DE2401604B2 - Satelliten-nachrichtenuebertragungsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Satelliten-Nachrichtenübertragungsverfahren, bei dem die in zeitmultiplexer Anordnung zusammengefaßten, mit einer Präambel versehenen Signalknnäle (Burst) der einzelnen Bodenstationen satellitenseitig zeitlich gestaffelt zu einem Rahmen vereinigt und wiederum ausgesendet 'ό werden.

Bei Nachrichtenübertragungsverfahren dieser Art. wie sie beispielsweise durch die DTPS 20 20 (W bekannt sind, ist es beim Erst- oder Ncuzugriff einer Bodenstation /u dem bereits bestehenden TDMA-RaIv ^(1S men erforderlich, zunächst die Satelliuinstreckc mit Hilfe eines Meßsignals zu vermessen. Die Vermessung ppsrhieht dabei in der Weise, daß die zugreifende Bodenstation ein Erstzugriffssignal aussendet, dessen Periodendauer im allgemeinen mit der Dauer des TDMA-Rahmens identisch ist. Aus Gründen der Störsicherheit der eigentlichen Nutzsignale muß das Erstzugriffssignal in seinem Pegel wesentlich unter dem dieser Signale liegen. Wie die Praxis zeigt, ergibt ein Pegelunterschied von 25 dB einen brauchbaren Wert. Beim Wiederempfang des ausgesendeten Erstzugriffssignals auf der zugreifenden Bodenstation wird die Lage des Erstzugriffssignals innerhalb des Rahmens festgestellt und daraus die Phasenablage von der Sollphase des später auszusendenden Bursts ermittelt. Im allgemeinen wird mit der auf diese Weise gefundenen Sendephase zunächst nur die Burstpraambel ausgesendet und diese sodann mit Hilfe einer Burstsendephasenregeleinnchtung, in deren Regelkreis die Satellitenschleife einbezogen ist, die Präambel in ihrer Phase auf die Sollphase Feingeregelt. An diese Feinregelung schließt sich dann die periodische Aussendung des gesamten Bursts an. Die Burstsendephasenregeleinrichtung stellt in dieser. Zusammenhang keinen besonderen Aufwand dar da sie auch im eingeschwungenen Zustand für die stamiije Überwachung der Übereinstimmung der Burstisiphasenlagc mit der Burstsollphasenlage benötigt wird. IKs hat seinen Grund in der Tatsache. da!< auch ein skisynchron mit der Erddrehung auf seiner Bahn bewegender Satellit nicht als stationär aufgefaßt werden kann, weil er ständig merkliche Bewegungen in allen drei Raumebenen ausführt.

Bei mit TDMA-Technik arbeitenden Saidlnen-Nachrichtenübertragungss>siemen ist es wünschenswert, nach erfolgter Phasenablagemessung des Erst/i,-griffssignals möglichst sicher und schnell die Burst.u^· sendung /u ermöglichen. Die Zeit, die lür die Durchfiih rung eines Erstzugriffs benötigt wird, ist einmal von do Sendezeit des Erslzugriffssignals und zum anderen x.m der benötigten Zeitdauer für die Phasenkorrektur bis zur vollen Burstaussendung abhängig.

Bei derzeit gängigen Systemen betragt die Sendc/eii des Erstzugriffssignals ungefähr J Sekunden. Diese Zeil läßt sich im Hinblick auf die relativ lange Zeit, in der Größenordnung von einigen hundert Millisekunden, die vergeht, bis das ausgesendete Erstzugriffssignal wieder von der sendenden Bodenstation empfangen wird. praktisch nicht weiter verkürzen. Die sich daran anschließende Zeit für die Phasenkorrektur bis zur \ollen Burstaussendung ist dagegen abhängig von der ei/ielbarcn Genauigkeit der empfangsseitigen Phasenablagemcssung. bezogen auf die Sollphase. Diese Genauig keit hängt ab von der Struktur des ErsizugriffssignaN von der für den Erstzugriffsvorgang zur Verfügung stehenden Zeit und vom Pegelunterschied zwischen den eigentlichen Nutzsignalen und dem Erstzugrilfssignal. Beim IntcSs.it IV-Versuchssystem ist eine minimale Meßgenauigkeit von ± 4 ^is festgelegt worden.

