DE60031225T2

DE60031225T2 - Leitweglenkung in einem Satelliten Kommunikationssystem

Info

Publication number: DE60031225T2
Application number: DE60031225T
Authority: DE
Inventors: Francois Panzani; Pierre K. Tossou
Original assignee: Alcatel Lucent SAS
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2020-11-23
Also published as: JP4560203B2; DE60031225D1; FR2801748B1; EP1104124B1; US7835733B1; ATE342616T1; FR2801748A1; EP1104124A1; JP2001196992A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Satelliten-Kommunikationssystem.
Satelliten-Kommunikationssysteme entwickeln sich schnell, da sie eine weniger kostspielige Infrastruktur benötigen als verkabelte oder funkbasierte Systeme, insbesondere wenn es sich um die Übertragung von Ferngesprächen handelt.
Ein Satelliten-Telekommunikationssystem, beispielsweise geostationären Typs, an Bord eines Raumfahrzeugs umfasst eine Transpondereinheit, die Antenneneinrichtungen und Zwischenverstärkereinrichtungen beinhaltet, die die Kommunikationen empfangen, die mit bestimmten Ressourcen, z.B. Frequenz und Polarisation, ankommen und übertragen diese mit anderen Ressourcen in die von der Kommunikation vorgesehene Richtung, um Interferenzen zwischen Übertragung und Empfang zu vermeiden. Anderes ausgedrückt wird einer Übertragung ein Kanal zugeordnet, der beispielsweise aus zwei Frequenz/Polarisations-Paaren, d.h. einer gegebenen Frequenz und einer Polarisation für die Kommunikation besteht, die im Satelliten ankommt (aufsteigende Verbindung) sowie ein unterschiedliches Frequenz/Polarisations-Paar für die vom Satelliten wieder abgestrahlte Kommunikation (absteigende Verbindung).
Ein Satelliten-Kommunikationssystem ist um so leistungsfähiger, desto weniger Energie es bei gleicher Kommunikationskapazität verbraucht. Außerdem sollten die Einrichtungen an Bord vorzugsweise relativ einfach und robust aufgebaut sein, um die Gefahr von Störungen möglichst gering zu halten.
Es gibt derzeit zwei bekannte Typen von Satelliten-Übertragungssystemen, d.h. einen Typ mit globaler Bereichsabdeckung und einen Typ mit Bereichsabdeckung anhand von Zonen oder „Spots".
Im ersten Typ weisen die Antenneneinrichtungen des Satelliten ein Sende-Empfangs-Diagramm auf, mit dem sie nur ein einziges Stück des betreffenden Bereichs abdecken. Dieser Bereich umfasst beispielsweise mehrere Stadtgebiete. Eine Verbindung zwischen zwei Stationen oder zwei Teilnehmern kann auf diese Weise relativ einfach hergestellt werden, da sich diese im gleichen Antennen-Abdeckungsbereich befinden. Eine Abdeckung mit großer Fläche ermöglicht jedoch keine optimalen Leistungen. In der aufsteigenden Verbindung resultiert aus einer breiten Abdeckung eine niedrige Güteziffer (GT), die am Boden den Einsatz großer Antennen erforderlich macht. In der absteigenden Verbindung erfordert eine breite Abdeckung einen relativ hohen Energieverbrauch, um der Boden-Empfangsstation eine ausreichende Oberflächen-Leistungsdichte zu liefern. Außerdem kann jede Frequenz zu einem gegebenen Zeitpunkt nur für zwei Übertragungen genutzt werden, eine mit gegebener Polarisation und die andere mit gekreuzter Polarisation. Anders ausgedrückt verbraucht ein solches System viel Frequenzband.
Im zweiten Typ ist das Antennensystem so strukturiert, dass es den Bereich in eine Vielzahl von Zonen unterteilt, wobei jede Zone beispielsweise einem Land oder dem Teil eines Landes entspricht. In diesem Fall wird jeder Zone eine Antenneneinrichtung zugeordnet, die höhere Leistungen aufweist als die Antenneneinrichtung im ersten Systemtyp. Für Übertragungen oder Kommunikationen von einer Zone in eine andere müssen diese Kommunikationen an Bord des Satelliten von einer Antenneneinrichtung an eine andere übertragen werden. Diese Übermittlung von einer Antenne zur anderen erfolgt anhand einer festen Verkabelung oder anhand einer Schaltmatrix.
Um die Verkabelung oder die Komplexität der Schaltmatrix zu begrenzen, ist die Anzahl an Zonen relativ eingeschränkt, was weitere Antenneneinrichtungen mit breiter Abdeckung und somit Leistungen zur Folge hat, die nicht immer optimal sind. Im Übrigen ermöglichen die festen Verbindungen zwischen Antenneneinrichtungen keine Anpassung an die Entwicklungen des Verkehrsvolumens, die in dem betreffenden Bereich auftreten können. Wenn das Verkehrsvolumen in einer Zone nach dem Start des Satelliten nämlich deutlich zunimmt, und die Ressourcen, die in der Antenneneinrichtung für diese Zone ankommen, nicht geändert werden können, da diese Ressourcen für ein bestimmtes Verkehrsvolumen vorgesehen sind, kann daraus eine mangelhafte Funktionsweise durch Blockierung von Kommunikationen, die in dieser Zone ankommen oder von dieser Zone ausgehen, resultieren.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, werden bekanntermaßen dynamische Schaltmatrices an Bord des Satelliten eingesetzt, um die Antenneneinrichtungen, die den verschiedenen Zonen entsprechen, miteinander zu verbinden, damit die Kanäle und Ressourcen in der Matrix jederzeit dem erforderlichen Verkehrsvolumen entsprechen. Aber diese Art von dynamischer Schaltmatrix erfordert eine komplexe Verwaltung sowie komplizierte Synchronisierungen, insbesondere zwischen der Bodenstation und dem Satelliten.
