JP2001514810A - 衛星放送スペクトルを地上放送信号用に再使用するための装置および方法 - Google Patents
衛星放送スペクトルを地上放送信号用に再使用するための装置および方法Info
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Abstract
(57)【要約】
ユーザ位置(14)にある第1アンテナ(16)が、第1アンテナ(16)の中心線(28)から測定した第1方向受信範囲内だけで進んでくる第1周波数の信号を受け取る。第1アンテナ(16)の中心線(28)は、地球の周りの静止軌道上の衛星から送られる放送衛星信号を受け取ることができるように調整されている。ユーザ位置(14)にある第2アンテナ(18)が、第2アンテナ(18)の中心線(30)から測定した第2方向受信範囲内だけで進んでくる第1周波数の信号を受け取る。第2アンテナ(18)は、ユーザ位置から離れた位置にある地上送信機位置から第1周波数で送られる信号を受け取るように調整されている。地上送信機が、地上送信位置から一定の地上方位角範囲内の方向に第1周波数の信号を送る。地上送信位置はユーザ位置(14)に対して、地上送信機(20)が第1アンテナ(16)の方向受信範囲から外れた方向だけに送信するように配置されている。衛星(12)はユーザ位置(14)に対して、衛星が第2アンテナ(18)の方向受信範囲から外れた方向に送信するように配置されている。
Description
【発明の詳細な説明】
衛星放送スペクトルを地上放送信号用に再使用するための装置および方法発明の背景
本発明は、デジタルテレビジョン信号および音声信号を含めたデータを放送お
よび受信するための装置および方法に関する。さらに言えば、本発明は、共通の
周波数で放送衛星送信と一緒に地上送信を同時に行うための装置および方法に関
する。
現在は、テレビジョン信号を地球の周りの静止軌道上の衛星から受信すること
ができる。テレビジョン信号を地上送信機から衛星に送り、衛星から送り返すこ
とによって、衛星の視野方向に入っている一定の地理受信エリア内の地上受信機
で受け取ることができる。テレビジョン信号に加えて、他の形式のデータも静止
軌道上の衛星で消費者に送ることもできる。
放送衛星サービス(DBS)とは、適当な受信装置を有する個々の世帯または
加入者が直接的に利用できるテレビジョン信号の衛星送信のことである。米国連
邦通信委員会は、12.2ギガヘルツから12.7ギガヘルツの電磁スペクトル
をDBS放送専用に割り当てている。DBSスペクトル内に16個の信号キャリ
アが設けられ、各キャリアが幾つかの個別のテレビジョンチャンネルを搬送する
。これらの信号に加えられている圧縮技術に応じて、実際に数百種類のチャンネ
ルをDBSで利用することができる。従来の衛星システムに較べた時のDBSシ
ステムの大きな利点は、DBS信号を受け取るために小さい椀形アンテナが必要
なだけであり、この受信椀の調整が重大でないことにある。またDBSシステム
は、ケーブルテレビに必要とされるような地上送信線の費用を必要とせず、衛星
の地理受信エリア内のいずれの地点でも高品質の受信が可能である。
現行規則では、DBS衛星は静止軌道円弧上で少なくとも9度の間隔を置いて
互いに離隔されていることが必要である。従って、DBS信号用の受信アンテナ
は、アンテナの中心線からプラスまたはマイナス9度の幅の方向範囲内の信号を
受け取るように制限されなければならない。衛星の間隔より広い範囲の信号を受
けると、同じ周波数で異なった衛星から送られた信号との混信が発生する。
米国特許第5,483,663号は、同様な周波数帯においてDBSおよび地
上信号を受け取る受信装置構造を有するシステムを記載している。この米国特許
第5,483,663号特許に示されているシステムは、多アンテナ構造体か、
または移動可能な単一アンテナ構造体で実施することができる。多アンテナ構造
体の場合、2つの個別のアンテナが受信信号を、あたかもそれらが単一のアンテ
ナで受け取られて一箇所から送られたかのように共通の伝搬経路に送って処理で
きるようにする。単一アンテナ構造体の場合、アンテナはDBS信号を受け取る
