DE2050173C2

DE2050173C2 - "Bordschaltungsanordnung für Satelliten in einem Nachrichtensatellitensystem"

Info

Publication number: DE2050173C2
Application number: DE2050173A
Authority: DE
Inventors: William G. Schmidt; Nobuhiko Rockville Shimasaki, Md.
Original assignee: Comsat Corp
Current assignee: Comsat Corp
Priority date: 1969-10-15
Filing date: 1970-10-13
Publication date: 1982-06-16
Also published as: US3711855A; DE2050173A1; GB1329866A; FR2064358A1; FR2064358B1; JPS5149166B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bordschaltungsanordnung für Satelliten in einem Nachrichtensatellitensystem mit einer Vielzahl von Bodenstationen, die über den Satelliten miteinander Nachrichten austauschen, wobei jede Bodenstation während einer Rahmenperiode Informationsabschnitte im Zeitmultiplex aussendet

Es ist bereits eine Satelliten-Relaisstation bekannt, über die eine Nachrichtenübertragung zwischen mehrere Erdestationen im gleichen Frequenzband stattfindet Auf dem Satelliten befindet sich ein Aperturstrahler mit einem mehreren Primas Strahlern gemeinsamen Spiegelsystem. Jedem Primärstrahler ist eine Erdestation zugeordnet Die Erdestationen sind an verschiedenen geographischen Orten angeordnet Im Satelliten ist jeder Primärstrahler an eine Frequenzweiche angeschlossen, die mit einer Empfangs- und einer Sendeschaltung verbunden ist Empfangs- und Sendeschaltungen verschiedener Primärstrahler können durch ein Wählernetzwerk miteinander verbunden werden. Das Wählernetzwerk wird von einem Steuerempfänger eingestellt, dem über eine gesonderte Antenne Steuersignale zugeführt werden. Das gleichzeitige Senden und Empfangen durch die gleiche Erdestation ist bei dieser Anordnung nicht möglich (US-PS 34 06 401).

Bekannt ist auch eine Satelliten-Relaisstation mit mehreren Empfcntjs· und Sendeantennen. Nachrichten werden Ober die Satelliten-Relaisstation nur zwischen zwei Erdestationen litertragen. Die Antennen dienen zur Durchführung des Antennendiversityverfahrens, Es werden immer diejenigen Empfangs- und Sendeantennen für die Nachrichtenübertragung ausgewählt an denen die stärksten Signalpegel zur Verfügung ste'nen

bzw. über die eine optimale Übertragung stattfindet (US-PS 30 95 538).

Schließlich ist es bei Richtfunknetzen mit mehreren parallelen Linien und häufigen Abzweigen bekannt, Wählsysteme vorzusehen, um die Belegung der Linien wechseln zu können (H. Carl »Richtfunkverbindungen«, Stuttgart 1964, Seite 148 und 149).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bordschaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzuentwickeln, daß sie einen Vielfachzugriff unter Verwendung der Richteigenschaften von Millimeterwellen bei Einsparungen in der Breite des Übertragungsfrequenzspektrums und bei einer Steigerung der Systemkapazität pro Bodenstation ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgcmäB dadurch gelöst, daß Empfangsvorrichtungen für den gleichzeitigen Empfang zahlreicher Rahmen aus zeitmultiplex von den Bodenstationen übertragenen Informationsabschnitten vorgesehen sind, daß die Empfangsvorrichtungen über Konverter mit einem Wählernetzwerk verbunden sind, das eine Vielzahl von Schaltzweigen aufweist, deren Anzahl gleich derjenigen der gleichzeitig empfangenen Rahmen ist und die je einen Eingang für jeden empfangenen Rahmen und einen einzigen Ausgang für einen zu sendenden Rahmen aufweisen, wobei in jeder Rahmenperiode durch Einstellung der Schaltzweige die zeitmultiplex empfangenen Informationsabschnitte in zu sendende Rahmen umgeordnet werden, von denen jeder Gruppen von Informationsabschnitten aus ver schiedenen empfangenen Rahmen enthält, und wobei die zu sendenden Rahmen von Informationsabschnitten über Konverter und je eine Sendeeinrichtung zu den

Bodenstationen übertragen werden. Eine weitere erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe

besteht darin, daß Empfangsvorrichtungen für den gleichzeitigen Empfang zahlreicher Rahmen aus zeitmultiplex von den Bodenstationen übertragenen Informationsabschnitten vorgesehen sind, daß die Empfangsvorrichtungen über Konverter mit einem Wählernetz- werk verbunden sind, das eine Schaltmatrix mit einer Vielzahl von Eingängen, deren Zahl mit derjenigen der gleichzeitig empfangenen Rahmen übereinstimmt, und eine Vielzahl von Ausgängen aufweist, deren Zahl mit derjenigen der zu sendenden Rahmen übereinstimmt, wobei an den Kreuzungsstellen der Schaltmatrix eine Vielzahl von UND-Schaltungen angeordnet ist, von denen je ein Eingang mit einer Zeile mit einem Eingang der Schaltmatrix verbunden ist, wobei in jeder Rahmenperiode durch Einstellung der UND-Schaltun gen die zeitmultiplex empfangenen Informationsab schnitte in zu sendende Rahmen umgeordnet werden, von denen jeder Rahmen Gruppen von Informationsabschnitten aus verschiedenen empfangenen Rahmen enthält und wobei die zu sendenden Rahmen von lnformationsabjchnitten über Konverter und je eine Sendeeinrichtung zu den Bodenstationen übertragen werden.

