СПУТНИКОВЫЙ РЕТРАНСЛЯТОР ДЛЯ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ СО СКАЧКООБРАЗНОЙ ПЕРЕСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ С НЕОБРАБАТЫВАЕМОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ
SATELLITE TRANSPONDER FOR BROADBAND SIGNALS WITH FREQUENCY HOPPED WITH NON-MACHINED TRANSMISSION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится в целом к связи, а точнее к спутниковой связи. Еще точнее, настоящее изобретение относится к способу и устройству для уменьшения помех в спутниковой связи.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Существуют многие различные типы спутников для выполнения различных задач. Например, спутники включают спутники наблюдения, спутники связи, навигационные спутники, погодные спутники, исследовательские спутники и другие подходящие типы спутников. Кроме того, космические станции и обитаемые космические аппараты на орбите также представляют собой спутники, которые могут выполнять различные задачи.
Что касается спутников, то сообщение информации выполняют посредством большинства спутников. Сообщение информации может включать прием информации и передачу информации. Принятая информация может представлять собой команды, данные, программы и другие типы информации. Информация, передаваемая посредством спутников, может содержать данные, изображения, сообщения и другие типы информации.
Когда спутник сначала используют для ретрасляции сообщений, этот спутник может ретраслировать информацию в различные места назначения через Землю с использованием сигналов. В этих иллюстративных примерах сигналы используют для установления линии связи между спутником и другим устройством. Обычно, когда сообщения отправляют на спутник, линия связи представляет собой линию связи «Земля-спутник». Информация, передаваемая спутником, обычно расположена в линии связи «спутник-Земля».
Например, передатчик, расположенным в одном месте, может отправлять информацию по линии связи в форме линии связи «Земля-спутник» на спутник. Спутник может обрабатывать информацию и отравлять информацию по линии связи в форме линии связи «спутник-Земля» на приемный терминал, расположенный в другом месте в мировом масштабе.
В других примерах спутники могут ретранслировать принятую информацию во множество мест назначения. Например, информация может представлять собой видеотрансляцию, принятую спутником в сигналах линии связи «Земля-спутник» со спутником посредством пользовательского передатчика. Спутник может затем повторно передавать данную видеотрансляцию в сигналах по линиям связи «спутник-Земля» во множество мест назначения.
Еще в одних примерах, если приемное устройство не находится в области покрытия спутника, то этот спутник может ретранслировать сообщения на второй спутник посредством линии связи в форме межспутниковой линии связи. Второй спутник может затем отправлять сообщение по линии связи «спутник-Земля» в место назначения.
Пользователи, передающие эти типы сообщений, могут хотеть, чтобы указанные сообщения были защищены от помех, создаваемых другими сообщениями. Эти помехи могут представлять что-либо, что изменяет, модифицирует или прерывает сигнал от передатчика по мере того, как этот сигнал совершает перемещение вдоль канала между передатчиком и приемником. Данные помехи могут представлять собой случайные помехи от среды или преднамеренные помехи от других объектов. Данные преднамеренные помехи могут быть известны как "подавление сигналов".
Подавление сигналов представляет собой процесс специальной передачи радиосигналов с использованием тех же самых или по существу тех же самых частот, что и частоты в линии связи «Земля-спутник» и/или линии связи «спутник-Земля» для нарушения сообщения информации отправителем. Например, злоумышленник может попытаться подавить сигналы связи от оператора в военной наземной станции для предотвращения связи оператора с группами людей в других местах. В некоторых случаях пользователи выполняют обработку сигналов, такую как скачкообразная перестройка частоты, для защиты спутниковых сообщений от подавления сигналов. Пользователи могут также выполнять обработку сигналов. Данная обработка сигналов может включать, например, без ограничения, скачкообразную перестройку частоты для защиты спутниковой связи от случайных источников помех и для предотвращения регистрации сигналов, перехвата сигналов или других нежелательных результатов.
При ретрансляции сообщений посредством спутника, некоторые современные и предложенные системы с защитой от подавления выполняют большую часть данной обработки сигналов на борту спутника на орбите. Данная обработка сигналов может представлять собой, например, скачкообразную перестройку частоты, свертку перенастраиваемого по частоте сигнала, временную перестановку и обратную временную перестановку. Обработка сигналов также может включать, например, перемежение каналов, скремблирование, циклический сдвиг, методики перемежения или другие типы обработки, которые могут быть использованы для увеличения безопасности связи.
В частности, скачкообразная перестройка частоты и свертка перенастраиваемого по частоте сигнала могут быть использованы для уменьшения или предотвращения помех в связи. Другими словами, частота, с которой передают информацию, может быть со временем изменена.
Скачкообразная перестройка частоты включает применение несущей частоты, которая изменяется со временем. Свертка перенастраиваемого по частоте сигнала включает инвертирование процесса скачкообразной перестройки частоты для идентификации несущей частоты, которая не изменяется со временем, для обеспечения возможности извлечения информации из несущей волны.
Обработка сигналов может представлять собой сложный процесс с множеством расчетов. В итоге, на борту спутника может быть необходимо наличие дополнительного оборудования для выполнения данной обработки сигналов. Следовательно, используемые в настоящее время системы обработки сигналов, предназначенные для использования на борту спутников, могут увеличить размер, вес и стоимость спутника.
Кроме того, усовершенствование или изменение систем обработки сигналов может быть более сложным, чем это необходимо. Например, если необходимо наличие более сложного оборудования для выполнения обработки сигналов на борту спутника, то этот спутник может быть модифицирован или заменен. Процесс модификации или замены спутника может быть более времязатратным и дорогим, чем это необходимо.
В других случаях увеличенный размер, вес и сложность модификацированного спутника могут привести к нежелательным или неэффективным техническим характеристикам спутника. Таким образом, необходимо наличие способа и устройства, которые учитывали бы по меньшей мере некоторые из вышеописанных проблем, а также другие возможные проблемы.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном иллюстративном варианте реализации устройство содержит систему приемников в спутнике и систему передатчиков в спутнике. Система приемников выполнена с возможностью приема сигнала, имеющего диапазон частот, в котором обеспечена возможность передачи информации в определенном количестве каналов, имеющих определенное количество частот, в пределах указанного диапазона частот. Определенное количество частот канала в определенном количестве каналов изменяется со временем в диапазоне частот. Система передатчиков выполнена с возможностью передачи сигнала. Сигнал не обрабатывают для идентификации определенного количества частот канала в определенном количестве каналов, используемых для передачи информации спутником.
В другом иллюстративном варианте реализации представлен способ обработки сигнала. Сигнал принимают в системе приемников в спутнике. Сигнал имеет диапазон частот, в котором информацию передают в определенном количестве каналов, имеющих определенное количество частот в указанном диапазоне частот. Определенное количество частот канала в определенном количестве каналов изменяется со временем в пределах диапазона частот. Сигнал передают с использованием системы передатчиков в спутнике. Сигнал не обрабатывают для идентификации определенного количества частот канала, используемого для передачи информации спутником.
Особенности и функции могут быть реализованы независимо друг от друга в различных вариантах реализации настоящего изобретения или могут быть объединены еще в одних вариантах реализации, в которых дополнительные сведения могут быть получены согласно приведенным далее описанию и чертежам.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Новые признаки, считаемые характеристикой иллюстративных вариантов реализации, заданы в прилагаемой формуле изобретения. Однако, иллюстративные варианты реализации, а также предпочтительный способ применения, дополнительные задачи и признаки будут лучше понятны со ссылкой на приведенное далее подробное описание иллюстративного варианта реализации настоящего изобретения при его прочтении в сочетании с прилагаемыми чертежами.
На фиг. 1 показана структурная схема среды связи в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 2 показана структурная схема средств в спутнике в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 3 показана структурная схема шлюза в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 4 показана структурная схема управляющей системы в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 5 показано изображение сигнала в соответствии с иллюстративным вариантом реализации;
На фиг. 6 показано изображение размеров лучей для сигналов в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 7 показана структурная схема сигналов, отправляемых в определенном диапазоне частот, в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 8 показана структурная схема маячковой информации в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 9 показана структурная схема информации о безопасности в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 10 показано изображение сообщения информации в среде связи в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 11 показано другое изображение среды связи в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 12 показано изображение среды связи в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 13А и 13В показано изображение полезной нагрузки в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 14 показано изображение полезной нагрузки в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 15 показано другое изображение полезной нагрузки в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 16 показана блок-схема сообщений для передачи информации в сигналах в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 17 показана блок-схема процесса настройки сети связи для отправки информации в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 18 показана блок-схема процесса обработки сигнала в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 19 показана блок-схема процесса обработки сигнала в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 20 показана блок-схема процесса обработки сигнала в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
На фиг. 21 показана структурная схема системы обработки данных в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Иллюстративные варианты реализации выявляют и учитывают один или большее количество принципов. Например, иллюстративные варианты реализации выявляют и учитывают то, что свертка перенастраиваемого по частоте сигнала и скачкообразная перестройка частоты сигнала могут быть выполнены в наземном шлюзе, а не на борту спутника. В этих иллюстративных примерах свертка перенастраиваемого по частоте сигнала может быть названа сверткой перенастраиваемого сигнала, а скачкообразная перестройка частоты может быть названа скачкообразной перестройкой.
Один или большее количество иллюстративных вариантов реализации обеспечивают способ и устройство для обработки сигнала. Сигнал принимают в системе приемников в спутнике. Сигнал имеет диапазон частот, в котором информацию передают в определенном количестве каналов, имеющих определенное количество частот в указанном диапазоне частот. Данный диапазон частот может представлять собой широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты. Канал, который идентифицирован, может представлять собой частоту или частоты, при которых передают информацию. Сигнал передают в место положения удаленного шлюза с использованием системы передатчиков в спутнике. Сигнал не обрабатывают спутником для идентификации канала, используемого для передачи информации.
Другими словами, ни один из компонентов в спутнике не идентифицирует информацию, передаваемую в сигнале. В этих иллюстративных примерах спутник функционирует подобно ретранслятору, в котором операции свертки перенастраиваемого по частоте сигнала и скачкообразной перестройки частоты не выполняют по отношению к сигналу. Сигнал ретранслируют спутником на другой приемный шлюз, в котором выполняют свертку перенастраиваемого по частоте сигнала и скачкообразную перестройку частоты.
Другими словами, спутниковая система связи может использовать спутниковые ретрансляторы для ретрансляции сообщений на неорбитальные шлюзовые устройства. В итоге, могут быть уменьшены стоимость, сложность и размер спутников, используемых для ретрансляции сообщений между орбитальным и неорбитальным устройствами.
На чертежах, в частности на фиг. 1, показана структурная схема среды связи в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В данном иллюстративном примере среда 100 связи содержит сеть 102 связи.
Согласно фиг. 1, сеть 102 связи имеет орбитальную часть 104, часть 105 с пользовательскими терминалами и наземную часть 106. Орбитальная часть 104 может представлять собой любую часть сети 102 связи, которая расположена в компонентах, которые могут выходить на орбиту Земли 108. Например, орбитальная часть 104 содержит спутники 110 на орбите вокруг Земли 108.
В этих иллюстративных примерах, спутники 110 представляют собой искусственные объекты, расположенные на орбите вокруг Земли 108. В некоторых иллюстративных примерах спутники 110 также могут включать космические аппараты и космические станции, когда эти космические аппараты или эти космические станции расположены на орбите вокруг Земли 108.
Согласно чертежам, часть 105 с пользовательскими терминалами содержит платформы 122, которые содержат терминальные устройства 119. Терминальные устройства 119 имеют прямые связи со спутниками 110 для передачи информации 114, приема информации 114 или передачи и приема информации 114, которая должна быть передана между платформами 122 и другими пользователями в сети 102 связи. Например, терминальные устройства 119 в платформах 122 могут использовать спутники 110 для отправки информации 114 на другие терминальные устройства 119 или наземным пользователям 113. Платформы 122 с терминальными устройствами 119 могут быть расположены в космосе, на земле, в воздухе, на воде, под водой или некотором их сочетании.
В данном иллюстративном примере платформа в платформах 122 может представлять собой, например, подвижную платформу, стационарную платформу, наземную конструкцию или водную конструкцию. В частности, платформа может представлять собой надводный корабль, танк, личное транспортное средство, поезд, подводную лодку, автомобиль, энергетическую станцию, мост, дамбу, дом, промышленное предприятие, здание и другие подходящие платформы.
Терминальные устройства 119 в платформах 122 в части 105 с пользовательскими терминалами могут представлять собой устройства, выполненные с возможностью отправки информации 114 на спутники 110 с использованием линий 117 связи в этих иллюстративных примерах. Информация 114 может быть затем отправлена посредством спутников 110 другим пользователям в сети 102 связи.
В данном иллюстративном примере наземные пользователи 113 могут содержать пользователей, соединенных с сетью 112. В этих примерах наземные пользователи 113 могут представлять собой приложения, компьютеры, человека или другие подходящие типы пользователей. Информация 114 может быть передана наземным пользователям 113 с использованием спутников 110 и/или шлюзов 120 в наземной системе 118.
Наземная часть 106 сети 102 связи может содержать любые устройства, которые расположены в атмосфере Земли 108 или в ее пределах. Наземная часть 106 может содержать, например, сеть 112. Сеть 112 может быть расположена на земле, в воздухе, на воде, под водой или некотором их сочетании.
Сеть 112 может принимать различные формы. Например, сеть 112 может представлять собой по меньшей мере одну из локальной вычислительной сети, интрасети, сети Интернет, глобальной вычислительной сети, сети с коммутацией каналов, такой как синхронная оптическая сеть (SONET), некоторую другую подходящую сеть или некоторое другое сочетание сетей. Как использовано в настоящей заявке, фраза "по меньшей мере одну из", при использовании с перечнем объектов, означает, что могут быть использованы различные сочетания одного или большего количества из перечисленных объектов и только один из каждого объекта в перечне может быть необходим. Например, "по меньшей мере один из объекта А, объекта В и объекта С" может содержать, без ограничения, объект А или объект А и объект В. Данный пример также может содержать объект А, объект В и объект С или объект В и объект С.
Другими словами, сеть 112 может быть образована из определенного количества различных сетей, которые могут иметь тот же самый тип или различные типы. Согласно тому, что изображено, для формирования сети 112 может быть использовано определенное количество различных типов устройств. Например, сеть 112 может содержать определенное количество различных компонентов, которые выполнены с возможностью передачи информации 114 в сети 112. Например, сеть 112 может содержать маршрутизаторы, коммутаторы, компьютеры и линии связи. Линии 117 связи между компонентами в сети 112 могут быть реализованы с использованием по меньшей мере одной из проводной связи, оптической связи, беспроводной связи и других подходящих типов среды связи.
В одном иллюстративном примере информация 114 может быть отправлена через сеть 102 связи от терминальных устройств 119 в платформах 122 посредством сигналов 116 на орбитальную часть 104. В свою очередь, информация 114 может быть ретранслирована посредством спутников 110 в орбитальной части 104 на наземную часть 106 сети 102 связи. Информация может быть затем дополнительно ретранслирована через наземную систему 118 и сеть 112 наземной части 106 наземным пользователям 113 в части 105 с пользовательскими терминалами.
В другом иллюстративном примере информация 114 может быть отправлена через сеть 102 связи от терминальных устройств 119 в платформах 122 посредством сигналов 116 на орбитальную часть 104. В свою очередь, информация 114 может быть ретранслирована посредством спутников 110 в орбитальной части 104 на наземную часть 106 сети 102 связи. Информация может быть затем дополнительно ретранслирована через наземную систему 118 наземной части 106 посредством сигналов 116 на орбитальную часть 104. Информацию 114 дополнительно ретранслируют посредством спутников 110 в орбитальной части 104 на терминальные устройства 119 в платформах 122 в части 105 с пользовательскими терминалами.
Еще в одном иллюстративном примере информация 114 может быть отправлена через сеть 102 связи от одного из наземных пользователей 113 в части 105 с пользовательскими терминалами через сеть 112 и наземную станцию 118 наземной части 106. Информация может быть затем дополнительно ретранслирована посредством сигналов 116 через спутник 110 в орбитальной части 104 на терминальные устройства 119 в платформах 122 в части 105 с пользовательскими терминалами.
Сигналы 116 могут принимать различные формы в сети 102 связи. Например, сигналы 116 могут представлять собой радиочастотные сигналы. Эти радиочастотные сигналы могут быть подвержены подавлению преднамеренными или случайными источниками помех. В других иллюстративных примерах сигналы 116 могут представлять собой оптические сигналы, электрические сигналы и другие подходящие типы сигналов.
В этих иллюстративных примерах сигналы 116 формируют линии 117 связи. Линии 117 связи могут содержать линии связи «Земля-спутник» и линии связи «спутник-Земля». Линии связи «Земля-спутник» представляют собой сигналы 116, которые передают от части 105 с пользовательскими терминалами или наземной части 106 на орбитальную часть 104. Сигналы линии связи «Земля-спутник», передаваемые от части 105 с пользовательскими терминалами, представляют собой обратные линии связи «Земля-спутник». Линии связи «Земля-спутник» от наземной части 106 представляют собой прямые линии связи «Земля-спутник». Линии связи «спутник-Земля» представляют собой сигналы 116, которые передают от орбитальной части 104 на часть 105 с пользовательскими терминалами или наземную часть 106 сети 102 связи. Линии связи «спутник-Земля» с терминальной частью 105 представляют собой прямые линии связи «спутник-Земля». Линии связи «спутник-Земля» с наземной частью 106 представляют собой обратные линии связи «спутник-Земля».
Согласно тому, что изображено, наземная система 118 в наземной части 106 сети 102 связи выполнена с возможностью обмена сигналами 116, содержащими информацию 114, с терминальными устройствами 119 в платформах 122 в части 105 с пользовательскими терминалами с использованием спутников 110 для ретрансляции информации 114. Аналогичным образом, терминальные устройства 119 в платформах 122 в части 105 с пользовательскими терминалами выполнены с возможностью обмена сигналами 116, содержащими информацию 114, с наземной системой 118 в наземной части 106 сети 102 связи с использованием спутников 110 для ретрансляции информации 114. Кроме того, наземная система 118 может дополнительно ретранслировать и обмениваться информацией 114 с наземными пользователями 113 в части 105 с пользовательскими терминалами по сети 112.
В данном иллюстративном примере наземная система 118 может быть образована различными компонентами. Согласно тому, что изображено, наземная система 118 содержит шлюзы 120 и управляющую систему 121.
Согласно тому, что изображено, шлюзы 120 в наземной системе 118 выполнены с возможностью обеспечения обработки сигналов 116, содержащих информацию 114. Например, шлюзы 120 могут выполнять обработку сигналов. Данная обработка может включать скачкообразную перестройку частоты, свертку перенастраиваемого по частоте сигнала, изменения порядка, устранение изменения порядка, перемежение, кодирование, декодирование, коммутацию, маршрутизирование и другие подходящие типы обработки сигналов 116. Кроме того, в некоторых иллюстративных примерах шлюзы 120 могут обеспечивать наличие интерфейса между спутниками 110 в орбитальной части 104 сети 102 связи и различными компонентами в наземной части 106 сети 102 связи.
Например, шлюзы 120 могут обеспечивать наличие интерфейса между спутниками 110 и управляющей системой 121. В качестве другого примера шлюзы 120 могут обеспечивать наличие интерфейса между спутниками 110, наземными пользователями 113 и сетью 112.
В этих иллюстративных примерах терминальные устройства 119 представляют собой аппаратные устройства, которые обрабатывают информацию 114. Обработка информации может включать по меньшей мере одно из скачкообразной перестройки частоты, свертки перенастраиваемого по частоте сигнала, изменения порядка, обратного изменения порядка, коммутации, кодирования, декодирования, коммутации, маршрутизирования, использования, генерирования, хранения и других подходящих типов обработки информации 114. В некоторых иллюстративных примерах терминальные устройства 119 могут быть выполнены с возможностью передачи, приема или передачи и приема сигналов 116 с использованием спутников 110 при обмене информацией со спутниками 110.
Согласно тому, что изображено, наземные пользователи 113 соединены с сетью 112. В этих иллюстративных примерах терминальные устройства 119 также могут быть соединены с сетью 112. В других иллюстративных примерах терминальные устройства 119 могут быть расположены на расстоянии от сети 112 или, в противном случае, могут быть выполнены с возможностью соединения с сетью 112. В данном случае терминальные устройства 119 имеют связь с наземными пользователями 113 посредством спутников 110 и наземной системы 118.
Когда терминальные устройства 119 соединены с сетью 112, терминальные устройства 119 могут изменять информацию с использованием сети 112. Термин "соединены с" сетью 112 не означает, что терминальные устройства 119 должны быть физически соединены с сетью 112. В некоторых случаях терминальные устройства 119 могут быть только периодически соединены с сетью 112 или могут быть не соединены с сетью 112 вообще в зависимости от конкретной реализации. В других иллюстративных примерах наземный пользователь в наземных пользователях 113 или терминальное устройство в терминальных устройствах 119 может быть соединено с сетью 112 в течение неопределенного периода времени.
В этих примерах терминальные устройства 119 могут быть связаны с платформами 122. Платформы 122 могут принимать различные формы. Например, платформа в платформах 122 может быть выбрана из одного из воздушного судна, надводного корабля, наземного транспортного средства, подводной лодки, здания, космического аппарата, космической станции, оператора-человека или некоторого другого подходящего типа платформы.
Когда один компонент "связан" с другим компонентом, такая связь представляет собой физическую связь на изображенных примерах. Например, первый компонент, терминальные устройства 119, можно считать связанным со вторым компонентом, платформами 122, путем скрепления со вторым компонентом, соединения со вторым компонентом посредством связующего, крепления ко второму компоненту, сварки со вторым компонентом, прикрепления ко второму компоненту и/или соединения со вторым компонентом каким-либо другим подходящим образом. Первый компонент также может быть соединен со вторым компонентом с использованием третьего компонента. Первый компонент также можно считать связанным со вторым компонентом путем формирования в качестве части второго компонента и/или продолжения второго компонента. Первый компонент также можно считать связанным со вторым компонентом, если первый компонент передают вторым компонентом.
Терминальные устройства 119 и наземные пользователи 113 могут быть реализованы с использованием определенного количества различных типов аппаратных средств. Например, терминальное устройство в терминальных устройствах 119 и/или терминальный пользователь в наземных пользователях 113 может представлять собой компьютер, планшетный компьютер, мобильный телефон, портативный компьютер или некоторое другое подходящее устройство, которое выполнено с возможностью обработки информации 114. Например, подходящее устройство может представлять собой устройство, которое имеет процессорный блок. Кроме того, терминальные устройства 119 и/или наземные пользователи 113 также могут быть выполнены с возможностью размещения в них аппаратных средств, которые обеспечивают возможность приема сигналов 116 терминальными устройствами 119 и наземными пользователями 113.
Согласно тому, что изображено, сигнал 123 в сигналах 116 представляет собой пример сигнала, который может быть использован для обмена информацией 114 между спутниками 110 в орбитальной части 104 и компонентами в части 105 с пользовательскими терминалами или наземной части 106 сети 102 связи. В этих иллюстративных примерах сигнал 123 может представлять собой сигнал 124 со скачкообразной перестройкой частоты. Сигнал 123 может быть реализован в качестве сигнала 124 со скачкообразной перестройкой частоты для предотвращения помех 125. Сигнал 124 со скачкообразной перестройкой частоты может принять форму сигнала с расширенным спектром со скачкообразной перестройкой частоты.
В этих иллюстративных примерах помехи 125 могут быть преднамеренными и/или случайными. Когда помехи 125 являются преднамеренными, эти помехи 125 могут быть сгенерированы для подавления передачи сигнала 123 между частью 105 с пользовательскими терминалами и орбитальной частью 104 в сети 102 связи. Аналогичным образом, помехи 125 могут быть сгенерированы для подавления передачи сигнала 123 между наземной частью 106 и орбитальной частью 104 в сети 102 связи.
