DE2507610C3

DE2507610C3 - Sendephasensteuersystem für ein mit Richtstrahlenantennen versehenes SDMA/TDMA-SateUitennachrichtensystem

Info

Publication number: DE2507610C3
Application number: DE2507610A
Authority: DE
Inventors: Yoshiro Dipl.-Ing. Tada; Yoshikazu Dipl.-Ing. Tsuji
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1974-02-26
Filing date: 1975-02-21
Publication date: 1979-12-20
Also published as: FR2262454A1; JPS577490B2; FR2262454B1; US3995111A; DE2507610B2; GB1495825A; JPS50116116A; DE2507610A1; CA1042576A

Description

Die Erfindung betrifft ein Sendephasensteuersystem eines Synchronisationsbursts für ein mit Richtstrahlantennen versehenes SDMA/TDMA-Satellitennachrichtensystem mit Bodenstationen und einem Satelliten.

Bei diesem System sendet eine auf dem Satelliten angeordnete Richtstrahlantenne in einer relativ kleinen Zone im Gegensatz zu einer üblichen Globalstrahlantenne. Dabei sind mehrere Richtstrahlantennen auf dem Satelliten angeordnet und jeder Richstrahl entspricht einer Zone, die nicht mit den Zonen anderer Richstrahlen interferiert. Dieselbe Frequenz wird gemeinsam für die jeweiligen Richstrahlen verwendet und ein Mehrfachzugriff wird ausgeführt. Auf dem Satelliten ist eine Schiillmalrix mit Eingängen und Ausgängen angeordnet, die jeweils den Richtstrahl-

zonen entsprechen, und Aussendung und Empfang der Signale werden unter den Richtstrahlzonen in Übereinstimmung mit einer Zeitfolge ausgeführt, die durch einen Takt eines Bezugsoszillators in dem Satelliten vorbestimmt ist

Fig,I zeigt schematisch ein SDMA/TDMA-Satellitennachrichtensystem, das nachfolgend der Kürze halber mit SDMA/TDMA-System bezeichnet wird. Es sind drei Richtstrahlzonen # 1, # 2 und # 3 vorhanden und jede Richtstrahlzone überdeckt drei Bodenstationen. Die Bodenstationen # 11, # 12 und # 13 gehören nämlich zu der Richtstrahlzone # 1 und die Bodenstationen =# 21, # 22 und # 23 und die Bodenstationen # 31, #32 und #33 gehören jeweils zu den Richtstrahlzonen #2und#3.

Auf dem Satelliten ist eine Schaltmatrix SM angeordnet, durch die TDMA-Signale der Richtstrahlzonen # 1, # 2 und # 3 in geeigneter Weise untereinander verbunden werden. F i g. 2(a), (b) und (c) zeigen ein Beispiel einer Grundzeittabelle eines Rahmens, die eine Signalaussendung und -empfang unier den Richlsirahlzonen # i, # 2 und # 3 zeigt. F i g. 2(a) zeigt einen Burst, welcher der Schaltmatrix SMdes Satelliten von der Richtstrahlzone # 1 zttgeführt wird. In Fig.2(a) bezeichnet SB einen Synchronisationsburst, der von der Richtstrahlzone # 1 abgeleitet und zu dieser zurückgeführt wird. DB bezeichnen Datenbursts, die zeigen, daß Signale von den Bodenstationen # 11, # 12 und #13 jeweils aufeinanderfolgend zu den Richtstrahlzonen # 3, # 2 und £ 1 im Zeitmultiplexbetrieb ausgesandt werden. F i g. 2(b) zeigt die Zeitfolge des Schaltens (nachfolgend als Schaltfolge bezeichnet) der Schaltmatrix SM des Satelliten. In F i g. 2(b) bezeichnet SW ein Synchronisationsfenster, das ein Zeitspalt ist, der zum Rückführen eines Synchronisationsbursis jeder Richtstrahlzone derjenigen Richtstrahlzone zugeteilt ist, von welcher er ausgesandt ist. DW bezeichnen Datenfenster, die Zeitspalte sind, die zum Aussenden und Empfangen der Datensignale unter den Richtstrahlzonen in vorbestimmter Zehfolge zugeteilt sind. F i g. 2(c) zeigt einen Burst von der Schaltmatrix SM des Satelliten zu der Richtstrahlzone # 1.

Das Wesen des SDMA/TDMA-Systems besteht darin, daß eine Rahmensynchronisation in Synchronismus mit der Schaltfolge auf dem Satelliten ausgeführt wird. Diese Synchronisation wird erhalten, indem der Synchronisationsburst SBvon jeder der Bodenstationen jeder Richtstrahlzone zu dem Synchronisationsfeiisler SW auf dem Satelliten ausgesandt wird, um den Synchronisationsburst SB zu steuern, um eine genaue Phasenrelation auf dem Satelliten zu erzeugen. Alle Bodenstationen jeder Richtstrahlzone sind aus folgendem Grund zum Übertragen des Synchronisationsbursts SB erforderlich. Bei dem SDMA/TDMA-System garantiert nämlich nur das auf dem Satelliten vorgesehene Synchronisationsfenster SWden Zeitspalt zum Zurückführen des Synchronisationsbursts jeder Richtstrahlzone, während das Datenfenster DW, das ein anderer Zeitspalt als das Synchronisationsfenster SW ist, nicht immer für den Zeitspalt für die Verwendung zur Rückführung bürgt. In Fig.2 ist aber der Zeitspalt für die Verwendung zur Rückführung gezeigt. Die Bodenstationen jeder Richtstrahlzone senden den Synchronisalionsburst SB zu dem Synchronisationsfenster SW aus, das der Zchspalt für die Verwendung zur Rückführung ist. Folglich teilen die Synchronisationsbursts SB aller Bodenstationen jeder Richtstrahlzone das Synchronisationsfenster SW zu. Das Verfahren dafür kann z. B, eine Frequenzteilung oder eine Zeitteilung sein,

