EA001943B1 - Система для обеспечения глобального портативного доступа к сети интернет с использованием низкоорбитального спутника земли и спутниковой системы прямого радиовещания - Google Patents

Abstract

Система для обеспечения глобального и портативного доступа к сети Интернет (25) для дешевых пользовательских терминалов (22) содержит шлюз провайдера услуг сети Интернет (23) и вещательную станцию (39) для подачи мультимедийной информации от шлюза (23) к пользовательским терминалам (22) через геостационарный спутник (20) прямого радиовещания. Пользовательский терминал (22) содержит приемник прямого радиовещания (21) и приемопередатчик для связи с низкоорбитальным спутником Земли (НОСЗ) (24).

Description

Настоящее изобретение относится к системе и способу для обеспечения удаленных пользовательских терминалов глобальным портативным доступом к сети Интернет с использованием спутниковой системы прямого радиовещания совместно с другой системой связи.

Предшествующий уровень техники

Благодаря глобальному использованию персональных компьютеров, телекоммуникационных устройств и сети Интернет, мировая экономика в настоящее время находится в состоянии информационной революции, которая, как ожидается, будет столь же значительной, как промышленная революция девятнадцатого столетия. Однако значительная часть населения не получает адекватного телекоммуникационного обслуживания, в связи с чем их возможность участия в этой информационной революции ограничена. Эта часть населения в первую очередь приходится на Африку, Центральную Америку, Южную Америку и Азию, где службы связи до настоящего времени имеют низкое качество звучания коротковолнового радиовещания или характеризуются ограничениями в зоне обслуживания наземных радиовещательных систем диапазона частот с амплитудной модуляцией (АМ) и диапазона частот с частотной модуляцией (ЧМ).

Была предложена спутниковая система прямого радиовещания для передачи аудиосигналов и сигналов данных, включая изображения, к дешевым пользовательским приемникам практически в любой части земного шара. Спутниковая система прямого радиовещания обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с существующими спутниковыми системами, например, возможность предоставления мобильного обслуживания. Многие из существующих спутниковых систем не могут обеспечить мобильное обслуживание, потому что они требуют больших спутниковых антенн для доступа к таким системам.

В настоящее время используются системы низкоорбитальных спутников Земли (НОСЗ) для обслуживания мобильных пользователей и пользователей портативных устройств. Кроме того, ряд систем геостационарных спутников могут обеспечить обслуживание портативных или мобильных пользовательских устройств. Однако существующие системы НОСЗ и геостационарных спутников не обеспечивают достаточную пропускную способность каналов для предоставления высоких скоростей передачи выдаваемых данных для передачи информации из сети Интернет и всемирной сети (\ν\ν\ν) к множеству различных пользователей.

Были предложены системы, предусматривающие использование спутников для обеспечения глобального доступа к сети

Интернет/\У\У\У для стационарных пользователей. Например, были предложены системы, которые используют геостационарные спутники и множество остронаправленных лучей (например, Нидйек Брасе\\ау апб Ьога1 СуЬегйаг). а также системы, содержащие сотни спутников, расположенных в виде купола вокруг Земли или на множестве орбит (например, Те1ебеЦс). Однако эти системы не могут обеспечить возможность глобального портативного доступа к сети Инт'ернет/\У\У\У.

Спутниковая система прямого радиовещания имеет ограничение, состоящее в том, что приемники являются однонаправленными и не позволяют пользователю передавать речь или другую информацию. Пользователи этих приемников поэтому не могут осуществлять двустороннюю связь через спутниковую систему прямого радиовещания и, соответственно, не имеют доступа к сети Интернет. Таким образом, существует потребность в недорогом пользовательском терминале, который предоставляет пользователю преимущества спутниковой системы прямого радиовещания (такие как большая географическая область обслуживания, хорошее качество звучания, высокие скорости передачи выходных данных и низкая стоимость), а также в двусторонней связи для обеспечения возможности глобального портативного доступа к сети Инт'ернет/\У\У\У.

Сущность изобретения

Ввиду вышеописанных недостатков и ограничений, задачей настоящего изобретения является создание системы и способа обеспечения глобального доступа к сети Интернет с использованием недорогих портативных пользовательских терминалов.

Также задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности пользователю получать спутниковые прямые радиовещательные аудиопрограммы вместе со спутниковыми прямыми радиовещательными передачами данных, включая изображения, загружаемые из сети Интернет или ννν.

Кроме того, задачей настоящего изобретения является использование, по меньшей мере, одного идентификационного кода в слове управления вещательной программы для адресации спутникового канала широковещательной программы к выбранному пользовательскому терминалу.

Также задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности в пользовательском терминале передавать обратные сигналы по каналу связи, соединяющему пользовательский терминал со шлюзом провайдера услуг сети Интернет, и принимать информацию от провайдера услуг сети Интернет, такую как экранные меню и \\'сЬ-страницы. посредством прямой широковещательной передачи со спутника.

Указанные результаты достигаются в заявленном изобретении, в частности, путем обеспечения удаленных пользователей пользовательскими терминалами, которые включают как радиовещательные приемники для приема спутниковых прямых широковещательных передач, так и устройство связи для связи с провайдером услуг сети Интернет по каналу связи отдельно от спутниковой системы прямого радиовещания.

Согласно одному из аспектов изобретения, провайдер услуг сети Интернет конфигурирован для приема запросов от пользовательского терминала о получении доступа к сети Интернет через канал связи. Провайдер услуг сети Интернет имеет шлюз, выполненный с возможностью маршрутизации мультимедийных данных, которые должны быть переданы пользователю из сети Интернет/\У\У\У к вещательной станции. Вещательная станция форматирует данные в программу широковещательной передачи и передает полученную программу к спутнику в спутниковой системе прямого радиовещания. Пользовательский терминал может принимать аудиосигналы в программе широковещательной передачи и подавать их на громкоговоритель, а также отображать данные изображения и продолжать взаимодействовать с провайдером услуг сети Интернет через устройство связи и устройство ввода (например, клавиатуру или мышь).

Согласно другому аспекту изобретения, канал связи содержит низкоорбитальный спутник Земли, а устройство связи содержит приемопередатчик сигналов низкоорбитального спутника.

Согласно еще одному аспекту, настоящее изобретение направлено на способ обеспечения дешевых портативных пользовательских устройств глобального применения доступом к сети Интернет. Способ включает этапы формирования запроса на доступ к сети Интернет с портативного пользовательского терминала и передачи этого запроса к провайдеру услуг сети Интернет с использованием первого канала связи. Провайдер услуг сети Интернет затем определяет, имеет ли этот пользовательский терминал право доступа к сети Интернет, и затем посылает соответствующие экранные изображения и мультимедийные данные, запрошенные пользовательским терминалом, к вещательной станции. Вещательная станция загружает эти экранные изображения и данные в пользовательский терминал посредством прямой широковещательной передачи со спутника. Пользовательский терминал воспроизводит или обрабатывает загружаемые мультимедийные данные по желанию. Пользовательский терминал продолжает вводить ответы и запросы провайдеру услуг сети Интернет через канал связи и принимать экранные изображения и мультимедийные данные в режиме широковещательной передачи от спутника до тех пор, пока не будет прекращен сеанс доступа к сети Интернет.

Краткое описание чертежей

Задачи, преимущества и новые признаки настоящего изобретения поясняются в последующем подробном описании со ссылками на чертежи, на которых показано следующее:

фиг. 1 - схематическое изображение способа, которым может быть обеспечен глобальный портативный доступ к сети Интернет для пользователей через спутниковую систему прямого радиовещания, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2 - иллюстрация перераспределения информации из каналов обратной линии связи множественного доступа с частотным разделением каналов (МДЧР) в канал прямой линии связи с временным уплотнением (ВУ) в спутниковой системе прямого радиовещания по фиг. 1;

фиг. 3 - иллюстрация способа обработки сигнала на борту спутника в спутниковой системе прямого радиовещания по фиг. 1;

фиг. 4 - блок-схема способа, посредством которого данные и изображения из сети Интернет могут быть объединены с аудиосигналами в вещательной станции и переданы к спутнику цифрового радиовещания по фиг. 1-3;

фиг. 5 - блок-схема пользовательского терминала, содержащего приемник цифрового радиовещания, приемопередатчик сигналов НОСЗ в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 6 - 8 - иллюстрации трех различных способов, посредством которых изображения и данные из сети Интернет могут быть переданы со спутника цифрового радиовещания по фиг. 13, и фиг. 9А и 9В - блок-схемы операций, проводимых пользовательским терминалом по фиг. 5, при передаче изображения или данных сети Интернет.