Другими словами, когда помехи 125 являются преднамеренными, эти помехи 125 могут быть использованы для замедления передачи сигнала 123 в место назначения. Например, враждебно настроенный пользователь может попытаться подавить сигнал 123 таким образом, что информация 114 в сигнале 123 может не достигнуть места назначения, не может быть извлечена из сигнала 123 в месте назначения или некоторая их комбинация.
Путем изменения количества частот 126 в диапазоне частот 129 несущих волн 127, передающих информацию 114 в сигнале 123, сигнал 123 принимает форму сигнала 124 со скачкообразной перестройкой частоты. Изменение количества частот 126 со временем может быть отнесено к скачкообразной перестройке частоты.
В некоторых иллюстративных примерах данное изменение количества частот 126 может быть по существу отнесено к скачкообразной перестройке частоты. Скачкообразная перестройка частоты реализована таким образом, что передающее и принимающее оборудование синхронно изменяет количество частот 126 в модели, известной передатчику и приемнику, но неизвестной потенциальным источникам помех 125. Данная модель возникает псевдослучайным образом по отношению к потенциальным источникам помех 125. В этих иллюстративных примерах данная модель представляет собой псевдослучайную последовательность 130. Другими словами, модель представляет собой предварительно определенную модель в форме псевдослучайной последовательности 130, которую выбирают заблаговременно до передачи информации 114. Таким образом, при использовании модели, известной только передатчику и приемнику сигнала 124 со скачкообразной перестройкой частоты, может возникать уменьшение помех 125.
В частности, при использовании сигнала 124 со скачкообразной перестройкой частоты, помехи 125 не обеспечивают возможность изменения частот тем же самым образом и в тот же самый момент времени, что и частот сигнала 124 со скачкообразной перестройкой частоты. В итоге, воздействия помех 125 могут быть уменьшены или предотвращены, когда происходит обмен сигналами 116 между орбитальной частью 104 и по меньшей мере одной из части 105 с пользовательскими терминалами и наземной части 106 сети 102 связи с использованием сигнала 124 со скачкообразной перестройкой частоты. В частности, сигнал 124 со скачкообразной перестройкой частоты может уменьшать помехи 125, когда этот сигнал 124 со скачкообразной перестройкой частоты используют для отправки информации 114 между терминальными устройствами 119, шлюзами 120 и наземными пользователями 113 или между ними с использованием спутников 110.
Согласно тому, что изображено, информацию 114 извлекают из сигнала 124 со скачкообразной перестройкой частоты путем распознания значений для определенного количества частот 126 в различные моменты времени. Данный процесс извлечения информации 114 из сигнала 124 со скачкообразной перестройкой частоты может называться сверткой перенастраиваемого по частоте сигнала. В других иллюстративных примерах процесс может быть по существу назван сверткой перенастраиваемого по частоте сигнала.
С использованием доступных в настоящее время спутниковых систем связи, свертку перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналу 124 со скачкообразной перестройкой частоты выполняют в спутниках 110 в орбитальной части 104 сети 102 связи. Выполнение свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналу 124 со скачкообразной перестройкой частоты в спутниках 110 требует использования обрабатывающих средств в этих спутниках 110. Другими словами, при использовании некоторых доступных в настоящее время спутниковых систем связи, компоненты и процессорные блоки, необходимые для выполнения комплексных операций по обработке сигналов, расположены на борту спутников 110, находящихся орбите.
Однако, при использовании иллюстративного варианта реализации, обработку сигнала 123, передающего информацию 114 в форме сигнала 124 со скачкообразной перестройкой частоты, обмениваемого между терминальными устройствами 119 в платформах 122, наземными пользователями 113 и наземной системой 118, выполняют в наземной части 106 сети 102 связи. В частности, скачкообразная перестройка частоты и свертка перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналу 123 могут быть выполнены посредством наземной системы 118 вместо спутников 110.
Скачкообразная перестройка частоты, свертка перенастраиваемого по частоте сигнала или скачкообразная перестройка частоты и свертка перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналу 124 со скачкообразной перестройкой частоты могут быть выполнены посредством по меньшей мере одного из шлюзов 120 и управляющей системы 121 в наземной системе 118. Другие операции обработки, такие как изменение порядка, обратное изменение порядка, перемежение, кодирование, декодирование, коммутация, маршрутизирование и другие подходящие типы обработки также могут быть выполнены в наземной части 106 сети 102 связи вместо их выполнения посредством спутников 110 в орбитальной части 104 сети 102 связи.
В итоге, нет необходимости в обрабатывающих средствах в спутниках 110 для выполнения по меньшей мере одной из скачкообразной перестройки частоты или свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналу 124 со скачкообразной перестройкой частоты. Вместо этого, спутники 110 могут ретранслировать сигнал 123 на наземную часть 106 сети 102 связи. Скачкообразную перестройку частоты и свертку перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналам 116 выполняют посредством различных компонентов в наземной части 106 сети 102 связи.
Таким образом, средства в спутниках 110 могут быть доступны для других использований. Кроме того, может быть уменьшено количество оборудования, необходимого для спутников 110. В итоге, также могут быть уменьшены размер, вес, сложность и цена спутников 110. Кроме того, нет необходимости в переоборудовании или замене спутников 110 для обеспечения возможности выполнения скачкообразной перестройки частоты и свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналу 123.
В этих иллюстративных примерах, когда сигнал 124 со скачкообразной перестройкой частоты передают для определенного количества частот 126, количество частот 126 может быть изменено произвольным или псевдослучайным образом. Количество частот 126 может быть изменено таким образом, что количество частот 126 находится в диапазоне частот 129. В этих иллюстративных примерах диапазон частот 129 может представлять собой широкополосные частоты. Другими словами, спутниковая система связи может использовать широкополосные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты для обеспечения наличия противоподавляющей защиты от помех 125.
Например, данное изменение в количестве частот 126 канала 128 может быть основано на псевдослучайной последовательности 130. В данном случае частота у сигнала 124 со скачкообразной перестройкой частоты может быть изменена со временем псевдослучайным образом. Псевдослучайная последовательность 130 может быть использована для идентификации информации 114, передаваемой в сигнале 124 со скачкообразной перестройкой частоты. В частности, псевдослучайная последовательность 130 может представлять собой определенное количество частот 126 в конкретный момент времени.
В этих иллюстративных примерах генератор 132 данных о безопасности передач выполнен с возможностью генерирования псевдослучайной последовательности 130. Псевдослучайную последовательность 130 используют для изменения количества частот 126 в сигнале 124 со скачкообразной перестройкой частоты. Другими словами, псевдослучайную последовательность 130 используют для выполнения скачкообразной перестройки частоты и свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналу 124 со скачкообразной перестройкой частоты. Например, шлюзы 120 могут использовать псевдослучайную последовательность 130 для выбора количества частот 126 с обеспечением выполнения скачкообразной перестройки частоты или свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналу 124 со скачкообразной перестройкой частоты. Аналогичным образом, терминальные устройства 119 также могут использовать псевдослучайную последовательность 130 для выполнения скачкообразной перестройки частоты или свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналу 124 со скачкообразной перестройкой частоты.
В этих иллюстративных примерах может быть обеспечено управление по меньшей мере одним из генерирования, сохранения и распределения псевдослучайной последовательности 130 посредством управляющей системы 121. Например, система 121 централизованного управления может распределять псевдослучайную последовательность 130 на шлюзы 120 для использования в операциях скачкообразной перестройки частоты и свертки перенастраиваемого по частоте сигнала. В этих иллюстративных примерах псевдослучайная последовательность 130 может представлять собой код из псевдослучайных помех.
Кроме того, когда спутники 110 не выполняют свертку перенастраиваемого по частоте сигнала или скачкообразную перестройку частоты по отношению к сигналам 116, то псевдослучайную последовательность 130 не отправляют на спутники 110. В итоге, повышенная безопасность может возникать для скачкообразной перестройки частоты и свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналам 116.
Согласно тому, что изображено, управляющая система 121 может быть выполнена с возможностью управления работой одного или большего количества шлюзов 120 и спутников 110. В этих иллюстративных примерах управляющая система 121 расположена на Земле 108, соединенной с сетью 112 в наземной части 106 сети 102 связи. Управляющая система 121, при ее расположении на Земле 108, может быть соединена с сетью 112. В данном иллюстративном примере управляющая система 121 может быть реализована с использованием аппаратных средств, программного обеспечения или их сочетания.
В данном примере управляющая система 121 выполнена с возможностью управления операциями одного или большего количества шлюзов 120. Управляющая система 121 содержит централизованное устройство управления средствами для управления выделением средств в шлюзах 120. Управляющая система 121 также включает централизованное управление работой шлюзов 120. При использовании управляющей системы 121, для шлюзов 120 возможно множество шлюзовых мест, а на одиночном спутнике в спутниках 110 разрешено множество широкополосных лучей. Другими словами, эффективность иллюстративного варианта реализации обеспечивает лучшие возможности связи в широком диапазоне частот.
Обычная управляющая система 121 обеспечивает использование централизованной базы данных управления средствами и устраняет потребность в синхронизации множества распределенных баз данных. Другими словами, обычная управляющая система 121 обеспечивает экономическую эффективность в осуществлении иллюстративного варианта реализации. В этих иллюстративных примерах управляющая система 121 может настраивать спутник в спутниках 110 с использованием команд на основании запросов от терминальных устройств 119 в платформах 122, принимаемых по воздуху через спутник 110 и шлюзы 120, или запросов от наземных пользователей 113, принимаемых по сети 112.
Согласно тому, что изображено, управление спутниками 110 посредством управляющей системы 121 может быть реализовано с использованием управляющей информации 134. Управляющая информация 134 может быть отправлена на спутники 110 через сигналы 116. В альтернативном варианте управляющая информация 134 может быть отправлена на спутники 110 посредством любых других средств, которые обеспечивают необходимый уровень безопасности для передачи управляющей информации 134 в этих иллюстративных примерах. В качестве примера, если шлюзы 120 содержат антенны, расположенные в безопасных местах, то управляющая информация 134 может быть отправлена в альтернативной полосе частот без скачкообразной перестройки частоты.
В этих иллюстративных примерах безопасные места могут представлять собой места с необходимым безопасным расстоянием от потенциальных генераторов помех. Другими словами, безопасное место может представлять собой место, в котором подавляющее устройство для генерирования помех не может физически достигать безопасного места для подавления сигнала 123 по мере того, как этот сигнал 123 передают в место назначения. В других иллюстративных примерах безопасные места могут быть выбраны на основании уровня безопасности, существующего в таком месте. Например, при использовании военной связи, безопасные места могут представлять собой удаленные места в союзных странах. Безусловно, безопасные места могут представлять собой другие подходящие места в зависимости от конкретной реализации. Таким образом, если антенны, передающие управляющую информацию 134, расположены в безопасных местах, в которых не могут возникать помехи 125, то может не возникать скачкообразная перестройка частоты и свертка перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналу 123 с использованием управляющей информации 134.
В одном иллюстративном примере управляющая система 121 может быть выполнена с возможностью управления работой спутников 110 путем отправки управляющей информации 134 в сигналах 116. Управляющая система 121 может отправлять команду в управляющей информации 134 для расположения антенны на одном из спутников 110. В данном примере управляющая система 121 может отправлять команду в управляющей информации 134 в ответ на запросы от терминальных устройств 119, принимаемые по воздуху через спутники 110 и шлюзы 120. В другом иллюстративном примере управляющая система 121 может отправлять команду в управляющей информации 134 в ответ на запросы от наземных пользователей 113, принимаемых по сети 112.
В этих изображенных примерах использование иллюстративного варианта реализации обеспечивает возможность передачи управляющей информации 134 способом, при котором она может быть менее подвержена подавлению помехами 125 при отправке с использованием сигнала 124 со скачкообразной перестройкой частоты. Кроме того, обработка управляющей информации 134 может происходить в наземной части 106 сети 102 связи.
Таким образом, при использовании иллюстративного варианта реализации для обработки сигналов 116, по меньшей мере один из размера, веса, сложности и стоимости спутников 110 может быть уменьшен путем выполнения свертки перенастраиваемого по частоте сигнала и регенерации сигнала со скачкообразной перестройкой частоты по отношению к сигналам 116 в местах, отличных от мест расположения спутников 110.
На фиг. 2 показана структурная схема средств в спутнике в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Спутник 200 представляет собой пример реализации спутника в спутниках 110 по фиг. 1.
Средства 202 в спутнике 200 разделены между платформой 204 и полезной нагрузкой 208. Согласно тому, что изображено, платформа 204 может содержать систему 210 питания, движительную систему 212, устройство 213 управления температурой, устройство 214 управления системами, устройство 215 телеметрической и командной связи и другие подходящие компоненты. Полезная нагрузка 208 может содержать систему 216 датчиков, систему 217 ретрансляторов, систему 218 приемопередатчиков, антенны 222 и другие подходящие компоненты.
Система 210 питания выдает энергию для приведения в действие компонентов в спутнике 200. Движительная система 212 выполнена с возможностью внесения изменений в ориентацию или положение спутника 200.
Устройство 213 управления температурой выполнено с возможностью управления температурой различных компонентов в спутнике 200. Устройство 213 управления температурой может обеспечивает охлаждение и/или нагрев в зависимости от конкретного компонента.
Устройство 214 управления системами обеспечивает управление положением в пространстве и координирование между всеми системами в спутнике 200. Устройство 215 телеметрической и командной связи выполнено с возможностью контроля и управления другими системами в спутнике 200. Устройство 215 телеметрической и командной связи может идентифицировать состояние этих систем.
В полезной нагрузке 208 система 216 датчиков может быть реализована с использованием различных типов датчиков, выполненных с возможностью сбора данных. Например, система 216 датчиков может содержать телескоп, камеру и другие подходящие типы датчиков.
Согласно тому, что изображено, система 217 ретрансляторов соединена с антеннами 222. Система 217 ретрансляторов содержит определенное количество ретрансляторов 228. В этих иллюстративных примерах ретранслятор 232 в определенном количестве ретрансляторов 228 выполнен с возможностью отправки сигнала в ответ на прием сигнала. Ретранслятор 232 содержит приемник 234 и передатчик 236. В этих иллюстративных примерах ретранслятор 232 выполнен с возможностью приема сигнала в определенном диапазоне частот и с возможностью повторной передачи этих сигналов в том же самом или отличном диапазоне частот в другое место.
В этих примерах приемник 234 выполнен с возможностью приема сигнала от антенн 222, а передатчик 236 выполнен с возможностью передачи этих сигналов по антеннам 222. В этих иллюстративных примерах передача и прием сигналов могут происходить по одной или большему количеству антенн 222.
Система 218 приемопередатчиков образована из определенного количества приемопередатчиков 238. В данном примере приемопередатчик 240 в определенном количестве приемопередатчиков 238 содержит приемник 242 и передатчик 244. Приемник 242 может принимать сигналы, а передатчик 244 может передавать сигналы. В этих иллюстративных примерах передача сигналов не обязательно генерируется в ответ на прием сигналов приемопередатчиком 240. В этих примерах приемник 242 выполнен с возможностью приема сигнала от антенн 222, а передатчик 244 выполнен с возможностью передачи этих сигналов по антеннам 222. В этих иллюстративных примерах передача и прием сигналов может происходить по одной или большему количеству антенн 222.
Согласно тому, что изображено, приемник 234 в ретрансляторе 232 в спутнике 200 выполнен с возможностью приема сигнала 123, имеющего диапазон частот 129, в котором информацию 114 передают в канале 128, имеющем определенное количество частот 126 в диапазоне частот 129 по фиг. 1. Передатчик 236 в ретрансляторе 232 в спутнике 200 выполнен с возможностью передачи сигнала 123 в удаленное место. Передатчик 236 выполнен с возможностью передачи сигнала 123, когда этот сигнал 123 не обработан для идентификации канала 128, используемого для передачи информации 114 спутником 200. Другими словами, когда сигнал 123 представляет собой широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты, то этот сигнал 123 может и не быть узкополосно отфильтрован до того, как передатчик 236 повторно передает сигнал 123.
Аналогичным образом, по отношению к сигналу 123, при его приеме приемником 242 в приемопередатчике 240 в спутнике 200, не выполняют свертку перенастраиваемого по частоте сигнала. В этих иллюстративных примерах сигнал 123 также не регенерируют при повторной передаче передатчиком 244 в приемопередатчике 240.
В данном примере определенное количество компьютеров 246 выполнено с возможностью приема команд и с возможностью отправки данных в информации 114. Определенное количество компьютеров 246 может быть расположено в платформе 204, полезной нагрузке 208 или в платформе 204 и полезной нагрузке 208.
В некоторых иллюстративных примерах спутник 200 может также содержать устройство создания маячковых сигналов, соединенное с передатчиком. Устройство создания маячковых сигналов может генерировать маячковый сигнал, который мультиплексируют с сигналом 123 для передачи передатчиком 236. Данный сигнал содержит маячковую информацию, которая может быть использована для множества целей в этих иллюстративных примерах. Например, маячковая информация в маячковом сигнале может быть использована для синхронизации, обеспечения безопасности и других подходящих целей. В частности, маячковый сигнал может быть зарегистрирован множеством наземных станций 118 таким образом, что может быть определено относительное расстояние между спутником и различными наземными станциями. Таким образом, наземные станции могут регулировать свою локальную шкалу времени таким образом, что терминалы 119, синхронизированные посредством различных наземных станций 118, достигают спутника 110 в одно и то же время. Это обеспечивает то, что сигналы 124 со скачкообразной перестройкой частоты, генерируемые терминалами 119, не создают взаимных помех.
Другими словами, в этих иллюстративных примерах свертку перенастраиваемого по частоте сигнала и регенерацию сигнала со скачкообразной перестройкой частоты не выполняют посредством компонентов в спутнике 200 или полезной нагрузке 208. Например, спутник 200 не выполняет свертку перенастраиваемого по частоте сигнала или регенерацию сигнала со скачкообразной перестройкой частоты при приеме и передаче сигналов. Без выполнения этих функций может быть уменьшено количество средств, которые могут быть использованы в спутнике 200.
В некоторых иллюстративных примерах часть обработки сигналов может все еще происходить на борту спутника 200. Например, свертка перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналу 123 может быть выполнена на борту спутника 200, но не другие функции по обработке сигналов, такие как обратное изменение порядка, демодуляция, декодирование, коммутация и маршрутизирование, или другие функции по обработке сигналов. Выполнение свертки перенастраиваемых по частоте сигналов по отношению к сигналам на борту спутника 110 может обеспечить использование спектра с меньшей частотой для передача информации 114 между спутниками 110 и наземной системой 118. Свертка перенастраиваемого по частоте сигнала на спутнике 110 может дополнительно улучшить эффективность линии связи и технические характеристики системы в отношении сообщений для защиты от подавления.
В данном случае маячковый сигнал может быть передан спутником 110 для обеспечения возможности точного расположения наземной станцией 118 спутника 110 для синхронизации шкалы времени, используемой на спутнике 110 для скачкообразной перестройки частоты, и шкалы времени, используемой в наземной станции 118 и терминалах 119 для скачкообразной перестройки частоты.
Кроме того, в этих иллюстративных примерах спутник 200 может также выполнять функцию цифрового разделения каналов на борту спутника 200 до того, как сигнал 123 передают в место назначения. В данном случае спутник 200 может очень эффективным образом пакетировать частотный спектр, используемый между спутником 200 и наземной станцией 118. Функция цифрового разделения каналов после свертки перенастраиваемого по частоте сигнала дополнительно обеспечивает возможность отдельного управления усилением и/или возможность передачи в спутнике 200 для каждого свернутого сигнала. Канальный приемник может управлять усилением и/или передавать энергию для каждого отдельного частотного скачка и/или канала. Это минимизирует или устраняет влияние сильных сигналов или помех, или подавление отъема энергии от слабых сигналов в спутниковом передатчике. В данном случае компоненты, необходимые для выполнения свертки перенастраиваемого по частоте сигнала или свертки перенастраиваемого по частоте сигнала и разделения каналов, не добавляют настолько много веса и сложности по отношению к спутнику 200 по сравнению с выполнением более комплексной обработки или полной обработки сигнала 123 на спутнике 200.
Другими словами, при использовании иллюстративного варианта реализации, спутник 200 может работать путем отправки и приема сигналов без выполнения свертки перенастраиваемого по частоте сигнала и скачкообразной перестройки частоты или путем отправки и приема сигналов с использованием свертки перенастраиваемого по частоте сигнала или с использованием свертки перенастраиваемого по частоте сигнала и разделения каналов в зависимости от конкретной реализации. Кроме того, определенное количество компьютеров 246 может обрабатывать команды для того, чтобы вызвать выполнение операций с использованием различных средств по меньшей мере в одной из платформы 204 и полезной нагрузки 208. Таким образом, необходимый уровень обработки сигнала 123 может быть завершен с использованием компонентов в сети 102 связи по фиг. 1.
В некоторых иллюстративных примерах система 217 ретрансляторов может также содержать по меньшей мере один второй передатчик для передачи второго широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты на неорбитальный приемник или на второй неорбитальный приемник одновременно с передатчиком 236, повторно передающим сигнал 123 на указанный неорбитальный приемник. Например, передатчик 236 может передавать сигнал 123 с использованием первой поляризации, принимаемый из первой области покрытия, а второй передатчик может передавать второй широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты, принимаемый из второй области покрытия, с использованием второй поляризации, которая ортогональна по отношению к первой поляризации. Когда компонент ортогонален по отношению к другому компоненту, то такие два компонента расположены перпендикулярно друг другу.
Сигнал 123 и второй широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты могут быть энергетически сбалансированы. Кроме того, сигнал 123 и второй широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты могут занимать ортогональные каналы скачкообразной перестройки частоты.
a
Таким образом, спутник 200 и наземная станция 118 могут обеспечивать возможность защищенного от подавления сообщения из множества областей покрытия, обслуживаемых спутником 200. Приемник 234 и передатчик 236 могут представлять собой компоненты относительно простого и недорогого ретранслятора, такого как ретранслятор 232. Например, спутник 200 может представлять собой коммерческий спутник, а ретранслятор 232 может быть размещен на борту коммерческого спутника. Ретранслятор 232 может обеспечить возможность широкополосной передачи со скачкообразной перестройкой частоты в множестве полос частот, такой как полоса K и полоса с предельно высокой частотой (EHF).
На фиг. 3 показана структурная схема шлюза в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Шлюз 300 представляет собой пример шлюза, который может быть расположен в шлюзах 120 по фиг. 1. В данном иллюстративном примере шлюз 300 содержит устройство 302 обработки сообщений, систему 303 приемопередатчиков, систему 304 антенн и сетевой интерфейс 306.
Устройство 302 обработки сообщений представляет собой аппаратные средства и может содержать программное обеспечение. Устройство 302 обработки сообщений содержит устройство 308 для регистрации информации, устройство 310 обработки сигналов и синхронизирующее устройство 311. Согласно тому, что изображено, устройство 302 обработки сообщений выполнено с возможностью управления и с возможностью обработки информации, принимаемой через шлюз 300. Данная информация может быть принята посредством по меньшей мере одного из системы 304 антенн и сетевого интерфейса 306.
Устройство 308 для регистрации информации в устройстве 302 обработки сообщений выполнено с возможностью управления потоком информации между системой 304 антенн и сетевым интерфейсом 306. Согласно тому, что изображено, устройство 308 для регистрации информации может представлять собой маршрутизатор, коммутатор или другие подходящие типы устройств для управления потоком информации.
