CN1262002A - 卫星广播系统以及广播卫星 - Google Patents

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Abstract

一种结构简单而且能够对应于广播信号变化服务区域的卫星广播系统和广播卫星。在广播卫星中,Ka频带用天线接收经过在Ka 频带由多个通信信道构成的上行信道到来的信号,带通滤波器(12)通过把该天线的接收信号进行滤波抽取出广播信号。在用合成器(15)把被抽取出的广播信号按照预先确定的通信信道进行合成并且用高输出放大器(16)进行该合成信号的功率放大以后,被放大了的信号提供给S频带用天线的多个一次辐射器(53)中预先决定的辐射器,而且从S频带用天线向与一次辐射器(53)相对应的预定区域进行发射。

Description

卫星广播系统以及广播卫星
技术领域
本发明涉及利用配置在赤道上空的静止轨道的广播卫星，提供图像、声音、数据等广播的卫星广播系统以及该卫星广播系统中使用的广播卫星。
技术背景
近来，伴随着对于广播服务多样化的要求和通信技术发展，在地面广播的基础上正在开始进行卫星广播。该卫星广播由于即使在地面上不配备大规模的基础设施也能够在广阔的地域提供服务，因此作为能够对应于进一步需求的媒体正在引起人们的注意。
在日本以往的卫星广播系统中，已经实用化BS(BroadcastingSatellite)、CS(Communication Statellite)广播，同时还开始进行数字广播。在其它的国家也正在开发、实用几乎相同规模的卫星广播系统。
然而，在这些任一种卫星广播系统中，都构成为用特定的发射台收集多个信道的广播信号，在复用化的基础上向朝向广播卫星的上行信道进行发送。而且在广播卫星中，把经过上行信道到来的信号进行对应于朝向地面的下行信道的频率的频率变换，以及功率放大后向预定的服务区域进行发送。因此，多个信道的所有广播信号都朝向预定的服务区域发送，不能够仅对于单一的服务区域进行。
另外，由于需要收集多个信道的广播信号并向上行信道发送的馈源链接台(feeder link)，同时，在从广播电台实时地收集广播信号的情况下，需要确保广播电台与馈源链接台之间的地面系统的传输通道，因此系统复杂。
如上所述在以往的卫星广播系统中，向广播卫星的信号发送由特定的馈源链接台直接承担，而且由于广播卫星仅是把从馈源链接台发送来的信号进行中继传送，因此系统结构复杂，而且服务区域单一，缺乏灵活性。
本发明是考虑到这样的情况而产生的，目的在于提供系统结构简单而且能够按照每个广播信号变化服务区域的卫星通信系统以及能够实现该卫星通信系统的广播卫星。
为了达到以上的目的，本发明例如是从广播电台等多个发射台使用配置在赤道上空的静止轨道的广播卫星提供广播的广播系统，上述广播卫星具有接收经过设定了多个通信信道的预定的上行信道到来的信号的例如Ka频带用天线等接收天线；包括有多个辐射器，对于多个预定区域的每一个形成射束的例如S频带用天线等发射天线；从用上述接收天线接收的信号分别抽取出各通信信道的信号的例如带通滤波器等信道分离装置；以及对应于上述多个辐射器的每一个设置的，把由上述信道分离装置抽取出的各通信信道信号中的预定信号复用的同时把进行功率放大得到的信号提供给对应的辐射器的例如由合成器以及高输出放大器等构成的信号处理装置；另外，上述多个发射台的每一个通过设定在上述上行信道的多个通信信道中的对应于分配给本台的所希望广播区域的通信信道，向上述上行信道发送广播信号。
通过这样的装置，经过上行信道到达广播卫星的信号用接收天线接收以后，用信道分离装置按设定在上述上行信道中的多个通信信道的每一个进行分离。而且，这样被分离的各通信信道的信号由与发射天线所具有的多个辐射器的每一个对应设置的每一个信号处理装置在预定的通信信道的信号之间复用的同时进行功率放大，然后从对应于各信号处理装置的辐射器辐射，向该辐射器形成射束的区域发射。从而，发射台发射的广播信号从与为了发射其广播信号所使用的通信信道相对应的辐射器向其辐射器形成射束的区域进行发射。即，通过适宜地选择为了发射广播信号而使用的通信信道，能够在发射台一侧任意地决定广播区域。
