KR20010033221A - 지상 방송 신호에 대해 위성 방송 스펙트럼을 재사용하는장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

사용자 위치(14)에서 위성 수신 안테나(16)는 위성(12)으로 부터 제 1 주파수로 위성 신호를 수신한다. 상기 위성 신호들은 안테나(16)의 중심라인(28) 주위의 가시각 내의 위성 신호 경로(42)를 따라 이동한다. 지상 송신기(20)는 상기 송신기로 부터 사용자 위치(14)로 무선 전송 경로(40)를 따라 제 1 주파수로 신호들을 전송한다. 지상 송신기(20)는 무선 전송 경로가 제 1 안테나(16)의 중심라인(28)에 대해 비교적 큰 각에 있도록 사용자 위치(14)에 대해 위치한다. 위성 안테나 중심라인(28)에 대해 무선 전송 경로(40)의 각은 사용자 위치(14)에 있는 지상 신호들이 상기 안테나(16) 에서 상기 안테나에 의해 발생된 위성 입력 신호에 대한 간섭 레벨 이하인 지상 입력 신호로 되기 위해 충분히 크다. 따라서, 상기 지상 신호들은 심지어 공통 주파수로 전송되어도 상기 위성 신호와 간섭하지 않는다.

Description

지상 방송 신호에 대해 위성 방송 스펙트럼을 재사용하는 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR REUSING SATELLITE BROADCAST SPECTRUM FOR TERRESTRIALLY BROADCAST SIGNALS}

현재, 텔레비젼 신호는 지구 둘레의 지구 정지 궤도상의 위성으로부터 수신될 수 있다. 텔레비젼 신호는 지상 송신기로부터 위성으로 전송되고, 아마도 상이한 위성들 사이에 통신되고, 상기 신호가 위성의 가시선 이내의 소정의 지리적 수신 영역에 속하는 지상 수신기에 의해 수신될 수 있도록 상기 위성으로부터 재 전송된다. 텔레비젼 신호 이외에, 다른 타입의 데이터도 지구 정지 궤도상의 위성이나 지구 비정지 궤도상의 위성을 통해 고객에게 전송될 수도 있다.

직접 방송 위성 서비스(DBS : Direct Broadcast Satellites Service)는 적절한 신호 수신 장비를 구비한 각 가정 또는 가입자의 사용을 위한 직접 텔레비젼 신호 및 다른 데이터를 직접 위성 전송하는 것을 의미한다. 미연방 통신 위원은 DBS 방송을 위하여 12.2GHz 내지 12.7GHz의 전자기 스펙트럼을 지정 하였다. 다양한 신호 반송파들이 DBS 스펙트럼 내에 존재하는데, 각각의 반송파는 여러 개별적인 텔레비젼 채널을 반송한다. 이러한 신호에 적용된 압축 기술에 의존하여, 사실상 수백 개의 개별 채널이 DBS를 통해 사용 가능하다. 종래의 위성 시스템과 대조되는 DBS 시스템의 상당한 장점은 단지 작은 접시형 안테나가 DBS 신호를 수신하기 위해 필요하며, 수신 접시 안테나의 정렬은 보다 초기의 위성 방송 시스템처럼 중요하지 않다는 점이다. 또한 DBS 시스템은, 케이블 텔레비젼을 위해 요구되는 것과 같은 육상 전송 라인의 비용을 들이지 않고 위성의 지리적 수신 영역 이내의 어떤 지점에서도 양질의 수신을 제공한다.

현재 규정은, DBS 위성이 지구 정지 궤도상의 일주범위에 대하여 적어도 9도 정도 서로로 부터 이격될 것을 요구한다. 이에 따라 DBS 신호용 수신 안테나는 안테나의 중심라인으로부터 방향 범위 측정량 ± 9도 이내의 수신 신호로 한정되어야 한다. 위성 간격보다 넓은 범위의 수신 신호는 동일한 주파수상의 다른 위성에 의해 전송된 신호에 의한 간섭을 야기한다. DBS 수신 안테나의 상기 제한된 방향 수신 범위는 안테나 구조에 대하여 비대칭인 안테나에 의해 제공되는 이득의 결과이다. 안테나의 방향 범위를 벗어난 각에서 DBS 수신안테나에 도달하는 DBS 신호는 안테나 방향 범위 이내에서 수신되는 원하는 DBS 신호와 간섭하는 불충분한 이득을 수신한다.