В этих иллюстративных примерах устройство 308 для регистрации информации может направлять информацию, принятую от терминалов 119 через систему 304 антенн, на различные приемные терминалы 119 с использованием системы 304 антенн или наземным пользователям 113 с использованием сетевого интерфейса 306. Аналогичным образом, информация, принимаемая от наземных пользователей 113 через сетевой интерфейс 306, может быть направлена на различные терминалы 119 через систему 304 антенн путем перенастройки или выбора определенного количества спутниковых тарелок 312. Система 303 приемопередатчиков передает информацию в сигналах посредством определенного количества спутниковых тарелок 312.
В данном иллюстративном примере устройство 310 обработки сигналов расположено в устройстве 302 обработки сообщений и выполнено с возможностью обработки сигналов. Согласно тому, что изображено, устройство 310 обработки сигналов может быть выполнено с возможностью выполнения скачкообразной перестройки частоты и свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналам, принимаемым системой 303 приемопередатчиков или передаваемым системой 303 приемопередатчиков через систему 304 антенн.
В других иллюстративных примерах устройство 310 обработки сигналов может также использовать маячковую информацию 318 для синхронизации шлюза 300 с одним или большим количеством дополнительных шлюзов в шлюзах 120 и/или для синхронизации шлюза 300 с одним или большим количеством спутников в спутниках 110 для автоматического отслеживания, или для их сочетания. В случае, в котором спутники 110 не выполняют скачкообразную перестройку частоты, маячок используют для синхронизации шлюза 300 с одним или большим количеством дополнительных шлюзов в шлюзах 120 для обеспечения того, что терминалы 119, синхронизированные с различными шлюзами 120, синхронизированы, когда они достигают спутника, и не создают взаимные помехи. В случае, в котором спутники 110 выполняют скачкообразную перестройку частоты, маячок используют для отслеживания множества спутников 110 и синхронизации скачкообразной перестройки частоты спутников 110 со шлюзом 300.
В частности, свертка перенастраиваемого по частоте сигнала спутниковой обратной линии связи «Земля-спутник» спутника обязательно должна быть совершена синхронно по отношению к обработке в шлюзе того же самого сигнала. Аналогичным образом, спутниковая прямая линия связи «спутник-Земля» со скачкообразной перестройкой частоты обязательно должна быть замедлена синхронно по отношению к обработке в шлюзе того же самого сигнала. В обоих случаях синхронизацию поддерживают при наличии перемещения спутника путем подержания маячкового сигнала. Кроме того, в обоих случаях шлюз 300 может содержать систему для автоматического отслеживания антенн или может быть соединен с ней. Система для автоматического отслеживания антенн может использовать маячковую информацию 318 или информацию, извлеченную из маячкового сигнала, для отслеживания спутникового передатчика. Маячковая информация может содержать код из псевдослучайных помех, такой как псевдослучайная последовательность 130, последовательность для регулирования диапазона, другая информация или их сочетания.
Согласно тому, что изображено, система 303 приемопередатчиков выполнена с возможностью приема и отправки сигналов через систему 304 антенн. В частности, система 303 приемопередатчиков может отправлять принятые сигналы с использованием определенного количества спутниковых тарелок 312. В данном примере система 303 приемопередатчиков образована из системы 314 приемников и системы 316 передатчиков. Приемопередатчик может содержать один или большее количество приемников в системе 314 приемников и один или большее количество передатчиков в системе 316 передатчиков.
В этих иллюстративных примерах устройство 310 обработки сигналов может быть выполнено с возможностью генерирования сигнала 123 с диапазоном частот 129, в котором несущие волны 127 передают информацию 114, и имеет определенное количество частот 126 в канале 128, так что со временем происходит изменение количества частот 126 на фиг. 1. В этих иллюстративных примерах сигнал 123 может представлять собой широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты. Данный широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты может быть передан с использованием системы 304 антенн.
Кроме того, устройство 310 обработки сигналов также может принимать сигнал со скачкообразной перестройкой частоты и может идентифицировать информацию в сигнале со скачкообразной перестройкой частоты. Другими словами, шлюз 300 также может выполнять свертку перенастраиваемого по частоте сигнала. Свертка перенастраиваемого по частоте сигнала может формировать обработанный сигнал, который затем передают одному из наземных пользователей 113 через сетевой интерфейс 306. В данном случае скачкообразная перестройка частоты может и не быть выполнена в отношении обработанного сигнала. В других иллюстративных примерах информация может быть помещена в другой сигнал со скачкообразной перестройкой частоты и повторно передана через систему 304 антенн на платформы 122 и терминальные устройства 119 посредством спутников 110.
В данном иллюстративном примере сигнал, генерируемый или обрабатываемый устройством 310 обработки сигналов, может принимать различные формы. Например, устройство 310 обработки сигналов может управлять формой волны с повышенной скоростью передачи данных (XDR), а также другими типами форм волны при генерировании и приеме сигналов. Устройство 310 обработки сигналов может иметь другие функции по обработке сигналов в дополнение к функциям скачкообразной перестройки частоты и свертки перенастраиваемого по частоте сигнала. Когда сигналы приняты шлюзом 300, устройство 310 обработки сигналов может выполнять рекомбинацию, демодуляцию, устранение перемежения, декодирование, дешифрование служебных линий связи или информации о передачах, дефрагментацию дескремблирование, процесс, обратный по отношению к расширению, ослабление помех, геопозиционирование, адаптивную нулификацию или другие подходящие функции по обработке сигналов.
В других иллюстративных примерах устройство 310 обработки сигналов в шлюзе 300 может выполнять зависящий от фактора времени сбор данных по временной синхронизации и обработку с отслеживанием. "Сообщение служебной линии связи" может представлять собой сообщение, которым обмениваются среди терминалов 119 и системы 408 управления средствами в управляющей системе 400 с целью выделения системных средств, таких как спутниковые антенны 222, и выделения времени и частот схем связи, датчиков синхронизации, а также сообщения служебной линии связи и другие системные средства. Когда сигналы передают посредством шлюза 300, то устройство 310 обработки сигналов может выполнять комбинирование, модуляцию, перемежение, кодирование, шифрование служебных линий связи или информации о передачах, фрагментирование, скремблирование, расширение, подавление спектров или другие подходящие функции по обработке сигналов.
Кроме того, форма волны с повышенной скоростью передачи данных или любая другая форма волны может быть полностью обработана посредством устройства 310 обработки сигналов для включения более эффективных типов демодуляции и декодирования. Например, устройство 310 обработки сигналов может выполнять демодуляцию и декодирование с принятием «мягкого» решения. Обработка с принятием «мягкого» решения может быть необходима вследствие того, что такая обработка с принятием «мягкого» решения требует меньшее соотношение сигнал-шум по сравнению с другими типами декодирования. С использованием меньшего соотношения сигнал-шум, получаемого путем обработки с принятием «мягкого» решения, скорость передачи данных может быть увеличена по сравнению с выполнением демодуляции с принятием «жесткого решения» на борту спутника 200 по фиг. 2. В итоге, технические характеристики сети 102 связи могут быть улучшены с использованием устройства 310 обработки сигналов в шлюзе 300 вместо устройства обработки сигналов на борту спутника 200.
Сетевой интерфейс 306 может представлять собой интерфейс для сети, такой как сеть 112 по фиг. 1. Сетевой интерфейс 306 может представлять собой интерфейс для наземной проводной сети, беспроводной сети, оптической сети, синхронной оптической сети (SONET) или некоторого другого подходящего типа сети. Безусловно, сигнал может быть передан с использованием различных протоколов, таких как интернет-протокол или другой тип протокола цифровой связи. В этих иллюстративных примерах шлюз 300 может использовать сетевой интерфейс 306 для передачи контента обработанного сигнала на наземное устройство 113.
Путем включения сетевого интерфейса 306 в шлюзе 300, сеть 102 связи обеспечивает возможность платформам 122 с терминальными устройствами 119 осуществлять соединение с наземными пользователями 113 через сеть 112 без необходимости наличия терминальных устройств 119 у наземных пользователей 113 для соединения со спутниками 110. Другими словами, сообщения между платформами 122 и наземными пользователями 113 могут быть отправлены через сеть 112 таким образом, что нет необходимости в передаче информации наземными пользователями 113 на спутники 110.
В этих иллюстративных примерах сетевой интерфейс 306 может быть реализован с использованием некоторого количества различных устройств. Например, сетевой интерфейс 306 может быть реализован с использованием одной или большего количества сетевых интерфейсных карт.
Синхронизирующее устройство 311 в устройстве 302 обработки сообщений может выполнять некоторое количество различных функций. В этих иллюстративных примерах устройство 302 обработки сообщений с синхронизирующим устройством 311 может быть выполнено с возможностью выполнения функций синхронизации с использованием информации из управляющей системы 121 по фиг. 1.
В этих иллюстративных примерах синхронизирующее устройство 311 может выполнять различные типы функций синхронизации шлюза 300. Например, синхронизирующее устройство 311 может быть использовано для расчета измерений дальности в зависимости от времени, которое затрачивается на то, чтобы сигнал достиг спутника и был передан обратно на шлюз 300.
Эти измерения дальности могут быть сохранены в базе данных и/или могут быть отправлены на управляющую систему 121 по фиг. 1 для дальнейшей обработки. Как только управляющая система 121 принимает измерения дальности от шлюза 300 и других шлюзов в среде 100 передачи данных, эта управляющая система 121 может отправлять инструкции на синхронизирующее устройство 311 для регулирования их относительного времени.
Регулирование времени, которое должно быть синхронизировано между шлюзами 120, а также другими компонентами, такими как спутники 110 и терминальные устройства 119 в сети 102 связи, может быть использовано при скачкообразной перестройке частоты и свертке перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналам 116. Псевдослучайная последовательность 130 может быть использована для выбора частоты несущей волны 127 в сигналах 116. Если время является неправильным, то затем в некоторый момент времени конкретная частота, выбранная одним шлюзом в шлюзах 120, может отличаться от частоты других шлюзов в шлюзах 120. В итоге, несущие волны 127, содержащие информацию 114, от различных терминалов, синхронизированных с различными шлюзами 120, могут создавать взаимные помехи в спутнике 200. Различные сигналы не могут быть гарантировано скачкообразно перестроены по частоте на ортогональных частотах без точной синхронизации времени между различными компонентами в среде 100 передачи данных.
В этих иллюстративных примерах процессы синхронизации и другие типы процессов синхронизации могут быть выполнены с использованием маячковой информации 318, генерируемой и транслируемой спутниками 110. Маячковая информация 318, транслируемая спутниками 110, может содержать модель, используемую для идентификации. Время поступления маячковой информации 318 может быть записано локально посредством каждого из шлюзов 120 и сравнено с общим локальным откалиброванным стандартом времени. Данный общий локальный стандарт времени может представлять собой универсальное глобальное время или время по Гринвичу (UTC) или другие подходящие стандарты времени.
В этих изображенных примерах управляющая система 121 собирает время от каждого из шлюзов 120 для определения расстояния от спутника в спутниках 110 до каждого шлюза в шлюзах 120. Управляющая система 121 затем отправляет команды на каждый из шлюзов 120 для синхронизации этих шлюзов 120.
Таким образом, относительная дальность между шлюзами в шлюзах 120 может быть определена без учета каких-либо передач по линии связи «Земля-спутник» от любых из шлюзов 120, которые могут быть подвержены воздействию помех 125. Другими словами, относительный интервал времени между шлюзами 120 может быть определен без необходимости в отправке каждым из шлюзов 120 сигнала по линии связи «Земля-спутник» на спутники 110.
С использованием маячковой информации 318, шлюзы 120 в этих иллюстративных примерах могут быть синхронизированы таким образом, что время прохождения сигналов 116 является таким же, что и для каждого из шлюзов 120. В частности, синхронизирующее устройство 311 может синхронизировать шлюз 300 с другими шлюзами 120 в сети 102 связи. В других иллюстративных примерах, таких как в случае, в котором спутники 110 выполняют скачкообразную перестройку частоты, маячок используют для отслеживания дальности спутников 110 и синхронизации скачкообразной перестройки частоты спутников 110 со шлюзом 300. В частности свертка перенастраиваемого по частоте сигнала спутниковой обратной линии связи «Земля-спутник» обязательно должна быть совершена синхронно по отношению к обработке в шлюзе того же самого сигнала. Аналогичным образом, спутниковая прямая линия связи «спутник-Земля» скачкообразной перестройки частоты обязательно должна быть замедлена синхронно по отношению к обработке в шлюзе того же самого сигнала. В обоих случаях синхронизацию поддерживают при наличии перемещения спутника путем поддержания маячкового сигнала.
В других иллюстративных примерах синхронизирующее устройство 311 может регулировать время в шлюзе 300 на основании информации, принимаемой от спутников 110, без приема команд от управляющей системы 121. Другими словами, синхронизирующее устройство 311 может синхронизировать шлюз 300 на основании относительного времени, рассчитываемого шлюзом 300, или команд, принимаемых от управляющей системы 121 в этих иллюстративных примерах.
Шлюз 300 может также полностью обрабатывать форму волны с повышенной скоростью передачи данных (XDR), включая кодирование и декодирование с прямым исправлением ошибок и перемежение каналов и устранение перемежения, в дополнение к модуляции и демодуляции, обычно выполняемых в переключающем устройстве с повышенной скоростью передачи данных (XDR).
Крое того, шлюз 300 может дополнительно или, в альтернативном варианте, размещать другие формы волн для защиты от подавления с улучшенными свойствами формы волны, такими как полоса по требованию, адаптивное кодирование и модуляция, модуляция с эффективным использованием полосы пропускания, передача лучей, коммутация по меткам, пакетная коммутация, устойчивость к блокированию среды, некоторые другие подходящие обработки или некоторое их сочетание.
Система 316 передатчиков может содержать передатчик для передачи контента обработанного сигнала на терминалы 119 во множестве областей покрытия под спутниками 110. Например, передатчик шлюза 300 может быть выполнен с возможностью скачкообразной перестройки частоты широкополосных сигналов для одной области покрытия под спутником 200 с использованием одной ортогональной поляризации и с возможностью одновременной скачкообразной перестройки частоты второго широкополосного сигнала для терминалов 119 второй области покрытия под спутником 200.
Таким образом, шлюз 300 обеспечивает возможность защищенного от подавления сообщения с использованием недорогих спутниковых ретрансляторов для ретрансляции широкополосных сигналов со скачкообразной перестройкой частоты. Таким образом, спутник 200 может быть менее сложным и дорогим, а также может использовать меньше средств 202 по фиг. 2, чем когда обработку выполняют на борту спутника 200. В итоге, сеть 102 связи будет также менее дорогой. Кроме того, путем выполнения полной обработки эффективным по стоимости образом в шлюзе 300 и других шлюзах в шлюзах 120 по фиг. 1, технические характеристики связи существенно улучшены по отношению к неторным используемым в настоящее время системам, в которых перед коммутированием выполняют только частичную обработку. Широкополосные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты могут быть полностью обработаны шлюзом 300, а не на борту спутника, что обеспечивает уменьшение затрат и задержки, связанной с обеспечением того, что спутниковые системы сворачивают и полностью обрабатывают широкополосные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты.
На фиг. 4 показана структурная схема управляющей системы в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В данном изображенном примере управляющая система 400 представляет собой пример управляющей системы, которая может быть использована для реализации управляющей системы 121 по фиг. 1.
В этих иллюстративных примерах управляющая система 400 содержит определенное количество различных компонентов. Согласно тому, что изображено, управляющая система 400 содержит систему 402 управления задачами и устройство управления средствами и базу 413 данных планирования задачами. Система 402 управления задачами содержит систему 404 управления полезной нагрузкой, систему 406 планирования задачами, систему 408 управления средствами, систему 410 управления техническим состоянием, систему 416 управления ключами, генератор 418 данных безопасности передач и систему 422 синхронизации.
Система 402 управления задачами выполнена с возможностью генерирования управляющей информации 412. В этих иллюстративных примерах управляющая информация 412 может представлять собой информацию о конфигурации и может содержать команды, данные, сведения о ключах, такие как информация о безопасности передачи или ключи шифрования, и другую информацию, подходящую для управления шлюзами 120 и одним или большим количеством спутников 110 на фиг. 1. В некоторых примерах управляющая информация 412 может содержать информацию о конфигурации, необходимую терминальным устройствам 119 для обеспечения возможности совместимых передач через сеть 102 связи по фиг. 1.
Таким образом, система 402 управления задачами обеспечивает централизованное управление спутниками 110, которые могут быть приведены в действие различными объектами. Система 402 управления задачами выполнена с возможностью реагирования на управляющие функции сети 102 связи, которые могут содержать управление по меньшей мере одной из платформ, полезной нагрузки 208, шлюзов 300, терминалов 119, наземных пользователей 113, сети 112 и других подходящих компонентов.
Система 406 планирования задачами может быть выполнена с возможностью выделения средств в сети 102 связи для использования терминальными устройствами 119. Например, система 406 планирования задачами может обеспечивать то, что достаточное количество средств связи представлено для обеспечения необходимых технических характеристик сети 102 связи для конкретных потребностей пользователя.
В одном иллюстративном примере пользователю может быть необходимо знать о средствах для системной трансляции, средствах для получения данных и средствах для входа в систему, а также может быть необходимо знать совместимые с сетью ключи. Пользователь также может требовать необходимое количество бит в секунду, определенное количество терминальных устройств с необходимыми особенностями и другие параметры для обеспечения необходимых технических характеристик сети 102 связи. С использованием идентификации необходимого количества бит в секунду и определенного количества терминальных устройств с необходимыми свойствами, а также других параметров, система 406 планирования задачами может выбирать терминальные устройства 119, шлюзы 120, спутники 110, антенны 222, а также другие необходимые средства для передачи информации 114, такие как временные и частотные интервалы для связи, синхронизации и передачи сообщений по служебной линии связи, а также другие средства. Другими словами, система 406 планирования задачами может планировать сеть 102 связи и средства таким образом, что обеспечено достижение необходимых возможности соединения, функциональности и уровня быстродействия.
Система 408 управления средствами может задействовать средства в шлюзе 300 для отправки сигнала 123 или сигналов 116 на спутники 110 по фиг. 1. Например, система 408 управления средствами может выделять приемопередатчики в системе 303 приемопередатчиков и спутниковые тарелки в определенном количестве спутниковых тарелок 312 для отправки сигнала 123 или сигналов 116 на спутники 110. Система 408 управления средствами может обрабатывать сообщения служебной линии связи между терминалами 119 и шлюзом 300 для того, чтобы задействовать системные средства, такие как спутниковые антенны 222 и распределение времени и частот для схем связи, датчики синхронизации, а также сообщения служебной линии связи и другие системные средства. Система 408 управления средствами может быть реализована с использованием аппаратных средств, программного обеспечения или их некоторого сочетания.
В данном иллюстративном примере система 408 управления средствами может управлять средствами всего парка спутников 110 и связанных шлюзов 120. Таким образом, система 408 управления средствами обеспечивает централизованное управление сетевыми средствами, спутниковыми средствами и средствами шлюзов сети 102 связи. Таким образом, обеспечено упрощение конфигурации сети 102 связи и уменьшение затрат по отношению к сети связи с распределенной базой данных, которая требует другого уровня связи для поддержания синхронизации между компонентами в распределенных базах данных.
Кроме того, система 408 управления средствами обрабатывает сообщения, принимаемые от и направляемые на терминалы 119, обслуживаемые всей совокупностью спутников 110 и шлюзов 120. Обработка может содержать аутентификацию, синтаксический анализ, форматирование, шифрование, дешифрование и другую подходящую обработку входящих и выходящих сообщений служебной линии связи.
Другими словами, система 406 планирования задач и/или система 408 управления средствами может быть выполнена с возможностью управления резервированием средств спутниковой связи и с возможностью задействования средств спутниковой связи. Система 408 управления средствами и система 406 планирования задач могут взаимодействовать по меньшей мере с одним шлюзом в шлюзах 120 по фиг. 1. Система 408 управления средствами и система 406 планирования задач могут быть централизованы или расположены на расстоянии от шлюзов 120.
Централизованная система 408 управления средствами и система 406 планирования задач могут быть использованы для управления множеством систем спутниковых ретрансляторов. В данном примере первый ретранслятор связан с первым шлюзовым устройством в шлюзах 120, а второй ретранслятор связан со вторым шлюзовым устройством в шлюзах 120. Первое шлюзовое устройство и второе шлюзовое устройство не взаимодействуют непосредственно друг с другом посредством межспутниковой линии связи или наземных средств для координирования управлением средствами и планированием задач.
В другом иллюстративном примере система 408 управления средствами может задействовать, после приема утвержденного сообщения служебной линии связи, средства, которые были ранее идентифицированы, выделены и разрезервированы в базе 413 данных планирования задач посредством системы 406 планирования задач. База 413 данных для управления средствами и планирования задач может хранить информацию об управлении средствами и планировании задач, связанных со множеством систем спутниковых ретрансляторов, которые облегчают связь между одним или большим количеством терминальных устройств 119.
В этих иллюстративных примерах система 402 управления задачами может выполнять планирование задач и управление средствами с использованием общей базы 413 данных для управления средствами и планирования задач. База 413 данных для управления средствами и планирования задач идентифицирует средства в сети 102 связи по фиг. 1, которые были выделены для различных использований. Например, база 413 данных для управления средствами и планирования задач может идентифицировать спутники в спутниках 110 и шлюзы в шлюзах 120, которые были выделены для использования при передаче информации 114 по фиг. 1.
Информация 420 о безопасности передачи представляет собой информацию, используемую для обеспечения необходимого уровня безопасности сети 102 связи в этих иллюстративных примерах. Информация 420 о безопасности передачи представляет собой информацию, которая может быть сгенерирована в генераторе 418 данных о безопасности передач и выдана на шлюзы 120. Например, информация 420 о безопасности передачи может содержать, например, без ограничения, ключи, которые используют для скачкообразной перестройки частоты, изменения порядка, циклический сдвиг, защиты и других криптографических функций. Данная функция может также шифровать и дешифровать передачи сообщений по защищенной служебной линии связи.
В данном изображенном примере генератор 418 данных о безопасности передач представляет собой пример генератора 132 данных о безопасности передач, показанного на фиг. 1. Генератор 418 данных о безопасности передач представляет собой устройство безопасности передач, которое сертифицировано и разработано у доверенного источника. Данный доверенный источник может представлять собой правительство, орган управления безопасности или некоторый другой подходящий источник.
В этих иллюстративных примерах управляющая система 400 может передавать информацию 420 о безопасности передач на шлюзы 120. Информация 420 о безопасности передач может быть использована для обеспечения необходимого уровня безопасности сообщений информации 114. Данный необходимый уровень безопасности может содержать предотвращение помех 125, предотвращение просмотра информации 114 непредусмотренными сторонами и другие параметры безопасности. Для защиты информации 420 о безопасности передачи, информация 420 о безопасности передачи может быть ретранслирована посредством зашифрованных передач, таких как передача по протоколу шифрования с высокой степенью надежности (HAIPE), или другими подходящими способами. Информация 420 о безопасности передачи может быть зашифрована или защищена другими подходящими способами.
В других иллюстративных примерах генератор 418 данных о безопасности передач может быть реализован в шлюзах 120, а не в управляющей системе 400. Размещение генератора 418 данных о безопасности передач в шлюзах 120 может быть использовано для ускорения приема информации 420 о безопасности передачи шлюзами 120 или по другим подходящим причинам в зависимости от конкретной реализации.
В этих иллюстративных примерах система 402 управления задачами генерирует информацию 420 о безопасности передачи, используемую шлюзом 300 по фиг. 3. С использованием генерирования информации 420 о безопасности передачи, система 402 управления задачами может управлять уровнем безопасности передач, используемым при передаче сигналов 116 в среде 100 передачи данных по фиг. 1.