Fig.3 erläutert ein Beispiel des Synchronisations-

bursts SB und die Art, in welcher die Synchronisation in Fig,2 ausgeführt wird. Dies wird als PN-PSK

(Pseudorausch-PhasenverschiebungstastungJ-Synchronisationssignal bezeichnet. In Fig.3 bezeichnet fWein Einleitungswort zur Trägerreproduzierung und

ίο zur Bitzeitreproduzierung. SlC bezeichnet einen Stationsidentifizierungscode. MB bezeichnet metrische Bits, welche die zu messenden Bits einschließen. Die Bestimmung der Erzeugung einer Synchronisation mit dem Synchronisationsfenster SW im Fall der Verwendung des Synchronisationsbursts (Signal) SB wird in der folgenden Weise ausgeführt Die metrischen Bits MB des Synchronisationsbursts SB, die aus zwei K Bits zusammengesetzt sind, werden auf eiern Synchronisationsfenster SW auf dem Satelliten in der Nähe seines Abfalls überlappt und die Differenz zwischen der Zahl der Bits von einem ersten metrische? Bit, das von der Bodenstation genau empfangen worden ist, zu einem ersten ungenau empfangenen metrischen Bit (da nur Rauschen empfangen wird, nachdem die metrischen Bits durch das Synchronisationsfenster SW abgeschnitten worden sind, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit eines fehlerhaften Empfangs) und des halben K der Zahl aller metrischen Bits wird als Phasenfehler gemessen. Wenn die gemessene Phasendifferenz Null ist, wird eine

jo vollständige Synchronisation ausgeführt. Fig.3 zeigt demgemäß den Zustand, in dem die vollständige Synchronisation ausgeführt ist. Wenn die gemessene Phasendifferenz nicht Null ist, hat der Synchronisationsburst SS eine Phasendifferenz relativ zu dem Synchroni-

n sationsfenster SW, so daß es notwendig ist, die Sendephase des Synchronisationsbursts SB auf der Basis des gemessenen Wertes zu steuern bzw. zu korrigieren.

Wie oben beschrieben ist, wird bei dem SDMA/

■in TDMA-System zum Steuern der Sendephase des Synchronisationsbursts SB jeder Richtstrahlzone ein Zeitcpalt zur Rückführung verwendet, der mit Synchronisationsfenster SWder Schaltfolge bezeichnet wird, die auf dem Satelliten erzeugt wird. Durch eine genaue

•Ti Synchronisation aller Bodenstationen jeder Richtstrahlzone mit dem Synchronisationsfenster SW au! dem Satelliten wird nämlich ein normaler Verkehr unter den Punktstrahlzonen möglich gemacht.
Bei einem System zum Steuern der Sendephase des

V) Synchronisationsbursts SB des üblichen TDMA-Syslems wird, nachdem der Synchronisationsburst SB der Station empfangen worden ist, der zu dem vorangehenden Sehdephasensteuerfkorrektur)zeitpunkt in der Phase korrigiert worden ist, eine Phasenfehlermessung einmal ausgeführt und dann wird die Phasenkorrektur auf der Basis des gemessenen Wertes ausgeführt. Bei dem TDMA-System wird nämlich eine Rahmensynchronisation aller Bodenstationen ausgeführt, indem die Differenz der Errtpfangszeit zwischen dem Synchronisa-

M) tionsburst Sd einet Bezugsstation der Bodenstationen und dem Synchro lisationsburst SB jeder Station gesteuert wird. Bei dem SDMA/TDMA-System wird jedoch die Phasenfehlermessung ausgeführt indem das Synchronisationsfenster SW der auf dem Satelliten

b^r> erzeugten Schaltfolge ausgenutzt wird, indem z. B. der Betrag des Synchroniwitionsbursts SB bestimmt wird, der durch das Synchronisationsfensler SW abgeschnitten worden ist, wie oben beschrieben wurde, so daß die

Rahmensynchronisatiori unter den Richtstrahlzonen wesentlich durch die Anstiegs- und Abfallchraktcristik des Synchronisationsfensters SIV und das Rauschen beeinflußt wird. Beim Beispiel der Fig. 3 werden nämlich zu einem bestimmten Meßzeitpunkt die jeweiligen metrischen Bits zu »I« oder »0« für jeden Bit bestimmt. Auch wenn nur Rauschen empfangen wird, beträgt die Wahrscheinlichkeit, daß das metrische Bit mit »1« oder »0« bestimmt wird, 1/2. Demgemäß wird bei dem SDMA/TDMA-System, auch wenn die Phasenfehlermcssung ausgeführt wird, nachdem einmal der Synchronisationsburst SB jeder Station wie bei einem üblichen TDMA-System empfangen worden ist. ein Bestimmungsfchler unvermeidlich bei der Messung eingeführt und ein genauer Phasenfehler wird nicht erhalten. Deshalb ist es unmöglich, eine genaue Sendephasensteuerung des Synchronisationsbursts zu erreichen.

Bekannt ist auch eine Schaltungsanordnung zur Synchronisation der Impulsbündel bei Nachrichtenübertragung nach dem Zeitmultiplexverfahren über Fernmeldesatelliten mit mehreren schmalbündelnden Richtantennen (DE-OS 22 03 575). Hierbei wird allein nach dem Zeitaufteilungsmehrfach-Zugriffsystcm (TDMA) gearbeitet, wobei die Differenz der Empfangszeitlage zwischen Synchronisationsbursten nur einmal gemessen wird und daraus der Phasenfehler bestimmt wird.

