Спутниковая базовая земная станция
Настоящая полезная модель относится к устройствам высокоскоростного доступа к информационным сетям, а именно базовым земным станциям, образующим спутниковые сети.
Технический результат, достигаемый заявленным техническим решением, заключается в повышении гибкости реконфигурации сети спутниковой связи при изменении абонентской емкости и информационных потоков в лучах, а также частотно-поляризационного плана космического комплекса.
Отличительной особенностью станции является коммутационная система, состоящая из блока приема и блока передачи, в свою очередь блок передачи включает в себя коммутационную матрицу передачи и блок сумматоров состоящий из N (где N-целое положительное число) сумматоров, а блок приема включает в себя коммутационную матрицу и блок делителей, состоящий из N делителей при этом первый вход-выход коммутационной системы соединен с пятым входом-выходом системы управления станцией, а так же выход первого делителя блока делителей соединен с первым входом повышающего преобразователя частоты оборудования передачи левой круговой поляризации, выход второго делителя соединен с первым входом повышающего преобразователя частоты оборудования передачи правой круговой поляризации, выходы третьего и последующих делителей соединены с первым входом каждого из N приемо-передающих комплексов, каждый из N входов коммутационной матрицы соединен с каждым из N выходов сетевых сегментов, каждый из N выходов коммутационной матрицы соединен с N входами сумматоров, а каждый из N выходов матрицы блока приема соединен с каждым из N входом сегмента, каждый из N входов коммутационной матрицы соединен с каждым из N выходом делителей блока делителей, а каждый из N входов делителя соединен с каждым из N входов преобразователя частоты оборудования приема левой и правой круговой поляризации.
1 н.п.ф, 1 фиг.
Настоящая полезная модель относится к устройствам высокоскоростного доступа к информационным сетям, а именно базовым земным станциям, образующим спутниковые сети.
Известна наземная мобильная станция спутниковой системы связи, содержащая антенну с первым приемо-передающим антенным блоком, соединенным с первым приемником и первым передатчиком, подключенным к блоку управления, а также демодулятор, кроме того в нее введены второй передатчик, второй приемник, второй приемо-передающий антенный блок, приемный антенный блок, третий приемник, конвертор, синхронизатор, блок автосопровождения, блок коммутации, цифровой модем, комплекс обмена данными, антенна выполнена в виде антенны Кассегрена, имеющей блок управления антенной, при этом второй приемник и второй передатчик соединены с вторым приемо-передающим антенным блоком, выходы первого и второго приемников соединены с соответствующими входами блока коммутации, предназначенными для получения ретранслированных сигналов, входы передатчиков соединены с соответствующими выходами блока коммутации, предназначенными для трансляции сигналов, выход блока коммутации, предназначенный для передачи ретранслированных сигналов, и вход, предназначенный для трансляции сигналов, через цифровой модем подключены к комплексу обмена данными, выход приемного антенного блока соединен с входом третьего приемника, выход которого соединен с входом конвертора, первый выход которого через демодулятор подключен к синхронизатору, а второй выход - к блоку автосопровождения, выход которого соединен с входом блока управления антенной, блок управления подключен с помощью соответствующих линий связи к второму передатчику, конвертору, демодулятору, синхронизатору, блоку автосопровождения, цифровому модему, комплексу обмена данными и блоку управления антенной, первый и второй приемо-передающие антенные блоки и приемный антенный блок размещены в фокусном пространстве антенны и каждый приемо-передающий антенный блок содержит облучающее устройство с фидерным трактом (RU, 
2010126972, Н04В 7/26, 02.07.2010).
