ES2626955T3 - Sistema y procedimiento de telecomunicación por satélite de cobertura terrestre con unos haces de antena múltiples que incluyen unos medios de reparto de capacidad variable entre los haces de antena - Google Patents

Sistema y procedimiento de telecomunicación por satélite de cobertura terrestre con unos haces de antena múltiples que incluyen unos medios de reparto de capacidad variable entre los haces de antena Download PDF

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ES2626955T3 ES15162095.2T ES15162095T ES2626955T3 ES 2626955 T3 ES2626955 T3 ES 2626955T3 ES 15162095 T ES15162095 T ES 15162095T ES 2626955 T3 ES2626955 T3 ES 2626955T3
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Abstract

Sistema de telecomunicación por satélite de cobertura multifocos y de reparto de capacidad variable, que incluye al menos una estación (30) de anclaje terrestre, unos usuarios (32) localizados en unas células diferentes regularmente repartidas en una zona de cobertura geográfica terrestre, al menos un repetidor montado a bordo de un satélite y adecuado para retransmitir unas señales de radiofrecuencia entre la estación de anclaje y los usuarios, incluyendo el repetidor una pluralidad de canales de recepción conectados a al menos un dispositivo (361, 362) de elaboración de los focos, teniendo todos los canales de recepción una anchura de banda pasante idéntica, siendo adecuado cada foco para cubrir una célula de usuario dedicada, caracterizado porque el dispositivo (361, 362) de elaboración de los focos incluye unos amplificadores (371, 372) de canales de ganancia variable y de potencia de salida constante adecuados para igualar los niveles de potencia de todos los canales de recepción, siendo constantes los niveles de potencia de salida de todos los amplificadores de canales e idénticos para todos los canales, unos demultiplexores (381, 382) de frecuencia respectivamente conectados en la salida de los amplificadores (371, 372) de canales y destinados a escindir la banda pasante atribuida a cada canal de recepción en N subbandas de la misma anchura que corresponden a N portadoras diferentes, al menos un dispositivo (391, 392) de selección y de reparto de todas las portadoras entre todos los focos, siendo atribuidas dos portadoras adyacentes en un canal de recepción a dos focos diferentes, y unos combinadores (401, 402) de frecuencia respectivamente dedicados a cada foco para combinar las portadoras seleccionadas para el foco correspondiente, siendo variable el número de portadoras atribuidas a cada foco de un foco a otro foco en función de las necesidades de los usuarios (32) correspondientes.

Description

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DESCRIPCION
Sistema y procedimiento de telecomunicacion por satelite de cobertura terrestre con unos haces de antena multiples que incluyen unos medios de reparto de capacidad variable entre los haces de antena
La presente invencion se refiere a un sistema y un procedimiento de telecomunicacion por satelite de cobertura multifocos que comprende unos medios de reparto de capacidad variable. Se aplica mas particularmente al campo de las aplicaciones espaciales tales como las telecomunicaciones por satelite para unas misiones que necesitan una adaptacion dinamica de la capacidad atribuida a cada foco.
Los sistemas de telecomunicaciones por satelite de cobertura multifocos actuales tienen generalmente una capacidad (banda de frecuencia y potencia atribuida a cada foco) que es fija para cada foco y que por tanto no puede modificarse despues del lanzamiento del satelite. En particular, no es posible reasignar la capacidad de trafico no utilizada de un foco hacia otro foco en el transcurso de la vida del satelite. El reparto fijo de la capacidad es tanto mas penalizador cuanto mas larga sea la duracion de la vida de un satelite (del orden de quince anos) y es por tanto diffcil para un operador, estimar las evoluciones, con el transcurso del tiempo, de las necesidades de capacidad que corresponden a cada zona de la cobertura. Esto implica potencialmente unos problemas de sobrecapacidad en ciertas zonas y de infracapacidad en otras zonas de la cobertura.
Existen unos sistemas de telecomunicacion, como se describe por ejemplo en el documento US 6442148, que incluyen un mecanismo de flexibilidad, estos sistemas utilizan o bien unos procesadores digitales o bien unos procesadores que funcionan en banda de frecuencia intermedia IF que presentan los inconvenientes de ser costosos, complejos y limitados en banda pasante.
Un objeto de la invencion es solucionar los inconvenientes de los sistemas de telecomunicaciones por satelite de cobertura multifocos conocidos introduciendo flexibilidad en el reparto de la capacidad atribuida a cada foco en las misiones de cobertura multifocos, con un impacto reducido sobre la capacidad y el coste global del sistema, sin utilizar ni un procesador digital ni un procesador de IF.
Otro objeto de la invencion es permitir un despliegue progresivo de las estaciones de anclaje (en ingles: Gateway), permitiendo un funcionamiento de capacidad reducida durante la fase de lanzamiento del sistema de telecomunicacion que pueda desde ese momento hacerse con un numero reducido de estaciones de anclaje desplegadas en el terreno.
Para ello, la invencion se refiere a un sistema de telecomunicacion por satelite de cobertura multifocos y de reparto de capacidad variable, que incluye al menos una estacion de anclaje terrestre, unos usuarios localizados en unas celulas diferentes regularmente repartidas en una zona de cobertura geografica terrestre, al menos un repetidor montado a bordo de un satelite y adecuado para retransmitir unas senales de radiofrecuencia entre la estacion de anclaje y los usuarios, incluyendo el repetidor una pluralidad de canales de recepcion conectados a al menos un dispositivo de elaboracion de los focos, siendo adecuado cada foco para cubrir una celula de usuario dedicada. Todos los canales de recepcion tienen una anchura de banda pasante identica y el dispositivo de elaboracion de los focos incluye unos amplificadores de canales de ganancia variable y de potencia de salida constante adecuados para igualar los niveles de potencia de todos los canales de recepcion, siendo constantes los niveles de potencia de salida de todos los amplificadores de canales e identicos para todos los canales, unos demultiplexores de frecuencia respectivamente conectados en la salida de los amplificadores de canales y destinados a escindir la banda pasante atribuida a cada canal en N subbandas de la misma anchura que corresponden a N portadoras de frecuencias diferentes, al menos un dispositivo de seleccion y de reparto de todas las portadoras entre todos los focos, siendo atribuidas dos portadoras adyacentes en un canal de recepcion a dos focos diferentes, y unos combinadores de frecuencia respectivamente dedicados a cada foco para combinar las portadoras seleccionadas para el foco correspondiente, siendo variable el numero de portadoras atribuidas a cada foco de un foco a otro foco en funcion de las necesidades de los usuarios correspondientes.