Darüber hinaus ist es bei einem TDMA-System auch bekannt, ein Korrektursignal aus einer Anzahl von vorangehenden Phasenfehlermessungen vorherzusagen (DE-OS 19 46 780).

Der F.rfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sendephasensteuersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs I /u schaffen, mit dem die Synchronisiergenauigkeit erhöht wird. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, in der sind

F i g. 1 eine schematische Darstellung zur allgemeinen bursts SB in der Bodenstation, der zu jedem Sendephasenkorrekliirzeitpunkt korrigiert worden ist. und v/bezeichnet den Betrag der Phase, die in einer /-ten Periode korrigiert worden ist. Die Abszisse stellt die ί Zeit (dar.

Bei dem Sendephasensteuersystem des Synchronisationsbursts nach der Erfindung wird die Phasenfehlermessung zwischen dem Synchronisalionsburst SB und dem Synchronisationsfenster SW mehrmals in Verbin-

in dung mit dem empfangenen Synchronisationsburst jeder Bodenstation ausgeführt. Ein bestimmter Phasenfehler wird auf der Basis des gemessenen Wertes bestimmt, der durch mehrere Messungen erhalten worden ist. und die Sendephase des Synchronisations-

π bursts wird in Übereinstimmung mit dem bestimmten Phasenfehler gesteuert. Gemäß F i g. 4 wird nämlich der bestimmte Phasenfehlcrwert yi in der /ten Periode erhalten, indem mehrmals der Synchronisationsbursl gemessen wird, der für eine Zeitperiode λ vom

jo Zeitpunkt P empfangen wird, zu dem die SynchronisationsburstPhasenfehlermessung der /ten Periode begonnen wird.

Des weiteren wird bei dem Sendephascnsleuersystem des Synchronisationsbursts nach der Erfindung, bevor

:> der Synchronisationsburst SÄ der in der Phase zu einem Phasenkoirekturzeilpunkt (wobei der Betrag der korrigierten Phase xi— I ist) korrigiert worden ist. welcher der letzte Zeitpunkt einer (i— l)-tcn Periode ist. (von dem letzteren Zeitpunkt der /-ten Periode)

in empfangen worden ist. eine Phascnfchlerbestimniiing des zu empfangenden Synchronisationsbursts SB (die Synchronisationsburstphase. die um den Betrag der korrigierten Phase \i—2 korrigiert und ausgesandt wird) ausgeführt und die Phase des auszusendenden

ΙΊ Synchronisationsbursts SB wird um den Betrag der Differenz v/zwischen dem bestimmten Wert y/und dem vorstehend erwähnten Betrag der korrigierten Phase xi— 1 korrigiert.

Bei der vorliegenden Erfindung wird nämlich der

4(i bestimmte Wert »/nicht als Betrag der zu korrigierenden Phase xi zum /-ten Phasenkorrekturzeitpunkt

ι L/iTlr\-Octt

Lt töun-i uiig; v-lin.-t ju

tensystems, bei dem die Erfindung angewendet wird.

Fig. 2(a). (b) und (c) Tabellen, welche die Zeilfolge des Schaltens einer Schaltmatrix des Satelliten zeigen.

F i g. 3 eine Darstellung eines Beispiels eines Synchronisationsbursts nach F i g. 2 und der Art, in welcher die Synchronisation ausgeführt wird,

F i g. 4 und 5 Diagramme zum Erläutern der Prinzipien der Phasenfehlerbestimmung nach der Erfindung.

Fig.6 ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Bodenstationsynchronisationseinrichtung zur praktischen Anwendung der Erfindung,

F i g. 7 ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines Beispiels jedes Phasenfehiermeßkreises und eines Phasenfehlerbestimmungskreises in Fig. 6 erläutert, und

Fig.8 bis 10 Schaltbilder, von denen jedes ein Beispiel des Hauptteils der Schaltung in F i g. 7 zeigt.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung werden nachfolgend die Prinzipien und Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben.

In Fig.4 bezeichnet R die Zeit für einen Hin- und Rücklauf, d. h. die Zeit in welcher ein von einer Bodenstation ausgesandter Synchronisationsburst SB wieder durch diese Station empfangen wird, χ bezeichnet den Betrag der Phase des Synchronisationsbereits /um vorangehenden Phasenkorrekturzeitpunkt. nämlich dem (i— l)ten Zeitpunkt korrigiert worden ist.

r. wird von dem bestimmten Wert yi abgezogen und die Differenz wird zur Phasenkorrektur verwendet. Dies schließt ein. daß. da die Sendephase des Synchronisationsbursts SB in der /-ten Periode um den Betrag xi—2 und des weiteren um den Betrag xi— 1 korrigiert

in worden ist und da der bestimmte Wert yi durch Empfang des Synchronisationsbursts SB bestimmt worden ist. der ausgesandt wird, nachdem die Phase um den Betrag xi- 2 korrigiert worden ist, es ausreichend ist. die Sendephase des Synchronisationsbursts SB unter Verwendung der Differenz zwischen dem Betrag der korrigierten Phase yi und xi— 1 wie der Betrag der korrigierten Phase xi zum /-ten Phasenkorrekturzeitpunkt zu korrigieren.

Dies bedeutet, daß diese Beziehungen durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden können:

y, = ν,_, + di - .x,_₂ (I)

worin didtu Betrag der Phase angibt die aufgrund einer Taktdrift in der /-ten Periode geändert worden ist und yT einen quantisierten Wert des gemessenen Wertes yi angibt.