Wie schon ausgeführt worden ist, wird nach der sen deseiligen Phasenkorrektur sinnvollerweise nur die Burstpraambel ausgesendet und dabei die Scndcphasenregelung durchgeführt. Ils zeigt sich, daß es im Hinblick auf die nei Versuchssystemen ermittelten maximalen Phasen.iiiderungsgeschwindigkeiten aus Sichelheitsgründen notwendig ist, die Phascnkorrekiurgeschwiiidigkeii im Rahmen der Sendephasenfeinrcgehmg einzuschränken, und zwar auf eine zweilachc Weise. Zum einen soll der Phasenkorrekturschriit eine Zeichencinheit :iro Rahmen nicht überschreiten. Zum anderen sollen unter Berücksichtigung der Laufzeil der Satcllitenschlcife höchuens sieben Korrekturschritte

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■ro 300 ms Totzeit vorgenommen werden. Daraus ergibt sich unter Berücksichtigung einer minimalen Meßgenauigkeit bei der Messung der Phasenablage des Erstzugriffssignals von ± 4 u.s für die Burstsendepha- «enfeinregelung eine Zeit bis zu 13 see. Dieser Wert kann sich dabei noch dadurch vergrößern, daß unter Umständen die während dieser Zeit auf Grund der Geeeratordrift auflaufenden Phasenänderungen kompensiert werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Satelliten-Nachrichtenübertragungsverfahren der gegannten Art für die Durchführung des Erstzugriffs eine weitere Lösung anzugeben, mit deren Hilfe es möglich ist, die Zeit für die Phasenkorrektur bis zur vollen llurstaussendung und damit die Zeit für den Erstzugriff selbst wesentlich zu verkürzen.

Ausgehend von einem Satelliten-Nachrichtenübertragungsverfahren, bei dem die in zeitmultiplexer Anordnung zusammengefaßten, mit einer Präambel versehenen .Signalkanäle (Burst) verschiedener Bodenstatioren sateüitenseitig zeitlich gestaffelt zu einem Rahmen vereinigt und wiederum ausgesendet werden (TDMA), fcei dem ferner zur Durchführung eines Erstzugriffs tiner Bodenstation von dieser ein Erst/ugriffssignal ausgesendet und dessen Lage im Empfangsrahmen zur 2> Einstellung der Sollphasenlage für den zu sendenden Burst der zugreifenden Bodenstation ausgewertet wird lind bei dem die Istphasenlage des im Zyklus des PuIsrahmens gesendeten Bursts hinsichtlich meiner Sollphajenlage mittels einer Burstscndephasenregeluni' über- \o wacht wird, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß nach Auswertung des Erstziigriffssignals die Sendephase um eine gegenüber der Sollphase verzögerte Sollzwischenphase festgelegt wird, daß anschließend die Burstpräambel mittels der stationsei- is genen Burst<endephasenregelung in einem ersten Schritt auf diese Sollzwischenphase feingeregelt und in einem zweiten Schritt vor Aussenden des gesamten Bursts programmgesteuert von der Sollzwischenphase in die Sollphase übergeführt wird. 4η

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei Einregelung der Sendephase aiii eine gegenüber der Sollphase verzögerte Sollzwischenphase der Einfluß des Toleranzbereichs der Meßgenauigkeit bei der Ermittlunt: der Phasenablage mit Hilfe d:s Erstzugriffs- 4s signals auf die für die Durchführung der Phasenkorrektur bis zur vollen Burstaussendung benötigte Zeit elimi-■niert werden kann und daß die zusätzliche Zeit, die benötigt wird, um vor der Burstaussendung diese Phasenverzögerung wieder aufzuheben, dadurch in sehr engen ?.< Grenzen gehalten werden kann, daß die Phasenkorrektur programmgesteuert abläuft, d. h. für diesen Fall die Satellitenschleile nicht in den Regelkreis einbezogen

Besonders günstig gestalten sich hl diesem Ziisani- .^ menhang die Verhältnisse, wenn die Phasenver/.ögerung der Sollzwischcnphase gegenüber der Sollphase in etwa gleich der halben Toleranzbreite der Phasenmeßgenauigkeit des Erstzugritlssignals gewählt wird Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das mcIi '·« an die beim Intelsat IV-Prototvpsystem ermittelten Eigenschaften anlehnt, beträgt die Phasenverzögerung der Sollzwischenphase gegenüber der Sollphase 5 us bei einer Toleran/breite der Phasenmeßgenauigkeii des Erstzugriffssignals von 8 lis. und /war für einen auf <v die Sollphasc bezogenen Toleranzbereich von + 1 bis

+ 9 ns.
Zweckmäßig erfolgt die programmgesteuerte Korrektur der Sollzwischenphase in die Sollphase mit einer Geschwindigkeit, die gleich einem Phasenkorrekturschritt pro Rahmen der Burstsendephasenregelung ist.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Aus^führungsbeisjiiels soil die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten

F i g. 1 die schematische Darstellung einer Satelliten-Nachrichtenübertragung zwischen mehreren Bodenstationen und einem Satelliten,

F-" i g. 2 die schematische Darstellung des Erstzugriffs einer Bodenstation in einem Zeitdiagramm.