Im Dokument WO 99/43104 ist ein Satellitensystem beschrieben, in dem solche Matrices eingesetzt werden. Im Dokument EPO 905 930 A2 wird ein DVB-Satellitensystem beschrieben.
In Bezug auf die Art der globalen Abdeckung weist das Telekommunikationssystem mit einer Vielzahl an Zonen jedoch den Vorteil auf, dass es die Möglichkeit bietet, die gleichen Frequenz- und Polarisationsressourcen, insbesondere für mehrere Zonen zu nutzen, allerdings unter der Bedingung, dass diese Zonen weit genug voneinander entfernt sind. Die gleiche Frequenz und die gleiche Polarisation können nämlich verwendet werden, um zwei entfernte Zonen zu erreichen, wobei die Unterscheidung zwischen den beiden Kommunikationen, die die gleichen Ressourcen nutzen, anhand dieser räumlichen Unterscheidung erfolgt.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Telekommunikationssystem zweiten Typs, d.h. in dem jeder Bereich in einzelne Zonen unterteilt ist. Sie bietet die Möglichkeit, ohne Änderungen an den Systemeinrichtungen an Bord des Satelliten, mögliche Schwankungen im Verkehrsvolumen zwischen den einzelnen Zonen zu berücksichtigen. Sie bietet außerdem die Möglichkeit, die Komplexität der Verbindungseinrichtungen zwischen den Antenneneinrichtungen an Bord des Satelliten zu reduzieren.
Das Telekommunikationssystem gemäß der Erfindung ist dazu bestimmt, einen Bereich abzudecken, der dichte, voneinander abgetrennte Zonen umfasst, und ist dadurch gekennzeichnet, dass diese isolierten Zonen an Bord des Satelliten in mehreren Gruppen zusammengefasst sind, wobei jede Gruppe die ihrem gesamten Bereich zugeordneten Kommunikationsressourcen nutzt.
An dieser Stelle sei daran erinnert, dass es sich im Fall der Nutzung von Systemen mit Mehrfachzugriff wie FDMA („Frequency Division Multiple Access" auf Englisch), TDMA („Time Division Multiple Access" auf Englisch) oder CDMA („Coded Division Multiple Access" auf Englisch) bei den Kommunikationsressourcen neben den Frequenzbändern der Trägerwellen um die Polarisation und die Sendezeitpunkte handelt. Wenn es sich bei den verfügbaren Ressourcen um die Frequenz, die Polarisation und den Zeitschlitz handelt, kann jeweils eine einzige Kommunikation bzw. ein einziges Kommunikationspaket das Wertetriplett aus Frequenz, Polarisation und Zeitschlitz nutzen. Ein anderes Paket (oder eine andere Kommunikation) kann dagegen zum gleichen Zeitpunkt beispielsweise die gleiche Frequenz, eine andere Polarisation und den gleichen Zeitschlitz nutzen.
Jede Zonengruppe wird unter dem Gesichtspunkt der Ressourcenzuteilung als Zone in einem herkömmlichen System betrachtet.
Daher erfolgt die Leitweglenkung von einer Zone zur anderen an Bord des Satelliten zwischen Gruppen und nicht zwischen Zonen, was insbesondere die Ausführung vereinfacht, da die Anzahl an Verbindungen erheblich reduziert werden kann.
Die Verbindung zwischen Gruppen erfolgt vorzugsweise anhand von Verkabelungen. Die Verkabelung stellt die einfachste und zuverlässigste Ausführung dar.
Einfachheit und Zuverlässigkeit resultieren auch aus der Tatsache, dass die Anzahl an Verbindungen geringer ist als bei vorhergehenden Systemen.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung erfolgt die Einteilung der Zonen in Gruppen dergestalt, dass das Verkehrsvolumen in den verschiedenen Gruppen in etwa gleich ist.
Die Ausgewogenheit der Verkehrsvolumen zwischen den Gruppen ist zu bevorzugen, da jeder Gruppe sämtliche Ressourcen zugeordnet werden. Wenn einer Gruppe eine Zone mit einem erheblichen Verkehrsvolumen entspricht, ist diese Zone entweder die einzige in ihrer Gruppe oder ihr werden Zonen mit geringem Verkehrsvolumen zugeordnet.
Anders ausgedrückt wählt man die Zonen für eine Gruppe so, dass die Verkehrsvolumen zwischen den verschiedenen Gruppen ausgewogen sind.