На всех чертежах одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые детали и компоненты.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Глобальная портативная система услуг сети Интернет 10 для предоставления удаленно расположенному пользователю возможности принимать высококачественные аудиосигналы, данные и изображение и передавать информацию в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно выполнена с использованием спутниковой системы прямого радиовещания. Система прямого радиовещания предпочти тельно содержит три геостационарных спутника (один из которых обозначен цифровой ссылочной позицией 20 на фиг. 1), дешевые радиоприемники или пользовательские терминалы и связанные с ними наземные сети. Для целей иллюстрации показан один пользовательский терминал 22, который содержит переносной радиоприемник 21, соединенный с компьютером 29. Один или более низкоорбитальных спутников Земли (НОСЗ) 24 предпочтительно используются в соответствии с настоящим изобретением, чтобы принимать сигналы, передаваемые через пользовательские терминалы 22, и направлять сигналы, например, по меньшей мере, к одному системному шлюзу 23. Таким образом пользователи могут поддерживать связь с системным шлюзом 23, чтобы получить доступ к сети Интернет и Всемирной Сети (\ν\ν\ν) 25. Системный шлюз 23 может действовать как провайдер услуг сети Интернет, а также выполнять операции, общие для двух или более провайдеров услуг сети Интернет 31. Как описано более подробно ниже, системный шлюз 23 обеспечивает вещательную станцию 26 в системе прямого радиовещания мультимедийной информацией из сети Интернет, такой как \\'сЬ-страницы. биты аудиосигнала и другие данные, для передачи к пользовательским терминалам 22 через спутники 20. Глобальная портативная система услуг сети Интернет 10 обеспечивает загрузку относительно большого количества данных от провайдера услуг сети Интернет, например, в пользовательский терминал 22 эффективно и экономично, используя спутниковую систему прямого радиовещания, а также передачу относительного небольшого объема данных, таких как обратные данные (например, выбор из меню) от пользовательского терминала 22 к провайдеру услуг сети Интернет через спутниковый канал НОСЗ.

Предпочтительно спутники 20 системы прямого радиовещания 10 обеспечивают обслуживание Африкано-Арабского региона, Азиатского региона и Карибского и Латиноамериканского регионов со следующих геостационарных орбит:

* Положение на орбите при 21° восточной долготы, обеспечивающее обслуживание Африки и Среднего Востока.

* Положение на орбите при 95° западной долготы, обеспечивающее обслуживание Центральной и Южной Америки.

* Положение на орбите при 105° западной долготы, обеспечивающее обслуживание ЮгоВосточной Азии и Бассейна Тихого Океана.

Перекрытие других областей, таких как Северная Америка и Европа, может быть обеспечено с помощью дополнительных спутников.

Система прямого радиовещания предпочтительно использует полосу частот от 1467 до

1492 МГц, выделенную для Спутниковой Службы Прямого аудиорадиовещания на Всемирной административной конференции по радио, (\νΛΚ.ί.') 92, т.е. в соответствии с резолюциями 33 и 528 Международного Союза по Телекоммуникациям. Вещательные станции 26 используют линии передачи в Х-диапазоне от 7050 до 7075 МГц.

Система прямого радиовещания использует цифровую технику кодирования аудиосигналов. Каждый спутник осуществляет прямые передачи аудиосигналов с качеством, эквивалентным монофоническому АМ, монофоническому ЧМ, стереофоническому ЧМ и стереофоническому КД во всей области обслуживания, вместе с вспомогательными данными пейджинговой связи, видео и текстовыми передачами, непосредственно на радиоприемники. Система может также предоставлять мультимедийное обслуживание, например, загрузку больших баз данных в ПК для бизнес-приложений, карты и печатную текстовую информацию для путешественников и цветные изображения, дополняющие аудиопрограммы в рекламных и развлекательных целях.

Цифровая информация, собранная провайдером услуг радиовещания (например, системным шлюзом 23) на вещательной станции 26, предпочтительно форматируется в приращения основной скорости (ПОС) по 16 кбит/с, где η количество ПОС, приобретенных провайдером услуг (например, η х 16 кбит/с). Цифровая информация затем форматируется в кадр канала широковещательной передачи (ШВП), содержащий заголовок управления обслуживанием (ЗУО). ЗУО используется при пересылке данных к каждому пользовательскому терминалу 22, настроенному на прием канала, для управления режимами приема для различных мультимедийных служб, отображения данных и изображений, посылки ключевой информации для дешифровки и адресации конкретного пользовательского терминала в числе других функций. Количество приращений основной скорости передачи на программный канал может изменяться от 1 до 8, таким образом создавая скорость передачи битов программного канала от 16 до 128 кбит/с в приращениях по 16 кбит/с. Каждому кадру предпочтительно выделено η х 224 бита для ЗУО, так что скорость передачи битов становится равной примерно η х 16,519 кбит/с. Каждый кадр предпочтительно скремблируется добавлением псевдослучайного потока битов к ЗУО. Соответственно управление информацией схемы скремблирования с помощью ключа позволяет выполнять шифрование.

Каждый провайдер услуг радиовещания выбирает количество 16 кбит/с приращений основной скорости в соответствии с используемым конкретным приложением. Как утвержда лось ранее, типовые приращения канала ШВП предпочтительно равны 16, 32, 64, 80, 96, 112 и 128 кбит/с. Преимуществом спутниковой системы прямого радиовещания, описанной со ссылками на фиг. 1, является то, что она обеспечивает общую базу наращивания пропускной способности для множества радиовещательных компаний или провайдеров услуг, в результате чего каналы ШВП с различными скоростями передачи битов могут быть сравнительно легко сформированы и переданы к пользовательскому терминалу 22. Габариты и стоимость вещательной станции 26 поэтому могут быть выбраны при проектировании в соответствии с требованиями пропускной способности и ограничениями финансовых ресурсов радиовещательной компании. Кроме того, радиовещательная компания может обеспечить нескольким провайдерам услуг возможность совместно использовать ресурсы вещательной станции эффективно и более дешево. Радиовещательная компания с недостаточным количеством финансовых средств может установить малый терминал типа спутникового терминала с малой антенной (СТМА), требующий относительно малое количество энергии для реализации услуги вещания со скоростью 16 кбит/с, что достаточно для передачи голоса и музыки с качеством, более высоким, чем в случае коротковолновых радиопередач. С другой стороны, радиовещательная компания, имеющая более существенные финансовые средства, может транслировать программы с качеством стерео ЧМ и другие данные, используя антенну больших размеров при большей мощности питания на скорости 64 кбит/с. При дальнейшем росте пропускной способности радиовещательная компания может транслировать аудиопрограммы с качеством, приближающимся к качеству стереофонического компакт-диска (КД) и большим количеством данных на скорости 96 кбит/с, и аудиопрограммы с полным качеством стерео КД и еще большим количеством данных на скорости 128 кбит/с.

Системный шлюз 23 предпочтительно получает выбранное количество ПОС от вещательной станции 26 для передачи мультимедийной информации, такой как \гсЬ -страницы, к пользовательским терминалам 22 в выбранное время в течение суток. Системный шлюз 23 предпочтительно способен передавать информацию к пользовательским терминалам 22 двадцать четыре часа в сутки через вещательную станцию 26. Система может с выгодой использовать тот факт, что пользователь часто запрашивает сходные данные для загрузки в течение одних и тех же интервалов времени. В соответствии с возможным вариантом осуществления настоящего изобретения, системный шлюз 23 может обеспечить сохранение данных, запра шиваемых многими пользователями для загрузки в предварительно определенный период времени, в буфер загрузки. Системный шлюз 23 может обеспечить вещательную станцию 26 идентификацией пользовательских терминалов 22, запрашивающих эту информацию. Вещательная станция, в свою очередь, может снабдить ЗУО, соответствующий данным, хранящимся в буфере загрузки, несколькими идентификационными кодами для однозначной идентификации каждого из терминалов для передачи к нему запрошенных данных.

Чтобы защитить канал широковещательной передачи, используется способ прямого исправления ошибок (ПИО). Для этого используется кодер Рида-Соломона (255, 223), соединенный с перемежителем и кодером Витерби постоянной длины 7 степени 1/2. Такое кодирование с исправлением ошибок (вместе с добавлением синхронизирующего заголовка) повышает основную скорость передачи канала до 19 кбит/с.

Кадр канала ШВП, кодированный с использованием ПИО, затем демультиплексируется с использованием распределителя каналов в вещательной станции 26 на η параллельных каналов основной скорости передачи (КОС), каждый из которых содержит 16320 бит в наборах из 8160 двухбитовых символов. Символы предпочтительно распределены по КОС вещательной программы в круговом формате, как описано ниже, так что КОС распределены по времени и частоте, что обеспечивает уменьшение ошибок в пользовательском терминале 22, вызванных помехами при передаче. Преамбула синхронизации КОС, содержащая 48 символов, затем помещается впереди каждой группы из 8160 символов, чтобы синхронизировать часы пользовательского терминала 22 для восстановления символов из спутниковой передачи по нисходящей линии связи. При обработке на борту спутника 20, преамбула КОС используется для сглаживания разностей синхронизации между скоростями передачи символов сигналов восходящей линии связи и бортовыми часами, используемыми для коммутации сигналов и сборки потоков ВУ в нисходящей линии связи, η кадров КОС, каждый из которых содержит КОС и соответствующую преамбулу КОС, затем дифференциально кодируются, модулируются путем квадратурной фазовой модуляции (КФМ) несущих частот на ПЧ, назначенных в качестве канала ШВП для провайдера услуг, и преобразуются с повышением частоты в Х-диапазон для передачи к спутнику 20. Таким образом, способ передачи, применяемый в вещательной станции 26, использует множество из η несущих в режиме один канал на несущую для множественного доступа с частотным разделением каналов (ОКН/МДЧР) в канале 28 восходящей линии связи. Эти несущие ОКН/МДЧР разнесены по сетке несущих частот, которые предпочтительно разнесены на 38000 Гц друг от друга и объединены в группы из 48 смежных несущих частот или несущих каналов.

