенсированными переходными помехами генерируются в зависимости от передаваемых входных сигналов и хранящейся матрицы переходных помех.
23. Система спутниковой связи по п. 22, отличающаяся тем, что подавитель переходных помех расположен в формирователе диаграммы направленности.
24. Система спутниковой связи по п. 22 или 23, отличающаяся тем, что:
спутник дополнительно содержит тракт кольцевой проверки, имеющий элемент антенны для кольцевой проверки, который связан с FAE посредством множества переключателей (1410),
вследствие чего за множество временных интервалов элемент антенны для кольцевой проверки последовательно связывается с соответствующим портом FAE прямого канала каждого из FAE, тем самым в каждом из временных интервалов передавая повторяющийся сигнал кольцевой проверки на межсетевые терминалы в ответ на прием сигнала маяка кольцевой проверки от межсетевого терминала, связанного с FAE, который последовательно связан во временном интервале.
25. Система спутниковой связи по п. 22 или 23, отличающаяся тем, что:
спутник дополнительно содержит тракт (500) кольцевой проверки, имеющий элемент антенны для кольцевой проверки, который связан с FAE посредством множества переключателей (1410),
вследствие чего за множество временных интервалов элемент антенны для кольцевой проверки последовательно связывается с соответствующим портом FAE обратного канала каждого из FAE, тем самым в каждом из временных интервалов передавая повторяющийся сигнал кольцевой проверки на межсетевой терминал, связанный с FAE, который последовательно связан во временном интервале, в ответ на прием сигнала маяка кольцевой проверки от межсетевых терминалов.
26. Система спутниковой связи по любому из пп. 10-25, отличающаяся тем, что:
подсистема фидерной антенны излучает множество прямых главных лепестков фидера; и
образованные прямые пользовательские главные лепестки пространственно не перекрываются с прямыми главными лепестками фидера.
27. Система спутниковой связи по любому из пп. 10-26, отличающаяся тем, что прямой формирователь диаграммы направленности содержит:
множество входов прямого потока данных;
вход взвешенных значений главного лепестка, показывающий взвешенные значения главного лепестка, связанные с каждым из межсетевых терминалов и прямыми потоками данных; и
множество выходов прямых сигналов, взвешенных по главному лепестку, каждый из которых связан со входом прямых сигналов, взвешенных по главному лепестку, соответствующего одного из межсетевых терминалов через сеть распределения, и при этом каждый из них представляет собой взвешенную сумму входов прямого потока данных, взвешенную по главному лепестку, согласно взвешенным значениям главного лепестка, связанным с соответствующим одним из межсетевых терминалов.
28. Система спутниковой связи по п. 27, отличающаяся тем, что:
вход прямого потока данных содержит K входов прямого потока данных, каждый из которых соответствует соответствующему одному из K образованных прямых пользовательских главных лепестков;
множество территориально рассредоточенных межсетевых терминалов содержит L выходов восходящих сигналов фидера; и
вход взвешенных значений главного лепестка содержит L×K взвешенных значений главного лепестка; и
выходы прямых сигналов, взвешенных по главному лепестку, соответствуют L комбинациям из K входов прямого потока данных, взвешенных по главному лепестку, согласно L×K взвешенных значений главного лепестка.
29. Спутник по любому из пп. 1-9 или система спутниковой связи по любому из пп. 10-28, в которых спутник представляет собой геостационарный спутник.
30. Способ наземного формирования диаграммы направленности в системе спутниковой связи, содержащей спутник (140), при этом способ (1100) включает:
прием спутником множества взвешенных по главному лепестку взаимно синхронизированных по фазе прямых восходящих сигналов (235), каждый из которых принимают посредством одного из множества элементов (243) антенны сфокусированного восходящего канала фидера из соответствующего одного из множества мест расположения пространственно разделенных шлюзовых станций, при этом все из множества мест расположения пространственно разделенных шлюзовых станций работают на одной и той же частоте несущей;
генерирование спутником каждого из множества прямых нисходящих сигналов (255) путем усиления и преобразования частоты соответствующего одного из множества прямых восходящих сигналов; и
передачу спутником множества прямых нисходящих сигналов посредством множества элементов (247) антенны расфокусированного нисходящего канала пользователя таким образом, что прямые нисходящие сигналы пространственно накладываются с образованием пользовательского главного лепестка (260).
31. Способ по п. 30, отличающийся тем, что дополнительно включает:
применение взвешивания по главному лепестку к множеству прямых потоков (205) данных для генерирования L взвешенных по главному лепестку прямых сигналов (215);
передачу каждого из L взвешенных по главному лепестку прямых сигналов в соответствующее одно из M мест расположения пространственно разделенных шлюзовых станций; и
синхронизацию взвешенных по главному лепестку прямых сигналов в местах расположения шлюзовых станций для генерирования L взвешенных по главному лепестку взаимно синхронизированных прямых восходящих сигналов.
32. Способ по п. 31, отличающийся тем, что:
происходит пространственное наложение прямых нисходящих сигналов с образованием K пользовательских главных лепестков; и
взвешивание по главному лепестку включает применение L×K взвешенных значений (213) главного лепестка к K прямым потокам данных для генерирования L взвешенных по главному лепестку прямых сигналов.
33. Способ по любому из пп. 30-32, отличающийся тем, что:
прием выполняют в интервале частот восходящего канала;
передачу выполняют в интервале частот нисходящего канала; и
преобразование частоты включает преобразование из интервала частот восходящего канала в интервал частот нисходящего канала.