Im Fall einer Zunahme des Verkehrsvolumens in einer Zone kann man dieser ein größeres Frequenzband und/oder mehr Zeit zur Verfügung stellen und der (oder den) Zone(en) mit verringertem Verkehrsvolumen ein kleineres Frequenzband und/oder weniger Zeit zuordnen.
Um Entwicklungen des Verkehrsvolumens innerhalb eines Bereichs zu berücksichtigen, ist es zudem möglich, Mittel vorzusehen, die die Neukonfiguration von Gruppen ermöglichen, d.h. Mittel, die die Möglichkeit bieten, eine Zone, die ursprünglich einer Gruppe zugeordnet wurde, in eine andere Gruppe zu verschieben. Diese Neukonfiguration kann mit Hilfe von fernsteuerbaren Schalteinrichtungen durchgeführt werden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Zonen einer Gruppe eine beliebige geografische Aufteilung aufweisen können. Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass diese Zonen aneinander grenzen oder nahe beieinander liegen.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Sende-Empfangseinheit für ein Telekommunikationssystem an Bord eines Satelliten innerhalb eines Bereichs vor, der von dieser Einheit abgedeckt wird, wobei der Bereich einzelne Zonen umfasst und die Einheit die Kommunikationen aus einer beliebigen Zone empfängt und diese mit Hilfe von Leitweglenkungseinrichtungen wieder in die gleiche Zone oder eine andere Zone versendet. Diese Einheit umfasst Mittel, um die Signale der einzelnen Zonen in Gruppen zusammenzufassen, wobei zwischen den Gruppen eine Leitweglenkung erfolgt und jeder Gruppe sämtliche Kommunikationsressourcen des Bereichs zugeordnet werden.
Gemäß einer Ausführungsvariante sind die Einrichtungen zur Leitweglenkung miteinander verkabelt.
Gemäß einer Ausführungsvariante erfolgt die Zuordnung der Zonen in die Gruppen dergestalt, dass die Verkehrsvolumen der einzelnen Gruppen in etwa gleich sind.
Gemäß einer Ausführungsvariante umfasst die Einheit Schalteinrichtungen, die die Möglichkeit bieten, die Zusammensetzung der Gruppen zu ändern, so dass mindestens eine Zone von einer Gruppe in eine andere verschoben werden kann.
Gemäß einer Ausführungsvariante sind die Mittel zur Zusammenfassung der Signale mehrerer Zonen Bestandteil der Antenneneinrichtung.
Gemäß einer Ausführungsvariante nutzen die Mittel zur Zusammenfassung der Signale mehrerer Zonen eine Bündelungsschaltung.
Gemäß einer Ausführungsvariante sind die Mittel zur Zusammenfassung der Signale mehrerer Zonen Bestandteil der Zwischenverstärkereinrichtungen.
Gemäß einer Ausführungsvariante sind die Einrichtungen zur Leitweglenkung so ausgeführt, dass sie die Kommunikationseinrichtungen so zuordnen, dass sich die Signale, die eine erste Gruppe von einer zweiten Gruppe empfängt, durch verschiedene Ressourcen von den Signalen unterscheiden, die von einer dritten Gruppe empfangen werden.
Gemäß einer Ausführungsvariante umfassen die der Gruppe zur Zusammenschaltung zugeordneten Ressourcen die Frequenzbänder.
Gemäß einer Ausführungsvariante umfassen die Ressourcen außerdem die Polarisation.
Gemäß einer Ausführungsvariante sind mindestens einige Zonen, die der gleichen Gruppe entsprechen, geografisch voneinander entfernt.
Gemäß einer Ausführungsvariante beträgt die Anzahl an Zonen in einer Gruppe zwischen eins und zehn.
Gemäß einer Ausführungsvariante ist die Anzahl an Gruppen gleich vier.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung ihrer Ausführungsvarianten deutlich, die in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erfolgt, wobei:
1 einen Bereich darstellt, der in eine Vielzahl von Zonen unterteilt ist,
2 einen Plan darstellt, in dem das Funktionsprinzip eines bekannten Telekommunikationssystems erklärt wird, in dem ein Bereich in eine Vielzahl von Zonen unterteilt ist,
3 einen Plan einer Schaltmatrix darstellt, die in dem System aus 2 eingesetzt werden kann,
4 ein Plan ist, in dem ein System gemäß der Erfindung auf vereinfachte Weise dargestellt wird,
5 einen Aspekt des Verfahrens gemäß der Erfindung zeigt,
6 einen Plan darstellt, der einen weiteren Aspekt des Systems gemäß der Erfindung zeigt,
7 einen Plan darstellt, in dem ein Teil einer Ausführungsvariante des Systems gemäß der Erfindung gezeigt wird,
8 einen zu 7 analogen Plan darstellt, jedoch für eine Variante, wobei diese Abbildung außerdem eine Neukonfiguration des Systems gemäß der Erfindung zeigt, und
9 einen zu 6 analogen Plan darstellt, der eine Kombination zwischen drei Gruppen und einer globalen Abdeckung zeigt.