Ventajosamente, el dispositivo de seleccion y de reparto de las portadoras incluye unos conmutadores de dos posiciones y unos conmutadores de tres posiciones, conectando selectivamente los conmutadores, segun su posicion, cada portadora a un combinador de frecuencia elegido entre todos los combinadores de frecuencia.
Ventajosamente, el sistema de telecomunicacion de cobertura multifocos y de reparto de capacidad variable incluye ademas unos convertidores de frecuencia dedicados a cada canal de recepcion y destinados a convertir unas bandas de frecuencia de recepcion en unas bandas de frecuencia de emision, estando conectados los amplificadores de canales de ganancia variable y de potencia de salida constante a la salida de los convertidores de frecuencia.
Ventajosamente, cada foco incluye un numero de portadoras dedicado comprendido entre 0 y N incluido y el numero medio de portadoras por foco es predefinido e inferior a N.
Ventajosamente, los focos pueden asociarse en varios grupos diferentes. En este caso, el dispositivo de elaboracion de los focos incluye varios dispositivos independientes de seleccion y de reparto de las portadoras, estando dedicado cada dispositivo de seleccion y de reparto a un grupo de focos.
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Los grupos de focos diferentes pueden incluir el mismo numero de focos o un numero de focos diferente.
Cada grupo de focos puede incluir un mismo numero medio de portadoras por foco.
La invencion se refiere tambien a un procedimiento de telecomunicacion por satelite de cobertura multifocos y de reparto de capacidad variable entre al menos una estacion de anclaje terrestre y unos usuarios localizados en unas celulas diferentes regularmente repartidas en una zona de cobertura geografica terrestre, consistiendo el procedimiento a bordo del satelite, en retransmitir unas senales de radiofrecuencia recibidas en unos canales de recepcion, entre la estacion de anclaje y los usuarios. El procedimiento consiste en atribuir una misma anchura de banda pasante a cada canal de recepcion, en igualar los niveles de potencia de todos los canales de recepcion, en escindir la banda pasante atribuida a cada canal de recepcion en N subbandas de la misma anchura que corresponden a N portadoras de frecuencias diferentes, en seleccionar y en repartir todas las portadoras obtenidas entre todos los focos, siendo atribuidas dos portadoras adyacentes en un canal de recepcion a dos focos diferentes y, para cada foco, en combinar las portadoras seleccionadas correspondientes, siendo variable el numero de portadoras atribuido a cada foco, de un foco a otro foco en funcion de las necesidades de los usuarios correspondientes.
Ventajosamente, los focos pueden asociarse en varios grupos diferentes, independientes entre sf. En este caso, las portadoras se seleccionan y reparten en cada grupo de focos, independientemente de los otros grupos de focos.
Surgiran claramente otras particularidades y ventajas de la invencion en la descripcion que sigue a continuacion dada a tttulo de ejemplo puramente ilustrativo y no limitativo, con referencia a los dibujos esquematicos adjuntos que representan:
- figura 1: un esquema de un ejemplo de reparto de la capacidad de un satelite de telecomunicacion en una zona de cobertura multifocos, segun la invencion;
- figura 2: un esquema, que ilustra un ejemplo de atribucion variable, de cero a cuatro portadoras, entre diferentes canales, de potencia constante por portadora, segun la invencion;
- figura 3: un esquema de un ejemplo de arquitectura de un sistema de telecomunicacion que ilustra un primer ejemplo de dispositivo de elaboracion de los focos que corresponde a un reparto de 12 portadoras entre cuatro focos, segun la invencion;
- figura 4: una tabla que ilustra el conjunto de las combinaciones posibles que corresponden a un reparto de 12 portadoras entre cuatro focos, segun la invencion;
- figura 5: un esquema que ilustra un ejemplo de arquitectura de un sistema de telecomunicacion que ilustra un segundo ejemplo de dispositivo de elaboracion de los focos que corresponde a un reparto de ocho portadoras entre cuatro focos, segun la invencion;
- figura 6: una tabla que ilustra el conjunto de las combinaciones posibles que corresponden a un reparto de ocho portadoras entre cuatro focos, segun la invencion;
- figura 7: un esquema que ilustra un ejemplo de arquitectura de un sistema de telecomunicacion que ilustra un tercer ejemplo de dispositivo de elaboracion de los focos que corresponde a un reparto de seis portadoras entre tres focos, segun la invencion;
- figura 8: una tabla que ilustra el conjunto de las combinaciones posibles que corresponden a un reparto de seis portadoras entre tres focos, segun la invencion;
- figuras 9a y 9b: dos ejemplos de seleccion y de reparto de las portadoras adaptado a un despliegue progresivo de las estaciones de anclaje terrestres, en unos casos que corresponden al primer ejemplo de realizacion de la invencion;
- figura 10: un ejemplo de seleccion y de reparto de las portadoras adaptado a un despliegue progresivo de las estaciones de anclaje terrestres, en un caso que corresponde al segundo ejemplo de realizacion de la invencion;
- figura 11: un ejemplo de seleccion y de reparto de las portadoras adaptado a un despliegue progresivo de las estaciones de anclaje terrestres, en un caso que corresponde al tercer ejemplo de realizacion de la invencion.
La plataforma de un satelite de telecomunicacion se dimensiona para entregar una potencia electrica global maxima que se proporciona mediante unos paneles solares asociados con las batenas. Cuanto mayor sea la potencia a proporcionar, mas elevadas seran las dimensiones de los paneles solares, de las batenas, del satelite y mas aumentara el coste del satelite y del lanzamiento. Esta potencia se define y se fija antes del lanzamiento del satelite y no puede modificarse a continuacion. Igualmente, el dimensionamiento de la carga util montada a bordo del satelite, particularmente el numero de canales de comunicacion destinados a retransmitir unas senales de radiofrecuencia entre unas estaciones de anclaje terrestres y unos usuarios situados en una zona de cobertura, se define antes del lanzamiento del satelite y no es modificable a continuacion.