另外在本发明中，上述结构中的设定在上行信道中的多个通信信道包括对应于多个辐射器的每一个的通信信道和对应于多个辐射器中的某些个的通信信道，而且在存在多个与对应设置的辐射器相对应的通信信道的信号的情况下，信号处理装置把这些信号复用。
通过这样的装置，经过对应于多个辐射器中的某些个的通信信道到达广播卫星的信号从对应于该通信信道的多个辐射器的每一个向多个区域发射。从而，使得可以进行广播区域的选择，不仅把广播区域作为各辐射器形成射束的区域单位，而且可以把多个辐射器形成射束的区域合成的区域作为一个单位，提高运用的灵活性。
另外在本发明中，上述结构中的多个发射台的每一个发射实施了扩频调制的广播信号，而且在存在多个与对应设置的辐射器相对应的通信信道的信号的情况下，信号处理装置通过合成这些信号进行复用。
通过这样的装置，由于在实施了扩频调制的信号之间不产生干涉，因此信号处理装置进行的合成处理可以是比较单纯的处理。从而，信号处理装置的处理简单，能够谋求结构的简化。
附图的简单说明
图1示出本发明一实施形态的卫星广播系统的概略结构。
图2是示出图1中的广播卫星SAT的外观结构的斜视图。
图3示出把服务区域进行4分割时的波束配置的一例。
图4是示出图2中卫星主体1内部设置的信号处理装置的结构的功能框图。
图5示出经过上行信道到达广播卫星SAT的信号与广播卫星SAT发射的信号的关系例。
图6示出经过上行信道到达广播卫星SAT的信号与广播卫星SAT发射的信号的关系例。
图7示出经过上行信道到达广播卫星SAT的信号与广播卫星SAT发射的信号的关系例。
图8示出经过上行信道到达广播卫星SAT的信号与广播卫星SAT发射的信号的关系例。
用于实施发明的最佳形态
以下，参照附图说明本发明的一实施形态。
图1示出本实施形态的卫星广播系统的概略结构。该卫星广播系统具有多个(这里是2个)广播电台BC1、BC2和广播卫星SAT。广播电台BC1、BC2把广播公司等制作编辑的节目信号经过Ka频带的上行信道向广播卫星SAT发射。广播卫星SAT由卫星跟踪管理站STCC进行管理使得例如静止在赤道上空的静止轨道的预定位置。
这里，广播卫星SAT构成为例如如图2所示。图2中，符号1所示的是卫星主体。在该卫星主体1上设置着作为电力源的太阳能电池板2、3，Ka频带用天线4，S频带用天线5。另外Ka频带用天线4由例如具有2.5m级口径的反射镜41以及一次辐射器42构成。另外S频带用天线5由例如具有15m级口径的反射镜51以及一次辐射器群52构成。
而且，从各广播电台BC1、BC2发射来的广播信号由Ka频带用天线4接收，由设置在卫星主体1内部的信号处理装置(后述)进行解调、放大以后，变换为S频带的信号。而且，把该变换了的广播信号从S频带用天线5经过S频带的下行信道向服务区域发射。
在服务区域中，如图1所示，例如设置在办公室和家庭中的固定台以及车载接收装置和便携终端装置等移动台MS接收来自广播卫星SAT的广播信号。
另外，在S频带的下行信道中，例如具有64～256kbps/信道的传送速度的多个信道复用为最大900信道左右。另外，在用各信道传送图像信号时，作为图像编码方式，例如使用MPEG4(MovingPicture Expert Group 4)。
S频带用天线5的一次辐射器群52具有多个(本实施形态中是4个)一次辐射器，把服务区域内部分割为多个(本实施形态中是4分割)而分别形成射束。图3示出把服务区4分割时的波束配置的一例。图3中，#1～#4表示用相互不同的射束形成的接收区域。
图4是示出在卫星主体1的内部设置的信号处理装置的结构的功能框图。在该图中，用符号10表示的是信号处理装置，具有低噪声放大器11、5个带通滤波器12(12-1～12-5)，5个混频器13(13-1～13-5)，5个振荡器14(14-1～14-5)，4个合成器15(15-1～15-4)以及4个高输出放大器16(16-1～16-4)。