Например, система 402 управления задачами может снабжать шлюз 300 ключом для выполнения скачкообразной перестройки частоты и свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналу 123 с использованием устройства 310 обработки сигналов по фиг. 3. В этих иллюстративных примерах ключ может представлять собой псевдослучайную последовательность 130 по фиг. 1.
Система 402 управления задачами может также обеспечивать наличие интерфейса между сетью 102 связи и внешней сетью связи. Например, учреждение по обеспечению безопасности, такое как Агентство Национальной безопасности, может обеспечивать инструкции для генерирования ключа, который должен быть использован в информации 420 о безопасности передачи. Этот ключ предоставляют системе 402 управления задачами для обработки и отправки на шлюз 300. Другими словами, в этих иллюстративных система 402 управления задачами также обеспечивает функцию управления ключами сети 102 связи примерах. Функция управления ключами может также управлять ключами и конечными криптографическими устройствами, используемыми терминалами 119 в сети 102 связи.
Кроме того, система 402 управления задачами может содержать систему 410 управления техническим состоянием. Система 410 управления техническим состоянием может контролировать техническое состояние управляющей системы 400 и других компонент в сети 102 связи. Система 410 управления техническим состоянием может быть выполнена с возможностью автоматического выполнения поддержки компонент в сети 102 связи, с возможностью генерирования предупреждений для выполнения поддержки сети 102 связи или их некоторого сочетания в зависимости от конкретной реализации.
Система 404 управления полезной нагрузкой выполнена с возможностью генерирования управляющей информации 414. Управляющая информация 414 содержит информацию, используемую для управления операциями полезной нагрузки 208 в спутнике 200 по фиг. 2.
Система 404 управления полезной нагрузкой может быть использована, когда спутник 200 функционирует в качестве основного спутника. В данном иллюстративном примере основной спутник может представлять собой коммерческий спутник со множеством пользователей. Когда спутник 200 функционирует в качестве основного спутника, команды для работы спутника 200 могут проходить через гражданского оператора. В данном случае часть управляющей информации 414 может представлять собой закрытую информацию, а часть управляющей информации 414 может и не представлять собой закрытую информацию. Система 404 управления полезной нагрузкой может добавлять уровень безопасности закрытой части управляющей информации 414.
Например, данная конфиденциальная управляющая информация 414 может содержать позиционирование антенн 222 на спутнике 200. Система 404 управления полезной нагрузкой защищает команды наведения антенн в управляющей информации 414 таким образом, что может быть не обеспечена возможность идентификации оператором основного спутника этих команд по наведению антенны.
Другими словами, система 404 управления полезной нагрузкой может быть выполнена с возможностью отправки управляющих сигналов в управляющей информации 414 на ретранслятор в спутнике посредством шлюзового устройства, системы 402 управления задачами или ими обоими. Управляющие сигналы могут быть использованы для управления по меньшей мере одним из элементов в полезной нагрузке 208. В иллюстративном примере управляющие сигналы могут содержать коэффициент усиления ретранслятора или управление уровнем ретрансляторов 232, или команды наведения антенн, используемые для управления направлением наведения антенн 222 ретранслятора в спутнике 200.
В этих иллюстративных примерах система 408 управления средствами может быть выполнена с возможностью управления средствами в сети 102 связи. Например, терминальное устройство в терминальных устройствах 119 по фиг. 1 может отправлять сообщение служебной линии связи, запрашивающее у управляющей системы 400 включить конкретную услугу связи. В качестве примера, терминальное устройство в терминальных устройствах 119 может запрашивать у управляющей системы 400 организовать двусторонний разговор. Система 408 управления средствами может быть использована управляющей системой 400 для организации двустороннего разговора и для обеспечения наличия средств связи, необходимых для совершения данного звонка.
В другом иллюстративном примере система 408 управления средствами может отправлять информацию о состоянии сети 102 связи на терминальные устройства 119 в сети 102 связи. Еще в одних иллюстративных примерах терминальные устройства 119 могут запрашивать наведение антенн в конкретном направлении. Данное сообщение отправляют в систему 408 управления средствами, причем эта система 408 управления средствами отправляет команду повторного наведения в систему 404 управления полезной нагрузкой для обеспечения связи со спутником 200. В некоторых случаях, когда спутник 200 представляет собой основной спутник, система управления полезной нагрузкой отправляет команды повторного наведения.
Система 416 управления ключами может быть выполнена с возможностью отправки информации о коде скачкообразной перестройки частоты, другой информации о безопасности передачи, ключей управления доступом и другой подходящей информации о ключах на одно или большее количество терминальных устройств 119. Информация, отправленная системой 416 управления ключами, представляет собой псевдослучайную последовательность 130 по фиг. 1. Данная информация может также представлять собой информацию 320 о безопасности передачи на фиг. 3. Информация о коде скачкообразной перестройки частоты может быть использована одним или большим количеством терминальных устройств 119 для определения шаблона скачкообразной перестройки частоты широкополосных сигналов со скачкообразной перестройкой частоты.
Система 416 управления ключами в системе 402 управления задачами выполнена с возможностью генерирования информации для обеспечения безопасности при передаче сигналов 116. В частности, система 416 управления ключами выполнена с возможностью генерирования информации 320 о безопасности передачи, используемой шлюзом 300. Например, система 416 управления ключами может быть выполнена с возможностью генерирования информации для скачкообразной перестройки частоты. Данная информация может содержать, например, код из псевдослучайных чисел, такой как псевдослучайная последовательность 130. Кроме того, система 416 управления ключами также может генерировать ключи шифрования для шифрования информации 114, ключи управления доступом для терминальных устройств 119 и другие подходящие типы информации.
Система 422 синхронизации могут выполнять определенное количество различных функций. В этих иллюстративных примерах система 422 синхронизации может быть выполнена с возможностью обеспечения синхронизирующего устройства 311 по фиг. 3 информацией для синхронизации шлюза 300 и других шлюзов 120 на фиг. 1. В альтернативном варианте в случае, в котором скачкообразную перестройку частоты выполняют на спутнике, система 422 синхронизации может быть выполнена с возможностью синхронизации функций скачкообразной перестройки частоты на спутнике 110 с функциями скачкообразной перестройки частоты в шлюзе 120.
При использовании иллюстративного варианта реализации, система централизованного управления, такая как управляющая система 400, обеспечивает большую гибкость сети 102 связи и более низкие эксплуатационные расходы, чем используемые в настоящее время сети связи. В отличие от этого, при применении некоторых используемых в настоящее время сетей связи, управляющие системы децентрализованы таким образом, что в каждом спутнике выполняют более комплексную обработку. Данная комплексная обработка увеличивает стоимость и сложность используемых в настоящее время сетей связи.
Таким образом, при использовании иллюстративного варианта реализации, однако, управляющая система 400 выполняет централизованное генерирование данных о безопасности с использованием генератора 418 данных о безопасности передач. Управляющая система 400 также содержит обрабатывающие системы, которые работают одновременно для всех спутников 110. В итоге, централизованное управление посредством управляющей системы 400 уменьшает общую стоимость системы, поскольку нет необходимости в функциях по обработке и обеспечению безопасности в отношении каждого из спутников 110. Вместо этого, в этих иллюстративных примерах управляющая система 400 управляет работой всех спутников 110.
На фиг. 5 показано изображение сигнала в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В данном иллюстративном примере сигнал 500 представляет собой изображение одной реализации сигнала 123 по фиг. 1.
В данном иллюстративном примере сигнал 500 может представлять собой широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты 502. Сигнал 500 имеет диапазон частот 504. Диапазон частот 504 представляет собой диапазон частот, в котором информация может быть передана со временем. Диапазон частот 504 может представлять собой непрерывный диапазон частот или может быть прерывистым. Другими словами, в пределах частот в диапазоне частот 504 могут быть выполнены промежутки. В этих иллюстративных примерах диапазон частот 504 может представлять собой расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты.
Однако, только часть диапазона частот 504 используют в любой единичный момент времени для передачи информации 114 на фиг. 1 в этих иллюстративных примерах. Например, передатчик, использующий широкополосные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты в диапазоне частот 504, может разделять сообщение и отправлять части этого сообщения по различным относительно узким полосам частот.
Порядок, отсчеты времени, относительные узкие полосы частот, используемые для сообщения, или некоторое их сочетание могут быть определены на основании ключа сообщения.
В качестве примера, канал 506 имеет определенное количество частот 508. Согласно тому, что изображено, количество частот 508 может быть непрерывным или может иметь промежутки для канала 506 в этих иллюстративных примерах. Информация 114 может быть передана в канале 506 в диапазоне частот 504 сигнала 500. В частности, несущая волна может быть использована для передачи информации 114, в которой эта несущая волна имеет определенное количество частот 508 в канале 506.
Согласно тому, что изображено, канал 506, в котором передают информацию, может изменяться со временем по мере передачи сигнала 500. Таким образом, в различные моменты времени канал 506 может иметь различные значения определенного количества частот 508, при которых передают информацию 114. На фиг. 5 показаны два момента времени.
Поскольку количество частот 508 изменяется для канала 506, то данное изменение может быть названо как скачкообразная перестройка частоты или скачкообразная перестройска частоты канала 506. Когда возникает скачкообразная перестройка частоты или скачкообразная перестройка частоты канала, сигнал 500 рассматривают в качестве сигнала со скачкообразной перестройкой частоты. Данное изменение или скачкообразная перестройка определенного количества частот 508 может уменьшать возможность помех в передаче информации 114.
Кроме того, сигнал 500 также может содержать маячковую информацию 318 по фиг. 1. Данная маячковая информация может быть отправлена в канале 510, который имеет определенное количество частот 512. В этих иллюстративных примерах количество частот 512 канала 510 может не изменяться со временем. Вместо этого, маячковая информация 318 может быть передана в сигнале 500 с использованием постоянных частот. Безусловно, в других иллюстративных примерах количество частот 512 для канала 510 также может изменяться со временем.
В данном иллюстративном примере количество частот 508 в канале 506 можно рассматривать в виде узкой полосы. Количество частот 512 в канале 510 также можно рассматривать в виде узкой полосы. Когда количество частот представляют собой узкую полосу, то количество частот может иметь диапазон, составляющий приблизительно от 1 кГц до 100 МГц в зависимости от конкретной реализации. Диапазон частот 504 может быть рассмотрен в качестве широкополосного диапазона частот. Данный диапазон частот может иметь диапазон, который составляет приблизительно от 1 ГГц до приблизительно 2 ГГц по ширине. Сопротивление подавлению передачи приблизительно пропорционально отношению диапазона частот 504 к количеству частот 508, которые представляют собой узкую полосу и содержат канал 506.
В некоторых иллюстративных примерах могут быть использованы сверхвысокие частоты (SHF) или крайне высокие частоты (EHF). Диапазон этих частот составляет от приблизительно 3 ГГц до приблизительно 300 ГГц. В частности, полосы частот 43,5-45,5 ГГц и/или 30-31 ГГц могут быть использованы для обратной линии связи «Земля-спутник», а полосы частот 20,2-21,2 ГГц могут быть использованы для прямой линии связи «спутник-Земля». Безусловно, могут быть использованы и другие диапазоны частот в зависимости от конкретной реализации.
Несмотря на то, что частоты показаны смежными, эти частоты могут являться несмежными в зависимости от задействованной функциональности. Другими словами, в некоторых случаях диапазон частот 504 может иметь промежутки.
На фиг. 6 показано изображение размеров луча для сигналов в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В других иллюстративных примерах сигналы 116, передаваемые на спутники 110 и от них на фиг. 1, могут быть переданы в форме лучей. Эти лучи могут иметь различные размеры. В данном иллюстративном примере размеры 600 лучей представляют собой примеры размеров луча, который может быть использован для отправки сигналов на спутник 200 по фиг. 2 и от него.
В этих иллюстративных примерах размеры 600 лучей включают первый размер 602 лучей, второй размер 604 лучей, третий размер 606 лучей и четвертый размер 608 лучей. Первый размер 602 лучей составляет приблизительно 1,5 градусов. Второй размер 604 лучей составляет приблизительно 1 градус. Третий размер 606 лучей составляет приблизительно 0,5 градусов, а четвертый размер 608 лучей составляет приблизительно 0,25 градусов.
Как можно видеть в данном иллюстративном примере, расстояние, на котором устройство выполнено с возможностью генерирования помех для подавления сигналов, изменяется в зависимости от размера луча. Данное расстояние можно называть безопасным расстоянием.
В данном иллюстративном примере первый размер 602 лучей имеет безопасное расстояние 610. Второй размер 604 лучей имеет безопасное расстояние 612. Третий размер 606 лучей имеет безопасное расстояние 614, а четвертый размер 608 лучей имеет безопасное расстояние 616.
Таким образом, по мере уменьшения размера луча для луча, используемого для передачи сигнала 123 по фиг. 1, также уменьшается безопасное расстояние, на котором устройство может вызывать создание помех. В различных иллюстративных вариантах реализации помехи в передаче сигналов 116 между спутниками 110 и другими устройствами могут быть уменьшены путем объединения скачкообразной перестройки частоты и выбора размера лучей. Путем уменьшения размера лучей, усложняется возможность устройства вызывать помехи в сигналах 116 в луче вследствие меньшего безопасного расстояния для устройства по сравнению с большим размером лучей.
На фиг. 7 показана структурная схема сигналов, отправляемых в диапазоне частот в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Согласно тому, что изображено, первый сигнал 700 и второй сигнал 702 представляют собой примеры сигналов 116 по фиг. 1, которые могут быть переданы спутником 200 по фиг. 2.
В частности, в этих примерах по меньшей мере один из первого сигнала 700 и второго сигнала 702 могут представлять собой широкополосные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты. Другими словами, первый сигнал 700 может представлять собой широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты, а второй сигнал 702 может не представлять собой широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты. В другом иллюстративном примере первый сигнал 700 и второй сигнал 702 могут представлять собой широкополосные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты.
В данном изображенном примере первый сигнал 700 и второй сигнал 702 передают с использованием диапазона частот 704. Другими словами, оба сигнала используют тот же самый диапазон частот.
Тот же самый диапазон частот может быть использован через различную поляризацию первого сигнала 700 и второго сигнала 702. Например, первый сигнал 700 может иметь первую поляризацию 706, а второй сигнал 702 имеет вторую поляризацию 708.
В этих иллюстративных примерах первый сигнал 700 с первой поляризацией 706 и второй сигнал 702 со второй поляризацией 708 могут быть энергетически сбалансированы. Согласно тому, что изображено, первый сигнал 700 может иметь более высокую скорость передачи данных, чем второй сигнал 702. В данном случае первый сигнал 700 может использовать большее количество энергии, чем второй сигнал 702. Для предотвращения создания чрезмерной помехи первым сигналом 700 во втором сигнале 702 и для предотвращения создания чрезмерной помехи вторым сигналом 702 в первом сигнале 700, когда эти два сигнала передают по существу одновременно, эти два сигнала энергетически сбалансированы в этих иллюстративных примерах. Другими словами, устройства расположены в месте в сети связи, которое обеспечивает то, что первый сигнал 700 и второй сигнал 702 принимают надлежащий уровень энергии для необходимой передачи этих сигналов.
Кроме того, первый сигнал 700 с первой поляризацией 706 и второй сигнал 702 со второй поляризацией 708 могут использовать ортогональные частотные каналы, которые синхронно скачкообразно перестроены по частоты. Другими словами, первый сигнал 700 и второй сигнал 702 могут быть скачкообразно перестроены по частоте в одно и то же время с использованием псевдослучайной последовательности 130 по фиг. 1.
Кроме того, первый сигнал 700 с первой поляризацией 706 и второй сигнал 702 со второй поляризацией 708 могут представлять собой широкополосные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты и синхронной скачкообразной перестройкой частоты, которые совершают мгновенный скачок по отношению к другому количеству частот 508 в обычном диапазоне частот 504. Таким образом, минимизированы помехи между первым сигналом 700 при первой поляризации 706 и вторым сигналом 702 при второй поляризации 708.
На фиг. 8 показана структурная схема маячковой информации в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В данном изображенном примере маячковая информация 800 представляет собой пример маячковой информации 318, которая может быть передана в маячковом сигнале, который может представлять собой часть сигнала 123, передаваемого спутником 110 по фиг. 1.
В качестве примера, шлюз в шлюзах 120 может содержать приемник для приема маячкового сигнала от спутникового передатчика. В этих иллюстративных примерах маячковый сигнал может быть мультиплексирован или встроен в качестве части сигнала 123. Обратная линия связи «спутник-Земля» может содержать два и большее количество сигналов с различными поляризациями. Сигнал обратной линии связи «спутник-Земля» может представлять собой широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты спутникового передатчика.
Согласно тому, что изображено, маячковая информация 800 может быть отправлена на различные компоненты в сети 102 связи по фиг. 1. Например, маячковая информация 800 может быть отправлена на шлюзы 120, терминальные устройства 119 и другие подходящие компоненты по фиг. 1. В частности, в этих иллюстративных примерах маячковый сигнал может быть мультиплексирован или встроен как часть сигнала 123.
Согласно тому, что изображено, маячковая информация 800 может содержать определенное количество различных типов информации. Например, маячковая информация 800 может содержать код 806 из псевдослучайных помех, метки 802 времени и другие подходящие типы информации. Маячковую информацию 800 используют для обеспечения содействия в выполнении по меньшей мере одного из автоматического отслеживания положения спутника, передающего маячковую информацию посредством антенны терминала 119 или шлюза 120, поддержания спутниковой синхронизации частоты задающего генератора посредством управляющей системы 121, синхронизации шлюза с другими шлюзами и, в случае со спутником со скачкообразной перестройкой частоты, обеспечении синхронизации шлюзов со спутником.
Код 806 из псевдослучайных помех, передаваемый спутниками 110, может быть использован для синхронизации шлюзов 120 друг с другом. Временная разница, при которой код 806 из псевдослучайных помех принимают в некоторых шлюзах 120, может быть использована для определения относительной задержки между спутником 110 и некоторыми шлюзами 120. С использованием данной информации шкалы времени для скачкообразной перестройки частоты различных шлюзов 120 могут быть отрегулированы таким образом, что сигналы скачкообразной перестройки частоты, синхронизированные с различными шлюзами 120, синхронизируют после поступления в спутник 110. Таким образом, все широкополосные сигналы скачкообразной перестройки частоты от различных шлюзов 120 и от терминалов 119, синхронизированных с различными шлюзами 120, синхронизируют в спутнике таким образом, что они не создают взаимных помех.
В случае спутников со скачкообразной перестройкой частоты, метки 802 времени, передаваемые спутником 110 вместе с кодом 806 из псевдослучайных помех, могут быть дополнительно использованы для синхронизации спутника 110 со скачкообразной перестройкой частоты со шлюзами 120 со скачкообразной перестройкой частоты. Момент времени, в который информацию принимают посредством шлюзов 120, может быть сравнен с меткой времени, вставленной спутником 110 для определения того, опережает ли или отстает ли шкала времени спутника. Таким образом, временная развертка спутника может быть отрегулирована для синхронизации спутника со шлюзом. При применении этих спутниковых передач, все широкополосные сигналы скачкообразной перестройки частоты от различных шлюзов 120 и от терминалов 119, синхронизированных с различными шлюзами 120, синхронизируют в спутнике таким образом, что они не создают взаимных помех. Все широкополосные сигналы скачкообразной перестройки частоты, связанные со всеми шлюзовыми устройствами, обрабатывающими сигналы от ретрансляторов с перекрывающимися областями обзора на общем спутнике, синхронизируют в спутнике для предотвращения частотных помех и для поддержания ортогональности скачкообразной перестройки частоты сигналов на этих ретрансляторах.
На фиг. 9 показана блок-схема информации о безопасности в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В данном иллюстративном примере информация 900 о безопасности передачи может содержать псевдослучайную последовательность 902, ключ 904 шифрования, алгоритм 906 шифрования, информацию об устройстве 908 обработки сигналов и другую подходящую информацию.
В одном примере информация 900 о безопасности передачи может представлять собой последовательность псевдослучайных бит или управляющий ключ, используемый для выполнения функций скачкообразной перестройки частоты и свертки перенастраиваемого по частоте сигнала, для выполнения функций временной перестановки и рекомбинации, для выполнения функций по защите и данных и устранению защиты данных или для выполнения других подходящих функций по обеспечению безопасности передач устройством 908 обработки сигналов в этих иллюстративных примерах. В других иллюстративных примерах информация 900 о безопасности передачи может представлять собой инструкции для рандомизирования порядка передачи сигналов 116 по фиг. 1 или некоторый другой подходящий тип информации о безопасности передачи в зависимости от конкретной реализации. Эти функции гарантирует доступность и конфиденциальность информации 114 при наличии генераторов помех или других угроз.
Согласно тому, что изображено, ключ 904 шифрования и алгоритм 906 шифрования могут быть использованы для шифрования информации 114. Шифрование информации может обеспечивать дополнительную безопасность для защиты доступности и конфиденциальности информации 114.
Изображения среды связи 100 и различных компонент в среде 100 передачи данных на фиг. 1-9 не означают введение физических или архитектурных ограничений способом, которым может быть реализован иллюстративный вариант реализации.
Например, управляющая система 121 может быть расположена в другом месте, таком как орбита, или может совершать перемещение через пространство над Землей 108 по фиг. 1. В качестве другого иллюстративного примера, спутник 200 в других иллюстративных примерах может иметь другие конфигурации, отличные от конфигурации, показанной на фиг. 2. Например, в некоторых иллюстративных примерах спутник 200 может только содержать систему 217 ретрансляторов и может не содержать систему 218 приемопередатчиков. В другом примере система 216 датчиков может быть исключена из полезной нагрузки 208 по фиг. 2.
На фиг. 10 показана передача информации в среде связи в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Среда 1000 передачи данных представляет собой пример одной реализации среды 100 передачи данных, показанной в блочной форме на фиг. 1.
В данном изображенном примере среда 1000 передачи данных содержит сеть 1001 связи. Сеть 1001 связи имеет орбитальную часть 1002 и наземную часть 1004. Орбитальная часть 1002 содержит спутник 1006 и спутник 1030. Наземная часть 1004 содержит шлюз 1008, первое терминальное устройство 1010, второе терминальное устройство 1012, наземного пользователя 1026, устройство 1014 управления задачами и сеть 1016.
В данном иллюстративном примере шлюз 1008 и устройство 1014 управления задачами соединены с сетью 1016. Сеть 1016 может представлять собой, например, глобальную вычислительную сеть, локальную вычислительную сеть, Интернет или некоторый другой подходящий тип сети.
Устройство 1014 управления задачами выполнено с возможностью обеспечения управления различными средствами в среде 1000 связи. Например, устройство 1014 управления задачами может управлять спутником 1006, спутником 1030 и шлюзом 1008. В частности, устройство 1014 управления задачами может управлять средствами в этих компонентах для обеспечения соединения посредством сообщений среди различных терминальных устройств и между различными терминальными устройствами и наземными пользователями в среде 1000 связи. В данном иллюстративном примере устройство 1014 управления задачами выполнено с возможностью обеспечения планирования задач, с возможностью управления средствами, с возможностью синхронизации шлюзов, с возможностью управления полезной нагрузкой, с возможностью управления техническим состоянием и с другими подходящими типами функций в зависимости от конкретной реализации.
В данном иллюстративном примере первое терминальное устройство 1010 расположено на надводном корабле 1018. Второе терминальное устройство 1012 расположено на воздушном судне 1020.