In einem herkömmlichen Satelliten-Telekommunikationssystem, insbesondere geostationären Typs, umfasst der Satellit eine Einheit oder ein Antennensystem 16 (2), das einen in Zonen 14₁ , 14₂ , etc. unterteilten Bereich abdeckt. Das Problem, das hier erörtert wird, betrifft dichte, städtische, voneinander getrennte Zonen mit geringen Abmessungen von 150 bis 400 km Durchmesser. Jeder terrestrischen, städtischen Zone entspricht an Bord des Satelliten eine Antenneneinrichtung 16₁ , 16₂ , 16₃ etc. Aus Gründen der Vereinfachung sind in 2 nur vier Antenneneinrichtungen 16₁ bis 16₄ sowie die vier entsprechenden Zonen 14₁ bis 14₄ dargestellt.
Um das dem Telekommunikationssystem zugeordnete Frequenzband möglichst gut auszunutzen, ist jeder Zone ein Teil oder das gesamte Frequenzband zugeordnet und mindestens einige getrennte Zonen können das gleiche Frequenzband nutzen.
Für jede Übertragung wird ein Kanal zugeordnet, der beispielsweise aus zwei Frequenz/Polarisationspaaren besteht. Genauer gesagt werden für eine aufsteigende Verbindung 18 (2) eine Frequenz f₁, die natürlich in dem der entsprechenden Zone 14₁ zugeordneten Frequenzband enthalten ist, und eine Polarisation zugeordnet, beispielsweise die vertikale Polarisation, und für die absteigende Verbindung 20 werden eine Frequenz f₂, die in dem der entsprechenden Zone 14₂ zugeordneten Frequenzband enthalten ist, und eine vertikale oder horizontale Polarisation zugeordnet.
Die Frequenzen f₁ und f₂ sind üblicherweise unterschiedlich.
Die Antenneneinrichtungen sind für die aufsteigende und absteigende Verbindung unterschiedlich.
Um die aufsteigende 18 und die absteigende 20 Verbindung miteinander zu verbinden, muss an Bord des Satelliten eine Verbindungs- oder Leitweglenkungseinrichtung vorhanden sein, damit die Antenneneinrichtungen 16₁ und 16₂ miteinander kommunizieren können. Zu diesem Zweck umfasst der Transponder, der die empfangenen Signale an Bord des Satelliten in versandte Signale umwandelt, eine Verkabelung oder eine Schaltmatrix (3). Es ist festzustellen, dass die Verkabelung auch die Verbindung zwischen der aufsteigenden und absteigenden Verbindung der gleichen Zone betrifft. Aus diesem Grund verbindet diese Verkabelung bzw. diese Schaltmatrix auch jede Empfangs-Antenneneinrichtung 16_i mit der Sende-Antenneneinrichtung 16_i der gleichen Zone und umgekehrt.
Für die Leitweglenkung muss ein Signal, das von einer Antenneneinrichtung 16₁ erfasst wurde, an eine beliebige andere Antenneneinrichtung weitergeleitet werden können. In 2 ist daher der Kanal zwischen der Antenneneinrichtung 16₁ und den anderen Einrichtungen 16₂ , 16₃ , 16₄ fett gedruckt dargestellt. Außerdem muss jede Antenneneinrichtung die Signale, die von jeder anderen Antenneneinrichtung stammen, empfangen können. In 2 wurden die Kanäle, die zur Antenenneinrichtung 16₁ führen, mit gestrichelten Linien dargestellt.
Wenn die Verbindungseinrichtungen 24 verkabelt sind, d.h. wenn sie nach dem Start des Satelliten nicht mittels Fernsteuerung geändert werden können, sind sie für ein bestimmtes Verkehrsvolumen zwischen den Zonen ausgelegt und unterstützen keine Zunahme des Verkehrsvolumens in den verschiedenen Zonen. Wenn beispielsweise einige Zeit nach dem Start des Satelliten eine Zone, z.B. die Zone mit der Referenz 14₂ , ein erheblich größeres Verkehrsvolumen verzeichnet, können Blockierungen auftreten, da die Verbindungen der Einrichtung 16₂ zu den anderen Antenneneinrichtungen nicht geändert werden können.
Um kurzfristige und langfristige Änderungen des Verkehrsvolumens berücksichtigen zu können, wird manchmal eine Schaltmatrix 22 (3) eingesetzt, die im Allgemeinen ebenso viele Eingänge 26₁ bis 26_n wie Ausgänge 28₁ bis 28_n aufweist. In dieser Matrix ist eine Vielzahl an Kanälen vorgesehen. Die einem der Kanäle zugeordnete Frequenz- oder Zeitressource kann in Abhängigkeit vom Verkehrsvolumen variabel sein. Die Verwaltung einer solchen Matrix, die häufig in Echtzeit erfolgt, ist besonders komplex. Die Steuerung der Matrix 22 erfordert entweder eine komplexe Synchronisierung, wenn die zugeordnete Zeit variabel ist, oder (kostspielige und komplexe) Filter für die Übertragungsbandbreite, die per Fernsteuerung modifiziert werden können.
Um die Umsetzung der Verbindungseinrichtungen 24 zu vereinfachen, ist es günstig, Zonen 14_i mit relativ großen Abmessungen vorzusehen, damit die Anzahl an Zonen und damit die Anzahl an Antenneneinrichtungen nicht zu groß wird, wobei die Komplexität der Verkabelung oder der Umschaltung mit zunehmender Anzahl steigt.