由Ka频带用天线的一次辐射器42接收的广播信号提供给低噪声放大器11，用该低噪声放大器11放大以后分别输入到带通滤波器12-1～12-5的每一个。
在带通滤波器12-1中，通过以预定的频率f1为中心频率的±B带宽的信号成分。通过了该带通滤波器12-1的信号在混频器13-1中，与振荡器14-1发生的f1-fs频率的信号相混合，变换为中心频率为fs的信号后，提供给合成器15-1。
带通滤波器12-2、混频器13-2以及振荡器14-2，带通滤波器12-3、混频器13-3以及振荡器14-3，带通滤波器12-4、混频器13-4以及振荡器14-4的每一个也都与带通滤波器12-1、混频器13-1以及振荡器14-1相同，把低噪声放大器11的输出信号变换为中心频率为fs的信号，分别提供给合成器15-2～15-4。进而，在带通滤波器12-5、混频器13-5以及振荡器14-5中，也与带通滤波器12-1、混频器13-1以及振荡器14-1相同，把低噪声放大器11的输出信号变换为中心频率为fs的信号，提供给全部合成器15-1～15-4。
其中，带通滤波器12-2～12-5分别以与带通滤波器12-1不同的频率f2～f5为中心频率，通过±B带宽的信号成分。另外在振荡器14-2～14-5中，发生具有与对应的带通滤波器12-2～12-5中通过信号的中心频率与频率fs之差相当的频率的信号。
在合成器15-1～15-4中，把从混频器13-5输出的信号分别合成在从混频器13-1～13-4的每一个输出的信号上。从合成器15-1～15-4的每一个输出的合成后的信号在高输出放大器16-1～16-4的每一个中被放大了以后，分别供给到构成S频带用天线5的一次辐射器群52的4个一次辐射器53-1～53-4。
其次，说明以上那样构成的卫星广播系统的动作。
这里，设构成S频带用天线5的一次辐射器群52的4个一次辐射器53-1～53-4分别形成对图3中的接收区域#1～#4的射束。而且，设在上行信道中通过频率分割设定把中心频率作为f1～f5的通信信道(以下，分别称为第1通信信道～第5通信信道)。在这些各通信信道中，第1～第4通信信道分别对应于接收区域#1～#4的每一个，预先决定为用于发射在各接收区域要限定广播范围的广播信号的通信信道。另外第5通信信道预先决定为用于发射要把接收区域#1～#4的全部(服务区域全部)作为广播范围的广播信号的通信信道。
在本实施形态的卫星广播系统中，不具有用于从各广播电台BC1、BC2收集广播信号向广播卫星SAT进行发射的馈源链接台，广播电台BC1、BC2分别独立地进行向上行信道的广播信号的发射。另外，设在广播信号的发射中使用的通信信道对应于成为其广播信号的广播对象的广播区域。进而设各广播电台BC1、BC2发射的广播信号，为与在接收终端一侧用于选择其广播信号接收的选择号码(所谓信道号)相对应的使用扩展码实施了扩频调制的信号。
这样从广播电台BC1、BC2分别发射的广播信号由Ka频带用天线4接收，在该Ka频带用天线4中，接收把从广播电台BC1、BC2分别发射的广播信号合成了的信号。
由该Kb频带用天线4接收的信号用低噪声放大器11放大了以后分别提供给带通滤波器12-1～12-5，由带通滤波器12-1～12-5分离为各通信信道的广播信号(有时也包括扩频调制中使用的扩展码相互不同的多个同步信号)。而且，由带通滤波器12-1～12-5分离了的各广播信号由混频器13以及振荡器14分别实施频率变换使得把中心频率统一为fs。
接着，进行了频率变换以后的广播信号对经过第1～第4通信信道到来的信号，分别在合成器15中与经过第5通信信道到来的信号进行合成。