Mit den vorstehend erläuterten Anordnungen können zeitmultiplex empfangene Informationsabschnitte ein fach und schnell in zu sendende Rahmen umgeordnet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der oben erläuterten Anordnungen sind in den Ansprüchen 3 bis 16

beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, aus denen sich weitere Merkmale sowie Vorteile ergeben. Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung den allgemeinen Nutzungsplan für das Frequenzspektrum eines üblichen Vielfach-Transponder-Satelliten mit Global-Antennen,

F i g. 2 eine schematische Darstellung des allgemeinen Planes eines Satelliten mit präzise ausgerichteten Empfangs- und Senderichtstrahlantennen zur wirksamen Aufteilung und Wiedernutzung des Spektrums,

Fig. 3 ein Blockdiagramm des gesamten Satelliten-Nachrichtensystems unter Verwendung eines Bordwählersystems gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig.4A und 4B die Sende- und Empfangssignalformate bei Verwendung des in Fig.3 gezeigten Systems,

Fig. 5A, 5B und 5C im Detail ausgewählte Teile der

•Jig ι lauert ma ic gtiiiau ukti ι ι g. -τ/-λ utiu -τ tv,

Fig. 6 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Wählersystems und

Fig. 7 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines Wählersystems.

Fig. 1 zeigt einen bekannten Vielfach-Transponder-Satelliten 10. Es sei angenommen, daß der Satellit 10 eine Vielzahl von Transpondern 11-1 bis 11-n aufweist und daß η Stationen im Netzwerk vorgesehen sind. Selbstverständlich ist es nicht erforderlich, daß genausoviele Transponder als Stationen im Netzwerk vorhanden sind, da verschiedene Stationen über einen einzigen Transponder betätigt werden können. Von der Bodenstation kommende Signale werden durch eine globale Empfangsantenne 12 aufgefangen, während die zur Bodenstation gerichteten Signale über eine ähnlich aufgebaute Sendeantenne 13 abgestrahlt werden. Da Global-Antennen verwendet werden, ist bei diesem herkömmlichen System die Wiederbenutzung der Frequenz nicht möglich. Die rechteckigen Gitter nächst jeder der Antennen 12 und 13 veranschaulichen graphisch die Raum- und Frequenzverteilung der Bodenstationen. Die schattierten Flächen in den Gittern zeigen einzelne Bodenstationen an, wobei von dem System gefordert wird, daß sich zwei Stationen nicht gleichzeitig in bezug auf die verwendete Frequenz überlappen. Mit der Annahme, daß η Bodenstationen entsprechend den η Transpondern im Satelliten vorhanden sind und daß jede dieser Bodenstationen eine Sendebandbreite B aufweist ist die gesamte Nachrichtensatelliten-Bandbreite 2 η B. Der Faktor 2 ist erforderlich, da die Sende- und Empfangsbandbreiten sich nicht überlappen dürfen.

F i g. 2 zeigt den allgemeinen Plan eines Nachrichtensatelliten 15, weicher präzise ausgerichtete Empfangsund Sende-Richtstrahlantennen verwendet Der Satellit 15 umfaßt eine Vielzahl von Transpondern 16-1 bis 16-n, ähnlich wie im voranstehend beschriebenen System. Im Vergleich zu diesem sind jedoch voneinander getrennte Richtstrahl-Empfangsantennen 17-1 bis 17-n und voneinander getrennte Richtstrahl-Sendeantennen 18-1 bis 18-n jedem der Transponder 16 zugeordnet Wie die Spaltengitter nächst den Empfangs- und Sendeantennen veranschaulichen, ermöglicht dieses Satellitensystem eine wirksame Raumaufteilung des Spektrums und eine Wiederbenutzung der Frequenzen. Die gesamte durch den Satelliten belegte Bandbreite beträgt nun 2 B, so daß das erforderliche Spektrum um den Faktor π im Vergleich zu dem eines Satelliten mit einer Globalantenne verkleinert ist

Die Benutzung von Richtstrahlen sowohl für den Sende- als auch den Empfangsvorgang auf dem Satelliten setzt im allgemeinen voraus, daß für jede Bodenstation eine eigene Sende/Empfangsantenne auf

dem Satelliten vorgesehen ist, und da der Funkverkehr über den Satelliten von einer Bodenstation zur anderen geleitet wird, ist ein Satelliten-Verteilungssystem an

Bord erforderlich. Fig.3 zeigt ein Nachrichtensatelliten-System mit

ίο einem Satelliten-Bordwählersystem. Ein Satellit 20 weist Richtstrahl-Empfangsantennen 21,4 bis 21G und Richtstrahl-Sendeantennen 23/4 bis 23G auf. Diese sind auf entsprechende Bodenstationen 23A bis 23G ausgerichtet, wobei jede Bodenstation von der anderen durch eine ausreichend große Distanz getrennt ist, so daß eine Nachrichtenübermittlung mit Hilfe ihrer entsprechenden Richtstrahl-Antennen auf dem Satelliten 20 ohne Überschneidung mit anderen Bodenstationen möglich ist. Die durch die P,ichtstrah! Anicnncn

