DE102016226305B4

DE102016226305B4 - Method for data transmission in a satellite network and a terrestrial network

Info

Publication number: DE102016226305B4
Application number: DE102016226305.6A
Authority: DE
Inventors: Estefania Recayte; Giuseppe Cocco
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2018-09-27
Anticipated expiration: 2036-12-30
Also published as: DE102016226305A1

Abstract

Verfahren zur Datenübertragung in einem Satellitennetz (10) und einem terrestrischen Netz (12a-12d),wobei ein Satellit (14) Daten an Satellitenterminals (18) überträgt,terrestrische Basisstationen (16a-16d) Daten an terrestrische Terminals (20) übertragen,wobei das Satellitennetz (10) und das terrestrische Netz (12) zumindest teilweise das gleiche geografische Gebiet abdecken,wobei Satellitenterminals (18) auch Daten mit den terrestrischen Basisstationen (16a-16d) austauschen können,wobei bei einer wetterbedingten Abschattung des Signals des Satelliten (14) zu den Satellitenterminals (18) oder umgekehrt die WetterStörintensität bestimmt wird,wobei die Datenkommunikation im Return-Link, das heißt von dem Satellitenterminal (18) zum Satelliten (14) wie folgt stattfindet:wenn die Wetter-Störintensität kleiner als ist ein erster Schwellwert Th: direktes Übertragen der Daten von den Satellitenterminals (18) an den Satelliten (14),wobei THder maximal erlaubten Wetter-Störintensität entspricht, damit das bei den Satellitenterminals (18) ankommende Signal noch einen ausreichenden Signal-Rausch-Spannungsabstand aufweist,wobei bei einer Wetter-Störintensität größer als THDaten von den Satellitenterminals (18) direkt oder indirekt an eine terrestrische Basisstation (16b) übertragen werden, die sich in einem Gebiet befindet, in dem die Wetter-Störintensität kleiner als THist,diese terrestrische Basisstation (16b) diese Daten an den Satelliten (14) überträgt,wobei THdie minimal erforderliche Wetter-Störintensität ist, damit die beim Satelliten (14) ankommenden Signale eine gegenseitige Interferenz erzeugen, die unter einem bestimmten Schwellwert Iliegt.wobei Daten, die der Satellit im Forward-Link an ein Satellitenterminal (18) in einem Gebiet übertragen möchte, in dem die Wetter-Störintensität größer als THist, diese Daten vom Satelliten (14) zu einer terrestrischen Basisstation (16b) gesendet werden, die in einem Gebiet liegt, in dem die Wetter-Störintensität kleiner als ein Schwellwert THist,diese terrestrische Basisstation (16b) diese Daten direkt oder indirekt an das Satellitenterminal (18) unter Verwendung einer Frequenz in der Satellitenbandbreite oder in der terrestrischen Bandbreite übermittelt,wobei THdie minimal erforderliche Wetter-Störintensität ist, damit die Interferenz der von den terrestrischen Terminals (20) und den Satellitenterminals (18) in dem betreffenden Gebiet vom Satelliten (14) empfangenen Signale kleiner als ein definierter Schwellwert ist,wobei im Forward-Link bei einer Wetter-Störintensität kleiner als THDaten direkt vom Satelliten (14) zu den Satellitenterminals (18) übertragen werden,wobei THder maximal erlaubten Wetter-Störintensität entspricht, damit das beim Satelliten (14) ankommende Signal noch einen ausreichenden Signal-Rausch-Spannungsabstand aufweist.Method for data transmission in a satellite network (10) and a terrestrial network (12a-12d), wherein one satellite (14) transmits data to satellite terminals (18), terrestrial base stations (16a-16d) transmit data to terrestrial terminals (20) the satellite network (10) and the terrestrial network (12) at least partially cover the same geographical area, satellite terminals (18) also being able to exchange data with the terrestrial base stations (16a-16d), with weather-related shadowing of the satellite (14 ) to the satellite terminals (18) or, conversely, the weather disturbance intensity is determined, the data communication taking place in the return link, i.e. from the satellite terminal (18) to the satellite (14), as follows: if the weather disturbance intensity is less than a first threshold value Th: directly transmitting the data from the satellite terminals (18) to the satellite (14), where TH is the maximum allowed weather disturbance intensity In order for the signal arriving at the satellite terminals (18) to still have a sufficient signal-to-noise ratio, with a weather disturbance intensity greater than TH, data is transmitted from the satellite terminals (18) directly or indirectly to a terrestrial base station (16b) located in an area where the weather disturbance intensity is less than TH, this terrestrial base station (16b) transmits this data to the satellite (14), where TH is the minimum required weather disturbance intensity for the satellite (14) incoming signals generate a mutual interference that is below a certain threshold I, where data that the satellite wants to transmit in the forward link to a satellite terminal (18) in an area where the weather disturbance intensity is greater than TH, this data from the satellite (14) are sent to a terrestrial base station (16b) located in an area where the weather st intensity is less than a threshold TH, this terrestrial base station (16b) transmits this data directly or indirectly to the satellite terminal (18) using a frequency in the satellite bandwidth or in the terrestrial bandwidth, where TH is the minimum required weather disturbance intensity, hence the interference the signal received by the terrestrial terminals (20) and the satellite terminals (18) in the respective area from the satellite (14) is less than a defined threshold, wherein in the forward link at a weather disturbance intensity less than TH data is received directly from the satellite (14 ) to the satellite terminals (18), where TH corresponds to the maximum permissible weather disturbance intensity, so that the signal arriving at the satellite (14) still has a sufficient signal-to-noise ratio.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung in einem Satellitennetz und einem terrestrischen Netz. Derzeit wird viel Forschungsarbeit in die Verwendung von sogenannten Millimeter Waves für die nächste Generation terrestrischer Netzwerke investiert. Dieses Interesse wird begründet durch die Verfügbarkeit eines großen Frequenzspektrums und ferner die Möglichkeit, die Zellgröße signifikant zu reduzieren. Ferner können die erforderlichen Antennengrößen reduziert werden und es können Antennen-Arrays verwendet werden, durch die die Leistungsfähigkeit von mobilen Kommunikationssystemen signifikant erhöht werden kann.The invention relates to a method for data transmission in a satellite network and a terrestrial network. Currently, much research is being invested in the use of so-called millimeter waves for the next generation of terrestrial networks. This interest is due to the availability of a large frequency spectrum and the ability to significantly reduce cell size. Furthermore, the required antenna sizes can be reduced and antenna arrays can be used by which the performance of mobile communication systems can be significantly increased.

Weiterhin werden im Stand der Technik Möglichkeiten für die Verwendung von Satelliten in terrestrischen Kommunikationsszenarios untersucht. Satellitensysteme bieten den Vorteil, dass sie eine globale Signalabdeckung und Konnektivität ermöglichen. Es existieren Veröffentlichungen, die vorschlagen, Satellitenfrequenzen in der terrestrischen Kommunikation zu verwenden, solange der Grad der Interferenz am Satelliten gering gehalten wird. Allerdings verbleibt ein Restinterferenz, so dass diese Technologien bisher keine große Anerkennung finden.Furthermore, possibilities for the use of satellites in terrestrial communication scenarios are investigated in the prior art. Satellite systems offer the advantage of enabling global signal coverage and connectivity. There are publications suggesting to use satellite frequencies in terrestrial communication as long as the degree of interference at the satellite is kept low. However, there remains a residual interference, so that these technologies are not widely recognized.