而且，把经过第1通信信道到来的广播信号与经过第5通信信道到来的广播信号合成后构成的广播信号用高输出放大器16-1进行了功率放大以后供给到一次辐射器53-1，由此用S频带用天线5向接收区域#1发射。把经过第2通信信道到来的广播信号与经过第5通信信道到来的广播信号合成后构成的广播信号用高输出放大器16-2进行了功率放大以后供给到一次辐射器53-2，由此用S频带用天线5向接收区域#2发射。把经过第3通信信道到来的广播信号与经过第5通信信道到来的广播信号合成后构成的广播信号用高输出放大器16-3进行了功率放大以后供给到一次辐射器53-3，由此用S频带用天线5向接收区域#3发射。把经过第4通信信道到来的广播信号与经过第5通信信道到来的广播信号合成后构成的广播信号用高输出放大器16-4进行了功率放大以后供给到一次辐射器53-4，由此用S频带用天线5向接收区域#4发射。
这样，如图5所示，在经过第1～第5通信信道分别各到达广播卫星SAT1个广播信号s1～s5时，从该广播卫星SAT的一次辐射器53-1向接收区域#1发射把广播信号s1与广播信号s5用同一个频带(中心频率是fs)合成了的广播信号。而且，从一次辐射器53-2向接收区域#2发射把广播信号s2与广播信号s5用同一个频带(中心频率是fs)合成了的广播信号。从一次辐射器53-3向接收区域#3发射把广播信号s3与广播信号s5用同一个频带(中心频率是fs)合成了的广播信号。从一次辐射器53-4向接收区域#4发射把广播信号s4与广播信号s5用同一个频带(中心频率是fs)合成了的广播信号。
另一方面，如图6所示，在广播卫星SAT中仅经过第1通信信道到来1个广播信号s1时，从该广播卫星SAT的一次辐射器53-1向接收区域#1发射把广播信号s1变换为中心频率为fs的频带的广播信号，从其它的一次辐射器53-2～53-4不向接收区域#2～#4进行发射。
另外，如图7所示，在广播卫星SAT中仅经过第1通信信道到来2个广播信号s11、s12时，从该广播卫星SAT的一次辐射器53-1向接收区域#1发射把广播信号s11、s12变换为中心频率为fs的频带的广播信号，从其它的一次辐射器53-2～53-4不向接收区域#2～#4进行任何发射。
另外，如图8所示，在广播卫星SAT中仅经过第5通信信道到来1个广播信号s5时，从该广播卫星SAT的一次辐射器53-1～53-4每一个向接收区域#1～#4的每一个发射把广播信号s5变换为中心频率为fs的频带的广播信号。
如以上那样如果依据本实施形态，则在广播电台BC1、BC2中使用第5通信信道发射的广播信号向接收区域#1～#4的全部进行发射。从而，通过广播电台BC1、BC2使用第5通信信道，能够把广播范围取为接收区域#1～#4的全部，即服务区域总体。
另外，在广播电台BC1、BC2中使用第1～第4各通信信道发射的广播信号，仅向接收区域#1～#4的某一个发射。从而，通过广播电台BC1、BC2使用第1～第4各通信信道的某一个，能够把广播区域取为接收区域#1～#4的某一个。
这样，由于广播电台BC1、BC2能够各自任意地控制广播卫星SAT发射广播信号的区域，因此能够进行灵活的运用。另外，由于不需要馈源链接台以及地面系统的通信设备，因此可以谋求系统结构的简单化。
另外，由于各广播信号使用与在接收终端一侧用于选择其广播信号接收的选择号码(所谓信道号)相对应的扩展码实施了扩频调制，因此即使从广播电台BC1、BC2的每一个，或者从单一广播电台同时向同一个广播范围发射不同的广播信号，这些广播信号也不相互干涉，在接收终端一侧能够正确地接收。另外，在广播卫星SAT中，即使向一个接收区域#1发射的广播信号为多个的情况下，这些广播信号由于进行了扩频调制不必担心干涉，因此合成器15中的处理比较单纯，能够把合成器15的结构取为简单的结构。
进而，本发明不限定于上述实施形态。例如，在上述实施形态中不设置馈源链接台，然而也可以在上述实施形态中的广播电台BC1、BC2的每一个中，例如设置从不具有卫星通信设备的其它广播电台收集广播信号进行发射的功能。
另外，在上述实施形态中，设定在上行信道中的通信信道的每一个分别对应于接收区域#1～#4的每一个，或者对应于接收区域#1～#4的总体，而这种对应关系可以任意。即，例如可以分别设定与接收区域#1、#2的双方对应的通信信道和与接收区域#3、#4的双方对应的通信信道，使得能够选择「东日本」以及「西日本」构成的广播范围。