Damit die Möglichkeit besteht, mögliche Schwankungen des Verkehrsvolumens in jeder Zone aufzufangen und um die Verbindungen an Bord des Satelliten zu vereinfachen, sieht die Erfindung vor, das entsprechende Verkehrsvolumen in Gruppen zusammenzufassen, die mehreren Zonen entsprechen und die Leitweglenkung zwischen diesen Gruppen durchzuführen.
In der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung erfolgt die Auswahl der Zonen für die jeweilige Gruppe in Abhängigkeit vom Verkehrsvolumen in jeder Zone und dergestalt, dass in jeder Gruppe eine oder mehrere Zonen mit erheblichem Verkehrsvolumen einer oder mehreren Gruppen mit geringem Verkehrsvolumen zugeordnet werden, wobei das gesamte Verkehrsvolumen der einzelnen Gruppen in etwa gleich ist.
Außerdem können die Gruppen vorzugsweise neu konfiguriert werden, d.h. dass Zonen, die einer Gruppe zugeordnet wurde, später einer anderen Gruppe zugeordnet werden können.
In dem stark vereinfachten Beispiel in 4 wird eine Einheit aus den Antenneneinrichtungen 16₁ und 16₂ gebildet, die den Zonen 14₁ und 14₂ entsprechen und somit eine erste Gruppe darstellen. Des Gleichen bilden die Antenneneinrichtungen 16₃ und 16₄ eine zweite Gruppe und die Antenneneinrichtungen 16₅ und 16₆ bilden eine dritte Gruppe.
Die Antenneneinrichtungen 16₁ und 16₂ sind an den gleichen Eingang/Ausgang 30₁ angeschlossen. Des Gleichen sind die Antenneneinrichtungen 16₃ und 16₄ mit dem gleichen Eingang/Ausgang 30₂ verbunden und die Antenneneinrichtungen 16₅ und 16₆ sind an den Eingang/Ausgang 30₃ angeschlossen.
Auf diese Weise werden die Verbindungen von einer Gruppe zur anderen und nicht zwischen den Antenneneinrichtungen, d.h. zwischen den Zonen erstellt, was die Verbindung oder Umschaltung an Bord des Satelliten vereinfacht.
Das gesamte, dem Bereich zugeordnete Frequenzband wird jeder Gruppe zugeordnet und in jeder Gruppe werden die üblichen Prinzipien der gemeinsamen Frequenznutzung umgesetzt, anstatt diese auf jede Zone anzuwenden. In jeder Gruppe kann eine bestimmte Frequenz, der festgelegte Merkmale, wie z.B. Polarisation und/oder ein Code zugeordnet wurden, nur für eine einzelne Übertragung genutzt werden.
Die Anzahl an Zonen in einer Gruppe ist beliebig, sie liegt beispielsweise zwischen eins und 10. Des Gleichen kann die geografische Verteilung der Zonen, die in einer Gruppe zusammengefasst werden, beliebig gewählt werden, wobei diese Zonen nicht zwingend aneinander grenzen oder nahe beieinander liegen müssen.
Daher ist in 5, ebenfalls auf vereinfachte Weise, ein Beispiel für die Einteilung von städtischen Zonen dargestellt. In diesem Beispiel sind vier Gruppen M1, M2, M3, M4 vorgesehen. Die Gruppe M1 umfasst fünf Zonen 14₁ bis 14₅ . Die Gruppe M2 umfasst vier Zonen 14₆ bis 14₉ . Die Gruppe M3 umfasst fünf Zonen 14₁₀ bis 14₁₄ und die Gruppe M4 umfasst vier Zonen 14₁₅ bis 14₁₈ .
6 ist ein Plan, mit dem das Prinzip der Zuordnung von Kommunikationsressourcen für die Kommunikation innerhalb einer Gruppe bzw. für die Kommunikation zwischen den Gruppen erläutert werden soll. In diesem Beispiel ist das einem Bereich zugeordnete Frequenzband in die beiden Unterbänder 1 und 2 unterteilt und in jedem Unterband kann die vertikale und die horizontale Polarisation eingesetzt werden. Daher entspricht das Symbol A der vertikalen Polarisation und das Symbol B der horizontalen Polarisation.
Aus 6 ist ersichtlich, dass für Kommunikationen innerhalb jeder Gruppe, von einer Zone zur gleichen Zone oder von einer Zone zu einer anderen Zone der gleichen Gruppe die Ressource 1A (Unterband 1 und vertikale Polarisation) genutzt wird. Für die Übertragung von Gruppe M1 zur Gruppe M2 wird die Ressource 1B genutzt, während für die Übertragung von M2 zu M1 die Ressource 2B eingesetzt wird. Dieses Schema, das integralen Bestandteil der vorliegenden Beschreibung darstellt, zeigt, dass die Ursprungsgruppe jeder in einer Gruppe empfangenen Übertragung eindeutig identifiziert werden kann. Somit entspricht bei Gruppe M1 eine über die Ressource 1A empfangene Kommunikation einer Kommunikation, die aus der gleichen Gruppe stammt, eine über die Ressource 1B empfangene Kommunikation entspricht einer Kommunikation, die von Gruppe M4 stammt, eine über die Ressource 2A empfangene Kommunikation stammt von Gruppe M3 und eine über die Ressource 2B empfangene Kommunikation stammt von Gruppe M2.
