KR100754810B1 - 디지털위성 직접 방송시스템 - Google Patents

Abstract

위성 직접 라디오 방송 시스템은 방송 프로그램의 비트를 프라임 레이트 인크리먼트내에 모으는 것이고, 그들 중 몇 개는 프레임에 모인다. 프레임들은 복수의 프라임 레이트 채널들중의 어느 하나로 디멀티플렉스된 심볼로 분할된다. 프라임 레이트 채널은 위성으로 전송하기 위한 방송 주파수들에 대응하는 수로 디멀티플렉스된다. 온-보드 다위상 디멀티플렉서는 상향 링크 신호들을 심볼의 시분할 다중화된 스트림으로 분할한다. 온-보드 위상 시프트 키이 복조기는 심볼들을 디지털 베이스 밴드 데이터로 복조한다. 온-보드 레이트 정렬장치는 온-보드 클럭과 방송 심볼들 사이의 클럭 레이트 차이를 정정한다. 위성 페이로드는 두개의 핑퐁 버퍼와 하나의 루팅 스위치를 이용하여 심볼들을 시분할 다중화된(TDM) 데이터 스트림내로 스위칭한다. 수신기는 TDM 스트림을 위성에 의해 TDM 스트림내에 삽입된 하나의 마스트 프레임 프리앰블과 시간 슬롯 제어 채널 및 방송국에 의해 TDM 스트림내에 제공된 서비스 제어 헤더들(SCHs)을 이용하여 처리한다. SCHs는 특정 수신기의 전송 및 멀티미디어 서비스를 위해 제공된다. 관리 시스템은 위성 및 방송국을 관리 및 제어하도록 설치된다.

Description

디지털위성 직접 방송시스템{DIGITAL SATELLITE DIRECT BROADCAST SYSTEM}

"에스. 죠셉 캄파넬라와 쥐. 크리스토퍼 해리스에 의해 발명된

방송데이터를 포맷팅하는 위성 직접 라디오 방송 시스템, 위성페이로드에 의한 처리 및 원격지 라디오 수신기에 의한 수신

에 대한 특허출원"

관련 출원들의 상호참조사항

관련주제는, 에스. 죠셉 캄파넬라에 의해 1995년 12월 8일 제출된 동시 계류중인 미국특허출원 제08/569,346호 및 로버트 엘. 죤스톤과 에스. 죠셉 캄파넬라에 의해 1996년 11월 5일 제출된 동시 계류중인 미국특허출원 제08/746,018호에 개시 및 청구되어 있고, 상기 두 출원은 참고로서 특별히 여기에 편입된다.

발명의 분야

본 발명은, 위성페이로드(payload)와 원거리 라디오 수신기에 의한 위성방송시스템, 방송데이터의 포맷팅 및 그 처리에 관한 것이다.

현재 40억 이상의 인구가 단파 라디오방송의 불량 음질 또는 진폭변조(AM) 대역 및 주파수변조(FM) 대역 지상 라디오 방송시스템의 가청구역한계로 인한 불만족스러운 서비스를 받고 있고, 이 인구는 주로 아프리카, 중앙 및 남 아메리카, 그리고 아시아에 분포한다. 따라서 오디오, 데이터 및 화상과 같은 신호들을 저가의 소비자용 수신기로 전송할 수 있는 위성에 기초한(satellite-based) 직접 라디오 방송시스템이 요구된다.

많은 위성통신 네트워크가 상업적 그리고 군사적 목적으로 개발되었다. 예를 들면, 시게마쓰 등의 미국 특허 제5,416,774호 (발명의 명칭 : 디지털 방송 수신기) 및 메세르게스 등의 미국 특허 제5,347,548호 (발명의 명칭 : 프레임 동기화와 비트 클럭의 동시 리커버리 회로)가 그것이다. 그러나, 이러한 위성통신 시스템은 다수의 개별 방송 서비스 제공자들로 하여금 하나의 스페이스 세그멘트(space segment : 스페이스는 스폰서에게 파는 방송시간을 말함)에 대한 융통성 있고 경제적인 접속 또는 저가의 소비자용 수신기를 이용하여 고품위의 라디오 신호를 수신하고자 하는 소비자의 요구에 관한 문제는 다루지 않았다. 따라서, 서비스 제공자들로 하여금 위성에 대한 직접 접속을 가능케 하고, 구입 및 이용되는 스페이스 세그멘트의 양(amount)에 관한 선택을 제공할 필요가 있다. 또한, 시분할 다중 하향 링크 비트 스트림(time division multiplexed downlink bit stream)을 수신할 수 있는 저가의 라디오 수신기를 사용할 수 있게 필요가 있다.

발명의 요약

본 발명의 한 측면에 의하면, 위성으로부터의 시분할 다중 하향 링크 데이터스트림을 수신하기 위한 수신기가 하향 링크 데이터 스트림을 심볼의 스트림으로 복조하기 위한 위상 시프트 키잉 복조기(phase shift keying demodulator)를 포함한다. 하향 링크 데이터 스트림은 슬롯(slot)들을 포함하며, 위성에 의해 각각의 슬롯내에 미리 정한 수의 프라임 레이트 채널(prime rate channels)들이 제공된다.

위성에 의해 심볼의 스트림에 삽입된 하나의 마스터 프레임 프리앰블(master frame preamble)로 위치지정(locating)하고 동조하기 위하여 하나의 코릴레이터(correlator)가 복조기에 연결된다. 하나의 시간 슬롯 제어 채널(time slot control channel)을 심볼의 스트림에 위치지정하기 위하여 디멀티플렉서(demultiplexer)가 코릴레이터에 연결된다. 슬롯들중 어느 것이 다수의 방송 서비스 제공자들 각각에 해당하는 프라임 레이트 채널들을 포함하는가를 확인하기 위하여 시간 슬롯 제어 채널이 위성에 의하여 심볼의 스트림으로 삽입된다. 하나의 입력장치가 오퍼레이터(operator)가 방송 서비스 제공자들중 하나를 선택하고 출력신호를 디멀티플렉서에 제공하도록 구비된다. 디멀티플렉서는 시간 슬롯 제어채널 및 출력신호를 이용하여 데이터 스트림으로부터 프라임 레이트 채널중 선택된 하나를 추출한다(extracts).

본 발명의 다른 측면에 의하면, 코릴레이터는 검색모드, 동기동작모드 및 예측모드(predictive mode)에서 동작될 수 있으나, 위에서 예를 든 시게마쓰 등의 미국 특허 제5,416,774호 및 메세르게스 등의 미국 특허 제5,347,548호에는 그러한 코릴레이터가 기술되거나 암시되어 있지 않다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 하나의 위성으로부터의 하향 링크 신호를 거쳐 전송된 다수의 프라임 레이트 채널중 하나를 수신하는 방법은, 하향 링크 신호를 위성에 의해 발생된 프레임을 포함하는 하나의 베이스 밴드(baseband) 시분할 다중 비트 스트림으로 복조하는 단계를 포함한다. 각 프레임은 다수의 시간 슬롯을 포함하며, 각 시간 슬롯은 한 세트의 심볼을 가진다. 각 프라임 레이트 채널에 해당되는 심볼의 셋트내의 각 심볼은 각 시간 슬롯에서 하나의 유사 심볼 위치(similar symbol position)를 차지한다. 상기 방법은 위성에 의해 삽입된 하나의 마스터 프레임 프리앰블을 이용하여 비트 스트림내에 프레임들을 위치지정하는 단계 및 프레임들중 최소한 하나의 각 시간 슬롯에서의 심볼의 셋트로부터 프라임 레이트채널들 중 하나에 해당하는 심볼들을 검색하는(retrieving) 단계를 더 포함하여 구성된다.

본 발명의 한 측면에 의하면, 상향 링크 캐리어(uplink carrier)에 의한 위성으로의 전송을 위한 방송데이터를 포맷팅하는 방법이 제공되며, 이 방법은 공간부분의 효율적이고 경제적 이용을 위하여 다수의 서비스 제공자들로부터의 데이터 스트림을 상향 링크 캐리어상의 병렬 스트림으로 결합한다. 하나의 프로그램내의 비트들은 균일하고 미리 정한 속도(rate)를 가진 프라임 레이트 인크리먼트(increments)의 첫번째 순자(a first number)로 모아진다(assembled). 하나의 미리 정해진 기간을 갖는 하나의 프레임이 만들어지는데, 이것은 각 프라임 레이트 인크리먼트 및 프페임 헤더(frame header)를 포함한다. 프레임은 심볼들로 분할되고, 각 심볼은 소정의 그리고 연속적인 수의 프로그램비트들을 포함한다. 심볼들은 병렬 프라임 레이트 채널의 두번째 숫자로 디멀티플렉스되고, 심볼들은, 연속되는 심볼들을 분리하기 위하여 프라임 레이트 채널을 교번시키도록 만들어진다.

프라임 레이트 채널은 각각 상기 원격지 수신기 유닛에서 프라임 레이트 채널을 복원(recovering)하기 위한 프라임 레이트를 복원하기 위한 프라임 레이트 채 널 동기 헤더를 포함한다. 그리고, 프라임 레이트 채널은 방송전송을 위하여 상응하는 수의 상향 링크 캐리어 주파수로 디멀티플렉스된다.

본 발명의 한 측면에 의하면, 프라임 레이트 인크리먼트는 특정 서비스를 위한 두개의 다른 타입의 데이터를 전송하도록 두개의 세그멘트들로 분할된다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 프레임은 두개의 연관(concatenated) 코딩 방법 및 인터리빙(interleaving)을 이용하여 포워드 에러보호정정(forward error protection correction)을 위해 엔코드된다.

본 발명의 한 측면에 의하면, 위성을 통해 방송 채널에 실어서 원격지 라디오 수신기에 전송하기 위한 프로그램을 발생시키기 위한 하나의 위성과 다수의 방송국들을 관리하기 위한 시스템이 제공된다. 이 시스템은 위성의 자세 및 궤도 제어를 위한 제어 신호 및 위성에 상향 링크된(uplinked) 프로그램의 온-보드 처리(on-board processing)를 제어하기 위한 명령신호를 발생시키도록 구성된 하나의 위성제어시스템을 포함한다. 제어신호와 데이터 처리 신호를 제공하기 위해 위해 위성과 통신하기 위한 위성제어 센터에 최소한 하나의 원격측정 (telemetry), 방위(range) 및 제어시스템이 연결되어 있다. 이 시스템은 또한 위성제어센터와 방송국에 연결된 하나의 방송제어시스템을 포함한다. 방송제어시스템은 최소한 하나의 프로그램을 위성에 상향 링크하기를 원하는 서비스 제공자들에게 방송 채널중 선택된 하나를 할당하고, 그리고 방송 채널 할당과 관련된 채널 데이터를 저장하여 채널 데이터를 위성제어시스템에 제공하며, 할당된 방송 채널수에 따라 서비스 제공자에게 요금을 청구하도록 동작될 수 있다.

방송제어시스템은, 상향 링크 전송을 위하여 예약된 방송 채널의 수, 예약 방송 채널을 이용하기 위한 날짜 및 일별 시간대 및 위성과 관련된 다수의 빔(beam) 중 어떤 것이 하향 링크 전송을 위하여 이용될 것인지를 포함하는 다수의 옵션들을 서비스 제공자들에게 제공한다. 방송제어시스템은 어떤 빔이 이용될지에 대하여 위성제어시스템에게 알려주고, 위성제어시스템은 프로그램을 빔중 선택된 하나에 루팅(routing)하기 위한 해당 데이터 처리신호를 발생시킨다. 방송제어시스템은 또한 방송 채널이 예약되지 않은 날짜 및 시간대동안 할당된 방송 채널의 이용을 언제 종료시킬 것인가에 관하여 방송국들에 통고하도록 동작될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면 방송제어국(broadcast control station)은 스페이스 세그멘트의 더욱 효율적인 이용을 위하여 방송 채널 할당에 디프래그멘테이션 처리(defragmentation process)를 수행하도록 프로그램될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 전송된 신호는 디지털 신호이고, 따라서 전송 손실(impairment)에 대하여 더욱 강인하다. 디지털 신호화는 또한 장래의 광범위한 서비스 제공을 위한 충분한 융통성을 제공한다.

본 발명의 한 측면에 의하면, 병렬 방송 채널에서 심볼들을 시분할 다중 데이터 스트림으로 스위칭하기 위한 장치가 제 1 및 제 2 핑퐁 버퍼(ping-pong buffer)들을 포함한다. 제 1 핑퐁 버퍼는 다수의 제 1 병렬 방송 채널을 거기에 저장하도록 구성된다. 제 2 핑퐁 버퍼는 거기에 다수의 제 2 방송 채널을 저장하도록 작동될 수 있다. 다수의 제 1 방송 채널이 제 1 핑퐁 버퍼에 도달하기전에, 다수의 제 2 방송 채널이 제 2 핑퐁 버퍼에 도달한다. 이 장치는 또한 제 1 및 제 2 핑퐁 버퍼들의 출력부에 연결된 루팅 스위치(routing switch)와 루팅 스위치에 연결된 제 1 프레임 어셈블러를 포함한다. 루팅 스위치는 제 2 핑퐁 버퍼의 콘텐츠(contents)를 제 1 프레임 어셈블러에 쓰는(writing) 것을 제어한다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 핑퐁 버퍼 콘텐츠는 둘 또는 그 이상의 프레임 어셈블러내의 해당 슬롯들에 스위칭될 수 있다.

본 발명의 한 측면에 의하면, 캐리어당 단일 채널(single-channel-per-carrier), 주파수 분할 다중접속 상향 링크 신호(freguenly division multiple access uplink signal)의 처리를 위한 하나의 위성 페이로드(payload) 처리시스템이 제공되고, 상향 링크신호를 하나의 시분할 다중 데이터 스트림의 심볼들을 분리하기 위한 하나의 다위상 디멀티플렉서 프로세서(polyphase demultiplexer processor)를 포함한다.

