Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2025

Системы D2D с точки зрения пре- доставляемых услуг относятся к конвергентным сетям связи. При этом гибридная спутниковая си- стема D2D предоставляет бесшов- ную услугу, то есть переход работы от спутниковой системы к наземной сети и обратно происходит без раз- рыва соединения и незаметно для абонента. Естественно, что, работая в одной полосе частот, спутниковая система и наземная сеть не должны созда- вать друг другу неприемлемых помех и обеспечивать надежное пре- доставление услуг с гарантирован- ным качеством. При проектировании гибридной спутниковой системы задача ЭМС решается применительно к каждой конкретной технологии и прото- колу, которые применяются в на- земной сети и являются идентич- ными для спутниковой системы. Существует два относительно само- стоятельных класса сетей D2D, что следует из отчета ITU-R M.2514-0 [5]. Первый класс предусматривает интег- рацию спутниковой системы с сото- выми сетями для прямого контакта космического аппарата (КА) с немо- дифицированными смартфонами (handheld). Второй класс – это интег- рация спутниковой системы с сетями LPWAN (на основе технологии NB- IoT или LoRa) для прямого контакта КА с устройствами интернета вещей (IoT) – machine type device, MTD [5]. К типу сетей D2D можно отнести и планируемые гибридные системы контроля и управления в диапазоне 5030–5091 МГц, поскольку пред- усмотрена совместная работа спут- никовых систем и наземных сетей для организации линий С2 беспи- лотных воздушных судов (БВС). П остановка задачи В полосах частот, которые предпола- гается использовать в сетях D2D для нового сервиса – “дополнительное обслуживание из космоса” [2, 3], предусмотрена работа и иных радио- электронных средств (РЭС), не отно- сящихся к сети D2D. Эти РЭС функционируют на законных основа- ниях и относятся к радиослужбам, которые оговорены таблицами частот в рабочей полосе частот сети D2D, в том числе с учетом многочисленных примечаний (footnotes). Общим по- казателем, обеспечивающим совме- стимость работы РЭС различных ра- диослужб, является ограничение значения плотности потока мощно- сти ППМ (в англоязычных доку- ментах Power Flux Density, или PFD) сигналов КА спутниковой системы на поверхности Земли. Такой же показатель актуален и для диапазона 5030–5091 МГц, ко- торый предусмотрен для работы линий С2 БВС на совместной основе для спутниковых и наземных систем. Задача сводится к оценке требуемого уровня ППМ на поверхности Земли (ППМ) r для уверенной работы типо- вых абонентских устройств назем- ных сетей, применяемых в гибрид- ной спутниковой системе, и допусти- мого уровня (ППМ) a , который обес- печивает отсутствие неприемлемых помех для РЭС иных систем, рабо- тающих в полосе частот гибридной спутниковой системы. С оотношения для оценки требуемого и допустимого уровня ППМ Требуемый уровень (ППМ) r дол- жен обеспечить работу гибридной спутниковой системы по своему це- левому назначению. Однако полез- ный сигнал P c с полосой W в або- нентском канале спутниковой линии гибридной системы является поме- хой I п для иных РЭС, работающих в совмещенном диапазоне частот: P c = ППМ × ξ × S = I п , (1) где ППМ = P × G t /4 π d 2 – плот- ность потока мощности в нормиро- ванной полосе частот, дБ(Вт/м 2 ); P – мощность излучения в абонент- ском канале КА, Вт; G t – коэффициент усиления антенны КА в направлении абонента, разы; d – расстояние между КА и абонен- том, м; ξ = ξ 1 × ξ 2 × … ξ n <1 – дополни- тельные потери в радиолинии, разы; S – эквивалентная эффективная площадь приемного излучателя або- нентского устройства в направлении КА при оценке ППМ или эквива- лентная поверхность приемного из- лучателя РЭС, воспринимающего помеху от КА, м 2 . В общем случае, площадь S следует принять исходя из заданного усиле- ния приемного излучателя абонент- ского устройства: S = G r × λ 2 /(4 π ), (2) где G r – коэффициент усиления из- лучателя, разы; λ – длина волны в свободном про- странстве, м. Необходимо сделать ряд замечаний при оценке значения дополнитель- ных неизбежных потерь ξ , которые в общем случае содержат большое количество составляющих. Среди них целесообразно выделить наибо- лее существенные, которые следует учитывать обязательно. Во-первых, это поляризационные потери. Дело в том, что, хотя в ка- налах КА, как правило, использу- ется круговая поляризация, но для излучателя абонентского устрой- ства, который может иметь согласо- ванную круговую поляризацию, не- обходимо принимать условие ра- боты при линейной поляризации, что дает неизбежные потери в ра- диолинии 3 дБ (то есть ξ 1 = 0,5), поскольку при низких углах места круговая поляризация вырождается в линейную. Во-вторых, следует учитывать, что на частотах ниже 6 ГГц существен- ное значение имеют не атмосферные потери, которые составляют менее 0,5 дБ, а потери A s в радиолинии за счет ионосферных сцинтилляций ξ 2 = 10 -Аs . Эти потери носят веро- ятностный характер, их количе- ственное описание приведено в ре- комендации ITU-R Р.531-14 [6]. Мощность шума в полосе частот приемника абонентского терминала гибридной спутниковой системы рассчитывается по формуле: P ш = k × T × W, (3) где k =1,38 × 10 -23 Дж/K, посто- янная Больцмана; W – полоса частот канала, Гц; Т – эквивалентная температура шума типового абонентского устрой- ства, К. Отношение “сигнал/шум” на ос- нове (1) и (3): С/N = P c /P ш = ППМ × ξ × S/(k × T × W). (4) Значения С/N задаются для сиг- нально-кодовой конструкции, при- нятой в гибридной системе, при за- данной вероятности ошибки на бит (или пакет). Значение W соответ- ствует значению референсной по- лосы частот, к которой нормируется ППМ (например, 4 кГц, 40 кГц, 1 МГц). При оценке требуемого уровня (ППМ) r значение S задается исходя из условия применения изотропного излучателя S = λ 2 /(4 π ), а значение эквивалентной шумовой темпера- 85 2025 СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ И ВЕЩАНИЕ