Известна также станция спутниковой связи, содержащая антенну с приводами установки угла места и азимута, подключенную через блок облучателя к каналу приемного тракта, состоящему из первого разветвителя сигналов, один из выходов которого подключен через первый малошумящий усилитель к первому входу, а другой выход через второй малошумящий усилитель - к второму входу первого двухвходового разветвителя сигналов, блока преобразования частот приемного тракта и приемного тракта модема, канал передающего тракта, состоящий из передающего тракта модема, первого сумматора, двух блоков преобразования частот передающего тракта, двух усилителей мощности, выходы которых соединены с входами волноводного переключателя и содержит дополнительно второй блок преобразования частот приемного тракта, два разветвителя сигналов и второй двухвходовой разветвитель сигналов, тюнер, второй сумматор, направленный ответвитель, два датчика мощности и эквивалентную нагрузку, а также блок управления и контроля и вычислительный блок, при этом выходы первого двухвходового разветвителя сигналов подключены соответственно к входам первого и второго блоков преобразования частот приемного тракта, выходы которых через второй сумматор подключены к входу второго разветвителя сигналов, выходы которого подключены соответственно к входам тюнера и приемного тракта модема, выход передающего тракта модема через первый сумматор подключен к входу третьего разветвителя сигналов, выходы которого подключены к входам первого и второго блоков преобразования частот передающего тракта, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго двухвходового разветвителя сигналов, подключенного к входам первого и второго усилителей мощности, выход волноводного переключателя через первый датчик мощности подключен к эквиваленту нагрузки, другой выход волноводного переключателя соединен со вторым входом блока облучателя и через направленный ответвитель со вторым датчиком мощности, выходы датчиков мощности, тюнера и модема подключены к входам вычислительного блока, выход которого соединен с входом блока управления и контроля, выходы которого соединены соответственно с входами управления приводов установки угла места и азимута, входами управления первого и второго блоков преобразования частот приемного тракта, входами управления первого и второго блоков преобразования частот передающего тракта, входами управления первого и второго усилителей мощности, а также входами управления первого и второго малошумящих усилителей (RU, 17667, Н04В 7/185,1 6.11.2000 г).
Недостатками вышеназванных технических решений является отсутствие гибкости в реконфигурации сети при изменении абонентской емкости и информационных потоков в лучах.
Техническим результатом является создание спутниковой базовой земной станции обеспечивающей повышении гибкости реконфигурации сети спутниковой связи при изменении абонентской емкости и информационных потоков в лучах, а также частотно-поляризационного плана космического комплекса.
Для этого предлагается спутниковая базовая земная станция, состоящая из одного или N (где N - целое положительное число более одного) приемопередающих комплексов, системы управления спутниковой базовой земной станцией, коммутатора цифровых потоков, оборудования присоединения к сетям общего пользования, причем каждый приемо-передающий комплекс содержит систему управления, антенную подсистему, радиочастотную подсистему, подсистему основной полосы частот, при этом антенная подсистема состоит из антенны и системы управления, подсистема основной полосы частот состоит из N сетевых сегментов и N систем управления сегментами, радиочастотная подсистема состоит из оборудования для левой и правой круговой поляризации и системы управления, при этом оборудование левой и правой круговой поляризации содержит оборудование приема и оборудование передачи, в свою очередь оборудование приема включает в себя малошумящий усилитель, один или N понижающих преобразователей частоты, блок делителей, включающий N делителей, а оборудование передачи включает в себя повышающий преобразователь частоты и передатчик, при этом система управления спутниковой базовой земной станцией соединена первым входом-выходом с первым входом -выходом системы управления приемо-передающим комплексом, вторым входом-выходом с первым входом-выходом коммутатора цифровых потоков, третьим входом-выходом с первым входом-выходом оборудования присоединения к сетям общего пользования, имеет четвертый вход-выход для соединения с входом-выходом центра управления сетью, а так же коммутатор цифровых потоков соединен вторым входом-выходом со вторым входом-выходом оборудования присоединения к сетям общего пользования, третьим и последующими