El esquema representado en la figura 1 es un ejemplo de zona 20 de cobertura terrestre dividido en varias celulas 21, 22, 23, 24, ..., regularmente repartidas en la zona 20 de cobertura y destinadas a ser iluminadas por unos focos respectivos elaborados en un repetidor bordo del satelite. Los focos contienen unas senales de radiofrecuencia que se encaminan hacia los usuarios localizados en las diferentes celulas mediante unos canales de comunicacion dedicados del sistema de telecomunicacion. La banda de frecuencia de emision de cada foco y la polarizacion de la senal de radiofrecuencia atribuida a cada foco se define segun un esquema clasico denominado de cuatro colores, correspondiendo los diferentes colores a unas parejas de bandas de frecuencia y de polarizacion de valores
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diferentes, reutilizando los focos del mismo color los mismos valores de frecuencia y de polarizacion. Generalmente, todos los canales tienen una misma anchura de banda pasante y la misma potencia por tanto una misma capacidad.
Para introducir flexibilidad de capacidad en las diferentes celulas de la zona de cobertura iluminadas por los diferentes focos, la invencion consiste en atribuir a cada canal dedicado a un foco la misma anchura de banda pasante DF y la misma densidad de potencia, pero en escindir la banda pasante DF en N portadoras P1, P2, P3,... PN diferentes, de la misma anchura de banda DP, de donde DP=DF/N, correspondiendo a unas frecuencias diferentes, y en hacer variar el numero de portadoras atribuido de un foco a otro foco segun las necesidades de capacidad de los clientes servidos por los focos correspondientes. Para que las portadoras no se interfieran, entre unos focos del mismo color, debe atribuirse el mismo nivel de potencia y por tanto la misma anchura de banda pasante DP a cada portadora. Contrariamente a los sistemas existentes que utilizan unos procesadores digitales, son las portadoras las que se atribuyen a cada foco eligiendo su numero y no su frecuencia en la banda del foco.
Por ejemplo, en la figura 2, la banda pasante DF se escinde en cuatro portadoras P1, P2, P3, P4 diferentes de la misma anchura de banda pasante DP. Cada foco es alimentado por diferentes portadoras distribuidas mediante unos subcanales, y a cada portadora se atribuye un cuarto de la potencia maxima, correspondiendo la potencia maxima a cuatro portadoras. De ese modo, cuando se atribuye una potencia de 100 W a la banda pasante DF, la potencia atribuida a cada portadora es igual a 25 W. El numero de portadoras atribuido a cada foco puede tomar diferentes valores para unos focos diferentes. En el ejemplo de la figura 2, el canal 11 dedicado a un primer foco incluye cero portadoras, es decir que no se atribuye ninguna potencia a este primer foco. Este primer foco esta destinado a cubrir una celula 21 de la cobertura en la que no hay clientes, por ejemplo, una celula en la que el servicio no se ha ofrecido todavfa. El segundo canal 12 dedicado a un segundo foco destinado a cubrir la celula 22 incluye una unica portadora y se le atribuye por tanto una potencia de 25 W. El tercer canal 13 dedicado a un tercer foco destinado a cubrir la celula 23 y el cuarto canal 14 dedicado a un cuarto foco destinado a cubrir la celula 24 incluyen respectivamente dos y tres portadoras, lo que corresponde a unas potencias respectivas de 50 W y de 75 W. El ultimo canal 15 dedicado a un quinto foco 25 incluye cuatro portadoras y una potencia de 100 W. El numero maximo de portadoras por foco se elige en funcion de la granularidad de la capacidad que el operador desea atribuir a los diferentes focos que sirven a las diferentes celulas de la zona de cobertura.
Segun las necesidades de los clientes identificadas por el operador, el coste y la capacidad deseados por el operador, la banda pasante DF atribuida a cada canal se escinde por tanto en N subbandas contiguas diferentes de la misma anchura DP que corresponden a N portadoras diferentes, en donde N es un numero entero superior a uno, y se elige un numero medio K de portadoras por foco, en donde K es un numero entero inferior a N, el numero medio de portadoras por foco multiplicado por el numero total de focos corresponde a la capacidad maxima del sistema de telecomunicacion. La invencion consiste entonces en definir un dispositivo de seleccion y de reparto de las portadoras entre los focos que permita igualar las potencias de las portadoras y posteriormente repartir las diferentes portadoras entre los focos en funcion de las necesidades de capacidad de cada celula de la zona de cobertura. Esto permite activar cada foco con una banda pasante y una potencia espedficas para cada foco y apropiadas para las necesidades reales de los clientes situados en cada celula y limitar el coste del sistema limitando la capacidad no utilizada.
En los esquemas de las figuras 1 y 2, la banda pasante DF atribuida a cada canal 11, 12, 13, 14, 15 se escinde en cuatro subbandas diferentes que corresponden a cuatro portadoras P1, P2, P3, P4 diferentes que ocupan cada una un cuarto de la banda pasante y el reparto de las portadoras es como media de tres portadoras por foco. De ese modo, es posible modular la capacidad atribuida a cada uno de los focos a los que puede atribuirse cero portadoras o una portadora o dos portadoras o tres portadoras o cuatro portadoras segun las necesidades de las celulas correspondientes de la cobertura. En este ejemplo, el numero medio de portadoras por foco se elige igual a tres, la capacidad de banda pasante de cada foco se utiliza por tanto como media en los tres cuartos, y un cuarto de la capacidad total de la banda pasante queda disponible y accesible para un segundo satelite que puede lanzarse posteriormente para incrementar la capacidad total del sistema si evolucionan las necesidades. En este ejemplo, la configuracion inicial del sistema de telecomunicacion durante el lanzamiento del satelite no necesita por lo tanto proporcionar una potencia correspondiente a cuatro portadoras para cada foco, sino que permite en cualquier caso proporcionar cuatro portadoras en los focos fuertemente utilizados, lo que permite limitar la capacidad no utilizada.