미국 특허 제 5,483,663호는 DBS 및 지상 신호가 유사한 주파수 대역 이내에서 수신되는 수신기 배치를 구비한 시스템에 관한 것이다. 상기 특허 제 5,483,663호에 기재된 시스템은 다수의 안테나 또는 단일의 이동 가능한 안테나를 사용하여 구현될 수 있을 것이다. 다중 안테나 배치에 있어서, 단일 안테나에 의해 수신되고 단일 위치로부터 전송되는 경우의 처리를 위하여 두 개의 개별 안테나는 수신된 신호를 공통 전파 경로로 향하게 한다. 단일 안테나 배치에 있어서, 상기 안테나는 DBS 신호를 수신하기 위한 위치와 지상 신호를 수신하기 위한 다른 위치 사이에서 이동 가능하다.

미국 특허 제 5,483,663호에 개시된 시스템의 장점은 국부적 발생 신호, 즉 텔레비젼을 위한 반송 데이터 또는 다른 데이터는 DBS 신호와 함께 수신될 수 있으며, DBS 신호를 처리하기 위하여 사용되는 것과 동일한 또는 유사한 장비를 가지고 처리될 수 있다. 국부적 발생 신호는 국가 또는 지역적 DBS 텔레비젼 프로그래밍과 함께 수신되는 국부적 텔레비젼 프로그래밍을 반송할 수도 있다.

본 발명은 디지털 텔레비젼 신호, 음성 신호 및 다른 데이터를 포함한 데이터를 방송 및 수신하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 공통 주파수상에서 직접 방송 위성 전송과 동시에 지상 방송을 제공하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 단일 지상 송신기 및 수신기 또는 사용자 위치와 관련하여 다수의 위성의 위치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 공통 주파수로 위성 및 지상 전송된 신호를 수신하기 위한 수신 안테나 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3은 넓은 지리적 영역에 대하여 수신을 허용하기 위해 요구된 다수의 지상 송신기에 대한 간격을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4는 발명의 원리를 구현하는 지상 송신기 및 지상 전송 파워 컨트롤 배치의 개략도이다.

본 발명의 목적은 동일한 주파수로 위성 전송된 신호와 동시에 지상 전송된 신호를 제공하는 것이다. 본 발명은 공통 주파수로 전송된 위성 신호와 동시에 지상 신호를 전송하기 위한 장치 및 방법을 포함한다.

본 발명의 상기 목적은 지상 신호들이 동일 주파수로 전송된 위성 신호와 간섭하지 않는 것을 보장하는 방법으로 지상 신호들을 전송함으로써 달성된다. 본 발명의 실시예는 제한된 방향 수신 영역 또는 가시각을 가진 수신 안테나를 이용할 수도 있고 위성 신호가 전송되는 방향들 이외의 다른 범위의 방향에서 지상 신호를 전송하는 것을 포함할 수도 있다. 지상 신호들이 전송되는 파워 레벨 및 위성 수신 안테나의 방향성은 위성 전송된 신호가 지상 전송 신호로 부터 구별될 수 있는 것을 보장한다. 비록 지상 신호 전송 파워가 비간섭 전송 파워 레벨로 제한되더라도, 지상 전송은 거리상으로 떨어진 위치에서 사용 가능한 신호를 생산하기 위해 충분히 강하다.

몇몇 다른 신호들은 본 명세서에서 논의될 것이다. "지상 신호" 라는 용어가 지상 송신기로 부터 직접 전송된 신호를 의미하는 반면, "위성 신호" 라는 용어는 위성으로 부터 직접 전송된 신호들을 의미하다. "위성 입력 신호" 라는 용어는 안테나에 의해 포착되며 안테나에 의해 제공되는 이득에 따라 처리되는 위성 신호로 부터 생기는 신호를 의미한다. 끝으로, "지상 입력 신호" 는 안테나에 의해 포착되며 안테나에 의해 제공되는 이득에 종속하는 지상 신호로 부터 생기는 신호를 의미한다.