входом-выходом соединен соответственно с первым входом-выходом каждого из N сегментов, и имеет вход-выход с вторым входом-выходом приемо-передающего комплекса, а оборудование присоединения к сетям общего пользования имеет вход-выход с сетью общего пользования, а так же второй вход-выход системы управления приемо-передающего комплекса соединен с первым входом-выходом системы управления антенной подсистемы, третий вход-выход системы управления приемо-передающего комплекса соединен с первым входом-выходом каждой из N систем управления сегментами подсистемы основной полосы частот, четвертый вход-выход системы управления приемопередающего комплекса соединен с первым входом-выходом системы управления радиочастотной подсистемы, при этом второй вход-выход системы управления антенной подсистемы соединен с первым входом-выходом антенны, а второй вход-выход системы управления радиочастотной подсистемы соединен с первым входом-выходом оборудования правой круговой поляризации, третий вход-выход системы управления радиочастотной подсистемы соединен с первым входом-выходом оборудования левой круговой поляризации, а также первый выход передатчика оборудования передачи левой круговой поляризации соединен с первым входом антенны, а первый выход передатчика оборудования передачи правой круговой поляризации соединен с вторым входом антенны, при этом первый выход антенны соединен с первым входом малошумящего усилителя оборудования приема левой круговой поляризации, а второй выход антенны соединен с первым входом малошумящего усилителя оборудования приема правой круговой поляризации, при этом выход повышающего преобразователя частоты оборудования передачи левой и правой круговой поляризации соединен с входом передатчика оборудования передачи левой и правой круговой поляризации, при этом выход малошумящего усилителя оборудования приема левой и правой круговой поляризации соединен с входом делителя оборудования приема левой и правой круговой поляризации, а выходы N делителей оборудования приема левой и правой круговой поляризации соединены с входами N понижающих преобразователей частоты, а также дополнительно содержит коммутационную систему, состоящую из блока приема и блока передачи, в свою очередь блок передачи включает в себя коммутационную матрицу передачи и блок сумматоров состоящий из N сумматоров, а блок приема включает в себя коммутационную матрицу и блок делителей, состоящий из N делителей при этом первый вход-выход коммутационной системы соединен с пятым входом-выходом системы управления спутниковой базовой земной станцией, а так же выход первого делителя блока делителей соединен с первым входом повышающего преобразователя частоты оборудования передачи левой круговой поляризации, выход второго делителя соединен с первым входом повышающего преобразователя частоты оборудования передачи правой круговой поляризации, выходы третьего и последующих N делителей соединены с первым входом каждого из N приемо-передающих комплексов, каждый из N входов коммутационной матрицы соединен с каждым из N выходов сетевых сегментов, каждый из N выходов коммутационной матрицы соединен с N входами сумматоров, а каждый из N выходов матрицы блока приема соединен с каждым из входов N сегментов, каждый из N входов коммутационной матрицы соединен с каждым из выходов N делителей блока делителей, а каждый из входов N делителей соединен с каждым из выходов N преобразователя частоты оборудования приема левой и правой круговой поляризации.
Спутниковая базовая земная станция поясняется фигурой 1, на которой:
1 - приемо-передающий комплекс;
2 - антенная подсистема;
3 - антенна;
4 - система управления антенной;
5 - радиочастотная подсистема;
6 - система управления радиочастотной подсистемой;
7 - оборудование для правой круговой поляризации;
8 - оборудование для левой круговой поляризации;
9 - оборудование приема;
10 - оборудование передачи;
11 - подсистема основной полосы частот;
12 - сетевые сегменты;
13 - системы управления сетевыми сегментами;
14 - коммутационная система приемо-передающего комплекса;
15 - система управления приемо-передающим комплексом;
16 - коммутатор цифровых потоков;
17 - оборудование присоединения к сетям общего пользования;
18 - система управления спутниковой базовой земной станцией;
19 - сеть общего пользования;
20 - центр управления сетью;
21 - спутниковая базовая земная станция;
22 - блок передачи;
23 - блок приема;
24 - блок сумматоров;
25 - блок делителей;
26 - коммутационная матрица передачи;
27 - коммутационная матрица приема;
28 - сумматоры;
29 - делители;
30 - повышающий преобразователь частоты;
31 - передатчик;
32 - понижающие преобразователи частоты;
33 - блок делителей;
34 - делители;
35 - малошумящий усилитель.