Каждый спутник 20 предпочтительно оснащен тремя прямыми остронаправленными лучами, имеющими ширину луча около 6°. Каждый луч перекрывает примерно 14 миллионов квадратных километров в пределах контуров распределения мощности, которая на 4 дБ ниже относительно мощности в центре луча, и 28 миллионов квадратных километров в пределах контура распределения мощности с понижением на 8 дБ относительно центра. Запас в центре луча может быть порядка 14 дБ для отношения усиления к температуре приемника, равного 13 дБ/К.

Каждый спутник 20 имеет два типа полезной нагрузки (аппаратуры). Одна из них - обрабатывающая полезная нагрузка, которая регенерирует сигналы каналов 28 восходящей линии связи и собирает 3 несущих частоты каналов нисходящей линии связи с ВУ, а вторая прозрачная полезная нагрузка, которая ретранслирует сигналы каналов восходящей линии связи на трех несущих частотах каналов нисходящей линии связи с ВУ 30. Сигналы от этих двух полезных нагрузок каждый передается в 3 лучах, причем обработанные и прозрачно передаваемые сигналы в каждом луче имеют противоположную круговую поляризацию (левостороннюю круговую поляризацию и правостороннюю круговую поляризацию). Каждый сигнал с ВУ канала нисходящей линии связи несет 96 каналов основной скорости передачи в назначенных временных интервалах. Пользовательскому терминалу 22 все сигналы нисходящей линии связи с ВУ представляются одинаковыми, за исключением несущей частоты. Общая емкость на спутник составляет 2 х 3 х 96 = 576 каналов основной скорости передачи.

Фиг. 1 иллюстрирует работу глобальной портативной системы услуг Интернет 10 в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. В случае спутниковой аппаратуры обработки сигналы канала 28 восходящей линии связи выдаются посредством отдельных каналов МДЧР из вещательных станций 26, расположенных на земной поверхности в пределах видимости спутника 20 с углом места более 10°. Каждая вещательная станция имеет возможность направлять информацию по восходящему каналу непосредственно со своего оборудования к одному из спутников 20 путем размещения одного или более каналов 16 кбит/с основной скорости передачи на несущих МДЧР. Альтернативно, вещательные станции, не имеющие непосредственного доступа к спутнику 20, могут иметь доступ через станцию-концентратор. Например, системный шлюз 23 может транслировать \УсЬ-страницы непо средственно к одному из спутников 20 прямого радиовещания или косвенно через концентратор 27. Использование МДЧР для восходящего канала 28 предоставляет наибольшую возможную гибкость для множества независимых вещательных станций.

Преобразование между сигналами МДЧР восходящей линии связи 28 и сигналами типа множество каналов на несущую, мультиплексированных с временным уплотнением (МКН/ВУ) нисходящей линии связи в системе прямого радиовещания по фиг. 1, осуществляется на борту спутника 20 бортовым процессором. На спутнике 20 каждый канал основной скорости передачи, передаваемый вещательной станцией 26, демультиплексируется и демодулируется в отдельные сигналы 16 кбит/с основной полосы. Отдельные каналы маршрутизируются через коммутатор к одному или более лучам 30 нисходящей линии связи, каждый из которых является отдельным сигналом ВУ. Эта обработка сигнала в основной полосе обеспечивает высокий уровень управления каналом в связи с распределением частот восходящей линии связи и маршрутизацию каналов между восходящими и нисходящими линиями связи. Сигналы восходящей линии связи принимаются на спутнике в Х-диапазоне и преобразуются в Ь-диапазон бортовым процессором. Нисходящие линии связи 30 к пользовательским терминалам 22 используют несущие частоты МКН/ВУ. Одна такая несущая частота используется в каждом из трех лучей на каждом спутнике 20. Способ, которым система прямого радиовещания форматирует восходящие линии связи с МДЧР и выполняет обработку в полезной нагрузке для формирования нисходящей линии связи с ВУ, обеспечивает среди прочих преимуществ прием значительного количества данных, включая аудиопрограммы с высоким качеством звучания при использовании дешевых приемников.

Для прозрачной аппаратуры сигналы с ВУ собираются в вещательной станции и представляются в точно такой же структуре, как и данные, собранные на борту спутника 20 аппаратурой обработки. Сигнал с ВУ передается к спутнику в Х-диапазоне и ретранслируется в Ьдиапазоне в одном из трех лучей нисходящей линии связи. Уровень мощности одинаков для сигналов нисходящей линии связи с ВУ, генерируемых аппаратурой обработки.

Фиг. 2 иллюстрирует осуществляемое на борту спутника перераспределение каналов основной скорости передачи из каналов восходящей линии связи с МДЧР в канал нисходящей линии связи с МКН/ВУ в аппаратуре обработки спутника 20 по фиг. 1. Общая емкость восходящей линии связи предпочтительно находится в пределах от 288 до 384 каналов 32 нисходящей линии связи основной скорости передачи 16,519 кбит/с каждый. 96 каналов основной скорости передачи 34 выбираются и мультиплексируются для передачи в каждом луче 30 нисходящей линии связи и мультиплексируются с временным уплотнением на несущую частоту с шириной полосы примерно 2,5 МГц, как обозначено ссылочной позицией 36. Каждый канал восходящей линии связи может маршрутизироваться во все или некоторые из лучей нисходящей линии связи или вообще не направляться к ним. Порядок и размещение каналов основной скорости передачи в луче нисходящей линии связи полностью избирательны с помощью командного канала аппаратуры телеметрии, упорядочения и управления (ТУУ) 38, которая показана на фиг. 1.

Программное обеспечение предпочтительно обеспечивается в вещательной станции 26 или, если имеется более одной вещательной станции 26 в системе 10, в аппаратуре регионального управления вещанием (АРУВ) 39 для распределения каналов космического сегмента в луче восходящей линии связи к спутнику 20. АРУВ 39 предпочтительно соединена с аппаратурой ТУУ 38 через канал связи. Программное обеспечение оптимизирует использование спектра обратного канала связи путем распределения несущих частот КОС в любом доступном пространстве, имеющемся в группах из 48 каналов. Несущие частоты, связанные с отдельным каналом ШВП, не обязательно должны располагаться непрерывно в группе из 48 несущих каналов и не обязательно должны быть назначены в одной и той же группе из 48 несущих каналов.

Несущие частоты в каждом луче 30 нисходящей линии связи различны, чтобы улучшить развязку между лучами. Каждый канал ВУ нисходящей линии связи работает в полезной нагрузке спутника в режиме насыщения, обеспечивая наивысший возможный КПД по мощности с точки зрения эффективности линии связи. Использование одной несущей частоты на операцию ретранслятора обеспечивает максимальную эффективность работы спутниковой аппаратуры связи с точки зрения преобразования солнечной энергии в радиочастотную энергию. Это значительно эффективнее, чем использование способов одновременного усиления множества несущих частот в режиме мультиплексирования с частотным разделением каналов. Система обеспечивает значительный запас при приеме, соответствующий условиям стационарного и мобильного приема в помещениях и вне помещений.

Система 10 осуществляет кодирование источника аудиосигнала, используя МРЕО (Международный стандарт для сжатия видеоданных и звуковых данных) 2,5 уровня 3, который обеспечивает положенное качество на скоростях передачи битов 16, 32, 64 и 128 кбит/с соответственно, а также выполнение кодирования при 8 кбит/с. Кодирование изображения осуществляется с использованием стандарта 1РЕО (Рабочей группы по стандартам цифровых видео- и мультипликационных изображений). Частоты повторения ошибок в системе меньше, чем 10^-10, что соответствует высококачественным цифровым изображениям и передаче данных мультимедийных служб. Кодирование МРЕО 2,5 уровня 3 обеспечивает лучшую пропускную способность передачи битов, чем предшествующие стандарты МРЕО 1, Уровень 2 (Мижат) или МРЕО 2 для такого же качества звука. Для широковещательной передачи аудиопрограмм используются следующие скорости передачи в битах цифрового кодированного источника:

* 8 кбит/с для монофонической речи каналов общего пользования, * 16 кбит/с для монофонической речи других каналов, * 32 кбит/с для монофонической музыки с качеством, соответствующим ЧМ-каналам, * 64 кбит/с для стереофонической музыки с качеством, соответствующим ЧМ-каналам, * 128 кбит/с для стереофонической музыки с качеством, соответствующим КД.