Informationen zum Stand der Technik können den folgenden Veröffentlichungen entnommen werden:

[1] Tang W., Thompson P., Evans B., „Frequency Sharing between Satellite and Terrestrial Systems in the Ka Band: A Database Approach“, IEEE ICC 2015 SAC - Satellite and Space Communications.
[2] Guilodin F., Nekovee M., Badia L., Zorzi M., "A cooperative Scheduling Algorithm for the Coexistence of Fixed Satellite Services and 5G Cellular Network, " IEEE ICC 2015 SAC- Millimeter-wave Communications .
[3] Oh D., Lee S., Ahn D., Kim S., „A Study on the Separation Distance for Frequency Sharing between GSO Network and Terrestrial Network in Ka Band,“ Proc. IEEE VTC Spring, pp. 2967-2971, May 2008 .
[4] Sharma S. K., Chatzinotas S., Ottersten B., „Transmit Beam Forming for Spectral Coexistence of Satellite and Terrestrial Networks,“ Proc. IEEE CROWNCOM, pp. 275-281, July 2013 .
[5] Guidolin F., Nekovee M., Badia L., Zorzi M., „A Study on the Coexistence of Fixed Satellite Service and Cellular Networks in a mmWave Scenario,“ IEEE ICC 2015, pp 2444-2449, Wireless Communications Symposium .
[6] ITU-R P.452-15, „Prediction procedure for the evaluation of interference between stations on the surface of the Earth at frequencies above about 0.1 GHz,“ Sept. 2013.
[7] ITU-R S.465, „Reference radiation pattern for earth station antennas in the fixed-satellite service for use in coordination and interference assessment in the frequency range from 2 to 31 GHz,“ Jan. 2010.
[8] ITU-R SF.558-2, „Maximum allowable values of interference from terrestrial radio links to systems in the fixed-satellite service employing 8-bit PCM encoded telephony and sharing the same frequency bands,“ July 1986.
[9] ITU-R F.758-5, „System parameters and considerations in the development of criteria for sharing or compatibility between digital fixed wireless systems in the fixed service and systems in other services and other sources of interference ,“ 2012.

Information on the prior art can be found in the following publications:

[1] Tang W., Thompson P., Evans B., "Frequency Sharing between Satellite and Terrestrial Systems in the Ka Band: A Database Approach," IEEE ICC 2015 SAC - Satellite and Space Communications.
[2] Guilodin F., Nekovee M., Badia L., Zorzi M., "A Cooperative Scheduling Algorithm for the Coexistence of Fixed Satellite Services and 5G Cellular Network." IEEE ICC 2015 SAC Millimeter-wave Communications ,
[3] Oh D., Lee S., Ahn D., Kim S., "A Study on the Separation Distance for Frequency Sharing between GSO Network and Terrestrial Network in Ka Band," Proc. IEEE VTC Spring, pp. 2967-2971, May 2008 ,
[4] Sharma SK, Chatzinotas S., Ottersten B., "Transmit Beam Forming for Spectral Coexistence of Satellite and Terrestrial Networks," Proc. IEEE CROWNCOM, pp. 275-281, July 2013 ,
[5] Guidolin F., Nekovee M., Badia L., Zorzi M., "A Study on the Coexistence of Fixed Satellite Service and Cellular Networks in a mmWave Scenario," IEEE ICC 2015, pp 2444-2449, Wireless Communications Symposium ,
[6] ITU-R P.452-15, "Prediction procedure for the evaluation of interference between stations on the surface of the Earth at frequencies above 0.1 GHz," Sept. 2013.
[7] ITU-R p.465, "Reference radiation pattern for earth station antennas in the fixed-satellite service for use in coordination and interference assessment in the frequency range from 2 to 31 GHz," Jan. 2010.
[8] ITU-R SF.558-2, "Maximum allowable values of interference from terrestrial radio links to systems in the fixed-satellite service employing 8-bit PCM encoded telephony and sharing the same frequency bands," July 1986.
[9] ITU-R F.758-5, "System parameters and considerations in the development of criteria for sharing or compatibility between digitally fixed wireless systems in fixed service and systems in other services and other sources of interference," 2012.

Informationen bezüglich der Verwendung des Satellitenspektrums in der terrestrischen Kommunikation können den Veröffentlichungen 1 bis 5 entnommen werden.Information regarding the use of the satellite spectrum in terrestrial communication can be found in Publications 1 to 5.

Durch die Verwendung von Satellitenfrequenzen in terrestrischen Netzwerken können beispielsweise die strengen Anforderungen für 5G Netzwerke bezüglich der erforderlichen Datenrate, Energieeffizienz und Spektrumeffizienz erreicht werden.By using satellite frequencies in terrestrial networks, for example, the stringent requirements for 5G networks can be achieved in terms of required data rate, energy efficiency and spectrum efficiency.

Die in Veröffentlichung 1 vorgeschlagene Methode beruht auf Verwendung einer Datenbank, die Informationen über Stärke, Ausbreitung, Pfad und Position von potentiellen Kommunikationsteilnehmern, die miteinander interferieren, beinhaltet. Unter Verwendung dieser Informationen werden Satellitenträger terrestrischen Nutzern derart zugeordnet, dass die Interferenzen unter einem bestimmten Schwellwert gehalten werden.The method proposed in Publication 1 relies on the use of a database containing information about the strength, propagation, path and position of potential communication participants that interfere with each other. Using this information, satellite carriers are assigned to terrestrial users so that the interferences are kept below a certain threshold.

In Veröffentlichung 2 wird ein Scheduling Algorithmus vorgeschlagen mit dem Ziel, eine Koexistenz von mobilen Diensten und Satellitendiensten in den gleichen Frequenzbändern zu erlauben. Ähnlich wie in Veröffentlichung 1 werden hier die Satellitenfrequenzen in der terrestrischen Kommunikation verwendet, indem der Grad der Interferenz beim Satelliten unter den vorgegebenen Grenzwerten gehalten wird.Publication 2 proposes a scheduling algorithm with the aim of allowing coexistence of mobile services and satellite services in the same frequency bands. Similar to in Publication 1 here uses the satellite frequencies in terrestrial communication by keeping the level of interference at the satellite below the predetermined limits.

In Veröffentlichung 3 wird ein minimal erforderlicher Abstand in den verwendeten Frequenzen untersucht, so dass ein akzeptabler Grad an Interferenz beim Satelliten erreicht werden kann. Das in Veröffentlichung 4 dargestellte Verfahren verwendet Beamforming-Techniken an den Basisstationen, so dass der SINR-Wert (signal to interference plus noise ratio) bei den terrestrischen Terminals maximiert werden kann.Publication 3 examines a minimum required spacing in the frequencies used so that an acceptable level of satellite interference can be achieved. The method illustrated in Publication 4 uses beamforming techniques at the base stations so that the signal to interference plus noise ratio (SINR) value can be maximized at the terrestrial terminals.

Auch in Veröffentlichung 5 wird die gleichzeitige Verwendung von Frequenzen in der terrestrischen Kommunikation und der Satellitenkommunikation in einem gemeinsamen Gebiet untersucht.Publication 5 also examines the simultaneous use of terrestrial communications and satellite communications in a common area.

Die oben beschriebenen Veröffentlichungen untersuchen die Verwendung des für Satelliten vorgesehenen Ka-Bandes über die terrestrische Kommunikation, so dass die vorgesehenen Anforderungen hinsichtlich der Interferenz (Veröffentlichungen 6 bis 9) erreicht werden können.The publications described above investigate the use of the satellite Ka band over terrestrial communication so that the envisaged interference requirements (publications 6 to 9) can be achieved.

Nachteilig an den bekannten Verfahren ist, dass von diesen lediglich die terrestrische Kommunikation profitiert, nicht jedoch die Satellitenkommunikation. Weiterhin muss satellitenseitig eine Erhöhung der Interferenz in Kauf genommen werden.A disadvantage of the known methods is that only terrestrial communication benefits from them, but not satellite communications. Furthermore, an increase in interference must be accepted on the satellite side.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Datenübertragung in einem Satellitennetz und einem terrestrischen Netz bereitzustellten, durch das die oben genannten Nachteile vermieden werden könnten.The object of the invention is to provide a method for data transmission in a satellite network and a terrestrial network, by which the above-mentioned disadvantages could be avoided.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2.The object is achieved according to the invention by the features of claims 1 and 2.