Спутниковая базовая земная станция 21 функционирует следующим образом:
- на передачу: информационные сигналы, предназначенные для пользователей (входящий график), из сети общего пользования 19 через оборудование присоединения 17 поступают на коммутатор цифровых потоков 16, где производится распределение поступающего графика на входы соответствующих приемо-передающих комплексов 1 и сетевых сегментов 12, соответственно. С выходов сетевых сегментов 12 (после инкапсуляции и модуляции) сигналы (в L-диапазоне частот) поступают на вход коммутационной матрицы передачи 26, блока передачи 22, коммутационной системы приемо-передающих комплексов 14. С выхода коммутационной матрицы передачи 26 сигналы поступают на входы сумматоров 28, объединенных в блок сумматоров 24. За счет этого производится объединение сигналов нескольких сетевых сегментов 12 в заданную полосу частот и коммутация группового сигнала на вход соответствующего повышающего преобразователя частоты 30, оборудования передачи 10 требуемой поляризации 8 или 7. Повышающий преобразователь частоты 30 осуществляет перенос сигнала из L-диапазона частот в заданную полосу Ка-диапазона. С выхода повышающего преобразователя частоты 30 сигнал поступает на вход передатчика 31, где производится усиления группового сигнала до требуемого уровня и затем осуществляется излучение сигналов антенной 3 в направлении спутника.
В случае ограничения на прием обусловленные ограниченным диапазоном рабочих частот понижающего преобразователя частоты 32 (типично 1 ГГц), и при этом диапазон частот приема больше (в нашем случае 1,5 ГГц, до 12 полос по 125 МГц на луч в обратном направлении), а несущие в одном тракте приема разнесены более чем на 1 ГГц, используют два понижающих преобразователя частоты 32.
При наличии таких ограничений подключаются сетевые сегменты 12 на прием к любой полосе в пределах частотно-поляризационного плана. Подключение достигается использованием коммутационной системы приема. Для практической реализации таких подключений на выходе малошумящего усилителя и входах коммутационной системы приема установлены делители;
- на прием: принятые антенной 3 высокочастотные колебания в Ка-диапазоне частот, поступают на вход радиочастотного оборудования 5, в блоки приема 9 соответствующей поляризации 8 или 7. После усиления в малошумящем усилителе 35 и разделения в делителях 34, объединенных в блок делителей 33, сигналы поступают на входы понижающих преобразователей частоты 32, которые осуществляют перенос сигналов из Ка- в L-диапазон частот. В дальнейшем сигналы поступают на входы делителей 29, объединенных в блок делителей 25 и затем на коммутационную систему приема 27 блока приема 23, коммутационной системы приемо-передающих комплексов 14. Данные операции позволяют произвести коммутацию требуемой полосы частот на вход заданного сетевого сегмента 12. С выходов сетевых сегментов 12, после демодуляции, информационные сигналы пользователей поступают на вход коммутатора цифровых потоков 16, где производится объединение цифровых потоков от различных приемо-передающих комплексов 1 и направление исходящего графика в оборудование присоединения 17 и в дальнейшем в сеть общего пользования 19, управляемую из центра управления 20.
С целью правильного функционирования всех элементов системы, система управления спутниковой базовой земной станцией 18 осуществляет управление: системой управления приемо-передающего комплекса 15, коммутатором цифровых потоков 16, оборудованием присоединения 17 и коммутационной системой приемо-передающего комплекса 14. В свою очередь система управления приемо-передающего комплекса 15 осуществляет управление: системой управления антенной системой 4, системой управления радиочастотного оборудования 6 и системой управления сетевыми сегментами 13. Ограничения на прием обусловлены ограниченным диапазоном рабочих частот понижающего преобразователя частоты 32 (типично 1 ГГц), при диапазоне частот приема больше (в нашем случае 1,5 ГГц, до 12 полос по 125 МГц на луч в обратном направлении) и если несущие в одном тракте приема разнесены более, чем на 1 ГГц, используют два понижающих преобразователя частоты 32.
При наличии таких ограничений подключаются сетевые сегменты 12 на прием к любой полосе в пределах частотно-поляризационного плана.