본 발명은 위성 신호들이 지상의 위치를 향해 위성 전송 주파수로 전송되는 상황에 사용된다. 위성 신호는 위성으로 부터 지상의 위치 및 위성 신호를 수신하기 위해 상기 위치에 있는 위성 수신 안테나로 위성 신호 경로를 따라 진행한다. 본 발명의 일 실시예에서, 위성 수신 안테나는 전방향성이다. 즉, 신호가 안테나에 도달하는 방향에 관계없이 동일한 이득을 일반적으로 제공한다. 본 발명의 다른 실시예에선, 위성 수신 안테나는 안테나에 의해 제공되는 이득이 안테나 중심라인을 따라 최고점에 도달하고 중심라인으로 부터의 각이 증가함에 따라 일반적으로 감소하는 방향 수신 특성을 가진다. 전방향 위성 수신 안테나는 위성으로 부터의 신호들을 수신하기 위해 특정 방향으로 방향 설정을 필요로 하지 않는다. 그러나, 방향 위성 수신 안테나를 가지고 위성 신호들을 수신하기 위해선, 안테나는 위성 수신 위치에 정렬되야한다. 이 위성 수신 위치에선, 위성 신호 경로는 안테나 중심라인에 충분히 밀접하게 놓여 있어서 신호들이 적어도 사용 가능한 입력 신호 레벨에 있는 위성 입력 신호를 발생시키기 위해 안테나 구조물로 부터 충분한 이득을 수신한다. 이 최소 사용 가능한 입력 신호 레벨은 수신 또는 신호 처리 장치가 원하는 데이터를 추출할 수 있는 최소 입력 신호 레벨을 의미한다.

본 발명에 따라, 지상 신호들은 위성 신호들과 같은 동일한 주파수로 전송된다. 지상 신호들은 지상 송신기로 부터 위성 수신 안테나를 가질 수도 있는 사용자 위치로 무선 경로를 따라 전송된다. 본 발명은 위성 수신 안테나에서의 지상 입력 신호들의 파워 레벨이 위성 수신 안테나에서의 위성 입력 신호에 대해 간섭 레벨 이하인 것을 보장함으로써 지상과 위성신호들 사이의 간섭을 피한다. 간섭 레벨은 파워 면에서 위성 입력 신호 파워 레벨과 근접하여 위성 입력 신호들이 구별될 수 없거나 또는 식별될 수 없는 입력 신호 파워 레벨이다. 간섭 레벨 이하의 지상 입력 신호는 위성 수신 안테나와 결합된 수신 또는 신호 처리 장치가 위성 입력 신로들로 부터 데이터를 구별하거나 또는 추출하는 것을 방지하지 않는다. 또한 발명에 따라, 비록 지상 신호들은 위성 신호들과 간섭하지 않도록 전송되지만, 사용자 위치에 있는 지상 신호는 사용자 위치에서 적당히 정렬된 지상 수신 안테나에 의해 수신되고 지상 수신 안테나에서 위성 입력 신호로 부터 구별될 수 있도록 충분히 강해야 한다. 즉, 사용자 위치에 있는 지상 신호들은 적어도 최소 사용 가능 지상 신호 레벨에 있어야 한다.

위성 수신 안테나가 전방향일 경우, 안테나에 의해 포착되는 위성 신호 및 지상 신호는 동일한 이득을 수신한다. 따라서, 전방향 위성 수신 안테나에 대해선, 지상 전송 파워 레벨은 사용자 위치에 있는 지상 신호가 사용자 위치에 있는 위성 신호보다 충분히 더 낮은 파워 레벨을 갖도록 제어되어야 한다.

위성 수신 안테나가 방향성일 경우, 본 발명은 안테나의 방향 특성을 이용할 수도 있고 위성 수신 안테나에서 간섭 레벨 이하인 지상 입력 신호를 발생시키는 동안 충분히 높은 파워 레벨에서 지상 신호를 전송할 수도 있다. 방향성 위성 수신 안테나의 경우, 상기 안테나는 사용자 위치의 위성 수신 위치로 방향설정 된다. 지상 송신기는 사용자 위치에 대해 위치 설정되어 지상 송신기로 부터 사용자 위치로의 무선 전송 경로는 위성 수신 안테나 중심라인에서 비교적 큰 각에 있다. 이런 비교적 큰 각에서, 지상 신호들은 위성 신호들 보다 훨씬 작은 이득을 수신한다. 따라서, 사용자 위치에서의 지상 신호 파워 레벨은 위성신호 레벨과 같을 수도 또는 더욱 높을 수도 있으며, 안테나 구조에 의해 신호들에 적용되는 상이한 이득 때문에 위성 입력 신호 레벨에 대해서는 간섭 레벨 이하의 파워 레벨을 가지는 지상입력 신호로 된다.