В предпочтительном варианте осуществления спутниковой системы прямого радиовещания каждый спутник 20 имеет пропускную способность для передачи всего 3072 кбит/с на луч (включая 2 несущие частоты с ВУ для аппаратуры обработки и прозрачной полезной нагрузки соответственно), что может соответствовать комбинации вышеупомянутых аудиоуслуг. Это соответствует следующей пропускной способности на луч:

* 192 монофонических речевых канала, или * 96 монофонических музыкальных каналов, или * 48 стереофонических музыкальных каналов, или * 24 КД стереофонических музыкальных канала, или * любая комбинация вышеупомянутого качества сигналов.

Спутниковая система прямого радиовещания подает цифровые сигналы с частотой появления ошибок в битах (ЧПОБ), равной 10^-4 или лучше, обеспечивая ранее определенное качество различных служб. Для каждого луча 30 нисходящей линии связи в Ь-диапазоне, передаваемого спутниками 20, контур зоны обслуживания, определяемый согласно мощности эквивалентного изотропного излучения (МЭИИ), на несущей частоте ВУ равен 49,5 дБВт. Эта МЭИИ вместе с прямым исправлением ошибок гарантирует минимальный запас в 9 дБ для ЧПОБ 10^-4 при использовании базовой радиоприемной антенны. Этот запас позволяет компенсировать затухание сигнала вследствие условий распро странения в тракте между спутником 20 и приемником в пользовательском терминале 22, обеспечивая прием с полным качеством в предусмотренной зоне обслуживания.

Пользовательские терминалы 22 в местах с затрудненным приемом могут быть соединены с антенной с высоким коэффициентом направленного действия или с антенной, расположенной в месте, гарантирующем беспрепятственный прием. Например, прием в больших зданиях может потребовать использования общей антенны на крыше с внутренней разводкой по всему зданию или индивидуальных приемных антенн вблизи окна. В случае контура перекрытия на земной поверхности на 4 дБ ниже мощности в центре контура каналы имеют примерный запас в 10 дБ относительно плотности мощности, необходимой для обеспечения частоты появления ошибок в битах, равной 10^-4. В центре луча эта оценка запаса составляет 14 дБ.

Границы действия системы прямого радиовещания не изменяются для более высоких скоростей передачи битов. В пределах контура с понижением мощности на 4 дБ большинство пользовательских терминалов 22 наблюдают спутник 20 под углами места больше 60°, при которых помехи от строений пренебрежимо малы. В некоторых лучах в пределах контура с понижением мощности на 8 дБ угол места для спутника 20 больше 50°, что может создать случайные помехи благодаря отражениям или блокировке, обусловленным строениями. Прием в пределах прямой видимости даже под малыми углами места (от 10° до 50°) всегда возможен в случае антенн с малым коэффициентом направленного действия, равным 8 дБ относительно изотропного излучателя в некоторых лучах, направленных к горизонту.

Как описано выше, система прямого радиовещания включает в себя аппаратуру обработки в основной полосе частот на спутнике 20. Обработка в основной полосе частот позволяет повысить эффективность системы относительно бюджетов нисходящей и восходящей линий связи, управления вещательными станциями и управления сигналами нисходящей линии связи. Фиг. 3 иллюстрирует обработку сигнала на спутнике в спутниковой системе прямого радиовещания. Кодированные несущие восходящей линии связи основной скорости передачи принимаются в приемнике Х-диапазона 40. Многофазный демультиплексор и демодулятор 42 принимают 288 отдельных сигналов МДЧР в 6 группах по 48, генерируют шесть аналоговых сигналов, в которых данные 288 сигналов разделяются на 6 мультиплексированных по времени потоков, и выполняют демодуляцию последовательных данных в каждом потоке. Коммутатор маршрутизации и модулятор 44 избирательно маршрутизируют отдельные каналы по следовательных данных во все или некоторые из трех сигналов нисходящей линии связи или вообще не осуществляют такую маршрутизацию, причем каждый из которых несет 96 каналов, и далее модулируют их с образованием трех сигналов нисходящей линии связи Ь-диапазона. Усилители на лампах бегущей волны 46 усиливают по мощности три сигнала нисходящей линии связи, которые излучаются к земле с помощью передающих антенн Ь-диапазона 48. Прозрачная полезная нагрузка также содержит демультиплексор и преобразователь с понижением частоты 50 и группу усилителей 52, обеспечивающие ретрансляционный тракт для преобразования частоты сигналов восходящей линии связи МКН/ВУ для ретрансляции в Ь-диапазоне.

Управление спутниками 20 осуществляется наземным сегментом управления (например, программным обеспечением в одной вещательной станции 26 или в АРУВ 39, обслуживающей несколько вещательных станций 26), причем управление осуществляется согласно требованиям графика с помощью сегмента управления задачами во время существования на орбите. Скорости передачи битов и соответственно качество обслуживания могут быть смешанными в любом луче для обеспечения соответствия требованиям обслуживания. Скорость передачи и качество обслуживания могут быть изменены по команде с земли и могут изменяться различной количество раз в сутки. В предпочтительном варианте осуществления распределение каналов может быть изменено на почасовой основе согласно программному графику, установленному вперед на 24 ч. Ясно, что распределение каналов может изменяться чаще или реже.

Блок-схема вещательной станции 26, обслуживающей двух провайдеров услуг, которая может быть использована в связи с настоящим изобретением, показана на фиг. 4. Для целей иллюстрации на фиг. 4 показаны два источника, причем один источник 54 обеспечивает аудиопрограммы, а второй источник 56 обеспечивает данные, необходимые для конкретных пользователей. (Следует иметь в виду, что такая конструкция приведена для примера, и что вещательная станция 26 может передавать как аудиопрограммы, так и данные. Кроме того, количество источников может быть больше двух.) Данные могут включать карты, схемы, изображения, полученные со спутника или с помощью радара, экранные компьютерные изображения, например, экранные изображения программы просмотра или экраны меню, представляющие функции пользователя и \\'сЬ-страницы.

Как следует из фиг. 4, обработка цифровых данных от источника аудиосигналов 54 и источника данных 56 существенно одинакова. Исходные данные аудиосигналов и данных 54 и 56 сначала подвергаются исходному кодированию со гласно стандартам МРЕС или 1РЕО в блоках 58 и 60. Закодированные данные затем шифруются в блоке 61 с использованием способа шифрования для последующей дешифровки с использованием ключа дешифровки. (Исходно кодированный аудиосигнал также может быть зашифрован, но это не показано на фиг. 4). Исходно кодированные (и в случае данных зашифрованные) цифровые сигналы затем кодируются с прямым исправлением ошибок в блоках 62 и 64 с использованием схемы каскадного канального кодирования, содержащей блок кодирования Рида-Соломона (255, 233), блок перемежения и сверточного кодирования Витерби степени 1/2.

Использование такой каскадной схемы кодирования обеспечивает низкую частоту появления ошибок в битах в системе. Канальное кодирование умножает скорость передачи битов, необходимую для передачи, на коэффициент 2х255/223. Таким образом, после кодирования с исправлением ошибок основная скорость передачи возрастает до 37,78 кбит/с.

В зависимости от скорости передачи программного канала символы кодированных программных каналов распределяются среди набора кодированных каналов передачи основной скорости передачи. Например, канал 128 кбит/с распределяется на восемь каналов основной скорости передачи следующим образом:

Символ 1 в физический канал 1

Символ 2 в физический канал 2 Символ 3 в физический канал 3 Символ 4 в физический канал 4 Символ 5 в физический канал 5 Символ 6 в физический канал б Символ 7 в физический канал 7 Символ 8 в физический канал 8 Символ 9 в физический канал 1 ... и т.д.

ЗУО 102, вставляемый в каждый кодированный КОС, предпочтительно содержит слово управления, чтобы идентифицировать программный канал, к которому принадлежит КОС, и переносить команды, которые обеспечат в приемнике объединение кодированных каналов основной скорости передачи для восстановления кодированных программных каналов. Типовое восьмидесятибитовое (80) слово управления имеет вид:

К-во Назначение бит

Количество связанных групп (00 - нет связи, максимально 4 связанные группы)

Идентификационный номер группы(00 - группа #1, 11 - группа #4)

Тип группы (0000 = аудио, 0001 = видео, 0010 = данные, другие типы или резервировано)

Количество 16 кбит/с каналов основной скорости передачи в группе(000 =1 канал, 001 =2 канала, ..., 111 = 8 каналов)

Идентификационный номер канала основной скорости передачи (000 = канал 1, ..., 111 = канал 8)

Количество подгрупп (000 = 1, ..., 111 = 8)

Количество 16 кбит/с каналов основной скорости передачи в подгруппе (000 = 1, ..., 111 = 8)

Идентификационный номер подгруппы(000 = подгруппа #1, ..., 111 = подгруппа #8)

Блокировка группы/подгруппы (000 = нет блокировки, 001 = блокировка типа 1, ..., 111 = блокировка типа 7)

Резервировано

Кодирование с исправлением ошибок.