Mit einem solchen Sendephasensteuersystem des Synchronisationsbursls gemäß der Erfindung wird, obwohl die Phasenfehlerbestimmung einen merklichen Zeitbetrag erfordert, die Phasenstcuerung (Korrektur) des Synchronisationsbursts SB bei jedem Hin- und Rücklauf R möglich gemacht, wodurch eine verbesserte .Synchronisationsgenauigkeit erhalten wird. Gemäß Fig.) wird nämlich der bestimmte Phasenfehlerwert yi in der Men Periode erhalten, indem mehrere Male der Synchronisationshurst gemessen wird, der für eine Zeitperiode χ von dem Zeitpunkt /'empfangen wird, zu dem die Synchronisalionsburstphasenfehlermessung der /-ten Periode gestartet wird. Bei einem solchen Verfahren, das bei dem üblichen TDMA-System verwendet wird, bei dem eine Phasenfehlerbestimmung ausgeführt wird, nachdem der phasenkorrigierte Synehronisationsbursl So in der vorangehenden Periode empfangen worden ist und dann die Sendephase des .SyiH-ΊΪΙ ui'tlSd'liunStun'SiS .7U KOrrigicfi WörCiCn iSt, wiTu die Phasenkorrektur in Zeitintervall von (R + <\) auf kürzeste Weise ausgeführt.

Die F.rfindung ermöglicht des weiteren η Phasenkorrekturen für jeweils einen Hin- und Rücklauf R. In diesem Falle ist es notwendig, daß es zu jedem Zeitpunkt der Phasenkorrektur des Synchronisationsbursts SB die Differenz zwischen dem bestimmten Phasenfehler zum derzeitigen Zeitpunkt und der Summe der Beträge der korrigierten Phase von dem ersten vorangehenden Phasenkorrekturzeitpunkt bis zu dem η-ten vorangehenden Phasenkorrekturzeitpunkt als .icuer Betrag lier zu korrigierenden Phase benutzt wird.

Im Falle der F i g. 5 wird die Phasenkorrektur dreimal während eines Hin- und Rücklaufs R ausgeführt. Wenn gemäß Fig.5 der Phasenfehler des Synchronisationsbursts SÄ der zum Phasenfehlerbestimmungszeitpunkt in der /-ten Periode bestimmt worden ist, mit yi bezeichnet wird, und wenn der Betrag der Sendephase des Synchronisationsbursts SB an dem Phasenkorrekturpunkt mit xi bezeichnet wird, gelten die folgenden Beziehungen:

In Fig. 5 entspricht eine Periode 1/3 eines Hin- und Rücklaufs, d. h. R/3.

Im allgemeinen gelten im Falle der Ausführung der

Rücklaufs /?die folgenden Beziehungen:

Als nächstes wird ein stabiler Betrieb des Synchronisationsbursts-Sendephasensteuersystems der F.rfindung beschrieben. Im Falle einer Phasenkorrektur für einen Hin- und Rücklauf R werden zuerst die folgenden Werte χ und raus den Gleichungen (I) und (2) erhalten:

Vi -- V₂ ^? (Ix V ι .Vi

.V₄ = Vi ' (U V;

-- V; ■( (/.i * (U V ι ■- V,

V-, = V₄ 4 (U - V, V₄

- Vl · (Iy -* l/₄ · lU

- X₁ - X₂ ■- V, V^

(V; 4 (/J* - V, - V;

ν* - v,

y„ = V₅ -- (I₁, ~ V₄

= [V₁ - (/, » <U) - [Y₂ ·■ (Iy 4 J₄)* - (/, 4 (/„

Im allgemeinen wird v/ in der folgenden Form ausgedrückt:

1-2 .-2 i

V₁- + (V₂ + V (Ik) - (V₂ + X (Ik)* + V ,Ik = A + B.

1=3 1 = 3 A -^ ■ — I

worin A ein Qusntisierfehler ist. der in folgender Weise gegeben ist:

Λ = (V₂ +'Σ «

k=3

und ß eine Taktdrift in der (/ — I Hen und der i-ten Periode ist und in folgender Weise ausgedrückt wird:

B =

ίο

Demgemäß gill yi S maximaler Quantisicrfchlcr türen bei einem Hin- und Rücklauf Rder Phasenfehler yi

+ Taktdrift für zwei Hin- und Rückläufe, wodurch die aus den Gleichungen (3) und (4) in folgender Weise

Stabilität des Systems garantiert ist. erhalten:
In gleicher Weise wird im Falle von π Phasenkorrek-

i ~ (Λ t 11 ι In t 11 ι

ν, = Iy_{n + 1} + ν dk) - (v„ η + ν dk)* + ν dk = A + B.

worin gilt

und

k =n ■ 2

ι -In > Il ι In ι Il

k --■ η ■ : k η ■ 2

H = Σ

Λ gibt einen Quantisierfehler an und B gibt die Summe der Taktdrifte zur (i— n/ten Periode an. Da eine Periode einem Mn Hin- und Rücklauf entspricht, entspricht öder Taktdrift in einem η + Mn Hin- und Rücklauf.

Demgemäß gilt y S maximaler Quantisierungsfehler + Taktdrift für den η + Mn Hin- und Rücklauf und die Stabilität des Systems ist garantiert.