·?" 21/4 bis 21G empfangenen Signale werden für die zu sendende Strahlung zu entsprechenden Konvertern und Zwischenfrequenz-Untereinheiten 24A bis 24G geleitet. Die Ausgangssignale der Konverter und Zwischenfrequenz-Untergruppen 24 gelangen zu einem Zwischen- frequenz-Wählernetzwerk 25, welches die Verteiler-Untereinheit der vorliegenden Erfindung umfaßt. Das Wählemetzwerk 25 ist dazu bestimmt, von der ursprüf^üchen Gruppierung zu der endgültigen Gruppierung der Sprachkanalabschnitte umzuschalten. Zur

^w Erläuterung sei beispielsweise angenommen, daß eine Bodenstation A eine Vielzahl von zeitlich verteilten oder aufeinanderfolgenden Sprachkanalabschnitten sendet von denen jeder für eine der Bodenstationen B. C und G bestimmt ist. Alle Sprachkanalabschnitte von der Bodenstation A werden durch die Richtstrahlantenne 21/4 empfangen. Es ist dann die Aufgabe des Wählernetzwerkes 25, jeden dieser Sprachkanalabschnitte entsprechend auf die Richtstrahl-Sendeantcnnen 22ß, 22Cund 22G zu verteilen. Dieselben Vorgänge sind auch in bezug auf Übertragungen von den anderen Bodenstationen erforderlich, so daß beispielsweise der Ausgang des Wählernetzwerkes 25 zu der Richtstrahl-Sendeantenne 22A aus einer Gruppe von Sprachkanalabschnitten besteht welche für die Station A, von den Bodenstationen B, C und G kommend, bestimmt ist. Die unterschiedlichen Ausgangssignale des Wählernetzwerkes 25 werden zu den verschiedenen Richtstrahl-Sendeantennen 22/1 bis 22G mit Hilfe von entsprechenden Konvertern 26/4 bis 26G geleitet.

Eines der Probleme bei Nachrichtensystemen, die exakt ausgerichtete Richtstrahl-Antennen verwenden, besteht darin, daß die Sendestation im allgemeinen nicht ihre eigenen Übertragungen, so wie diese durch die Satellitenantenne zurückgestrahlt werden, überwachen kann, da das zurückgestrahlte Signal einen zu geringen Leistungspegel aufweist Da der Betrieb von zeitmultiplexen Vielfach-Zugriffssystemen entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Burst-Synchronisation sehr hoher Genauigkeit verlangt ist ein entsprechender Aufwand für die Synchronisation vorzusehen. Bekannte Burstsynchronisations-Methoden beruhen auf dem Vergleich der Ankunftzeit eines Referenzsignals mit der Ankunftszeit eines Signals von einer lokalen Bodenstation, wobei das. letztere Signal durch die lokale Bodenstation gesendet wird. Derartige Vergleiche bestimmen dann die Korrekturen, weiche für die Sendezeit der lokalen Bodenstation durchgeführt werden missen, um eine Synchronisation zu erreichen.

Diese Vergleiche und Korrekturen bilden die Basis eines eine geschlossene Schleife aufweisenden Systems, bei dem die Verwendung eines Rückstrahlsignals wesentlich ist. Zur Lösung des Problems der zeitmultiplexen Vielfach-Zugriffsverwendung von Richtstrahlen ist das > Satelliten-Wählersystem mit einer Referenzbodenstation synchronisiert und verteilt seinerseits Synchronisations-Informationen zurück an jede Ausgangs-Bodenstatic/il.

F i g. 3 zeigt als Synchronisationsvorrichtung einen to Demodulator 27 mit Phasenumtastung (PSK-Demodulator), der das Ausgangssignal von einer der Konverter- und Zwischenfrequenz-Untergruppen 24/4 bis 24G über einen Wahlschalter 28 empfängt. Dieser ermöglicht es, daß jede der Bodenstationen als Referenzbodenstation π vorgesehen werden kann. Der Ausgang des PSK-Demodulalors 27 ist mit einem Synchronisations-Detektor 29 verbunden, welcher seinerseits die Synchronisation des Wählernetzwerkes 25 steuert.

wahrend des Betriebes des in F i g. 3 gezeigten .'» Systems sendet jede Bodenstation ein kontinuierliches Trägersignal, dessen Modulation im PCM/TDM/CPSK/ TMD-Code erfolgt. Dies bedeutet, daß die Sprachkanal-Eingangswerte in Pulscodemodulation (PCM) kodiert sind und als Zeitmultiplex (TDM) in einem einzigen Vielkanal-Nachrichtenfluß erscheinen, der einem Modulator mit kohärenter Phasenumtastung (CPSK) zugeleitet wird, um das Zwischenfrequenzsignal zu modulieren. Da diese PSK-Modulationen zusätzlich eine Zeitgruppierung infolge ihres Zieles aufweisen und eine in definierte Rahmen-Periode besitzen, kann diese Übermouulation sehr wohl als ein Zeitmultiplex (TDM) beschrieben werden. Die Nachrichten-Übertragungen aller Bodenstationen sind nach einem Schema bzw. innerhalb eines Rahmens synchronisiert, sobald sie auf ihre entsprechenden Satelliten-Richtstrahl-Empfangsantennen auftreffen. Nach der Herabsetzung der Frequenzen und nach der Verstärkung gelangen diese Signale in das Satelliten-Wählernetzwerk 25, welches als ein zeitmultiplex schaltender Demultiplexer arbeitet, in dem der gesamte Funkverkehr für einen ausgewählten Bestimmungsort sequentiell dem Ausgangsverstärker und der Antenne für diesen Bestimmungsort zugeleitet wird. Zuletzt nimmt die Empfangsstation das Signal auf und demoduliert den auf sie gerichteten, wiederhergestellten Träger, welcher noch immer PCM/TDM/CPSK/TDM moduliert ist, wobei das Über-Zeitmultiplex natürlich quellenorientiert anstelle von bestimmungsorientiert ist, wie dies bei der Aufwärtskopplung zu dem Satelliten der Fall ist.

