Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2016

С истемные параметры LEO-HTS Как уже отмечалось, заявленные се- годня системы LEO-HTS имеют кос- мический сегмент, состоящий из множества спутников. Окончатель- ные параметры космического сег- мента пока не публикуются, а общие публикуемые данные следует рассматривать только как сугубо предварительные (меняются по мере продвижения проекта). Наиболее многочисленные группировки спут- ников LEO-HTS заявлены в про- ектах SpaceX и OneWeb (см. табл. 1). Общий вид спутника OneWeb иллюстрируется на рис. 1. Общие расчетные соотношения для определения структуры орбиталь- ного сегмента LEO-HTS аналогичны соотношениям, используемым для низкоорбитальных систем MSS [11]. Ч исло спутников, угловой сектор обслуживания и сектор сканирования Увеличение количества спутников в составе космической группировки приводит к некоторым техническим особенностям системы, а именно: чем больше спутников на орбите, тем меньший рабочий угол места можно назначить. На рис. 2 пред- ставлена схема формирования рабо- чей зоны спутника связи. Для обес- печения непрерывной глобальной рабочей зоны число требуемых спут- ников зависит от принятого рабочего угла места θ (см. рис. 2) и опреде- ляется известным соотношением N = p*q ≈ 4* 3 1/2 /9 ( π / γ ) 2 (1), где p – число орбитальных плоско- стей, q – число спутников в одной орбитальной плоскости γ =arccos (cos θ /(1+h/R e )) – θ (2), R e – радиус Земли (6371 км), h – высота орбиты спутника. Немаловажным фактором является то, что в системах LEO-HTS на- клонная дальность заметно влияет на энергетику радиолиний и измене- ние запаздывания сигналов от ра- бочего угла места L = (h+R e ) sin γ /sin(90+ θ ) (3). На рис. 3 иллюстрируется оценка требуемого числа спутников при вы- соте орбиты 1200 км (примерно со- ответствует SpaceX и OneWeb по данным 2015 г.) при однократном охвате поверхности Земли. Рис. 4 иллюстрирует угловую зону (сек- тор) обслуживания в зависимости от принятого рабочего угла места. Анализ данных рис. 3 и 4 показы- вает, что увеличение числа спутни- ков в составе орбитальной группи- ровки позволяет увеличивать рабо- чий угол места абонентской стан- ции. Соответственно, это уменьшает требуемый угол сканирования фази- рованной антенной решетки або- нентского терминала. Одновре- менно сокращается и угловая зона обслуживания, создаваемая спутни- ком (см. рис. 4). На основе данных рис. 4 можно оценить угол сканирования (при- мерно) антенной решетки абонент- ского терминала: OneWeb 2 ∆θ xi =2 ∆θ yi =+/-37° SpaсeX (4) 2 ∆θ xi =2 ∆θ yi = +/-18°. Спутник должен обслуживать отно- сительно большую угловую зону (по сравнению со спутниками на ГСО). Соответственно, для достижения требуемой энергетики радиолиний и заданной пропускной способности должна использоваться бортовая многолучевая антенна. OneWeb На рис. 5 [6] в качестве примера приведена проектная рабочая зона спутника OneWeb, которая под- тверждает оценку величины 2 α , сле- дующую из данных рис. 4. Бортовая антенна при таких угло- 16 С хема формирования рабочей зоны Рис. 2 Т ребуемое число спутников в зависимости от рабочего угла места ( θ ) абонентского терминала Рис. 3