В данном иллюстративном примере первое терминальное устройство 1010 может отправлять информацию на второе терминальное устройство 1012. Когда первое терминальное устройство 1010 отправляет информацию на второе терминальное устройство 1012, первое терминальное устройство 1010 генерирует широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты. Первое терминальное устройство 1010 отправляет информацию в широкополосном сигнале со скачкообразной перестройкой частоты на спутник 1006, а спутник 1006 повторно передает широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты на шлюз 1008, как показано посредством траектории 1022.
В свою очередь, шлюз 1008 выполнен с возможностью выполнения свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к широкополосному сигналу со скачкообразной перестройкой частоты. В данном случае, шлюз 1008 выполняет свертку перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к широкополосному сигналу со скачкообразной перестройкой частоты для формирования обработанного сигнала. Шлюз 1008 передает обработанный сигнал в виде широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты на приемное терминальное устройство, второе терминальное устройство 1012 в воздушном судне 1020.
В данном иллюстративном примере передача обработанного сигнала на второе терминальное устройство 1012 проходит через спутник 1006, как показано посредством траектории 1024. Другими словами, спутник 1006 принимает обработанный сигнал и повторно передает обработанный сигнал по траектории 1024. В данном конкретном примере обработанный сигнал представляет собой второй широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты, который передают по траектории 1024 на второе терминальное устройство 1012. В этих иллюстративных примерах второе терминальное устройство 1012 выполнено с возможностью выполнения свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению ко второму широкополосному сигналу со скачкообразной перестройкой частоты для получения информации.
Как можно видеть в данном иллюстративном примере, спутником 1006 не выполняется обработка для свертки перенастраиваемого по частоте сигнала и скачкообразной перестройки частоты сигнала и для других функций по обработке сигналов, таких как демодуляция, устранение перемежения, декодирование, коммутация, модуляция, перемежение и кодирование. В итоге, количество оборудования, необходимого на спутнике 1006, может быть меньше, чем если бы обработка происходила на спутнике 1006. Кроме того, обрабатывающие средства в спутнике 1006 могут быть применены к другим функциям, поскольку свертка перенастраиваемого по частоте сигнала и скачкообразная перестройка частоты и другие функции по обработке сигналов не выполняются спутником 1006.
Кроме того, в этих иллюстративных примерах последовательность псевдослучайных чисел может быть сгенерирована устройством 1014 управления задачами и распределена на шлюз 1008, первое терминальное устройство 1010 и второе терминальное устройство 1012 для скачкообразной перестройки частоты и свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналам в этих иллюстративных примерах. Шлюз 1008 или устройство 1014 управления задачами также может управлять синхронизацией первого терминального устройства 1010 и второго терминального устройства 1012 путем обмена сигналами синхронизации между шлюзом 1008 и первым терминальным устройством 1010 и вторым терминальным устройством 1012.
В этих иллюстративных примерах синхронизация может быть реализована путем обмена сигналами синхронизации между шлюзом 1008 и первым терминальным устройством 1010 и вторым терминальным устройством 1012 через спутник 1006 и спутник 1030. В других иллюстративных примерах, в которых спутник 1006 имеет соединение со множеством шлюзов 1008, эти шлюзы 1008 синхронизируют друг с другом путем вещания маячковых сигналов спутником 1006, содержащим код из псевдослучайных чисел, который может быть использован для определения относительной длины пути между спутником 1006 и шлюзами 1008. Еще в одних иллюстративных примерах, в которых спутник 1006 выполняет скачкообразную перестройку частоты и свертку перенастраиваемого по частоте сигнала, спутник 1006 синхронизируют с шлюзом 1008 путем вещания маячковых сигналов посредством спутника 1006, содержащего код из псевдослучайных чисел и метку времени, которая может быть использована для отслеживания абсолютной длины пути между спутником 1006 и шлюзами 1008.
Таким образом, различные компоненты в сети 1001 связи могут выполнять скачкообразную перестройку частоты с использованием последовательности псевдослучайных чисел в надлежащие моменты времени. Другими словами, выбор частоты с использованием последовательности псевдослучайных чисел может быть выполнен таким образом, что обеспечен выбор правильной частоты для скачкообразной перестройки частоты и свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналам в этих иллюстративных примерах.
В другом иллюстративном примере первое терминальное устройство 1010 может отправлять информацию наземному пользователю 1026. В этих иллюстративных примерах наземный пользователь 1026 расположен в здании 1028. Наземный пользователь 1026 соединен с сетью 1016. Когда первое терминальное устройство 1010 отправляет информацию наземному пользователю 1026, указанная информация может быть передана вдоль пути 1022 на шлюз 1008.
В одном иллюстративном примере шлюз 1008 генерирует обработанный сигнал, который не принимает форму широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты. Вместо этого, шлюз 1008 может отправлять обработанный сигнал без выполнения скачкообразной перестройки частоты. Вместо выполнения скачкообразной перестройки частоты в отношении сигнала, информация может быть передана в обработанном сигнале через сеть 1016.
В этих иллюстративных примерах сеть 1016 может представлять собой защищенную сеть и может принимать различные формы. Например, сеть 1016 может представлять собой наземную проводную сеть, беспроводную сеть, синхронную оптическую сеть (SONET), оптическую сеть или некоторый другой подходящий тип сети. Передача информации может быть выполнена с использованием интернет-протокол а или другой цифровой связи в зависимости от конкретной реализации.
Еще в одном иллюстративном примере первое терминальное устройство 1010 может отправлять информацию в широкополосном сигнале со скачкообразной перестройкой частоты по пути 1032 вместо пути 1022. Путь 1032 использует спутник 1006 и спутник 1030. В данном иллюстративном примере спутник 1030 сначала принимает широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты и повторно передает указанный широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты по поперечной связи на спутник 1006. Спутник 1006 затем отправляет широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты на шлюз 1008. Следовательно, широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты может быть обработан вышеописанным способом.
Таким образом, сеть 1001 связи обеспечивает возможность защищенной от подавления сигналов связи через область покрытия первого ретранслятора на спутнике 1006 и возможно одиного или большего количества ретрансляторов на спутнике 1030 или других спутниках в среде 1000 связи. Первый ретранслятор и любые другие ретрансляторы могут представлять собой относительно простые, небольшие и легкие устройства. Другие типы устройств могут обеспечивать возможность размещения коммерческих спутников или других спутниковых ретрансляторов, что обеспечивает уменьшение затрат на систему связи.
Кроме того, шлюзовые устройства, такие как шлюз 1008, могут быть расположены в безопасных областях, которые могут быть защищены от вредного воздействия и создания помех. Безопасная область может представлять собой область с уровнем безопасности, необходимым для обеспечения возможности предотвращения создания помех. Безопасная область может представлять собой удаленное место, наземную станцию, комплекс, военную базу или некоторую другую область с необходимым уровнем безопасности.
Кроме того, поскольку шлюзовые устройства сети 1001 связи могут взаимодействовать посредством наземных сетей, другие компоненты сети 1001 связи, такие как система 1014 управления задачами, система управления полезной нагрузкой, система управления средствами, система планирования задачами, устройство управления средствами и база данных планирования задачами, средства управления ключами, средства обеспечения безопасности передач и безопасности сообщений, другие компоненты или их некоторое сочетание, могут быть связаны со шлюзом 1008 или могут быть расположены на расстоянии от шлюза 1008.
Кроме того, сообщения могут быть приняты в шлюзе 1008 или маршрутизированы от шлюза 1008 по наземной сети, что ограничивает или уменьшает использование специализированных пользовательских терминалов спутниковой связи в стационарных сооружениях, таких как командные центры. Кроме того, высокобезопасная информация и компоненты могут находиться под более точным управлением и могут быть реализованы с меньшими затратами. Например, аппаратное обеспечение и программное обеспечение для выполнения обеспечения безопасности передач и обработки сообщений по обеспечению безопасности, такому как скачкообразная перестройка частоты и свертка перенастраиваемого по частоте сигнала или шифрование и дешифрование сообщения служебной линии связи, не требуется на спутниках, и вместо этого такое аппаратное обеспечение и программное обеспечение может быть расположено в защищаемых установках, связанных со шлюзом 1008 или устройством 1014 управления задачами.
На фиг. 11 показано другое изображение среды связи в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Среда 1100 передачи данных представляет собой пример другой реализации среды 100 передачи данных по фиг. 1.
В данном иллюстративном примере показан поток сообщений между компонентами в среде 1000 связи. Согласно тому, что изображено, среда 1100 передачи данных образована из в сети 1102 связи. Сеть 1102 связи имеет орбитальную часть 1104, часть 1105 с пользовательскими терминалами и наземную часть 1106. Орбитальная часть 1104 сети 1102 связи содержит спутник 1108, спутник 1110 и спутник 1112.
В данном примере часть 1105 с пользовательскими терминалами сети 1102 связи содержит первое терминальное устройство 1120, наземного пользователя 1122 и второе терминальное устройство 1124. Наземная часть 1106 содержит сеть 1114 передачи данных по Интернет протоколу, шлюз 1116, шлюз 1118, управляющую систему 1126, средство 1128 планирования задач пользователя, средство 1130 управления ключами, устройство 1132 управления работой основного спутника и устройство 1134 управления работой основного спутника.
В этих иллюстративных примерах шлюз 1116, шлюз 1118 и наземный пользователь 1122 соединены с сетью 1114 передачи данных по Интернет протоколу. В данном примере сеть 1114 передачи данных по Интернет протоколу может обеспечивать обмен информацией, такой как пользовательские данные, междушлюзовые сообщения, телеметрическую и командную связь с полезной нагрузкой, команды для управления устройством управления средствами, информация управления синхронизацией, информация о безопасности передачи и другие подходящие типы информации.
Согласно тому, что изображено, междушлюзовые сообщения 1150 могут быть отправлены между шлюзом 1116 и шлюзом 1118. Пользовательские данные 1152 могут быть отправлены от шлюза 1116 наземному пользователю 1122 через сеть 1114 передачи данных по Интернет протоколу. Пользовательские данные 1154 могут быть отправлены от шлюза 1118 наземному пользователю 1122 через сеть 1114 передачи данных по Интернет протоколу. Пользовательские данные 1152 и пользовательские данные 1154 также могут быть отправлены от первого наземного пользователя 1122 соответственно на шлюз 1116 и шлюз 1118.
Кроме того, в этих иллюстративных примерах информация 1156 управления задачами может быть отправлена между управляющей системой 1126 и по меньшей мере одним из шлюза 1116 и шлюза 1118. Данная информация управления задачами может быть затем отправлена по меньшей мере на один из спутника 1108, спутника 1110 и спутника 1112 по меньшей мере от одного из шлюза 1116 и шлюза 1118. Данная информация управления задачами может затем быть дополнительно распределена на первое терминальное устройство 1120 и второе терминальное устройство 1124. Информация может быть распределена наземному пользователю 1122 по сети 1114 передачи данных по Интернет протоколу через шлюз 1116 и шлюз 1118.
В этих иллюстративных примерах информация 1156 управления задачами может содержать определенное количество различных типов информации. Например, информация 1156 управления задачами может содержать по меньшей мере одну из информации о телеметрической и командной связи с полезной нагрузкой, команды для управления устройством управления средствами, информации управления синхронизацией, информации о безопасности передачи и другой информации.
В некоторых иллюстративных примерах информация 1156 управления задачами может быть отправлена между управляющей системой 1126 и шлюзом 1116 с использованием сети 1114 передачи данных по Интернет протоколу. Аналогичным образом, информация 1156 управления задачами может быть отправлена между управляющей системой 1126 и шлюзом 1118 с использованием сети 1114 передачи данных по Интернет протоколу. Когда информацию 1156 управления задачами отправляют из управляющей системы 1126 на шлюз 1116 и/или шлюз 1118, информация 1156 управления задачами может представлять собой данные о конфигурации и состоянии.
Междушлюзовые сообщения 1150 между шлюзом 1116 и шлюзом 1118 могут быть отправлены посредством транспортного сервиса, который обеспечивает постоянную задержку с низкими уровнями отклонения задержки. В этих иллюстративных примерах такой сервис может представлять собой синхронную оптическую сеть. Сеть передачи данных по Интернет протоколу, многопротокольная коммутация по меткам и другие подходящие типы сервисов могут также быть использованы для отправки междушлюзовых сообщений 1150 между шлюзом 1116 и шлюзом 1118 в зависимости от задействованной функциональности.
В данном иллюстративном примере центр 1132 управления работой основного спутника может отправлять информацию 1158 о центре управления спутниками на управляющую систему 1126. Кроме того, центр 1134 управления работой основного спутника также может отправлять информацию 1160 о центре управления спутниками на управляющую систему 1126. В качестве другого иллюстративного примера, средство 1130 управления ключами может отправлять информацию 1162 о безопасности передачи на управляющую систему 1126. В другом примере, средство 1128 планирования задач пользователя может отправлять информацию 1164 о планировании на управляющую систему 1126. Как можно видеть, управляющая система 1126 может использовать всю из данной информации для генерирования информации 1156 управления задачами с обеспечением ее распределения на шлюз 1116 и шлюз 1118, а также на другие компоненты через указанные шлюзы.
Несмотря на то, что передача информации описана только в одном направлении, в некоторых из этих примеров в среде 1100 связи информация может передаваться в другом направлении или в обоих направлениях в зависимости от конкретной реализации. Например, управляющая система 1126 может возвращать данные или другую информацию в центр 1132 управления работой основного спутника и центр 1134 управления работой основного спутника. В качестве другого примера, управляющая система 1126 может отправлять запросы на средство 1130 управления ключами по отношению к генерированию информации 1162 о безопасности передачи.
В данном иллюстративном примере шлюз 1116 и шлюз 1118 в наземной части 1106, а также первое терминальное устройство 1120 и второе терминальное устройство 1124 в части 1105 с пользовательскими терминалами могут обмениваться сигналами 1138 со спутником 1108, спутником 1110 и спутником 1112 в орбитальной части 1104 сети 1102 связи. Обмен сигналами 1138 со спутником 1108, спутником 1110 и спутником 1112 может обеспечивать среду для обмена информацией между шлюзом 1116, шлюзом 1118, первым терминальным устройством 1120 и вторым терминальным устройством 1124.
В этих иллюстративных примерах сигналы 1138 могут представлять собой широкополосные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты, используемые для предотвращения помех во время передачи информации между орбитальной частью 1104 и наземной частью 1106 и частью 1105 с пользовательскими терминалами сети 1102 связи.
В этих иллюстративных примерах шлюз 1116 и шлюз 1118 обеспечивают наличие интерфейса между управляющей системой 1126 и другими компонентами в среде 1100 передачи данных. Согласно тому, что изображено, шлюз 1116 и шлюз 1118 обеспечивают ограничение схемы соединением с наземной сетью, такой как сеть 1114 передачи данных по Интернет протоколу.
В данном примере шлюз 1116 и шлюз 1118 представляют собой компоненты, в которых выполняют скачкообразную перестройку частоты и свертку перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналам 1138. Таким образом, по меньшей мере одно из меньшего веса, меньшего использования средств и меньших расходов может возникать по отношению к спутнику 1108, спутнику 1110 и спутнику 1112. В итоге, в этих иллюстративных примерах сигналы 1138 не сворачивают или не перестраивают скачкообразно по частоте посредством спутника 1108, спутника 1110 или спутника 1112. Вместо этого, эти спутники могут повторно передавать сигналы без выполнения обработки сигналов в виде скачкообразной перестройки частоты или свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к широкополосным частотным сигналам, которые передают в сигналах 1138.
Кроме того, каждый из шлюза 1116 и шлюза 1118 может отправлять информацию из управляющей системы 1126 для выполнения синхронизации со спутником 1108, спутником 1110 и спутником 1112 с обеспечением предотвращения помех в сигналах 1138. Данные помехи могут представлять собой взаимные помехи, создаваемые между пользователями системы.
В этих иллюстративных примерах шлюз 1116 и шлюз 1118 синхронизируют таким образом, что сигналы 1138 точно выровнены во времени. В результате синхронизации сигналы 1138 не будет накладываться друг на друга.
В данном примере по меньшей мере один из спутника 1108, спутника 1110 и спутника 1112 отправляет маячковую информацию на шлюз 1116 и шлюз 1118. Маячковая информация содержит псевдослучайный код с хорошими корреляционными свойствами и подходящей длиной для устранения неопределенности в дальности спутника, которая может являться следствием обычных методик определения удаленности спутника.
Затем, шлюз 1116 и шлюз 1118 записывают время приема маячковой информации и передают это время приема на управляющую систему 1126. Управляющая система 1126 затем определяет разницу в диапазоне от спутника, передающего маячковую информацию на каждый из шлюзов, на основании задержки сигнала, достигающего каждый шлюз. На основании измерений задержки, центр 1126 управления задачами идентифицирует временные поправки для каждого из шлюзов. Временные поправки используют для обеспечения надлежащего выравнивания сигналов 1138 в полезной нагрузке для устранения взаимных помех. Управляющая система 1126 отправляет инструкции на шлюз 1116 и шлюз 1118 для регулирования соответствующего времени, так что терминалы, синхронизированные с одним шлюзом, могут предотвратить создание помех в терминалах, синхронизированных с другими шлюзами, при передаче и приеме сигналов 1138.
В этих иллюстративных примерах шлюз 1116 и шлюз 1118 также могут обеспечивать обработку с синхронизацией. Например, шлюз 1116 и/или шлюз 1118 могут собирать данные от каждого шлюза и надлежащим образом определять отсчеты времени для каждого шлюза таким образом, что обеспечено надлежащее выравнивание сигналов 1138. Таким образом, отсутствует необходимость в устройстве 1126 управления задачами для синхронизации шлюза 1116 и шлюза 1118.
В данном иллюстративном примере управляющая система 1126 обеспечивает централизованное расположение устройства управления средствами, планирование задач, управление ключами, управление полезной нагрузкой, синхронизацию шлюзов, безопасность передач и другие подходящие функции. Другими словами, управляющая система 1126 обеспечивает централизованное размещение информации и управление.
Согласно тому, что изображено, центр 1132 управления работой основного спутника и центр 1134 управления работой основного спутника могут отправлять команды и запросы на управляющую систему 1126. В свою очередь, управляющая система 1126 отправляет управляющие сигналы на спутник 1108, спутник 1110 и спутник 1112 для управления стороной, относящейся к платформе, этих спутников. Средства 1128 планирования задач пользователя могут генерировать команды для выполнения различных операций с полезной нагрузкой в спутнике 1108, спутнике 1110 и спутнике 1112. Управляющая система 1126 принимает команды и отправляет команды на эти спутники через шлюз 1116 и шлюз 1118.
Средство 1130 управления ключами может хранить ключи для обеспечения безопасности передач. Эти ключи могут содержать, например, по меньшей мере один из псевдослучайного кода, ключа шифрования и других подходящих типов информации. В этих иллюстративных примерах средство ИЗО управления ключами может отправлять данную информацию для хранения и распределения посредством управляющей системы 1126.
Несмотря на то, что иллюстративные варианты реализации на фиг. 11 показаны с тремя спутниками в орбитальной части 1104 сети 1102 связи, может быть использовано любое количество спутников. Например, один спутник, пять спутников, десять спутников, девятнадцать спутников или некоторое другое подходящее количество спутников может быть представлено в орбитальной части 1104 сети 1102 связи в зависимости от конкретной реализации.
На фиг. 12 показано изображение среды связи в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В данном изображенном примере среда 1200 связи представляет собой пример одной реализации среды 100 передачи данных, показанной в блочной форме на фиг. 1.
В данном иллюстративном примере сеть 1202 связи в среде 1200 связи выполнена с возможностью обеспечения сообщения информации между различными компонентами. Согласно тому, что изображено, сеть 1202 связи содержит орбитальную часть 1204, часть 105 с пользовательскими терминалами и наземную часть 1206. В данном примере спутник 1208 расположен в орбитальной части 1204 сети 1202 связи.
В данном иллюстративном примере часть 105 с пользовательскими терминалами образована из первого терминального устройства 1226, второго терминального устройства 1228, третьего терминального устройства 1230 и четвертого терминального устройства 1232. Наземная часть 1206 сети 1202 связи содержит шлюз 1210, шлюз 1212, основное устройство 1214 телеметрической и командной связи, устройство 1216 телеметрической и командной связи с полезной нагрузкой, развертываемые средства 1218 планирования, основное средство 1220 планирования, систему 1222 управления ключами, средство 1224 управления ключами, сеть 1234 и сеть 1236.
Согласно тому, что изображено, центр 1214 управления основным спутником представляет собой наземные средства для контроля состояния оборудования с обеспечением выполнения задач основного спутника и для управления оборудованием с обеспечением выполнения задач основного спутника. Центр 1214 управления основным спутником может представлять собой часть сети 1202 связи или может быть приведен в действие посредством основной полезной нагрузки. Например, при использовании основного спутника для обеспечения связи, центр 1214 управления основным спутником может быть приведен в действие посредством основного спутника.
В данном иллюстративном примере система 1216 управления полезной нагрузкой выполнена с возможностью управления операциями полезной нагрузки. Например, система 1216 управления полезной нагрузкой может быть выполнена с возможностью отправки управляющих сигналов на спутник 1208 посредством шлюза 1210 или шлюза 1212 для управления подобными функциями в отношении полезной нагрузки 208, такими как наведение антенн 222.
В данном примере, развертываемые средства 1218 планирования обеспечивают возможность планирования конечными пользователями системы использования системы и обеспечивают приспособления для конечных пользователей для надлежащего представления запросов в систему 1220 планирования задачами сервисов связи. В некоторых вариантах реализации могут не требоваться такие развертываемые средства 1218 планирования и соответствующие приспособления, а все работы по планированию могут быть выполнены непосредственно системой 1220 планирования задачами.
Согласно тому, что изображено, система 1220 планирования задачами выделяет системные средства в спутнике 1208, шлюзе 1210, шлюзе 1212, сети 1234, сети 1236 и других системных средствах для поддержки пользовательских запросов связи. Системные средства включают управление всеми средствами антенн, выделением частоты и назначением временного интервала связи для передач по служебной линии связи и для синхронизации передач, а также для других системных средств. Кроме того, система планирования задачами управляет конфигурацией спутника 1208, шлюза 1210, шлюза 1212, сети 1234, сети 1236, первого терминального устройства 1226, второго терминального устройства 1228, третьего терминального устройства 1230 и четвертого терминального устройства 1232 и других элементов сети 1202 связи в среде 1200 связи для обеспечения выделения средств для поддержания пользовательских запросов связи.
В этих иллюстративных примерах система 1222 управления ключами выполнена с возможностью генерирования информации для обеспечения безопасности при передаче сигналов. В частности, система 1222 управления ключами выполнена с возможностью генерирования информации о безопасности передачи, используемой шлюзом 1210 и шлюзом 1212. Например, система 1222 управления ключами может быть выполнена с возможностью генерирования информации для скачкообразной перестройки частоты. Кроме того, система 1222 управления ключами также может генерировать ключи шифрования для шифрования информации, ключи управления доступом по меньшей мере для одного из первого терминального устройства 1226, второго терминального устройства 1228, третьего терминального устройства 1230, четвертого терминального устройства 1232, и другие подходящие типы информации.
Система 1222 управления ключами взаимодействует со средством 1224 управления ключами для получения данных о ключах. Средство 1224 управления ключами может обеспечивать ключ для системы 1222 управления ключами для управления безопасностью сети 1202 связи. В этих иллюстративных примерах средство 1224 управления ключами может периодически генерировать новые ключи.
Согласно тому, что изображено, первое терминальное устройство 1226 связано с наземным транспортным средством 1238. Второе терминальное устройство 1228 связано с надводным кораблем 1240. Третье терминальное устройство 1230 связано с надводным кораблем 1242, а четвертое терминальное устройство 1232 связано с надводным кораблем 1244.