Wird die Polarisation der Ressource nicht in Anspruch genommen, wird das Frequenzband in vier Unterbänder unterteilt.
Es ist darauf hinzuweisen, dass in dem Beispiel in 6 vier Gruppen vorgesehen sind und die Anzahl an Transpondern 16 beträgt. Diese Anzahl ist erheblich mehr eingeschränkt als im früheren Stand der Technik, in dem jeweils Verbindungen zwischen den einzelnen Zonen vorgesehen waren.
Obwohl bisher angegeben wurde, dass die Gruppeneinteilung durch Anschluss an die Antenneneinrichtungen erfolgt, ist darauf hinzuweisen, dass die Neueinteilung auch im Bereich der Zwischenverstärker erfolgen kann. Der erste Fall (Gruppeneinteilung im Bereich der Antenneneinrichtungen) ist in 7 dargestellt, während der zweite Fall (Gruppeneinteilung im Bereich der Zwischenverstärker) in 8 dargestellt ist.
Zunächst wird 7 erläutert. Diese Abbildung zeigt den Teil der Verbindungseinrichtungen für die Gruppe M1.
In diesem Beispiel erfolgt die Gruppeneinteilung mit Hilfe der Bündelungsschaltung für die Antenneneinrichtung.
Man geht davon aus, dass für diese Gruppe M1 mit den Antenneneinrichtungen 16₁ , 16₂ und 16₃ drei Zonen vorgesehen sind, wobei die Anzahl an Gruppen vier beträgt und die Zuordnung der Kommunikationsressourcen durchgeführt wird, wie in Bezug auf 6 beschrieben.
Die von den Antenneneinrichtungen 16₁ , 16₂ , 16₃ empfangenen Signale mit vertikaler Polarisation (die aus den Zonen 14₁ , 14₂ , 14₃ stammen) werden durch den ersten Teil 40 der Bündelungsschaltung zusammengefasst, die diese an einen ersten Eingangs-Demultiplexer 42 mit zwei Ausgängen leitet. An den ersten dieser Ausgänge werden die Signale geleitet, die die Ressource 1A nutzen, und an den zweiten Ausgang werden die Signale geleitet, die die Ressource 2A nutzen. Die Signale der Ressource 1A stammen von der Gruppe M1. Sie sind für die gleiche Gruppe bestimmt (6). Daher ist der erste Ausgang des Demultiplexers 42 über einen Leistungsverstärker 44 mit dem ersten Eingang eines Ausgangs-Multiplexers 46 verbunden. Der zweite Ausgang des Demultiplexers 42, der die Ressource 2A empfängt, wird zur Gruppe M3 geleitet.
Der zweite Eingang des Multiplexers 46 empfängt die Ressource 2A. Wie aus 6 ersichtlich, handelt es sich um Signale, die von der Gruppe M3 stammen.
Der Ausgang des Multiplexers 46 wird an die jeweilige Antenneneinrichtung 16₁ , 16₂ , 16₃ geleitet. Die Aufteilung der Signale erfolgt mit Hilfe eines Teils 48 der Bündelungsschaltung.
Des Gleichen werden die Ressourcen zur horizontalen Polarisation, die von den Antenneneinrichtungen 16₁ , 16₂ , 16₃ empfangen werden, noch durch den anderen Teil 50 der Bündelungsschaltung an einen Eingangs-Demultiplexer 52 mit zwei Ausgängen geleitet. Am ersten Ausgang liegt die Ressource 1B an, am zweiten Ausgang liegen die Ressourcen 2B an. Somit werden die Signale des ersten Ausgangs des Eingangs-Demultiplexers 52 zur Gruppe M2 geleitet, während die Signale 2B des zweiten Ausgangs zur Gruppe M4 geleitet werden.
Zum Empfang der Signale mit horizontaler Polarisation ist schließlich ein Ausgangs-Multiplexer 54 mit zwei Eingängen vorgesehen, an denen die Ressourcen 1B bzw. 2B anliegen. Die Ressourcen 1B stammen von der Gruppe M4, während die Ressourcen 2B von der Gruppe M2 stammen. Der Ausgang des Multiplexers 54 leitet die Signale zu den entsprechenden Zonen, und zwar anhand der Übertragung durch die Antenneneinrichtungen 16₁ , 16₂ , 16₃ , mit Hilfe einer bestimmten Verteilung durch einen Teil 56 der Bündelungsschaltung.
In dieser Ausführungsvariante ist für die Übertragung ein Leistungsverstärker 44 für jede Ressource und für den Empfang ein rauscharmer Verstärker (nicht abgebildet) ebenfalls für jede Ressource vorgesehen.
In dem in 8 dargestellten Beispiel erfolgt die Gruppeneinteilung in der Zwischenverstärkereinheit und nicht in der Antenneneinheit.