Начало слова управления для количества связанных групп позволяет создать отношения между различными группами наборов данных. Например, вещательная станция может предоставить связанные услуги аудио-, видео- и данных, таких как электронная газета с аудиотекстом и дополнительной информацией. Идентификационный номер группы идентифицирует номер группы, часть которой составляет канал. Количество каналов основной скорости передачи 16 кбит/с в группе определяет количество каналов основной скорости передачи в группе. Количество подгрупп и количество каналов основной скорости передачи 16 кбит/с в подгруппе определяют отношение в группе, например, в группе стереофонического компакт-диска, использование четырех каналов основной скорости передачи для сигнала Левый стерео и четырех других каналов основной скорости передачи для сигнала Правый стерео. Альтернативно музыка может быть связана с множеством речевых сигналов для объявлений, причем каждый речевой сигнал на разном языке. Количество каналов основной скорости передачи 16 кбит/с в подгруппе определяет количество каналов основной скорости передачи в подгруппе. Идентификационный номер подгруппы идентифицирует подгруппу, частью которой является канал.

Биты блокировки групп/подгрупп обеспечивают совместную блокировку информации для широковещательной передачи. Например, некоторые страны запрещают рекламу алкогольной продукции. В пользовательских терминалах 22, выпускаемых для этой страны, может быть предварительно установлен код, или может быть другим способом загружен код, чтобы пользовательские терминалы реагировали на сигнал блокировки и блокировали эту специфическую информацию. Функция блокировки может быть также использована, чтобы ограничить распространение специфической информации (такой как военная или правительственная информация), или ограничить трансляцию котировок биржи для некоторых пользователей.

Как утверждалось ранее, каждый КОС организован в кадры, имеющие, по меньшей мере, вводную часть КОС, чтобы обеспечить опорный сигнал синхронизации между вещательной станцией и спутником. Преамбула может включать уникальное слово для идентификации начала кодирования блока для каждого кадра. Преамбула может также включать блок битов синхронизации, содержащий 48 двухбитовых символов. Если вещательная станция и спутник синхронизированы, блок содержит 47 символов. Если из-за различий в генераторах на спутнике и вещательной станции вещательная станция отстает или опережает на один символ, блок синхронизирующих символов соответственно сокращается или удлиняется. Все каналы могут использовать одну и ту же преамбулу. Преамбула может содержать идентификационный код для обеспечения приема канала только тем пользовательским терминалом 22, с которого был выдан запрос информации. Если исходная информация распределена между множеством каналов основной скорости передачи, преамбулы для всех связанных каналов предпочтительно совпадают. Между отдельными вещательными станциями нет синхронизации часов по эталону. Добавление слова управления и кода преамбулы увеличивает скорость передачи канала основной скорости до 38 кбит/с. Как утверждалось ранее, ЗУО может быть снабжен идентификационным кодом для адресации конкретного пользовательского терминала 22 вместо или в дополнение к вставлению кода в преамбулу КОС.

Как отмечено выше, каждый кодированный источник программы делится на отдельные каналы основной скорости передачи. В качестве примера, источник аудиопрограммы 54 может содержать четыре канала основной скорости передачи, которые представляют собой стереофонический сигнал ЧМ тембра. Альтернативно источник аудиопрограммы 54 может содержать шесть каналов основной скорости передачи, которые могут быть использованы как стереофонический сигнал с качеством, приближающимся к качеству КД, или стереофонический сигнал с качеством ЧМ сигнала, направляемый в 32-битовый канал данных (например, для передачи сигнала для отображения на жидкокристаллическом дисплее радиоприемника). В качестве дополнительной альтернативы, шесть каналов основной скорости передачи могут быть использованы как канал трансляции данных на скорости 96 кбит/с. Источник изображения может содержать только один канал 16 кбит/с или несколько каналов. Как будет подробнее описано ниже, пользовательские терминалы 22, настроенные на информацию групп, включенную в кадр ВУ и в каждый канал основной скорости передачи, предпочтительно автоматически выбирают те каналы основной скорости передачи, которые необходимы для генерации выбранной пользователем цифровой аудиопрограммы или программы другой цифровой службы.

Согласно фиг. 4, КОС распределяются блоками распределения каналов 64 и 68 на блоки модуляции вида КФМ 70 и 72 соответственно. В каждом блоке КФМ 70 и 72 отдельный модулятор КФМ (не показан) модулирует каждый канал основной скорости передачи на промежуточной частоте. Преобразователь с повышением частоты 74 перемещает отдельные каналы основной скорости передачи в полосу восходящей линии связи с МДЧР, и эти преобразованные с повышением частоты каналы передаются через усилитель 76 и антенну 78. Вещательные станции восходящей линии связи предпочтительно используют сигналы СТМА для передачи элементарных (16 кбит/с) каналов посредством малых антенн (от 2 до 3 м в диаметре).

Каналы восходящей линии связи основной скорости передачи передаются к спутнику 20 на индивидуальных несущих частотах МДЧР. Как отмечено выше, до 288 несущих частот восходящей линии связи основной скорости передачи могут быть переданы к спутнику 20 в его полном луче нисходящей линии связи. Наземные терминалы малых вещательных станций, оборудованные параболическими антеннами Хдиапазона диаметром 2,4 м и усилителями мощностью 25 Вт, могут легко передавать программные каналы со скоростью 128 кбит/с (содержащие 8 каналов основной скорости передачи) к спутнику 20 от станции в стране, создавшей программу. Альтернативно, программные каналы могут быть соединены с совместно используемыми наземными терминалами восходящей линии связи посредством выделенных наземных каналов КТСОП. Система имеет необходимую емкость восходящей линии связи, чтобы каждая страна имела свой собственный спутниковый канал радиовещания в ее глобальной зоне действия.

Блок-схема одного из пользовательских терминалов 22 по фиг. 1 приведена на фиг. 5. Пользовательский терминал 22 принимает сигнал Ь-диапазона от спутника 20, демодулирует и выделяет из потока полезный аудиосигнал или изображение с ВУ и воспроизводит желаемую информацию аудиосигнала или изображения. Пользовательский терминал может быть обору дован малой компактной антенной 80, имеющей коэффициент направленного действия примерно от 4 до 6 дБ, которая фактически не требует наведения. Пользовательский терминал 22 автоматически настраивается на выбранные каналы. Альтернативно, верхняя часть пользовательского терминала может быть оборудована антенной с коэффициентом направленного действия от 10 до 12 дБ. Поскольку такая антенна должна быть направленной, она ориентируется для получения наилучшего приема. Возможный вариант этой антенны может представлять собой матрицу микрополосковых элементов, встроенную конформно в поверхность корпуса пользовательского терминала, присоединенную в виде крышки или полностью съемную и присоединяемую к пользовательскому терминалу коаксиальным кабелем длиной в несколько метров. Другой вариант антенны может представлять собой спиральную антенну бокового или торцевого излучения. Наведение обеспечивается поворотом антенны по углу места и по азимуту. Съемная антенна может быть установлена на малой треноге на земле или прикреплена к оконной раме и ориентирована для достижения наилучшего приема. Антенна с КНД 10 дБ имеет ширину луча примерно 65° и следовательно может быть легко ориентирована на спутник 20 для достижения оптимального приема. Направленность этой антенны обеспечивает повышение эффективности приема в местоположении, где отражения могли бы вызвать помехи. Другой альтернативой является стержневая антенна с фазированной антенной решеткой с большой шириной луча в одном измерении, но узкой в другом измерении (т.е. с веерной диаграммой направленности). Еще один вариант - это спиральная антенна для наружного приема и внутреннего приема в большинстве условий. В определенной среде (закрытые, бетонные или металлические здания) внутренний прием может потребовать присоединения к наружной антенне. Для приема мобильными пользовательскими терминалами антенны с КНД 4 дБ могут быть установлены на транспортном средстве. Одиночная антенна этого типа действует очень хорошо на открытом месте при высоких углах возвышения, позволяя избежать многолучевых отражений. Однако в области с сильными многолучевыми отражениями, например, в деловом центре города, при углах места меньше 60°, иногда должны быть предприняты меры для уменьшения помех многолучевых отражений. Могут использоваться две или три антенны с КНД 4 дБ, установленные в пространственно разнесенной решетке в разных позициях на транспортном средстве. Они могут динамически суммироваться для обеспечения направленности или комбинироваться так, чтобы принимать максимальный поступающий сигнал в данный момент. Может также использоваться управляемая направленная антенна с КНД 10 дБ со средствами слежения за спутником 20. Этот вариант является дорогостоящим, но может быть предпочтительным для получения максимальной выгоды от высокой эффективности такой системы. Поскольку спутниковые мобильные системы в последнее десятилетие находят широкое применение во всем мире, ожидается, что электронно-управляемые антенные решетки станут более дешевыми и широко доступными.

Для прямой передачи к пользовательскому терминалу 22 используется технология ВУ множества каналов на несущую МКН/ВУ. Каждый из каналов основной скорости передачи занимает свой собственный временной интервал в потоке с разделением по времени. Эти каналы основной скорости передачи объединяются, чтобы передавать программные каналы, находящиеся в диапазоне от 16 до 128 кбит/с. Использование цифровой технологии дает возможность использования на радиоканале вспомогательных служб, включая видео с низкой скоростью передачи, пейджинговую связь, почту, факсимильную связь, использование плоских экранов дисплеев или последовательных интерфейсов данных. Эти данные и информация могут быть мультиплексированы в пределах каналов цифровых аудиосигналов. Кроме того, каналы основной скорости передачи могут передавать программные каналы, которые являются главным образом экранными изображениями (например, информационными страницами \ν\ν\ν) для отображения на пользовательском терминале с аудиопрограммой или без нее, и загружаемыми данными для хранения и/или печати.