В этих примерах обратные линии связи «Земля-спутник» к спутнику 1208 от первого терминального устройства 1226, второго терминального устройства 1228, третьего терминального устройства 1230 и четвертого терминального устройства 1232 могут использовать сигналы с крайне высокой частотой, такой как 43,5-45,5 ГГц. Прямые линии связи «спутник-Земля» от спутника 1208 к первому терминальному устройству 1226, второму терминальному устройству 1228, третьему терминальному устройству 1230 и четвертому терминальному устройству 1232 могут использовать сверхвысокочастотные сигналы, такие как сигналы с частотой 20,2-21,2 ГГц. Прямая линия связи «Земля-спутник» к спутнику 1208 от шлюза 1210 и шлюза 1212 может использовать сигналы с крайне высокой частотой, такой как 30-31 ГГц. Обратная линия связи «спутник-Земля» от спутника 1208 к шлюзу 1210 и шлюзу 1212 может использовать сверхвысокочастотные сигналы, такие как сигналы с частотой 18-20 ГГц или 20,2-21,2 ГГц.
a
a
a
a
a
Центр 1214 управления основным спутником может иметь связь со спутником 1208 с использованием K сигналов 1284. В этих иллюстративных примерах Kсигналы 1284 представляют собой сигналы в диапазоне K. Kсигналы 1284 могут иметь частоту, составляющую от приблизительно 26,5 ГГц до приблизительно 40 ГГц. Kсигналы 1284 могут находиться в микроволновом диапазоне электромагнитного спектра.
Согласно тому, что изображено, спутник 1208 может менять путь 1246 радиочастотных сигналов, путь 1248 радиочастотных сигналов, путь 1250 радиочастотных сигналов, путь 1252 радиочастотных сигналов, путь 1254 радиочастотных сигналов и путь 1256 радиочастотных сигналов соответственно со шлюзом 1210, первым терминальным устройством 1226, вторым терминальным устройством 1228, третьим терминальным устройством 1230 и четвертым терминальным устройством 1232.
В этих иллюстративных примерах, когда спутник 1208 меняет радиочастотные сигналы, эти сигналы могут формировать луч 1258 с зоной 1260 покрытия, луч 1262 с зоной 1264 покрытия, луч 1266 с зоной 1268 покрытия, луч 1270 с зоной 1272 покрытия, луч 1274 с зоной 1276 покрытия и луч 1278 с зоной 1280 покрытия.
Безусловно, связь со спутником 1208 может быть осуществлена с использованием других типов сигналов, таких как радиочастотные сигналы в других полосах частот или другие подходящие сигналы в некоторых иллюстративных примерах.
На фиг. 13А-13В показаны изображения полезной нагрузки в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В данном иллюстративном варианте реализации существуют четыре наводимых пользователем антенны с независимым друг от друга управлением и с двухчастотной единичной поляризацией, формирующие четыре пользовательских луча с зонами покрытия, которые обеспечивают возможность соединения с пользовательскими терминалами при частоте 43,5-45,5 ГГц для обратной линии связи «Земля-спутник» и при частоте 20,2-21,2 ГГц для прямой линии связи «спутник-Земля». Кроме того, существуют две наводимые шлюзом антенны с независимым друг от друга управлением и с двухчастотной двойной поляризацией, формирующие два луча с зоной покрытия, которые обеспечивают возможность соединения со шлюзами при частоте 30-31 ГГц для прямой линии связи «Земля-спутник» и при частоте 18,2-20,2 ГГц для обратной линии связи «спутник-Земля».
Согласно тому, что изображено в иллюстративной структурной схеме в верхней части на фиг. 13А и в иллюстративном плане распределения частот в нижней части на фиг. 13В, сигналы обратной линии связи от пользовательских терминалов принимают на частоте 43,5-45,5 ГГц по пользовательским лучам с зоной покрытия и с единичной поляризацией с использованием правой круговой поляризации. Эти сигналы усиливают с низким уровнем шума и затем блочно преобразованы с понижением частоты в полосу обратной линии связи «спутник-Земля» с частотой 18,2-20,2 ГГц. Сигналы обратной линии связи из двух пользовательских лучей с зоной покрытия мультиплексируют вместе по каждому двухполяризационному шлюзовому лучу с зоной покрытия с использованием правой круговой поляризации и левой круговой поляризации. Таким образом, четыре пользовательских луча скачкообразной перестройки частоты обратной линии связи «Земля-спутник» с единичной поляризацией и с шириной полосы частот в 2 ГГц могут быть мультиплексированы в два шлюзовых луча скачкообразной перестройки частоты обратной линии связи «спутник-Земля» с двойной поляризацией и с шириной полосы частот в 2 ГГц.
Кроме того, согласно тому, что изображено в иллюстративной структурной схеме в верхней части на фиг. 13А и в иллюстративном плане распределения частот в нижней части на фиг. 13В, сигналы прямой линии связи от шлюзов принимают на частоте 30-31 ГГц по двухполяризационным шлюзовым лучам с зоной покрытия с использованием правосторонней круговой поляризации и левосторонней круговой поляризации. Эти сигналы усиливают с низким уровнем шума, а затем блочно преобразовывают с понижением частоты в полосу прямой линии связи «спутник-Земля» с единичной поляризацией и частотой 20,2-21,2 ГГц и передают с использованием правой круговой поляризации. Сигналы прямой линии связи, предназначенные для двух пользовательских лучей с зоной покрытия мультиплексируют вместе по каждому двухполяризационному шлюзовому лучу с зоной покрытия с использованием правой круговой поляризации и левой круговой поляризации. Таким образом, четыре пользовательских луча скачкообразной перестройки частоты прямой линии связи «спутник-Земля» с единичной поляризацией и с шириной полосы частот в 1 ГГц могут быть мультиплексированы в два шлюзовых луча скачкообразной перестройки частоты прямой линии связи «Земля-спутник» с двойной поляризацией и с шириной полосы частот в 1 ГГц.
В данном иллюстративном варианте реализации полезная нагрузка не выполняет скачкообразную перестройку частоты или свертку перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к широкополосным сигналам со скачкообразной перестройкой частоты. Полезная нагрузка представляет собой простой широкополосный ретранслятор для обратной линии связи и прямой линии связи.
Безусловно, в других иллюстративных вариантах реализации может быть выбрано альтернативное количество пользовательских лучей с зоной покрытия и шлюзовых лучей с зоной покрытия, а также могут быть выбраны альтернативные полосы частот и поляризации. В других иллюстративных вариантах реализации, в которых орбитальное положение спутника и места расположения шлюзов являются постоянными, шлюзовые лучи могут быть сформированы с использованием единичной неподвижной антенны с одной или множеством питающих линий, а не с использованием антенн, управляемых независимо друг от друга, что зависит от применения.
На фиг. 14 показано другое изображение полезной нагрузки в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В данном иллюстративном примере полезная нагрузка 1400 представляет собой пример одной реализации полезной нагрузки 208 по фиг. 2. Согласно тому, что изображено, показана полезная нагрузка 1400, обеспечивающее соединение между терминальными устройствами 119 и двумя шлюзами в шлюзах 120 на фиг. 1.
В этих изображенных примерах полезная нагрузка 1400 содержит четыре наводимые пользователем антенны 1402 с двухчастотной единичной поляризацией. Каждая наводимая пользователем антенна в наводимых пользователем антеннах 1402 принимает ответные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты от терминальных устройств 119 в пределах области покрытия антенны. В этих иллюстративных примерах данная область покрытия представляет собой частотную направляющую область покрытия. Наводимые пользователем антенны 1402 также передают сигналы со скачкообразной перестройкой частоты, возникающие в шлюзе, обратно на терминальные устройства 119 в пределах области покрытия антенны.
В данном иллюстративном примере также представлены наводимые шлюзом антенны 1404. Наводимые шлюзом антенны 1404 формируют двухчастотные, двухполяризационные и направляющие области покрытия с шлюзовым наведением.
Согласно тому, что изображено, области покрытия наводимых пользователем антенн 1402 и/или области покрытия наводимых шлюзом антенн 1404 могут быть реализованы множеством различных способов. Например, области покрытия могут быть реализованы с использованием определенного количества различных типов, количеств и сочетания линий передач антенн и отражателей. В качестве примера, наводимые пользователем антенны 1402 и наводимые шлюзом антенны 1404 могут представлять собой по меньшей мере одну из универсальной антенны, карданной тарелки, многолучевой антенны, фазированной антенной решетки, отражатель антенной решетки или другие подходящие типы устройств. Эти линии передач антенн и отражатели могут быть выполнены неподвижными, с электронным управлением, с механическим управлением или могут быть перемещены другим подходящим образом. Кроме того, в этих иллюстративных примерах множество областей покрытия могут использовать ту же самую антенну или антенный отражатель.
В этих изображенных примерах ответные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты принимают посредством наводимых пользователем антенн 1402 и усиливают посредством усилителей 1406 с низким уровнем шума. Усилители 1406 с низким уровнем шума могут быть использованы для усиления сигналов, принятых от наводимых пользователем антенн 1402, с обеспечением уменьшения потерь мощности сигнала.
Затем, сигналы со скачкообразной перестройкой частоты преобразуют с понижением частоты посредством стационарного локального генератора и фильтруют в стационарном понижающем генераторе 1408. На данном этапе преобразование с понижением частоты выполняют посредством стационарного локального генератора без свертки перенастраиваемых по частоте сигналов. Стационарный локальный генератор преобразует сигналы с понижением частоты в полосу для передач, которая равна по ширине полосе для приема.
В этих иллюстративных примерах сигналы со скачкообразной перестройкой частоты затем усиливают посредством линеаризованного высокомощного усилителя 1410 и передают на шлюзы 120 через наводимые шлюзом антенны 1418. В данном изображенном примере две наводимые шлюзом антенны представлены в наводимых шлюзом антеннах 1418. Безусловно, может быть использовано другое количество антенн. Например, может быть использована одна антенна, три антенны, шесть антенн или некоторое другое подходящее количество наводимых шлюзом антенн в зависимости от конкретной реализации.
Перед передачей через порты 1418 линии связи «спутник-Земля» наводимых шлюзом антенн 1404, сигналы со скачкообразной перестройкой частоты мультиплексируют с использованием мультиплексора 1412 и мультиплексора 1414. Мультиплексор 1412 и мультиплексор 1414 мультиплексируют сигналы со скачкообразной перестройкой частоты с использованием поляризационного разнесения. Маячковый сигнал из генерирующего устройства 1416 для создания маячковых сигналов также мультиплексируют с использованием сигналов со скачкообразной перестройкой частоты. Данный маячковый сигнал используют для оказания содействия в системной синхронизации и синхронизации в этих иллюстративных примерах.
Согласно тому, что изображено, прямые сигналы со скачкообразной перестройкой частоты принимают посредством наводимых шлюзом антенн 1404. Сигналы демультиплексируют с использованием демультиплексора 1420 и демультиплексора 1422. Демультиплексор 1420 и демультиплексор 1422 демультиплексируют сигналы со скачкообразной перестройкой частоты с использованием многообразия поляризаций. Затем сигналы усиливают посредством усилителей 1424 с низким уровнем шума.
Затем, сигналы преобразуют с понижением частоты посредством стационарного локального генератора и отфильтровывают посредством стационарного понижающего генератора 1428, без свертки перенастраиваемого по частоте сигнала, в полосу для передачи, которая равна по ширине полосе для приема. Сигналы со скачкообразной перестройкой частоты затем усиливают посредством высокомощного усилителя 1432 и передают на терминальные устройства 119 через частотные порты 1434 линии связи «спутник-Земля» по наводимым пользователем антеннам 1402.
В данном иллюстративном примере сигналы со скачкообразной перестройкой частоты, предназначенные для двух различных наводимых пользователем антенн 1434, мультиплексируют на той же самой линии передач наводимых шлюзом антенн с использованием многообразия поляризаций. Все частоты ставят в соответствие с перенастраиваемым задающим генератором 1417, которым управляют посредством системы 402 управления задачами по фиг. 4. Задающий генератор 1417 управляет локальным генератором в стационарном понимающем генераторе 1408 и стационарным локальным генератором в стационарном понимающем генераторе 1428.
a
В некоторых иллюстративных примерах полезная нагрузка 1400 может также содержать дополнительные маячки для оказания содействия в окончательной пространственном сборе данных спутника. Кроме того, полезная нагрузка 1400 может также обеспечивать гибкость в приеме сигналов в одной или большем количестве полос частот. Например, сигналы могут быть приняты в полосе с крайне высокими частотами (EHF), составляющей приблизительно 43,5-45,5 ГГц, и в полосе K, составляющей приблизительно 30-31 ГГц.
a
Кроме того, полезная нагрузка 1400 может также быть выполнена с возможностью обеспечения обходного пути 1419 для полосы K. Обходная линия 1419 представляет собой функцию, которая не принимает во внимание обратную шлюзовую линию связи «спутник-Земля» и прямую шлюзовую линию связи «Земля-спутник», что обеспечивает соединение обратной линии связи «Земля-спутник» непосредственно с прямой линией связи «спутник-Земля». В некоторых иллюстративных примерах полезная нагрузка 1400 может также содержать внутриполосную телеметрическую и командную линию связи.
На фиг. 15 показано еще одно изображение полезной нагрузки в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В данном иллюстративном примере полезная нагрузка 1500 представляет собой пример одной реализации полезной нагрузки 208 по фиг. 2. Согласно тому, что изображено, показана полезная нагрузка 1500, обеспечивающая возможность соединения между терминальными устройствами 119 и двумя шлюзами в шлюзах 120 по фиг. 1.
В этих изображенных примерах полезная нагрузка 1500 содержит четыре наводимые пользователем антенны 1702 с двухчастотной единичной поляризацией. Каждая наводимая пользователем антенна в наводимых пользователем антеннах 1702 принимает ответные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты от терминальных устройств 119 в пределах области покрытия антенны. Наводимые пользователем антенны 1502 также передают сигналы со скачкообразной перестройкой частоты, возникающие в шлюзе, обратно на терминальные устройства 119 в пределах области покрытия антенны.
В данном иллюстративном примере представлена единичная наводимая шлюзом антенна 1524. Наводимая шлюзом антенна 1524 формирует одну двухчастотную, двухполяризационную и направляющую область покрытия с шлюзовым наведением.
В данном примере ответные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты принимают посредством наводимых пользователем антенн 1702 и усиливают посредством усилителей 1506 с низким уровнем шума. Затем, сигналы со скачкообразной перестройкой частоты сворачивают и преобразуют с понижением частоты с использованием локального генератора со сверткой перенастраиваемого по частоте сигнала в понижающих преобразователях 1508 со сверткой перенастраиваемого по частоте сигнала. Свернутые узкополосные сигналы затем мультиплексируют вместе с использованием аналогового или цифрового канального приемника 1510. Стационарный преобразователь 1512 с повышением частоты преобразует частоту сигналов, при необходимости, в необходимую полосу для передачи. В итоге выполнения функций свертки перенастраиваемого по частоте сигнала и мультиплексирования, уменьшают полосу для передачи по ширине по отношению к полосе для приема. В данном иллюстративном примере свертка перенастраиваемого по частоте сигнала и мультиплексирование могут быть выполнены посредством аналоговых средств и/или цифровых средств. Если свертка перенастраиваемого по частоте сигнала и мультиплексирование реализованы цифровым способом, то уровни передаваемой энергии по отдельным каналам могут быть под управлением по частотному скачку посредством шкалы частотного скачка. Это полностью устраняет непредсказуемую потерю энергии в спутниковом передатчике, которая может возникать при использовании аналогового канального приемника, с ограниченным временем ответа или ширины полосы, которая не идеальным образом совпадает с отдельными свернутыми носителями.
Согласно тому, что изображено, сигналы со скачкообразной перестройкой частоты затем усиливают посредством линеаризованного высокомощного усилителя 1515 и затем передают на шлюз через порт 1514 линии связи «спутник-Земля» наводимой шлюзом антенны 1524.
В данном иллюстративном примере совокупности ответных сигналов со скачкообразной перестройкой частоты от всех антенн в наводимых пользователем антеннах 1502 мультиплексируют по той же самой поляризации общей линии передач наводимых шлюзом антенн. Маячковый сигнал из маячка 1520 мультиплексируют вместе с сигналами, выдаваемыми на шлюзы 120. Маячковый сигнал используют для оказания содействия в общей системной синхронизации и синхронизации в этих иллюстративных примерах. Опорная подсистема 1516 времени и частоты содержит перенастраиваемый задающий генератор 1522 для полезной нагрузки, генерирующее устройство 1518 для генерирования времени дня и информации о безопасности передач (TRANSEC), а также генерирующее устройство 1520 для создания маячковых сигналов.
Согласно тому, что изображено, прямые сигналы со скачкообразной перестройкой частоты принимают посредством наводимой шлюзом антенны 1524 и усиливают посредством усилителей 1526 с низким уровнем шума. Затем, сигналы демультиплексируют посредством демультиплексора 1528 и преобразуют с понижением частоты посредством локальных генераторов со скачкообразной перестройкой частоты в понижающих преобразователях 1530 со скачкообразной перестройкой частоты. Сигналы преобразуют в полосу частот для передач, которая, за счет скачкообразной перестройки частоты, значительно шире полосы частот для приема.
Сигналы со скачкообразной перестройкой частоты затем усиливают посредством высокомощного усилителя 1532 и передают на терминальные устройства 119 через порты 1534 линии связи «спутник-Земля» наводимых пользователем антенн 1502. В данном иллюстративном примере совокупности сигналов со скачкообразной перестройкой частоты, предназначенные для всех четырех наводимых пользователем антенн 1502, мультиплексируют на той же самой линии передач наводимых шлюзом антенн с использованием обычной поляризации. Все частоты поставлены в соответствие с перенастраиваемым задающим генератором 1522, которым управляют посредством системы 402 управления задачами по фиг. 4.
В некоторых иллюстративных примерах полезная нагрузка 1500 может также содержать дополнительные маячки для оказания содействия в конечном пространственном сборе данных спутника. Полезная нагрузка 1500 может также обеспечивать гибкость в приеме сигналов в одной или большем количестве полос частот.
Кроме того, полезная нагрузка 1500 может быть также выполнена с возможностью поддержания множества полос частот для приема, таких как полезная нагрузка 1400, и с возможностью обеспечения обходной функции, такой как полезная нагрузка 1400. Обходной путь представляет собой функцию, которая обходит обратную шлюзовую линию связи «спутник-Земля» и прямую шлюзовую линию связи «Земля-спутник», что обеспечивает соединение обратной линии связи «Земля-спутник» непосредственно с прямой линией связи «спутник-Земля».
На фиг. 16 показано изображение схемы потока сообщений для передачи информации в сигналах в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В данном изображенном примере происходит обмен сообщениями между терминальным устройством 1600, спутником 1602, шлюзом 1604 и компонентом 1606. Согласно тому, что изображено, терминальное устройство 1600 может быть расположено в различных местах. Терминальное устройство 1600 может быть связано с платформой, такой как воздушное судно, наземное транспортное средство, космическая станция, корабль, здание, человек или некоторый другой подходящий тип платформы.
Терминальное устройство 1600 отправляет информацию в широкополосном сигнале со скачкообразной перестройкой частоты (сообщение M1). Спутник 1602 принимает широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты и повторно передает широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты на шлюз 1604 (сообщение М2). Повторную передачу широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты выполняют без какой-либо свертки перенастраиваемого по частоте сигнала. Другими словами, сигнал не обрабатывают для идентификации информации в канале, имеющем определенное количество частот в диапазоне частот сигнала.
Свертку перенастраиваемого по частоте сигнала выполняют посредством шлюза 1604, когда этот шлюз 1604 принимает широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты от спутника 1602. Широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты обрабатывают для формирования обработанного сигнала. Обработанный сигнал передают на компонент 1606 (сообщение М3). Обработанный сигнал может представлять собой другой широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты, если компонент 1606 представляет собой другой спутник. Если компонент 1606 представляет собой наземный компонент, такой как компьютер, терминальное устройство, центр управления задачами или некоторое другое устройство на наземной части сети связи, то обработанный сигнал может быть отправлен в виде сигнала интернет-протокол а. Обработанный сигнал может быть отправлен с использованием по меньшей мере одной из наземной проводной сети, беспроводной сети, оптической сети, синхронной оптической сети или некоторого другого подходящего типа сети.
Согласно фиг. 17 показана блок-схема процесса настройки сети связи для отправки информации в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Процесс, показанный на фиг. 17, может быть реализован в сети 102 связи по фиг. 1. В частности, одна или большее количество из различных операций могут быть реализованы в компоненте, таком как наземная система 118 по фиг. 1.
Процесс начинается с идентификации компонентов для использования при отправке информации (операция 1700). Эти компоненты могут представлять собой, например, шлюз, спутник, терминальное устройство или некоторый другой подходящий тип компонента.
Процесс идентифицирует информацию о безопасности передач для использования при отправке информации с использованием компонентов (операция 1702). Идентифицированная информация о безопасности передач может зависеть от уровня безопасности, необходимого для отправки информации.
Например, если информация является секретной или конфиденциальной, то информация о безопасности передач может содержать идентификацию алгоритмов шифрования, ключи шифрования и другую подходящую информацию. Если помехи в передаче сигналов являются нежелательными, то информация о безопасности передач может также содержать псевдослучайную последовательность, которая может быть использована для выполнения скачкообразной перестройки частоты и свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналам, используемым для передачи информации.
Процесс затем отправляет информацию о безопасности передач на компоненты (операция 1704). Даная информация может быть распределена множеством различных способов. Например, информация о безопасности передач может быть отправлена посредством одного или большего количества шлюзов на различные компоненты. Данная информация может быть передана в виде маячковой информации в маячковом сигнале. Данная информация может быть передана по наземной сети, по сети, основанной на использовании спутников, несущей или посредством любых других подходящих средств.
Затем, процесс синхронизирует компоненты (операция 1706) с последующим завершением этого процесса. Данная синхронизация может быть использована для обеспечения того, что различные компоненты, вовлеченные в отправку информации, имеют по существу одно и то же время. Временная синхронизация в различных компонентах может быть необходима для обеспечения конкретного уровня безопасности информации, обмениваемой между различными компонентами. Например, если скачкообразную перестройку частоты и свертку перенастраиваемого по частоте сигнала выполняют по отношению к сигналам, то неправильная частота может быть выбрана для выполнения перестройки по частоте или свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к несущей, передающей информацию, если время не синхронизировано с достаточно высокой степенью точности между различными компонентами, отправляющими информацию с использованием сигналов со скачкообразной перестройкой частоты. Кроме того, если элементы в сети связи синхронизированы не надлежащим образом, несущие будут создавать взаимные помехи и будут вызывать ухудшение технических характеристик связи.
На фиг. 18 показана блок-схема процесса обработки сигнала в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Процесс, показанный на фиг. 18, может быть реализован с использованием сети 102 связи по фиг. 1.
Процесс начинается с модулирования информации по отношению к несущей со скачкообразной перестройкой частоты (операция 1800) для формирования сигнала со скачкообразной перестройкой частоты. Процесс затем отправляет сигнал со скачкообразной перестройкой частоты на шлюз в сети связи через спутник (операция 1802). В операции 1802 сигнал со скачкообразной перестройкой частоты не обрабатывают спутником для идентификации информации в сигнале со скачкообразной перестройкой частоты.
Сигнал со скачкообразной перестройкой частоты, принятый в шлюзе, обрабатывают для формирования обработанного сигнала (операция 1804). Обработанный сигнал отправляют на другой компонент (операция 1806) с последующим завершением процесса. Компонент может представлять собой, например, по меньшей мере один из терминального устройства, спутника, другого спутника, другого шлюза и управляющей системы. Обработанный сигнал может представлять собой другой сигнал со скачкообразной перестройкой частоты или может представлять собой более обычный сигнал, в котором информацию отправляют с использованием той же самой частоты и без изменения частоты при передаче сигнала.