Aus den vorangehenden Ausführungen ist ersichtlich, daß in dem System verschiedene Synchronisations-Untereinheiten vorzusehen sind. Dies ist zunächst wegen der Synchronisation der verschiedenen Bodenstations-Übertragungen nach einem Schema, sobald diese auf ihre entsprechenden Satelliten-Richtstrahl-Antennen auftreffen, erforderlich. Zum zweiten sind diese Einheiten vorzusehen, weil die Bordwählereinheit rahmensynchronisiert sein muß, um ihre Zeitmultiplex -Schaltfunktion exakt ausführen zu können. Ein weiterer Gesichtspunkt ist der, daß der CPSK-Demodulator jeder Bodenstation das Träger- und Zeitgebersignal jedes TDM-Abschnittes getrennt wieder herstellen muß, da diese von Abschnitt zu Abschnitt unterschiedlich sind. Zuletzt muß noch eine Anzeige innerhalb jedes TDM-Abschnitts vorgesehen werden, um feststellen zu können, wo die erste Nachrichteneinheit bzw. das erste Bit des ersten Kanalzeitabschnittes auftritt.

Zum Erreichen dieser Synchronisation wird das in Fig.4A gezeigte, zum Satelliten gerichtete Format verwendet, welches das in Fig.4B gezeigte, zu den Bodenstationen abgestrahlte Format ergibt. Jede Zeile in Fig.4A stellt eine Übertragung einer einzelnen Bodenstation dar und erscheint zeitgleich mit den anderen. Zur Erklärung des Übertragungsformats sei zunächst angenommen, daß die Station A als Referenzstation für die Rahmensynchronisation vorgesehen ist. In diesem Fall zeigt der erste Abschnitt des Übertragungsformats der Bodenstation A eine Kurzperiode Sr, welche vor allem ein Codewort für die Korrelationsfeststellung durch alle Stationen und den Satelliten beinhaltet. Während dieses Rahmenabschnittes senden die übrigen Stationen, die nicht Referenzstationen sind, ein unmoduliertes Trägersignal C aus. Der nächste Abschnitt des Formates ist gleichfalls für die Synchronisation vorgesehen. In diesem Fall senden alle Bodenstationen ihre stationseigenen Identifikations-Codeworte aus, weiche 111 F1 g. 4A uüici'i die BcÄügsZcichen Sa bis Se dargestellt sind. Für die Bezugsstation A ist dieser Vorgang nicht erforderlich, ist jedoch aus Gründen der Einheitlichkeit ebenfalls in F i g. 4A dargestellt.

Bis zu diesem Zeitpunkt ist in dem Sendeformat noch keine Sprachinformation enthalten. Nach den beiden kurzen Synchronisationsabschnitten folgen die richtungsorientierten, zeitgeteilten Gruppierungen der Sprachkanaldaten. Bei dem in Fig.4A gezeigten Beispiel sind diese Abschnitte gleichlang und von gleicher Kapazität. Sollte eine bestimmte Bodenstation mehr Nachrichtenverkehr als eine andere Bodenstation aufweisen, so kann ihr die Kapazität eines Abschnittes, zweier oder mehrerer Abschnitte zugewiesen werden. Wie beispielsweise in Fig.4A gezeigt ist, hat die Bodenstation A zwei Abschnitte der Station B zugeteilt. In gleicher Weise hat die Station ßzwei Abschnitte der Bodenstation A zugewiesen. In diesem Zusammenhang ist in bezug auf den Sprechverkehr festzustellen, daß die Anzahl der Kanäle, die von einer Station einer anderen zugewiesen werden, gleich der Anzahl der Rückstrahlkanäle von dieser Station ist. Im übrigen ist es nich' erforderlich, daß alle Abschnitte gleich lang sind.

An Bord des Satelliten ist das Wähler-Untersyistem synchronisiert, um durch den Referenzsynchronisationsabschnitt das Schema der Übertragung von der Bodenstation A zu empfangen. Hochfrequenz-Schalter in dem Satelliten 20 sind durch eine an Bord befindliche logische Einheit programmiert, um zunächst den Synchronisationsabschnitt der Referenzstation gleichzeitig zu allen Ausgangsverstärkern zu leiten. Anschließend verbinden die Hochfrequenz-Schalter die betreffenden Eingänge direkt mit den Ausgangs-Richtstrahlen über die dazugehörigen Verstärker und Konverter, in Übereinstimmung mit der Sendestation für die Stationsidentifikations-Abschnitte, so daß beispielsweise die Station β das Identifikations-Codewort für die Station B empfängt. Auf diese Weise empfängt jede Station den Referenzabschnitt der Übertragung von der Station A, gefolgt durch das Identifikations-Codewort. Diese zeitlich verteilte Rückkehr der ausgehenden Signale löst das Problem der Rkhtstrahl-Synchronisation. Jede Station kann, indem sie sowohl das Referenz-Codewort als auch ihr eigenes Codewort empfängt, ihre Übertragungen steuern, um eine Rahmensynchronisation zu erhalten.