본 발명의 어떤 적용에선, 방향 위성 수신 안테나가 위성 신호를 수신하기 위해 향해야 하는 방향에 의존하기 때문에 지상 전송은 소정의 아지머스 범위로 제한될 수도 있다. 지상 전송 아지머스 범위는 특정 위성으로 부터 신호들을 수신하기 위해 정렬된 방향 위성 수신 안테나의 위성 수신 가시각 내에 있는 어떤 방향도 포함하지 않도록 제한될 수도 있다. 비간섭 레벨에서 지상 전송 파워를 유지하면서 지상 신호 수신을 위해 넓은 지리적 서비스 영역을 커버하도록 복수의 송신기가 영역 도처에 이격되어 질 수도 있다. 이 경우 상이한 송신기의 유효 전송 영역은 지상 신호들이 원하는 지리적 서비스 영역 내의 각 위치에서 뚜렷하게 수신될 수 있음을 보장하기 위해 겹쳐진다.

위성 전송 및 지상 전송은 텔레비젼, 인터넷 통신, 음향, 영상을 포함한 형태의 데이타 또는 다른 형태의 데이터를 수용하거나 또는 반송할 수도 있을 것이다. 비록 본 발명이 어느 특정 전송 주파수로 제한되지 않지만, 본 발명은 1000 메가 헤르쯔 이상의 전송 주파수에 특히 잘 적용된다. 또한, 비록 본 발명이 특정 전송 변조 기술로 사용하기 위해 제한 되지 않지만, 위상 변조 및 확산 스펙트럼 (frequency hopping)같은 변조 기술은 일반적으로 선택된다.

본 발명의 상기 목적 및 장점과 특징은 첨부된 도면을 고려한 바람직한 실시예에 대한 다음의 설명으로부터 명백해 질 것이다.

위성 신호를 전송하기 위해 사용되는 동일한 주파수 상에서 지상 전송 신호를 동시에 제공하기 위한 발명에 따른 장치가 도 1 에 도시되었다. 도 1에 도시된 바와 같이, 지구를 중심으로 하는 지구 정지 궤도 내에 하나 또는 그 이상의 위성이 있을 수 있다. 도 1은 사용자 위치(14)로부터 네 방향으로 이격되어 위치한 4개의 위성(12a,12b, 12c,12d)을 도시한다. 도 2 를 참조하여 상세하게 논의 될 위성 수신 안테나(16) 및 지상 수신 안테나(18)는 사용자 위치(14)에 위치될 수 있다.

상기 각각의 위성(12a-12d)은 지구를 중심으로 하는 지구 정지 궤도 내에 위치 설정되며, 지구 표면으로부터 소정의 경도 및 위도에 위치 설정된다. 지구 정지 궤도에서 각 위성은 지구표면, 즉 사용자 위치(14)에 관해서 고정된 위치에 머무른다. 기술 분야의 당업자에게 공지된 바와 같이, 방향 수신 안테나는 특정 위성으로부터의 신호를 수신하기 위하여 원하는 위성 위치를 향하여 소정 고도 및 방향 또는 아지머스 각으로 방향 설정되어 있다. 물론 위성 신호는 지구 정지 궤도에 있지 않은 위성들로 부터 전송될 수도 있다. 이런 지구 비정지 궤도의 경우 방향 위성 수신 안테나는 특정 위성이 방향 수신 범위 또는 위성 수신 안테나의 가시각을 통과할 때 또는 안테나가 위성을 추적하기 위해 움직일 때 위성 신호를 수신할 수 있다.

현재, 북 아메리카의 시야각 이내의 모든 직접 방송 위성은 신호를 수신하기 위하여 북 아메리카로 부터 남쪽 방향을 향하는 방향 수신 안테나를 필요로 하는 위도 및 경도에 위치 설정된다. 도 1이 본 발명를 설명할 목적으로 4개의 위성(12a - 12d)을 도시하였지만, 그 이상 또는 그 이하의 위성들이 소정의 지리적 영역의 시야각 이내에 이격되어 존재할 수도 있다. 위성들의 수에도 불구하고, 방향 위성 수신 안테나는 특정 위성으로 부터의 신호들을 수신하기 위해 특정 아지머스 및 고도로 향해져야 한다. "아지머스" 라는 용어는 일반적으로 0도인 정북 같은 기준 방향에 관한 방향을 의미한다. "고도" 라는 용어는 수평면 상부의 안테나 중심라인의 각을 의미한다. 방향 수신 안테나와 대조를 이루어, 전방향 안테나는 신호를 수신하기 위해 어떠한 특정 방향으로 향하게 할 필요가 없다. 따라서 사용자 위치(14)에서 전방향 안테나는 각각의 위성들(12a-12d)로 부터의 신호를 똑같이 잘 수신할 수 있다.