In 8 ist ebenfalls nur der Teil zur Leitweglenkung oder Weiterleitung der Signale für die Gruppe M1 dargestellt. Diese Gruppe M1 umfasst fünf Zonen mit den entsprechenden Antenneneinrichtungen 16₁ bis 16₅ . Ebenfalls wie im Beispiel aus 7 ist jede Gruppe in zwei Untergruppen unterteilt.
In diesem Fall verarbeitet die erste Untergruppe die Signale der Zonen 1, 2, 3, 4 und 5, wobei die Signale der Zonen 1, 2, 3 und 5 mit horizontaler Polarisation und die Signale der Zone 4 mit vertikaler Polarisation empfangen werden. Diese Signale werden mit M1-1H, M1-2H, M1-3H, M1-4V bzw. M1-5H bezeichnet.
Diese erste Untergruppe verarbeitet die zu sendenden Signale für die Übertragung mit gekreuzter Polarisation, d.h. Signale mit vertikaler Polarisation für die Zonen 1, 2, 3 und 5 und mit horizontaler Polarisation für Zone 4.
In der zweiten Untergruppe werden die übrigen Signale verarbeitet, d.h. für den Empfang die vertikale Polarisation der Zonen 1, 2, 3 und 5 und die horizontale Polarisation für Zone 4 und für die Übertragung die horizontale Polarisation für die Zonen 1, 2, 3 und 5 und die vertikale Polarisation für Zone 4.
Im Übrigen sind in diesem Beispiel Schalteinrichtungen vorgesehen, damit die Signale einer Zone einer anderen Gruppe zugeordnet werden können. In dem dargestellten Beispiel betrifft dies die Zone 5 in der Gruppe M1, die der Gruppe M2 zugeordnet wird.
Die Antenneneinrichtung 16₁ empfängt die Signale 1H (an dieser Stelle sei daran erinnert, dass es sich um Signale handelt, die aus Zone 1 der Gruppe M1 mit horizontaler Polarisation stammen), die von einem Empfänger 70₁ an einen ersten Eingang des Kombinators 72 in Form einer Bündelungsschaltung übertragen werden. Die übrigen Eingänge des Kombinators 72 empfangen die Signale 2H, 3H, 4V bzw. 5H.
Der Ausgang des Kombinators 72 ist mit dem Eingang eines Demultiplexers 74 verbunden, der an seinen beiden Ausgängen die Ressourcen 1A bzw. 1B liefert. Diese Ressourcen 1A und 1B werden jeweils von zwei in Reihe geschalteten Verstärkern 76 bzw. 78 verarbeitet, wobei einer dieser Verstärker für die Regelung der Verstärkung bestimmt ist und der andere Verstärker einen Leistungsverstärker darstellt.
Die Ressource 1A wird an den Eingang eines Teilers 80 angelegt, der aus einer Bündelungsschaltung besteht, die die Ressource 1A in fünf Bündel unterteilt, die über die ersten Eingänge der Multiplexer 82₁ bzw. 82₅ zu den Sendeantennen 16₁ bis 16₅ geleitet werden, die jeweils zwei Eingänge aufweisen. Die zweiten Eingänge der Multiplexer 82₁ bzw. 82₅ sind mit den jeweiligen Ausgängen eines anderen Teilers 84 verbunden, an dessen Eingang die Ressource 1B empfangen wird, die von der Gruppe M4 stammt, entsprechend der in 6 dargestellten Aufteilung.
Der Ausgang des Demultiplexers 74, der die Ressource 1B liefert, wird über zwei in Reihe geschaltete Verstärker, analog zu den Verstärkern 76 und 78, an die Gruppe M2 geleitet, ebenfalls entsprechend 6.
Die zweite Untergruppe ist analog zur ersten Untergruppe aufgebaut. Am ersten Ausgang des Demultiplexers 74' des Empfangsteils ist die Ressource 2A angelegt, die zur Gruppe M3 geleitet wird, und am zweiten Ausgang dieses Demultiplexers 74' liegt die Ressource 2B an, die zur Gruppe M4 geleitet wird.
Auf Sendeseite empfängt der Teiler 84' an seinem Eingang die Ressource 2A, die von der Gruppe M3 stammt, und der Teiler 80' empfängt an seinem Eingang die Ressource 2B, die von der Gruppe M2 stammt.
Um die Zone 5 der Gruppe M1 der Gruppe M2 zuzuweisen, damit diese der Nummer N entspricht, ist auf Empfangsseite der ersten Untergruppe eine Schalteinrichtung 90 mit einem Eingang und zwei Ausgängen vorgesehen. Der Eingang der Schalteinrichtung 90 empfängt die Signale des Empfängers 70₅ und einer der Ausgänge ist, wie abgebildet, mit einem Eingang des Kombinators 72 verbunden, während der andere Eingang erneut angeschlossen werden kann, wenn sich die Schalteinrichtung in der zweiten Position befindet, am Eingang des entsprechenden Kombinators der Gruppe M2. Aus diesem Grund ist dieser zweite Eingang mit M2-NH bezeichnet.