En caso de cambio de las necesidades de capacidad en las diversas celulas de la cobertura, el reparto de las portadoras no es fijo, sino que puede adaptarse dinamicamente a lo largo de la vida del satelite para incrementar la capacidad de ciertas celulas y disminuir la capacidad de otras celulas, permaneciendo constante el numero medio de portadoras por foco, y por tanto el numero total de portadoras a repartir.
En el caso de que la capacidad de potencia total se convierta en insuficiente para cubrir todas las necesidades de los usuarios de la zona de cobertura, es posible entonces incrementar la capacidad total del sistema de telecomunicacion lanzando un segundo satelite de telecomunicacion y atribuyendo unas portadoras adicionales a las celulas de la cobertura cuya capacidad de potencia debe aumentarse.
Igualmente, en el inicio del servicio, el sistema segun la invencion puede funcionar con un numero de portadoras reducido pero repartido en el conjunto de los focos lo que permite al sistema poder funcionar con un numero reducido de estaciones de anclaje para dar servicio a todas las celulas de usuario. Despues de la fase de arranque
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del sistema, si se confirman las necesidades de los clientes, pueden anadirse unas conexiones suplementarias al sistema para permitir un funcionamiento con como media K portadoras por foco.
La eleccion del numero total de focos, del numero N de portadoras diferentes en la banda pasante de cada foco y el numero medio K de portadoras por foco se fija inicialmente y no puede modificarse despues del lanzamiento del satelite.
Por supuesto, el numero N de portadoras diferentes puede elegirse de modo diferente a cuatro y el numero medio K de portadoras por foco puede elegirse diferente a tres. Cuando el numero N de portadoras en la banda pasante aumenta, la granularidad de la capacidad ofrecida para cada foco se incrementa, lo que permite un mejor reparto de la capacidad, pero cuanto mas aumenta el numero N de portadoras en la banda pasante, mas aumenta la complejidad, el coste y la masa de la arquitectura de la carga util.
Otro parametro importante de la invencion es que el reparto de la capacidad se realiza considerando los focos por grupos de varios focos, pudiendo incluir cada grupo el mismo numero C de focos o un numero diferente, en donde C es inferior o igual al numero total de focos a realizar. De ese modo en un grupo de C focos, se han de repartir K x C portadoras entre los C focos, en funcion de las necesidades definidas por el usuario, con entre 0 y N portadoras para cada foco. Cuanto mas elevado es C mas libertad tiene el usuario en el reparto de la capacidad, pero mas aumenta la complejidad y por tanto el coste. Se ha de observar que como maximo, cuando el sistema de telecomunicacion debe funcionar en dos bandas de frecuencia de recepcion diferentes Fr1, Fr2, el tamano maximo de un grupo de focos es igual a la mitad del numero total de focos porque el reparto de capacidad se realiza entre unos focos que utilizan la misma banda de frecuencia.
La figura 3 es un esquema que ilustra un ejemplo de arquitectura de un sistema de telecomunicacion por satelite que corresponde a una mision de servicio que incluye unos enlaces de comunicacion entre un repetidor montado a bordo del satelite y varias estaciones de anclaje diferentes para servir a los focos de los usuarios. Todas las estaciones de anclaje funcionan en las mismas bandas de frecuencia. En este esquema, solo se representa la seccion de ida del repetidor, lo que corresponde al encaminamiento de las senales que proceden de las estaciones de anclaje hacia las diferentes celulas de usuarios. Este ejemplo se refiere al caso en el que el numero de portadoras N por banda pasante DF se elige igual a cuatro, el numero medio K de portadoras por foco se elige igual a tres y el tamano C del grupo de focos en el que se aplica el reparto de capacidad es igual a cuatro para todos los grupos: N=4, K=3, C=4.
Como se ha representado en la figura 3, a bordo del satelite, el repetidor incluye una o varias antenas 30 de emision y de recepcion adecuadas para retransmitir unas senales de radiofrecuencia entre una o varias estaciones 31 de anclaje y unos usuarios 32. Cada antena 30 puede, de manera conocida, incluir un reflector y unas fuentes 33 de emision y de recepcion. Cada estacion de anclaje funciona en dos bandas de frecuencia, Fr1, Fr2 respectivamente alta y baja en dos polarizaciones POL1, POL2 diferentes. Para cada estacion de anclaje, se reciben dos senales distintas correspondientes a las dos polarizaciones diferentes por una fuente 33 de recepcion dedicada, se filtran, y posteriormente amplifican mediante unos amplificadores de bajo ruido. Cada una de las bandas de frecuencia alta y baja recibidas desde las diferentes estaciones de anclaje se divide a continuacion en dos bandas distintas en unos diplexores 34 para obtener cuatro senales distintas (POL1 Fr1, POL2, Fr1, POL1 Fr2, POL2 Fr2) por estacion de anclaje. Para cada estacion, hay un diplexor por polarizacion por tanto dos diplexores diferentes. Por ejemplo, para un sistema de telecomunicacion que incluye seis estaciones de anclaje operacionales, hay doce diplexores y se obtienen 24 canales de recepcion diferentes en la salida de los doce diplexores 34, entre los que 12 canales corresponden a la banda de frecuencia alta Fr1 y 12 canales corresponden a la banda de frecuencia baja Fr2. Si la banda pasante correspondiente a cada banda de frecuencia de recepcion, respectivamente alta y baja es de 500 MHz, a cada canal se atribuye una banda pasante DF = 500 MHz.
Los 24 canales de 500 MHz correspondientes a las dos bandas de frecuencia de recepcion, respectivamente alta Fr1 y baja Fr2, se conectan respectivamente a 24 convertidores 351, 352 de frecuencia destinados a convertir las dos bandas de recepcion Fr1, Fr2 en las dos bandas de frecuencia F1 y F2 de emision correspondientes, que corresponden a las frecuencias de los focos de usuarios.