다위상 디멀티플렉서 프로세서는, 상향 링크 신호의 각 주파수에서 다수의 캐리어 각각에 해당하는 심볼들을 연속적으로 상기 다위상 디멀티플렉서 프로세서의 출력부에 나타낸다. 심볼의 스트림을 디지털 베이스 밴드 비트들의 해당 시분할 다중 스트림으로 복조하기 위한 하나의 위상 시프트 키잉 복조기가 다위상 디멀티 플렉서 프로세서의 출력부에 연결된다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 하나의 위성용 레이트 정렬장치(alignment apparatus)가 하나의 온-보드 클럭, 하나의 입력스위치, 하나의 출력스위치 및 제 1 및 제 2 버퍼들로 이루어지고 입력스위치 및 출력스위치에 연결된 하나의 핑퐁 버퍼쌍으로 구성된다. 제 1 및 제 2버퍼들은 입력스위치 및 출력스위치 동작에 따 라 상향 링크신호로부터 복원된(recovered) 디지털 베이스 밴드 심볼 스트림을 수신한다. 버퍼쌍의 제 1 버퍼는 상기 상향 링크 신호로부터 얻어진 하나의 상향 링크 클럭 레이트에 따른 비트들을 수신한다. 버퍼쌍의 제 2 버퍼는 온-보드 클럭에 따라 저장된 콘텐츠를 실질적으로 동시에 제3 버퍼에 옮기고, 상기 제 1 및 제 2 버퍼들의 동작은 입력 및 출력스위치 작동시 반전된다. 제 1 및 제 2 코릴레이터들이 상기 제 1 및 제 2 버퍼들에 각각 연결되어, 베이스 밴드 심볼 스트림에서 하나의 프레임이 검출될 때 하나의 스파이크(spike)를 발생시킨다. 스파이크가 발생될 때까지 버퍼쌍은 베이스 밴드심볼 스트림을 버퍼쌍중 하나에 쓰기(writing)를 계속하도록 동작될 수 있다. 입력스위치 및 출력스위치는 그 반대상태로 스위칭되고, 제 1 및 제 2 버퍼들은 상향 링크 신호에서 온-보드 클럭 레이트에 따라 출력으로 읽혀진다. 제 1 및 제 2 코릴레이터에 연결된 하나의 동기화 펄스 오실레이터(oscillator)는 출력부에 읽혀진 각각의 심볼에 대한 하나의 완만한 펄스(smoothed pulse)를 발생한다. 오실레이터에 연결된 카운터는 완만한 펄스를 카운트한다. 상기 카운터 값에 따라 다수의 비트들이 스트림 헤더에 더해지거나 스트림헤더로부터 제거된다.

본 발명의 구성 및 장점은 본 명세서의 한 부분을 형성하는 첨부된 도면을 참조하면 아래 상세한 설명으로부터 더욱 용이하게 이해될 것이다.

도 1은, 본 발명의 하나의 실시예에 의한 하나의 위성 직접 방송시스템의 개략도 ;

도 2는, 본 발명의 하나의 실시예에 의한 도 1의 시스템에서 처음부터 끝까지의(end-to-end) 신호처리를 위한 동작순서를 도시한 플로우챠트 ;

도 3은, 본 발명의 하나의 실시예에 의한 방송지구국의 개략블럭도 ;

도 4는, 본 발명의 하나의 실시예에 의한 방송 세그멘트 다중화를 나타낸 개략도 ;

도 5는, 본 발명의 하나의 실시예에 의한 위성용 온-보드상 처리 페이로드의 개략블럭도 ;

도 6은, 본 발명의 하나의 실시예에 의한 온-보드 위성 디멀티플렉싱 및 복조 처리를 나타낸 개략도 ;

도 7은, 본 발명의 하나의 실시예에 의한 온-보드 위성 레이트 정렬처리를 나타낸 개략도 ;

도 8은, 본 발명의 하나의 실시예의 의한 온-보드 위성 스위칭 및 시분할 다중화 동작을 나타낸 개략도 ;

도 9는, 본 발명의 하나의 실시예에 의해 구성되고 그리고 도 1의 시스템에 이용되는 라디오 수신기의 개략블록도 ;

도 10은, 본 발명의 하나의 실시예에 의한 수신기 동기화 및 디멀티플렉싱 동작을 나타낸 개략도 ;

도 11은, 본 발명의 하나의 실시예에 의한 수신기에서 코드화된 방송 채널 의 복원을 위한 동기화 및 다중화 동작을 나타낸 개략도 ;

도 12는, 본 발명의 하나의 실시예의 의한 위성 및 방송국을 관리하기 위한 시스템의 개략도이다.

바람직한 실시예의 상세한 설명

개관

본 발명에 따라, 하나의 위성이용 라디오 방송시스템(10)이 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 상이한 방송국들(23a, 23b)(이하 일반적으로 23으로 표시함)로부터 위성(25)을 거쳐 프로그램을 방송하도록 만들어진다. 사용자(user)에게 일반적으로 29로 표시된 라디오 수신기가 제공되며, 라디오용 수신기는 초당 1.86메가심볼(Msym/s)로 변조된, 위성(25)으로부터 하향 링크된 1 또는 그 이상의 시분할 다중화된(time division multiplexed, TDM) L-대역 캐리어(27)를 수신하도록 설계된다. 사용자용 라디오(29)는, 방송국(23)으로부터 방송 채널로 전송되는 디지털정보 콘텐츠 또는 프로그램을 구성하는 비트들을 복원시키도록 TDM 캐리어를 복조하고 디멀티플럭스하도록 설계된다. 본 발명의 실시예에 의하면, 방송국(23)과 위성(25)이 비교적 저가의 라디오 수신기를 이용하여 방송프로그램 수신개량이 가능하게 상향 링크 및 하향 링크 신호를 포맷하도록 구성된다. 라디오 수신기는 예를 들면, 수송차량에 장착된 이동식유닛(29a), 휴대용(hand-held) 유닛(29b) 또는 디스플레이를 가지는 처리단말기(29c)일 수 있다.

도 1에서는 예시목적으로 단 하나의 위성(25)을 도시했지만, 시스템(10)은 방송위성서비스(BSS) 직접 오디오방송(DAB)에 할당된 1467∼1492 메가헤르쯔(MHz) 주파수 대역을 이용하도록 구성된 3개의 지구정지궤도 위성들(25a, 25b 및 25c)을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 방송국(23)들은 7050∼7075MHz인 X 대역의 피더 상향 링크(feeder uplink, 21)를 이용하는 것이 바람직하다. 각 위성(25)은 세개의 하향 링크 스폿 빔(downlink spot beam)(31a, 31b 및 31c)들을 운영하도록 구성되는 것이 바람직하다. 각 빔은 빔 센터로부터 4 데시벨(dB) 낮은 출력 분포권(power distribution contour)내의 약 1천4백만㎢를 커버하고, 8dB 낮은 분포권내의 2천8백만㎢를 커버한다. 빔 셈터 마아진(margin)은 13dB/K의 수신기 이득대 온도비(gain-to-temperature ratio)에 기초한 14dB 일 수 있다.

도 1을 계속 참조하여 설명하면, 방송국(23)에서 발생된 상향링크 신호(21)는, 위성(25)이 지상관찰되는 범위내에 위치하는 것이 바람직한 지상국(23)으로부터의 주파수 분할 다원 접속(FDMA) 채널로 변조된다. 각 방송국(23)은 자체 설비로부터 위성중 하나에 직접 상향 링크할 수 있고, 단일 캐리어에 하나 또는 그 이상의 초당 16킬로비트(kbps) 기본속도 증분을 실을 수 있는 능력을 갖는 것이 바람직하ㄷ. 상향 링크를 위하여 FDMA 채널을 이용함으로써, 다수의 개별 방송국들(23)간 스페이스 세그멘트 할당이 상당히 융통성이 있게 되고 출력을 상당히 감소시키며, 따라서, 상향 링크지구국(23) 비용도 상당히 줄이게 된다. 초당 킬로비트(kbps)가 16인 프라임 레이트 인크리먼트(PRIs)이 채널 사이즈로 시스템(10)에서 이용되는 가장 기초적인 빌딩 블럭(building block) 또는 초보적인 유닛이고 더 높은 비트 레이트를 달성하기 위하여 결합될 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 거의 CD 품위 수준의 사운드 또는 예를 들어 화상 데이터를 포함하는 멀티미디어 방송프로그램용으로 128kbps까지의 비트 레이트를 가지는 프로그 램 채널을 만들기 위하여 PRI를 결합할 수 있다.

상향 링크 FDMA 채널과 하향 링크 캐리어당 다중채널/시분할 다중화(MCPC/TDM) 채널간의 변환은 베이스 밴드 수준으로 각 위성(25)내에서 온-보드로 달성된다. 아래에 더욱 상세히 설명하는 바와 같이, 하나의 방송국(25)에 의해 전송된 프라임 레이트 채널들은 위성(25)에서 개별 16kbps 베이스 밴드 신호들로 디멀티플렉스된다. 그 후 개별 채널들은 하나 또는 그 이상의 하향 링크 빔(31a, 31b 및 31c)으로 루팅되는데, 이들 각각은 캐리어신호당 단일 TDM 스트림(a single TDM stream per carrier signal)이다.

이러한 베이스 밴드처리는 상향 링크 주파수 할당 및 상향 링크 FDMA와 하향 링크 TDM 신호들간의 채널루팅(routing)이라는 면에서 높은 수준의 채널제어를 제공하는 것이다.

시스템(10)에서 일어나는 처음부터 끝까지의(end-to-end) 신호처리를 도 2를 참조하여 기술한다. 처음부터 끝까지의 처리를 담당하는 시스템구성요소들은 도 3-11를 참조하여 아래에 더욱 상세히 기술된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들어 방송국(23)의 오디오 소스로부터의 오디오신호가 MPEG 2.5 레이어 3 코딩(MPEG 2.5 Layer 3 Coding)으로 코드화되는 것이 바람직하다(블럭 26). 방송국(23)의 방송 서비스 제공자에 의해 어셈블된 디지털 정보가 바람직하게는 16kbps 인크리먼트 또는 PRI로 포맷되며, 여기서 n은 서비스 제공자에 의해 구입된 PRI의 수이다(즉, n × 16kbps). 디지털 정보는 그 후 아래에 설명하듯이, 서비스 제어 헤더(SCH)를 가지는 하나의 방송 채널 프레임으로 포맷된다(블럭 28). 시스템(10) 의 주기적 프레임은 432 밀리세컨드(ms) 주기(period duration)를 가지는 것이 바람직하다. 각 프레임에는 SCH용 n × 224 비트들을 할당하여 비트레이트가 약 n × 16.519kbps가 되는 것이 바람직하다. 다음으로, 슈도랜덤 비트 스트림(pseudo random bit stream)을 SCH에 더하여 각 프레임이 스크램블된다(scrcumbled). 키(key)에 의한 스크램블 패턴(scrambling pattern)의 정보 제어는 암호화(encryption)를 가능케 한다. 그 후 인터리빙이 이어지는 리드 솔로몬 방법(the Reed Solomon method) 그리고 컨볼루션 코딩[예를 들어,비터비(Viterbi)에 의해 기술된 트렐리스 컨볼루션 코딩(trellis convolution coding)]과 같은 두개의 연관 코딩 방법을 사용하는 것이 바람직한 포워드 에러정정(FEC)보호를 위하여, 하나의 프레임내의 비트들이 이어서 코드화된다(블럭 30). 각 PRI에 상응하는 각 프레임내의 코드화된 비트들이 그 후 n 병렬 프라임 레이트 채널(PRC)들로 세분되거나 디멀티플렉스된다(블럭 23). 각 PRC 복원을 실행하기 위하여, 하나의 PRC 동기헤더가 제공된다. n PRC 각각은 이어서 차동적으로(differentially) 엔코드되고, 예를 들어 구적(quadrature) 위상 시프트 키잉 변조를 이용하여 하나의 중간주파수(IF) 캐리어 주파수로 다시 변조된다(블럭 34). 방송국(23)의 방송 채널을 구성하는 n PRC IF 캐리어 주파수는, 화살표(36)로 나타낸 바와 같이, 위성(25)으로 전송하기 위하여 X 대역으로 변환된다.

방송국(23)으로부터의 캐리어는 캐리어당 단일채널/주파수분할 다중접속 (SCPC/FDMA)캐리어이다. 각 위성(25)내에서 SCPC/FDMA 캐리어가 수신되어 PRC 캐리어들을 복원하기 위해 디멀티플렉스되고 복조된다(블럭 38). 위성(25)에 의해 복 원된 PRC 디지털 베이스 밴드 채널은, 온-보드 위상 클럭과 위성에서 수신된 PRC 캐리어의 그것간의 차이를 보상하기 위하여 레이트 정렬 기능(rate alignment function)을 받는다(블럭 40). PRC에서 얻어져서 디멀티플럭스되고 복조된 디지털 스트림은 루팅 및 스위칭 요소들을 이용하여 TDM 프레임 어셈블러에 제공된다. 명령 링크를 거쳐 지구국[예를 들어, 각 운용 지역을 위한 도 12의 위성 제어 센터 (23b)]로부터 제어되는 위성내의 스위칭 시퀀스 유닛에 따라, PRC 디지털 스트림이 위성(25)의 디멀티플렉싱 및 복조장비로부터 TDMA 프레임 어셈블러로 루팅된다(routed). 세개의 TDM 캐리어들이 만들어지는데, 이것은 세개의 위성 빔(31a, 31b 및 31c)에 각각 해당된다(블럭 42). 세개의 TDM 캐리어들은, 화살표(44)로 표시된 바와 같이, QPSK 변조후에 L-대역 주파수로 상향 변환된다.