Каждый пользовательский терминал может настраиваться на одну из несущих частот ВУ, передаваемую в одной из зон обслуживания луча. Как показано на фиг. 5, пользовательский терминал 22 включает цифровой радиовещательный приемник 21, антенну 80, приемопередатчик сигналов 84 НОСЗ, антенну 85 и компьютер 29. Приемник 21 может быть соединен с последовательным портом компьютера. Провайдер услуг сети Интернет, такой как шлюз системы 23 по фиг. 1, может действовать в зоне обслуживания одного, двух или всех лучей трех спутников 20. Провайдер услуг сети Интернет предпочтительно уведомляет пользователя о частоте Ь-диапазона, на которую цифровой радиовещательный приемник 21 должен быть настроен перед доступом к сети Интернет, чтобы принять информацию от провайдера. Как отмечено выше, провайдер услуг сети Интернет может изменять восходящие линии связи 28, назначенные ему, и способ маршрутизации информации на борту спутника 20 к одному или более лучам 30 нисходящей линии связи с помощью программного обеспечения и телеметрического управления.

В цифровом радиовещательном приемнике 21 малошумящий усилитель 90 усиливает спутниковый сигнал, и усиленный сигнал принимается РЧ трактом и демодулятором КФМ 92. Выход РЧ тракта и демодулятора КФМ 92 может быть соединен с первым демультиплексором с временным разделением каналов 94, который восстанавливает аудиоканалы основной скорости передачи (КОС), и со вторым демультиплексором с временным разделением каналов 96, который восстанавливает каналы основной скорости передачи, несущие данные, включая изображения.

После того, как η КОС принятого канала ТТТВП переупорядочены, символы каждого КОС заново мультиплексируются в кодированный с прямым исправлением ошибок канал ТВП с использованием блоков 94 и 96. На выходе блока 94 формируется цифровой сигнал основной полосы, несущий аудиоинформацию, а на выходе блока 96 - цифровой сигнал основной полосы, несущий данные.

Восстановленные кодированные программные каналы подвергаются декодированию и деперемежению для восстановления первоначального потока битов основной скорости передачи, который поступил в систему в наземной вещательной станции 26. В случае аудиоданных восстановленные потоки битов преобразуются обратно в аналоговый аудиосигнал аудиодешифратором 98 и цифроаналоговым преобразователем 100. Аналоговый сигнал усиливается усилителем 102 и воспроизводится громкоговорителем 104. Пользовательский терминал может воспроизводить аудиосигналы различного качества в диапазоне от монофонического АМ до КД стереофонического в зависимости от скорости передачи битов программного канала. В случае данных восстановленные потоки битов могут быть преобразованы в отображаемый формат дешифратором данных/изображения 106. Дополнительно с отображением принятые данные могут быть сохранены в устройстве памяти или распечатаны.

Команды, необходимые пользовательскому терминалу 22 для управления повторным объединением кодированных каналов основной скорости передачи в кодированные программные каналы, предпочтительно содержатся в словах управления, введенных в каждый кодированный канал основной скорости передачи и в первоначальный поток битов основной полосы основной скорости передачи (например, в ЗУО или преамбулу КОС). Приемник 21 запрограммирован для обработки команд в словах управления.

Основные компоненты компьютера 29 включают микропроцессор 110, имеющий достаточный объем запоминающего устройства с произвольной выборкой (ЗУПВ) 112 и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 114, часы реального времени 116 и контроллер дисплея 118. Контроллер дисплея 118 управляет форматированием данных изображения (например, данных карт) для дисплея 120. Микропроцессор 110 предпочтительно также подключается к клавиатуре 122, принтеру/плоттеру 124, мыши 126 и накопителю на дисках 128. Интерфейс ввода/вывода микропроцессора 111 показан, чтобы представить последовательный и параллельный порты микропроцессора 110. Как показано на фиг. 5, данные, декодированные приемником 21, могут быть поданы к компьютеру 29 через соединитель последовательного порта. Клавиатура 122 и мышь 126 используются для выбора вещательных программ, управления уровнями аудиосигнала, выбора пунктов меню и подобных функций. Меню и экранные изображения могут быть сформированы на дисплее 120 в соответствии с кодом программы для микропроцессора 110, или с принятой базовой страницей. Принтер/плоттер 124 позволяет пользователю получать твердые копии любых принимаемых данных (включая изображения), в дополнение к наблюдению данных на дисплее 120. Наконец, накопитель на дисках 128 позволяет загружать данные или программы в компьютер 29, а также записывать принятые данные для дальнейшего просмотра или распечатки. Функцией накопителя на дисках 128 может быть, например, объединение с помощью компьютера изображений или других данных, которые принимаются в реальном времени цифровым радиовещательным приемником 21, с предварительно существовавшими данными, записанными на магнитной дискете. Это полезно, например, при корректировке существующего изображения или других данных путем передачи только новой или модифицированной информации, не требуя повторной передачи существующего изображения или данных.

Компоненты по фиг. 5 могут быть введены в один блок, который предназначен для портативного или мобильного использования. Альтернативно, как показано на фиг. 1, приемник 21 может быть портативным устройством, присоединенным к отдельному компьютеру 29. Питание может быть обеспечено от батарей, солнечных элементов или генератора, приводимого в действие пружинным двигателем или ручным рычагом. Если пользовательский терминал 22 находится на транспортном средстве, таком как катер, самолет или автомобиль, питание может быть подано от источника питания транспортного средства. В качестве альтернативы размещению всех компонентов пользовательского терминала 22 в одном корпусе пользовательский терминал 22 может быть образован системой или сетью отдельных компонентов, взаимно соединенных подходящими кабелями.

Фиг. 6-8 иллюстрируют три различных способа, которыми различные типы данных могут быть переданы в нисходящей линии связи с ВУ 30 по фиг. 1. Согласно фиг. 6, данные передаются в мертвое время между аудиопрограммами, а преамбула или идентификационные коды используются для различения аудиопрограмм и данных. В качестве примера, аудиопрограммы могут передаваться в дневные часы на данном прямом канале ВУ (или наборе прямых каналов ВУ), но тот же канал (или каналы) может передавать данные в поздние вечерние или ранние утренние часы, когда имеется меньшая потребность в аудиопрограммах. Согласно фиг. 7, аудиопрограммы и данные занимают разные каналы нисходящей линии связи с ВУ и поэтому могут передаваться непрерывно. Этот режим может быть желателен в случаях, когда данные включают карты погоды или другие данные, которые должны предоставляться круглые сутки и должны обновляться очень часто. Фиг. 8 подобна фиг. 7 в том, что отдельные каналы ВУ используются для аудиопрограмм и данных, но в этом примере различные типы данных передаются в разное время в канале данных и отделены друг от друга преамбулой или идентификационными кодами. Так, например, вещательная станция может передавать первый тип данных в течение первого периода времени, а другой тип данных в течение второго периода времени. Путем настройки на канал данных в соответствующее время (о котором можно узнать в публикуемом списке) или путем программирования пользовательского терминала 22 на автоматическое обнаружение конкретного кода, соответствующего пользователю или пользовательскому терминалу, пользователь может выбрать желаемые данные для отображения, печати и/или записи. Как отмечено выше, в сигнале ТТТВП может быть предусмотрен код, который при обнаружении пользовательским терминалом 22 позволяет этому пользовательскому терминалу 22 демодулировать и декодировать данные. Таким образом, провайдер услуг сети Интернет может адресовать выбранный пользовательский терминал 22, чтобы доставлять, например, страницы информации, запрошенные этим терминалом и никакими другими терминалами.

В качестве примера компьютер может предоставить данные, запрошенные пользователем, в вещательную станцию 26. Вещательная станция, в свою очередь, формирует каналы основной скорости передачи, содержащие затребованные данные, и идентификационный код, связанный с пользовательским терминалом 22, ко торый может распознать эти каналы среди транслируемых каналов, восстановленных из каналов нисходящей линии связи ВУ 30, которые содержат запрошенные данные. Идентификационный код предпочтительно назначается пользователю провайдером услуг сети Интернет, когда пользователь соединяется с провайдером доступа к сети Интернет через пользовательский терминал 22. Провайдер услуг сети Интернет может предоставить пользователю идентификационный код, пароль или и то, и другое и потребовать, чтобы один или оба из этих элементов вводились через клавиатуру 122 или устройство считывания с карточки 126 перед тем, как экранное изображение \гсЬинформации будет передано к пользовательскому терминалу 22. Альтернативно, приемопередатчик сигналов НОСЗ 84 может содержать радиомодем, который распознается провайдером услуг сети Интернет после того, как пользователь инициирует регистрационную последовательность, используя пользовательский терминал 22.