Fig. 6 zeigt den Aufbau einer Synchronisiervorrichtung für eine Bodenstation, die bei dem Sendephasensteuersystem des Synchronisationsbursts bei dem SDMA/TDMA-System nach der Erfindung angewendet wird. Gemäß F i g. 6 wird ein Bezugstakt, der von einem Bezugstaktgenerator 1 abgeleitet wird, durch einen Frequenzteiler 2 frequenzgeteilt, um eine Rahmenzeitsteuerung zu erhalten, und ein Synchronisationsburst SB wird durch einen Synchronisationsburstgenerator 3 bei der Rahmenzeitsteuerung erzeugt und zu einem Satelliten 5 über einen Modulator 4 ausgesandt. Der Synchronisationsburst SS, der wieder durch die Bodenstation über den Satelliten 5 empfangen wird, wird einem Phasenfehlermeß- und -bestimmungskreis 8 über einen Demodulator 6 und einen Stationsidentifi-

■..i...-·· r-1 . »i · · r»t rii η

S.IClfVIHS ' /.UgCIUIItI UIIU UUILII UCII Γ I lilSCIIICIIIWI IMt-U-

und -bestimmungskreis 8 wird die Differenz zwischen dem Synchronisationsfenster SW auf dem Satelliten 5 und dem Synchronisationsburst SS der Bodenstation bestimmt. Auf der Basis des ermittelten Wertes erzeugt ein Phasensteuerkreis 9 ein Phasensteuersignal 10 und durch Steuern des Frequenzteilungsverhältnisses des Frequenzteilers 2 wird die Phase des Synchronisationsbursts SB gesteuert.

Fig. 7 zeigt im einzelnen den Phasenmeß- und -bestimmungskreis 8 und den Phasensteuerkreis 9 in Fig.6. In Fig. 7 bezeichnet 11 den Synchronisationsburst SS (die Zahlenbits 2 K), der von dem Stationsidentifizierkreis 7 ausgesandt wird und der nachfolgend an das Schieberegister 12 des Phasenfehlermeß- und -bestimmungskreises 8 angelegt wird, der durch die gestrichelte Linie bezeichnet ist Der in dem Schieberegister 12 gespeicherte Inhalt wird für jedes Bit mit dem Inhalt (Zahl der Bits 2 K) eines metrischen Mustergenerators 13 mittels Exklusiv-ODER-Kxeisen 141 bis 142 k verglichen und Bestimmungssignale 151 bis 152 k, die »0« und »1« in Abhängigkeit davon sind, ob sie miteinander zusammenfallen oder nicht, werden an MaßstabsfTei!verhäItnis)-von-l-Zähler 161 bis 1G2 k angelegt 17 bezeichnet einen Eindeutig-Wort(UW)-Detekfor, an den der Synchronisationsburst (SB) 11 _'n angelegt wird, um ein (nicht dargestelltes) eindeutiges Wort LJW zu ermitteln, das in einem Einleitiingswort (PW. siehe Fig. 3) des Synchronisationsbursts SB enthalten ist. und um ein UW-ßestimmungssignal 18 an einen Zeitgenerator 19 anzulegen.

_'■) F i g. 8 zeigt ein Beispiel des Eindeutig-Wort-Detektors 17. Der Synchronisationsburst Il wird einem Schieberegister 41 des Eindeutig-Wort-Detektors 17 zugeführt. Die Länge des Schieberegisters 41 ist gleich der Länge des eindeutigen Wortes, leder in dem

tu Schieberegister 41 gespeicherte Bit und ein vorbestimmtes Ausgangssignal von einem Eindeutig-Wort-Mustergenerator 42 werden miteinander mittels eines Exklusiv-ODER-Torkreises 43 verglichen, und wenn alle Bits miteinander zusammenfallen, wird ein Eindcu-

ΙΊ tig-Wort-Bestimmungssignal 18 als Ausgangssignal von einem UND-Torkreis 44 erzeugt. Das Eindeutig-Wort-Bestimmungssignal 18 wird als Signal zum Anzeigen des Zeitbezugs und als Zeitsteuersignal zum Prüfen der Koinzidenz/Nichtkoinzidenz des Ausgangssignals von

tu dem metrischen Mustergenerator 13 mit einem empfangenen Synchronisationsbursl verwendet.

Das Ausgangssignal von dem Zeitsteuergeiierator 19

WIlU lldilllllll Ml /.WCI OlglUllC dUlgcicitt. UIIU /.WdI WIIU

ein Zeilstcucrsignal 20 ein Steuersignal zum direkten

■r, Steuern der Maßstabs(Teilungsverhältnis)-von-l-Zähler 161 bis 162λ und das andere Signal wird einem Zeitsteuergenerator 23 über einen I-Rahmenzähler 22 zugeführt, um ein Zeitsteuersignal 202 jedes Rahmens zu erzeugen, das ein Steuersignal zum Löschen der

-,ο Maßstabs(Teilungsverhältnis)-von-l-Zähler 161 bis 162« wird. Demgemäß sind in Fig. 7 die Steuersignale 201 * und 202 ein Signal zum Starten der Maßstabs(Teilungsverhältnis)-von-l-Zähler 161 bis 162* nur. wenn die metrischen Bits MB (deren Zahl 2 K ist) des Synchronisationsbursts SB alle in dem Schieberegister 12 gespeichert sind, und ein Steuersignal zum regulären Starten und Zurückstellen der MaßstabsfTeilungsverhältnis)-von-l-Zähler zum regulären Messen des Phasenfehlers des Synchronisationsbursts SB, der nachfol-

bo gend Amal in Aufeinanderfolge empfangen wird. 211 bis 212Ar bezeichnen Komparatoren oder Schwcllwertbestimmungseinrichtungen zum Bestimmen, ob ein Fehler, der die Werte bestimmt, die durch die MaßstabsfTeiiungsverhältnis)-von-AZähler 161 bis 162Ar angezeigt werden, den Sch wellwert m übersteigt oder nicht.