F i g. 3 ein die Durchführung eines Erstzugriffs darstellenden Flußdiagramms.

In F ; g. 1 ist der über der Erdoberfläche in seiner Umlaufbahn synchron mit der Erdumdrehung sich bewegende Satellit mit Sa bezeichnet. Er ist mit einer Relaisstation ausgerüstet. Die Bodenstationen BStr, BSt 1 ... BStA stehen alle über den Satelliten Sa miteinander in Verbindung, jede Bodenstation, sofern sie in Betrieb ist. sendet im Rhythmus der Rahmenperiode einen aus einer Präambel und sich daran anschließenden Signalkanälen bestehenden Burst zum Satelliten. Innerhalb einer Rahmenperiode senden die ein/einen Bodenstatioiii_n ihre Bursts in gegeneinander durch SchutZiibsiände getrennten Zeitintervallen, um sicherzustellen, daß die alle vom gleichen Träger Gebrauch machenden Bursts der Bodenstation sich zeitlich nicht überlappen.

Ein solcher Rahmen ist in F" i g. 2 ι; Diagramm » dargestellt. Der Burst /■ Bodenstation BSir bildet den Rahmenanfang und stellt damit den Relerei/hurst dar. auf ü^n sich die Bursts der übrigen Bodenstationen 1 bis 4 beziehen. Der Rahmen nach dem Diagramm » weist zwischen dem Burst 1 und dem Burst 3 die Lücke /. auf, die angibt, daß die Bodenstation BSt 2 zum bereits bestehenden Rahmen noch nicht zugegriffen hai. Die weiteren Diagramme in F i g. 2. die mit \. \ und / bezeichnet sind, stellen einen Ausschnitt des Rahmens nach dem Diagramm u dar. jedoch mit einem vergrößerten Zeitmaßslab /.

An Hand dieser weiteren Diagramme soll in Verbindung mit dem I-'lußdiagramin nach F" i g. 3 nunmehr die Durchführung eines Erstz.ugriffs der Bodenstation BS; 2 nach E 1 g. 1 näher beschrieben werden.

In 1 1 g. 3 ist die Bodenstation BSt 2 und der Satellit .Vj jeweils in einem durch unterbrochene Linien darge stellten Block angegeben. In der Position ;j nach F 1 g. 3 sendet die Bodenstation das Frst/ugriffssignal HS und mißt in der Position b, nachdem das Frst/ugriffssignal die Satellitenschleife durchlaufen hat, die Phasenablage des empfangenen Erstzugriffssignals HS von der .Sollphase. Der Ί oleran/bereich der Breite T. der die Meß-Genauigkeit für die Ermittlung der Phasenablage des Erstzugriffssignals HS von tier Sollphase angibt, ist im Diagramm \ nach F 1 g. 2 in einem schraffierten Rechteck dargestellt. Die Grenzen ties Toleranzhereichs betragen, bezogen auf die Sollphase r.s. -t- 1 us und +1 us. Die in Position b des Flußdiagramms nach I- i g. gemessene Phasenablage vies Erstzugrilfsiiignals /:.S' wird nun so ausgewertet, daß in Position c the Sende phase für die um 5 μ> gegenüber der Sollphase rs zeiiver/ögerie Soll/w ischenpha-.e H/ festgelegt wird. Dabei ist es gleichbedeutend, ob von der Position h tier Position c bereits unmittelbar die Sollzwischenphase < oder die Sollphase angezeigt wird. Im zweiten lall muß dann in Position c die um :5 ps verzögerte Phase der korrigierten Sendephase zugesetzt werden.

Über Position ο nach 1 i g. 3 wird sodann in Position

d die Burstpräambcl Pr gesendet und nach ihrem Wiederempfang in Position c mit Hilfe der Burslsendcphasenregelung, wie das F i g. 2 im Diagramm \ zeigt, auf den Wert der Sollzwischenphase Is/ fcinnachgeregelt. Die Feinregelung erfolgt dabei schrittweise unter Einschluß der Satcllitcnschlcife in den Regelkreis.