라디오 수신기(29)는 세개의 TDM 캐리어들중 어느 것이라도 수신하고 수신된 캐리어를 복조하도록 구성된다(블럭 46). 라디오 수신기(29)는 온-보드 위상 처리중에 제공된 하나의 마스터 프레임 프리앰블을 이용하여 하나의 TDM 비트 스트림을 동기화하도록 설계된다(블럭 48). 마찬가지로, 시간 슬롯 제어 채널(TSCC)을 이용하여 TDM 프레임으로부터 PRC가 디멀티플렉스된다. 그 후, 디지털 스트림은 블럭30을 참조하여 기술된 FEC-코드화 PRC 포맷으로 다시 다중화된다(블럭 50). n × 16kbps채널 및 SCH을 포함하는 본래의 방송 채널을 복원하기 위하여, FEC 처리는 예를 들어 디인터리빙(deinterleaving)의 비텔비 트렐리스 디코더, 그리고 이후의 리드 솔로몬 디코딩을 이용한 디코딩을 포함한다. 방송 채널의 n × 16kbps 세그멘트가 MPEG 2.5 레이어 3 소스 디코더에 제공되어, 오디오로 재변환된다. 본 발명에 의하면, 방송국(23)들 및 위성(25)과 관련하여 위에 기술된 처리 및 TDM 포맷팅에 의해 매우 저가의 방송 라디오 수신기(29)을 통하여 오디오 출력이 가능하다(블럭 52).

상향 링크 다중화 및 변조

위성(25)으로 전송하기 위하여 하나 또는 그 이상의 방송국(23)들로부터의 데이터 스트림을 병렬 스트림으로 변경하는 신호처리를 도 3을 참조하여 기술하기로 한다. 예시를 목적으로, 프로그램 정보의 4개의 소스들(60, 64, 68 및 72)이 도시되어 있다. 두 소스들(60 및 64 또는 68 및 72)이 코드화되고 단일 프로그램 또는 서비스의 일부분으로서 함께 전송된다. 결합된 오디오 소스들(60 및 64)을 포함하는 프로그램의 코딩을 설명하기로 한다. 소스들(68 및 72)로부터의 디지털 정보를 포함하는 프로그램의 신호처리는 동일하다.

상술한 바와 같이, 방송국(23)은 특정 프로그램을 위한 하나 또는 그 이상의 소스들(60 및 64)로부터의 정보를 16kbps의 인크리먼트를 특징으로 하는 방송 채널로 어셈블한다. 이러한 인크리먼트를 프라임 레이트 인크리먼트 또는 PRI라고 칭한다. 따라서, 방송 채널에서 일어나는 비트레이트는 n × 16kbps이고, 이때 n은 특정 방송 서비스 제공자에 의해 이용되는 PRI수이다. 또한, 각 16kbps PRI는 시스템(10)을 통하여 함께 루팅되고 스위치되는 두개의 8kbps 세그멘트로 더욱 분할될 수 있다. 세그멘트들은 낮은 비트 레이트 스피치 신호(speech signal) 또는 두 언어를 위한 두개의 낮은 비트 레이트 스피치 채널등과 같이 동일한 PRI내의 두개의 다른 서비스 아이템을 운반하기 위한 메카니즘을 제공한다. PRI수는 미리 정하 여지는, 즉 프로그램 코드에 따라 셋트되는 것이 바람직하다. 그러나, n의 수가 시스템(10)의 물리적 한계는 아니다. n의 값은 일반적으로 단일 방송 채널 비용 및 서비스 제공자가 지불하고자 하는 의사와 같은 비지니스 관계를 기초로 하여 셋트된다. 도 3에서, 소스들(60 및 64)을 위한 첫번째 방송 채널용 n은 4이다. 소스들(68 및 72)을 위한 방송 채널(67)용 n은 도시된 실시예에서 6으로 셋트되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 방송 서비스 제공자가 단일 방송국(23)에 접속할 수 있다. 예를 들면, 첫번째 서비스 제공자는 방송 채널(59)을 사용하고, 두번째 서비스 제공자는 방송 채널(67)을 사용할 수 있다. 지금까지 기술된 본 발명에 의한 신호처리는 여러 방송 서비스 제공자들로부터의 데이터 스트림을 병렬 스트림으로 위성에 방송할 수 있도록 하는데, 이는 서비스 제공자를 위한 방송 비용을 줄이고 스페이스 세그멘트의 이용을 극대화하는 것이다. 스페이스 세그멘트의 이용효율을 극대화함으로써, 더 낮은 전력을 소비하는 구성요소를 이용하여 방송국(23)을 저렴하게 설치할 수 있다. 예를 들면, 방송국(23)의 안테나는 극소형 애퍼쳐 단말기(VSAT) 안테나로 할 수 있다. 위성상의 페이로드는 보다 작은 메모리, 보다 낮은 처리 능력, 그에 따라 페이로드 중량을 줄이는 보다 적은 전원을 필요로 한다.

방송 채널(59 또는 67)은 도 4에 도시된 바와 같이, 432ms 주기를 가지는 하나의 프레임(100)을 특징으로 한다. 이 주기는 아래에 기술된 MPEG 소스 코더(coder)의 사용을 원활하게 하기 위하여 선택된 것이나 ; 시스템(10)에서 짝지 워진(paired) 프레임은 다른 미리 설정된 값으로 셋트될 수 있다. 만일 주기가 432ms이면, 각 16kbps PRI는 16,000× 0.432초 = 6912 비트/프레임을 필요로 한다.필요하다. 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 방송 채널은 따라서 프레임(100)의 그룹으로 운반되는 16kbps PRI의 n값으로 구성된다. 아래에 기술되는 바와 같이, 이 비트들은 라디오 수신기(29)에서 복조를 향상시키기 위해 스크램블(scramble)된다. 스크램블 동작은 또한 서비스 제공자의 선택에 의해 서비스를 암호화하기 위한 메카니즘을 제공한다. 각 프레임(100)에는 하나의 서비스 제어 헤더(SCH)에 해당되는 n × 224 비트들이 할당되며, 프레임당 총 n × 7136비트 및 초당 n × (16,518 + 14＼27) 비트의 비트 레이트가 된다. SCH의 목적은, 무엇보다도, 다양한 멀티미디어 서비스를 위한 수신 모드를 제어하고 데이터 및 화상을 표시하며, 복호화(decryption)를 위한 키 정보를 보내고, 특정 수신기에 전송하기 위하여, 방송 채널(59 또는 67)을 수신하도록 동조된 각 라디오 수신기(29)에 데이터를 보내는 것이다.

도 3을 계속 참조하여 설명하면, 소스들(60 및 64)은, 예를 들어 MPEG 2.5 레이어 3 코더(62 및 66)를 사용하여 각각 코드화된다. 이들 두 소스들은 계속하여 결합기(combiner)(67)를 통하여 더해지고, 그 후 방송국(23)에 있는 프로세서로 처리되어 주기 432ms의 주기 프레임에 코드화된 신호, 즉 도 3의 처리 모듈(78)에 의해 나타낸 바와 같이, SCH를 포함한 프레임당 n × 7136비트를 제공한다. 도 3의 방송국에 표시된 블럭들은 하나의 프로세서와, 그리고 디지털 메모리 및 코더 회로와 같은 관련 하드웨어에 의해 실행되는 프로그램된 모듈에 해당된다. 디지털 신호처리(DSP) 소프트웨어, 응용특정 집적회로(ASIC) 및 두개의 연관 코딩 방법을 위한 커스텀 대규모 집적화(LSI) 칩을 사용하여 프레임(100)의 비트들이 FEC 보호를 위하여 뒤이어 코드화된다. 우선, 코더에 진입하는 각 223비트에 대하여 255비트가 생성되도록, 하나의 리드 솔로몬 코더(80a)가 설치된다. 그리고 나서, 도면부호(80b)로 표시된 바와 같이, 공지된 인터리빙 체계(scheme)에 따라 프레임(100)의 비트들이 재정렬(reorder)된다. 이 방법은 여러 채널에 거쳐 손상 비트들을 확산(spread)시키기 때문에, 인터리빙 코딩은 전송에서 생기는 에러돌발에 대한 보호를 더욱 제공한다. 처리 모듈(80)을 참조하여 계속하여 설명하면, 제약길이(constraint length) 7의 하나의 공지된 컨볼루션 코딩 체계(convolution coding scheme)가 비텔비 코더(80c)를 이용하여 적용된다. 비텔비 코더(80c)는 각 입력비트당 두개의 출력비트를 생성하고, 그 결과, 방송 채널(59)에 가해지는 프레임당 6912 비트의 각 인크리먼트를 위해 프레임당 16320의 FEC 코드화된 비트를 발생시킨다. 따라서, 각 FEC 코드화된 방송 채널(예를 들면, 채널 59 또는 67)은 코드화되고, 재정렬되며, 다시 코드화되므로서 본래의 방송 16kbps PRI가 더 이상 확인될 수 없는 n × 16320비트들의 정보를 포함한다. 그러나, FEC 코드화된 비트들은 본래의 432ms 프레임 구조형식으로 조직된다. 에러보호를 위한 전체코딩 레이트는 (255/223) × 2 = 2 + 64/223 이다.

도 3을 계속 참조하여 설명하면, FEC-코드화된 방송 채널 프레임의 n × 16320비트는 채널 분배기(channel distributor)(82)를 사용하여, 8160의 2-비트 심볼의 셋트로 된 16320비트들을 각각 가지는 n개의 병렬 프라임 레이트 채널(PRCs) 로 세분되거나 디멀티플렉스된다. 이 처리과정이 도 4에 도시되어 있다. 하나의 SCH(102)를 가지는 하나의 432ms 프레임(100)을 특징으로 하는 방송 채널(59)이 도시되어 있다. 이 프레임의 나머지 부분(104)은 각 n PRIs에 대하여 프레임당 6912비트에 해당하는 n개의 16kbps PRI로 구성된다. 모듈(80)과 연관하여 위에서 기술된 연관 리드솔로몬 255/223, 인터리빙 및 FEC 1/2 컨볼류션 코딩후에 FEC 코드화된 방송 채널(106)이 얻어진다. 이미 설명한 바와 같이, FEC 코드화된 방송 채널 프레임(106)은, 예시 목적으로 도면부호 108로 표시한 2-비트 심볼의 8160 셋트에 해당하는 n × 16320비트를 포함한다. 본 발명에 의하면, 그 심볼들은 도 4에 도시된 방법으로 PRC(110)에 걸쳐 할당된다. 그리하여, 심볼들은 시간 및 주파수를 기초로 확산될 것이고, 이것은 전송에서 간섭에 의한 라디오 수신기의 에러를 더욱 줄일 것이다. 예시목적으로 방송 채널(59)의 서비스 제공자는 4개의 PRC들을 구입하였고, 한편 방송 채널(67)의 서비스 제공자는 6개의 PRC들을 구입한 것으로 하였다. 도 4는 첫번째 방송 채널(59) 및 n = 4 PRC들(110a, 110b, 110c 및 110d) 각각에 걸쳐있는 심볼들(114)을 보여준다. 수신기에서 각 2-비트 심볼(114)셋트의 복원을 실행하기 위하여, 하나의 PRC 동기 헤더 또는 프리앰블(112a, 112b, 112c 및 112d) 각각이 각 PRC앞(front)에 위치된다. 이 PRC 동기헤더(이하 일반적으로 도면부호 112로 언급함)는 48개의 심볼들을 가진다. 이 PRC 동기헤더(112)는 8160 심볼의 각 그룹 앞에 위치되고, 이렇게 함으로써 432ms 프레임당 심볼수를 8208심볼들로 증가시킨다. 따라서, 심볼 레이트는 8208/0.432가 되는데, 이것은 각 PRC(110)에 대하여 19,000킬로심볼/초(ksym/s)와 같다. 하향 링크 위성 전송(27) 으로부터 심볼들을 복원하기 위하여 48 심볼 PRC 프리앰블(112)이 라디오 수신기 PRC 클럭의 동기화에 필수적으로 이용된다. 온-보드 프로세서(116)에서, 도착 상향 링크신호의 심볼 레이트와, 신호를 스위칭하고 하향 링크 TDM 스트림을 어셈블하기 위하여 사용되는 심볼 레이트간의 타이밍차이를 흡수하기 위하여 이 PRC 프리앰블이 사용된다. 이것은 위성에서 사용되는 레이트 정렬처리에서 각 48 심볼 PRC에 0을 가감하거나 하지 않는 것에 의해 이루어진다. 그리하여, TDM 하향 링크에 운반된 PRC 프리앰블은 레이트 정렬 처리에 의해 결정되는 47, 48 또는 49 심볼을 가진다. 도 4에 도시된 바와 같이, 심볼114는 심볼 1이 PRC 110a에, 심볼 2가 PRC 110b에, 심볼 3이 PRC 110c에, 심볼 4가 PRC 110d에, 심볼 5가 110e에 할당되는 것과 같이 연이어 연속 PRC들에 할당된다. 이러한 PRC 디멀티플렉싱 처리는 방송국(23)에서 하나의 프로세서에 의해 실행되고, 채널분배(DEMUX) 모듈(82)로서, 도 3에 도시되어 있다..

프리앰블 모듈(84) 및 가산기 모듈(85)를 이용하여 방송 채널 59를 위한 PRC 프레임(110a, 110b, 110c 및 110d)의 시작을 마크(mark)하기 위하여 PRC 채널 프리앰블들이 할당된다. n개의 PRC들은 이어서 차동적으로 엔코드되고, 그 후 도 3에 도시된 바와 같이 QPSK 변조기(86)의 뱅크를 이용하여 IF 캐리어 주파수로 QPSK 변조된다. 4개의 QPSK 변조기들(86a, 86b, 86c 및 86d)은 방송 채널 59를 위한 각 PRC(110a, 110b, 110c 및 110d)용으로 사용된다. 따라서, 방송 채널 59를 구성하는 4개의 PRC IF 캐리어 주파수가 있다. 4개의 캐리어주파수는 각각 위성(25)에로의 전송용 상향 컨버터(up-converter)(88)를 사용하여 X-대역내의 할당된 주파수 위치(location)까지 상향 변환된다. 상향 변환된 PRC들은 이어서 증폭기(90)를 통하여 안테나(예를 들면 VSAT)(91a 및 91b)로 전송된다.