Die AusgangssigTsaie von den Komparatoren 211 bis 2\2k werden dem Bit-Zahl-Bestimmungsteil eines Phasenfehlerbestimmungskreises 25 zugeführt, durch

den die Zahl der genau empfangenen Bits bestimmt wird. Das andere Ausgangssign.il 24 von dem Zeitsteuergenerator 23 ist ein Steuersignal zinn Betätigen des Bestimmungsteils für die genau empfangene Bitzahl einmal für den Aten Empfang des Synchronisationsbursts SB. Das Bestimmungssignal, das von dem Bestimmungsteil der genau empfangenen Bitzahl abgeleitet wird, wird einem Phasenfehlerbestimmungsteil zugeführt, um den vorstehend erwähnten Phasenfehler yi zu bestimmen und zu quantisieren. woraufhin ein Signal 26 eines Phasenfehlers (entsprechend dem vorstehend erwähnten yf) erzeugt wird.

F i g. 9 zeigt ein Beispiel des Phasenfchlerbestimmungskreises 25, der einen Bitzahl-Ermitllungsteil 251 und einen Pha.enfchlcremiittlungstcil 252 enthält. In dem Bitzahl-Bestimmungsteil 251 werden die Ausgangssignale von 2K Komparatoren 211 bis 212Ar derart gewählt, daß gilt K = 3, und Signale ■· 1 bis « 6 werden den Torkreisen 51, 52, 52'. 53, 53'. 54, 54'. 55. 55'. 56 und 56' jeweils zugeführt. Das Signal » I wird nämlich direkt als Eingangssignal dem NAND-Torkreis 51 zugeführt und das Signal - 2 ist derart, daß ein Signal, das von dem Signal " I nebengeschlossen ist, und ein zu dem Signal - 2 umgekehrtes Signal den UND-Torkreisen 52 und 52' zugeführt werden. Als nächstes werden das Ausgangssignal von dem UND-Torkreis 52' und ein zu dem Signalφ3 umgekehrtes Signal dem UND-Torkreis 53 zugeführt, während das Ausgangssignal von dem UND-Torkreis 52' und ein von dem Signal - 3 nebengeschlossenes Signal dem UND-Torkreis 53' zugeführt werden. Danach werden gleichartige Operationen ausgeführt und das Ausgangssignal von dein UND-Torkreis 55' und ein von dem Signal - 6 nebengeschlossencs Signal werden dem UND-Torkreis 56' zugeführt. Die Ausgangssignalc von dem NAND-Torkreis 51 und den UND-Torkreisen 52 bis 56 und 56' werden jeweils als a 0, a 1 bis a 5 und a 6 angesehen. Als nächstes werden in dem Phasenfehlerbestimmungsteil 252 ODER-Torkreise 61, 62 und 63 jeweils in Reihe zu /K-Flip-Flops 64, 65 und 66 geschaltet. Wenn die Ausgangssignale aO, a2. a4 und a6 von dem Bilzahl-Bestimmungsteil 251 an den ODER-Torkreis 61 üngCiCgi WCTuCm, Wii"u CiTi uCiiäg uui ι Mäi»CnM.M ι ei\iui 2° als <?-Ausgangssignal bO von dem Flip-Fiop 64 abgeleitet. Wenn die Ausgangssignalc aO, al. a5 und a 6 von dem Bitzahl-Bestimmungsteil 251 an den ODER-Torkreis 62 angelegt werden, wird ein Betrag der Phasenkorrektur 2¹ als ein (^-Ausgang b 1 abgeleitet. Durch Anlegen der Ausgangssignale a 4, a 5 und a 6 von dem Bitzahl-Bestimmungsteil 251 an den ODER-Torkreis 63 kann die Polarität des Betrages der Phasenkorrektur als ein (^-Ausgang bl des Flip-Flops 66 erhalten werden. Die Flip-Flops 64,65 und 66 werden durch das Ausgangssignal 24 von dem Zeitsteuergenerator 23 erzeugt.

Mit einem solchen Aufbau werden die Signale ~ 1 bis ^ 6, welche die Ausgangssignale von den sechs Komparatoren sind, wenn gilt k = 3, durch den Bitzahl-Bestimmungsteil 251 geprüft und die Zahl, der Komparatoren, deren Ausgangssignale »1« sind, wird gezählt, bis das Ausgangssignal von einem der Komparatoren »0« wird. Die Zahl ist die Länge der genau empfangenen metrischen Bits. Die Länge wird mit einem vorbestimmten metrischen Bit k (in diesem Fall gilt k = 3) verglichen und ein notwendiger Betrag der Phasenkorrektur wird bestimmt Durch Anlegen solcher Kombinationen der Ausgangssignale a 0 bis a 6 von dem Bitzahl-Bestimmungsteil 211, wie oben beschrieben, an die ODER-Torkreise 61 und 62 des Phasenfehlerbestimmurigsteils 252 wird nämlich ein Betrag der Phasenkorrektur in der Form eines binären Codes von den Flip-Flops 64 und 65 abgeleitet und dessen Polarität wird von dem Flip-Flop 66 abgeleitet. Wenn z.B. die Zahl derjenigen Komparatoien, deren Ausgangssignale »I« sind, dieselbe Länge wie k = 3 ist, wird ein Ausgangssignal 0 erzeugt. Wenn die Zahl um ein Bit langer ist, wird ein Ausgangssignal — 1 erzeugt. Wenn die Zahl um 2 Bits kürzer ist, wird ein Ausgangssignal +2 erzeugt. Dies wird an einen Subtruklionskrcis 27 der Fig. 7 als Phaserifehlersignal 26 angelegt, das durch den oben erwähnten quantisicrten Phasenfehler yi* ausgedrückt wird.