DBS 위성은 모두 동일한 주파수 대역에서 상이한 신호들을 전송한다. 미연방 통신 위원은 DBS 방송을 위하여 12.2GHz 내지 12.7GHz의 전자기 스펙트럼을 지정하였다. 동일 주파수로 전송하는 두 개의 인접한 위성들 사이의 신호로부터 어떠한 간섭도 존재하지 않는다는 것을 보장하기 위하여, 두 개의 조건이 상충되어야 한다. 우선, 위성 수신 안테나는 방향 안테나이어야 하고 안테나의 중심라인 주변의 소정 수신 영역 내에서 오직 DBS 신호 강도로 신호들을 수신하도록 한정되어야 한다. 둘째, 위성은 수신 안테나가 안테나의 방향 수신 범위 또는 가시각으로 전송하는 오직 하나의 위성과 위치 설정되기 위해 이격되어야 한다.

현재 규정에 따라, 각각의 DBS 위성들은 지구 정지 궤도내에서 적어도 9도 정도 이격되어야 한다. 따라서, 각각의 DBS 수신 안테나는 안테나의 중심라인으로부터 측정되는 ±9 또는 그 이하의 방향 수신 범위, 가시각, 또는 개구(aperture)를 가진다. 현재 규정이 9도 만큼의 간격을 필요로 할지라도, 본 발명은 위성들이 이런 분리각을 가지는 또는 위성들이 현재의 DBS 주파수로 작동하는 상황에서 사용하기 위해 한정되지는 않는다.

도 1은 또한 DBS 위성 중 하나에 의해 전송되는 주파수와 동일한 하나 이상의 주파수로 전송 가능한 지상 송신기(20)를 도시한다. 상기 지상 송신기(20)는 소정의 전송 범위 또는 아지머스 범위 (T) 안에서 지향적으로 전송한다. 상기 범위가 180도 이상 또는 이하가 될 수도 있다고 하더라도, 도 1에 도시된 전송 범위(T)는 180도 이다. 어떤 상황에선 전송범위는 제한되지 않고 송신기 위치 주위의 완전한 360 도를 둘러쌀 수도 있다.

도 1의 사용자 위치(14)에 있을 수 있는 결합된 수신 안테나 구조(22)가 도 2에 도시되었다. 위성 수신 안테나(16)는 직접 방송 위성 신호를 수신하도록 설계되었으며 집속 접시 및 상기 접시에 의해 반사되고 집중되는 신호를 수신하기 위한 집속 접시(24) 및 피드-혼 어셈블리(26)를 포함한다. 기술 분야의 당업자는 상기 피드-혼 어셈블리(26)가 안테나로 향해진 신호를 포착하기 위해 도 2에 도시되지 않은 프로브와 저잡음 블럭 컨버터를 포함한다는 것을 용이하게 인식할 수 있을 것이다. 여기서 "입력 신호"로 정의된 수신된 신호들은 정보나 데이터를 추출하기 위해 안테나로 부터 도 2 에 도시되지 않은 수신 또는 신호 처리 장치로 향해진다. 이 신호 처리 장치는 해당 기술 분야에서 잘 알려져 있으며 본 발명의 일부를 형성치 않는다. 또한 당업자는 집속 접시(24)에 의해 반사되는 집속 신호를 위해 다양한 타입의 어셈블리가 택일적으로 피드-혼 어셈블리(26)로 사용되어질 수 있음을 인식할 것이다. 더욱이 많은 다른 형태의 안테나가 위성 신호를 수신하기 위해 사용될 수 있다.

위성 수신 안테나(16)는 방향 안테나이고 따라서 안테나에 의해 산출되는 신호 이득은 신호가 안테나에 도달하는 방향에 상당히 의존하는 성질을 가진다. 상기 안테나(16)는 안테나 중심라인(28)을 따라 구조물로 이동하는 신호에 대해 최대 이득을 산출한다. 중심라인(28)에 대한 각에서 안테나 구조물(16)로 이동하는 신호에 대해 안테나는 보다 적은 이득을 산출한다. 도 2에 도시된 접시 형상의 안테나(16)에 대해, 안테나 이득은 중심라인(28)에 대한 각이 중심라인 어느 한 쪽상의 소정의 각까지 증가함에 따라 감소한다. 이 소정의 각을 벗어난 각에서 상기 이득은 완전히 상수로 남는다. 중심라인(28)로 부터의 각은 수평면 방향, 수직방향 또는 둘 다일 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.