Im erfindungsgemäßen Verfahren werden Daten in einem Satellitennetz und einem terrestrischen Netz übertragen. Ein Satellit überträgt Daten an Satellitenterminals. Terrestrische Basisstationen übertragen Daten an terrestrische Terminals. Das Satellitennetz und das terrestrische Netz decken zumindest teilweise das gleiche geographische Gebiet ab. Satellitenterminals können auch Daten mit den terrestrischen Basisstationen austauschen.In the method according to the invention, data is transmitted in a satellite network and a terrestrial network. A satellite transmits data to satellite terminals. Terrestrial base stations transmit data to terrestrial terminals. The satellite network and the terrestrial network at least partially cover the same geographical area. Satellite terminals can also exchange data with the terrestrial base stations.

Bei einer wetterbedingten Abschattung des Signals des Satelliten 14 zu den Satellitenterminals 18 (oder umgekehrt von den Satellitenterminals 18 zum Satelliten 14) wird die Wetter-Störintensität bestimmt.In the event of weather-related shadowing of the satellite 14 signal to the satellite terminals 18 (or conversely from the satellite terminals 18 to the satellite 14), the weather disturbance intensity is determined.

Die Datenkommunikation im Return-Link, das heißt von den Satellitenterminals zum Satelliten findet erfindungsgemäß wie folgt statt:

wenn die Wetter-Störintensität kleiner als ein erster Schwellwert Th_1a: direktes Übertragen der Daten von den Satellitenterminals (18) an den Satelliten (14),
wobei TH_1a der maximal erlaubten Wetter-Störintensität entspricht, damit das bei den Satellitenterminals (18) ankommende Signal noch einen ausreichenden Signal-Rausch-Spannungsabstand aufweist,
wobei bei einer Wetter-Störintensität größer als TH_2a Daten von den Satellitenterminals (18) an eine zweite terrestrische Basisstation (16b) übertragen werden, die sich in einem Gebiet befindet, in dem die Wetter-Störintensität kleiner als TH_1a ist,
diese terrestrische Basisstation (16b) diese Daten an den Satelliten (14) überträgt,
wobei TH_2a die minimal erforderliche Wetter-Störintensität, damit die beim Satelliten (14) ankommenden Signale eine gegenseitige Interferenz erzeugen, die unter einem bestimmten Schwellwert I_SAT liegt. Der Wert I_SAT ist hierbei in allen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens gleich und bezeichnet denjenigen Interferenzwert beim Satelliten, der noch akzeptabel ist, damit die beim Satelliten ankommenden Signale noch unterscheidbar sind und somit verwertet werden können,
wobei Daten, die der Satellit im Forward-Link an ein Satellitenterminal (18) in einem Gebiet übertragen möchte, in dem die Wetter-Störintensität größer als TH_2b ist, diese Daten vom Satelliten (14) zu einer terrestrischen Basisstation (16b) gesendet werden, die in einem Gebiet liegt, in dem die Wetter-Störintensität kleiner als TH_1b ist,
diese terrestrische Basisstation (16b) diese Daten direkt oder indirekt an das Satellitenterminal (18) unter Verwendung einer Frequenz in der Satellitenbandbreite oder in der terrestrischen Bandbreite übermittelt.
wobei TH_2b die minimal erforderliche Wetter-Störintensität ist, damit die Interferenz der von den terrestrischen Terminals (20) und den Satellitenterminals (18) in dem betreffenden Gebiet vom Satelliten (14) empfangenen Signale kleiner als ein definierter Schwellwert ist,
wobei im Forward-Link bei einer Wetter-Störintensität kleiner als TH_1b Daten direkt vom Satelliten (14) zu den Satellitenterminals (18) übertragen werden,
wobei TH_1b der maximal erlaubten Wetter-Störintensität entspricht, damit das beim Satelliten (14) ankommende Signal noch einen ausreichenden Signal-Rausch-Spannungsabstand aufweist.

The data communication in the return link, that is from the satellite terminals to the satellite according to the invention takes place as follows:

if the weather disturbance intensity is less than a first threshold Th _1a : directly transmitting the data from the satellite terminals (18) to the satellite (14),
where TH _1a corresponds to the maximum permissible weather disturbance intensity, so that the signal arriving at the satellite terminals (18) still has a sufficient signal-to-noise ratio,
wherein at a weather disturbance intensity greater than TH _2a, data is transmitted from the satellite terminals (18) to a second terrestrial base station (16b) located in an area where the weather disturbance intensity is less than TH _1a ,
this terrestrial base station (16b) transmits this data to the satellite (14),
where TH _{2a is} the minimum required weather disturbance intensity for the signals arriving at the satellite (14) to generate a mutual interference that is below a certain threshold I _SAT . The value I _SAT is in this case the same in all embodiments of the method according to the invention and designates that interference value at the satellite which is still acceptable, so that the signals arriving at the satellite are still distinguishable and can thus be utilized,
wherein data which the satellite desires to transmit in forward link to a satellite terminal (18) in an area where the weather interference intensity is greater than TH _2b is sent from the satellite (14) to a terrestrial base station (16b) located in an area where the weather disturbance intensity is smaller than TH _1b ,
this terrestrial base station (16b) transmits this data directly or indirectly to the satellite terminal (18) using a frequency in the satellite bandwidth or in the terrestrial bandwidth.
where TH _{2b is} the minimum required weather disturbance intensity, so that the interference of the signals received by the terrestrial terminals (20) and the satellite terminals (18) in the respective area from the satellite (14) is less than a defined threshold,
wherein in the forward link at a weather disturbance intensity less than TH _1b, data is transmitted directly from the satellite (14) to the satellite terminals (18),
where TH _1b corresponds to the maximum permissible weather disturbance intensity, so that the signal arriving at the satellite (14) still has a sufficient signal-to-noise ratio.

Die wetterbedingte Abschattung des Signals kann beispielsweise durch Regen, Schnee, Nebel oder andere Vorkommnisse hervorgerufen werden. Bei der Wetter-Störintensität kann es sich somit beispielsweise um die Regenintensität, die Schneeintensität etc. handeln. Bei der wetterbedingten Abschwächung des Signals kann es sich somit um jedes atmosphärische Vorkommnis handeln, das in der Lage ist, das elektromagnetische Signal bei den verwendeten Frequenzen für eine ausreichend lange Zeit abzuschwächen, so dass in dieser Zeit ein Kommunikationskanal aufgebaut werden kann und zumindest einige Daten übertragen werden können.The weather-related shadowing of the signal can be caused, for example, by rain, snow, fog or other occurrences. The weather disturbance intensity can thus be, for example, rain intensity, snow intensity, etc. The weather-related attenuation of the signal may thus be any atmospheric event capable of attenuating the electromagnetic signal at the frequencies used for a sufficiently long time, so that a communication channel can be established during this time and at least some data can be transmitted.

Es ist bevorzugt, dass bei einer Wetter-Störintensität größer als TH_2a Daten von den Satellitenterminals zu einer terrestrischen Basisstation übertragen werden, die das Gebiet abdeckt, in dem sich das Satellitenterminal befindet. Diese Übertragung kann unter Verwendung von Frequenzen in der Satellitenbandbreite oder in der terrestrischen Bandbreite erfolgen. Diese terrestrische Basisstation überträgt diese Daten an eine zweite terrestrische Basisstation, die sich in einem Gebiet befindet, in dem die Wetter-Störintensität kleiner als TH_1a ist. Diese zweite terrestrische Basisstation überträgt sodann diese Daten an den Satelliten.It is preferred that at a weather disturbance intensity greater than TH _2a, data be transmitted from the satellite terminals to a terrestrial base station covering the area in which the satellite terminal is located. This transmission can be done using frequencies in the satellite bandwidth or in the terrestrial bandwidth. This terrestrial base station transmits this data to a second terrestrial base station located in an area where the weather disturbance intensity is less than TH _1a . This second terrestrial base station then transmits this data to the satellite.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass Daten, die der Satellit im Forwardlink an ein Satellitenterminal in einem Gebiet übertragen möchte, in dem die Wetter-Störintensität größer als TH_2b ist, vom Satelliten zu einer zweiten terrestrischen Basisstation gesendet werden, die in einem Gebiet liegt, in dem die Wetter-Störintensität kleiner als TH_1b ist. Diese zweite terrestrische Basisstation überträgt diese Daten an eine erste terrestrische Basisstation, die in dem Gebiet liegt, in dem die Wetter-Störintensität größer als TH_2b ist. Diese erste terrestrische Basisstation überträgt diese Daten an das Satellitenterminal und verwendet hierbei eine Frequenz in der Satellitenbandbreite oder in der terrestrischen Bandbreite.Furthermore, it is preferable that data which the satellite wants to transmit in the forward link to a satellite terminal in an area where the weather disturbance intensity is larger than TH _2b is sent from the satellite to a second terrestrial base station located in an area, where the weather disturbance intensity is less than TH _1b . This second terrestrial base station transmits this data to a first terrestrial base station located in the area where the weather disturbance intensity is greater than TH _2b . This first terrestrial base station transmits this data to the satellite terminal using a frequency in the satellite bandwidth or in the terrestrial bandwidth.

