Беспроводная связь - Спутник

Спутник - это объект, который вращается вокруг другого объекта. Например, Земля - ​​спутник Солнца, а Луна - спутник Земли.

А communication satellite это microwave repeater stationв пространстве, которое используется для передачи сигналов электросвязи, радио и телевидения. Спутник связи обрабатывает данные, поступающие с одной земной станции, преобразует данные в другую форму и отправляет их на вторую земную станцию.

Как работает спутник

Две станции на Земле хотят общаться посредством радиовещания, но находятся слишком далеко, чтобы использовать обычные средства связи. Две станции могут использовать релейную станцию ​​для связи. Одна земная станция передает сигнал на спутник.

Uplink frequency- частота, на которой наземная станция обменивается данными со спутником. Спутниковый транспондер преобразует сигнал и отправляет его на вторую земную станцию, и это называетсяDownlink frequency. Вторая земная станция также взаимодействует с первой таким же образом.

Преимущества спутника

Преимущества спутниковой связи следующие:

  • Зона покрытия намного выше, чем у наземных систем.
  • Стоимость передачи не зависит от зоны покрытия.
  • Возможна более высокая пропускная способность.

Недостатки спутника

К недостаткам спутниковой связи можно отнести следующие:

  • Вывод спутников на орбиты - дорогостоящий процесс.
  • Полоса пропускания постепенно исчерпывается.
  • Большая задержка распространения для спутниковых систем по сравнению с обычными наземными системами.

Основы спутниковой связи

Процесс спутниковой связи начинается в earth station. Здесь установка предназначена для передачи и приема сигналов со спутника на орбите вокруг Земли. Земные станции отправляют информацию на спутники в виде мощных высокочастотных (диапазон ГГц) сигналов.

Спутники receive и retransmit сигналы возвращаются на Землю, где они принимаются другими земными станциями в зоне покрытия спутника. Satellite's footprint это область, которая принимает сигнал полезной мощности со спутника.

Система передачи от земной станции к спутнику через канал называется uplink. Система от спутника до земной станции через канал называетсяdownlink.

Спутниковые диапазоны частот

Спутниковые полосы частот, которые обычно используются для связи, являются Cband, Ku-band, и Ka-band. C-диапазон и Ku-диапазон - это обычно используемые сегодня спутники частотные спектры.

Важно отметить, что существует обратная зависимость между частотой и длиной волны, то есть когда частота увеличивается, длина волны уменьшается, это помогает понять взаимосвязь между antenna diameter и transmission frequency. Антенны большего размера (спутниковые тарелки) необходимы для сбора сигнала с увеличивающейся длиной волны.

Орбиты Земли

Спутник, запускаемый в космос, должен быть помещен на определенную орбиту, чтобы обеспечить определенный путь для его вращения, чтобы поддерживать доступность и выполнять свои задачи, будь то научные, военные или коммерческие. Такие орбиты, которые назначаются спутникам относительно Земли, называютсяEarth Orbits. Спутники на этих орбитах являются спутниками на околоземной орбите.

Важными видами земных орбит являются:

  • Геосинхронная околоземная орбита
  • Гео-стационарная околоземная орбита
  • Средняя околоземная орбита
  • Низкая околоземная орбита

Спутники с геосинхронной околоземной орбитой (GEO)

Спутник с геосинхронной околоземной орбитой находится на высоте 22 300 миль над Землей. Эта орбита синхронизирована сside real day(т.е. 23 часа 56 минут). Эта орбита можетhave inclination and eccentricity. Он не может быть круглым. Эта орбита может быть наклонена к полюсам Земли. Но при наблюдении с Земли он кажется неподвижным.

Та же геосинхронная орбита, если она circularа в плоскости экватора она называется геостационарной орбитой. Эти спутники размещены на расстоянии 35 900 км / с (так же, как геостационарные) над земным экватором, и они продолжают вращаться относительно направления Земли (с запада на восток). Эти спутники считаютсяstationary относительно земли и, следовательно, название подразумевает.

Гео-стационарные спутники на околоземной орбите используются для прогнозирования погоды, спутникового телевидения, спутникового радио и других видов глобальной связи.

На приведенном выше рисунке показана разница между геосинхронной и геостационарной орбитами. Ось вращения указывает движение Земли.

Здесь важно отметить, что каждая геостационарная орбита является геосинхронной. Но каждая геосинхронная орбита НЕ является геостационарной орбитой.

Спутники на средней околоземной орбите (СОО)

Спутниковые сети на средней околоземной орбите (MEO) будут двигаться по орбите на расстоянии около 8000 миль от поверхности Земли. Сигналы, передаваемые со спутника MEO, проходят меньшее расстояние. Это приводит к повышению уровня сигнала на приемной стороне. Это показывает, что на приемной стороне можно использовать более компактные и легкие приемные терминалы.

Поскольку сигнал распространяется на меньшее расстояние к спутнику и от него, задержка передачи меньше. Transmission delay можно определить как время, которое требуется сигналу, чтобы добраться до спутника и вернуться к принимающей станции.

Для связи в реальном времени чем короче задержка передачи, тем лучше будет система связи. Например, если спутнику GEO требуется 0,25 секунды для полета туда и обратно, то спутнику MEO требуется менее 0,1 секунды, чтобы совершить такой же рейс. СОО работает в диапазоне частот 2 ГГц и выше.

Спутники на низкой околоземной орбите (НОО)

Спутники LEO в основном делятся на три категории, а именно: маленькие LEO, большие LEO и Mega-LEO. НОО будут двигаться по орбите на расстоянии от 500 до 1000 миль над поверхностью Земли.

Это относительно небольшое расстояние сокращает задержку передачи до 0,05 секунды. Это дополнительно снижает потребность в чувствительном и громоздком приемном оборудовании. Маленькие LEO будут работать в диапазоне 800 МГц (0,8 ГГц). Большие LEO будут работать в диапазоне 2 ГГц или выше, а Mega-LEOs будут работать в диапазоне 20-30 ГГц.

Более высокие частоты, связанные с Mega-LEOs переводит в большую пропускную способность информации и уступает возможности схемы передачи видео с малой задержкой в ​​реальном времени.

Высокогорные платформы с длительным сроком службы (HALE)

Экспериментальные платформы HALE - это в основном высокоэффективные и легкие самолеты с оборудованием связи. Это будет действовать какvery low earth orbit geosynchronous satellites.

Эти корабли будут приводиться в действие комбинацией батарей и солнечной энергии или высокоэффективных турбинных двигателей. Платформы HALE предложатtransmission delays of less than 0.001 seconds на высоте всего 70 000 футов и даже better signal strength для очень легких переносных приемных устройств.

Орбитальные слоты

Здесь может возникнуть вопрос, что при более чем 200 satellitesтам, на геостационарной орбите, как нам удержать их от столкновения друг с другом или от попыток использовать одно и то же место в космосе? Чтобы решить эту проблему, международные регулирующие органы, такие как Международный союз электросвязи (ITU) и национальных правительственных организаций, таких как Федеральная комиссия по связи (FCC) обозначают места на геостационарной орбите, где могут быть расположены спутники связи.

Эти местоположения указываются в градусах долготы и называются orbital slots. FCC и ITU постепенно уменьшили требуемый интервал до 2 градусов для спутников C-диапазона и Ku-диапазона из-за огромного спроса на орбитальные слоты.