位置と、地上信号を受信する別の位置との間を移動可能である。
米国特許第5,483,663号に示されているシステムの利点は、テレビジ
ョン信号または他のデータ信号のいずれであっても、地方発信の信号をDBS信
号と同時に受け取り、DBS信号を処理するために使用されるものと同一の装置
で処理できることにある。地方発信の信号は地方の番組を搬送でき、この番組を
国または地域DBS番組と一緒に受け取ることができる。
しかし、米国特許第5,483,663号に示されているシステムで受信された
信号は、異なった時点に同じアンテナ構造体で結合されるか、受け取られるので
、地上およびDBS信号を共通の周波数で同時に受信することはできない。
DBSの利点と米国特許第5,483,663号に示されているシステムの利
点とがあるにもかかわらず、DBSシステムは、本来は地上信号送信に使用でき
るはずである電磁スペクトル部分を束縛している。発明の概要
本発明の目的は、同じ周波数で地上送信信号を衛星送信信号と同時に与えるこ
とである。本発明は、地上および衛星信号を共通の周波数で同時に与えるための
装置および方法を含む。
本発明の目的は、限定された方向受信範囲を有する受信アンテナを用いると共
に、衛星信号を送る方向範囲と異なった方向範囲で地上信号を送ることによって
達成される。本発明は、受信信号を使用するために2組の復号化および復調処理
システムに送る2つの個別の受信アンテナを必要とする。両受信アンテナは特定
の方向範囲内だけの信号を受け取ることができる。その範囲は、その特定のアン
テナの中心線から測定される。
衛星および地上送信信号間の混信を確実になくすために、地上信号は、単一の
衛星または多数衛星のいずれかによって衛星信号が送られる方位角範囲から外れ
た地上方位角範囲内の方向に送られる。地上送信方位角範囲は、いずれかの衛星
から信号を受け取るために衛星信号受信アンテナを向けなければならないいずれ
の方向も含まないように選択される。広い地方受信エリアに及ぶようにするため
に、複数の地上送信機をエリア全体に分散させて指向性送信エリアを重ねること
によって、所望のサービスエリア内のいずれの位置でも確実に地上波を鮮明に受
け取ることができるようにする。
本発明の上記および他の目的、利点および特徴は、添付の図面を参照した好適
な実施例の以下の説明から明らかになるであろう。図面の簡単な説明
第1図は、単一の地上送信機および受信機またはユーザ位置に対する複数の衛
星の位置を示す概略説明図である。
第2図は、共通の周波数の衛星および地上送信信号を受け取るための受信アン
テナ構造体の幾分概略的な説明図である。
第3図は、広い地理エリア全体で受信できるようにするために必要な多数の地
上送信機の間隔の概略的な説明図である。好適な実施の形態の説明
衛星および地上送信信号を同じ周波数で同時に与える本発明に従った装置が、
第1図および第2図に示されている。第1図に示されているように、システム1
0は、地球の周りの静止軌道上の1つまたは複数の衛星と共に使用することがで
きる。第1図は、ユーザ位置14から異なった4方向に離隔配置された4個の衛
星12a、12b、12cおよび12dを示している。静止軌道上において、各
衛星は地表面に対して、従ってユーザ位置14に対して固定位置に留まっている
。第2図を参照しながら詳細に説明する第1および第2アンテナ16および18
が、それそれユーザ位置14に配置されている。
これらの衛星12a〜12dの各々は、地球の中心の周りの静止軌道上に位置
し、地表面の上方の一定の経度および緯度の位置にある。当該技術の専門家には
明らかなように、受信アンテナは、所望の衛星から信号を受け取るためにその特
定衛星の位置の方に一定の仰角および方向すなわち方位角で向けることができる
。
現在では、北米の視野方向内のすべての放送衛星は、信号を受け取るために受
信アンテナを北米から南向きの方向に向けることを必要とする経度および緯度に
位置している。第1図には本発明を説明するために4個の衛星12a〜12dが
示されているが、一定の地理エリアの視野方向内にもっと多くの、またはもっと
少ない衛星を離隔配置してもよい。現在は北米の視野方向内に8個の衛星がある
。表1は、各衛星の経度位置と、例示として各衛星から信号を受け取るためにテ