In einer alternativen Ausgestaltung kann das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Merkmale aufweisen: Auch hierbei erfolgt eine Datenübertragung in einem Satellitennetz und einem terrestrischen Netz.In an alternative embodiment, the method according to the invention may have the following features: Here, too, data transmission takes place in a satellite network and a terrestrial network.

Ein Satellit überträgt Daten an Satellitenterminals. Terrestrische Basisstationen übertragen Daten an terrestrische Terminals. Das Satellitennetz und das terrestrische Netz decken zumindest teilweise das gleiche geographische Gebiet ab. Satellitenterminals können auch Daten mit den terrestrischen Basisstationen austauschen.A satellite transmits data to satellite terminals. Terrestrial base stations transmit data to terrestrial terminals. The satellite network and the terrestrial network at least partially cover the same geographical area. Satellite terminals can also exchange data with the terrestrial base stations.

In dieser alternativen Ausführungsform wird ein Schwellwert TH₂ definiert. Dieser bezeichnet die minimal erforderliche Wetter-Störintensität, damit die beim Satelliten ankommenden Signale eine gegenseitige Interferenz erzeugen, die unter einem bestimmten Schwellwert I_SAT liegt. Bei einer Wetter-Störintensität, die größer als TH₂ ist, werden in dem betreffenden Gebiet Frequenzen, die üblicherweise für die Kommunikation zwischen dem Satelliten und den Satellitenterminals verwendet werden, für die terrestrische Kommunikation zwischen den terrestrischen Basisstationen und den terrestrischen Terminals verwendet.In this alternative embodiment, a threshold TH _{2 is} defined. This indicates the minimum required weather interference intensity, so that the signals arriving at the satellite generate a mutual interference that is below a certain threshold I _SAT . At a weather disturbance intensity greater than TH ₂ , frequencies commonly used for communication between the satellite and the satellite terminals in the area in question are used for terrestrial communication between the terrestrial base stations and the terrestrial terminals.

Erfindungsgemäß wird somit die durch Regen oder andere Wettervorkommnisse verursachte Abschwächung des Signals vom oder zum Satelliten dazu verwendet, die Interferenz, die ohne die wetterbedingte Abschwächung des Signals beim Satelliten oder bei den Terminals auftreten würde, derart zu verringern, dass sie einen gewissen Schwellwert (Th_2a oder Th_2b) nicht überschreitet. Somit ist es möglich, Frequenzen, die üblicherweise ausschließlich in der Satellitenkommunikation verwendet werden können, auch in der terrestrischen Kommunikation zu verwenden, da sie zum Beispiel durch die wetterbedingte Abschwächung beim Satelliten keine nennenswerten Interferenzen verursachen würden. Hierzu wird erfindungsgemäß geprüft, ob die Wetter-Störintensität diesen Schwellwert Th₂ überschreitet, so dass nur für diesen Fall die genannten Frequenzen für die terrestrische Kommunikation verwendet werden. Wird der Schwellwert nicht überschritten, können diese Frequenzen nicht für die terrestrische Kommunikation verwendet werden.Thus, according to the invention, the attenuation of the signal to or from the satellite caused by rain or other weather events is used to reduce the interference which would occur without the weather-related attenuation of the signal at the satellite or at the terminals such that it reaches a certain threshold (Th _2a or Th _2b ). Thus, it is possible to use frequencies that can usually be used exclusively in satellite communications also in terrestrial communication, since they would not cause any appreciable interference, for example due to the weather-related attenuation at the satellite. For this purpose, it is checked according to the invention whether the weather disturbance intensity exceeds this threshold value Th ₂ , so that the frequencies mentioned are used for terrestrial communication only in this case. If the threshold is not exceeded, these frequencies can not be used for terrestrial communication.

In der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich trotz der wetterbedingten Abschwächung des Signals einen alternativen Übertragungsweg vom oder zum Satelliten bereitzustellen, so dass trotz des schlechten Wetters eine Kommunikation vom oder zum Satelliten möglich ist. In the first embodiment of the method according to the invention, it is possible despite the weather-related attenuation of the signal to provide an alternative transmission path from or to the satellite, so that despite the bad weather, a communication from or to the satellite is possible.

Im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Verfahren leiden Verfahren zur Übertragung von Daten von oder zu einem Satelliten gemäß dem Stand der Technik unter einer starken Signalabschwächung bei starken Regenfällen. Wenn hohe Frequenzen (z.B. im Millimeter Wave Bereich) verwendet werden, weisen die Regentropfen eine ähnlich Größenordnung auf wie die Wellenlänge des Signals. Dies verursacht einen Verlust elektromagnetischer Energie. Die Abschwächung des Signals (die üblicherweise in Dezibel pro Kilometer gemessen wird) aufgrund des Regens ist für Frequenzen größer als 10 GHz besonders gravierend, insbesondere, wenn die Länge des Signalpfades, die durch Regen betroffen ist, größer als 1 km ist. Schlimmstenfalls kann der Kommunikationslink komplett ausfallen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren rechnen die Wahrscheinlichkeit einer Signalabschwächung aufgrund eines starken Regenfalls mit in die Planung des Verbindungskanals als Sicherheitspuffer ein und akzeptieren eine dann noch verbleibende Restwahrscheinlichkeit für einen Komplettausfall des Übertragungskanals. Diese Nachteile können durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden werden.In contrast to the method according to the invention, methods for transmitting data from or to a satellite according to the prior art suffer from a strong signal attenuation in heavy rainfall. When high frequencies (e.g., in the millimeter wave range) are used, the raindrops have a similar magnitude to the wavelength of the signal. This causes a loss of electromagnetic energy. The attenuation of the signal (which is usually measured in decibels per kilometer) due to the rain is particularly serious for frequencies greater than 10 GHz, especially if the length of the signal path affected by rain is greater than 1 km. In the worst case, the communication link can fail completely. The methods known from the prior art include the likelihood of a signal attenuation due to a heavy rainfall in the planning of the connection channel as a safety buffer and accept a remaining residual probability for a complete failure of the transmission channel. These disadvantages can be avoided by the method according to the invention.

Es kann beispielsweise angenommen werden, dass das vom Satelliten verwendete Frequenzband zwischen den Frequenzen f_1SAT und f_2SAT liegt, wobei f_1SAT < f_2SAT. Die vom Satelliten üblicherweise verwendete Bandbreite wird somit definiert als B_sat = f_2SAT - f_1SAT. Üblicherweise werden die terrestrischen Basisstationen lediglich einen Teil der Bandbreite B_SAT benötigen, um eine Ersatzkommunikation zu den Satellitenterminals gemäß der ersten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitzustellen, um einen wetterbedingten Ausfall der Satellitenkommunikationsstrecke zu ersetzen. Der verbleibende Teil von der Bandbreite B_SAT kann somit für die terrestrische Kommunikation zwischen den terrestrischen Basisstationen und den terrestrischen Terminals verwendet werden, ohne dass hiervon die Satellitenkommunikation beeinflusst würde.For example, it can be assumed that the frequency band used by the satellite lies between the frequencies f _1SAT and f _2SAT , where f _1SAT <f _2SAT. The bandwidth commonly used by the satellite is thus defined as B _sat = f _{2 SAT} - f _{1 SAT} . Typically, the terrestrial base stations will require only a portion of the bandwidth B _SAT to provide substitute communication to the satellite terminals according to the first alternative of the method of the invention to replace a weather related satellite communication link failure. The remaining part of the bandwidth B _SAT can thus be used for the terrestrial communication between the terrestrial base stations and the terrestrial terminals, without this affecting the satellite communication.