Anschließend richtet das Wähler-Untersystem 25 die sich nicht überlappenden Abschnitte für den Sprachverkehr für jede Station auf den Satelliten-Ausgangsricht-

strahl, der zu der betreffenden Station gehört, wie dies in Fig.4B gezeigt ist. Dies bedeutet, daß alle Abschnitte, die für die Station A bestimmt waren, wie dies beispielsweise in dem Übertragungsformat gemäß Fig.4A gezeigt ist, nun in Fig.4B gemeinsam gruppiert sind.

In F i g. 5A, 5B und 5C sind Details der Abschnittsformate dargestellt. Es werden zwei Typen von Abschnitten in dem System verwendet. Bei dem ersten Typ handelt es sich um die Rahmen-Synchronisationsabschnitte wie Sr und Sa bis Se, während dem zweiten Typ die Sprachkanalabschnitte entsprechen.

Die F i g. 5A und 5B zeigen den Referenz-Synchronisationsabschnitt und den individuellen Stations-Synchronisationsabschnitt, während in Fig. 5C der Sprachkanalabschnitt dargestellt ist. Da alle Abschnitte im wesentlichen relativ zueinander inkohärent in bezug auf die Träger- und Zeitgebersignale sind, muß der Anfangsteil jedes Abschnittes für eine kurze Einleitung der Träger- und Zeitgeber-Wiederherstellung eingerichtet sein. Dazu sind, wie in den Fig.5A, 5B und 5C gezeigt ist, 25 Nachrichteneinheiten (Bits) bereitgestellt. Aus einem ähnlichen Grund ist wegen der Mehrdeutigkeit in dem Rahmensynchronisationsuntersystem eine kurze Zeitperiode von etwa 3 Bits zu Beginn eines Abschnittes vorgesehen, wodurch verhindert wird, daß die Schalteinschwingvorgänge wesentliche Teile der Abschnitte beeinträchtigen. Aus den F i g. 5A und 5B ist ersichtlich, daß das Codewort für den Referenzabschnitt länger ist als das für den Stations-Identifikationsabschnitt, was wegen den größeren Schwierigkeiten bei seiner Feststellung erforderlich ist. Der Sprachkanalabschnitt in Fig.5C beinhaltet ein kurzes Codewort zur Anzeige des Beginns der Sprachkanalinformation.

Fig.6 zeigt das Wähiernetzwerk 25 entsprechend der Erfindung. Um eine wirklich flexible Annäherung an die Verteilung des einkommenden Signals zu erhalten, ist das an Bord befindliche Wählernetzwerk 25 geeignet, sowohl die Gruppierung für den Bestimmungsort als auch die Zeitverteilung zu ändern, wie im folgenden noch näher erläutert werden wird. Zur Beschreibung der Wirkungsweise sei angenommen, daß jeder von acht Stationen zehn Abschnitte zugewiesen sind, zwei für die Synchronisation und acht für die Sprachübermittlung. Die acht frequenzmäßig herabgesetzten Transponder-Signale werden durch eine Vielzahl von Hochfrequenz-Schaltern, wie beispielsweise DPST PiN Schalter, zu den dazugehörigen Ausgangsverstärkern und -antennen geleitet In einem dieser Schaltzweige 30 sind die Schalter schematisch als Relaiskontakte dargestellt Insgesamt sind acht solcher Anordnungen vorgesehen, nämlich je eine für jede Bodenstation. Die Reihenfolge, in der die acht Eingänge jeder Anordnung zu dem Ausgang geleitet werden, kontrolliert ein 30-Bit-Speicherregister einer Wählernetzwerk-Steuervorrichtung. Dieses Speicherregister 31, dessen Inhalt auf Befehl geändert werden kann, ist logisch in zehn 3-Bit-Codeworte unterteilt Jedes dieser 3-Bit-Codeworte enthält die Schaltinformation für einen Sprachkanalabschnitt Dies bedeutet beispielsweise, daß die ersten drei Bits des Registers 31 entsprechend mit den Eingängen der UND-Schaltungen 32,33,34 verbunden sind. Die zweiten Eingänge jeder der UND-Schaltungen 32, 33, 34 sind mit einer gemeinsamen Signalauswertungs-Leitung verbunden. Die Ausgänge der UND-Schaltungen 32, 33, 34 sind zu entsprechenden Eingängen von ODER-Schaltungen 35, 36, 37 geleitet Sowie die UND-Schaltungen 32, 33 und 34 einen Auftastimpuls erhalten, wird ein 3-Bit-Codewort aus dem Register "M zu den ODER-Schaltungen 35, 36 und 37 übergeleitet. In ähnlicher Weise wird jedes der zehn 3-Bit-Codeworte im Register 31 aufeinanderfolgend > durch die ODER-Schaltungen 35,36 und 37 geleitet. Die Ausgänge der ODER-Schaltungen 35,36 und 37 werden für die Kontrolle der PiN-Schalter verwendet, wie dies durch die gestrichelten Linien in F i g. 6 angedeutet ist. Die Wähl- oder Schaltzeit wird durch Verschlüsseln lungsvorrichtungen in Form eines Schieberegisters oder eines zehnstufigen Ringzählers 38 gesteuert Im gelöschten Zustand enthält der Ringzähler 38 die Binärzahl 1 in seiner ersten Stufe und die binären Zahlen 0 in den übrigen Stufen. Die zehn Ausgänge des

ι' Ringzählers 38 umfassen zehn Signalauswertungsleitungen, welche mit den zehn Gruppen zu je drei UND-Schaltungen verbunden sind, von denen die UND-Schaltungen 32, 33 und 34 beispielsweise eine Gruppe bilden. Die Verschiebung einer einzelnen