キサス州、オースチンの地点から受信アンテナを向けなければならない方位角お
よび仰角とを示している。すべての方位角方向と仰角は、第2図に関連して以下
に説明するアンテナの中心線に対して測定されている。「方位角」とは、一般的
に0度である真北等の基準方向に対する方向のことである。「仰角」とは、水平
線から上方にアンテナ中心線が成す角度のことである。
DBS衛星はすべて、同じ周波数帯で異なった信号を送る。米国連邦通信委貨
会は、DBS放送に対して12.2ギガヘルツから12.7ギガヘルツの電磁ス
ペクトルを割り当てている。隣接した2つの衛星間での信号の混信を確実になく
すためには2つの条件を満たさなければならない。第1に、受信アンテナは、ア
ンテナの中心線を中心にした一定の受信範囲内だけの信号を受け取るように制限
されなければならない。第2に、衛星を静止軌道の円弧に沿って離隔配置して、
受信アンテナを、そのアンテナの方向受信範囲に1つの衛星だけが送信するよう
に位置決めできるようにしなければならない。
現行規則によれば、個々のDBS衛星を静止軌道円弧上に少なくとも9度の間
隔で離隔配置しなければならない。このため、各DBS受信アンテナは、そのア
ンテナの中心線から測定してプラスまたはマイナス9度以内の方向受信範囲また
は開口度を有していなければならない。現行規則は9度以上の間隔を必要とする
が、本発明はこの離隔角度に制限されない。しかし、本発明によれば、各々の第
1アンテナすなわち衛星受信アンテナの有効受信範囲は最小衛星離隔角度以下で
なければならない。
第1図は、DBS衛星の1つから送られる周波数と同一の1つまたは複数の周
波数で送信できる地上送信機20も示している。地上送信機20は、一定の送信
範囲T内の方向で送信する。第1図に示されている送信範囲Tは180度である
が、その範囲は180度より大きくても、小さくてもよい。
第1図においてユーザ位置14にある本発明に従ったアンテナ構造体22が、
例示として第2図に示されている。第1アンテナ16は、放送衛星信号を受け取
るように構成されている。第1アンテナ16は、収集椀形部材24と、この椀形
部材で反射して集中させた信号を受け取るフィードホーンアセンブリ26とを備
えている。当該技術の専門家であれば容易に理解できるように、フィードホーン
アセンブリ26は、アンテナが受け取った信号をピックアップするための、第2
図に示されていないプローブを備えている。プローブは、受信信号から情報を抜
き出すための信号処理装置へ信号を送る。この信号処理装置は当該技術では周知
であり、本発明の一部を構成していない。また、当該技術の専門家であれば理解
できるように、皿形部材24で反射した信号を集めるためにフィードホーンアセ
ンブリ26の代わりに様々な形式のアセンブリを使用することができる。
第1アンテナ16はアンテナ中心線28を有している。受け取った信号の周波
数で表されるように、第1アンテナ16は、アンテナ中心線28から測定した最
大方向受信範囲dmaxを有している。アンテナ中心線28を中心にしたこの受
信範囲または開口度から外れた方向に伝搬する信号は、第1アンテナ16で受信
できない。
さらに第2図を参照すると、ユーザ位置14にあるアンテナ構造体22は、地
上送信信号を受け取るための個別の第2アンテナ18を備えている。第2アンテ
ナ18はフィードホーン型アンテナとして示されているが、当該技術の専門家で
あれば容易に理解できるように、第2アンテナは円形導波管アンテナ、平板アン
テナ、スロットアンテナ、ダイポールアンテナまたはマルチダイポールアンテナ
を含むことができる。アンテナの形式に関係なく、アンテナは、アンテナが受け
取った信号をピックアップしてそれを適当な信号処理装置に送るために適当な信
号ピックアップアセンブリを備えている。この処理装置は、第1アンテナ16が
受け取った信号を処理するための処理装置とは別のものである。また、第2アン
テナ18は第1アンテナ16と同じ構造体に連結されているように図示されてい
るが、第1および第2アンテナを完全に分離してもよい。いずれにしても、地上
送信信号を最適に受け取ることができるようにアンテナを向けるために、第2ア