34. Способ по любому из пп. 30-33, отличающийся тем, что дополнительно включает:
прием множества обратных восходящих сигналов (355) посредством множества элементов (247) антенны расфокусированного восходящего канала пользователя;
генерирование каждого из множества обратных нисходящих сигналов (335) из соответствующего одного из множества обратных восходящих сигналов; и
передачу множества обратных нисходящих сигналов посредством множества элементов (243) антенны сфокусированного нисходящего канала фидера в места расположения пространственно разделенных шлюзовых станций,
причем расфокусированные восходящие каналы пользователя происходят из зоны покрытия главного лепестка, образованной путем наземной взаимной синхронизации по фазе и взвешивания по главному лепестку обратных нисходящих сигналов после передачи обратных нисходящих сигналов.
35. Способ по п. 34, отличающийся тем, что дополнительно включает:
прием множества обратных нисходящих сигналов в местах расположения пространственно разделенных шлюзовых станций;
синхронизацию обратных нисходящих сигналов в местах расположения шлюзовых станций для генерирования множества взаимно синхронизированных обратных сигналов; и
взвешивание по главному лепестку множества взаимно синхронизированных обратных сигналов для генерирования взвешенных по главному лепестку взаимно синхронизированных обратных сигналов.
36. Способ по п. 35, отличающийся тем, что:
взвешенные по главному лепестку взаимно синхронизированные обратные сигналы содержат L взвешенных по главному лепестку взаимно синхронизированных обратных сигналов;
зона покрытия образованного главного лепестка содержит K пользовательских главных лепестков; и
взвешивание по главному лепестку множества взаимно синхронизированных обратных сигналов включает применение L×K взвешенных значений (313) обратных главных лепестков к L взвешенным по главному лепестку взаимно синхронизированным обратным сигналам для восстановления K обратных потоков (305) данных.
37. Способ по любому из пп. 34-36, отличающийся тем, что:
множество обратных восходящих сигналов принимают в интервале частот обратного восходящего канала;
множество обратных нисходящих сигналов передают в интервале частот обратного нисходящего канала; и
генерирование включает преобразование из интервала частот обратного восходящего канала в интервал частот обратного нисходящего канала.
38. Способ по любому из пп. 31, 32, 35 или 36, отличающийся тем, что:
прием выполняют посредством ретранслятора беспроводной связи; и
синхронизация включает:
прием сигнала маяка в местах расположения шлюзовой станции, при этом сигнал маяка передают от ретранслятора;
прием в каждом месте расположения шлюзовой станции соответствующего сигнала кольцевой проверки, передаваемого из места расположения шлюзовой станции; и
синхронизацию по фазе в каждом месте расположения шлюзовой станции принятого соответствующего сигнала кольцевой проверки с принятым сигналом маяка.
39. Способ по любому из пп. 31-38, отличающийся тем, что дополнительно включает:
прием передаваемых входных сигналов (1512) из мест расположения шлюзовой станции; и
генерирование передаваемых сигналов (1514) с компенсированными переходными помехами в зависимости от передаваемых входных сигналов и хранящейся матрицы переходных помех.
40. Способ по п. 39, отличающийся тем, что дополнительно включает:
последовательное соединение элемента антенны для кольцевой проверки за множество временных интервалов с каждым из элементов антенны сфокусированного восходящего канала фидера, тем самым, в каждом из временных интервалов передачу повторяющегося сигнала кольцевой проверки в места расположения шлюзовой станции в ответ на прием сигнала маяка кольцевой проверки из места расположения шлюзовой станции, связанного с элементом антенны сфокусированного восходящего канала фидера, который последовательно связан во временном интервале,
при этом за множество временных интервалов передаваемые входные сигналы соответствуют повторяющимся сигналам кольцевой проверки после приема в местах расположения шлюзовой станции.
41. Способ по п. 39, отличающийся тем, что дополнительно включает:
последовательное соединение элемента антенны для кольцевой проверки за множество временных интервалов с каждым из множества элементов антенны сфокусированного нисходящего канала фидера, тем самым, в каждом из временных интервалов передачу повторяющегося сигнала кольцевой проверки в место расположения шлюзовой станции, связанное с элементами антенны сфокусированного нисходящего канала фидера, который последовательно связан во временном интервале, в ответ на прием сигнала маяка кольцевой проверки из мест расположения шлюзовой станции,
при этом в каждом из временных интервалов по меньшей мере один из передаваемых входных сигналов соответствует повторяющемуся сигналу кольцевой проверки после приема по меньшей мере одним из мест расположения шлюзовой станции во временном интервале.
42. Способ по любому из пп. 31-38, отличающийся тем, что дополнительно включает:
прием по меньшей мере одного зондирующего сигнала по меньшей мере одним из мест расположения шлюзовых станций от по меньшей мере одного пользовательского терминала; и
генерирование по меньшей мере одного передаваемого сигнала с компенсированными переходными помехами в зависимости от сравнения по меньшей мере одного зондирующего сигнала с ожидаемым передаваемым сигналом.
43. Способ по любому из пп. 31-38, отличающийся тем, что дополнительно включает:
прием по меньшей мере одного зондирующего сигнала по меньшей мере одним пользовательским терминалом от по меньшей мере одного из мест расположения шлюзовых станций; и
генерирование по меньшей мере одного передаваемого сигнала с компенсированными переходными помехами в зависимости от сравнения по меньшей мере одного зондирующего сигнала с ожидаемым сигналом пользователя.