본 발명에 의하면, 하나의 방송국(23)에서 채용된 전송 방법은 다수의 캐리어당 n개의 단일채널, 주파수 분할 다원 접속(SCPC/FDMA) 캐리어를 상향 링크 신호(21)에 통합시킨다. 이러한 SCPC/FDMA 캐리어는 바람직하게는 서로 38,000 헤르쯔(Hz) 떨어지는 것이 바람직한 중심 주파수의 하나의 그리드(grid)상에 간격을 두고 위치하고(spaced), 48개의 인접 중심 주파수들 또는 캐리어 채널들의 그룹으로 편성된다. 이러한 48개의 캐리어 채널들의 그룹의 편성은 위성내에서 수행되는 디멀티플렉싱 및 복조처리를 준비하는데 유용하다. 48개의 캐리어 채널들의 여러 그룹들은 반드시 서로 인접할 필요는 없다. 특정 방송 채널(즉, 채널 59 또는 67)과 연관된 캐리어는 반드시 48개의 캐리어 채널들의 하나의 그룹내에 인접할 필요가 없고, 48개의 캐리어 채널의 동일 그룹에 속할 필요가 없다. 그러므로, 도 3 및 도 4와 관련지어 기술된 전송방법은 주파수 위치 선정에 융통성을 부여하고 사용가능한 주파수 스펙트럼을 채우는 능력과 동일 라디오 주파수 스펙트럼을 공유하는 다른 이용자와의 간섭을 피하는 능력을 극대화한다.

이 시스템(10)은 다수의 방송회사들 및 서비스 제공자들을 위한 용량 인크리멘테이션(incrementation)의 공통토대를 제공함으로써, 다양한 비트레이트의 방송 채널이 상대적으로 쉽게 구성되어 수신기(29)에 전송될 수 있는 장점이 있다. 전형적인 방송 채널 인크리먼트 또는 PRI들은 16, 32, 48, 64, 80, 96, 112 및 128kbps인 것이 바람직하다. 다양한 비트레이트의 방송 채널들은 도 4와 관련지어 기술된 바와 같은 처리로 인하여 라디오 수신기에 의해 상대적으로 용이하게 가려진다(interpreted). 따라서, 하나의 방송국의 사이즈 및 비용은 방송회사의 용량 필요성 및 재원사정에 맞추어 설계될 수 있다. 빈약한 재원을 가진 방송회사는 단파라디오에 의한 것보다 휠씬 우수한 품질의 음성 및 음악을 전송하기에 충분한 16kbps 서비스를 그 지역에 방송하는데 상대적으로 작은 전력이 요구되는 하나의 작은 VSAT 단말기를 설치할 수 있다. 한편, 상당한 재원을 가진 잘 조직된 방송회사는 약간 더 큰 안테나 및 더 큰 전력으로 64kbps로 FM 스테레오 품질의 방송을 할 수 있고, 용량을 더 증가시켜서, 96kbps로 거의 CD 스테레오 품질 및 128kbps에서 완전한 CD 스테레오 품질의 방송을 할 수 있다.

도 4와 관련지어 기술된 프레임 사이즈, SCH 사이즈, 프리앰블 사이즈 및 PRC 길이들은 여러 장점을 실현하는데 사용된다 ; 그러나, 도 3 및 4와 관련지어 기술된 방송국 처리과정은 이러한 값들에 한정되는 것은 아니다. MPEG 소스 코더(예를 들면, 코더 62 또는 66)을 이용할 때 프레임주기는 432ms가 편리하다. FEC 코딩을 용이하게 하기 위하여 각 (SCH 102)에 224비트가 선택된다. 아래에 더욱 상세히 설명될 것이지만, 위성(25)내에서 다중화 및 디멀티플렉싱을 간단히 실행하기 위하여 48 심볼 PRC 프리앰블(112)이 각 PRC(110)당 8208 심볼 및 19,000ksym/s를 달성하도록 선택된다. 2-비트를 포함하도록 심볼들을 정의하는 것이 QPSK 변조ㅇ 편리하다(즉, 2²=4). 더욱 설명하면, 방송국(23)에서의 페이스 시프트 키이 변조(phase shift key modulation)에 4 페이스와 반대로 8 페이스를 사용한다면, 3 비트들을 가지는 것으로 정의된 심볼이 더욱 편리할 것이고, 이것은 3 비트의 각 결합(즉, 2³)은 8 페이스중 하나에 해당될 수 있기 때문이다.

소프트웨어는 한 곳의 방송국(23)에 갖추어질 수 있고, 또는 만일 하나의 시스템(10)에 하나 이상의 방송국이 있다면, 하나의 미션 제어 센터(MCC)(240)를 거쳐 스페이스 세그멘트 채널 루팅을 하는 지역 방송 제어설비(RBCF)(238)(도 12), 위성제어센터(SCC)(236) 및 방송제어센터(BCC)(244)에 소프트웨어를 갖출 수 있다. 48 채널 그룹내에 스페이스가 있는 곳은 어디든지 PRC 캐리어 채널들(110)을 할당함으로써 소프트웨어는 상향 링크 스펙트럼 이용을 극대화한다. 예를 들면, 하나의 방송국이 4개의 PRC 캐리어들상에서 64kbps 서비스를 방송할 것을 원할 수도 있다. 현재의 스펙트럼의 이용으로 인하여, 인접위치의 4개의 캐리어들을 이용하지 못할 수 있고, 단지 48 캐리어들 그룹내의 비인접위치에서만 사용가능할 수도 있다. 또한, 그 MCC 및 SCC를 이용하는 RBCF(238)는 PRC들을 다른 48채널 그룹들중에서 비인접위치에 할당할 수 있다. RBCF(238) 또는 단일 방송국(23)의 MCC 및 SCC 소프트웨어는 특정 캐리어 위치에 대한 고의적인[즉, 재밍(jamming)] 또는 우연한 간섭을 회피하기 위하여 특정 방송 서비스의 PRC 캐리어들을 다른 주파수에 재배치(relocate)할 수 있다.

이 시스템의 본 실시예는, 3개의 지역 위성들 각각에 대한 3개의 RBCF들을 가진다. 추가적인 위성들은 이들 3개의 설비중 하나에 의해 제어될 수 있다.

도 6에서 위성내에서의 처리와 관련지어 더욱 상세히 설명될 것이지만, 온- 보드로 디지털 방식으로 실행되는 다위상 프로세서가 온-보드 신호 재생 및 PRC들에 전송된 심볼들(114)의 디지털 베이스 밴드 복원에 이용된다. 38,000 Hz 떨어진 중심주파수에 분산되어 있는 48 캐리어들의 그룹을 이용하면 다위상프로세서에 의한 처리가 용이하게 된다. 방송국(23) 또는 RBCF(238)에서 이용가능한 소프트웨어는 디프래깅(defragging), 말하자면 캐리어채널들, 즉 48 캐리어 채널들의 그룹을 상향 링크하기 위한 PRC(110)할당(assignment)을 최적화하기 위한 디프래그멘테이션(defragmentation)을 수행할 수 있다. 상향 링크 캐리어 주파수 할당의 디프래그멘테이션 이면에 있는 주체는, 데이터 저장에 불충분하게 단편적으로 오랜기간 걸쳐 컴퓨터 하드 드라이버에 저장된(saved) 파일들을 재구성하기(reorganize) 위한 공지된 소프트웨어와 다르지 않다. RBCF에서의 BCC 기능은 RBCF가 방송국들을 원거리 모니터하고 제어하여 지정 허용오차내에서 그들이 운용되도록 해준다.

위성 페이로드 처리

위성의 베이스 밴드의 복원은 각각 96 PRC들을 가진 TDM 하향 링크 캐리어들의 온-보드 스위칭과 루팅 및 어셈블리를 달성함에 중요하다. TDM 캐리어는 진행파-튜브-당-단일 캐리어 동작(single-carrier-per-travelling-wave tube operation)을 이용하여 위성(25)내에서 증폭된다. 위성(25)은 8개의 온-보드 베이스 밴드 프로세서들을 가지는 것이 바라직하다. 그러나, 단지 하나의 프로세서(116)만이 도시 되어 있다. 8개 프로세서중의 6개만이 동시에 사용되고, 나머지는 고장(failure)에 여분의 용량(redundancy)을 제공하고 필요하면 전송중단을 명령하도록 하는 것이 바람직하다. 하나의 단일프로세서(116)에 대하여 도 6 및 도7에 관련되어 설명한다. 다른 7개의 프로세서(116)에도 각각 동일한 부품(identical components)이 사용되는 것이 바람직하다는 것이 이해될 것이다. 도 5에서, 코드화된 PRC 상향 링크 캐리어(21)가 X-대역 수신기(120)에 의해 위성(25)에서 수신된다. 전체 상향 링크 용량은 각각 16kbps인 288과 384 PRC 상향 링크 채널들 사이가 바람직하다[즉, 6개의 프로세서(116)가 이용될 경우는 6×48 캐리어들, 또는 8개의 프로세서(116) 모두가 사용될 경우는 8×48 캐리어들]. 아래에 더 자세히 설명하겠지만, 각 하향 링크 빔(31a,31b 또는 31c)으로 대역폭이 약 2.5MHz인 하나의 캐리어로 전송되기 위해 96 PRC들이 선택되어 다중화된다.

각 상향 링크 PRC 채널은 전체 또는 몇몇의 하향 링크 빔(31a,31b,31c)에 루팅될 수도 있고 어느 하향 링크 빔(31a,31b,31c)에도 루팅되지 않을 수 있다. 하나의 하향 링크 빔에서의 PRC들의 순서와 배치는 원격측정, 제어 및 가청거리(TCR) 장치(24)로부터 프로그램 가능하고, 선택될 수 있다(도 1). 각 다위상 디멀티플렉서/복조기(122)는 48 인접채널들의 그룹내의 개개의 FDMA 상향 링크 신호를 수신하고, 48 FDMA 신호들의 데이터가 시간 멀티플렉스되는(time multiplexed) 하나의 단일 아날로그신호를 발생시키며, 도 6에 관하여 아래에 더 자세히 설명하는 바와 같이, 직렬 데이터의 고속 복조를 행한다. 이들 6 개의 다위상 디멀티플렉서/복조기(122)는 288 FDMA신호를 처리하기 위해 병렬 작동한다. 하나의 루팅 스위치/변조기(124)는 선택적으로 6개의 직렬 데이터 스트림의 각 채널들을 하향 링크 빔(31a,31b,31c)의 전체 또는 몇몇을 향하게 할 수도 있고, 어느 하향 링크 빔(31a,31b,31c)에도 향하지 않게 할 수 있으며, 또한 세 개의 하향 링크 TDM 캐리어(27)를 변조하고 상향변환시킨다. 세 개의 진행파튜브 증폭기(TWTA)(126)들은 세 개의 하향 링크 신호들을 개별적으로 증폭시키고, 이 신호들은 L-대역 전송안테나(128)에 의해 지구로 방사된다.

이 위성(25)은 또한, 재전송을 위해 입력신호의 주파수를 변환시키는 종래의 곡관(bent pipe) 신호경로의 형상으로 된 하나의 멀티플렉서/하향컨버트(130)와 하나의 증폭기 그룹(132)을 각각 포함하는 3개의 트랜스페어렌트 페이로드(transparent payload)를 가지고 있다. 그리하여, 이 시스템(10)의 각 위성(25)은 바람직하게는 두 가지 형태의 통신 페이로드를 구비하는 것이 바람직하다. 첫 번째 형태의 온-보드 처리 페이로더를 도 5, 6 및 7에 의해 설명한다. 두 번째 형태의 통신 페이로드는 상향 링크 TDM 캐리어를 상향 링크 X-대역 스펙트럼의 주파수 위치(location)로부터 L-대역 하향 링크 스펨트럼의 주파수 위치로 변환시키는 트랜스페어렌트 페이로드이다. 트랜스페어렌트 페이로드를 위한 전송된 TDM 스트림은 방송국(23)에서 어셈블되어지고 위성(25)으로 보내져서 수신되어 모듈(130)을 이용하여 하향 링크 주파수 위치로 주파수 변환되고 모듈(132)의 하나의 TWTA에 의해 증폭되어, 빔들중 하나에 전송된다. 라디오 수신기(29)에 대하여, 121로 표시된 온-보드 처리 페이로드로부터 오든 133으로 표시된 트랜스페어렌트 페이로드로부터 오든 TDM 신호는 동일하게 나타난다. 각 형태의 페이로드(121, 133)의 캐리어 주파수 위치는, 두 가지 형태의 페이로드(121, 133)로부터의 신호가 혼합된 캐리어 위치가 460kHz간격이 되도록 양분된 형태로 서로 얽혀 920kHz 떨어진 분리그리드상에 분산된다.

온-보드 디멀티플렉서와 복조기(122)를 도 6에 의해 더욱 상세히 설명하기로 한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 각각 도면부호 136로 표시된 SCPC/FDMA 캐리어는 48 채널들의 그룹에 할당된다. 하나의 그룹(138)이 예로서 도 6에 도시되어 있다. 캐리어(136)들은 38kHz만큼 떨어진 중간 주파수의 그리드상에 간격을 두고 분산된다. 이 간격은 다위상 디멀티플렉서의 설계 파라메터를 결정한다. 각 위성(25)에 대하여, 바람직하게는 288 상향 링크 PRC SCPC/FDMA 캐리어가 다수의 방송국들(23)로부터 수신될 수 있다. 따라서 바람직하게는, 6개의 다위상 디멀티플렉서/복조기(122)들이 이용된다. 하나의 온-보드 프로세서(116)는 이러한 PRC SCPC/FDMA 상향 링크 캐리어(136)를 받아들여, 이 캐리어들을 96 시간 슬롯들에 96 PRC들을 각각 가지는 세 개의 하향 링크 TDM 캐리어들로 변환시킨다.