ンテナ18は好ましくは第2図のBで示されているように垂直軸線回りに回転可
能である。
第1アンテナ16の場合と同様に、第2アンテナ18は中心線30を有してお
り、アンテナ中心線30を中心にした方向受信範囲rmax内だけを進む信号を
受信することができる。この範囲から外れた方向を進む信号は第2アンテナ18
で受信できない。
再び第1図を参照すると、本発明に従った第1アンテナ16は衛星の1つ、例
えば衛星12dから信号を受け取るように向けられている。衛星12dから信号
を最適に受け取るために第1アンテナ16を向けなければならない方位角および
仰角は、例えばそれそれ247.3および25.7である。第2アンテナ18は
、その中心線30がほぼ地上送信機20の地上送信位置を指すようにしてほぼ水
平に向きが定められる。第1および第2アンテナ16および18間の仰角の差を
無視した場合、本例の2つのアンテナの中心線28および30間の方位角差は約
67.7度である。
第1図に示されている取り付け向きでは、第1アンテナ16は地上送信機20
からの信号を受け取ることができない。それは、地上送信機20から送信された
指向性信号はすべて、第1アンテナ16の受信範囲から外れた方向に進むからで
ある。同様に、衛星12dがユーザ位置14に対して送信する方向は、第2アン
テナ18の受信範囲から外れている。このため、第2アンテナ18は衛星12d
から送られた信号を受け取ることができない。さらに、本例では、第2アンテナ
18は衛星12a〜12dのいずれから送信されたいずれの信号も受信できない
。このため、第1および第2アンテナ16および18が第1図に示されている取
り付け向きで、衛星12a〜12dおよび地上送信機20がその位置にある場合
、地上送信機は衛星から送信される信号の周波数と同一の周波数で送信しても、
2つのアンテナで受け取られる信号の混信が生じない。
当該技術の専門家であれば容易に理解できるように、第1アンテナ16の仰角
は水平線に対して非常に高いため、第2アンテナ18を第1アンテナと同じ方位
角に調整しても、同じ周波数で2つのアンテナで受信される信号間に混信が生じ
ないであろう。しかし、ユーザ位置14に対して様々な方位角および仰角に多く
の衛星がある場合、混信を避けるために、第1図に示されているように第1およ
び第2アンテナ16および18を異なった方位角に配置しなければならないであ
ろう。
第3図を参照しながら説明すると、広いエリア全体で受信できる十分な強さの
信号を与えるためには、複数の地上送信機32が必要である。第3図の各送信機
32は約180度の方位角範囲A内の方向で有効受信範囲Rまで送信する。この
ような送信機の間隔および送信範囲にすることによって、地上送信機からの信号
は地理エリアG内のいずれの地点からも受信できるであろう。例示として180
度の方向範囲が示されているが、本発明の範囲内において地上送信を他の範囲に
してもよい。
本発明に従った方法は、第1周波数の衛星信号を第1アンテナ16で受信する
段階を含む。第1アンテナ16は、アンテナ中心線28から第1方向受信範囲内
だけの信号を受信することができる。本方法はさらに、第1周波数の信号を第1
アンテナ16の方向受信範囲から外れた範囲の方向に送信する段階を含む。地上
送信機から送られた信号が、ユーザ位置14で第2アンテナ18によって受け取
られる。第2アンテナ18も、アンテナ中心線30に対して一定の方向受信範囲
内だけの信号を受信することができる。
このように指向性受信アンテナ16および18と指向性地上送信とを組み合わ
せることによって、衛星で、特にDBSで使用されているものと同一の周波数で
地上送信を、これらの2つの送信間で混信を生じることなく行うことができる。
これによって、DBSスペクトルおよびおそらくは他の衛星スペクトルを地上送
信に再使用することができる。地上送信は、テレビジョン信号か、インターネッ
ト通信、音声データ、他の映像または他の形式のデータを含めた他のデータ用に
することができる。
以上に記載した好適な実施例は、本発明の原理を説明するためのものであって
、本発明の範囲を制限するものではない。当該技術の専門家であれば、以下の請
求の範囲から逸脱することなく他の様々な実施例や、これらの好適な実施例の変