-^lfi Binärzahl 1 von der ersten zu den nachfolgenden Stufen im Ringzähler 38 dient dazu, aufeinanderfolgend die 3-Bit-Codeworte für den Bestimmungsort von dem Speicherregister 31 in die Schaltanordnung 30 einzuspeisen.

r> Das Verschieben im Ringzähler 38 ist gleichfalls über zehn 30-Bit-Verschlüsselungsregister 39-1 bis 39-10 befehlsabhängig steuerbar, wobei jedes der Verschlüsselungsregister 39 einen von tausend möglichen Zuständen decodiert Jedes Verschlüsselungsregister 39-1 bis

«' 39-10 kann als Speicherregister zusammen mit einer Decodierungsmatrix kombiniert sein, so daß ein einzelner Impulsausgang erhalten wird, wenn eine binäre Eingangszahl gleich der in dem Register gespeicherten Binärzahl ist. Die einzelnen Ausgangsim-

Ji pulse jedes der Register 39-1 bis 39-10 werden in einer ODER-Schaltung 40 mit zehn Eingängen zusammengefaßt, um den Verschiebungsimpuls für den Ringzähler 38 zu erzeugen. Der Ausgang der ODER-Schaltung 40 weist zehn Impulsausgänge entsprechend den zehn Stufen des Ringzählers 38 auf.

Die Eingangsimpulse zu den Registern 39-1 bis 39-10 kommen von einem dekadischen Zähle. 41, der aus einer EINER-Dekade 42, einer ZEHNER-Dekade 43 und einer HUNDERTER-Dekade 44 besteht Der Zähler 41 erhält als Eingangsgröße den Ausgangsimpuls eines Frequenzteilers 45, welcher wiederum von einem Hauptzeitgeberwerk 46 die Impulse empfängt Aus den voranstehenden Ausführungen ist zu entnehmen, daß sobald die Zählung im Zähler 41 gespeichert wird, der Ausgangswert des Zählers 41 fortlaufend mit den in jedem der Register 39-1 bis 39-10 gespeicherten Zahlen verglichen wird.

Da es für das Wählernetzwerk 25 notwendig ist seinen Inhalt weiterzuleiten, sind Vorrichtungen zur Synchronisation des einkommenden Referenz-Synchronisationsbursts vorgesehen. Hierzu wird das Signal der Referenzstation dem Demodulator 47 mit Phasenumtastung (PSK-Demodulator) zugeleitet Das demodulierte Signal wird anschließend durch ein Schieberegister 48 zur Feststellung der Korrelation des Referenz-Synchronisations-Codewortes zu einem Korrelations-Detektor 49 geleitet Dieser kann aus einer einfachen Decodierungs-Matrix bestehen, in welcher das Synchronisations-Codewort eingearbeitet ist Der Korrelations- Ausgangsimpuls des Detektors 49 löst anschließend die Rückstellung des Ringzähkrs 38 und des Dekadenzählers 41 aus. Anstelle der voranstehend beschriebener! Anordnung

ist line Anzahl von weiteren Ausführungsformen möglich. So kann zunächst das Sneicherregister 31. von welchem nur eines in der Ausführungsform gemäß F i g. 6 erforderlich ist, derart ausgebildet sein, daß ein Register pro Schaltanordnung vorgesehen wird, wodurch voneinander vollständig unabhängige Formate für jede Funkstation verwendet werden können. Des weiteren ist es auch denkbar, daß der Referenz-Synchronisationsabschnitt im Satelliten selbst als eine Größe des Wählernetzes 25 erzeugt wird. Dies würde darauf hinauslaufen, daß der komplexe Demodulator 47 mit Phasenumtastung durch einen wesentlich einfacheren Modulator mit Phasenumtastung ersetzt werden könnte. Bei einer weiteren Variante könnte die Verwendunp von zwei oder mehr Stationen pro Richtstrahl vorgesehen werden. In diesem Fall können die Stationen im Multiplex-Zugriff, zusätzlich zu dem für den Zielort vorgesehenen Multiplexverfahren, mit dem durch die Ausgangsstation innerhalb des Strahlers gruppieren, r:i Riciiiung des Saicmicii äbgesirählien Formates arbeiten. Eine Station kann auch nur einen Abschnitt verwenden, welcher dann jedoch nicht als ein Abschnitt zu seinem Bestimmungsort weitergeleitet wird, sondern durch verschiedene Ausgangsstrahlen zu einer Anzahl von Stationen gelangt.

Eine weitere Ausführungsform des Wählernetzwerks ist in F i g. 7 gezeigt. Anstelle von acht Schaltzweigen 30, wie in Fig.6, ist eine einzige 8x8 Schaltmatrix 50 mit Zeitmultiplex vorgesehen. Es wird wieder angenommen, daß acht Stationen vorhandvn sind. Es ist selbstverständlich, daß die Abmessungen bzw. die Größe der Matrix von der Anzahl der vorhandenen Stationen abhängig sind. Jeder Kreis 52 an den Anschlußstellen der Matrix stellt eine als Hochfrequenz-Schalter ausgebildete UND-Schaltung dar, welche als einen Eingang eine korrespondierende Reihenleitung aufweist. Die Ausgänge aller Hochfrequenzschalter einer einzelnen Spalte sind zu einer einzigen Ausgangsleitung zusammengefaßt. Die verschiedenen Hochfrequenzschalter 52 werden durch Umsetzer 53-1 bis 53-8 gesteuert, von denen jeweils einer pro Spalte der Matrix vorgesehen ist Die zu der Wählernetzwerk-Steuervorrichtung gehörenden Umsetzer 53 haben acht Ausgangsleitungen, von denen jede mit einem der dazugehörigen Hochfrequenzschalter 52 in ihrer betreffenden Spalte verknüpft ist. Zehn Impulse werden über diese acht Ausgangsleiiungen entsprechend den ζ .hn Sprachkanalabschnitten verteilt. Es versteht sich von selbst, daß die Zahl von zehn Sprachkanalabschnitten vollkommen willkürlich gewählt ist.