Segun la invencion, despues de la conversion de frecuencia, los 24 canales se conectan en la entrada de al menos un dispositivo 361, 362 de elaboracion de los focos. Como los 24 canales no estan todos alimentados por la misma estacion de anclaje, su nivel de potencia no es homogeneo de un canal a otro canal y puede evolucionar segun las condiciones atmosfericas. Para resolver este problema, segun la invencion, el dispositivo 361, 362 de elaboracion de los focos incluye unos amplificadores 371, 372 de canales de ganancia variable, dedicados respectivamente a cada canal y destinados a igualar los niveles de potencia de todos los canales antes de elaborar los focos. Los amplificadores 371, 372 de canales de ganancia variable se conectan respectivamente en la salida de los convertidores 351, 352 de frecuencia y cada amplificador 371, 372 de canal tiene una ganancia controlada de manera que mantenga una potencia de salida constante predeterminada e identica para todos los amplificadores 371, 372 de canales cualquiera que sea su nivel de potencia de entrada. En la salida de los amplificadores 371, 372 de canales, el dispositivo 361, 362 de elaboracion de los focos incluye unos demultiplexores 381, 382 de frecuencia que aseguran la division de la banda pasante DF dedicada a cada canal en N subbandas distintas de la misma anchura de banda pasante DP correspondiente a N portadoras diferentes, y al menos un dispositivo 391, 392 de seleccion y de reparto de las portadoras entre los focos. Se dedica a cada foco un combinador 401, 402 de
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frecuencia, asegurando cada combinador 401, 402 de frecuencia la combinacion de las portadoras seleccionadas y distribuidas en sus entradas para elaborar un foco correspondiente en su salida. Como en el ejemplo representado en la figura 3, cada banda pasante DF atribuida a un canal puede recortarse en cuatro portadoras diferentes de la misma anchura de banda pasante DP, siendo distribuidas las diferentes portadoras por unos subcanales. Por ejemplo, DP puede ser igual a 125 MHz, pero la invencion no esta limitada a este ejemplo de realizacion y el numero N de portadoras puede ser diferente de cuatro y, por ejemplo, igual a dos, o a tres, o a cinco, o a cualquier otro valor superior a uno.
Segun la invencion, el dispositivo 391, 392 de seleccion y de reparto de las portadoras entre los focos incluye un conjunto de conmutadores 411, 412 de dos o tres posiciones diferentes, que conectan selectivamente, en funcion de su posicion, todas las portadoras entregadas en la salida de los demultiplexores 381, 382 de frecuencia a los combinadores 40 de frecuencia destinados a elaborar cada foco. Los conmutadores 411, 412 pueden ser por ejemplo unos conmutadores rotativos electromecanicos y realizarse en tecnologfa coaxial de baja potencia o unos conmutadores de ferrita o unos conmutadores electronicos. En caso de cambio de las necesidades que se refieren al reparto de la capacidad entre los diferentes focos, las posiciones de los conmutadores 411, 412 pueden modificarse por telecontrol durante la vida del satelite. Las diferentes portadoras seleccionadas y distribuidas a los diferentes combinadores 401, 402 de frecuencia por los conmutadores 411, 412 se recombinan para cada combinador 401, 402 de frecuencia para formar unos haces que corresponden a los diferentes focos. Los diferentes haces formados en la salida de cada combinador 401, 402 de frecuencia se amplifican a continuacion mediante unos preamplificadores 49 y unos amplificadores 50 de potencia, posteriormente se filtran, y posteriormente los focos se emiten hacia los usuarios 32 mediante unas fuentes 42 de emision de una antena multifocos.
Segun la invencion el operario puede asignar a cada foco un numero de portadoras comprendido entre 0 y N, pero debe respetar el lfmite de la distribucion en el seno de un grupo de C focos, siendo este lfmite igual a K x C portadoras, siendo K el numero medio de portadoras por foco. Segun la invencion, puede preverse tambien minimizar la parte de la banda pasante util, debido a la necesidad de prever una banda de guarda entre las diferentes portadoras, asegurando un reparto de las portadoras que garantice la ausencia de efecto de los “multitrayecto”. Para ello, dos portadoras adyacentes en un mismo canal de recepcion no pueden asignarse al mismo foco.
En el ejemplo de la figura 3, es posible por tanto repartir las 48 portadoras de la banda de frecuencia F1 entre 16 focos diferentes que incluyen como media tres portadoras por foco, y repartir de la misma manera las 48 portadoras de la banda de frecuencia F2 entre los otros 16 focos diferentes. El reparto de las portadoras se realiza considerando los focos por grupos cuyo tamano puede ser por ejemplo de 4 focos como en la figura 3 pero puede extenderse igualmente a 8, o 16 focos incrementando la complejidad de la funcion de reparto de las portadoras respectivamente realizado por los dispositivos 391, 392 de seleccion y de reparto de las portadoras. En el esquema simplificado de la figura 3, el reparto de las portadoras esta representado por dos grupos de cuatro focos, pero para obtener 32 focos, son necesarios ocho grupos de cuatro focos diferentes. En consecuencia, esta claro que es necesario anadir otros seis dispositivos 391, 392 de seleccion y de reparto de las portadoras para alimentar respectivamente los otros seis grupos de cuatro focos. Los diferentes grupos de focos pueden incluir el mismo numero de focos, pero esto no es obligatorio. Cada grupo de focos es independiente de los otros grupos y el sistema de telecomunicacion puede incluir unos grupos de cuatro focos y un grupo de dieciseis focos, por ejemplo, para una mision que incluya veinte focos. Por otro lado, en los diferentes grupos de focos puede haber un mismo numero medio de portadoras por foco o unos numeros medios de portadoras diferentes. Por ejemplo, puede haber unos grupos que incluyen como media tres portadoras por foco y unos grupos que incluyan como media dos portadoras por foco.
Cuanto mayor es el tamano del grupo de focos considerado que incluye un gran numero de focos, mas aumenta la flexibilidad del sistema de telecomunicacion, pero mas aumenta el numero de conmutadores y de combinaciones posibles y por tanto mas aumenta la complejidad del sistema correspondiente. La solucion mantenida para el dispositivo de elaboracion de los focos resulta por tanto de un compromiso entre el nivel de flexibilidad deseado y el nivel de complejidad que se deriva.