Спутниковая базовая земная станция, состоящая из одного или N (где N - целое положительное число более одного) приемопередающих комплексов, системы управления спутниковой базовой земной станцией, коммутатора цифровых потоков, оборудования присоединения к сетям общего пользования, причем каждый приемопередающий комплекс содержит систему управления, антенную подсистему, радиочастотную подсистему, подсистему основной полосы частот, при этом антенная подсистема состоит из антенны и системы управления, подсистема основной полосы частот состоит из N сетевых сегментов и N систем управления сегментами, радиочастотная подсистема состоит из оборудования для левой и правой круговых поляризаций и системы управления, при этом оборудование левой и правой круговых поляризаций содержит оборудование приема и оборудование передачи, в свою очередь, оборудование приема включает в себя малошумящий усилитель, один или N понижающих преобразователей частоты, блок делителей, включающий N делителей, а оборудование передачи включает в себя повышающий преобразователь частоты и передатчик, при этом система управления спутниковой базовой земной станцией соединена первым входом-выходом с первым входом-выходом системы управления приемопередающего комплекса, вторым входом-выходом - с первым входом-выходом коммутатора цифровых потоков, третьим входом-выходом - с первым входом-выходом оборудования присоединения к сетям общего пользования, имеет четвертый вход-выход для соединения с входом-выходом центра управления сетью, а также коммутатор цифровых потоков соединен вторым входом-выходом со вторым входом-выходом оборудования присоединения к сетям общего пользования, третьим и N-последующими входом-выходом соединен соответственно с первым входом-выходом каждого из N сегментов, и имеет вход-выход с вторым входом-выходом приемопередающего комплекса, а оборудование присоединения к сетям общего пользования имеет вход-выход с сетью общего пользования, а также второй вход-выход системы управления приемопередающего комплекса соединен с первым входом-выходом системы управления антенной подсистемы, третий вход-выход системы управления приемопередающего комплекса соединен с первым входом-выходом каждой из N систем управления сегментами подсистемы основной полосы частот, четвертый вход-выход системы управления приемопередающего комплекса соединен с первым входом-выходом системы управления радиочастотной подсистемы, при этом второй вход-выход системы управления антенной подсистемы соединен с первым входом-выходом антенны, а второй вход-выход системы управления радиочастотной подсистемы соединен с первым входом-выходом оборудования правой круговой поляризации, третий вход-выход системы управления радиочастотной подсистемы соединен с первым входом-выходом оборудования левой круговой поляризации, а также первый выход передатчика оборудования передачи левой круговой поляризации соединен с первым входом антенны, а первый выход передатчика оборудования передачи правой круговой поляризации соединен с вторым входом антенны, при этом первый выход антенны соединен с первым входом малошумящего усилителя оборудования приема левой круговой поляризации, а второй выход антенны соединен с первым входом малошумящего усилителя оборудования приема правой круговой поляризации, при этом выход повышающего преобразователя частоты оборудования передачи левой и правой круговых поляризаций соединен с входом передатчика оборудования передачи левой и правой круговых поляризаций, при этом выход малошумящего усилителя оборудования приема левой и правой круговых поляризаций соединен с входом делителя оборудования приема левой и правой круговых поляризаций, а выходы N делителей оборудования приема левой и правой круговых поляризаций соединены с входами N понижающих преобразователей частоты, отличающаяся тем, что дополнительно содержит коммутационную систему, состоящую из блока приема и блока передачи, в свою очередь, блок передачи включает в себя коммутационную матрицу передачи и блок сумматоров, состоящий из N сумматоров, а блок приема включает в себя коммутационную матрицу и блок делителей, состоящий из N делителей, при этом первый вход-выход коммутационной системы соединен с пятым входом-выходом системы управления спутниковой базовой земной станцией, а также выход первого делителя блока делителей соединен с первым входом повышающего преобразователя частоты оборудования передачи левой круговой поляризации, выход второго делителя соединен с первым входом повышающего преобразователя частоты оборудования передачи правой круговой поляризации, выходы третьего и последующих N делителей соединены с первым входом каждого из N приемопередающих комплексов, каждый из N входов коммутационной матрицы соединен с каждым из N выходов сетевых сегментов, каждый из N выходов коммутационной матрицы соединен с N входами сумматоров, а каждый из N выходов матрицы блока приема соединен с каждым из входов N сегментов, каждый из N входов коммутационной матрицы соединен с каждым из выходов N делителей блока делителей, а каждый из входов N делителей соединен с каждым из выходов N преобразователя частоты оборудования приема левой и правой круговых поляризаций.