На фиг. 19 показана блок-схема процесса обработки сигнала в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Процесс, показанный на фиг. 19, может быть реализован в спутнике 200 по фиг. 2.
Согласно тому, что изображено, процесс начинается с приема сигнала в системе приемников в спутнике (операция 1900). Сигнал имеет диапазон частот, в котором информацию передают в канале, имеющем отличное определенное количество частот в указанном диапазоне частот.
Процесс затем передает сигнал в удаленное место с использованием системы передатчиков в спутнике (операция 1902) с последующим завершением процесса. Сигналы не обрабатываются спутником для идентификации канала, используемого для передачи информации в сигнале. Другими словами, свертку перенастраиваемого по частоте сигнала, регенерацию сигнала со скачкообразной перестройкой частоты или свертку перенастраиваемого по частоте сигнала и регенерацию сигнала со скачкообразной перестройкой частоты не выполняют посредством спутника. Вместо этого, данный процесс идентификации информации, передаваемой в сигнале, может быть выполнен другим устройством, таким как шлюз на наземной части сети связи.
На фиг. 20 показана блок-схема процесса обработки сигнала в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Процесс, показанный на фиг. 20, может быть реализован в шлюзах 120 по фиг. 1.
Процесс начинается с приема сигнала от спутника в системе приемников в шлюзе (операция 2000). Сигнал имеет диапазон частот, в котором информацию передают в канале, имеющем определенное количество частот в указанном диапазоне частот. Определенное количество частот выполнено с возможностью изменения со временем в сигнале. Сигнал обрабатывают с использованием устройства обработки сигналов в шлюзе для идентификации канала, в котором представлено определенное количество частот в диапазоне частот (операция 2002). Процесс идентифицирует информацию, передаваемую в канале (операция 2004).
Информацию используют для генерирования обработанного сигнала (операция 2006). Процесс затем передает обработанный сигнал на приемное устройство с использованием передатчика в шлюзе (операция 2008) с последующим завершением процесса.
Приемное устройство может принимать различные формы. Приемное устройство может быть выбрано из спутника, шлюза, терминального устройства, управляющий сигнал, или некоторое другое подходящее приемное устройство. Обработанный сигнал может принимать различные формы в зависимости от приемного устройства. Например, если обработанный сигнал представляет собой спутник, то этот обработанный сигнал может представлять собой широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты.
Если приемное устройство представляет собой устройство, соединенное со шлюзом через сеть на наземной части сети связи, то сигнал может применять протокол, такой как интернет-протокол или некоторый другой подходящий протокол без скачкообразной перестройки частоты. В некоторых иллюстративных примерах обработанный сигнал также может быть зашифрован.
Блок-схемы и структурные схемы в различных показанных вариантах реализации иллюстрируют архитектуру, функциональные возможности, работу некоторых возможных реализаций устройств и способов в иллюстративном варианте реализации. Таким образом, каждый блок в блок-схемах или структурных схемах может представлять модуль, сегмент, функцию и/или часть операции или этапа. Например, один или большее количество блоков могут быть реализованы в качестве программного кода, в виде аппаратных средств или сочетания программного кода и аппаратных средств. При реализации в виде аппаратного обеспечения, такое аппаратное обеспечение может, например, принимать форму интегральных схем, которые изготовлены или реализованы с возможностью выполнения одной или большего количества операций в блок-схемах или структурных схемах.
В некоторых альтернативных реализациях иллюстративного варианта реализации функция или функции, указанные в блоках, могут выполняться в порядке, отличном от порядка, показанного на чертежах. Например, в некоторых случаях, два блока, показанные последовательно, могут быть выполнены по существу одновременно, или блоки могут иногда быть выполнены в обратном порядке в зависимости от задействованной функциональности. Также, в дополнение к показанным блокам в блок-схеме или структурной схеме могут быть добавлены другие блоки.
Например, операция 1706 на фиг. 17, которая выполняет синхронизацию, может быть необязательной. В другом иллюстративном примере синхронизация в операции 1706 может быть выполнена в одно и то же время или до передачи информации о безопасности передачи в операции 1704.
На фиг. 21 показана структурная схема системы обработки данных в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Система 2100 обработки данных может быть использована для реализации компьютеров, используемых в реализации различных устройств в среде 100 связи по фиг. 1, определенного количества компьютеров 246 в спутнике 180 по фиг. 2 и других подходящих устройств в различных иллюстративных примерах. В данном иллюстративном примере система 2100 обработки данных содержит схему 2102 связи, которая обеспечивает связь между процессорным блоком 2104, памятью 2106, постоянным запоминающим устройством 2108, блоком 2110 связи, блоком 2112 ввода-вывода и отображающим устройством 2114. В данном примере схема связи может принимать форму систему шин.
Процессорный блок 2104 выполняет функцию по выполнению инструкций программного обеспечения, которое может быть загружено в память 2106. Процессорный блок 2104 может представлять собой определенное количество процессоров, многопроцессорное ядро или некоторый другой тип процессора в зависимости от конкретной реализации.
Память 2106 и постоянное запоминающее устройство 2108 представляют собой примеры запоминающих устройств 2116. Запоминающее устройство представляет собой любую часть аппаратных средств, которые выполнены с возможностью хранения информации, такой как, без ограничения, данные, программный код в функциональной форме и/или другой подходящей информации на временной основе и/или на постоянной основе. В этих иллюстративных примерах запоминающие устройства 2116 могут также называться машиночитаемыми запоминающими устройствами. Память 2106 в этих примерах может представлять собой, например, оперативную память или любое другое подходящее энергозависимое или энергонезависимое запоминающее устройство. Постоянное запоминающее устройство 2108 может принимать различные формы в зависимости от конкретной реализации.
Например, постоянное запоминающее устройство 2108 может содержать один или большее количество компонентов или устройств.
Например, постоянное запоминающее устройство 2108 может представлять собой жесткий диск, флэш-память, перезаписываемый оптический диск, перезаписываемую магнитную ленту или некоторое их сочетание. Среда, используемая постоянным запоминающим устройством 2108, также может быть выполнена съемной. Например, съемный жесткий диск может быть использован для постоянного запоминающего устройства 2108.
В этих иллюстративных примерах блок 2110 передачи данных обеспечивает связь с другими системами обработки данных или устройствами обработки данных. В этих иллюстративных примерах блок 2110 передачи данных представляет собой сетевую интерфейсную карту.
Блок 2112 ввода-вывода обеспечивает возможность ввода и вывода данных с использованием других устройств, которые могут быть соединены с системой 2100 обработки данных. Например, блок 2112 ввода-вывода может обеспечивать соединение для использования ввода через клавиатуру, манипулятор типа мышь и/или некоторое другое подходящее устройство ввода. Кроме того, блок 2112 ввода-вывода может отправлять выходные данные на принтер. Отображающее устройство 2114 обеспечивает механизм отображения информации пользователю.
Инструкции для операционной системы, приложения и/или программы могут быть расположены в запоминающих устройствах 2116, которые имеют связь с процессорным блоком 2104 через схему 2102 связи. Процессы различных вариантов реализации могут быть выполнены процессорным блоком 2104 с использованием реализуемых на компьютере инструкций, которые могут быть расположены в памяти, такой как память 2106.
Эти инструкции называют программным кодом, используемым компьютером программным кодом или машиночитаемым программным кодом, который может быть считан и выполнен в процессорном блоке 2104. Программный код в различных вариантах реализации может быть реализован на различных физических или машиночитаемых носителях, таких как память 2106 или постоянное запоминающее устройство 2108.
Программный код 2118 расположен в функциональной форме в машиночитаемом носителе 2120, которая выполнена с возможностью ее выборочного удаления и может быть загружена или передана в систему 2100 обработки данных для выполнения процессорным блоком 2104. В этих иллюстративных примерах программный код 2118 и машиночитаемый носитель 2120 формируют компьютерный программный продукт 2122. В одном примере машиночитаемый носитель 2120 может представлять собой машиночитаемый носитель 2124 данных или машиночитаемую среду 2126 передачи сигналов.
В этих иллюстративных примерах машиночитаемый носитель 2124 представляет собой физическое или материальное запоминающее устройство, используемое для хранения программного кода 2118, а не среду, которая распространяет или передает программный код 2118.
В альтернативном варианте программный код 2118 может быть передан на систему 2100 обработки данных с использованием машиночитаемой среды 2126 передачи сигналов. Машиночитаемая среда 2126 передачи сигналов может представлять собой, например, распространяемый сигнал данных, содержащий программный код 2118. Например, машиночитаемая среда 2126 передачи сигналов может представлять собой электромагнитный сигнал, оптический сигнал и/или любой другой подходящий тип сигнала. Эти сигналы могут быть переданы по линиям связи, таким как беспроводные линии связи, волоконно-оптический кабель, коаксиальный кабель, провод и/или любой другой подходящий тип линии связи.
Различные компоненты, показанные для системы 2100 обработки данных, не означают введение архитектурных ограничений способом, которым могут быть реализованы различные варианты реализации. Различные иллюстративные варианты реализации могут быть реализованы в системе обработки данных, содержащей компоненты в дополнение и/или вместо тех, которые показаны для системы 2100 обработки данных. Другие компоненты, показанные на фиг. 21, могут отличаться от показанных иллюстративных примеров. Различные варианты реализации могут быть реализованы с использованием любого аппаратного устройства или системы, выполненной с возможностью запуска программного кода 2118.
При использовании иллюстративного варианта реализации могут быть уменьшены стоимость, сложность и размер спутников, используемых для связи между орбитальным и неорбитальным устройствами. Кроме того, поскольку неорбитальные шлюзовые устройства выполняют полную обработку сигналов, технические характеристики связи лучше, чем у космических систем с частичной обработкой, которые демодулируют только с использованием «жестких» решений и не выполняют декодирование с принятием «мягкого» решения или устранение перемежения.
Кроме того, обновления или модификации по отношению к спутниковой системе связи являются относительно простыми и недорогими, а также они не вызывают орбитальные или космические изменения, такие как запуск новых спутников. Кроме того, если шлюзовое устройство расположено на расстоянии, то влияние подавления в линии связи «Земля-спутник» в конкретном пользовательском луче не выполнено с возможностью его быстрой регистрации посредством генератора помех в этом луче, что препятствует ответному сигналу подавляющего устройства для генерирования помех в отношении эффективности его методик подавления.
В конкретном варианте реализации низкополосную фильтрацию не выполняют посредством спутниковой системы связи. В данном варианте реализации передатчик обратной линии связи «спутник-Земля» выполнен очень устойчивым к генераторам помех. Для обеспечения широкого шлюзового спектра может быть использовано множество шлюзов и поляризаций. Кроме того, настраиваемый энергетический баланс двойной поляризации может быть использован в отношении обратных линий связи «спутник-Земля» таким образом, что подавляющие устройства для генерирования помех не вызывают неблагоприятного влияния на сигналы в неподавленных лучах линии связи «Земля-спутник».
Раскрытые варианты реализации обеспечивают наличие множества схем с повышенной скоростью передачи данных (XDR) для использования наземной связи с относительно небольшим количеством станций Земли, расположенных на Земле или совершающих перемещение в атмосфере Земли.
Кроме того, эти варианты реализации могут быть сравнены с открытым стандартом синхронизации ортогональных сигналов со скачкообразной перестройкой частоты, использующих различные формы волн воздушного интерфейса во всех слоях стека связи. Кроме того, полная обработка форм волн с повышенной скоростью передачи данных (XDR) в шлюзовых устройствах обеспечивает улучшение быстродействия относительно обычных систем связи в аддитивном белом гауссовском шуме (AWGN) и средах подавления с одновременным поддержанием обратной совместимости со стандартами форм волн с повышенной скоростью передачи данных (XDR).
Закрепление устройства управления средствами за множеством полезных нагрузок во множестве орбитальных положений и за множеством шлюзов уменьшает координирование баз данных управления распределенными средствами (например, отдельных баз данных управления средствами для каждого спутника или шлюза) и упрощает протоколы устройств управления средствами и передачу сообщений для таких действий, как процедура входа/выхода; задающие, модифицирующие и выдающие сервисы; переконфигурирование сервисов; управление лучами и контроль за средствами. Единое управление средствами для всех ретрансляторов системы на всех спутниках и для всех шлюзовых устройств и наземных средств ограничивает посреднические проблемы и протоколы межспутниковых каналов связи, необходимые в более обычных системах для поддержания синхронизации баз данных.
Раскрытые варианты реализации обеспечивают устойчивость обратной линии связи к созданию внутрилучевых помех и уменьшают потерю мощности на передатчиках обратной линии связи «спутник-Земля». Кроме того, используемые передатчики обратной линии связи «спутник-Земля» являются достаточно линейными и активными для того, чтобы управлять мгновенными силовыми импульсами с максимальной мощностью, которая значительно выше, чем средняя мощность подавляющего устройства для генерирования помех.
В конкретном варианте реализации множество шлюзов используют множество поляризаций для поддержания множества пользовательских лучей линии связи «Земля-спутник». Линейные обратные линии связи «спутник-Земля» используют для уменьшения негативного воздействия технических характеристик связи вследствие продукции со взаимной модуляцией, подавления сигналов, и потери мощности вследствие принятого сигнала генератора помех, причем средняя мощность во много раз больше, чем интересуемые сигналы, а мгновенные энергетические импульсы генератора помех имеют максимальную мощность, которая значительно больше, чем средняя мощность генератора помех. Энергетически сбалансированные обратные линии связи «спутник-Земля» используют для уменьшения негативного воздействия технических характеристик связи на неподавленные лучи при наличии подавления в отношении других лучей. Кроме того, синхронизация множества шлюзов может быть использована таким образом, что ортогональные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты, синхронизированные на различные шлюзы, не создают взаимные помехи. Например, шлюзы могут быть синхронизированы независимо друг от друга по отношению к глобальному универсальному времени (UTC) с использованием локальных устройств с задействованной системой глобального позиционирования (GPS).
Кроме того, разница в задержке при распространении по отношению к множеству шлюзов может быть отчасти откалибрована с использованием методик измерения дальности и методик эфемеридного определения. Остаточная калибровка может быть выполнена путем широкого вещания общего маячкового сигнала от спутника на множество шлюзов. Данный однонаправленный маячковый сигнал обеспечивает сигнал с защитой от подавления для использования в калибровку, поскольку циклическое измерение дальности было бы менее защищено от создания помех. Маячковый сигнал может быть мультиплексирован в отношении того же самого передатчика в качестве обратной линии связи «спутник-Земля».
Кроме того, общий генерируемый полезной нагрузкой маячок может быть использован для синхронизации шлюзов, синхронизации систем, синхронизации систем и автоматического отслеживания шлюза и терминальных антенн. Код может быть использован для однозначного решения остаточного дифференциального диапазона после использования методик эфемеридной оценки. Например, может быть использован код из псевдослучайных помех (PRN) или сбалансированный код из псевдослучайных помех (PRN). Система управления задачами может контролировать передачи маячков для определения или уточнения спутникового времени и дрейфа частоты относительно ведущего шлюза и для определения и уточнения времени ведомого шлюза и дрейфа частоты относительно ведущего шлюза.
В конкретном варианте реализации обработка, которую выполняют на орбите на спутниковом ретрансляторе, может быть ограничена усилением с низким уровнем шума, преобразованием частоты, управлением усилением/уровнем, линеаризацией, высокомощным усилением с высоким коэффициентом усиления. В других вариантах реализации обработка, выполняемая в спутниковом ретрансляторе, может также включать выполнение свертки перенастраиваемого по частоте сигнала и регенерации сигнала со скачкообразной перестройкой частоты по отношению к сигналам, основанным на безопасности передач по времени суток. В вариантах реализации, в которых свертку перенастраиваемого по частоте сигнала и регенерацию сигнала со скачкообразной перестройкой частоты выполняют в космосе по отношению к сигналам, основанный на времени суток маячок с меткой времени может быть использован с тем, чтобы оказать содействие функциям управления шлюзом и задачами для увеличения времени суток линии связи «Земля-спутник» и уменьшения времени суток линии связи «спутник-Земля» с обеспечением оценки шлюзовой задержки на распространение сигнала. В других вариантах реализации обработка, выполняемая в спутниковом ретрансляторе, может также включать цифровое разделение каналов после выполнения свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к сигналам. Цифровое разделение каналов обеспечивает возможности управления уровнем скачков «от узла к узлу» по каждому отдельному каналу, что устраняет влияния потери мощности в передатчике обратной линии связи «спутник-Земля».
Соответственно, раскрытые варианты реализации уменьшают затраты на разработку, внедрение и производство помехоустойчивых спутниковых связей и обеспечивают улучшение технических характеристик связи с защитой от подавления. Кроме того, наземная обработка, используемая в раскрытых вариантах реализации, способствует быстрым и экономически эффективным системным обновлениям, которые могут быть эффективным образом синхронизированы с модернизациями терминалов.
Таким образом, будущие формы волн с защитой от подавления могут легко поддерживаться, что может включать улучшенные особенности форм волн, такие как полоса по требованию, адаптивное кодирование и модуляция, модуляция с эффективным использованием полосы пропускания, передача лучей, коммутация по меткам, пакетная коммутация, использование набора криптографических алгоритмов типа «Suite В», устойчивость к блокированию среды, повышенные скорости передачи данных или их некоторое сочетание. Кроме того, раскрытые варианты реализации поддерживают защищенную связь в движении (СОТМ) и обеспечивают эффективную поддержку взаимосвязи с наземными пользователями и сервисами без использования специального спектра с крайне высокой частотой (EHF). Кроме того, раскрытые варианты реализации могут быть использованы для обеспечения отклонения подавляющего устройства для генерирования помех, сравнимого с текущим состоянием систем области техники, но имеющего более высокие скорости передачи данных и значительно более высокое усиление антенн.
Таким образом, иллюстративные варианты реализации предлагают способ и устройства для сообщения информации. Различные иллюстративные варианты реализации могут обеспечивать наличие различных признаков от других иллюстративных вариантов реализации. Кроме того, особенности в различных примерах, описанных и показанных на чертежах, могут быть объединены с особенностями в других примерах.
В одном иллюстративном примере шлюз содержит приемник, устройство обработки сигналов и передатчик. Приемник выполнен с возможностью приема широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты от инициирующего терминала посредством спутникового ретранслятора. Спутниковый ретранслятор не сворачивает широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты. Устройство обработки сигналов выполнено с возможностью выполнения свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к широкополосному сигналу со скачкообразной перестройкой частоты для формирования обработанного сигнала. Передатчик выполнен с возможностью передачи контента обработанного сигнала на приемное терминальное устройство.
Передатчик в шлюзе может быть выполнен с возможностью выполнения скачкообразной широкополосной перестройки частоты по отношению к обработанному сигналу для формирования второго прямого широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты и с возможностью передачи второго прямого широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты на второй спутниковый ретранслятор для ретрасляции на приемное терминальное устройство.
Второй прямой сигнал, сформированный передатчиком в шлюзе, может и не быть скачкообразно перестроен по частоте в полосе частот. Кроме того, передатчик в шлюзе может быть выполнен с возможностью передачи обработанного сигнала на приемный терминал посредством наземной проводной и/или беспроводной сети. Передатчик в шлюзе также может быть выполнен с возможностью передачи обработанного сигнала на приемный терминал посредством синхронной оптической сети (SONET). Кроме того, передатчик в шлюзе может быть выполнен с возможностью передачи обработанного сигнала на приемный терминал с использованием интернет-протокола и/или других цифровых передач.
В другом иллюстративном примере шлюз содержит приемник и устройство обработки сигналов. Приемник выполнен с возможностью приема маячкового сигнала от спутникового передатчика. Устройство обработки сигналов выполнено с возможностью использования маячкового сигнала для синхронизации, в спутнике, прямых и обратных шлюзовых сигналов с прямыми и обратными шлюзовыми сигналами от одного или большего количества дополнительных шлюзов.
Маячковый сигнал может быть мультиплексирован с использованием сигнала обратной линии связи «спутник-Земля», принятого от спутникового передатчика. Маячковый сигнал может содержать код из псевдослучайных помех. Маячковый сигнал также может содержать последовательность для определения дальности. Кроме того, обратная линия связи «спутник-Земля» спутникового передатчика может содержать два и большее количество сигналов с различной поляризацией.
Сигнал обратной линии связи «спутник-Земля» может представлять собой широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты. Устройство обработки сигналов может быть выполнено с возможностью выполнения свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к широкополосному сигналу со скачкообразной перестройкой частоты для формирования обработанного сигнала. Также, шлюз может выполнять времязависимый сбор данных о временной синхронизации и обработку с отслеживанием.
Шлюз может дополнительно содержать передатчик для передачи контента обработанного сигнала на приемный терминал. Устройство обработки сигналов может использовать маячковый сигнал для синхронизации шлюза.
Шлюз может содержать систему для автоматического отслеживания антенн, соединенную с устройством обработки сигналов, причем система для автоматического отслеживания антенн использует маячковый сигнал для отслеживания спутникового передатчика.
Еще в одном иллюстративном примере спутниковая система связи содержит антенну и первый шлюз. Первый шлюз соединен с антенной и выполнен с возможностью связи с одним или большим количеством терминальных устройств посредством первого ретранслятора с использованием широкополосных сигналов со скачкообразной перестройкой частоты, причем первый ретранслятор не сворачивает широкополосные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты.
Спутниковая система связи также может содержать второе шлюзовое устройство, соединенное с антенной или с другой антенной. Второе шлюзовое устройство может быть совмещено с первым шлюзом или расположено в месте, которое географически удалено от первого шлюза. Второе шлюзовое устройство может быть дополнительно выполнено с возможностью связи с одним или большим количеством терминальных устройств посредством второго ретранслятора с использованием широкополосных сигналов со скачкообразной перестройкой частоты. Второй ретранслятор не сворачивает широкополосные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты, а второе шлюзовое устройство имеет связь с одним или большим количеством терминальных устройств посредством второго ретранслятора с одновременным обеспечением взаимодействия первого шлюзового устройства с одним или большим количеством терминальных устройств посредством первого ретранслятора.
Спутниковая система связи также может содержать систему управления задачами, соединенную с первыми шлюзовыми устройствами. Спутниковая система связи также может содержать систему управления полезной нагрузкой, соединенную с системой управления задачами и выполненную с возможностью управления сигналами на первый ретранслятор посредством системы управления задачами и первого шлюза. Управляющие сигналы могут включать управление усилением или уровнем или команды наведения антенн, используемые для управления усилением передатчика обратной линии связи «спутник-Земля» или настройки уровня, или для управления направлением наведения антенны первого ретранслятора.
Спутниковая система связи может дополнительно содержать устройство управления средствами и систему планирования задачами, связанную с системой управления задачами и выполненную с возможностью управления резервированием спутника и шлюзовых средств связи и приведением в действие спутника и шлюзовых средств связи. Устройство управления средствами и система планирования задачами имеет связь по меньшей мере с один из первого и второго шлюзов.
Первый ретранслятор может представлять собой другой компонент первого спутника, а спутниковая система связи может содержать по меньшей мере один второй ретранслятор, который представляет собой другой компонент второго спутника. Первый спутник и второй спутник не взаимодействуют непосредственно друг с другом посредством межспутниковой линии связи для координирования управлением средствами и планированием задач.
Спутниковая система связи может дополнительно содержать унифицированное устройство управления средствами и базу данных планирования задачами, соединенные с устройством управления средствами и системой планирования задачами. Унифицированная база данных управления средствами и планирования задачами хранит информацию об управлении средствами и планировании задач, связанную со множеством систем спутниковых ретрансляторов, которые облегчают передачи между одним или большим количеством терминальных устройств.