En el ejemplo de la figura 3, el reparto de las diferentes portadoras entre los focos, se realiza asociando los canales 351, 352 por grupo de tres lo que permite formar cuatro focos diferentes, respetando cada grupo de cuatro focos la media de tres portadoras por foco. En este caso, las cuatro portadoras de cada grupo de tres canales se reparten entre las entradas de cuatro combinadores 401, 402 de frecuencia diferentes para formar cuatro focos diferentes de 0, 1,2 o 3 portadoras segun los focos con una media de 3 portadoras por foco en cada grupo de cuatro focos. De ese modo, segun este modo de realizacion de la invencion, el reparto de las portadoras entre los focos se realiza en paralelo para ocho grupos de cuatro focos, por ocho dispositivos 391, 392 de seleccion y de reparto independientes, de los que dos de entre ellos que corresponden respectivamente a las frecuencias F1 y F2 se representan en la figura 3. Se denomina dispositivo 391, 392 de seleccion y de reparto, al conjunto de los conmutadores 411, 412 y a unas conexiones asociadas que participan en el reparto de las portadoras para la elaboracion de un grupo de focos.
Se conectan uno o varios conmutadores 411, 412 entre cada salida de un demultiplexor 381, 382 de frecuencia y cada entrada de un combinador 401, 402 de frecuencia del dispositivo 361, 362 de elaboracion de los focos. Cada conmutador 411, 412 incluye un acceso de entrada y dos o tres accesos de salida posibles. A tftulo de ejemplo, en la figura 3, la disposicion de las conexiones muestra que las cuatro salidas de cada demultiplexor 381, 382 de
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frecuencia estan conectadas a la entrada de un conmutador 411, 412 rotativo respectivo y que las cuatro entradas de cada combinador 401, 402 de frecuencia se conectan a una salida de un conmutador 411, 412 rotativo. Las salidas de un conmutador 411, 412 pueden conectarse directamente a un combinador 401, 402 de frecuencia o por medio de un segundo conmutador. Las diferentes portadoras que alimentan cada foco se seleccionan y atribuyen mediante los conmutadores 411, 412 segun su posicion.
Para disminuir la anchura de las bandas de guarda entre dos bandas de frecuencia adyacentes, segun la invencion, dos bandas de frecuencia adyacentes procedentes de un mismo demultiplexor 381, 382 de frecuencia y que proceden por tanto de un mismo canal de recepcion, no pueden atribuirse a un mismo foco. En consecuencia, solo dos salidas no contiguas del mismo demultiplexor de frecuencia, que corresponden a dos portadoras no adyacentes, puede conectarse a un mismo combinador de frecuencia. La o las eventuales portadoras adicionales que pueden atribuirse a este mismo foco deben proceder de otro demultiplexor de frecuencia asociado al mismo grupo de focos. Por ejemplo, en la figura 3, cada conmutador 411, 412 incluye dos salidas posibles respectivamente conectadas, o bien directamente, o bien por intermedio de otro conmutador, a dos combinadores de frecuencia diferentes para la elaboracion de dos focos diferentes de un grupo de cuatro focos. Segun su posicion, cada conmutador 411, 412 puede conectar su entrada con su primera o segunda salida, lo que permite seleccionar y atribuir las portadoras a los cuatro focos del grupo segun las necesidades de capacidad. De ese modo, por ejemplo, en la figura 3, los conmutadores 411 a1 y c1 cuyas entradas se conectan respectivamente a dos salidas no contiguas del primer demultiplexor 381 de frecuencia, tienen una primera salida conectada directamente al combinador de frecuencia dedicado a la elaboracion del foco 1 y una segunda salida conectada al combinador de frecuencia dedicado a la elaboracion del foco 2 por medio de otro conmutador 411 respectivo a2, c2. Los conmutadores 411 b1 y d1 cuyas entradas se conectan respectivamente a dos salidas no contiguas del segundo demultiplexor de frecuencia, tienen una primera salida conectada directamente al combinador de frecuencia dedicado al foco 1 y una segunda salida conectada al combinador de frecuencia dedicado al foco 2 por medio de otro conmutador respectivo 411 b2, d2. El cuarto foco esta alimentado por las portadoras que no se han atribuido a los otros tres focos del mismo grupo y puede incluir 0, 1, 2 o 3 portadoras segun las posiciones mantenidas por cada conmutador 411 conectado en la salida de cada demultiplexor 381 de frecuencia asociado al grupo de focos afectado. Para cada grupo de cuatro focos, puede reproducirse el mismo esquema de conexion entre las salidas de los demultiplexores de frecuencia y los combinadores de frecuencia dedicados a cada foco, utilizando el mismo reparto de las portadoras. Para cada grupo de cuatro focos, los diferentes conmutadores permiten, por tanto, segun su posicion, que puede modificarse mediante unos telecontroles, asegurar todos los repartos posibles de las 12 portadoras disponibles entre los cuatro focos del grupo correspondiente. En el caso de que los grupos de focos no tengan todos el mismo tamano y/o todos el mismo numero medio de portadoras por foco, los dispositivos de seleccion y de reparto dedicados a los grupos que tengan un numero de focos diferente y/o un numero medio de portadoras por foco diferente, son diferentes.
Se representa en la figura 4 una tabla que ilustra un ejemplo de los repartos posibles del numero de portadoras entre los focos, para un grupo de cuatro focos, una banda pasante DF por canal escindida en un numero N igual a cuatro portadoras y un reparto medio K igual a tres portadoras por foco. Segun la primera lmea de la tabla, el foco 1 no incluye portadora, los focos 2, 3 y 4 incluyen cada uno cuatro portadoras. Este primer reparto posible corresponde a las conexiones representadas explfcitamente en la figura 3. Los otros repartos posibles representados en las otras lmeas de la tabla de la figura 4 pueden realizarse modificando la posicion de los conmutadores 411, 412 del dispositivo 391, 392 de seleccion y de reparto.
Cada dispositivo 391, 392 de seleccion y de reparto funciona o bien en la banda de frecuencia base F1 o bien en la banda de frecuencia alta F2. Para un funcionamiento del sistema de telecomunicacion en dos bandas de frecuencia diferentes alta y baja, son necesarios por tanto como mmimo dos grupos de focos y dos dispositivos 391, 392 de seleccion y de reparto independientes, estando dedicado cada dispositivo 391, 392 de seleccion y de reparto a una banda de frecuencia. Es en este nivel de la antena multifocos en el que se realiza la eleccion de la polarizacion y se efectua la emision de los focos segun un esquema de cuatro colores.