288 캐리어들은 상향 링크 구형 빔 안테나(118)에 의해 수신되고, 48 채널들의 각 그룹은 중간 주파수(IF)로 주파수 변환되어, 그 후 그 특정그룹(138)에 의해 점유된 주파수 대역을 선택하도록 필터링된다. 필터링된 신호는 다위상 디멀티플렉서(144)에 입력신호로 공급되기 전에 아날로그/디지털변환(A/D) 컨버터(140)에 공급된다. 디멀티플렉서(144)는 48 SCPC/FDMA 채널들(138)을, 디멀티플렉서(144)의 출력에 각 48 SCPC/FDMA 채널들(138)의 콘텐츠를 순차적으로 나타내는 QPSK 변조 심볼을 포함하는 하나의 시분할 다중 아날로그 신호 스트림으로 분리한다. 이 TDM 아날로그 신호 스트림은 디지털방식으로 구현되는 QPSK 복조기/ 차동 디코더(differential decoder)(146)로 루팅된다. QPSK 복조기/차동디코더(146)는 QPSK 변조 심볼을 디지털 베이스 밴드 비트들로 순차적으로 복조한다. 복조 처리는 심볼 타이밍과 캐리어의 복원을 요한다. 변조가 QPSK이므로, 2-비트를의 각각을 포함하는 베이스 밴드 심볼은 각각의 캐리어심볼을 위하여 복원된다. 디멀티플렉서(144)와 복조기/디코더(146)는 아래에 디멀티플렉서/복조기(D/D)(148)라고 부른다. D/D는, 상향 링크 캐리어(21)를 디멀티플렉스하는 공지의 다위상 기법을 이용하는 고속디지털 테크놀로지를 이용하여 달성하는 것이 바람직하다. QPSK 복조기는 바람직하게는 베이스 밴드 2-비트 심볼을 복원하기 위한 하나의 직렬분할식의(serially-shared), 디지털방식으로 구현되는 복조기이다. 각각의 PRC 캐리어(110)로부터 복원된 심볼(114)들은 입력 인코더, 즉 도 3의 방송국(23)에서 채널 분배기(82 및 98)에 가해진 본래의 PRC 심볼(108)을 복원하기위해 순차적으로 차동적으로 디코딩된다. 위성(25) 페이로드는 6개의 디지털방식으로 구현되는 48 캐리어D/D들(148)을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 두 개의 예비 D/D(148)들이 다른 고장난 처리 유닛을 교체하기 위해 위성페이로드에 제공된다.

도 6에서, 프로세서(116)는 QPSK 복조기/차동디코더(146)의 출력에서 발생된 시분할 다중 심볼 스트림에서 동기화 및 레이트 정렬 기능을 수행하기 위해 150으로 표시된 소프트웨어 모듈에 따라 프로그램된다. 도 6에서의 레이트 정렬 모듈(150)의 소프트웨어와 하드웨어 부품(예를 들면, 디지털 메모리 버퍼와 오실레이터)은 도 7에 더욱 상세히 도시되어 있다. 레이트 정렬 모듈(150)은 온-보드 클럭(152)과 위성(25)에 수신된 개별 상향 링크 PRC 캐리어(138)들에 실린 심볼들의 클럭과의 클럭 레이트 차이를 보상한다. 다른 방송국(23)에서의 다른 클럭 레이트 및 위성(25)의 이동에 의해 발생된 다른 위치로부터의 다른 도플러 레이트 때문에 클럭레이트가 달라진다. 방송국(23)사정에 기인하는 클럭 레이트의 차이는 방송국 자체의 클럭에서 생길 수도 있고, 클럭 레이트가 방송 스튜디오와 방송국(23)사이의 지상 링크를 거쳐 전달되는 리모트 클럭에서 생길 수도 있다.

레이트 정렬 모듈(150)은 하나의 "0" 값 심볼을 추가하거나 제거하거나, 또는 각 432 ms 복원 프레임(100)의 PRC 헤더부분에서 어느 동작도 하지 않는다. 하나의 "0"값 심볼은 QPSK 변조 심볼의 I 및 Q 채널 모두에 하나의 비트값 0으로 구성되는 심볼이다. PRC 헤더(112)는 정상작동조건하에서 48 심볼들을 포함하며, "0"값의 하나의 초기 심볼이후에 47개의 다른 심볼들이 따른다. 상향 링크 캐리어 주파수와 함께 QPSK 복조기(146)에 의해 복원되는 상향 링크 클럭의 심볼 회수(times)와 온-보드 클럭(152)의 심볼 횟수가 동기화될 때, 그 특정 PRC(110)의 PRC 프리앰블(112)에 대하여는 변화가 없다. 도착되는 상향 링크 심볼들이 하나의 심볼만큼 온-보드 클럭(152)보다 뒤지는 타이밍을 가질 때, 하나의 "0" 심볼은 현재 처리되는 PRC의 PRC 프리앰블(112)의 시작에 더해져 49 심볼들의 길이를 가져온돠. 도착되는 상향 링크 심볼들이 하나의 심볼만큼 온-보드 클럭(152)을 앞서는 타이밍을 가질 때, 하나의 "0" 심볼은 현재 처리되는 PRC의 PRC 프리앰블(112)의 시작에서 삭제되어 46 심볼들 길이를 가져온다.

앞서 설명한 바와 같이, 레이트 정렬 모듈(150)에의 입력신호는, 개별적인 본래의 심볼레이트에서 수신된 각 상향 링크 PRC를 위하여 복원된 베이스 밴드 2-비트 심볼들의 스트림을 포함한다. 6개의 각 액티브 프로세서들(116)에 해당하는 D/D(148)로부터 나온 288개의 이러한 스트림이 존재한다. 비록 위성의 다른 5개의 액티브 프로세서들(116)이 유사한 기능을 수행하지만, 단지 하나의 D/D(148)와 하 나의 레이트 정렬 모듈(150)만을 포함하는 동작만을 설명하기로 한다.

온-보드 클럭(152)에 대행 상향 링크 PRC심볼을 레이트 정렬하기 위하여, 세 단계가 실행된다. 첫째로, 심볼들은 하나의 핑퐁 버퍼(153)의 각 버퍼(149, 151)에서의 본래의 8208 2-비트 심볼 PRC 프레임(110)으로 그룹지어진다. 이것은 버퍼내의 심볼들을 찾아내기 위하여 155로 표시된 코릴레이터내의 특수단어(unique word)의 하나의 국부 저장 카피본(local stored copy)과 (하나의 47 심볼로 된 특수단어를 포함하는)PRC 헤더(112)와의 상관성을 필요로 한다. 둘째로, 상관관계 스파이크들 간의 온-보드 클럭(152) 틱(tick)의 수가 결정되어 레이트 차이를 보상하기 위해 PRC 헤더(112)의 길이를 조절하는데 이용된다. 셋째로, 변형된 헤더를 갖는 PRC 프레임은 하나의 스위칭 및 루팅 메모리 장치(156)의 적당한 위치내에 온-보드/레이트로 기록(clock)된다(도 8).

PRC 심볼은 핑퐁 버퍼쌍(153)의 좌측으로 들어간다. 핑퐁 동작은 하나의 버퍼(149 또는 151)를 상향 링크 클럭 레이트로 채우고 동시에 다른 버퍼를 보드상 클럭 레이트로 비우도록 한다. 그 역할은 하나의 프레임으로부터 다음 프레임으로 역전되고, 버퍼(149, 151)의 입력과 출력사이에 연속적인 흐름을 발생시킨다. 새롭게 도착하는 각 심볼들은 연결되게 된 버퍼(149 또는 151)에 기록된다(written). 상관관계 스파이크가 생길 때까지 버퍼(149) 또는 버퍼(151)를 채우도록 쓰기는 계속 이루어진다. 이어 쓰기가 멈추고, 입력과 출력 스위치(161, 163)의 상태는 거꾸로 바뀐다. 이것은 그 48 헤더 심볼들이 버퍼의 출력단부에 채워지지 않은 채로 남아 있는 하나의 슬롯을 가진 48 심볼 슬롯들에 존재하고, 8160 데이터 심볼들이 첫 번째 8160 슬롯들을 채우도록 상향 링크 PRC 프레임을 붙잡는다(capture). 이 버퍼의 콘텐츠가 온-보드 클럭 레이트로 출력에 즉시 읽혀진다. 읽혀진 다수의 심볼들은 PRC 헤더가 47, 48 또는 49 심볼들을 포함한다. 이러한 조정을 하기 위하여 하나의 "0"값 심볼이 PRC 헤더의 시작시에 제거되어지거나 더해진다. 헤더 길이(110)를 결정하기위해 하나의 PRC 프레임 주기에 발생할 온-보드 클럭 레이트 심볼들의 수를 카운트하는 하나의 프레임 심볼 카운터(159)로부터 오는 신호에 의해 헤더 길이(112)가 조절된다.

카운트를 실행하기 위해, PRC 프레임이 버퍼(149, 151)을 채울수록 버퍼 코릴레이터(155)로부터의 프레임 상관관계 스파이크는 동기화 펄스 오실레이터(SPC)(157)에 의해 평활된다. 평활된 동기화 펄스는 프레임 당 심볼 에포크(epoch)의 수를 카운트하는데 이용된다. 그 수는 PRC 헤더가 각각 47, 48 또 49 심볼들의 길이인지 아닌지를 각각 나타내는 8207, 8208 또는 8209가 될 것이다. 이 정보는 심볼 플로우(flow)를 온-보드 클럭과 동기적으로 그리고 어쓰 터미날 오리진과 독립적으로 유지하도록 적정한 수의 심볼들이 프레임 버퍼들로부터 나오도록 한다.

이 시스템(10)에서 예상되는 레이트 차이를 위하여, 프리앰블(112) 수정분 사이의 실행시간(run time)은 상대적으로 길어진다. 예를 들면, 10^-6의 클럭레이트의 차이는 각각의 123 PRC 프레임들의 평균치로 PRC 프리앰블 정정을 이끌어 낼 것이다. 결과적인 레이트 조절은 PRC들(110)의 심볼 레이트롤 온-보드 클럭(152)으 로 정확하게 동기화시킨다. 이것은 베이스 밴드 비트 심볼들을 하나의 TDM 프레임내 적당한 위치로 루팅할 수 있게 한다. 동기화된 PRC들은 도 6에 154로 표시되어 있다. TDM 프레임으로의 이들 PRC들(154)의 온-보드 루팅 및 스위칭을 도 8를 참조하여 설명하기로 한다.

도 6은 단일 D/D(148)에 의한 PRC 처리를 설명한다. 유사한 처리가 위성내에 있는 다른 5개의 액티브 D/D들에 의해 실행된다. 동기화되고 정렬된 6개의 각 D/D들(148)로부터 나오는 PRC들은 각 D/D(148)에 대하여 초당 912,000 심볼들과 같은 48×19,000의 심볼레이트를 갖는 하나의 직렬 스트림으로 발생된다. 각 D/D(148)로부터의 직렬스트림은 도 7에 도시된 바와 같이 초당 19,000 심볼 레이트를 갖는 48 병렬 PRC 스트림으로 디멀티플렉스될 수 있다. 위성(25)내에 있는 모든 6개 D/D들(148)로부터 오는 PRC 스트림의 집합(aggregate)은 288개이고, 각각의 D/D(148)는 19,000 심볼/초의 스트림을 가진다. 따라서, 심볼들은 약 52.63 마이크로초의 지속시간과 동등한 1/19,000 초의 에포크 또는 주기를 갖는다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 288 심볼들이 모든 상향 링크 PRC 심볼 에포크마다 6개의 D/D들(148a, 148b, 148c, 148d, 148e, 148f)의 출력에 나타나 있다. 각 PRC 심볼 에포크에 대하여, 288 심볼 값들이 하나의 스위칭/루팅 메모리(156)에 쓰여진다. 버퍼(156)의 콘텐츠는 세 개의 하향 링크 TDM 프레임 어셈블러(160, 162, 164)에 읽혀진다. 172로 표시된 하나의 루팅/스위칭 부품을 이용하면, 288 메모리 위치들(locations)의 각각의 콘텐츠가 각 TDM 프레임 주기마다 또는 138 ms 마다 발생하는 136.8 ms의 에포크로 어셈블러(160, 162,164)내의 세 개의 TDM프레임에 96 심볼들의 2622 셋트들 형태로 독취된다. 따라서, 주사속도 또는 136.8/2622가 심볼의 지속기간보다 더 빠르다. 루팅 스위치/변조기(124)는 일반적으로 156으로 표시된 핑퐁 메모리 구성을 포함하고 버퍼(156a) 및 버퍼(156b)를 각각 포함한다. 154로 표시된 288 상향 링크 PRC들은 루팅 스위치/변조기(124)에 입력으로 공급된다. 각 PRC의 심볼들이 온-보드 클럭(152) 타이밍으로 보정되어 초당 19,000 심볼들의 속도로 발생된다. PRC 심볼들은 입력의 역할을 하는 핑퐁메모리(156a) 또는 핑퐁메모리(156b)내의 288 위치들에 19,000Hz 클럭 속도로 병렬적으로 쓰여진다. 동시에, 출력(156a) 또는 출력(156b)의 역할을 하는 메모리는 이전 프레임에 저장된 심볼들을 3×1.84MHz의 속도로 세 개의 TDM 프레임들에 읽는다. 후자의 속도는 세 개의 TDM 병렬 스트림들을 동시에 발생시키기에 충분하며, 각각 세 개의 빔들을 향한다. 할당된 빔에 대하여 심볼을 루팅하는 것은 하나의 심볼 루팅 스위치(172)에 의해 조절된다. 이 스위치는 하나의 심볼을 어느 하나, 둘 또는 세 개의 TDM 스트림에 루팅할 수 있다. 각 TDM 스트림은 1.84Msym/s의 속도로 발생한다. 출력 메모리는 96 심볼 MFP와 2112 심볼 TSCC의 삽입이 가능하도록 136.8ms의 인터발과 1.2ms 동안의 휴지(pause)로 클럭된다. 하나이상의 TDM 스트림내로 읽혀지는 모든 심볼에 대하여, 이용되지 않고 건너뛰는 오프-세팅 상향 링크 FDM PRC 채널이 있음에 유념하기 바란다. 핑퐁 메모리 버퍼(156a) 및 버퍼(156b)는 스위치 부품(158a, 158b)를 통하여 프레임으로부터 프레임으로 역할을 바꾼다.