Die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch verwendet werden, wenn in dem betreffenden Gebiet kein Satellitenterminal Daten zum Satelliten sendet oder von diesem empfängt. In diesem Fall ist es dennoch möglich, die üblicherweise für die Satellitenkommunikation verwendete Bandbreite B_SAT für die terrestrische Kommunikation zu verwenden. Dies findet dann statt, wenn die Wetter-Störintensität den Grenzwert TH_2a überschreitet, was bedeutet, dass die beim Satelliten ankommende Signalleistung innerhalb der Satellitenbandbreite im betreffenden Gebiet unter I_SAT liegt. Die tatsächlich beim Satelliten ankommende Interferenz kann geschätzt werden und muss unter dem Wert I_SAT liegen, damit die üblicherweise für die Satellitenkommunikation verwendete Bandbreite B_SAT für die terrestrische Kommunikation verwendet werden kann. Diese Schätzung der tatsächlich beim Satelliten ankommenden Interferenz könnte beispielsweise einen Worst Case annehmen, in dem der Interferenzwert, der durch das terrestrische Netzwerk beim Satelliten verursacht wird, maximal ist. Hierbei wird die Gesamtzahl der terrestrischen Nutzer zuzüglich eventueller terrestrischer Basisstationen betrachtet, die zur selben Zeit Satelliten-Uplink Frequenzen verwenden. Hierbei wird von einer maximal möglichen Übertragungsleistung ausgegangen. Zusätzlich wird die wetterbedingte Abschwächung des Signals berücksichtigt. Sofern sich dieser geschätzte Wert für die Interferenz unter dem maximal erlaubten Interferenzwert I_SAT befindet, kann die üblicherweise für die Satellitenkommunikation verwendete Bandbreite B_SAT für die terrestrische Kommunikation verwendet werden.The second embodiment of the method according to the invention can also be used if no satellite terminal transmits or receives data from the satellite in the relevant area. In this case, it is nevertheless possible to use the bandwidth B _SAT normally used for satellite communication for terrestrial communication. This takes place when the weather disturbance intensity exceeds the limit value TH _2a , which means that the signal power arriving at the satellite within the satellite bandwidth in the area concerned is below I _SAT . The actual interference arriving at the satellite can be estimated and must be below the value I _SAT so that the bandwidth B _SAT normally used for satellite communication can be used for terrestrial communication. For example, this estimate of the interference actually arriving at the satellite could assume a worst case where the interference caused by the satellite's terrestrial network is at a maximum. This will look at the total number of terrestrial users plus any terrestrial base stations that are using satellite uplink frequencies at the same time. This is based on a maximum possible transmission power. In addition, the weather-related attenuation of the signal is taken into account. If this estimated value for the interference is below the maximum permitted interference value I _SAT , the bandwidth B _SAT usually used for satellite communication can be used for the terrestrial communication.

Auch bei dieser Ausführungsform des Verfahrens wird somit die wetterbedingte Abschwächung des Signals dazu verwendet, die Interferenzen beim Satelliten derart gering zu halten, dass die Sequenzen, die üblicherweise für die Satellitenkommunikation verwendet werden, in dem betreffenden Gebiet für die terrestrische Kommunikation verwendet werden können.In this embodiment of the method as well, the weather-related attenuation of the signal is thus used to keep the interference at the satellite so low that the sequences which are usually used for satellite communication can be used in the relevant area for terrestrial communication.

Es ist bevorzugt, dass die Kommunikation von und zum Satelliten im Millimeter Wave Bereich stattfindet. Eine regenbedingte Abschwächung von Signalen kann beispielsweise für Frequenzen oberhalb von 10 GHz für Entfernungen > 1 km angenommen werden. Signifikante Signalabschwächungen können bei größeren Entfernungen oder größerer Wetter-Störintensität auch bei niedrigeren Frequenzen auftreten.It is preferred that the communication from and to the satellite take place in the millimeter wave range. A rain-induced attenuation of signals can be assumed, for example, for frequencies above 10 GHz for distances> 1 km. Significant signal attenuation may occur at longer distances or greater weather disturbance intensity even at lower frequencies.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Satellitenterminals Daten mit den terrestrischen Basisstationen über ein terrestrisches Datenübertragungsverfahren austauschen. Alternativ ist es möglich, dass dieser Datenaustausch stattfindet, indem die terrestrischen Basisstationen ein Übertragungsverfahren emulieren, das üblicherweise für die Datenkommunikation zwischen den Satelliten und den Satellitenterminals verwendet wird. Die Satellitenterminals können somit dasselbe RF-Frontend für die Kommunikation im terrestrischen Band und im Satellitenband verwenden, sofern die beiden Bänder nah beieinander liegen. Alternativ können zwei RF-Frontends verwendet werden, die sich jedoch zum Teil überschneiden können, sofern die beiden Bänder zu weit auseinanderliegen.It is further preferred that the satellite terminals exchange data with the terrestrial base stations via a terrestrial data transmission method. Alternatively, it is possible for this data exchange to take place by the terrestrial base stations emulating a transmission method commonly used for data communication between the satellites and the satellite terminals. The satellite terminals can thus use the same RF front-end for terrestrial band and satellite band communication, as long as the two bands are close together. Alternatively, two RF Frontends are used, but some can overlap, if the two bands are too far apart.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass die terrestrischen Basisstationen die Wetter-Störintensität durch Messen des vom Satelliten empfangenen Signals ermitteln. Es ist weiterhin bevorzugt, dass sowohl der Satellit, die Satellitenterminals, die terrestrischen Basisstationen und die terrestrischen Terminals, die durch den Regen verursachte Abschwächung sowie die Wetter-Störintensität selbst kennen.It is further preferred that the terrestrial base stations determine the weather interference intensity by measuring the signal received from the satellite. It is further preferred that both the satellite, the satellite terminals, the terrestrial base stations and the terrestrial terminals know the attenuation caused by the rain as well as the weather disturbance intensity itself.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Satellit, die Satellitenterminals, die terrestrischen Basisstationen und/oder die terrestrischen Terminals Kenntnis der Grenzwerte Th_1a und Th_2a bzw. Th_1b und Th_2b haben.Furthermore, it is preferred that the satellite, the satellite terminals, the terrestrial base stations and / or the terrestrial terminals have knowledge of the limit values Th _1a and Th _2a or Th _1b and Th _2b .

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform entscheidet in der Kommunikation im Forward-Link die erste terrestrische Basisstation, die die umgeleiteten Daten von der zweiten terrestrischen Basisstation, die sich außerhalb des vom Regen betroffenen Gebiets befindet, empfangen hat, ob sie die Daten an das Satellitenterminal unter Verwendung einer Frequenz in der Satellitenbandbreite oder in der terrestrischen Bandbreite übermittelt.In a further preferred embodiment, in communication in the forward link, the first terrestrial base station which has received the redirected data from the second terrestrial base station located outside the rain affected area decides whether to use the data to the satellite terminal a frequency in the satellite bandwidth or in the terrestrial bandwidth.

Allen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gemein, dass der Satellit seine Satellitenbandbreite B_SAT wie üblich verwenden kann, so dass es außerhalb des vom Regen betroffenen Gebiets nicht notwendig ist, Maßnahmen zu treffen, um Interferenzen im vom Regen betroffenen Gebiet zu vermeiden. Dies erfolgt bereits durch den Regen selbst.It is common to all embodiments of the method according to the invention that the satellite can use its satellite bandwidth B _SAT as usual, so that it is not necessary to take measures outside the area affected by the rain to avoid interference in the area affected by the rain. This is already done by the rain itself.