Sobald der Feinregelvorgang abgeschlossen ist. wird über Position c die Position f dazu veranlaßt, programmgesteuert die Verschiebung der Präambel Pr von der Sollzwischenphase Is/ in die Sollphase Is vorzunehmen. In F i g. 2. Diagramm / ist dieses Ergebnis dargestellt. Wie F i g. 3 erkennen läßt, ist bei dieser Phasenverschiebung um 5 jis in negativer Richtung die Satellitenschleife nicht in den Regelkreis cinbezogen. Das ist deshalb möglich, weil in Position edie Präambel is Pr auf den um 5 jis verzögerten Phasenwert feingercgelt worden ist.

Zweckmäßig erfolgt die programmgesteuerte Phasenverschiebung um 5 us in den Phascnkorrektursehritten pro Rahmen, die die Burstsendephasenregelung. cdi*. diese Phasenverschiebung durchführt, auch im einge schwungcncn Zustand des Systems bei der kontinuicrli chen Überwachung der Übereinstimmung der Burstist phase mit der Burstsollphase auszuführen vermag. Au diese Weise brauchen für diese Phasenverschiebung keine besonderen Anforderungen an die Burstscnde phasenregelung gestellt zu werden. Sobald die Ver Schiebung ausgeführt ist, wird über die Position f dii Position ^r veranlaßt, im Rhythmus der Rahmenperiodi r den vollen Burst zu senden, und zwar bei cingeschal teter Burstsendcphasenregelung, womit der Frstzugrif der Bodenstation BSl 2 abgeschlossen ist.

Durch die Anwendung des erfindungsgemäßci Verfahrens läßt sich, wie einschlägige Untersuchungen au der Basis der Intelsat IV Spezifikation ergeben haben die maximale Zeil für die Durchführung der Hrstzu griffsoperation von etwa Ib see auf 9 see reduzieren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Satelliten-Nachrichtenübertragungsverfahren, bei dem die in zeitmultiplexer Anordnung zusammengefaßten, mit einer Präambel versehenen Signalkanäle (Burst) verschiedener Bodenstationen satellitenseitig zeitlich gestaffelt zu einem Rahmen vereinigt und wiederum ausgesendet werden (TDMA), bei dem ferner zur Durchführung eines Erstzugriffs einer Bodenstation von dieser ein Erstzugriffssignal ausgesendet und dessen Lage im Empfangsrahmen zur Einstellung der Sollphasenlage für den zu sendenden Burst der zugreifenden Bodenstation ausgewertet wird und bei dem die 1stphasenlage des im Zyklus des Pulsrahmens gesendeten Bursts hinsichtlich seiner Sollphasenlage mittels einer Burstsendephasenregelung überwacht wird, dadurch gekenn ζ eich η ei, daß nach Auswertung des Erstzugriffssignals (ES) die Sendephase um eine gegenüber der Sollphase (ts) verzögerte Sollzwischenphase (ts/.) festgelegt wird, daß anschließend die Burstpräambel (Pr) mittels der stationseigenen Burstsendephasenregelurig in einem ersten Schritt auf diese Sollzwischenphase feingeregelt und in einem zweiten Schritt vor Aussenden des gesamten Bursts programmgesteuert von der Sollzwischenphase in die Sollphase übergeführt wird.

2. Satelliten-Nachrichtenübcrtragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverzögerung der Sollzwischenphase (ts/.) gegenüber der Sollphase (ts)\n etwa gleich der halben Toleranzbreite (T) der Phasenmeßgenauigkeit des Erstzugriffssignals (ES) gewählt ist.

3. Satelliten-Nachrichtenüberiragungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverzögerung der Sollzwischenphase (ts/) gegenüber der Sollphase (ts) 5 ;is bei einer Toleranzbreite der Phasenmeßgenauigkeit des F.rst-Zugriffssignals von 8 (.is beträgt, und zwar bei einem auf die Sollphase bezogenen Tolcran/bereich von + 1 us bis +9 jis.

4. Satelliten- N achrichtenübcrtragungs verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die programmgesteuerte Korrektur der Sollzwischenphase (ts/) in die Sollphase (ts) mit einer Geschwindigkeit erfolgt, die gleich einem Phasenkorrckturschritt pro Rahmen der Biirstsendephasenregelung ist.