另外，在上述实施形态中，广播电台是2个，而且把服务区域分割为4个接收区域，然而广播电台数和接收区域数也可以任意。另外，接收区域的形成状态也不限定于图3所示的状态，可以任意。
另外，在上述实施形态中，上行信道中的通信信道通过频率分割进行设定，然而也可以通过时间分割和其它复用方式设定通信信道。
另外，在上述实施形态中，在下行信道中传送基于CDM(CodeDivision Multiplex)方式的复用信号，然而也能够使用例如OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)方式、TDM(TimeDivision Multiplex)方式等其它复用方式。这样在变更下行信道中的复用方式的情况下，最好使广播电台沿着上行信道发射的信号形态也适用下行信道中复用方式的形态。即，广播电台沿着上行信道发射的信号不限定于实施了扩频调制的信号。
除此之外，在不脱离本发明宗旨的范围内可以进行种种变形实施。
产业上的可利用性
如以上那样，依据本发明，即是从多个广播电台使用配置在赤道上空的静止轨道上的广播卫星提供广播的广播系统，在上述广播卫星上具有接收经过设定了多个通信信道的预定的上行信道到来的信号的接收天线，包括有多个辐射器并且向多个预定区域的每一个形成射束的发射天线，从用上述接收天线接收的信号分别抽取出各个通信信道的信号的信道分离装置，对应于上述多个辐射器的每一个设置的把由上述信道分离装置抽取出的各个通信信道的信号中预定信号进行复用的同时把进行功率放大后得到的信号提供给对应的辐射器的信号处理装置，同时，由于上述多个发射台的每一个通过设定在上述上行信道的多个通信信道中的分配给本台的信道中的对应于所希望广播区域的通信信道向上述上行信道发送广播信号，因此系统结构简单，而且能够按照每个广播信号变化服务区域。

Claims (6)

1.一种卫星广播系统，使用配置在赤道上空的静止轨道上的广播卫星，把从多个广播电台的每一个发送的广播信号提供给使用者，特征在于：
上述广播卫星具有
接收经过由多个通信信道构成的上行信道到来的信号的接收天线；
包含有多个辐射器，用各辐射器向多个区域形成射束的发射天线；
从用上述接收天线接收的信号抽取上述多个通信信道的每一个信号的信道分离装置；以及
与上述多个辐射器的每一个相对应设置的，在由上述信道分离装置抽取出的各通信信道的信号中，取入预先分配的通信信道的信号进行功率放大后输出到对应的辐射器的多个信号处理装置；
上述多个广播电台的每一个通过上述多个通信信道中的分配给本台的信道中的对应于所希望广播区域的通信信道向上述上行信道发送广播信号。
2.如权利要求1记述卫星广播系统，特征在于：
上述多个信号处理装置的每一个，在上述多个通信信道中预先分配的通信信道是多个时，把这些信号复用后输出到对应的辐射器。
3.如权利要求2记述的卫星广播系统，特征在于：
多个发射台的每一个发送实施了扩频调制的广播信号，
上述多个信号处理装置的每一个，在预先分配的通信信道是多个时，通过合成这些通信信道的信号进行复用。
4.一种广播卫星，特征在于：具有
接收经过由多个通信信道构成的上行信道到来的信号的接收天线；
包含有多个辐射器，用各辐射器向多个区域形成射束的发射天线；
从用上述接收天线接收的信号抽取出上述多个通信信道的每一个信号的信道分离装置；以及
与上述多个辐射器的每一个相对应设置的，在由上述信道分离装置抽取出的各通信信道的信号中，取入预先分配的通信信道的信号进行功率放大后输出到对应的辐射器的多个信号处理装置。
5.如权利要求4记述的广播卫星，特征在于：
上述多个信号处理装置的每一个，在上述多个通信信道中预先分配的通信信道是多个时，把这些信号复用后输出到对应的辐射器。
6.如权利要求4或权利要求5记述的广播卫星，特征在于：
上述多个信号处理装置的每一个，在通过上述多个通信信道到来的信号每一个都是实施了扩频调制的信号而且预先分配的通信信道是多个时，通过合成这些通信信道的信号进行复用。
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