Des Gleichen ist eine Schalteinrichtung 90' in der zweiten Untergruppe vorgesehen, die das Signal 5V der Gruppe M1 in der abgebildeten Position an einen Eingang des Kombinators 72' anlegt, und die in ihrer zweiten Position das entsprechende Signal an einen Eingang eines analogen Kombinators der Gruppe M2 anlegt.
Wenn die Zone 5 der Gruppe M2 zugeordnet ist, müssen die Signale NV (erste Untergruppe) dieser der Gruppe M2 zugeordneten Zone der in 6 dargestellten Ressourcenverteilung entsprechen. Daher sind die Schalteinrichtungen 92 und 94 vorgesehen, die die Möglichkeit bieten, die Ressource 1A der Gruppe M2 und die Ressource 1B, die von der Gruppe M1 stammt, über die entsprechende Anntenneneinrichtung zu übertragen.
Zudem sind im Sendeteil der zweiten Untergruppe die Schalteinrichtungen 92' und 94' vorgesehen, die die Möglichkeit bieten, anstelle der Signale 5H der Gruppe M1 die Signale NH der Gruppe M2 mit den Ressourcen 2A und 2B, die Ressourcen 2A der Gruppe M4 und die Ressourcen 2B, die von der Gruppe M3 stammen, zu übertragen.
Die verschiedenen Schalteinrichtungen 90, 90', 92, 94, 92', 94' etc. können vom Boden aus gesteuert werden. Diese Schalteinrichtungen werden von Zeit zu Zeit betätigt, um die Gruppen unter Berücksichtigung einer langsamen Zunahme des Verkehrsvolumens neu zuzuweisen.
Die Erfindung bietet die Möglichkeit, verschiedene isolierte Zonen miteinander zu verbinden. Sie ermöglicht auch eine Verbindung mit herkömmlicher, globaler Abdeckung. Daher sind in 9 drei Gruppen M1, M2 und M3 mit isolierten Zonen dargestellt, während M4 die globale Abdeckung darstellt, die im Hinblick auf die Durchschaltung als eine Gruppe betrachtet wird.
In einer Ausführungsvariante weisen die terrestrischen Zonen eine in etwa runde Form mit einem Durchmesser zwischen 150 und 450 km auf, wobei die Übertragung im Frequenzband Ku erfolgt. Diese Zonen weisen relativ geringe Abmessungen auf, was eine gute Isolierung ermöglicht, um eine Mehrfachausnutzung der Frequenzen zu ermöglichen. Im Übrigen sind geringe Abmessungen für die Zonen zu bevorzugen, denn da diese Zonen in einer Antenne zu einer Gruppe zusammengefasst werden, darf jede Gruppe insgesamt nicht zu große Ausmaße aufweisen, damit die Verstärkung der Antenne weiterhin ausreichend ist.

Claims

Sende/Empfangseinheit zum Einsatz an Bord eines Satelliten für ein Telekommunikationssystem innerhalb eines von dieser Einheit abgedeckten Bereichs (12), wobei der Bereich eine Vielzahl von Zonen (14_i ) umfasst, von denen einige voneinander abgetrennt sind, und die Einheit Kommunikationen aus einer beliebigen Zone empfängt und diese mit Hilfe von Einrichtungen zur Leitweglenkung in die gleiche Zone oder in eine andere Zone überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zur Zusammenfassung der Signale aus den genannten Zonen in Zonengruppen (M1, M2, M3, M4) umfasst, wobei die Leitweglenkung zwischen Zonengruppen erfolgt, sowie dadurch, dass jeder Zonengruppe sämtliche Kommunikationsressourcen des Bereichs zugeordnet sind.
Einheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Leitweglenkung miteinander verkabelt sind.
Einheit gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung der Zonen zu den Gruppen so erfolgt, dass die Verkehrsvolumen in den Gruppen etwa gleich sind.
Einheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie Schalteinrichtungen umfasst, die die Möglichkeit bieten, die Zusammensetzung der Gruppen zu verändern, so dass mindestens eine Zone von einer Gruppe in eine andere verschoben werden kann.
Einheit gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Zusammenfassung der Signale mehrerer Zonen in einer Gruppe Bestandteil der Antenneneinrichtung sind.
Einheit gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Zusammenfassung der Signale mehrerer Zonen in einer Gruppe eine Bündelungsschaltung einsetzen.
Einheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Zusammenfassung der Signale mehrerer Zonen Bestandteil der Empfangseinrichtungen sind.
Einheit gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Leitweglenkung so ausgeführt sind, dass sie die Kommunikationsressourcen derart zuordnen, dass die von einer ersten Gruppe (M1) empfangenen Signale, die von einer zweiten Gruppe (M2) stammen, sich durch verschiedene Ressourcen von den Signalen unterscheiden, die von einer dritten Gruppe empfangen werden.
Einheit gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die der Gruppe zur Verbindung untereinander zugeordneten Ressourcen Frequenzbänder umfassen.
Einheit gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ressourcen unter anderem die Polarisation umfassen.
Einheit gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige Bereiche, die der gleichen Gruppe entsprechen, geografisch voneinander entfernt sind.
Einheit gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zonen in einer Gruppe zwischen eins und zehn beträgt.
Einheit gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Gruppen gleich vier beträgt.