도 8를 참조하여 계속 설명하면, 96 심볼들의 셋트들이 각 TDM 프레임내에 2622개의 대응하는 슬롯들로 이동된다. 모든 96 상향 링크 PRC들을 위한 해당 심볼들(즉, i번째 심볼들)은 심볼(1)에 대한 슬롯(166)으로 설명된 바와 같이, 동일한 TDM 프레임 슬롯에 함께 그룹 되어진다. 이러한 과정은 위에 설명한 시게마쓰 등의 미국 특허 제5,416,774호에 개시되거나 암시되어 있지 않다. 각각의 TDM 프레임의 2622 슬롯들의 콘텐츠는 전체 136.8ms 에포크에 슈도랜덤(pseudorandom) 비트 패턴을 더함으로써 스크램블된다. 또한, 하나의 1.2ms 에포크는 168 및 170으로 각각 표시된 바와 같이, 96 심볼들의 하나의 마스터 프레임 프리앰블(MFP)과 2112 심볼들의 하나의 TSCC를 삽입하도록 각 TDM 프레임의 시작에 덧붙여진다. 각각 96 심볼들을 가지는 2622 시간 슬롯들과, MFP 및 TSCC에 대한 심볼들의 합계가 TDM 프레임당 253,920 심볼들이고, 그에 따라 1.84 Msym/s의 하나의 하향 링크 심볼 레이트가 된다.

6개의 D/D들 (148A,148B,148C,148D,148E,148F)의 출력과 TDM 프레임 어셈블러(160, 162, 164)의 입력사이의 PRC 심볼들의 루팅은 그라운드로에서 SCC(236)(도 12)로부터의 하나의 명령 링크를 거쳐 보내지는 지시사항(instruction)을 저장하는 하나의 온-보드 스위칭 시퀀스 유닛(172)에 의해 제어된다. 하나의 선택된 상향 링크 PRC 심볼 스트림으로부터 발생하는 각각의 심볼은 하나의 원하는 목적 빔(31a,31b 또는 31c)에 전송되도록 하나의 TDM 프레임내의 하나의 시간 슬롯에 루팅된다. 루팅의 방법은 다양한 상향 링크 PRCs에서의 심볼의 발생시간과 하향 링크 TDM 스트림에서의 심볼의 발생시간사이의 관계와는 독립적이다. 이것은 위성(25) 페이로드의 복잡성을 감소시킨다. 더 나아가, 하나의 선택된 상향 링크 PRC로부터 발생하는 하나의 심볼은 스위치(158)를 통해 두 개 또는 세 개의 목적 빔에 루팅될 수 있다.

라디오 수신기의 동작

이 시스템(10)에서 사용하기 위한 라디오 수신기(29)를 도 9에 따라 설명한 다. 라디오 수신기(29)는 L-대역 전자파 수신용 안테나(178)를 구비하고 수신기의 동작대역(예를 들어, 1452 내지 1492MHz)를 선택하도록 사전필터링(prefiltering)하는 라디오 주파수(RF) 섹션(176)을 포함한다. RF 섹션(176)은, 최소의 자기도입잡음(self-introduced noise)만이 생기도록 수신신호를 증폭할 수 있고, 신호기(29)의 동작대역을 분할하는 다른 서비스로부터 올 수 있는 간섭신호에 견딜 수 있는 하나의 저잡음 증폭기(180)를 더 포함하여 구성된다. 하나의 믹서(182)가 수신된 스펙트럼을 중간 주파수(IF)로 하향변환(down-convert)시키기 위하여 설치된다. 하나의 고성능 IF 필터(184)가 믹서(182)와 로컬 오실레이터 신세사이저(186)의 출력으로부터 원하는 TDM 캐리어 대역폭을 선택하여 IF 필터의 중앙으로 원하는 신호를 하향변환하기 위하여 필요한 혼합 입력 주파수를 발생시킨다. TDM 캐리어는 460kHz 간격을 가지는 그리드에 분산된 중앙 주파수에 위치한다. IF필터(184)의 대역폭은 약 2.5MHz이다. 캐리어사이의 간격은 적어도 7개 또는 8개의 스페이스 또는 약 3.3MHz가 바람직하다. RF 섹션(176)은 내부적으로 발생된 간섭 및 일그러짐이 최소인 원하는 TDM 캐리어 대역폭을 선택하고 152부터 192 MHz의 동작 밴드에서 발생하는 원하지 않은 캐리어를 제거할 수 있도록 설계된다. 지구상의 대부분의 지역에서, 원하지 않은 신호의 레벨이 명목적이고, 특히 30∼40dB의 원하는 신호 대 원하지 않는 신호의 비율이 충분한 보호를 제공한다. 몇몇 지역에서, 고출력 송신기가까이(예를 들어, 공중 전화망 또는 다른 방송 오디오 서비스를 위한 지상 마이크로파 송신기 부근)에서의 작동은 더 양호한 보호 비율이 가능한 미리 대비한 디자인(front end design)을 요한다. RF 섹션(176)을 사용하여 하향 링크로부터 검색된 원하는 TDM 캐리어 대역폭이 A/D 컨버터(188)에 제공되고 이어 QPSK 복조기(190)에 제공된다. QPSK 복조기(190)는, 위성(25)으로부터 즉, 온-보드 프로세서 페이로드(121) 또는 온-보드 트랜스페어렌트 페이로드(133)를 통해, 선택된 캐리어 주파수에 전송된 TDM 비트 스트림을 회복하도록 설계되어 있다.

QPSK 복조기(190)는 바람직하게는 먼저 RF 섹션(176)으로부터의 IF 신호를 A/D 컨버터(188)를 이용하여 디지털 표시(representation)로 먼저 변환하고, 이어 공지의 디지털 처리법을 이용하여 QPSK를 실행함으로써 실행된다. 복조는 심볼타이밍과 캐리어 주파수 리커버(recover) 및 QPSK 변조된 신호의 심볼을 베이스 밴드 TDM 비트 스트림으로 샘플링하고 디코딩하는 판단회로(decision circuit)를 이용하는 것이 바람직하다.

A/D 컨버터(188)와 QPSK 복조기(190)는 RF/IF 회로기판(176)에 의해 회복된 IF 신호로부터의 방송 채널 디지털 베이스 밴드 신호를 회복하기 위해 하나의 채널 회복 칩(187)상에 설치되는 것이 바람직하다. 채널회복회로(187)는 하나의 TDM 신세사이저/예측 모듈(192), 하나의 TDM 디멀티플렉서(194), 하나의 PRC 신세사이저 정렬/멀티플렉서(196)를 포함하여 이루어지며 그 동작은 도 10에 의해 상세히 설명하기로 한다. QPSK 복조기(190)의 출력의 TDM 비트 스트림이 TDM 신세사이저/예측모듈(192)의 MFP 동기화 코릴레이터(200)에 제공된다. 코릴레이터(200)는 하나의 저장된 패턴에 수신된 스트림의 비트들을 비교한다. 수신기에 존재하는 신호가 이전에 없었을 때, 코릴레이터(200)는 먼저 그 출력에 가해지는 여하한 시간 게이팅(time gating) 및 애퍼쳐 제약(aperture limitation) 없이 원하는 MFP 상관 관계 패턴을 검색하는 검색모드로 들어간다. 코릴레이터 상관관계 이벤트를 발견할 때, 다음 상관관계 이벤트가 예상되는 시간간격(interval)에서 게이트가 열리는 모드로 들어간다. 만일 상관관계 이벤트가 예측 시간 게이트 에포크내에 다시 발생하면, 시간 게이팅 프로세스가 반복된다. 만일 상관관계가 5개의 연속되는 시간 프레임들동안 발생하면, 예를 들어 동기화는 소프트웨어에 따라 결정된 것으로 선언된다. 그러나, 동기화 임계값(threshold)은 바뀔수 있다. 만일, 상관관계가 동기화 임계값에 도달하기 위한 최소한의 연속되는 시간 프레임들 동안에 발생하지 않으면, 코릴레이터는 상관관계 패턴을 계속 검색한다.

동기화가 발생되었다고 가정하면, 코릴레이터는 연속 동기화 록킹의 가능성을 극대화하기 위해 파라메터를 조절하는 동기화 모드로 들어간다. 만일 상관관계가 소멸되면, 코릴레이터는 다음 상관관계 이벤트의 도달을 예측함으로써 동기화를 계속 유지하는 하나의 특별 예측기(predictor)모드에 들어간다. 짧은 신호가 드롭아웃(dropout)하는 동안(예를 들어 10초동안 정도), 신호가 복귀할 때, 코릴레이터는 사실상 순간적인 회복을 달성하기에 충분히 정확한 동기화를 유지할 수 있다. 이동 수신 조건에 중요하기 때문에, 그러한 빠른 회복은 유리하다. 만일, 특정주기(specified period)후에 상관관계가 다시 형성되지 않으면, 코릴레이터(200)는 검색모드로 되돌아온다. TDM 프레임이 MFP에 동기화하면, TSCC는 TDM 디멀티플렉서(194)에 의해 회복될 수 있다[도 22의 블록(202)]. TSCC는 TDM 프레임내의 프로그램 제공자를 식별하는 정보를 포함하고, 그 96 PRC들의 위치에서 각 프로그램 제공자들의 채널이 발견될 수 있다. 어떤 PRC들이 TDM 프레임으로부터 디멀티플렉 스될 수 있기 전에, PRC 심볼들을 가지는 TDM 프레임의 일부가 디스크램블되는(descrambled) 것이 바람직하다. 이것은 위성(25)내에서 TDM 프레임 비트 스트림의 PRC부분에 더해진 수신기(29)의 동일 스크램블링 패턴을 더함으로써 이루어진다. 이 스크램블링 패턴은 TDM 프레임 MFP에 의해 동기화된다.

PRC들의 심볼들은 TDM 프레임내에 연속적으로 그룹화되지 않지만, 프레임에 걸쳐 퍼져있다. TDM 프레임의 PRC 부분에 포함된 2622셋트의 심볼들이 존재한다. 각 셋트내에는, 1부터 96까지 오름차순으로 번호가 매겨진 위치에 각 PRC를 위한 하나의 심볼이 존재한다. 그리하여, PRC 1에 속하는 모든 심볼들은 모든 2622 셋트의 첫부분에 있다. 블록(204)에 도시된 바와 같이, PRC 2에 속하는 심볼들은 전체 2622 셋트의 두 번째 부분에 있다. 본 발명에 따르면, TDM 프레임내의 PRC들의 심볼들을 번호화하고 위치를 정하기 위한 이러한 배열이 위성내에서 스위칭 및 루팅을 실행하고 수신기내에서의 디멀티플렉싱을 위한 메모리의 사이즈를 최소화한다. 도 9에 도시된 바와 같이, TSCC는 TDM 디멀티플렉서(194)로부터 회복되어, 하나의 특정 방송 채널을 위한 n PRC들을 회복하도록 수신기(29)에 있는 제어기(220)에 제공된다. 방송 채널과 연관된 n PRC들의 심볼들은 TSCC내에서 확인되는 언스크램블된 TDM 프레임 시간 슬롯위치로부터 추출된다. 이러한 연관은 라디오내에 포함된 제어기(220)에 의해 실행되며, 도 10에 205로 표시되어 있다. 제어기(220)는 라디오 오퍼레이터에 의해 확인된 방송선택을 받아들이고, 이 선택을 TSCC에 포함된 PRC 정보와 결합하여, n PRC들을 회복하도록 TDM 프레임으로부터 PRC들의 심볼들을 추출하고 재정렬한다.

도 9 및 도10의 각각의 블록(196)과 블록(206)에서, 라디오 오퍼레이터에 의해 선택된 하나의 방송 채널(예를 들어 209로 표시된 바와 같이)과 연관된 각각의 n PRC들의 심볼들(예를 들어, 207로 표시된 바와 같이)이 FEC-코드화 방송 채널(BC) 포맷으로 재다중화된다. 재다중화가 이루어지기 전에, 하나의 방송 채널의 n PRC들이 재정렬된다. 시스템(10)내의 처음부터 끝까지의 링크에 걸쳐 통과하는 동안 멀티플렉싱, 디멀티플렉싱 및 온-보드 레이트 정열에서 생기는 심볼 타이밍의 리클럭킹(reclocking)이 회복된 PRC 프레임들의 상대적인 정렬에서 4개의 심볼들 만큼의 시프트를 도입할 수 있기 때문에, 재정렬이 유용하다. 하나의 방송 채널의 각 n PRC들은 8160 코드화 심볼들을 따르는 하나의 48 심볼 프리앰블을 가진다. 이러한 n PRC들을 방송 채널에 재결합시키기 위해, 동기화가 각 PRC들의 47, 48 또는 49 심볼 헤더에 실행된다. 헤더의 길이는 위성상에 있는 상향 링크 PRC들에 실행되는 타이밍 정렬에 의존한다. 동기화는 각 n PRC들을 위한 PRC 헤더의 가장 나중에 수신된 47 심볼들에 동작하는 프리앰블 코릴레이터를 사용함으로써 달성된다. 프리앰블 코릴레이터는 상관관계의 입사(incident)를 검출하여 하나의 단일 심볼 지속기간 상관관계 스파이크(single symbol duration correlation spike)를 방출한다. 방송 채널과 연관된 n PRC들을 위한 상관관계 스파이크 발생의 상대적인 시간에 기초하고 네 개의 심볼의 폭을 갖는 정열버퍼와 함께 작동함으로써, n PRC들의 심볼 콘텐츠는 FEC-코드화 방송 채널을 회복하기 위해 정밀하게 정렬되고 재다중화될 수 있다. FEC-코드화 방송 채널을 재형성하기(reform) 위한 n PRC들의 재다중화는, FEC-코드화 방송 채널을 PRC들로 디멀티플렉싱하기 위해 방송국(23)에 사용되는 심볼 파급(spreading) 방법이, 도 10에 블록(206)과 블록(207)으로 도시된 바와 같이, 역순으로 실행되도록 하는 것이 바람직하다.