La figura 5 ilustra un segundo ejemplo de arquitectura que incluye un dispositivo 361 de elaboracion de los focos en el que los focos se consideran por grupos de cuatro focos formados a partir de dos demultiplexores 381 de frecuencia diferentes que entrega cada una de cuatro portadoras diferentes. El reparto de las ocho portadoras entre los cuatro focos corresponde a una eleccion de una media de dos portadoras por foco (N=4, K=2, C=4). Se dedican respectivamente cuatro combinadores 401 diferentes a la formacion de los cuatro focos. En este ejemplo, cada conmutador 411 conectado a la salida de un demultiplexor 381 de frecuencia incluye tres posiciones. Dos posiciones se conectan respectivamente a dos combinadores 401 de frecuencia elegidos entre los cuatro combinadores diferentes, y la tercera posicion se conecta a otro conmutador de tres posiciones en el que dos posiciones se conectan a los otros dos combinadores de frecuencia. De ese modo las ocho portadoras entregadas en la salida de los dos demultiplexores de frecuencia del dispositivo 391 de seleccion y de reparto se seleccionan para alimentar los focos 1 a 4. Todos los repartos posibles de las ocho portadoras entre los cuatro focos con una media de dos portadoras por foco se representan en la tabla de la figura 6.
La figura 7 ilustra un tercer ejemplo de arquitectura que incluye un dispositivo 361 de elaboracion de los focos en el que los focos se consideran por grupos de tres focos formados a partir de dos demultiplexores 381 de frecuencia diferentes que entregan cada uno tres portadoras diferentes. El reparto de las seis portadoras entre los tres focos corresponde a una eleccion de una media de dos portadoras por foco (N=3, K=2, C=3). Se dedican respectivamente
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tres combinadores 401 de frecuencia a la formacion de los tres focos. En este ejemplo, cada conmutador 411 conectado a la salida de un demultiplexor de frecuencia incluye dos o tres posiciones. Los conmutadores de dos posiciones tienen una posicion conectada a un primer combinador de frecuencia elegido entre los tres combinadores diferentes y una posicion conectada a un conmutador de tres posiciones del que dos posiciones se conectan a los otros dos combinadores de frecuencia. De ese modo, las seis portadoras entregadas en la salida de los dos demultiplexores de frecuencia de la matriz de reparto se seleccionan para alimentar los focos 1 a 3. Todos los repartos posibles de las seis portadoras entre los tres focos con una media de dos portadoras por foco se representan en la tabla de la figura 8.
Las figuras 9a, 9b, 10, 11 ilustran cuatro ejemplos de dispositivo 391 de seleccion y de reparto de las portadoras adaptados a un despliegue progresivo de las estaciones de anclaje terrestres. Durante la fase de lanzamiento del sistema de telecomunicacion, el operador puede desear arrancar con un pequeno numero de estaciones de anclaje desplegadas en el terreno y con una capacidad reducida, mientras mantiene la posibilidad de incrementar el numero de estaciones y la capacidad posteriormente. Las figuras 9a y 9b ilustran dos ejemplos que corresponden al esquema de la figura 3, en una fase de arranque segun la que el numero de estaciones de anclaje se reduce en dos tercios para la figura 9a y en un tercio para la figura 9b. En estas dos figuras 9a y 9b, los subcanales operacionales y alimentados por una portadora entregada en la salida de un demultiplexor se representan en trazo grueso y los canales representados en trazos finos no estan alimentados, sino que estan disponibles si las necesidades del sistema de telecomunicacion aumentan y se desea anadir unas estaciones de anclaje adicionales. En estos dos ejemplos, N=4, K=3, C=4 y el reparto de la capacidad disponible es homogeneo, pero es igualmente posible realizar unas configuraciones de reparto heterogeneas de esta capacidad reducida. En la figura 9a, el dispositivo 391 de seleccion y de reparto es identico al representado en la figura 3, pero solo el primer demultiplexor 381 esta alimentado por la senal de recepcion y entrega cuatro portadoras en sus cuatro salidas. Cada portadora se atribuye entonces a uno de los cuatro focos segun la posicion de los conmutadores 11 conectados entre las salidas del demultiplexor y las entradas de los cuatro combinadores 401 de frecuencia destinados a elaborar los cuatro focos. En la figura 9b, el dispositivo 391 de seleccion y de reparto es identico al representado en la figura 3, pero solo el primer y el segundo demultiplexores estan alimentados por una senal de recepcion y entregan cuatro portadoras en sus cuatro salidas respectivas. Cada portadora entregada por los dos demultiplexores operacionales se atribuye entonces a uno de los cuatro focos segun la posicion de los conmutadores conectados entre las salidas de los demultiplexores respectivos y las entradas de los cuatro combinadores de frecuencia destinados a elaborar los cuatro focos.
La figura 10 ilustra un ejemplo que corresponde al esquema de la figura 5, en una fase de arranque segun la que el numero de estaciones de anclaje se reduce a la mitad. En este ejemplo, N=4, K=2, C=4 y el reparto de la capacidad disponible es homogeneo, pero es posible igualmente realizar unas configuraciones de reparto heterogeneas de esta capacidad reducida. El dispositivo 391 de seleccion y de reparto correspondiente es identico al representado en la figura 5, pero solo el primer demultiplexor 381 esta alimentado por una senal de recepcion y entrega cuatro portadoras en sus cuatro salidas. Cada portadora se atribuye entonces a uno de los cuatro focos segun la posicion de los conmutadores 411 conectados entre las salidas del demultiplexor y las entradas de los cuatro combinadores de frecuencia destinados a elaborar los cuatro focos.
La figura 11 ilustra un ejemplo que corresponde al esquema de la figura 7, en una fase de arranque segun la que el numero de estaciones de anclaje se reduce a la mitad. En este ejemplo, N=3, K=2, C=3 y el reparto de la capacidad disponible es homogeneo, pero es posible igualmente realizar unas configuraciones de reparto heterogeneas de esta capacidad reducida. El dispositivo 391 de seleccion y de reparto es identico al representado en la figura 7, pero solo el primer demultiplexor esta alimentado por una senal de recepcion y entrega tres portadoras en sus tres salidas. Cada portadora se atribuye entonces a uno de los tres focos segun la posicion de los conmutadores conectados entre las salidas del demultiplexor y las entradas de los tres combinadores de frecuencia destinados a elaborar los tres focos.