Zum Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es weiterhin wichtig zu berücksichtigen, dass, sofern die üblicherweise für die Satellitenkommunikation verwendete Bandbreite für die terrestrische Kommunikation auch verwendet würde, wenn die Wetter-Störintensität kleiner als TH₂ ist, die terrestrischen Terminals in diesem Fall noch Satellitensignale empfangen würden, was Interferenzen verursachen würde. Daher ist es wichtig, die üblicherweise für die Satellitenkommunikation verwendete Bandbreite B_SAT nur dann für die terrestrische Kommunikation zu verwenden, wenn die Wetter-Störintensität größer als TH₂ ist.To understand the method of the invention, it is further important to note that, if the bandwidth commonly used for satellite communication was also used for terrestrial communication, if the weather interference intensity is less than TH ₂ , the terrestrial terminals will still receive satellite signals in this case would, which would cause interference. Therefore, it is important to use the bandwidth B _SAT usually used for satellite communication only for terrestrial communication when the weather disturbance intensity is greater than TH ₂ .

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Figuren erläutert.

1 zeigt ein Szenario, in dem das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann,
2 eine Darstellung der Wetter-Störintensität in Abhängigkeit von der Zeit,

In the following, preferred embodiments of the invention will be explained with reference to figures.

1 shows a scenario in which the method according to the invention can be used,
2 a representation of the weather disturbance intensity as a function of time,

In 1 ist ein beispielhaftes Szenario dargestellt, in dem die erfindungsgemäßen Verfahren angewendet werden können. Es ist ein großes Gebiet dargestellt, das sowohl durch einen Satelliten 14 als auch durch mehrere terrestrische Basisstationen 16a bis 16d abdeckt wird. Es existieren somit ein Satellitennetz 10, sowie mehrere terrestrische Netze 12a bis 12d in diesem Gebiet. In dem betreffenden Gebiet befinden sich Satellitenterminals 18 sowie terrestrische Terminals 20. Hierbei ist es wichtig, dass die Satellitenterminals 18 Daten auch mit den terrestrischen Basisstationen 16a bis 16d austauschen können.In 1 an exemplary scenario is shown in which the methods of the invention can be applied. It is a large area represented by both a satellite 14 as well as through several terrestrial base stations 16a to 16d is covered. There is thus a satellite network 10, as well as several terrestrial networks 12a to 12d in this area. There are satellite terminals in the area 18 as well as terrestrial terminals 20 , It is important that the satellite terminals 18 Data also with the terrestrial base stations 16a to 16d can exchange.

Wie in 1 erkennbar kann der Satellit 14 aufgrund von Wettereinflüssen nicht direkt mit einigen der Satellitenterminals 18 im Bereich des ersten terrestrischen Netzwerkes 12a kommunizieren. In 1 ist daher dargestellt, dass der Satellit 14 seine Daten zunächst an eine terrestrische Basisstation 16a übermittelt, die sich in einem Gebiet befindet, in dem die Wetter-Störintensität kleiner als TH_1a ist, so dass diese direkt mit dem Satelliten 14 kommunizieren kann. Diese terrestrische Basisstation kann sich in demselben terrestrischen Netz 12a wie das terrestrische Satellitenterminal 18 befinden, an das die Daten übermittelt werden sollen oder aber in einem anderen terrestrischen Netz 12b bis 12d, das jedoch vom gleichen Satelliten 14 erreicht werden kann. Die terrestrische Basisstation 16a bis 16d, die die Daten vom Satelliten 14 empfängt, leitet diese an das betreffende Satellitenterminal 18 im Regengebiet weiter. Hierbei können Frequenzen verwendet werden, die üblicherweise in der terrestrischen Kommunikation oder aber auch in der Satellitenkommunikation verwendet werden. Bei Verwendung von Frequenzen, in der Bandbreite B_SAT, die üblicherweise vom Satelliten verwendet wird, erfolgt keine Einschränkung der für die terrestrische Kommunikation verfügbaren Bandbreite. Dennoch können aufgrund des vorhandenen Regens Interferenzen trotz der Verwendung der Satellitenbandbreite für die terrestrische Kommunikation wirkungsvoll vermieden werden. Das Weiterleiten der Signale im terrestrischen Netzwerk kann unter Verwendung der Infrastruktur des terrestrischen Netzwerks erfolgen die beispielsweise Hochgeschwindigkeitsverbindungen wie z.B. Glasfaserkabel oder schnelle RF-Links aufweisen.As in 1 the satellite can be recognized 14 due to weather conditions not directly with some of the satellite terminals 18 in the area of the first terrestrial network 12a communicate. In 1 is therefore shown that the satellite 14 his data first to a terrestrial base station 16a which is located in an area where the weather disturbance intensity is smaller than TH _1a , so that they are directly with the satellite 14 can communicate. This terrestrial base station can be in the same terrestrial network 12a like the terrestrial satellite terminal 18 to which the data is to be transmitted or in another terrestrial network 12b to 12d but from the same satellite 14 can be achieved. The terrestrial base station 16a to 16d , which receives the data from the satellite 14, passes these to the satellite terminal in question 18 continue in the rain area. In this case, frequencies can be used, which are usually used in terrestrial communication or even in satellite communication. When using frequencies in the bandwidth B _SAT , which is usually used by the satellite, there is no restriction on the bandwidth available for terrestrial communication. Nevertheless, due to the presence of rain, interference can be effectively avoided despite the use of satellite bandwidth for terrestrial communication. The forwarding of the signals in the terrestrial network can take place using the infrastructure of the terrestrial network, which for example has high-speed connections such as fiber-optic cables or fast RF links.

Um die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens nachzuweisen, wurden unter Verwendung von statistischen Modellen Regenfälle simuliert. Hierzu wurden Modelle verwendet, die in einigen der folgenden Veröffentlichungen dargestellt sind:

[10] Available on: http://www.racom.eu/
[11] Rec. ITU-R P.837, „Characteristics of Precipitation for Propagation Modelling,“ 1992-1994.
[12] Rec. ITU-R P.618, „Propagation Data and Prediction Methods Required for the Design of Earth-space Telecommunication Systems“.
[13] Rec. ITU-R P.676,"Attenuation by Atmospheric Gases".
[14] Rec. ITU-R P.836, „Water Vapor: Surface Density and total Columnar Content“.
[15] Rec. ITU-R P.838, „Specific Attenuation Model for Rain for use in Prediction Methods“.
[16] Rec. ITU-R P.839, „Rain Height Model for Prediction Methods“.
[17] Rec. ITU-R P.1144, „Guide to the Application of the Propagation Methods of Radio Communication“.
[18] Rec. ITU-R P.453, „The Radio Refractive index: its Formula and Refractivity Data“.

To demonstrate the effectiveness of the method of the invention, rainfall was simulated using statistical models. For this purpose models were used, which are shown in some of the following publications:

[10] Available on: http://www.racom.eu/
[11] Rec. ITU-R P.837, "Characteristics of Precipitation for Propagation Modeling," 1992-1994.
[12] Rec. ITU-R P.618, "Propagation Data and Prediction Methods Required for the Design of Earth-Space Telecommunication Systems".
[13] Rec. ITU-R P.676, "Attenuation by Atmospheric Gases".
[14] Rec. ITU-R P.836, "Water Vapor: Surface Density and Total Columnar Content".
[15] Rec. ITU-R P.838, "Specific Attenuation Model for Rain for Use in Prediction Methods."
[16] Rec. ITU-R P.839, Rain Height Model for Prediction Methods.
[17] Rec. ITU-R P.1144, "Guide to the Application of Propagation Methods of Radio Communication."
[18] Rec. ITU-R P.453, "The Radio Refractive Index: Its Formula and Refractivity Data."

