CN1238887A - 地球通讯系统 - Google Patents

Abstract

一种地球通讯系统可在一本地地理区内作视频、音频、数据或任何形式的通讯，并可以极低成本供极大数目的通讯频道同时使用。其包括至少一个本地地球卫星(LTS)，最好位于一桅杆或其他支撑结构中，每一LTS具有与供数位发射视频、音频或数据的同步卫星对应的高频通讯装备，其安排在L带(1－2GHz)，S带(2－4GHz)或较高频率带以低功率输出发射，及具有全向天线设施供在水平平面中发射。信号可依据MPEG－2或依照任何已知或未来的信号算法予以数字化。

Description

地球通讯系统

技术领域

本发明涉及一种地球通讯系统，其可方便地用于在本地地理区域内的音频、视频、数据及其他形式的通讯，并具有可供使用的大量价廉的通讯频道。

背景技术

大众对音频、视频及数据通讯的兴趣正迅速增加，目前现有的地球通讯电路、无线电通讯频道及卫星通讯系统均被广泛使用。专用有线系统亦被用以涵盖本地地理区域并备有大量的TV频道，该有线系统还可用做传送数据的目的。

数字传输技术已被发展出来，结果，数位消费者的TV传送可自卫星应答器供应。由于利用了数字技术，每一应答器所发射的节目数目不再限于一个节目，因为一个应答器可以同时发射数个节目。

但对于地球传输技术而言，合适的系统尚未开发出来，但希望这种专用系统将在数年以后可供使用。为此，将要求开发一种适当的编码器及解码器，特别是为地球数字传输技术及供今日所用的TV传送目的的频带。已有许多的努力和大量的资金投入到开发适合的技术，但目前为止，这些努力尚未获得成功。

本发明的公开

本发明是基于目前所用的卫星传送技术可用于地球传送的发现。

因此，具有接收数字卫星信号装备的用户也可使用相同装备接收地球传送信号。这可以将作为本地地球卫星(LTS)使用的通讯装备安排在卫星中成为栀杆状及其他合适的基状而实现。自一LTS的信号传送是依照数字传输的传统标准，如目前所用的传统轨道同步卫星，即MPEG-1或MPEG-2或其他适于音频、视频或数据传送目的的标准。目前所适合的标准为调频MPEG-2(与MPEG-1亦相容)，但也可使用其他已知或未来的标准，调幅(AM)传送技术也可使用作为调频(FM)传输技术的备选。每个LTS的传送是利用低输出功率及一个设置的最好不受方向影响的天线。结果，安排适当数目的LTS可涵盖一本地地理区，而使居民对数据、视频(TV)及音频通讯的个别通讯频道得以存取。该系统的优点稍后再详细讨论。

根据本发明的地球通讯系统包括至少一个本地地球卫星(LTS)，较佳是位于一栀杆中或任何其他支撑结构中，每个LTS具有的高频通讯装备实质上对应于传统的同步卫星，用在L波段(1-2GHz),S波段(2-4GHz)或较高频带以相对低功率输出的视频、音频及数据的数字发射，或具有低功率输出的较高频带及具有全方向天线装置以供于水平平面中发射。

附图的简要说明

本发明的数个非限制的实施例，将结合附图进行充分叙述，其中，

图1为本发明的仅包括一个本地地球卫星(LTS)，二个系统用户的一个

   基本系统示意图；

图2为支撑不同高度的二个LTS的一个栀杆的侧视略图；

图3为本发明的一个系统侧视略图，从理论上示意多个LTS是如何在一个环

   形区域内安排的；

图4为4个LTS成方形安排的俯视图，指出用户可与这4个LTS中任何一

   个通讯的区域；

图5为数个栀杆的侧视图，每个栀杆支撑一个LTS，目的在于说明栀杆或其

   他支撑结构可使彼比距离更近；及

图6为俯视图，说明数个LTS可连在一起供内部通讯

本发明实施例

如上所述，本发明是依照发现目前用于数字卫星通讯目的的通讯技术，也可用于地球通讯的目的。这一事实以前并未被承认，结果所有的研究努力均导向其他技术的发展，构成在传统TV频道系统中的数字传输。