도 11은, 예를 들어 네 개의 PRC들을 포함하는 하나의 방송 채널이 어떻게 수신기에서 회복되는지를 설명한다[도 9의 블록(196)]. 좌측에서, 네 개의 복조화 된 PRC들이 도착하는 것이 도시되어 있다. 리클럭킹 변동(varation)과 방송국에서 위성을 통해 라디오까지에서 일어나는 서로 다른 시간 지연때문에, 상대적인 오프셋의 네 개까지 이르는 심볼들이 하나의 방송 채널을 구성하는 n PRC들중에 발생할 수 있다. 회복에 있어서의, 첫 번째 단계는 이들 PRC들의 심볼 콘텐츠를 재정렬하는 것이다. 이것은 변동범위와 같은 길이를 각각 가지는 한 셋트의 FIFO 버퍼들에 의해 이루어진다. 각 PRC는 그 자체의 버퍼(222)를 갖는다. 각 PRC는 도착 순간(instant of arrival)을 결정하는 PRC 헤더 코릴레이터(226)에 먼전 공급된다. 도착 순간은 네 개의 PRC들 각각을 위한 상관관계 스파이크(224)로서 도면에 도시되어 있다. 쓰기(W)는 상관관계의 순간후 즉시 각각의 버퍼(222)내로 시작하여 그후 프레임의 끝까지 계속된다. PRC들에 심볼들을 정렬하기 위해, 모든 버퍼(222)들로부터의 읽기(R)가 최종 상관관계 이벤트의 순간에 시작된다. 이것은 모든 PRC들의 심볼이 버퍼(222) 출력에 병렬로 동기적으로 읽혀 나오게 한다(블록 206). 재정렬된 심볼들(228)은 이어 멀티플렉서(230)를 통하여 회복된 코드화 방송 채널(232)인 하나의 단일 직렬 스트림으로 다중화된다(블록 208). 온-보드 클럭(152) 레이트 정렬로 인하여, PRC 헤더의 길이는 47, 48 또는 49개 심볼들의 길이일 수 있다. 이러한 변동은 상관관계 이벤트를 검출하도록 도달되는 마지막 47 심볼들만을 이용함으로써 코릴레이터(226)에서 제거된다. 이들 47 심볼들은 최적의 상관관계 검출을 얻도록 특별히 선택된다.

도 9 및 도 10의 각각의 블록(198) 및 블록(210)와 관련하여, FEC-코드화 방송 채널은 FEC 처리 모듈(210)에 이어서 제공된다. 코더와 디코더의 위치 사이의 전송에서 발생하는 대부분의 에러는 FEC 처리에 의해 수정된다. FEC 처리는 바람직하게는 비텔비 트렐리스 디코더를 사용하며, 이어 디인터리빙(deinterleaving) 그리고 나서 하나의 리드 솔로몬 디코더가 뒤따른다. FEC 처리는, n×16 kbps 채널인크리먼트와 그것의 n × 224 비트 SCH를 포함하는 원래의 방송 채널을 회복한다(블록 212).

방송 채널의 n×16kbps 세그멘트는 오디오 신호로 재차 변환하기 위해 MPEG 2.5 레이어 3 소오스 디코더(214)와 같은 하나의 디코더에 제공된다. 그리하여, 위성으로부터의 방송 채널 수신용의 저가 라디오를 사용함으로써 수신기 처리가 가능해진다. 위성(25)을 통한 방송프로그램의 전송이 디지털식이기 때문에, 또한 디지털 포맷으로 표현되는 많은 다른 서비스들이, 이 시스템(10)에 의해 가능하다. 앞서 설명한 바와 같이, 방송 채널에 포함된 SCH는 다양한 미래의 서비스 선택을 위한 하나의 제어채널을 제공한다. 그리하여, 전체의 TDM 비트 스트림과 그것의 원시(raw) 복조된 포맷, 디멀티플렉스된 TSCC 정보비트 및 회복된 에러 정정 방송채널(recovered error corrected broadcast channel)을 사용할 수 있게 함으로써 이들 서비스의 선택을 구현하기 위한 칩 셋트들이 제공될 수 있다. 라디오 수신기(29)들에 대하여도 또한 각 라디오를 특이하게 지정하기(addressing) 위한 식별코드가 제공될 수 있다. 이 식별코드는 방송 채널의 SCH의 하나의 채널에 실린 비트들에 의해 접속될 수 있다. 본 발명에 따른 라디오 수신기(29)를 이용하는 이동 운영에 있어서, 라디오는 10초간격동안 1/4 번째 심볼의 정확도(accuracy)로 MFP 상관관계 스파이크의 위치를 사실상 순간적으로 예측 및 회복하도록 구성된다. 1/100,000,000 보다 우수한 단시간 정확도를 갖는 하나의 심볼 타이밍 로컬 오실레이터가 라디오 수신기내에, 특히 휴대용 라디오(29b)에 설치되는 것이 바람직하다.

위성 및 방송국 관리용 시스템

앞서 설명한 바와 같이, 이 시스템(10)은 하나 또는 복수의 위성(25)을 포함할 수 있다. 도 12는 예시의 목적으로 세 개의 위성들(25a, 25b, 25c)을 도시하고 있다. 여러개의 위성들을 가진 시스템(10)은, 각각의 위성들(25a, 25b, 25c)이 두 개의 TCR 스테이션의 시야선상에 있도록 하기 위해 위치한 복수의 TCR 스테이션(24a, 24b, 24c, 24d, 24e)들을 포함하는 것이 바람직하다. 도면부호 24로 표시된 TCR 스테이션들은 하나의 지역방송 제어설비(RBCF)(238a, 238b, 238c)에 의해 제어된다. 각 RBCF(238a, 238b, 238c)는 위성제어 센터(SCC)(236a, 236b, 236c)와 미션제어 센터(MCC)(240a,240b, 240c) 및 방송제어 센터(BCC)(244a, 244b, 244c)를 각각 포함한다. 각 SCC는 위성 버스 및 통신 페이로드를 제어하고, 스페이스 세그멘트 명령 및 제어컴퓨터와 인력자원이 자리잡은 곳이다. 이 설비는 궤도상 위성 명령 및 제어에 숙련된 다수의 기술자가 하루 24시간 배치되는 것이 바람직하다. SCC들(236a, 236b, 236c)이 온-보드 부품을 모니터하고, 해당 위성(25a, 25b, 25c)을 필수적으로 작동시킨다. 각 TCR 스테이숀(24)은 24시간, 이중의 중복 PSTN 회로(dual redundant PSTN circuit)에 의해 해당 SCC(236a, 236b 또는 236c)에 직접 연결되는 것이 바람직하다.

위성(25a,25b,25c)에 의해 서비스되는 각 지역에서는, 해당 RBCF(238a, 238b, 238c)가 오디오, 데이터, 비디오 화상 서비스를 위한 방송 채널을 보유하고, 미션제어 센터(MCC)(240a, 240b, 240c)를 통하여 스페이스 세그멘트 채널 루팅을 할당하고, 방송 서비스 제공자에게 청구서를 발행하는데 필요한 정보인 서비스의 전달 실적을 정리하고, 서비스 제공자에게 청구서를 발행한다.

각 MCC는 상향 링크 PRC 주파수와 하향 링크 PRC TDM 슬롯 할당을 포함하는 스페이스 세그멘트 채널의 할당을 프로그램하도록 구성된다. 각 MCC는 동적인 제어 및 정적인 제어 모두를 실행한다. 동적인 제어는 할당에 대한 시간윈도우즈(time windows)를 제어하는 것, 즉 달마다, 주마다 또는 일마다의 스페이스 세그멘트의 사용을 할당하는 것을 포함한다. 정적인 제어는 달마다, 주마다 또는 일마다 변하지 않는 스페이스 세그멘트를 할당하는 것을 포함한다. 대응 RBCF에서 스페이스 세그멘트 용량을 판매하기 위한 인원을 갖는 영업소(sale office)는 사용가능한 용량을 나타내는 데이터와 판매된 용량을 파악하는 지시를 MCC에게 제공한다. MCC는 시스템(10)의 시간 및 주파수 스페이스를 채우기 위한 전반적인 계획을 만든다. 그후 계획은 온-보드 루팅 스위치(172)를 위한 명령으로 변환되어 위성으로의 전송을 위하여 SCC에 보내진다. 계획은 갱신될 수 있고 바람직하게는 12시간마다 위성으로 전송될 수 있다. MCC(240a,240b, 240c)는 또한 해당 채널 시스템 모니터 장비(CSME)(242a,242b, 242c)에 의해 수신된 위성 TDM 신호를 모니터한다. CSME 스 테이숀은 방송국(23)이 계획대로 방송 채널을 제공하고 있는 것을 확인한다.

각 BCC(244a, 244b, 244c)는 선택된 주파수, 출력 및 안테나 지시 오차내에서의 적절한 작동을 위하여 그 지역내의 방송지구국(23)을 모니터한다. BCC들은 기능불량국이 방송을 않도록 명령하기 위하여 해당 방송국과 연결할 수 있다. 하나의 중앙설비(246)가 각각의 SCC들에 대한 기술적인 지원 서비스와 백업 동작을 하도록 설치되는 것이 바람직하다.

몇 가지 바람직한 실시예가 본 발명을 설명하기 위해서 선택되었지만, 첨부된 청구범위에서 정의된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 여러 가지 변경 및 변형이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다는 것을 알 수 있다.

Claims (62)

1. 시간 슬롯들을 포함하여 이루어지며 위성에 의해 상기 슬롯의 각각에 미리 정해진 수의 프라임 레이트 채널들이 형성되는 하향 링크 데이터 스트림을 하나의 심볼 스트림으로 복조하기 위한 하나의 위상 쉬프트 키잉 복조기와 ;

   상기 위성에 의해 상기 심볼 스트림에 삽입된 하나의 마스터 프레임 프리앰블로 위치지정하고 동기화하기 위하여 상기 복조기에 연결되며, 상기 마스터 프레임 프리앰블에 상응하는 하나의 마스터 프레임 상관관계 패턴을 저장하고, 검색 모드, 예측모드 및 동기화된 모드중 하나로 작동하도록 프로그램될 수 있도록 구성된 하나의 코릴레이터와 ;

   상기 슬롯들중 어느 것이 다수의 방송 서비스 제공자들중 각각에 상응하는 상기 프라임 레이트 채널들을 포함하는가를 확인하기 위하여 상기 위성에 의해 상기 심볼 스트림내에 삽입된 시간 슬롯 제어 채널을 상기 심볼스트림내에 위치지정하기 위하여 상기 코릴레이터에 연결되는 하나의 디멀티플렉서와 ;

   오퍼레이터로 하여금 상기 방송 서비스 제공자들중 하나를 선택하도록 허용하고, 하나의 출력신호를 상기 시간 슬롯 제어 채널 및 출력신호를 이용하여 상기 프라임 레이트 체널들중 선택된 하나를 추출하도록 작동될 수 있는, 상기 디멀티플렉서에 제공하도록 작동될 수 있는 하나의 입력장치 ; 를 포함하여 구성되며, 상기 코릴레이터가 상기 마스터 프레임 상관관계 패턴을 검출할 때 상기 코릴레이터의 출력부에서 다음 상관관계 이벤트를 위한 하나의 예측된 시간 인터발(interval)에 상응하는 시간 게이트와 애퍼쳐 제약(an aperture limitation) 중의 하나를 사용하는 예측모드로 작동하도록, 그리고 상기 마스터프레임 상관관계 패턴이 검출되지 않을 때 상기 시간 게이트 또는 상기 애퍼쳐 제약을 사용하지 않는 검색모드로 작동하도록 코릴레이터가 구성된, 위성으로부터의 하나의 시분할 다중 하향 링크 데이터 스트림을 수신하기 위한 수신기 유닛.
2. 제 1항에 있어서, 상기 마스터 프레임 상관관계 패턴이 상기 마스터 프레임 상관관계 패턴을 판단하기 위하여 하나의 예측된 시간 인터발을 이용하여 동기화모드에서 작동을 유지하여 상기 마스터 프레임 상관관계 패턴이 상기 하향 링크 데이터 스트림의 연속된 시간 프레임들의 미리 정해진 최소한의 숫자만큼 검출될 때 상기 코릴레이터가 동기화모드에서 작동되도록, 그리고 상기 동기화 모드 작동중 상기 마스터 프레임 상관관계 패턴이 검출되지 않을 때 예측 모드에서 작동되도록 코릴레이터가 구성된, 위성으로부터의 하나의 시분할 다중 하향 링크 데이터 스트림을 수신하기 위한 수신기 유닛.
3. 제2항에 있어서, 상기 예측 모드중 상기 하향 링크 데이터스트림의 연속된 시간 프레임들의 미리 정해진 최소한 숫자만큼 상기 마스터 프레임 상관관계 패턴이 검출되지 않을 때 상기 검색모드에서의 동작으로 복귀하도록 코릴레이터가 구성된, 위성으로부터의 하나의 시분할 다중 하향 링크 데이터 스트림을 수신하기 위한 수신기 유닛.
4. 프라임 레이트 채널이 각각 다수의 심볼들을 포함하고, 상기 다수의 심볼들 각각은 하향 링크 데이터 스트림에 걸쳐 각 프라임 레이트 채널들에 상응하는 다수의 심볼들을 확산하기 위해 시간 슬롯들에 할당되고, 상기 프라임 레이트 채널들의 각각을 위한 상기 다수의 심볼들은 각각의 상기 시간 슬롯들내의 다수의 시간 슬롯로케이션들중 상응하는 하나에 배정되도록 되어 있고, 상기 다수의 시간 슬롯 로케이션들을 가지는 시간 슬롯들을 포함하여 이루어지고, 미리 정해진 수의 상기 프라임 레이트 채널이 상기 위성에 의해 제공되는, 하향 링크 데이터 스트림을 하나의 심볼스트림으로 복조하기 위한 하나의 복조기와 ;