Jeder der Umsetzer 53-1 bis 53-8 empfängt den Ausgang eines zyklischen Zügriffs-Speiohers ,54-1 bis 54-8. Die Speicher 54-1 bis 54-8 können beispielsweise rezirkulierende Schieberegister sein, welche beim Ansprechen auf die von dem Hauptzeitgeberwerk 55 einkommenden Zeitsignale drei Stellen verschiebt!·. Nach jeder Verschiebung ist ein 3-Bit-Codewort in den entsprechenden Umsetzern 53-1 bis 53-8 vorhanden, von welchen sich jedes auf einen bestimmten Hochfrequenz-Schalter 52 in den entsprechenden Spalten der Matrix 50 bezieht. Die Gruppierung für den Bestimmungsort ist daher durch die Reihenfolge der 3-Bit-Codeworte in den Speichern 54-1 bis 54-8 festgelegt. Die Zeitverteilungen dieser Gruppierungen können durch die Anzahl der aufeinanderfolgenden

eher bestimmt werden. Sowohl die Reihenfolge der 3-Bit-Cocieworie als auch die Anzahl der aufeinanderfolgenden Wiederholungen derselben in den Speichern 43-1 bis 54-8 kann durch die von dem Satelliten-Befehlsuntersystem kommende Information gesteuert werden. Die bisherige Beschreibung der Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf einen Nachrichtensatelliten, der sowohl Richtstrahl-Sende- als auch -Empfangsantennen besitzt. Es ist jedoch auch möglich, die vorliegende Erfindung in einem Nachrichten-Satelliten zu verwenden, welcher eine Global-Empfangsantenne und eine Anzahl von Richtstrahl-Sendeantennen aufweist. In einem derartigen System muß das Eingangsfrequenz-Spektrum die Bandbreite Bn wie in herkömmlichen bekannten Nachrichtensatelliten-Systemen besitzen. Des weiteren müssen die eintreffenden, unterschiedlichen Signale entweder mit Hilfe der Frequenzaufteilung oder der zeitlichen Verteilung voneinander getrennt werden. Die ausgesandte Bandbreite des Systems wäre dann gk'ch B. Dies bedeutet, daß die gesamte Bandbreite des Nachrichtensatelliten-Systems B(n + 1) beträgt, wodurch sich eine Verminderung der gesamten Systembandbreite um den Faktor zn/(n + 1) ergibt Obwohl diese Reduzierung nicht so g" oß ist wie diejenige in einem ausschließlich mit Richtstrahl-Antennen arbeitenden System, ist sie trotzdem beachtlich.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bordschaltungsanordnung for Satelliten in einem Nachrichtensatellitensystem mit einer Vielzahl von Bodenstationen, die über den Satelliten miteinander Nachrichten austauschen, wobei jede Bodenstation während einer Rahmenperiode Informatjonsabschnitte im Zeitmultiplex aussendet, dadurch gekennzeichnet, daß Empfangsvorrichtungen (21) für den gleichzeitigen Empfang zahlreicher Rahmen aus zeitmultiplex von den Bodenstationen (23) übertragenen Informationsabschnitten vorgesehen sind, daß die Empfangsvorrichtungen (21) über Konverter (24) mit einem Wählernetzwerk (25) verbunden sind, das eine ^xs Vielzahl von Schaltzweigen (30) aufweist, deren Anzahl gleich derjenigen der gleichzeitig empfangenen Rahmen ist und die je einen Eingang für jeden empfangenen Rahmen und einen einzigen Ausgang für einen zu sendenden Rahmen aufweisen, wobei in jeder Rabmenperiode durch Einstellung der Schaltzweige (30) die zeitmultiplex empfangenen Informationsabschnitte in zu sendende Rahmen umgeordnet werden, von denen jeder Gruppen von Informationsabschnitten aus verschiedenen empfangenen Rahmen enthält, und wobei die zu sendenden Rahmen von Informationsabschnitten über Konverter (26) und je eine Sendeeinrichtung (22) zu den Bodenstationen (23) übertragen werden.