更を考えることができるであろう。
【手続補正書】
【提出日】平成11年4月14日(1999.4.14)
【補正内容】
請求の範囲
1.中心線から測定した第1方向受信範囲内だけの信号を受信することができる
第1アンテナを有することができるユーザ位置に第1周波数の衛星信号を送る衛
星から送られる衛星信号と共通の周波数で地上信号を同時に送るための装置であ
って、
(a)第1周波数の地上信号をユーザ位置に送るための地上送信機を備えてお
り、該地上送信機はユーザ位置に対して、前記第1アンテナが衛星から送られる
衛星信号を受け取るように調整されている時、地上送信機が第1アンテナの方向
受信範囲から外れた経路に沿ってユーザ位置に送信するように配置されている装
置。
2.衛星信号は静止軌道上の複数の衛星から送られ、各衛星は静止軌道円弧上で
前記第1アンテナの前記第1方向範囲より大きい角度の間隔を置いて互いに離隔
配置され、また各衛星は、衛星のいずれかから信号を受信するように前記第1ア
ンテナを位置決めできる衛星方位角範囲内にあり、
(a)前記地上送信機は、複数の衛星の1つから信号を受け取ることができる
各位置の第1アンテナの方向受信範囲から外れた方向だけに送信する
3.さらに
(a)それぞれ異なった地上送信位置から送信し、それぞれ限定方位角範囲内
の方向で送信する複数の地上送信機を備えている請求の範囲第2項に記載の装置
。
4.第1周波数は12.2ギガヘルツから12.7ギガヘルツの範囲内である請
求の範囲第1項に記載の装置。
5.第1周波数は12.2ギガヘルツより高い請求の範囲第1項に記載の装置。
6.前記第1アンテナの方向受信範囲は約9度である請求の範囲第1項に記載の
装置。
7.中心線から測定した第1方向受信範囲内だけの信号を受信することができる
第1アンテナを有することができる地上ユーザ位置で受け取るように第1周波数
で送信している衛星から送られる衛星信号と共通の周波数で地上信号を同時に与
えるための方法であって、
(a)第1周波数の地上信号を地上送信機から送信する段階を含み、該地上送
信機はユーザ位置に対して、前記第1アンテナが衛星から衛星信号を受け取るよ
うに配置されている時、第1アンテナの方向受信範囲から外れた送信経路に沿っ
てユーザ位置に送信できるように配置されている方法。
8.さらに、
(a)異なった位置の複数の地上送信機から限定地上方位角範囲内で第1周波
数の地上信号を送信する段階を含む請求の範囲第7項に記載の方法。
9.第1周波数は12.2ギガヘルツから12.7ギガヘルツの範囲内である請
求の範囲第7項に記載の方法。
10.第1周波数は12.2ギガヘルツより高い請求の範囲第7項に記載の方法
。
11.前記第1アンテナの方向範囲はアンテナ中心線から約9度である請求の範
囲第7項に記載の方法。
12.さらに、
(a)前記地上送信機から限定地上方位角範囲内で第1周波数の地上信号を送
信する段階を含む請求の範囲第7項に記載の方法。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
H04N 7/20 610 H04N 7/20 610
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S
D,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG
,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT
,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,
CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,F
I,GB,GE,GH,HU,IL,IS,JP,KE
,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,
LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,M
X,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE
,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,
UA,UG,UZ,VN,YU,ZW
(72)発明者 テイウィル、セリーム
アメリカ合衆国、テキサス州、オースティ
ン、コングレス・アベニュー 111、スイ
ート 2530
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.地球の周りの静止軌道上の第1衛星位置にある衛星から送られる放送衛星信 号と共通の周波数で地上送信信号を同時に与えるための装置であって、 (a)衛星から送られる放送衛星信号を受け取るように調整された中心線から 測定した第1方向受信範囲内だけの第1周波数の信号を受信するための、ユーザ 位置にある第1アンテナと、 (b)中心線から測定した第2方向受信範囲内だけの第1周波数の信号を受信 するための、ユーザ位置にある第2アンテナとを備えており、該第2アンテナは 、ユーザ位置から離れた位置にある地上送信機位置から第1周波数で送られる信 号を受け取るように調整されており、放送衛星信号は前記第2方向受信範囲から 外れた方向に送られ、さらに、 (c)前記地上送信機位置から一定の地上方位角範囲内の方向に第1周波数の 信号を送る地上送信機を備えており、前記地上送信機位置はユーザ位置に対して 、前記地上送信機が第1アンテナの方向受信範囲から外れた方向だけに送信する ように配置されている装置。 2.放送衛星信号は静止軌道上の複数の衛星から送られ、各衛星は静止軌道円弧 上で前記第1アンテナの前記第1方向範囲より大きい角度の間隔を置いて互いに 離隔配置され、また各衛星は、衛星のいずれかから信号を受信するように前記第 1アンテナを位置決めできる衛星方位角範囲内にあり、 (a)地上方位角範囲は、前記第1アンテナの前記方向受信範囲と前記第2ア ンテナの前記方向受信範囲のほぼ合計より大きい角度だけ前記衛星方位角範囲か ら離れている請求の範囲第1項に記載の装置。 3.さらに、 (a)それぞれ異なった地上送信位置から送信し、それぞれほぼ共通の方位角 範囲内で送信する複数の地上送信機を備えている請求の範囲第2項に記載の装置 。 4.第1周波数は12.2ギガヘルツから12.7ギガヘルツの範囲内である請 求の範囲第1項に記載の装置。 5.第1周波数は12.2ギガヘルツより高い請求の範囲第1項に記載の装置。 6.前記第2アンテナは、円形導波管アンテナ、フィードホーンアンテナ、平板 アンテナ、スロットアンテナ、ダイポールアンテナおよびマルチダイポールアン テナから成るグループから選択される請求の範囲第1項に記載の装置。 7.前記第1アンテナの方向受信範囲は約9度である請求の範囲第1項に記載の 装置。 8.地方発信信号を、地球の周りの静止軌道上の第1衛星位置にある衛星から送 られる放送衛星信号と共通の周波数で同時に与えるための方法であって、 (a)ユーザ位置において、中心線から測定した第1方向受信範囲内だけの第 1周波数の信号を受信することができる第1アンテナで第1周波数の放送衛星信 号を受信する段階と、 (b)衛星から放送衛星信号を受け取るように配置されている前記第1アンテ ナの方向受信範囲から外れた地上方位角範囲内で第1周波数の地上信号を地上送 信機から送信する段階と、 (c)地上送信機から離れているユーザ位置において、中心線から測定した第 2方向受信範囲内だけの第1周波数の信号を受信することができる第2アンテナ で地上信号を受信する段階とを含み、該第2アンテナは、衛星から送られる放送 衛星信号が前記第2アンテナの前記方向受信範囲内で送られないよう調整されて いる方法。 9.さらに、 (a)複数の地上送信機から地上方位角範囲で第1周波数の地上信号を送信す る段階を含む請求の範囲第8項に記載の方法。 10.第1周波数は12.2ギガヘルツから12.7ギガヘルツの範囲内である 請求の範囲第8項に記載の方法。 11.第1周波数は12.2ギガヘルツより高い請求の範囲第8項に記載の方法 。 12.前記第1アンテナの前記方向範囲は前記アンテナ中心線から約9度である 請求の範囲第8項に記載の方法。
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