Basierend auf dem Modell der International Telecommunication Union (ITU) in der Empfehlung ITU-R P 837 (siehe Veröffentlichung 11) ist es möglich, 15 verschiedene Regenzonen auf der Erde zu unterscheiden.Based on the model of the International Telecommunication Union (ITU) in Recommendation ITU-R P 837 (see publication 11 ) it is possible to distinguish 15 different rain zones on the earth.

In der folgenden Tabelle sind verschiedene Wetter-Störintensitäten dargestellt, sowie der Zeitanteil in Prozent, zu dem diese Wetter-Störintensitäten erreicht wurden. Die Wetter-Störintensitäten sind in mm/h angegeben. Die folgende Tabelle kann der Veröffentlichung 10 entnommen werden. Table 1: Rain rate R [mm/h] ITU-R P.837 [10]. Anteil der Zeit (%) A B C D E F G H J K L M N P O 1.0 <0.1 0.5 0.7 2.1 0.6 1.7 3 2 8 15 2 4 5 12 14 0.3 0.8 2 2.8 4.5 2.4 4.5 7 4 13 42 7 11 15 34 49 0.1 2 3 5 8 6 8 12 10 20 12 15 22 35 65 72 0.03 5 6 9 13 12 15 20 18 28 13 33 40 65 105 96 0.01 8 12 15 19 22 28 30 32 35 42 60 63 95 145 115 0.003 14 21 26 29 41 54 45 55 45 70 105 95 140 200 142 0.001 22 32 42 42 70 78 65 83 55 100 150 120 180 250 170 The following table shows various weather disturbance intensities and the percentage of time that these weather disturbance intensities were reached. The weather disturbance intensities are given in mm / h. The following table may be the publication 10 be removed. Table 1: Rain rate R [mm / h] ITU-R P.837 [10]. Proportion of time (%) A B C D e F G H J K L M N P O 1.0 <0.1 0.5 0.7 2.1 0.6 1.7 3 2 8th 15 2 4 5 12 14 0.3 0.8 2 2.8 4.5 2.4 4.5 7 4 13 42 7 11 15 34 49 0.1 2 3 5 8th 6 8th 12 10 20 12 15 22 35 65 72 12:03 5 6 9 13 12 15 20 18 28 13 33 40 65 105 96 12:01 8th 12 15 19 22 28 30 32 35 42 60 63 95 145 115 0003 14 21 26 29 41 54 45 55 45 70 105 95 140 200 142 0001 22 32 42 42 70 78 65 83 55 100 150 120 180 250 170

Die Anmelderin hat das im Folgenden beschriebene Szenario simuliert. Es wurde der Rückkanal eines Satellitendienstes, beispielsweise des TV-Dienstes eines Satelliten, betrachtet. Hierbei wurde ein Satellitenbeam betrachtet, der einen Teil des Vereinigten Königreiches abdeckt und im Ka-Band operiert. Dieser Satellitenbeam gehört zu Regenzonen, die in den genannten Veröffentlichungen mit F und H bezeichnet werden und die die folgenden Regenraten aufweisen: $R_{o,o 1} = 28 mm/h bzv {. R}_{0,01} = 32 mm/h .$

The Applicant has simulated the scenario described below. It was considered the return channel of a satellite service, such as the television service of a satellite. A satellite beam covering part of the UK operating in the Ka band was considered. This satellite beam belongs to rain zones, which are referred to in the publications mentioned with F and H and which have the following rain rates:

R_{O,O 1} = 28 mm / h bzv {, R}_{0, 01} = 32 mm / h,

Gemäß dem statistischen Modell, das in den ITU-R Empfehlungen gemäß Veröffentlichung 11 bis 18 vorgeschlagen wird, wurden Karten von tatsächlichen Regenfällen erstellt, die nach Raum und Zeit korreliert wurden. Dies bedeutet, dass ein Satellitenterminal abhängig von seiner Position unterschiedliche wetterbedingte Abschwächungen erfahren wird. Ferner wird die wetterbedingte Abschwächung zeitabhängig sein.According to the statistical model proposed in the ITU-R Recommendations according to Publication 11 to 18, maps of actual rains were compiled, which were correlated by space and time. This means that a satellite terminal will experience different weather-related attenuations depending on its location. Furthermore, the weather-related mitigation will be time-dependent.

Es wurden vier Stellen innerhalb des Satellitenbeams im Vereinigten Königreichs ausgewählt. In 2 ist die Veränderung der Wetter-Störintensität über eine Zeitdauer von 100 s simuliert worden. Hierbei wurden die folgenden zwei Grenzwerte verwendet: 1. Grenzwert TH₁: die minimal erforderliche Wetter-Störintensität, so dass ein Paket p, das durch den Satelliten innerhalb der Satellitenbandbreite mit maximaler Leistung P_max gesendet wird, bei seiner Ankunft am Satellitenterminal den minimal erforderlichen Signal-Rausch-Spannungsabstand E_s/N_o nicht erreicht. Zweiter Grenzwert TH₂: die minimal erforderliche Wetter-Störintensität, so dass die Leistung, die beim Satellit innerhalb der Satellitenbandbreite ankommt, unter I_SAT liegt, wobei I_SAT durch das terrestrische Netzwerk geschätzt wird auf Basis der Anzahl der terrestrischen und/oder der Satellitenterminals, die dieser Bandbreite im Regengebiet zugeordnet werden, und ferner unter Berücksichtigung der wetterbedingten Abschwächung des Signals.Four positions within the satellite team in the United Kingdom were selected. In 2 the change in the weather disturbance intensity over a period of 100 s has been simulated. The following two limits were used: 1. Threshold TH ₁ : the minimum required weather disturbance intensity so that a packet p transmitted by the satellite within the satellite bandwidth with maximum power P _max will arrive at the satellite terminal at the minimum required Signal-to-noise voltage gap E _{s /} N _o not reached. Second Threshold TH ₂ : The minimum required weather disturbance intensity such that the satellite's satellite bandwidth power arrives below I _SAT , where I _SAT is estimated by the terrestrial network based on the number of terrestrial and / or satellite terminals , which are assigned to this bandwidth in the rain area, and also taking into account the weather-related attenuation of the signal.

In der der Simulation gemäß 2 wurden vier Terminals an vier unterschiedlichen Koordinatenpositionen platziert. Diese sind in 2 mit U₁, U₂, U₃ und U₄ bezeichnet.In the simulation according to 2 Four terminals were placed at four different coordinate positions. These are in 2 denoted by U ₁ , U ₂ , U ₃ and U ₄ .

Nutzer U₁ erfährt keine wetterbedingte Signalabschwächung. Er kann somit direkt mit dem Satelliten 14 kommunizieren.User U ₁ experiences no weather-related signal attenuation. He can thus directly with the satellite 14 communicate.

Dagegen erfahren Nutzer U₃ und U₄ starke wetterbedingte Signalabschwächungen, so dass ihre Datenübertragung den geforderten Signal-Rausch-Spannungsabstand nicht erreichen wird. In diesem Fall werden diese Nutzer mit dem terrestrischen Netzwerk kommunizieren und die Übertragung zum Satelliten wird in einem anderen geographischen Gebiet unter Zwischenschaltung einer terrestrischen Basisstation erfolgen. In den Regengebieten, in denen sich Nutzer U₃ und U₄ befinden, wird das terrestrische Netzwerk die Satellitenbandbreite B_SAT für die terrestrische Kommunikation verwenden.In contrast, users U ₃ and U ₄ experience strong weather-related signal attenuation, so that their data transmission will not reach the required signal-to-noise ratio. In this case, these users will communicate with the terrestrial network and the transmission to the satellite will be in another geographical area with the interposition of a terrestrial base station. In the rain areas where users U ₃ and U ₄ are located, the terrestrial network will use the satellite bandwidth B _SAT for terrestrial communication.