Спутниковая система связи может содержать общую базу данных для управления средствами, которые используют для управления ретрансляторами системы, содержащими первый ретранслятор и по меньшей мере один второй ретранслятор. Система связи может также содержать общую базу данных управления средствами, которую используют для планирования задач и управления средствами. Система управления средствами задействует средства, которые идентифицируют, выделяют и резервируют в общей базе данных управления средствами посредством системы планирования задачами.
Система связи может дополнительно содержать центральное средство управления ключами, которое соединено с системой управления задачами и выполнено с возможностью отправки закодированной информации о частотном скачке, ключей для обеспечения безопасности передач и ключей управления доступом на одно или большее количество терминальных устройств. Закодированную информацию о частотном скачке используют посредством одного или большего количества терминальных устройств для определения модели частотных скачков широкополосных сигналов со скачкообразной перестройкой частоты.
Первый шлюз может быть дополнительно выполнен с возможностью связи с одним или большим количеством терминальных устройств посредством второго ретранслятора с использованием широкополосных сигналов со скачкообразной перестройкой частоты. Второй ретранслятор не сворачивает широкополосные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты. Первое шлюзовое устройство может содержать интерфейс наземной сети, выполненный с возможностью соединения с наземной сетью.
Первый шлюз может быть выполнен с возможностью приема данных в цифровом формате посредством наземной сети и с возможностью отправки данных на конкретное терминальное устройство одного или большего количества терминальных устройств посредством первого ретранслятора. Первый шлюз может быть выполнен с возможностью приема данных от конкретного терминального устройства одного или большего количества терминальных устройств посредством первого ретранслятора с использованием широкополосных сигналов со скачкообразной перестройкой частоты и с возможностью отправки данных на устройство, соединенное с наземной сетью, с использованием цифрового формата посредством наземной сети. Наземная сеть может представлять собой синхронную оптическую сеть.
a
Первое шлюзовое устройство может быть выполнено с возможностью его коммутации, независимо друг от друга для каждой поляризации подающей линии связи, между двумя полосами частот или режимами частотной поляризации, включающими режим K-полосы и режим полосы с экстремально высокой частотой (EHF). Когда поляризация подающей линии связи первого шлюза представляет собой первую полосу частот или режим поляризации, пользовательский интерфейс образован из сигналов в первой полосе частот или режиме поляризации, которые не перенастраиваются скачкообразной по частоте или не перенастраиваются скачкообразной по частоте в полосе частот. Когда поляризация подающей линии связи первого шлюза представляет собой вторую полосу частот или режим поляризации, пользовательский интерфейс образован из сигналов во второй полосе частот или режиме поляризации, который представляют собой широкополосные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты.
Широкополосные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты могут содержать первые сигналы, имеющие первую поляризацию, и вторые сигналы, имеющие вторую поляризацию, причем первая поляризация орготональна по отношению ко второй поляризации. Первые сигналы могут иметь первую поляризацию, а вторые сигналы могут иметь вторую поляризацию. Эти сигналы энергетически сбалансированы. Первые сигналы, имеющие первую поляризацию, и вторые сигналы, имеющие вторую поляризацию, могут использовать ортогональные частотные каналы, которые синхронно скачкообразно перестроены по частоте.
Широкополосные сигналы со скачкообразной перестройкой частоты могут быть мультиплексированы с использованием маячкового сигнала посредством первого ретранслятора. Первое шлюзовое устройство использует маячковый сигнал для синхронизации первого шлюзового устройства по меньшей мере с одним вторым шлюзовым устройством. Первый шлюз может дополнительно использовать маячковый сигнал для синхронизации. Первое шлюзовое устройство может выдавать информацию, извлеченную из маячкового сигнала, на систему для автоматического отслеживания антенн.
Еще в одном иллюстративном примере система команд содержит процессор и память. Память выполнена с возможностью доступа к ней процессора. Память хранит инструкции, выполненные с возможностью их выполнения процессором с тем, чтобы вызвать отправку этим процессором управляющих сигналов на множество спутниковых платформ посредством одного или большего количества наземных шлюзовых устройств. Управляющие сигналы содержат сигналы управления средствами и сигналы планирования задач.
Управляющие сигналы могут дополнительно содержать сигнал управления полезной нагрузкой, отправляемый по меньшей мере на одну спутниковую платформу, и/или полезную нагрузку множества спутниковых платформ посредством одного или большего количества наземных шлюзовых устройств. Сигнал управления полезной нагрузкой может представлять собой сигнал наведения антенн. Инструкции могут быть дополнительно выполнены с возможностью их выполнения процессором для того, чтобы вызвать отправку этим процессором информации о безопасности передач (TRANSEC) на один или большее количество шлюзов одного или большего количества наземных шлюзовых устройств.
Система команд может дополнительно содержать интерфейс наземной сети. Управляющие сигналы отправляют на одно или большее количество наземных шлюзовых устройств посредством интерфейса наземной сети с использованием цифровых сообщений по проводной или беспроводной наземной сети. Инструкции могут быть в дальнейшем выполнены процессором с тем, чтобы вызвать поддержание этим процессором унифицированного управления средствами и базой данных планирования задач.
В другом иллюстративном примере спутник содержит приемник и передатчик. Приемник выполнен с возможностью приема широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты от неорбитального передатчика. Передатчик выполнен с возможностью повторной передачи широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты на неорбитальный приемник без выполнения свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к широкополосному сигналу со скачкообразной перестройкой частоты.
Повторная передача передатчиком может и не быть скачкообразной перестроена по частоте в полосе частот. Широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты может быть и не отфильтрован с использованием узкополосных фильтров до того, как передатчик повторно передаст широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты.
Спутник может дополнительно содержать линейный передатчик для обратной шлюзовой сети связи для уменьшения негативного воздействия технических характеристик связи вследствие продуктов со взаимной модуляцией, подавления сигналов и потери энергии вследствие принятых сигналов генератора помех, причем средняя мощность выше, чем у интересуемых сигналов, а мгновенные энергетические импульсы генератора помех имеют максимальную мощность, которая выше средней мощности генератора помех. Спутник может дополнительно содержать остронаправленные лучи линии связи «Земля-спутник» для обеспечения изолирования антенны от нежелательных сигналов генератора помех, которые могут присутствовать в полосе прямой линии связи «Земля-спутник». Спутник может дополнительно содержать остронаправленные лучи для обеспечения изолирования антенны от нежелательных сигналов генератора помех, которые могут присутствовать в полосе обратной линии связи «Земля-спутник».
Спутник может дополнительно содержать генерирующим устройство для создания маячковых сигналов, соединенное с передатчиком. Генерирующее устройство для создания маячковых сигналов генерирует маячковый сигнал, который мультиплексируют широкополосным сигналом со скачкообразной перестройкой частоты для передачи передатчиком. Спутник может дополнительно содержать по меньшей мере один второй передатчик для передачи второго широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты на неорбитальный приемник или на второй неорбитальный приемник одновременно с передатчиком, повторно передающим широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты на неорбитальный приемник.
Передатчик может передавать широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты с использованием первой поляризации. По меньшей мере один второй передатчик передает второй широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты с использованием второй поляризации, которая ортогональна по отношению к первой поляризации. Первый широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты и второй широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты могут быть энергетически сбалансированы. Сигналы могут иметь первую поляризацию и вторую поляризацию и могут использовать ортогональные частотные каналы, которые синхронно скачкообразно перестроены по частоте.
Еще в одном иллюстративном примере терминальное устройство содержит передатчик. Передатчик выполнен с возможностью отправки широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты на приемное устройство посредством спутникового ретранслятора. Спутниковый ретранслятор не сворачивает широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты перед повторной передачей указанного широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты на неорбитальный приемник.
Еще в одном иллюстративном примере терминальное устройство содержит интефрейс наземной сети, который выполнен с возможностью отправки данных на приемное устройство путем передачи Интернет протокола или другого цифрового сигнала на спутниковую станцию линии связи «Земля-спутник», которая имеет связь с приемным устройством путем отправки широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты на спутниковый ретранслятор. Спутниковый ретранслятор не сворачивает широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты перед повторной передачей этого широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты на неорбитальный приемник.
В другом иллюстративном примере способ включает отправку первого широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты от первого терминального устройства на спутник, прием широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты в спутнике и ретрансляцию широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты на наземную станцию без выполнения свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к указанному широкополосному сигналу со скачкообразной перестройкой частоты; обработку широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты в наземной станции, причем обработка широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты включает выполнение свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к широкополосному сигналу со скачкообразной перестройкой частоты; отправку второго прямого широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты, содержащего контент широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты, от наземной станции на спутник или на второй спутник или от наземной станции на спутник или на второй спутник посредством второй наземной станции; и прием второго прямого широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты в спутнике или втором спутнике и ретрасляцию указанного широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты на второе терминальное устройство без выполнения свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению ко второму широкополосному сигналу со скачкообразной перестройкой частоты. Второй прямой сигнал скачкообразно не перенастраивают по частоте в полосе частот.
Наземная станция в способе может содержать множество шлюзов. Каждый из множества шлюзов выполнен с возможностью одновременной обработки множества линий связи. Широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты в способе может представлять собой форму волны с повышенной скоростью передачи данных (XDR) или альтернативную форму волны или сочетание форм волн, которые содержат улучшенные особенности форм волн, включающие одну или большее количество полос по требованию, адаптивное кодирование и модуляцию, модуляцию с эффективным использованием полосы пропускания, передачу лучшей, коммутацию по меткам и/или пакетную коммутацию, использование набора криптографических алгоритмов типа «Suite В» и устойчивость к блокированию среды. Форма волны с повышенной скоростью передачи данных может быть полностью обработана в шлюзе, включая прямое исправление ошибок, кодирование и декодирование, а также перемежение каналов и устранение перемежения.
Способ может дополнительно включать мультиплексирование маячкового сигнала с использованием первого широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты, когда первый широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты ретранслируют от спутника на наземную станцию.
Еще в одном иллюстративном примере способ включает прием, в шлюзовом устройстве, данных от наземного терминала посредством проводного или беспроводного соединения с использованием интернет-протокола или другого цифрового сообщения и передачу данных в широкополосном сигнале со скачкообразной перестройкой частоты на приемное устройство посредством спутникового ретранслятора. Спутниковый ретранслятор не выполняет свертку перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к широкополосному сигналу со скачкообразной перестройкой частоты до повторной передачи этого широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты на приемное устройство.
Еще в одном иллюстративном примере способ включает прием, в шлюзовом устройстве, данных от спутникового ретранслятора посредством широкополосного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты, выполнение свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к широкополосному сигналу со скачкообразной перестройкой частоты в шлюзовом устройстве и передачу данных во втором сигнале на приемное устройство посредством проводного или беспроводного соединения с использованием интернет-протокола или другой цифровой связи.
В иллюстративном примере представлен способ обработки сигнала. Способ может включать кодирование информации в сигнале со скачкообразной перестройкой частоты и отправку указанного сигнала со скачкообразной перестройкой частоты на шлюз в сети связи через спутник, причем сигнал со скачкообразной перестройкой частоты не обрабатывают спутником для идентификации информации в указанном сигнале со скачкообразной перестройкой частоты.
Способ может дополнительно включать обработку сигнала со скачкообразной перестройкой частоты для формирования обработанного сигнала. Кроме того, способ может также включать отправку обработанного сигнала по меньшей мере на один из терминального устройства, спутника, другого спутника, другого шлюза и управляющей системы. Кроме того, способ может включать прием сигнала в спутнике в системе приемников, причем сигнал имеет диапазон частот, в котором информацию передают в определенном количестве каналов, имеющих определенное количество частот в указанном диапазоне частот, причем количество частот для канала в определенном количестве каналов изменяется со временем в указанном диапазоне частот, и передачу сигнала с использованием системы передатчиков в спутнике, причем сигнал обрабатывают для идентификации определенного количества частот канала в определенном количестве каналов, используемых для передачи информации спутником, и обрабатывают цифровым способом таким образом, что его усиление и уровень мощности могут находиться под управлением на динамической основе со скачками «от узла к узлу» для того, чтобы управлять отбором мощности в ретрансляторе. Сигнал может быть дополнительно обработан цифровым способом таким образом, что его ширина полосы разделения на каналы может находиться под управлением на динамической основе со скачками «от узла к узлу» для управления отбором мощности в ретрансляторе.
В другом иллюстративном примере устройство содержит систему приемников и систему передатчиков. Система приемников в спутнике выполнена с возможностью приема сигнала, имеющего диапазон частот, в котором информацию передают в определенном количестве каналов, имеющих определенное количество частот в указанном диапазоне частот, причем количество частот для канала изменяется со временем в указанном диапазоне частот. Система передатчиков в спутнике выполнена с возможностью передачи сигнала, причем сигнал обрабатывают для идентификации определенного количества частот канала в определенном количестве каналов, используемых для передачи информации спутником, и обрабатывают цифровым способом таким образом, что его усиление и уровень мощности могут находиться под управлением на динамической основе со скачками «от узла к узлу» для управления отбором мощности в ретрансляторе. Сигнал может быть дополнительно обработан цифровым способом таким образом, что его ширина полосы разделения на каналы может находиться под управлением на динамической основе со скачками «от узла к узлу» для управления отбором мощности в ретрансляторе.
Устройство также может содержать генерирующее устройство для создания маячковых сигналов в спутнике, причем генерирующее устройство для создания маячковых сигналов выполнено с возможностью генерирования маячковой информации, а система передатчиков выполнена с возможностью содержания маячковой информации в сигнале. Маячковая информация может содержать метку времени и по меньшей мере одно из псевдослучайной последовательности, последовательности для измерения дальности и кода из псевдослучайных помех.
В другом иллюстративном примере предложен способ обработки сигнала, включающий прием сигнала в системе приемников в спутнике, причем сигнал имеет диапазон частот, в котором информацию передают в определенном количестве каналов, имеющих определенное количество частот указанном в диапазоне частот, указанное определенное количество частот канала в указанном определенном количестве каналов изменяется со временем в указанном диапазоне частот, и передачу сигнала с использованием системы передатчиков в спутнике, причем сигнал обрабатывают для идентификации указанного определенного количества частот канала в указанном определенном количестве каналов, используемых для передачи информации спутником, и обрабатывают цифровым способом таким образом, что его усиление и уровень мощности могут находиться под управлением на динамической основе со скачками «от узла к узлу» с тем, чтобы управлять отбором мощности в ретрансляторе. Сигнал может быть дополнительно обработан цифровым способом таким образом, что его ширина полосы разделения на каналы может находиться под управлением на динамической основе со скачками «от узла к узлу» с тем, чтобы управлять отбором мощности в ретрансляторе.
В иллюстративных примерах способ может содержать схему синхронизации полезной нагрузки и шлюза с генерирующим устройством для создания маячковых сигналов, причем маячковая информация содержит метку времени и по меньшей мере одно из псевдослучайной последовательности, последовательности для измерения дальности и кода из псевдослучайных помех.
В другом иллюстративном примере спутниковая система связи может также содержать систему приемников в спутнике, выполненном с возможностью приема сигнала, имеющего диапазон частот, в котором информацию передают в определенном количестве каналов, имеющих определенное количество частот в указанном диапазоне частот, причем указанное количество частот для канала изменяется со временем в указанном диапазоне частот, и систему передатчиков в спутнике, выполненном с возможностью передачи сигнала, причем сигнал обрабатывают для идентификации указанного определенного количества частот канала в указанном определенном количестве каналов, используемых для передачи информации спутником, и обрабатывают цифровым способом таким образом, что его усиление и уровень мощности могут находиться под управлением на динамической основе со скачками «от узла к узлу» для того, чтобы управлять отбором мощности в ретрансляторе. Сигнал может быть дополнительно обработан цифровым способом таким образом, что его ширина полосы разделения на каналы может находиться под управлением на динамической основе со скачками «от узла к узлу» для того, чтобы управлять отбором мощности в ретрансляторе. Спутниковая система связи может также содержать генерирующим устройство для создания маячковых сигналов в спутнике, причем генерирующее устройство для создания маячковых сигналов выполнено с возможностью генерирования маячковой информации, а система передатчиков выполнена с возможностью содержания маячковой информации в сигнале. Маячковая информация содержит метку времени и по меньшей мере одно из псевдослучайной последовательности, последовательности для измерения дальности и кода из псевдослучайных помех.
Еще в одном иллюстративном примере устройство содержит систему приемников в шлюзе, выполненном с возможностью приема сигнала от спутника, причем сигнал имеет диапазон частот, в котором информацию передают в определенном количестве каналов, имеющих определенное количество частот в указанном диапазоне частот, указанное количество частот канала изменяется со временем в указанном диапазоне частот, и предотвращена возможность обработки спутником сигнала для идентификации указанного определенного количества частот канала в указанном определенном количестве каналов, используемых для передачи информации спутником, и устройство обработки сообщений в шлюзе, выполненном с возможностью обработки сигнала для идентификации канала в указанном определенном количестве частот в указанном диапазоне частот для формирования обработанного сигнала и передачи этого обработанного сигнала на приемное устройство. Устройство также может содержать систему приемников в спутнике, выполненном с возможностью приема сигнала, имеющего диапазон частот, в котором информацию передают в определенном количестве каналов, имеющих определенное количество частот в указанном диапазоне частот, причем указанное количество частот канала изменяется со временем в указанном диапазоне частот, и систему передатчиков в спутнике, выполненном с возможностью передачи сигнала, причем сигнал обрабатывают для идентификации указанного определенного количества частот канала в указанном определенном количестве каналов, используемых для передачи информации спутником, и обрабатывают цифровым способом таким образом, что его усиление и уровень мощности могут находиться под управлением на динамической основе со скачками «от узла к узлу» с тем, чтобы управлять отбором мощности в ретрансляторе. Сигнал может быть дополнительно обработан цифровым способом таким образом, что его ширина полосы разделения на каналы может находиться под управлением на динамической основе со скачками «от узла к узлу» для управления отбором мощности в ретрансляторе. Устройство также может содержать генерирующим устройство для создания маячковых сигналов в спутнике, причем генерирующее устройство для создания маячковых сигналов выполнено с возможностью генерирования маячковой информации, а система передатчиков выполнена с возможностью содержания маячковой информации в сигнале. Маячковая информация содержит метку времени и по меньшей мере одно из псевдослучайной последовательности, последовательности измерения дальности и кода из псевдослучайных помех.
Устройство в другом варианте реализации может содержать систему приемников и систему передатчиков в спутнике, которые формируют систему, выбранную из системы приемопередатчиков или системы ретрансляторов. Еще в одном варианте реализации устройство может содержать систему передатчиков, которая представляет собой систему передатчиков с линейной характеристикой.
Пункт 1. Устройство, содержащее: систему приемников в спутнике, выполненную с возможностью приема сигнала, имеющего диапазон частот, в котором обеспечена возможность передачи информации в определенном количестве каналов, имеющих определенное количество частот в указанном диапазоне частот, причем указанное определенное количество частот канала в указанном определенном количестве каналов изменяется со временем в пределах указанного диапазона частот, и систему передатчиков в спутнике, выполненную с возможностью передачи сигнала, причем предотвращена возможность обработки сигнала для идентификации указанного определенного количества частот канала в указанном определенном количестве каналов с обеспечением передачи информации спутником.
Пункт 2. Устройство по п. 1, в котором сигнал представляет собой широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты.
Пункт 3. Устройство по п. 1, в котором система приемников выполнена с возможностью приема сигнала без выполнения свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к указанному сигналу, а система передатчиков выполнена с возможностью передачи сигнала без выполнения скачкообразной перестройки частоты по отношению к указанному сигналу.
Пункт 4. Устройство по п. 1, в котором сигнал представляет собой первый сигнал, а первый передатчик в системе передатчиков выполнен с возможностью отправки первого сигнала в первое место назначения, а второй передатчик в системе передатчиков выполнен с возможностью отправки второго сигнала во второе место назначения.
Пункт 5. Устройство по п. 4, в котором второй сигнал представляет собой широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты.
Пункт 6. Устройство по п. 1, в котором система передатчиков выполнена с возможностью передачи сигнала по меньшей мере на другой спутник, терминальное устройство, наземная станция и/или шлюз.
Пункт 7. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее антенную систему, имеющую связь с системой приемников и системой передатчиков и выполненную с возможностью приема сигнала системы антенн и передачи сигнала на систему передатчиков.
Пункт 8. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее генерирующее устройство для создания маячковых сигналов в спутнике, выполненное с возможностью создания маячковой информации, причем система передатчиков выполнена с возможностью содержания маячковой информации в сигнале.
Пункт 9. Устройство по п. 1, в котором сигнал представляет собой первый сигнал и которое дополнительно содержит поляризатор, выполненный с возможностью создания первой поляризации первого сигнала и второй поляризации второго сигнала, имеющего диапазон частот, причем система передатчиков выполнена с возможностью передачи первого сигнала с первой поляризацией и второго сигнала со второй поляризацией в указанном диапазоне частот по существу в одно и то же время.
Пункт 10. Способ обработки сигнала, согласно которому принимают сигнал в системе приемников в спутнике, причем сигнал имеет диапазон частот, в котором обеспечена возможность передачи информации в определенном количестве каналов, имеющих определенное количество частот в указанном диапазоне частот, при этом указанное определенное количество частот канала в указанном определенном количестве каналов изменяется со временем в пределах указанного диапазона частот, и передают сигнал с использованием системы передатчиков в спутнике, и при этом предотвращена возможность обработки сигнала для идентификации указанного определенного количества частот канала в указанном определенном количестве каналов, используемых для передачи информации спутником.
Пункт 11. Способ по п. 10, согласно которому сигнал представляет собой широкополосный сигнал со скачкообразной перестройкой частоты.
Пункт 12. Способ по п. 10, согласно которому сигнал принимают без выполнения свертки перенастраиваемого по частоте сигнала по отношению к указанному сигналу и передают без выполнения скачкообразной перестройки частоты по отношению к указанному сигналу.
Пункт 13. Способ по п. 10, согласно которому этап передачи включает передачу сигнала по меньшей мере на другой спутник, терминальное устройство, наземная станция и/или шлюз с использованием системы передатчиков в спутнике, причем сигнал не обрабатывают для идентификации указанного определенного количества частот канала, используемого для передачи информации спутником.
Пункт 14. Способ по п. 10, дополнительно включающий генерацию маячковой информации, включенной в сигнал.
Пункт 15. Способ по п. 10, согласно которому сигнал представляет собой первый сигнал и который дополнительно включает генерацию первой поляризации для первого сигнала, генерацию второй поляризации для второго сигнала, имеющего диапазон частот, и передачу второго сигнала в указанном диапазоне частот по существу в одно и то же время.
Описание различных иллюстративных вариантов реализации было приведено для целей иллюстрации и описания, и оно не исчерпывается и не ограничено раскрытыми вариантами реализации. Многие модификации и изменения будут очевидны специалистам в области техники. В качестве другого примера, один или большее количество иллюстративных вариантов реализации могут также быть использованы с космическими аппаратами, совершающими перемещение в космосе, а не на орбите вокруг Земли. Эти космические аппараты могут также ретранслировать сигналы без выполнения скачкообразной перестройки частоты или свертки перенастраиваемого по частоте сигнала. Кроме того, различные иллюстративные варианты реализации могут обеспечивать различные особенности по сравнению с другими иллюстративными вариантами реализации. Вариант реализации или варианты реализации выбраны и описаны для наилучшего пояснения принципов вариантов реализации, практического применения и для обеспечения возможности понимания настоящего изобретения специалистами в области техники по различным вариантам реализации с различными модификациями, которые подходят для предполагаемого конкретного использования.