Andererseits wird ein Signal 29 mit einem vorher in der Phase korrigierten Wert entsprechend dem oben erwähnten Wert \i— 1 (in Falle von η = I). das in einem Phasenkorrekturwert-Spcicherkreis 28 gespeichert wird, an den Subtraktionskreis 27 angelegt, um von dem vorstehend erwähnten Phasenfehler yi* subtrahiert zu werden, um ein Signal 30 mit phasenkorrigiertcm Wert entsprechend dem vorstehend erwähnten Wert (yi* — v/-1) zu erhalten, der dem Phasenkorrckturwert-Speicherkreis 28 und dem Phascnsteucrkrcis 9 in F i g. 9 zugeführt wird.

Der Subtraktionskreis 27 wird so durch einen Hin- und Rücklaufzähler 31 gesteuert, daß er bei jedem l/n Hin- und Rücklauf bei der Rahmenzeitsteuerung betätigt wird, die von dem yV-frequenzgctcilten Atisgangssignal eines später zu beschreibenden variablen Frequenzteilers 2 abgezweigt wird.

Der Phasensteuerkreis 9 wird mit einer Frequenzteilungsverhältnis-Steuereinrichtung 29 gebildet, die das Frequenzteilungsverhältnis des variablen Frcquenzteilers 2 in drei Stufen, d. h. /V— I, N und N + 1, ändert, indem Signale verwendet werden, die den geforderten Phasenkorrekturwert betreffen, der von dem Subtraktionskreis 27 zugeführt wird. Als Ergebnis davon wird die Sendephase des Synchronisationsbursts geändert.

Fig. 10 zeigt ein Beispiel einer Frequenzteilungsverhältnissteuereinrichtung 29 und des variablen Frequenzteilers 2. dessen Frequenzteilungsverhältnis dadurch

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ten Wert wird nämlich in einem Abwärtszähi··· 71 gespeichert und dessen umgekehrtes Ausgangssignal wird an einen UND-Torkreis 72 angelegt, dessen Ausgangssignal in zwei Signale geteilt wird, und zwar wird ein Signal an einem UND-Torkreis 76 für eine /V-Frequenzteilung angelegt und das andere Signal wird umgekehrt und über einen UND-Torkrcis 73 einem UND-Torkreis 75 für eine (N- !^Frequenzteilung zusammen mit einem Polaritätssignal 30' zugeführt. Dann werden die Ausgangssignale von den UND-Torkreisen 75 und 76 über einen ODER-Torkreis 77 an einen (N + 1)-Zähler 78 angelegt, um diesen zu löschen. An die anderen Eingänge der UND-Torkreise 75 und 76 werden jeweils N— 1 und N Decodierungsausgangssignale des (N+ I)-Zählers 78 angelegt. Von einem Decodier-O-Ausgangssignal wird eine Rahmenzeitsteuerung abgeleitet und dieses Ausgangssignal wird dem UND-Torkreis 74 zusammen mit dem umgekehrten Ausgangssignal des UND-Torkreises 72 zugeführt und durch dessen Ausgangssignal wird ein Taktsignal dem Abwärtszähler 71 zugeführt, um diesen zu betätigen.

Mit der oben beschriebenen Ausbildung werden, wenn der in dem Abwärtszähler 71 gespeicherte Phasenkorrekturwert nicht Null ist, die UND-Torkreise

73 und 75 und der ODER-Torkreis 77 in Übereinstimmung mit der Polarität des Wertes eingeschaltet, um einen Befehl für eine (W-I ^Frequenzteilung zu erzeugen, wodurch der variable Frequenzteiler als ein (N- \yFrequenzteiler dient In diesem Falle wird, jedesmal wenn die Rahmenzeitsteuerung von dem (N+ 1)-Zähler 78 abgeleitet wird, der Inhalt des Abwärtszählers 71 schrittweise subtrahiert, und diese Operation wird wiederholt, bis der Inhalt des Abwärtszählers 71 Null wird. Wenn das Ausgangssignal von dem Abwärtszähler 71 auf Null verringert wird, werden der UND-Torkreis 76 und der ODER-Torkreis 77 eingeschaltet, um einen Befehl für eine N-Frequenzteilung zu erhalten, und der variable Frequenzteiler wirkt als N- Frequenzteiler. Wenn weder der /V-Frequenzteilungsbefehl noch der (N-1)-Frequenzteilungsbefehl erzeugt wird, dient des weiteren der variable Frequenz-

teiler zur (A/-1)-Frequenzteilungr Die Phase der Rahmenzeitsteuerung wird um ein Bit des Grundtakts vorgeschoben und durch eine (N + ^-Frequenzteilung wird die Phase der Rahmenzeitsteuerung um ein Bit verzögert. Als Ergebnis kann die Sendephase des Synchronisationsburstsignals geändert werden.