На фиг. 9А и 9В представлены основные операции, проводимые пользовательским терминалом 22 по фиг. 5 при приеме аудиопрограмм и данных. Понятно, что благодаря формату ВУ каналов нисходящей линии связи, пользовательский терминал 22 может принимать и воспроизводить аудиопрограммы и данные одновременно. Таким образом, за исключением случаев, когда выбранные аудиопрограммы и желаемые данные попеременно передаются в одном и том же канале ВУ нисходящей линии связи (фиг. 6), пользователю не требуется останавливать прослушивание аудиопрограммы, чтобы принять изображение или другие типы данных. В результате пользователь, который хочет получать выбранные данные, например, может делать это, продолжая слушать аудиопрограммы в канале аудиопрограммы.

Как показано на фиг. 9А и 9В, первый этап в программе состоит во включении питания и инициализации (блок 134). Затем программа переходит к блоку 136, где пользовательский терминал 22 декодирует и воспроизводит аудиопрограмму, выбранную пользователем. В блоке 138 микропроцессор 110 проверяет, была ли запрошена операция передачи (например, запрос доступа к провайдеру услуг сети Интернет) пользователем. Обычно пользователь будет делать такой запрос путем использования клавиатуры 122 или мыши 126 (фиг. 5), чтобы выбрать пункт меню, отображенного на дисплее 120. Дисплей 120, например, может отображать экранное изображение, подсказывающее пользователю ввести идентификационный код (например, через клавиатуру 122 или устройств считывания 126 карточек) или просто нажать на кнопку, чтобы запустить процесс соединения с про вайдером услуг сети Интернет через НОСЗ 24. Если не запрошена никакая операция передачи, программа возвращается к блоку 136 и продолжает воспроизводить выбранную аудиопрограмму. Однако если операция передачи была запрошена, программа переходит к блоку выбора 140 и выполняет проверку, чтобы определить, позволено ли этому пользователю присоединяться к сети Интернет. Это определение может включать сверку идентификационного кода и пароля с подобной информацией, записанной в ЗУПВ 112 или ПЗУ 114 для разрешенных пользователей этого конкретного пользовательского терминала 22. Альтернативно, эта проверка может включать проверку предварительно оплаченного баланса на дебитовой карточке пользователя 130 или 130'. введенной пользователем в устройство считывания 126 карточек, и проверку шифровального ключа пользователя для удостоверения его корректности. Если какая-либо из этих проверок окажется ошибочной, сообщение пользователя отображается на дисплее 120 в блоке 142. чтобы информировать пользователя об отсутствии разрешения.

Если пользователь получил разрешение, приемопередатчик 84 сигналов НОСЗ последовательно передает идентификационный код, пароль, если он используется, и/или простой запрос на доступ, созданный микропроцессором 110 в соответствии с программным кодом, к одному или более системным шлюзам 23 через НОСЗ 24 (блок 144). Системный шлюз 23 проверяет, имеет ли пользователь право доступа путем сравнения адреса приемопередатчика 84 сигналов НОСЗ или идентификационного кода пользователя с данными авторизации, хранящимися в базе данных системным шлюзом 23. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, системный шлюз 23 определяет, имеет ли этот пользователь право доступа к сети Интернет, в противоположность компьютеру 29. Если пользователю разрешено иметь доступ к сети Интернет, системный шлюз 23 посылает базовую страницу сети Интернет или информацию \УсЬ-страниц к пользовательскому терминалу через канал восходящей линии связи 28 с частотным уплотнением системы прямого радиовещания. Идентификационный код пользователя, используемый для разрешения доступа к сети Интернет, не должен быть тем же, что идентификационный код, назначенный шлюзом 23 или вещательной станцией 26. чтобы передавать данные сети Интернет к выбранному пользовательскому терминалу 22.

Выполняется проверка (автоматически или вручную), чтобы определить. были ли переданы желаемые данные в пределах предварительно определенного интервала времени (блоки 146 и 148). Компьютер 29 запрограммирован так, что бы контролировать восстановленный первоначальный поток данных основной полосы основной скорости передачи битов на наличие информации, адресованной пользовательскому терминалу 22 (блок 150). как показано словами управления, введенными в поток основной скорости передачи битов, и генерировать сообщение на дисплее 120. указывающее, что доступ к сети Интернет не разрешен, или желаемые данные не были переданы в пределах предварительно определенного интервала времени (как показано ветвью утвердительного ответа блока принятия решения 152).

После того, как поток данных ВУ детектирован, и поток данных основной полосы восстановлен, программа переходит к блоку 156 и выполняет любую необходимую обработку данных, принятых пользовательским терминалом 22. такую как генерация другого экранного изображения с дополнительными пунктами меню или просто отображение текущего экранного изображения, ожидая следующего ввода информации пользователем. Обработка в блоке 156 может также включать операции записи данных, обработку данных или изменение их формата, анализ данных и генерацию отчетов посредством дисплея или принтера, разбиение на части или секционирование изображения, слияние изображения с другим изображением или иными данными, в числе других типов обработки. Если информация, передаваемая системным шлюзом 23. включает аудиосигналы, эти сигналы подаются к громкоговорителю 104 вместо предыдущей аудиопрограммы. Например, через громкоговоритель 104 может быть обеспечена радиовещательная программа, которая попеременно интерпретируется аудиосигналами, принятыми через системный шлюз 23.

Когда желаемая обработка данных в блоке 156 выполнена, программа переходит к блоку 158. чтобы определить, запросил ли пользователь другую операцию передачи данных через НОСЗ. Например, пользователь может нажать клавишу клавиатуры или действовать мышью, чтобы выбрать другой пункт меню. Компьютер 86. в свою очередь, интерпретирует действие пользователя и генерирует команду для передачи к системному шлюзу 23 через НОСЗ 24. Системный шлюз 23 принимает, формирует в кадр и форматирует эту команду для передачи в сеть Интернет. Файлы, извлеченные из сети Интернет в ответ на выбор меню или команду, затем передаются к пользовательскому терминалу 22 через спутник 20 (блоки 148 или 150). Процесс, описанный в связи с блоками 146. 148. 150. 152. 154. 156 и 158. повторяется в течение сеанса доступа к сети Интернет. После того, как пользовательский терминал 22 обработал самые последние извлеченные файлы, и доступ к сети Интернет больше не нужен, как показано вет27 вью отрицания блока принятия решения 158, сеанс доступа к сети Интернет может быть прекращен. С пользователем может быть произведен расчет за время доступа к сети Интернет и загруженные данные с использованием ежемесячного счета, составленного провайдером услуг сети Интернет.

Компьютер 29 может быть снабжен программным обеспечением для просмотра \усЬстраниц, например, для связи с провайдером услуг сети Интернет (например, системным шлюзом 23). Альтернативно, системный шлюз 23 может загружать экранные изображения в пользовательские терминалы 22. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, системный шлюз 23 может быть конфигурирован как шлюз, расширяющий ассортимент услуг сети Интернет/\У\У\У. который обеспечивает пользовательские терминалы интерактивными интерфейсами. Система 10 поэтому может минимизировать количество обратных данных, передаваемых от пользовательских терминалов 22 через НОСЗ 24. Например, пользовательским терминалам с помощью операции загрузки через спутник 20 могут быть переданы меню, которые ограничивают функции меню только небольшим количеством пунктов. Обратные данные, которые обычно имеют объем порядка 32 байт, могут быть уменьшены до порядка 4 бит. Таким образом, требование к пропускной способности и стоимости обратного канала уменьшается.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, кодирование с расширением спектра или другая форма кодирования используется для данных, которые передаются в восходящей линии связи на частоте 7 ГГц в спутниковой системе прямого радиовещания. Таким образом, мобильный/портативный канал восходящей линии связи становится доступным для малых количеств данных вместо восходящей линии связи на НОСЗ или как дополнение к ней.

Системный шлюз 23 был описан выше как принадлежащий коммерческому провайдеру услуг сети Интернет, который посылает пользователям подписку, а затем рассчитывает пользователей за доступ к сети Интернет/\У\У\У через шлюз ежемесячно. Однако провайдер услуг сети Интернет не обязательно должен быть представлен общенациональной сетью протокола ТСР/1Р. Глобальная портативная система доступа к сети Интернет 10, согласно настоящему изобретению, может предоставлять различные режимы для обеспечения пользовательским терминалам 22 доступ к сети Интернет, такие как доступ через универсальный компьютерный центр или большую корпоративную сеть. Таким образом, может быть использовано множество шлюзовых маршрутизаторов от разных типов сетей, чтобы обеспечить пользовательские терминалы доступом к сети Интернет. Кроме того, различные соглашения о подписке (например, оплата пользователями на основе транзакций) входят в объем настоящего изобретения. Пользователи могут также выбирать из ряда различных типов услуг сети Интернет, являющихся в полной мере масштабируемыми от простого коммутируемого доступа до доступа по выделенной линии данных. Вещательные программы, содержащие информацию сети Интернет, могут включать без ограничений информацию \ν\ν\ν. электронную почту, трансляцию новостей сети Интернет, службу 1с1пс1 и протокол пересылки файлов или файлы РТР-типа (протокола пересылки файлов).

Хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на предпочтительный вариант осуществления, ясно, что это изобретение не ограничивается его описанными деталями. Ряд замен и модификаций предложены в приведенном описании, а другие могут быть доступны специалистам в данной области техники. Все такие замены и модификации предполагаются входящими в объем изобретения, как это определено прилагаемыми пунктами формулы изобретения.

Claims (20)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Система для обеспечения портативного доступа к компьютерной сети, содержащая спутниковую систему прямого радиовещания, содержащую первый спутник и вещательную станцию для передачи вещательных программ к первому спутнику, пользовательский терминал, содержащий приемник сигналов прямого радиовещания для приема вещательных программ, передаваемых от первого спутника, шлюз для обеспечения обслуживания компьютерной сети, и канал связи между пользовательским терминалом и шлюзом, причем пользовательский терминал выполнен с возможностью формирования обратных сигналов, содержащих запросы на доступ к компьютерной сети и ответы пользователя, и передачи обратных сигналов к шлюзу через канал связи, а вещательная станция выполнена с возможностью передачи данных, выдаваемых шлюзом в ответ на обратные сигналы, через первый спутник.
2. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что канал связи содержит второй спутник, а пользовательский терминал содержит приемопередатчик для передачи обратных сигналов ко второму спутнику.
3. 3. Система по п.2, отличающаяся тем, что содержит множество пользовательских терминалов, причем вещательная станция выполнена с возможностью передачи слова управления с упомянутыми данными от шлюза к первому спутнику, при этом слово управления соответствует выбранному пользовательскому терминалу из множества пользовательских терминалов, причем каждый из множества пользовательских терминалов выполнен с возможностью приема упомянутых данных через приемник, и неиспользования упомянутых данных, если слово управления не соответствует пользовательскому терминалу.
4. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что канал связи содержит, по меньшей мере, один низкоорбитальный спутник Земли, а пользовательский терминал содержит приемопередатчик, выполненный с возможностью передачи обратного сигнала, по меньшей мере, к одному низкоорбитальному спутнику Земли.
5. 5. Система по п.1, отличающаяся тем, что пользовательский терминал является портативным.
6. 6. Система по п.1, отличающаяся тем, что содержит множество пользовательских терминалов, причем вещательная станция выполнена с возможностью выдачи слова управления с упомянутыми данными от шлюза в упомянутых вещательных программах к первому спутнику, при этом слово управления соответствует выбранному пользовательскому терминалу из множества пользовательских терминалов, и каждый из множества пользовательских терминалов выполнен с возможностью приема данных посредством приемника, но неиспользования упомянутых данных, если слово управления не соответствует упомянутому пользовательскому терминалу.
7. 7. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый канал связи является вторым спутниковым каналом.
8. 8. Система по п.1, отличающаяся тем, что содержит множество пользовательских терминалов, причем вещательная станция выполнена с возможностью передачи слова управления с данными от шлюза к первому спутнику, при этом упомянутое слово управления соответствует выбранному пользовательскому терминалу из множества пользовательских терминалов, и каждый из множества пользовательских терминалов выполнен с возможностью приема упомянутых данных посредством приемника, и не использовать упомянутые данные, если слово управления не соответствует упомянутому пользовательскому терминалу.
9. 9. Система по п.1, отличающаяся тем, что пользовательский терминал содержит устройство обработки, устройство дисплея, громкоговоритель и устройство пользовательского ввода, причем устройство обработки выполнено программируемым для воспроизведения аудиосигналов, выдаваемых в одной из вещательных программ к громкоговорителю, при обработке упомянутых данных, принимаемых в одной из упомянутых вещательных программ, и генерирования, по меньшей мере, одного экранного изображения на устройстве дисплея, чтобы предоставить пользователю функции для использования компьютерной сети, при этом упомянутые функции могут выбираться с использованием устройства пользовательского ввода.
10. 10. Спутниковая система прямого радиовещания для обеспечения портативного доступа к компьютерной сети, содержащая, по меньшей мере, один спутник для передачи сигналов, содержащих вещательные программы, к множеству пользовательских терминалов, причем каждый из множества пользовательских терминалов содержит приемник для приема сигналов, передаваемых спутником, по меньшей мере, одну вещательную станцию для передачи вещательных программ спутнику, по меньшей мере, один шлюз для обеспечения обслуживания компьютерной сети, причем, по меньшей мере, один шлюз выполнен с возможностью передачи данных компьютерной сети к спутнику для передачи к множеству пользовательских терминалов, и канал связи между, по меньшей мере, одним шлюзом и каждым из множества пользовательских терминалов, причем каждый из множества пользовательских терминалов выполнен с возможностью передачи выходных сигналов к шлюзу через канал связи для выполнения, по меньшей мере, одной из множества функций, выбранной из группы, включающей инициирование сеанса компьютерной сети, запрос аасЬстраницы, просмотр, запрос загрузки выбранных данных компьютерной сети, передачу пользовательского ввода в ответ на экранную подсказку, сформированную пользовательским терминалом, и прекращение сеанса компьютерной сети.
11. 11. Спутниковая система прямого радиовещания по п.10, отличающаяся тем, что канал связи содержит низкоорбитальный спутник Земли, а пользовательский терминал содержит приемопередатчик сигналов низкоорбитального спутника для передачи выходных сигналов к шлюзу.
12. 12. Спутниковая система прямого радиовещания по п.10, отличающаяся тем, что упомянутый канал связи содержит спутник, а пользовательский терминал содержит интерфейс связи с каналом связи для передачи выходных сигналов к шлюзу.
13. 13. Пользовательский терминал для приема спутникового прямого радиовещания, содержащий приемник для приема прямого радиовещания от первого спутника, устройство связи для связи с цифровой сетью связи, устройство дисплея, устройство ввода, и процессор, присоединенный с приемником, устройством связи, устройством дисплея и устройством ввода, причем процессор выполнен с возможностью программирования, чтобы инициировать доступ к цифровой сети связи путем генерирования и передачи исходящего сигнала к ней через устройство связи, цифровая сеть связи обеспечивает загрузку данных из нее в пользовательский терминал через первый спутник, при этом процессор выполнен с возможностью программирования для генерирования и передачи другого исходящего сигнала через устройство связи, для осуществления связи с цифровой сетью связи в ответ на пользовательский ввод посредством упомянутого устройства ввода и приема входящих сигналов, формируемых цифровой сетью связи в ответ на пользовательский ввод, посредством упомянутого приемника.
14. 14. Пользовательский терминал по п.13, отличающийся тем, что цифровая сеть связи содержит второй спутник, а устройство связи содержит приемопередатчик для передачи исходящего сигнала ко второму спутнику.
15. 15. Пользовательский терминал по п.13, отличающийся тем, что цифровая сеть связи содержит радиочастотную сеть, а пользовательский терминал содержит приемопередатчик, выполненный с возможностью передачи выходных сигналов и пользовательских вводов к упомянутой радиочастотной сети, причем шлюз обеспечивает передачу данных к первому спутнику в ответ на выходные сигналы, чтобы обеспечить глобальный доступ к компьютерной сети.
16. 16. Пользовательский терминал по п.15, отличающийся тем, что слово управления передается с данными от шлюза к первому спутнику, упомянутый пользовательский терминал является одним из множества пользовательских терминалов, причем слово управления соответствует выбранному терминалу из множества пользовательских терминалов, при этом каждый из множества пользовательских терминалов обеспечивает прием данных посредством приемника и не использует упомянутые данные, если слово управления не соответствует пользовательскому терминалу.
17. 17. Способ обеспечения портативных пользовательских терминалов глобальным доступом к компьютерной сети, включающий этапы генерации запроса на доступ к компьютерной сети от одного из пользовательских терминалов, передачи запроса от пользовательского терминала через канал связи к шлюзу для обеспечения доступа к компьютерной сети, генерации вещательной программы с использованием данных, передаваемых шлюзом, передачи вещательной программы ко всем пользовательским терминалам с использованием спутника системы прямого радиовещания, приема вещательной программы в каждом из пользовательских терминалов, содержащих приемник сигналов спутникового прямого радиовещания, генерации обратного канала с использованием, по меньшей мере, одного из пользовательских терминалов, и передачи обратного сигнала от пользовательского терминала к шлюзу через канал связи.
18. 18. Способ по п.17, отличающийся тем, что этап генерации вещательной программы дополнительно включает этап ввода слова управления в вещательную программу для адресации выбранного терминала из упомянутых пользовательских терминалов.
19. 19. Способ по п.18, отличающийся тем, что этап приема включает прием каждым из пользовательских терминалов упомянутых данных через упомянутый приемник прямого радиовещания, но не использует упомянутые данные, если слово управления не соответствует пользовательскому терминалу.
20. 20. Способ по п.17, отличающийся тем, что упомянутый обратный сигнал выбирают из группы, включающей инициирование сеанса компьютерной сети, запрос ^еЬ-страницы, просмотр, запрос загрузки выбранных данных упомянутой компьютерной сети, передачу пользовательского ввода в ответ на выданную подсказку, сформулированную упомянутым пользовательским терминалом, и прекращение сеанса компьютерной сети.