根据本发明，目前在现代地球轨道通讯卫星中使用的通讯装备被安排成一栀杆型或其他适合的结构，因此形成一本地地球卫星(LTS)。应答器连接一全向天线系统，使用此系统的用户宜使用抛物面天线，其可导向全向天线系统。

上述型式的一个简单系统如图1所示，其显示一具有大体环形及有限地理涵盖的LTS，其边境用1表示，数个抛物面天线用2及2′表示，每一天线均连接至装备3,3′，其用以对传统卫星所发射的相同形式的数字信号进行接收及解码。此种装备3,3′的输出波馈入至一电脑并且一视频信号可在监视器，TV荧幕或任何其他装置上观看，而音频信号由一扩音器系统转换为音频。如涉及数据通讯，一些也许是多方向的，即具有用于接收/发射信号的相关装置的电脑可接收及发射从电脑至LTS的信号，因此可与连接到LTS的其他电脑通讯或与LTS通讯的通讯系统通讯。

上述的系统为一基本系统，即仅公开一个LTS。但在本地地理区域中的LTS数目可以如所需增加，因而增加通讯频道的数目是不定的。

增加LTS的数目可将一个以上的LTS安排于一栀杆或其它支撑结构中，而相隔一适当的垂直距离。如图2所示。此外，此种栀杆或支撑结构还可安排成水平相隔(如图3所示)，但用户必须有合适的方向性天线设施，例如抛物面天线或一多波束方向性天线，天线连接至所用LTS的应答器，其仅需与用户的位置间隔数度，以便减低位于邻近LTS的干扰至一可接受程度(自邻近非选择的LTS的干扰减低几乎至0)。

在所用LTS的应答器与用户间的通讯涉及低输出功率发射，典型为输出功率2-5瓦即已足够，当然，增加了输出功率也可应用。高频带发射也可应用，较好地是自S带范围24GHz开始，直到400GHz，但发射也可在此范围以外，如在L带以内(1-2GHz)。

低输出功率结合高频发射可达成限制发射至一预定的限制本地地理区。通过增加/减低发射的输出功率，可以如愿地修正LTS涵盖的区域。特别是在不同位置的一个或更多LTS间发生干扰时，还可利用天线系统的修改，降低非所需区域的输出，并作为降低输出功率的一种备用方式。

在本发明系统中，同步地球轨道卫星与一个LTS间的干扰问题不会发生，因为LTS位于低于该卫星所限定的弧界之下。因此，由同步卫星发射的信号可自LTS发射的相同频率信号上收到而无干扰，因为抛物面形接收天线在安排接收自地球轨道卫星接收信号时，与接收自LTS信号相比，已增加其水平平面角度。

根据本发明的系统在一本地地理区中能获得许多通讯频道。已知，同步卫星位置上的不同仅需在2°-3°即可避免以相同频率发射的频道间干扰。即，使本发明系统的角度差增加至6°，就会形成如图3所示环形安排的60(360°/6)LTS位置。如果每一栀杆或任何其他支撑本地地球卫星的结构安排成支撑三个个别LTS(位于高；极高及超高)，能涵盖预定限制的地理区内的LTS数目将可增加至180(3×60)个，而具有二个LTS的安排则增加至120(图2)。每个LTS可发射大约5000个相当质量的TV节目，结果，本发明的系统可同时发射900.000(180×5.000)不同TV节目于本地区内而无干扰问题。该数目尚可进一步增加，由于LTS也可安排为与地平面成高-低的关系，(如图5所示)，而位置的每点甚至比图3所示还可以更接近。图3的环形结构可由其他结构代替，另一例子见图4所示。

关于自一个LTS接收信号的装备，可使用抛物面碟形天线及有数字解码器的卫星接收机，但LTS发射频道的频率必须与目前的同步卫星所用的频率范围相同。因此，接收TV或TV文本的用户不需要额外的昂贵装备，唯一需要的修改，是将抛物面碟形天线方向朝向LTS既可。