   다수의 시간 슬롯로케이션들 중 어느 것이 선택된 방송 서비스 제공자에 상응하는 최소한 하나의 상기 프라임 레이트 채널의 상기 다수의 심볼을 포함하는가를 확인하기 위하여 위성에 의해 상기 심볼 스트림내로 삽입된 하나의 시간 슬롯 제어 채널을 위치지정하기 위해 상기 복조기에 연결된 하나의 디멀티플렉서와 ;

   상기 시간 슬롯 제어 채널에 따라서 상기 심볼 스트림으로부터 상기 선택된 방송 서비스 제공자의 최소한 하나의 프라임 레이트 채널에 상응하는 다수의 심볼들을 추출하기 위한 하나의 추출장치와 ;

   상기 선택된 방송 서비스 제공자에 상응하는 다수의 심볼들을 하나의 직렬 방송 채널 데이터 스트림으로 다중화하기 위한 하나의 멀티플렉서 ; 를 포함하여 구성된, 위성으로부터 시분할 다중 하향 링크 데이터 스트림을 수신하기 위한 수신기 유닛.
5. 제4항에 있어서, 상기 방송 서비스 제공자는 다수의 상기 프라임 레이트 채널들을 이용하고, 상기 추출장치에 연결되어 상기 다수의 프라임 레이트 채널들을 서로 서로 정렬하도록 이루어진 하나의 재정렬장치를 더 포함하여 구성된, 위성으로부터 시분할 다중 하향 링크 데이터 스트림을 수신하기 위한 수신기 유닛.
6. 제5항에 있어서, 상기 프라임 레이트 채널은 각각 하나의 헤더를 포함하여 구성되며, 상기 재정렬장치는 다수의 상기 프라임 레이트 채널들 각각을 위한 하나의 버퍼와, 상기 버퍼에 연결되어 상기 프라임 레이트 채널들중 해당하는 것의 상기 헤더의 도착순간을 판단하고, 상기 프라임 레이트 채널을 상기 버퍼에 쓰기 시작하도록 구성된 하나의 코릴레이터를 포함하여 구성되며 ;

   상기 직렬 방송 채널 데이터 스트림을 발생시키도록 상기 프라임 레이트 채널들중 마지막의 것에 상응하는 헤더의 도착순간이 검출된 후부터 상기 다수의 프라임 레이터 채널들 각각을 위한 상기 버퍼가 읽혀지는, 위성으로부터 시분할 다중 하향 링크 데이터 스트림을 수신하기 위한 수신기 유닛.
7. 프라임 레이트 채널이 각각 다수의 심볼들로 구성되고, 상기 다수의 심볼은 각각 프라임 레이트 채널들에 상응하는 다수의 심볼들을 상기 하향 링크 데이터 스트림에 걸쳐 확산하기 위해 상기 시간 슬롯들에 배정되고, 상기 프라임 레이트 채널의 각각을 위한 상기 다수의 심볼들은 각각의 시간 슬롯들내의 상기 다수의 시간 슬롯 로케이션들중 상응하는 하나에 배정되도록 되어 있고, 다수의 시간 슬롯 로케이션들을 가지는 시간 슬롯들로 이우러지며 미리 정해진 일정한 수의 프라임 레이트 채널이 위성에 의해 제공되는, 하향 링크 데이터 스트림을 하나의 심볼 스트림으로 복조하는 단계와 ;

   다수의 상기 시간 슬롯 로케이션들 중 어느 것이 선택된 방송 서비스 제공자에 해당하는 최소한 하나의 프라임 레이트 채널의 상기 다수의 심볼을 포함하는가를 확인하기 위하여 위성에 의해 심볼스트림내로 삽입된 하나의 시간 슬롯 제어 채널을 위치지정하기 위하여 상기 심볼 스트림을 디멀티플렉싱하는 단계와 ;

   상기 시간 슬롯제어채널에 따라서 상기 심볼 스트림으로부터 상기 선택된 방송 서비스 제공자의 최소한 하나의 프라임 레이트 채널에 해당하는 다수의 심볼들을 추출하는 단계와 ;

   상기 선택된 방송 서비스 제공자에 해당하는 다수의 심볼들을 하나의 직렬 방송 채널 데이터 스트림으로 다중화하는 단계로 이루어진, 위성으로부터 하나의 시분할 다중 하향 링크 데이터스트림으로 전송된 여러 프라임 레이트 채널들중에서 최소한 하나의 프라임 레이트 채널을 리커버링하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 방송 서비스 제공자가 다수의 상기 프라임 레이트 채널들을 이용하고, 상기 다수의 프라임 레이트 채널들에 해당하는 상기 다수의 심볼을 다중화하기전에 상기 다수의 상기 프라임 레이트 채널들을 서로 서로 정렬하는 단계를 더 포함하여 구성된, 위성으로부터 하나의 시분할 다중 하향 링크 데이터스트림으로 전송된 여러 프라임 레이트 채널들중에서 최소한 하나의 프라임 레이트 채널을 리커버링하는 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 프라임 레이트 채널들은 각각 하나 헤더를 포함하여 구성되며, 상기 정렬단계는 상기 헤더들 각각의 도착순간판단시 상기 다수의 상기 프라임 레이트 채널들 각각을 각 버퍼들에 쓰는(writing) 단계와 상기 도착순간의 마지막임을 판단하여 상기 버퍼들로부터 읽는(reading) 단계를 더 포함하여 구성된, 위성으로부터 하나의 시분할 다중 하향 링크 데이터스트림으로 전송된 여러 프라임 레이트 채널들중에서 최소한 하나의 프라임 레이트 채널을 리커버링하는 방법.
10. 위성에 의해 발생된 프레임들이 다수의 시간 슬롯들로 구성되고, 각 시간 슬롯들은 한 셋트의 심볼들로 구성되고, 프라임 레이트 채널들 각각에 해당하는 상기 심볼셋트내의 각 심볼은 상기 시간 슬롯들 각각에서 하나의 유사한 심볼위치를 차지하도록 되어 있고, 위성으로부터의 프라임 레이트 채널을 포함하는 하향 링크 신호를 상기 프레임들을 포함하는 하나의 베이스 밴드 시분할 다중 비트 스트림으로 복조하는 단계와 ;

    상기 위성에 의해 상기 비트 스트림에 삽입된 하나의 마스터 프레임 프리앰블을 이용하여 상기 비트 스트림내의 상기 프레임들을 위치지정하는 단계와 ;

    상기 프라임 레이트 채널중 최소한 하나에 해당되는 심볼들을 상기 프레임들중 최소한 하나의 각 시간 슬롯들내의 상기 심볼셋트로부터 검색하는 단계와 ;

    하나의 해당 방송 채널을 상기 위성에 본래 전송된 바와 같이 리커버리하기 위하여 상기 프라임 레이트 채널들중 최소한 하나에 해당되는 상기 심볼들을 재다중화하는 단계와 ;

    상기 방송 채널로부터 하나의 서비스 제어 헤더를 추출하는 단계를 포함하여 구성된, 위성으로부터의 프라임 레이트 채널을 포함하는 하향 링크신호들을 통하여 전송된 다수의 방송 채널들 중 하나를 수신하는 방법.
11. 프라임 레이트 채널이 각각 다수의 심볼들을 포함하고, 상기 다수의 심볼들 각각은 하향 링크 데이터 스트림에 걸쳐 각 프라임 레이트 채널들에 상응하는 다수의 심볼들을 확산하기 위해 시간 슬롯들에 할당되고, 상기 프라임 레이트 채널들의 각각을 위한 상기 다수의 심볼들은 각각의 상기 시간 슬롯들내의 다수의 시간 슬롯로케이션들중 상응하는 하나에 배정되도록 되어 있고, 상기 다수의 시간 슬롯 로케이션들을 가지는 시간 슬롯들을 포함하여 이루어지고, 상기 시간 슬롯중 각각에 미리 정해진 수의 상기 프라임 레이트 채널들이 상기 위성에 의해 제공되는, 하향 링크 데이터 스트림을 하나의 심볼스트림으로 복조하기 위한 하나의 위상 시프트 키잉 복조기와 ;

    위성에 의해 상기 심볼들 스트림에 삽입된 마스터 프레임 프리앰블로 위치지정하고 동기화하기 위하여 상기 복조기에 연결된 코릴레이터와 ;

    상기 시간 슬롯 위치들 중 어느 것이 다수의 방송 서비스 제공자들 각각에 상응하는 최소한 하나의 상기 프라임 레이트 채널의 상기 다수의 심볼들을 포함하는가를 확인하기 위하여 시간 슬롯 제어가 위성에 의해 상기 심볼들 스트림내로 삽입되며, 상기 심볼들 스트림에서 시간 슬롯 제어 채널을 위치지정하기 위해 상기 코릴레이터에 연결된 하나의 디멀티플렉서와 ;

    오퍼레이터로 하여금 상기 방송 서비스 제공자들중 하나를 선택하도록 허용하고, 하나의 출력신호를 상기 시간 슬롯 제어 채널과 출력신호를 이용하여 상기 프라임 레이트 채널들중 선택된 하나를 추출하도록 작동될 수 있는, 상기 디멀티플렉서에 제공하도록 작동될 수 있는 하나의 입력장치 ; 를 포함하여 구성된, 위성으로부터 시분할 다중 하향 링크 데이터 스트림을 수신하기 위한 수신기 유닛.
12. 제 10항에 있어서, 상기 검색단계가 ;

    상기 위성에 의해 상기 비트 스트림에 삽입되고, 어떤 시간슬롯이 상기 프라임 레이트 채널의 각각에 해당되는 상기 심볼을 포함하는가를 표시하는, 하나의 시간 슬롯 제어 채널을 위치 지정하는 단계와 ;

    상기 제어채널을 이용하여 선택된 상기 프라임 레이트 채널들중 하나에 해당하는 상기 심볼들을 추출하는 단계로 구성된, 위성으로부터의 프라임 레이트 채널을 포함하는 하향 링크신호들을 통하여 전송된 다수의 방송 채널들 중 하나를 수신하는 방법.
13. 제 10항에 있어서,

    하나의 라디오 수신기를 특별히 지정하기 위하여 상기 위성에 전송하기 전에 방송국에 의해 상기 방송 채널에 삽입된 하나의 식별코드를 상기 서비스 제어 헤더가 포함하는가를 판단하는 단계를 더 포함하여 구성된, 위성으로부터의 프라임 레이트 채널을 포함하는 하향 링크신호들을 통하여 전송된 다수의 방송 채널들 중 하나를 수신하는 방법.
14. 제 10항에 있어서,

    상기 서비스 제어헤더가 제어 데이터를 포함하여 구성되었는지를 확인하는 단계와 ;

    선택된 멀티미디어 서비스를 제공하고, 데이터를 디스플레이하며, 화상을 디스플레이하고, 상기 서비스 제어 헤더에 제공되는 암호 해독키를 이용하여 데이터를 암호 해독하기 위하여 하나의 선택된 수신모드로 작동시키는 기능을 포함하는 다수의 기능들중 최소한 하나를 상기 제어 데이터에 의해 수행하도록 하나의 라디오 수신기를 작동시키는 단계를 더 포함하여 구성된, 위성으로부터의 프라임 레이트 채널을 포함하는 하향 링크신호들을 통하여 전송된 다수의 방송 채널들 중 하나를 수신하는 방법.
15. 위성으로부터 하향 링크 신호들을 거쳐 전송되는 복수의 프라임 레이트 채널들중 하나를 수신하기 위한 라디오 수신기에 있어서,

    위성으로부터의 상기 하향 링크 신호들을 수신하기 위한 하나의 라디오 주파수 장치와 ;

    상기 위성에 의해 만들어지고, 그리고 각각 한 셋트의 심볼들을 포함하는 복수의 시간 슬롯들로 이루어지는 프레임들로 구성된, 베이스 밴드 시분할 다중 비트 스트림으로 상기 하향 링크 신호를 복조하고(여기서, 상기 심볼 셋트들의 각 심볼은, 상기 각 시간 슬롯에 하나의 유사한 심볼 위치를 차지하는 상기 각 프라임 레이트 채널에 상응함); 상기 위성에 의해 상기 베이스 밴드 시분할 다중 비트 스트림에 삽입된 하나의 마스터 프레임 프리앰블을 이용하여 상기 비트 스트림내의 상기 프레임들을 위치지정하며; 상기 프라임 레이트 채널들중 최소한 하나에 해당하는 심볼들을 상기 프레임중 최소한 하나의 각 시간 슬롯들에서의 상기 심볼 셋트들로부터 검색하며; 하나의 해당 방송 채널을 본래 상기 위성에 전송된 바와 같이 리커버리하기 위하여 상기 프라임 레이트 채널중 최소한 하나에 해당하는 상기 심볼을 재다중화하고; 상기 방송 채널로부터 하나의 서비스 제어 헤더를 추출함으로써, 상기 하향 링크 신호들로부터 상기 프라임 레이트 채널들을 리커버리하기 위한 하나의 채널 리커버리장치와 ;

    상기 채널 리커버리장치로부터 상기 서비스 제어 헤더를 수신하고 선택된 멀티미디어 설비를 제공하고, 데이터를 디스플레이하며, 화상을 디스플레이하고, 상기 서비스 제어헤더에서 제공되는 암호해독키를 이용하여 데이터를 암호해독하며, 상기 라디오 수신기를 특별히 수신지정하기 위하여 서비스 제어헤드에서 제공되는 하나의 식별코드에 응답하도록 하나의 선택된 수신모드로 상기 라디오 수신기를 작동하는 기능을 포함하는 다수의 기능들을 수행하기 위하여 상기 라디오 수신기를 제어하도록 작동되는 제어기 ; 를 포함하여 구성된,

    위성으로부터 하향 링크 신호들을 거쳐 전송되는 복수의 프라임 레이트 채널들중 하나를 수신하기 위한 라디오 수신기.
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