NAU Harvester System
Система мобільного супутникового зв’язку з пасивними терміналами на основі модулюючих ретрорефлекторів
Наукові журнали Національного Авіаційного Університету
View Archive Info| Field | Value | |
| Title |
Система мобільного супутникового зв’язку з пасивними терміналами на основі модулюючих ретрорефлекторів
СИСТЕМА МОБИЛЬНОЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ С ПАССИВНЫМИ ТЕРМИНАЛАМИ НА ОСНОВЕ МОДУЛИРУЮЩИХ РЕТРОРЕФЛЕКТОРОВ MOBILE SATELLITE COMMUNICATION SYSTEM WITH PASSIVE TERMINALS BASED ON MODULATING RETRO-REFLECTORS |
|
| Creator |
Зудов, Олег Миколайович; Національний авіаційний університет
Рибасова, Наталка Олександрівна; Національний авіаційний університет Горіна, Вікторія Вікторівна; Національний авіаційний університет |
|
| Subject |
Інформаційні технології
супутниковий зв’язок; глобальне покриття; ретрорефлектор; пасивний термінал 004.942 Информационные технологии спутниковая связь; глобальное покрытие; ретро рефлектор; пассивный терминал 004.942 Information Technology satellite communications; global coverage; retroreflector; passive terminal 004.942 |
|
| Description |
У роботі проведено якісне і кількісне порівняння систем супутникового мобільного зв’язку із різними висотами орбіт космічних апаратів. Проведено дослідження умов знаходження космічного апарата у зоні видимості наземного терміналу і аналіз часу перебування супутника у зоні видимості в залежності від висоти орбіти. За результатами цього аналізу, а також приймаючи до уваги той факт, що зона низьких орбіт навколо Землі дуже щільно заповнена штучними супутниками і космічним сміттям, можна зробити висновок про доцільність збільшення радіусу орбіти телекомунікаційних супутників. В той же час геостаціонарна орбіта, яка має очевидні переваги з точки зору покриття, також досить щільно заповнена космічними апаратами, і крім того є дуже високою для ефективної роботи малопотужних мобільних наземних терміналів. Приймаючи до уваги ці особливості, зроблено висновок про перспективність використання середніх орбіт для телекомунікаційних супутникових систем, для яких глобальне покриття земної поверхні може бути досягнене за допомогою декількох десятків супутників. При цьому відстань до поверхні Землі буде достатньо малою, щоб забезпечити високе співвідношення сигнал/шум і, як наслідок, система зможе забезпечити високу швидкість передачі інформації. Було проведено комп’ютерне моделювання роботи супутникової телекомунікаційної системи для різної кількості космічних апаратів і різних параметрів їхніх орбіт з метою визначення умов досягнення глобального покриття. Дане моделювання підтверджує зроблені висновки щодо доцільності використання середніх орбіт. У роботі була запропонована концепція використання пасивних терміналів на основі модулюючих ретрорефлекторів, тобто відбиття сигналу супутників наземним терміналом без випромінювання власної електромагнітної енергії. При цьому енергія терміналів витрачається тільки на модуляцію сигналу, що відбивається. Даний підхід дозволить значно знизити енергоспоживання наземних терміналів і підвищити тим самим мобільність. Фазову та поляризаційну модуляцію сигналу запропоновано здійснювати за допомогою рідких кристалів або метаматеріалів
В работе проведено качественное и количественное сравнение систем спутниковой мобильной связи с различными высотами орбит космических аппаратов. Проведено исследование условий нахождения космического аппарата в зоне видимости наземного терминала и анализ времени пребывания спутника в зоне видимости в зависимости от высоты орбиты. По результатам этого анализа, а также принимая во внимание тот факт, что зона низких орбит вокруг Земли очень плотно заполнена искусственными спутниками и космическим мусором, можно сделать вывод о целесообразности увеличения радиуса орбиты телекоммуникационных спутников. В то же время геостационарная орбита, которая имеет очевидные преимущества с точки зрения покрытия, также достаточно плотно заполнена космическими аппаратами, и кроме того очень высока для эффективной работы маломощных мобильных наземных терминалов. Принимая во внимание эти особенности, сделан вывод о перспективности использования средних орбит для телекоммуникационных спутниковых систем, для которых глобальное покрытие земной поверхности может быть достигнуто с помощью нескольких десятков спутников. При этом расстояние до поверхности Земли будет достаточно малым, чтобы обеспечить высокое соотношение сигнал / шум и, как следствие, система обеспечит высокую скорость передачи информации. Было проведено компьютерное моделирование работы спутниковой телекоммуникационной системы для различного количества космических аппаратов и различных параметров их орбит с целью определения условий достижения глобального покрытия. Данное моделирование подтверждает сделанные выводы относительно целесообразности использования средних орбит. В работе была предложена концепция использования пассивных терминалов, на основе модулирующих ретрорефлектора, то есть отражение сигнала спутников наземным терминалом без излучения собственной электромагнитной энергии. При этом энергия терминалов расходуется только на модуляцию сигнала отражается. Данный подход позволит значительно снизить энергопотребление наземных терминалов и повысить тем самым мобильность. Фазовую и поляризационную модуляцию сигнала предложено осуществлять с помощью жидких кристаллов или метаматериалов. In this work, a qualitative and quantitative comparison of satellite mobile communications systems with various altitudes of the orbits of spacecraft was carried out. A study of the conditions for the spacecraft to be located in the visibility range of the ground terminal and an analysis of the time spent by the satellite in the visibility zone depending on the height of the orbit was made. According to the results of this analysis and taking into account the fact that the low orbit area around the Earth is very densely filled with artificial satellites and space debris, it can be concluded that it is advisable to increase the radius of the orbit of telecommunication satellites. At the same time the geostationary orbit, which has obvious advantages in terms of coverage, is also quite densely filled with spacecraft, and is very high for the efficient operation of low-power mobile ground terminals. Taking into account these features, it is concluded that the use of medium-height orbits for telecommunication satellite systems is promising for which global coverage of the Earth’s surface can be achieved using several dozen satellites. In addition, the distance to the Earth’s surface will be small enough to provide a high signal-to-noise ratio and, as a result, the system will provide a high bitrate. A computer simulation of the operation of a satellite telecommunication system was carried out for a different number of spacecraft and various parameters of their orbits in order to determine the conditions for achieving global coverage. This simulation confirms the conclusions regarding the feasibility of using medium orbits. The concept of using passive terminals based on modulating retroreflectors was proposed. It means the reflection of a satellite signal by a ground terminal without emitting its own electromagnetic energy. The energy of the terminals is spent only on the modulation of the reflected signal. This approach will significantly reduce the energy consumption of ground terminals and thereby increase mobility. It is proposed to carry out phase and polarization modulation of the signal using liquid crystals or metamaterials. |
|
| Publisher |
National Aviation University
|
|
| Contributor |
—
— — |
|
| Date |
2019-12-31
|
|
| Type |
—
— — |
|
| Format |
application/pdf
|
|
| Identifier |
http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/SBT/article/view/14315
10.18372/2310-5461.44.14315 |
|
| Source |
Science-based technologies; Том 44, № 4 (2019); 401-408
Наукоемкие технологии; Том 44, № 4 (2019); 401-408 Наукоємні технології; Том 44, № 4 (2019); 401-408 |
|
| Language |
uk
|
|