DE3881328T2

DE3881328T2 - Bodenstationssender-empfaenger in einem satellitenkommunikationssystem.

Info

Publication number: DE3881328T2
Application number: DE8888117504T
Authority: DE
Inventors: Toshinori Hotta
Original assignee: NEC Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1988-10-20
Publication date: 1993-09-09
Anticipated expiration: 2008-10-21
Also published as: EP0313054A3; DE3881328D1; EP0313054A2; EP0313054B1; KR890007514A; CA1300767C; KR910006451B1; AU625988B2; US4951279A; JPH01106639A; JPH0479178B2; AU2407588A

Description

Die Erfindung betrifft allgemein einen Sender-Empfänger in einer Bodenstation eines Satellitenübertragungssystems und insbesondere einen solchen Sender-Empfänger, der zur Verwendung in einem mit FDMA (Frequenzmultiplexzugriff) arbeitenden Satellitenübertragungssystem geeignet ist.
FDMA ist eine der Mehrfachzugriffstechniken, die gegenwärtig bei Satellitenübertragung verwendet werden. Frequenzmultiplexbetrieb (FDM) ist eine Übertragungsart, bei der mehrere Signale unter Verwendung einer für jedes Signal unterschiedlichen Trägerfrequenz gleichzeitig gesendet werden. Diese Trägerfrequenzen sind so gewählt, daß die Signalspektren sich nicht überlappen. Es ist bei einem FDMA-Übertragungssystem oft der Fall, daß jede der in einer Bodenstation empfangenen Trägerfrequenzen beispielsweise um etwa 10 bis 100 kHz von dem vorgegebenen Wert abweicht. Die Hauptursache für diese Frequenzabweichung ist eine Frequenzverschiebung in einem lokalen Oszillator, der sich in einem Frequenzumsetzer eines Transponders in einem Satelliten befindet. Dagegen beträgt eine Frequenzverschiebung in einer Bodenstation gewöhnlich nur 5 kHz.
Wenn angenommen wird, daß jeder Satellitenübertragungskanal vom Nachbarkanal durch 25 kHz getrennt ist, und wenn weiter angenommen wird, daß die durch die Satellitenübertragung verursachte Frequenzabweichung zwischen 10 und 100 kHz liegt, dann besteht die Möglichkeit, daß eine Bodenstation den zugewiesenen Kanal nicht empfängt und fälschlicherweise einen unmittelbar benachbarten Kanal oder einen, der durch ein oder zwei Kanäle getrennt ist, empfängt.
Um eine solche, allen Kanälen gemeinsame Frequenzabweichung zu beseitigen, verwendet man bekanntermaßen ein Pilotsignal, das von einer Boden-Referenzstation gesendet wird. Jede der anderen Bodenstationen empfängt das Pilotsignal über einen Satelliten und bestimmt die Größe einer Frequenzabweichung. Da die richtige Frequenz des Pilotsignals bekannt ist, kann jede der Bodenstationen die Abweichung jeder der Trägerfrequenzen kompensieren.
Diese bekannte Technik hat jedoch den Nachteil, daß jede der Bodenstationen zusätzlich zum gewöhnlichen Empfänger für normale Übertragung mit einem Empfänger zum ausschließlichen Empfang des Pilotsignals ausgerüstet sein muß. Daher ist der bekannte Bodenstationsempfänger sehr groß, kompliziert und teuer in der Herstellung.
EP-A-0 090 705 offenbart ein Satellitenübertragungssystem ohne Verwendung genau arbeitender Oszillatoren in jeder Bodenstation. Sie schlägt jedoch nicht vor, daß ein Kanalidentifikationssignal einem zu sendenden Kanalsignal hinzugefügt und zur Frequenz- oder Kanalverschiebungskorrektur verwendet wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Bodenstationssender-Empfänger für ein Satellitenübertragungssystem bereitzustellen, bei dem der Sende-Empfänger in der Lage ist, Empfangssignalfrequenzverschiebungen ohne eine besondere Einheit zum Empfang eines Pilotsignals zu kompensieren.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Kompensation von Frequenzverschiebungen empfangener Signale in einem Satellitenübertragungssystem ohne Verwendung einer Referenzfrequenz, z.B. eines Pilotsignals, bereitzustellen.
Die Merkmale und Vorteile gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor, in denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Sendeteils eines erfindungsgemäßen Sende-Empfängers;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Empfangsteils eines erfindungsgemäßen Sende-Empfängers;
Fig. 3 eine Tabelle zur Beschreibung eines erfindungsgemäßen Kanalidentifikationsmerkmals;
Fig. 4 ein erfindungsgemäß verwendetes Signalformat; und
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Empfangsteils.