Wie vorstehend beschrieben worden ist, wird gemäß der Erfindung die Bestimmung des Pnasenfehlers des Synchronisationsbursts SB ausgeführt, indem die Phasenfehlermessung mehrmals durchgeführt wird, so daß die Sendephase des Synchronisationsbursts SB genau gesteuert werden kann. Mit der Erfindung ist es des weiteren möglich, ein Sendephasensteuersystem eines Synchronisationsbursts in dem SDMA/TDMA-Satellitennachrichtensystem zu schaffen, bei dem das Phasensteuerintervall kurz ist und bei dem die Synchronisationsgenauigkeit nicht verschlechtert wird.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I, Sendesphasensteuersystem eines Synchronisationsbursts für ein mit Riebtstrahlantennen versehenes SDMA/TDMA-Satellitennachrichtensystem mit Bodenstationen und einem Satelliten, wobei der Satellit ein Synchronisationsfenster, durch das ein von jeder Bodenstation ausgesandter Synchronisationsburst durch den Satelliten zurückgeführt wird, und mehrere Datenfenster für den Verkehr zwischen vorbestimmten Gruppen von Bodenstationen und zwischen den Bodenstationen jeder Gruppe auf der Grundlage eines Zeitsteuersignals des Satelliten erzeugt, wobei eine Periode eines Hin- und Rücklaufs als Zeit definiert ist, die mit einem von einer Bodenstation ausgesandten Synchronisationsburst beginnt und aufhört, wenn derselbe Synchronisationsburst zu derselben Bodenstation zurückgeführt wird, und in jeder Bodenstation mit Sendeeinriehiungen für die Phasenkorrektur jedes aufeinanderfolgenden Synchronisationsbursts zu einem entsprechenden Phasenkorrekturzeitpunkt und zum Aussenden der Phasenkorrektursynchronisationsbursts zu dem Satelliten und Empfangseinrichtungen zum Empfangen jedes Synchronisationsbursts, der durch die Sendeeinrichtungen ausgesandt und von dem Satelliten zurückgeführt wird, gekennzeichnet durch Meßeinrichtungen (161 und 162ArJ zum /-maligen Messen eines Fehlers jo zwischen der Phase des empfangenen Synchronisationsbursts (SB} jeder Bodenstation und der Phase des Synchronisationsfensters /SW) während eines entsprechenden Phasensteuerintervalls und zum Erzeugen eines Korrektursignals aus dem Mittel- r, wert mehrerer aufeinanderfolgettder Fehlermessungen, wobei das Phasensteueriniervall als Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Phasenkorreklurzeitpunkten bestimmt ist, und durch Bestimmungseinrichtungen (8) zum Bestimmen eines Bestim- mungsphasenfehlers als Funktion der /-Phasenfehlermessungen und zum Erzeugen eines Phasenkorrekturwertcs.
2.System nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationsburstsendeeinrichtung v, aus einem Bezugstaktgenerator (1), einem variablen Frequenzteiler (2) zum Erzeugen einer Rahmenzeitsteuerung auf der Basis des Ausgangssignals des Bezugstaktgenerators, einem Synchronisationsburstgenerator (3) zum Erzeugen eines Synchronisa- w tionsbursls auf der Basis des Ausgangssignals von dem variablen Frequenzteiler (2) und einem ' Modulator (4) zum Modulieren des Ausgangssignals von dem Synchronrsationsburslgenerator und zu dessen Aussenden zu dem Satelliten besteht daß die r, Synchronisationsburstempfangseinrichtung aus einem Demodulator (6) zum Empfangen und Demodulieren des von dem Satelliten zurückgekehrten Synchronisationsbursts und einem Stationsidentifizierungskreis (7)zum Identifizieren des durch den m> Demodulator (6) demodulierten Synchronisationsbursts besteht, daß die Phasenfehlermeßeinrichtung (8) aus einem 2 Ar-Bit-Schieberegister (12), das aufeinanderfolgend mit metrischen Bits (2 A- Bits) des empfangenen Synchronisationsbursts gespeist wird, (.5 einem metrischen Mustergenerator (13) zum Erzeugen eines metrischen Musters des Synchronisationsbursts, 2 k Exklusiv-ODER-Kreisen (141,142 k)zum Vergleichen der Ausgangssignale von dem Schieberegister und dem metrischen Mustergenerator fpr jedes Bit, 2A- Maßstabs (Teilungsverhältnis)-von-AZählern (161,162ArJl die jeweils mit den Ausgangssignalen von den 2A-Exklusiv-ODER-Kreisen gespeist werden, und 2Ar Komparatoren (211, 212A-Jt die jeweils mit den Ausgangssignalen von den 2Ar Maßstabs(TeilungsverhäItnis)-von-/-Zählern (161, 162jy gespeist werden, besteht, daß die Phasenfehlerbestimmungseinrichtung (8) aus einer Bitzahlbestimmungseinheit (251) zum Bestimmen der Bitzahl der genau empfangenen metrischen Bits bei jedem Empfang des Synchronisationsbursts und einer Phasenfehlerbestimmungseinheit (252) zum Bestimmen des Phasenfehlers auf der Grundlage der ermittelten Bitzahl besteht und daß die Synchronisationsburst-Sendephasensteuereinrichtung aus Einrichtungen zum Erzeugen eines Phasensteuersignals zum Steuern des Frequenzteilungsverhältnisses des variablen Frequenzteilers (2) auf der Basis des ermittelten Phasenfehlers besteht.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenfehlerbestimmungseinrichtung Recheneinrichtungen zum Subtrahieren (27) der Summe der phasenkorrigierten Werte zum derzeitigen und zu einem oder η vorangehenden Phasenkorrekturzeitpunkten von dem ermittelten Phasenfehler zum derzeitigen Phasenkorrekturzeitpunkt bei I/n Hin- und Rücklauf-Zeitintervallen enthält.
4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenfehlerbestimmungseinrichtung Recheneinrichtungen zum Subtrahieren (27) der Summe der phasenkorrigierten Werte zum derzeitigen und einem oder η vorangehenden Phasenkorrekturzeitpunkten von dem ermittelten Phasenfehler zum derzeitigen Phasenkorrekturzeitpunkt in Mn Hin- und Rücklauf-Zeitintervallen enthält
5. System nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung aus einem Phasenkorrekturwert-Speicherkreis (28) zum Speichern der Summe der phasenkorrigierten Werte zum derzeitigen und einem oder η vorangehenden Phasenkorrekturzeitpunkten, einem Subtraktionskreis (27) zum Subtrahieren des Ausgangssignals von dem Phasenkorrekturwert-Speicherkreis von dem ermittelten Phasenfehler zum derzeitigen Phasenkorrekturzeitpunkt und einem Mn Hin- und Rücklaufzähler (31) zum Betätigen des Subtrahierkreises in Mn Hin- und Rücklauf-Zeitintervallen besteht.