2. Bordschaltungsanordnung für Satelliten in einem Nachrichtensatellitensystem mit einer Vielzahl von Eixienstationen, die über den Satelliten miteinander Nachrichten abtauschen, wobei jede Bodenstation während einer Rahmenperiode Informationsabschnitte im Zeitmultiplex aussendet, da- durch gekennzeichnet, daß Empfangsvorrichtungen (21) für den gleichzeitigen Empfang zahlreicher Rahmen aus zeitmultiplex von den Bodenstationen (23) übertragenen Informationsabschnitten vorgesehen sind, daß die Empfangsvorrichtungen (21) über ·»< > Konverter (24) mit einem Wählernetzwerk (25) verbunden sind, das eine Schaltmatrix (50) mit einer Vielzahl von Eingängen, deren Zahl mit derjenigen der gleichzeitig empfangenen Rahmen übereinstimmt, und eine Vielzahl von Ausgängen aufweist, deren Zahl mit derjenigen der zu sendenden Rahmen übereinstimmt, wobei an den Kreuzungsstellen der Schaltmatrix (SO) eine Vielzahl von UND-Schaltungen (52) angeordnet sind, von denen je ein Eingang mit einer Zeile mit einem Eingang der so Schaltmatrix (50) verbunden ist, wobei in jeder Rahmenperiode durch Einstellung der UND-Schaltungen (52) die zeitmultiplex empfangenen Informationsabschnitte in zu sendende Rahmen umgeordnet werden, von denen jeder Rahmen Gruppen von Informationsabschnitten aus verschiedenen empfangenen Rahmen enthält, und wobei die zu sendenden Rahmen von Informationsabschnitten über Konverter (26) und je eine Sendeeinrichtung (22) zu den Bodenstationen (23) übertragen werden.

3. Bodenschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtungen (22) Richtstrahl-Sendeantennen umfassen.

4. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Empfangsvorrichtungen (21) als auch die Serideeinrichtungen

(22) Richtstrahl-Empfangs- bzw, -Sendeantennen aufweisen,

5. Bodenschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wählernetzwerk (25) mit Wählernetzwerk-Steuervorrichtungen (31—41; 53,54) verbunden ist, die für die Rahmensynchroriisation des Wählernetzwerkes von Synchronisationsvorrichtungen (27, 29; 47, 48, 49) gesteuert werden, die auf eine Referenzbodenstation eingestellt sind.

6. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationsvorrichtungen (47, 48, 49) eine Detektorvorrichtung (49) im Satelliten (20) für die Feststellung eines Referenzsynchronisations-Codewortes umfassen.

7. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählernetzwerk-Steuervorrichtungen (31—41) ein Speicherregister (31) mit einer Vielzahl von gespeicherten Codeworten aufweist, wobei jedes Codewort für sich den Zugang zu einer Leitung für einen Bestimmungsort in den Schaltzweigen (30) festlegt und Verschlüsselungsvorrichtungen (32, 41) mit dem Speicherregister (31) verbunden sind, um die Codeworte zu den Schaltzweigen (30) wahlweise zu leiten.

8. Bordschaicungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlüsselungsvorrichtungen (32—41) einen Ringzähler (38) mit dem Speicherregister (31) verbundene Torschaltungen (32—42, 35—37) aufweisen, welche durch den Ringzähler (38) für die wahlweise Verschiebung der Codeworte gesteuert sind, sowie eine Vielzahl von Verschlüsselungsregistern (39), deren Ausgänge mit dem Ringzähler (38) verbunden sind, um die Verschiebung dessen Inhalts zu steuern, und einen Zähler (41), dessen Ausgang mit jedem der Speicherregister (39) verbunden ist, welche dann Ausgangswerte liefern, weiw ihre betreffenden Inhalte gleich der akkumulierten Zählung in dem Zähler(41)sind.

9. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Verschlüsselungsregister (39) gleich der Anzahl der Zeitabschnitte der empfangenen und gesendeten Signale ist

10. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Inhalte des Speicherregisters (31) und der Verschlüsselungsregister (39) veränderbar sind, so daß eine Änderung der Gruppierung für den Bestimmungsort und der zeitlichen Verteilung der zu sendenden Rahmen möglich ist.

11. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 8 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Synchronisationsmittel (47, 48, 49) mit dem Ringzähler (38) und dem Zähler (41) für die Rahmensynchronisation der Wählernetzwerk-Steuervorrichtung (31—41) verbunden sind.

12. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationsmittel (47, 48, 49) einen Korrelationsdetektor (49) im Satelliten zur Peststellung des Referenz-Synchronisations-Codewortes umfassen, wobei der Detektor (49) einen Rückstellimpuls für den Ringzähler (38) und den Zähler (41) liefert.

13. Bordschaltungsanordnung for Satelliten nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählernetzwerk-Steuervorrichtungen eine Vielzahl von zyklischen Zugriffsspeichern (54) enthalten, deren Anzahl gleich der Anzahl der Spalten der Schaltmatrix (50) ist, wobei jeder Speicher (54) eine Vielzahl von Mehrfach-Bit-Codeworten speichert, von denen jedes für sich eine einzelne UND-Schaltung (52) in einer betreffenden Spalte der Schaltmatrix (50) definiert, »nd daß eine Vielzahl von Umsetzern (53) vorgesehen ist, von denen jeder mit einem der Speicher (54) verbunden ist und eine Anzahl von Ausgängen aufweist, die gleich der Zahl der UND-Schaltungen (52) in seiner betreffenden Spalte der Schaltmatrix (50) ist, wobei die Umsetzer (53) mit den UND-Schaltungen (52) verbunden sind, so daß die UND-Schaltungen (52) durch die Codeworte wahlweise gesteuert werden.

14. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zyklischen Zugriffsspeicher (54) die Codeworte in der Reihenfolge der Gruppierung für den Bestimmungsort der zu sendenden Rahmen speichern.

15. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zyklischen Zugriffsspeicher (54) die zeitliche Verteilung der zu sendenden Rahmen durch die aufeinanderfolgende Wiederholung der gespeicherten Codeworte bestimmen.

16. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 13 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherinhalte der zyklischen Zugriffsspeicher (54) veränderbar sind, so daß die Gruppierung für den Bestimmungsort und die zeitliche Verteilung der zu sendenden Rahmen wählbar sind.