关于经由本发明系统发射的TV节目，可以安排一个供TV发射目的而与抛物面碟形天线连接的LTS及接收自轨道同步卫星发射的节目装备，再经由LTS发射这些节目。结果，用户将可获得所有这些频道的存取而无需正常时需要的大型直径的碟形天线及使天线旋转的控制系统以便找出及接收来自不同位置的不同同步卫星信号。用户也可申请使用付费频道节目而为观看的时间付费。

本发明系统的另一有趣特性为真实的“请求视频”的可能性。利用数字传输技术及“精灵卡”已经提供了目前同步卫星系统中的用户观赏要求观赏的节目，电影片，但该系统涉及在某一个特定时段传送电影，用户可用电话给作业人员要求以开始时间放映一影片。一特殊信号被送至该用户，此时启动解码器(或一精灵卡)以将该申请的影片解码从开始直到终了。观看此特殊影片的费用向用户收取。但这不能视为真正的请求视频，因为用户被限制在有限数目影片间作一选择，用户还必须接受预定的开始时段。

由于本发明系统中有大量的频道可用，可提供达到用户需求的要求视频。可用电话及在任何起始时间预订任何影片。预订影片时，用户收到所使用的频道号码信息，例如28F。操作员可自一影片图书馆存取一视频影片，即通过卫星通讯获得，也可从世界上任何部分获得所要影片，由操作员以高速的数字化形式传送及储存在合适的储存媒体中，例如一硬碟储存装置。即任何可用的影片可供世界上任何用户在所需时间观赏，价格则与特殊用户有关。

如上所述，本发明系统也可用来供数据通讯的目的。可备有发射及/或接收装备的一电脑与天线连接供与一LTS通讯。例如可经由国际通讯网路建立通讯以利于高速通讯及电话所不及的高速通讯。自LTS的链路可经由一地球轨道同步卫星，电缆、一LTS链路系统(稍后再讨论)或其他任何适当方法获得。该电脑还可用为一TV接收机、或链接至单独监视器如TV荧幕一样。

如上所述，本发明系统也可与一个或更多地球链路系统一部分的LTS共用。在天线系统内最好包括一方向性天线导向第二个LTS，最好还有一相似形状的天线导向第一个LTS，则在LTS间可建立一链路。为了与第三个LTS通讯，所述的第二个LTS也可与第一个LTS相似的方式予以安排，该第三个LTS再与第四个LTS通讯并以此类推，(图6)。因而本地地区可以彼此互联及/或建立链路以供远距离数据，视频或音频通讯及/或与适当的中心通讯，使有机会存取通讯有线网路或卫星通讯或任何所需的功能。

利用LTS供纯音频通讯亦属本发明的范围，即用户可由小型收发机以与LTS接触并与有相以通讯装备的另一用户作口头接触。此外，LTS还可连接至一公共电话网路、因而一用户如具有与蜂窝电话相似的装备时可传送及接收电话。

本系统中供地球通讯系统使用的LTS型式尚未进行详细叙述，但包括本技术领域人员已知的通讯系统，即适合于地球轨道中通信卫星的装备，通常涉及到同步卫星。天线系统通常为全方向性，但可如前所述，也包括具有方向性波瓣的天线。自一LTS接收信号的装备最好包括与自一同步卫星利用数字传输技术接收信号相似的装备。本发明系统的一个优点为所需的方向性天线比接收自同步卫星信号的碟形天线少许多。较佳信号技术为MPEG-2，但如前所述，任何已知的或未来的数字传输技术也可使用，包括较早的MPEG版式(MPEG-1)。调频(FM)为较佳的调变技术，但调幅(AM)也可使用。

上述本发明系统的实例仅供说明可与本发明系统共用的某些应用。但使用范围绝不仅限于此。由于本发明可使在任何特定区域内有大量通讯频道可用而在其他频道或发射机之间并无干扰问题(由于信号的较短范围及接收用天线方向性)，因而，本发明开启了一个崭新而已知技术无有的可能性。在此系统中的LTS可利用现有的栀杆结构或其他高结构及一低成本LTS以实现廉价的本发明系统。接收TV节目仅需使用现有的和广泛使用的接收来自同步卫星的信号的装备。