Zunächst wird Fig. 1 besprochen, in der ein Sendeteil eines erfindungsgemäßen Sender-Empfängers in Form eines Blockschaltbildes dargestellt ist.
Der Sendeteil 10 ist lediglich als ein Beispiel mit zwei Moduliereinheiten 12, 14 (nämlich mit zwei Funkkanälen) ausgestattet. Die Moduliereinheiten geben modulierte ZF- (Zwischenfrequenz-)signale ab, die dann in einem Multiplexierer 16, auch Kombinierer genannt, kombiniert werden. Jedes der kombinierten Signale wird einer Frequenzumsetzung unterzogen, und zwar in einem Sender 18, der die Signale mit der umgesetzten Frequenz verstärkt und sendet.
Die Moduliereinheiten 12, 14 haben im wesentlichen die gleiche Anordnung. Daher wird nur der Aufbau der Einheit 12 näher beschrieben.
Wenn der Betrieb der Moduliereinheit 12 beginnt, wird ein Übertragungskanalbestimmer 20 so angewiesen, daß er ein Kanalnummersignal, auch Code CH1 genannt, und ein Kanalidentifikationssignal, auch Code CHC1 genannt, erzeugt. Das Kanalnummersignal CH1 beschreibt eine der Moduliereinheit 12 zugewiesene Kanalnummer. Ein Normalfrequenzgenerator 22 gibt als Antwort auf das Kanalsignal CH1 ein Iokales Oszillatorsignal ab, das dem Signal CH1 entspricht. Das Kanalidentifikationssignal CHC1 beschreibt die entsprechende Kanalnummer CH1. Das Identifikationssignal CHC1 muß nicht identisch sein mit dem Kanalsignal CH1. Insbesondere ist es in dem Fall, wo (a) mehrere Kanäle durch 25 kHz voneinander getrennt sind, (b) jeder der Kanäle einem Träger zugewiesen ist, (c) die Kanäle in bezug auf die Frequenz aufeinanderfolgend numeriert sind und (d) die Frequenzabweichung jedes der empfangenen Signale zum größten Teil in den Bereich von ±50 kHz fällt, ausreichend, wenn das Identifikationssignal CHC1 durch die letzten drei Stellen des Kanalnummersignals ausgedrückt wird. Wenn also der der Moduliereinheit zugewiesene Kanalnummercode CH1 den binären Wert "00011" hat, nimmt der Kanalidendifikationscode CHC1 den binären Wert "011" statt "00011" an. Fig. 1 zeigt eine Tabelle mit einem Beispiel für die Beziehung zwischen Kanalnummer (CH) und einem entsprechenden Kanalidentifikationscode (CHC).
Eine Basisbandschnittstelle 24 setzt Basisbandeingangsdaten, die von einem Endgerät (nicht dargestellt) kommen, in ein Signal mit einem vorgegebenen Format um, das dann einem Multiplexierer 26 zugeführt wird. Ein Übertragungsrahmenimpulsgenerator 28 zählt die eingehenden Taktimpulse und gibt eine Folge von Rahmenimpulsen FP ab, von denen jeder beim Zusammenzählen einer vorgegebenen Anzahl erzeugt wird. Andererseits versorgt ein Eindeutigkeitswortgeneratar 30 den Multiplexierer 26 mit einem eindeutigen Wort (UW). Der Kanalidentifikationscode CHC1 wird dem Multiplexierer 26 zugeführt. Der Multiplexierer 26 empfängt die Ausgangssignale der Blöcke 20, 24, 28 und 30 und erzeugt ein Signal, dessen Format in Fig. 4 schematisch dargestellt ist.
Ein Modulator 32 erzeugt ein Signal mit einer vorgegebenen Mittenfrequenz, die durch das Ausgangssignal des Multiplexierers 26 moduliert wird. Ein Aufwärtsumsetzer 34 setzt die Frequenz des Ausgangssignals des Modulators 32 unter Verwendung des lokalen Oszillatorsignals des Normalfrequenzgenerators 22 um und erzeugt dann das Ausgangssignal in Form eines ZF-Sendesignals. Wie oben erwähnt, wird der Multiplexierer oder Kombinierer 16 mit den Ausgangssignalen (ZF-Signalen) der Moduliereinheiten 12, 14 versorgt und führt sein Ausgangssignal (nämlich das kombinierte Signal) dem Sender 18 zu.
Als nächstes wird Fig. 2 besprochen, die ein Blockschaltbild eines Empfangsteils 50 zeigt, das Teil des erfindungsgemäßen Sender-Empfängers ist. Das Empfangsteil 50 weist zwei Demoduliereinheiten 52, 54 (lediglich als ein Beispiel), einen Empfänger 56 und einen Demultiplexierer 58, auch Verteiler genannt, auf.
Die Demoduliereinheiten 52, 54 sind im wesentlichen identisch, so daß nur der Aufbau der Einheit 52 näher betrachtet wird.
Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird angenommen, daß die Demoduliereinheit 52 zwecks Demodulierung der Daten des Kanals 2 zugewiesen worden ist, jedoch fälschlicherweise infolge einer Frequenzverschiebung, verursacht durch einen Satellitentransponder, mit Daten des Kanals 3 versorgt wird. Die Kanäle 2, 3 werden durch Kanalcodes CH2 bzw. CH3 bezeichnet.