Aunque la invencion se ha descrito en relacion con unos modos de realizacion particulares, es evidente que no esta en ningun caso limitada a ellos y que comprende todos los equivalentes tecnicos de los medios descritos, asf como sus combinaciones si estas entran dentro del marco de la invencion.

Claims (11)

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    REIVINDICACIONES
    1. Sistema de telecomunicacion por satelite de cobertura multifocos y de reparto de capacidad variable, que incluye al menos una estacion (30) de anclaje terrestre, unos usuarios (32) localizados en unas celulas diferentes regularmente repartidas en una zona de cobertura geografica terrestre, al menos un repetidor montado a bordo de un satelite y adecuado para retransmits unas senales de radiofrecuencia entre la estacion de anclaje y los usuarios, incluyendo el repetidor una pluralidad de canales de recepcion conectados a al menos un dispositivo (361, 362) de elaboracion de los focos, teniendo todos los canales de recepcion una anchura de banda pasante identica, siendo adecuado cada foco para cubrir una celula de usuario dedicada, caracterizado porque el dispositivo (361, 362) de elaboracion de los focos incluye unos amplificadores (371, 372) de canales de ganancia variable y de potencia de salida constante adecuados para igualar los niveles de potencia de todos los canales de recepcion, siendo constantes los niveles de potencia de salida de todos los amplificadores de canales e identicos para todos los canales, unos demultiplexores (381, 382) de frecuencia respectivamente conectados en la salida de los amplificadores (371, 372) de canales y destinados a escindir la banda pasante atribuida a cada canal de recepcion en N subbandas de la misma anchura que corresponden a N portadoras diferentes, al menos un dispositivo (391, 392) de seleccion y de reparto de todas las portadoras entre todos los focos, siendo atribuidas dos portadoras adyacentes en un canal de recepcion a dos focos diferentes, y unos combinadores (401, 402) de frecuencia respectivamente dedicados a cada foco para combinar las portadoras seleccionadas para el foco correspondiente, siendo variable el numero de portadoras atribuidas a cada foco de un foco a otro foco en funcion de las necesidades de los usuarios (32) correspondientes.
  2. 2. Sistema de telecomunicacion de cobertura multifocos y de reparto de capacidad variable segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el dispositivo (391, 392) de seleccion y de reparto de las portadoras incluye unos conmutadores de dos posiciones y unos conmutadores de tres posiciones, conectando selectivamente los conmutadores (411,412), segun su posicion, cada portadora a un combinador (401, 402) de frecuencia elegido entre todos los combinadores de frecuencia.
  3. 3. Sistema de telecomunicacion de cobertura multifocos y de reparto de capacidad variable segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque incluye ademas unos convertidores (351, 352) de frecuencia dedicados a cada canal de recepcion y destinados a converts unas bandas de frecuencia de recepcion en unas bandas de frecuencia de emision, estando conectados los amplificadores de canales de ganancia variable y de potencia de salida constante a la salida de los convertidores (351, 352) de frecuencia.
  4. 4. Sistema de telecomunicacion de cobertura multifocos y de reparto de capacidad variable segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque cada foco incluye un numero de portadoras dedicado comprendido entre 0 y N incluido y porque el numero medio de portadoras por foco es predefinido e inferior a N.
  5. 5. Sistema de telecomunicacion de cobertura multifocos y de reparto de capacidad variable segun la reivindicacion 1, caracterizado porque los focos se asocian en varios grupos diferentes, y porque el dispositivo de elaboracion de los focos incluye varios dispositivos independientes de seleccion y de reparto de las portadoras, estando dedicado cada dispositivo de seleccion y de reparto a un grupo de focos.
  6. 6. Sistema de telecomunicacion de cobertura multifocos y de reparto de capacidad variable segun la reivindicacion 5, caracterizado porque los grupos de focos diferentes incluyen el mismo numero de focos.
  7. 7. Sistema de telecomunicacion de cobertura multifocos y de reparto de capacidad variable segun la reivindicacion 5, caracterizado porque cada grupo de focos incluye un mismo numero medio de portadoras por foco.
  8. 8. Sistema de telecomunicacion de cobertura multifocos y de reparto de capacidad variable segun la reivindicacion 5, caracterizado porque incluye unos grupos de focos diferentes que tienen un numero de focos diferente.
  9. 9. Procedimiento de telecomunicacion por satelite de cobertura multifocos y de reparto de capacidad variable entre al menos una estacion (30) de anclaje terrestre y unos usuarios (32) localizados en unas celulas diferentes regularmente repartidas en una zona de cobertura geografica terrestre, consistiendo el procedimiento a bordo del satelite, en retransmitir unas senales de radiofrecuencia recibidas en unos canales de recepcion, entre la estacion de anclaje y los usuarios, caracterizado porque consiste en atribuir una misma anchura de banda pasante DF a cada canal de recepcion, en igualar los niveles de potencia de todos los canales de recepcion, en escindir la banda pasante DF atribuida a cada canal de recepcion en N subbandas de la misma anchura DP que corresponden a N portadoras de frecuencias diferentes, en seleccionar y en repartir todas las portadoras obtenidas entre todos los focos, siendo atribuidas dos portadoras adyacentes en un canal de recepcion a dos focos diferentes y, para cada foco, en combinar las portadoras seleccionadas correspondientes, siendo variable el numero de portadoras atribuido a cada foco de un foco a otro foco en funcion de las necesidades de los usuarios (32) correspondientes.
  10. 10. Procedimiento de telecomunicacion por satelite de cobertura multifocos y de reparto de capacidad variable segun la reivindicacion 9, caracterizado porque el numero de portadoras atribuido a cada foco esta comprendido entre 0 y N incluido y porque el numero medio de portadoras por foco es predefinido e inferior a N.
  11. 11. Procedimiento de telecomunicacion por satelite de cobertura multifocos y de reparto de capacidad variable segun la reivindicacion 9, caracterizado porque consiste ademas en asociar los focos en varios grupos diferentes, independientes entre sf, y en seleccionar y repartir las portadoras en cada grupo de focos, independientemente de los otros grupos de focos.
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