从一电脑至一LTS之间双向通讯的可能性使公司、本地机关及其他方面间开启了通讯领域，及个人也可与本地商店及其他本地商业通信，即订购及采买等。

以上均可由低成本装备及经过测试的技术得以完成，因而在一限制及本地地理区中有大量的通信频道/频率可用。

工业应用性

本发明系统可解决数字视频，音频及数据信号的地球传输问题。现有的卫星接收TV机可接收来自本系统的LTS的数千TV频道而不需额外的修改及装备。有线TV频道终将过时，由于其可经由有线传送的节目数太低以及设立一有线网路的初步费用将使有线电视过时。所有目前存在于传统地球TV系统中的“阴影”(回声)也均可避免。

此外，该系统还可用作数据通讯的目的，因而使通讯速度增加至本地区域网路(LAN)的速度。例如，在都市中，本地行政的数据系统可由当地学校，救护单位及其他本地单位可以存取而不需当地的高速有线系统。本地TV也可以低成本供应所有居民。

根据本发明的本地系统还可用作由同步卫星或地球发射的TV节目的中继器，本地系统还可在一网路中共同链接。

以如此低成本而能获得大量的频道/频率开始了以前所不知的利用信息科技(IT)供新颖及有价值的目的的可能性，例如，在教育、本地购物、请求视频、工作(离家很远的工作)、高速国际网路通讯及许多其他范围的用途。

Claims (11)

1．一种地球通讯系统，其特征在于，其包括至少一个本地地球卫星(LTS)，最好位于一栀杆结构或任何其他支撑结构，每一LTS均具有实质上与传统同步卫星对应的用于数字传送视频、音频或数据的高频通讯装备，安排在L带(1-2GHz),S带(2-4GHz)或其他较高频带以低输出功率发射，并最好具有用于大体上水平平面发射的全向天线设备。

2．根据权利要求1的地球通讯系统，其持征在于，信号依照MPEG-2予以数字化。

3．根据权利要求1的地球通讯系统，其特征在于，信号依照任何已知的或未来的信号算法予以数字化。

4．根据权利要求1至3中任何一项的地球通讯系统，其特征在于，由每一本地地球卫星(LTS)所涵盖的区域可由调整输出功率按需要增加或减低。

5．根据权利要求1至4中任何一项的地球通讯系统，其特征在于，在至少二个邻近位置本地地球卫星(LTS)的天线系统在栀杆或其他支撑结构上彼此以不同的高度分隔支撑，有足够的间隔便于接收自天线系统以某频率发射的信号，而不会有来自另一天线系统所发射的相同频率的不当干扰。

6．根据权利要求1至5中任何一项的地球通讯系统，其特征在于，二个相邻位置栀杆或支撑结构水平平面中地理位置彼比有足够间隔以便于接收自一位置发射的某一频率的信号，而不会有自另一位置以相同频率发射的信号的不当干扰。

7．根据权利要求1至6中任何一项的地球通讯系统，其特征在于，设置本地地球卫星(LTS)与一系统连接与同步卫星通讯，并安排成作为所述的同步卫星收到的信号中继器。

8．根据权利要求1至7中任何一项的地球通讯系统，其特征在于，设置本地地球卫星(LTS)与一系统连接供视频电影的分配，而该系统中可用的视频电影可由系统中的用户在任何时间请求个人观赏。

9．根据权利要求1至8中任何一项的地球通讯系统，其特征在于，至少二个本地地球卫星(LTS)被安排彼比通讯，为此目的，最好使用具有方向性的天线系统。

10．根据权利要求1至9中任何一项的地球通讯系统，其特征在于，至少一个本地地球卫星(LTS)安排成具有连接至一资料通讯网路的电缆，一公共或私人电话网路或其他现有的有线网路。

11．根据权利要求1至10中任何一项的地球通讯系统，其特征在于，至少一个本地地球卫星(LTS)安排成具有天线及通讯装备以便与至少一个同步地球轨道卫星作双向通讯。

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