Ein Empfangskanalbestimmer 60 wird initialisiert, um zwei Codes zu erzeugen: einer ist der Kanalcode CH2 und der andere ein Kanalidentifikationscode CHC2, der den Code CH2 beschreibt. Wenn der Betrieb der Demoduliereinheit 52 beginnt, gibt der Empfangskanalcontroller 62 den Kanalcode CH2 an den Normalfrequenzgenerator 64 weiter. Daraufhin erzeugt der Normalfrequenzgenerator 64 ein lokales Oszillatorsignal entsprechend dem Kanalcode CH2. Ein Abwärtsumsetzer 66 wird mit dem lokalen Oszillatorsignal versorgt und unterzieht ein ZF-Signal, das vom Demultiplexierer 58 kommt, unter Verwendung des zugeführten lokalen Oszillatorsignals einer Frequenzumsetzung. Ein Demodulator 68 detektiert gleichzeitig das Ausgangssignal des Abwärtsumsetzers 66. Ein an den Demodulator 68 gekoppelter, Eindeutigkeitswortdetektor 70 erzeugt bei der Detektion eines eindeutigen Wortes ein eindeutiges Wortdetektorsignal UWD. Andererseits erzeugt der Rahmenimpulsdetektor 72 als Antwort auf das Signal UWD einen Rahmenimpuls FP und ein Synchronzustandssignal 55. Ein Demultiplexierer 74 extrahiert unter Verwendung des Rahmenimpulses FP den Kanalidentifikationscode CHC3 aus dem Ausgangssignal des Demodulators 68, während der Demultiplexierer 74 einer Basisbandschnittstellenschaltung 76 gesendete Daten zuführt.
Wie Fig. 2 zeigt, wird der aus dem Demultiplexierer 74 extrahierte Kanalidentifikationscode CHC3 einem Komparator 78 zugeführt, dem auch der Kanalidentifikationscode CHC2 des Kanalbestimmers 60 zugeführt wird. Der Controller 62 empfängt das Ausgangssignal des Komparators 78 und steuert nur in der Zeit, wo das Synchronzustandssignal SS den Synchronzustand der Einheit 52 anzeigt, den Normalfrequenzgenerator mit Frequenzsynthese 64 derart, daß die Empfangskanalnummer in diesem bestimmten Fall sich gegen Eins verschiebt. Wenn die Frequenz- (oder die Kanal-)korrektur beendet ist, zeigt das Signal 55 für eine vorgegebene Zeitdauer (T1) Asynchronie an. Auf das Asynchronie anzeigende Signal hin beginnt jedoch der Controller 62, das Ausgangssignal des Komparators 78 für die Dauer einer Schutzzeit (T2), die länger als T1 ist, zu halten. Wenn also die Zeitdauer T1 abgelaufen ist, stellt das Signal 55 die Synchronzustandsanzeige wieder her. Zu diesem Zeitpunkt hat der Demodulator 52 bereits das richtige Kanalsignal (nämlich das Signal des Kanals 2) demoduliert. In dem Fall, wo er Komparator 78 den Kanalidentifikationscode CHC2 vom Demultiplexierer 74 empfängt, gibt dann der Komparator ein Signal ab, das Übereinstimmung oder Null anzeigt. In einem solchen Fall gibt der Empfangskanalcontroller 62 den Kanalcode CH2 vom Kanalbestimmer 60 an den Normalfrequenzgenerator 64 weiter.
Wenn die Demoduliereinheit 52 in einen stabilen Zustand eintritt und die Übertragung danach endet, zeigt das Synchronzustandssignal SS Asynchronie an. Wenn die Schutzzeit T2 abgelaufen ist, kehrt der Empfangskanalcontroller 62 zu seinem Ausgangszustand zurück, wobei das Ausgangssignal des Empfangskanalbestimmers 60 an den Normalfrequenzgenerator 64 weitergegeben wird.
Es kann ferner in dem Fall, wo die Demoduliereinheit 52 infolge einer plötzlichen Störung asynchron wird, richtiger Signalempfang stattfinden, falls die Einheit 52 die synchronie wiederherstellt, bevor die Schutzzeit T2 abgelaufen ist.
Fig. 5 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform. Die Anordnung gemäß Fig. 5 ist im wesentlichen identisch mit der Anordnung gemäß Fig. 2 und unterscheidet sich darin, daß ferner ein UND-Gatter 90 zwischen den Blöcken 74 und 76 vorhanden ist. Das UND-Gatter 90 ist mit dem einen Eingang an den Demultiplexierer 74 und mit dem anderen Eingang an den Komparator 78 gekoppelt. In diesem Fall muß der Komparator 78 modifiziert werden, um ein Gattersteuerausgangssignal in der Leitung 92 zu erzeugen, damit (a) das Gattersteuerausgangssignal einen logischen Wert "1" annimmt, wenn die beiden Eingangssignale des Komparators 78 miteinander identisch sind, und (b) andernfalls das Gattersteuerausgangssignal einen logischen Wert "0" annimmt. Als Alternative kann das UND-Gatter hinter der Basisbandschnittstellenschaltung 76 liegen. Das oben genannte Gattersteuersignal kann ferner vom Empfangskanalcontroller 62 abgeleitet werden. Gemäß der oben erwähnten anderen Ausführungsform darf das unerwünschte Kanalsignal nicht vom Demodulator ausgegeben werden.

