Радиолиния межспутниковой связи
Каждый КА орбитальной группировки имеет радиолинии связи с двумя соседними КА, находящимися в одной орбитальной плоскости с ним, и двумя КА в соседних (слева и справа) орбитальных плоскостях.
Для поддержания меж спутниковой связи на каждом КА имеются четыре щелевые антенные решетки с коэффициентом усиления 36 дБ. Точность управления диаграммой направленности каждой антенны составляет ±5°. Используется полоса частот шириной 200 МГц в диапазоне 23,18-23,38 ГГц. Для исключения взаимных помех в межспутниковых каналах связи полоса частот шириной 200 МГц разбита на 8 отдельных частотных полос, которые образуют отдельные каналы связи. Скорость передачи информации в каждом канале 25 Мбит/с. Метод модуляции и кодирование информации такие же, как в радиолинии КА—абоненты. Каждый канал межспутниковой линии связи поддерживает 600 телефонных каналов без сжатия (1300 каналов при коэффициенте сжатия информации 2,2/1). Шлюзовая станция состоит из 3 приемопередающих комплексов. Каждый комплекс имеет быстродействующую ЭВМ, в которой хранится банк данных о персональных терминалах, и коммутационное оборудование для связи телефонной сетью общего пользования. В работе постоянно наладятся два приемопередающих комплекса, которые поочередно поддерживают связь с КА, находящимися в прямой видимости. Третий приемопередающий комплекс— резервный. При необходимости он может заменить 1-й или 2-й комплекс.
Система спутниковой связи Globalstar.
Низко орбитальная глобальная спутниковая система персональной связи Globalstar разработана корпорациями Qualcomm и Loral, а также рядом других известных представителей индустрии телекоммуникационного оборудования.
Космический сегмент. В состав орбитальной группировки системы Globalstar входят 48 низкоорбитальных спутников-ретрансляторов, размещенных на восьми круговых орбитах (по шесть спутников на каждой). Высота орбит над поверхностью Земля, 48 спутников на 8 орбитах, составляет 1414км, Параметры орбиты (их наклонение 1= 52°) выбраны так, чтобы обеспечить максимальную частоту обслуживания абонентов в средних широтах. Полярные области (выше 70° C. Ш. и 70° Ю. Ш.) космическим сегментом не обслуживаются.
Запуск первой группы КА осуществляется с 1998г. с помощью российских ракет-носителей «Протон» 112 спутников за один пуск и «Союз» (от 4 до 10 спутников за один пуск). Каждый спутник имеет три системы стабилизации, которые состоят из устройств ориентации по Земле и Солнцу, а также лазерных гироскопов. Срок активного существования каждого спутника не менее 7,5 лет.
В системе Globalstar не предусмотрены межспутниковые связи, однако она рассчитана на постоянное двукратное покрытие земной поверхности (в широтном поясе от 70° Ю. Ш. до 70° C. Ш.), которое позволит:
Обеспечить непрерывную связь при переходе абонента из зоны действия одного луча в зону действия другого луча одного и того же спутника и из зоны действия одного спутника в зону действия другого
Значительно повысить надежность связи с подвижными абонентами благодаря устранению эффекта затемнения приемной антенны терминала абонента складками
рельефа местности за счет когерентного сложения сигналов нескольких спутников, а также сигналов, отраженных от различных препятствий на земной поверхности
Система сможет обеспечить, помимо передачи сигналов служебной (командной) информации, два типа услуг:
Телефонную, факсимильную и пейджинговую связь
Определение местоположения (координат) абонентов
Хорошее качество телефонной связи достигается благодаря применению шумоподобных широкополосных сигналов (ШПС) с кодовым разделением каналов. Это позволяет использовать один и тот же диапазон частот с каждом из 16 лучей, которые формируются с помощью многолучевых бортовых антенн.
Для формирования ШПС используются последовательности Уолша. Все сигналы формируются одним источником, но каждый имеет свой определенный временной сдвиг относительно пилот-сигнала. Пилот-сигнал передается нулевой последовательностью функции Уолша (все знаки — нули).
При применении ШПС отраженные от посторонних объектов сигналы суммируются с основным сигналом с помощью многоканальных приемников, что значительно повышает помехозащищенность системы. Это также позволяет осуществлять так называемый мягкий переход абонента из зоны действия одного луча в зону действия другого без потери связи.
Здесь, в отличие от систем с временным или частотным разделением каналов, при переходах связь абонента поддерживается двумя лучами до тех пор, пока уровень сигнала одного из них не станет ниже определенного значения. Такой алгоритм позволяет исключить щелчки в абонентских терминалах, которые могут быть слышны при таких переходах в других системах, а также уменьшить вероятность потери связи.
Пропускная способность каждого канала очень высока благодаря кодовому разделению сигналов и переменной скорости передачи цифрового потока (1200—9699 бит/с). Переменная скорость цифрового потока позволяет обеспечить передачу сигналов служебной (командной) информации в паузах речи.
Точность определения координат абонентов без участия шлюзовых станций составляет 10км. При определении же местоположения с участием шлюзовых станций и спутников-ретрансляторов она может достигать 300м.
В настоящее время разработаны абонентские терминалы, которые обеспечивают как предоставление услуг связи, так и определение местонахождения объекта. Абонентские терминалы могут быть двух типов: мобильные и стационарные. Мобильные абонентские терминалы, как правило, портативные и совмещены с подвижными станциями сотовой связи. Возможны следующие варианты абонентских терминалов:
Двухмодульный вариант — Globalstar (GS) и AMPS
Двухмодульный вариант — GS и GSM
Двухмодульный вариант — GS и PCS
Трехмодульный вариант — GS, AMPS и CDMA
Стандартный абонентский терминал — только для GS
Мощность портативных абонентских терминалов 0,6 Вт, стационарных — 3 Вт.
Шлюзовая станция состоит из четырех идентичных приемопередающих комплексов, каждый из которых оснащен следящей параболической антенной диаметром 3,4м.
Отсутствие межспутниковых связей в системе Globalstar приводит к значительному росту количества шлюзовых станций (до нескольких сотен).
Основными задачами шлюзовых станций являются организация и поддержание телефонных и пейджинговых каналов, каналов передачи данных, а также обеспечение службы определения координат подвижных объектов.
Среди других функций шлюзовых станций следует выделить регулировку уровней мощности абонентских терминалов. Приемники шлюзовых станций измеряют уровень сигнала, принимаемого от каждого абонентского терминала, и сравнивают его с пороговым значением, а затем передают на абонентский терминал команду на увеличение или уменьшение его мощности. Эта процедура позволяет выровнять уровни сигналов на входе приемника спутника-ретранслятора и продлить срок работы батарей абонентского терминала.
Создание системы и ее элементов запланировано на 1993— 1998 гг., срок активной эксплуатации спутниковой системы — на 1997—2012 гг. Наиболее сложное звено системы — шлюзовые станции, которые разворачиваются постепенно. На территории России уже строятся 4 шлюзовые станции, на территории США — 5.
Результаты моделирования показывают, что орбитальное построение системы Globalstar оптимизировано для территории США и Западной Европы. В России вне зоны обслуживания остаются труднодоступные северные регионы и трасса Северного морского пути.
Проект Globalstar отличается высокой, степенью проработанности технических решений, что позволяет надеяться на ввод системы в эксплуатацию в планируемые сроки.