Nutzer U₂ bedarf einer genaueren Betrachtung, da in einigen Zeitintervallen die wetterbedingte Abschwächung des Signals zwischen Grenzwert Th₁ und Th₂ liegt. Dies bedeutet, dass, sofern dieser Nutzer U₂ Daten direkt zum Satelliten 14 sendet, diese Datenübertragung nicht erfolgreich sein wird, weil der vom Satellitensystem geforderte minimale Signal-Rausch-Spannungsabstand nicht erreicht werden kann. Andererseits kann das terrestrische Netz innerhalb der Satellitenbandbreite keine Ersatzkommunikation zum Satelliten bereitstellen, da sonst Interferenzen beim Satelliten entstehen würden. Derartige Satellitenterminals können somit zu dieser Zeit weder mit dem Satelliten noch mit dem terrestrischen Netz kommunizieren.User U ₂ requires a closer look, since in some time intervals, the weather-related attenuation of the signal between limit Th ₁ and Th ₂ is. This means that, provided that user U ₂ data directly to the satellite 14 sends, this data transmission will not be successful, because the required by the satellite system minimum signal-to-noise ratio can not be achieved. On the other hand, the terrestrial network can not provide any substitute communication to the satellite within the satellite bandwidth, otherwise interference would occur at the satellite. Such satellite terminals can thus communicate with neither the satellite nor the terrestrial network at this time.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit die Kommunikation zwischen den Satellitenterminals und dem Satelliten lediglich dann unterbrochen, wenn die Wetter-Störintensität zwischen Th₁ und Th₂ liegt. Diese Grenzwerte müssen in Abhängigkeit von den Anforderungen des Systems kalkuliert werden und hängen von der Frequenz und der Position des Satellitenterminals ab.Thus, the communication between the satellite terminals and the satellite is only interrupted by the method according to the invention when the weather interference intensity is between Th ₁ and Th ₂ . These limits must be calculated depending on the requirements of the system and depend on the frequency and position of the satellite terminal.

Wenn man davon ausgeht, dass in einem Gebiet mit dem Radius R n_SAT Satellitennutzer existieren, sowie n_terrNutzer gilt üblicherweise n_SAT << n_terr. Wenn die Wetter-Störintensität über Th₂ liegt, können die Satellitenterminals nicht direkt mit dem Satelliten kommunizieren. Wenn man annimmt, dass die gesamte Bandbreite, die durch die n_SAT Terminals benötigt wird, B_SAT, _x% < B_SAT ist, wobei x% der prozentuale Anteil der Satellitenbandbreite ist, gewinnt das terrestrische Netzwerk eine zusätzlich Bandbreite von B_SAT, _100-%-x% für seine eigenen terrestrischen Terminals. Wenn beispielsweise B_SAT = 5MHz ist und in dem Regengebiet sich ein Nutzer U₄ befindet, der B_SAT, _20% = 1MHz benötigt, dann beträgt die Bandbreite, die durch das terrestrische Netzwerk verwendet werden kann, B_SAT, _80% = 4MHz. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit große Vorteile für geographische Gebiete, die häufig durch schwere Regenfälle betroffen sind.Assuming that satellite _users exist in an area with the radius R n _SAT , and n _terrestrants n _SAT << n _terr . If the weather disturbance intensity is above Th ₂ , the satellite terminals can not communicate directly with the satellite. Assuming that the total bandwidth required by the n _SAT terminals is B _SAT , _x% <B _SAT , where x% is the percentage of satellite bandwidth, the terrestrial network gains an additional bandwidth of B _SAT , _{100 -% - x%} for its own terrestrial terminals. For example, if B _SAT = 5MHz and there is a user U ₄ in the rain area that requires B _SAT , _20% = 1MHz, then the bandwidth that can be used by the terrestrial network is B _SAT , _80% = 4MHz. The method according to the invention thus offers great advantages for geographical areas which are frequently affected by heavy rainfall.

Claims

Method for data transmission in a satellite network (10) and a terrestrial network (12a-12d), wherein one satellite (14) transmits data to satellite terminals (18), terrestrial base stations (16a-16d) transmit data to terrestrial terminals (20) the satellite network (10) and the terrestrial network (12) at least partially cover the same geographical area, satellite terminals (18) also being able to exchange data with the terrestrial base stations (16a-16d), with weather-related shadowing of the satellite (14 ) to the satellite terminals (18) or, conversely, the weather disturbance intensity is determined, the data communication taking place in the return link, i.e. from the satellite terminal (18) to the satellite (14), as follows: if the weather disturbance intensity is less than a first threshold value Th _1a : directly transmitting the data from the satellite terminals (18) to the satellite (14), where TH _1a corresponds to the maximum allowable weather disturbance intensity for the signal arriving at the satellite terminals (18) still to have a sufficient signal-to-noise voltage separation, and at a weather disturbance intensity greater than TH _2a, data from the satellite terminals (18) directly or are transmitted indirectly to a terrestrial base station (16b) located in an area where the weather disturbance intensity is less than TH _1a , this terrestrial base station (16b) transmits this data to the satellite (14), TH _2a the minimally required weather disturbance intensity is, so that the signals arriving at the satellite (14) generate a mutual interference, which is below a certain threshold I _SAT . wherein data which the satellite desires to transmit in forward link to a satellite terminal (18) in an area where the weather interference intensity is greater than TH _2b is sent from the satellite (14) to a terrestrial base station (16b) located in an area where the weather disturbance intensity is less than a threshold TH _1b , this terrestrial base station (16b) directly or indirectly transmits this data to the satellite terminal (18) using a satellite bandwidth or terrestrial bandwidth where TH _{2b is} the minimum required weather disturbance intensity for the interference of the signals received by the terrestrial terminals (20) and the satellite terminals (18) in the respective area from the satellite (14) to be less than a defined threshold value Forward link at a weather disturbance intensity less than TH _1b Practice data directly from the satellite (14) to the satellite terminals (18) where TH _1b corresponds to the maximum permissible weather disturbance intensity, so that the signal arriving at the satellite (14) still has a sufficient signal-to-noise ratio.

A method of data transmission in a satellite network (10) and a terrestrial network (12a-12d), wherein at a weather interference intensity greater than TH _2a, data is transmitted from the satellite terminals (18) to a terrestrial base station (16a) covering the area in which the satellite terminal (18) is located, this terrestrial base station (16a) transmits this data to a second terrestrial base station (16b) located in an area where the weather disturbance intensity is less than TH _1a , this second one terrestrial base station (16b) transmits this data to the satellite (14) and wherein data which the satellite wants to transmit in the forward link to a satellite terminal (18) in an area where the weather disturbance intensity is greater than TH _2b , this first terrestrial base station (16a) transmits this data to the satellite terminal (18) using a frequency in the satellite bandwidth or in the terrestrial bandwidth ü bermittelt.

Method according to one of Claims 1 to 2 , characterized in that the communication takes place from the satellite (14) and to the satellite (14) in the millimeter wave range

Method according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the satellite terminals (18) exchange data with the terrestrial base stations (16a-16d) via a terrestrial data transmission method.

Method according to one of Claims 1 to 3 characterized in that the satellite terminals (18) exchange data with the terrestrial base stations (16a-16d) by the terrestrial base stations (16a-16d) emulating a transmission method commonly used for data communication between the satellite (14) and the satellite terminals (16). 18) is used.

Method according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the terrestrial base stations (16a-16d) determine the weather interference intensity by measuring the signal received by the satellite (14).

Method according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the satellite (14), the satellite terminals (18) and the terrestrial base stations (16a to 16d) have knowledge of TH _1a and TH _2a and TH _1b and TH _2b, respectively.

Method according to one of Claims 1 to 7 Characterized in that I _SAT from the terrestrial base stations (16a-16d) is determined on the basis of the attenuation of the signal through the rain and the number of terrestrial terminals (20) and said satellite terminals (18) located in the terrestrial area and with which data is to be exchanged using the bandwidth otherwise used for satellite communication.

Method according to one of Claims 1 to 8th characterized in that, in the communication in the forward link, the first terrestrial base station (16a) decides whether to send the data to the satellite terminal (18) using a frequency in the satellite bandwidth or in the terrestrial bandwidth.