Claims

1. Sende-Empfangsverfahren unter Verwendung von FDM- Techniken in einem Satellitenübertragungssystem mit folgenden Schritten:

a) Hinzufügen einer Kanalidentifikation zu jedem Kanalsignal, das von einem Sender gesendet wird;

b) Empfangen des gesendeten Kanalsignals;

c) Demodulieren des gesendeten Kanalsignals;

d) Detektieren der Kanalidentifikation des demodulierten Signals;

e) Vergleichen der Kanalidentifikation mit derjenigen, die empfangen werden sollte;

f) Detektieren der Differenz zwischen der Kanalidentifikation, die gesendet worden ist, und derjenigen, die empfangen werden sollte; und

g) Verändern der Demodulierfrequenz entsprechend der Differenz.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ferner mit dem Schritt, der zuläßt, daß das Signal nur gesendet wird, wenn die Differenz zwischen Kanalidentifikationscode und dem Identifikationscode, der empfangen werden sollte, Null ist.

3. Vorrichtung zum Sende-Empfangen unter Verwendung von FDMA-Techniken in einem Satellitenübertragungssystem mit

a) einer Einrichtung (52) zum Hinzufügen einer Kanalidentifikation zu jedem zu sendenden Kanalsignal;

b) einer Einrichtung (56) zum Empfangen des gesendeten Kanalsignals;

c) Einrichtungen (66, 68) zum Demodulieren des empfangenen Kanalsignals;

d) Einrichtungen (70, 72, 74) zum Bestimmen der Kanalidentifikation des demodulierten Signals;

e) einer Einrichtung (78) zum Vergleichen der Kanalidentifikation mit derjenigen, die empfangen werden sollte;

f) einer Einrichtung (62) zum Bestimmen der Differenz zwischen der Kanalidentifikation, die gesendet worden ist, und derjenigen, die empfangen werden sollte; und

g) einer Einrichtung (64) zum Verändern der Demodulierfrequenz entsprechend der Differenz.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3 ferner mit einer Einrichtung, die zuläßt, daß das Signal nur gesendet wird, wenn die Differenz zwischen dem Kanalidentifikationscode und dem Identifikationscode, der empfangen werden sollte, Null ist.