안테나 이득은 중심라인(28)으로 부터 증가된 각에 따라 감소하므로, 각은 안테나 이득이 특정의 위성 전송을 위해 안테나(16)로 부터 사용가능한 위성 입력 신호를 만들어내기 위하여 충분하지 않은 각에 도달된다. 안테나(16)가 사용 가능한 신호를 만들어내는 최대 수신각은 도 1에서 d max 로 도시되었다. 중심라인(28) 둘레의 각 d max 로 정의된 원추형 지역은 일반적으로 "가시각" 또는 안테나 개구(aperature)로 언급된다. 안테나 중심라인(28)에 대해 d max 보다 더큰 각에서 안테나(16)로 전파하는 의도된 파워 레벨에서 위성 신호는 안테나로 부터 최소 사용 가능 입력 신호 레벨보다 더 적은 입력 신호로 된다. 최소 사용가능한 입력 신호 레벨 이하의 신호들은 안테나에 의해 생성된 백그라운드 또는 잡음으로부터 분리되어질 수 없고, 입력 신호를 수신하는 신호 처리 장치는 이러한 낮은 신호 레벨에선 신호들로부터 데이터를 추출할 수 없다. 최소 사용 가능한 입력신호 레벨은 전송 대역폭, 안테나 구조 및 안테나 구조에 의해 발생된 신호들을 수신하는 신호 처리 장치를 포함한 많은 요소에 의해 결정된다.

도 1 및 2 를 참조하여, 위치(14)에 있을 위성 수신 안테나(16)는 위성 수신 위치에 있고, 예를 들어 위성 12d 같은 위성들 중 하나로 부터의 신호를 수신하도록 방향 설정되어져 있다. 제 1 안테나(16)가 위성(12d)으로 부터의 신호들을 최적으로 수신하기 위해 방향 설정되어야 하는 아지머스 및 고도는 예를 들어 각각 247.3도 및 25.7도일 것이다.

도 1에 도시된 방향성에서, 위치(14)에 있는 위성 수신 안테나(16)는 동일 주파수로 위성 신호가 존재하는 동안 지상 송신기(20)로 부터의 신호들을 수신할 수 없다. 두 요소가 위성과 지상 신호 사이의 간섭을 방지하기 위해 결합한다. 첫번째, 지상 송신기(20)로 부터 전송되는 신호들은 위성 수신 안테나(16)의 가시각 범위 밖에 있는 위치(14)를 향해 무선 전송 경로(40)를 따라 이동한다. 따라서, 지상 신호는 안테나의 가시각 안에 있는 위성 신호 경로를 따라 이동하는 위성 신호와 비교해서 위성 신호 안테나(16)로부터 비교적으로 낮은 이득을 수신한다. 두번째, 지상 전송 파워 레벨은 발명에 따라 제어되며, 무선 전송 경로(40)를 따라 이동하는 신호에 비해 안테나(16)에 의해 제공되는 낮은 이득을 가진 위치(14)에서의 지상 신호들은 안테나에서 위성 입력 신호들에 대한 간섭 레벨 이하인 지상 입력 신호로 된다. 따라서, 지상 신호들이 안테나(16)에 의해 현실적으로 포착되고 안테나로 부터의 지상 입력 신호를 발생시킴에도 불구하고, 위성 입력 신호는 위성과 지상 입력 신호들 사이에서 구별하기 위해 안테나와 결부된 신호 처리 장치와 비교해서 충분히 강하다. 간섭 레벨은 첫째로 신호 처리 장치를 포함한 몇몇 요소에 의존할 것이며, 현재의 기술로 위성 입력 신호의 레벨 이하인 3 데시벨(dB)에서 5 데시벨(dB)의 범위일 것이다.

비록 무선 경로(40)를 따르는 지상 전송의 방향 및 지상 신호 파워 레벨이 동일 주파수에서 위성 신호를 가진 지상 신호들이 간섭하는 것을 방지하기 위해 결합하지만, 지상 전송의 파워 레벨은 위치(14)에서 사용가능한 신호를 발생시키기에 여전히 충분하다. 상기 위치에서 지상 신호들을 수신하기 위해 도 2 에 도시된 안테나(18)와 같은 지상 수신 안테나가 필요하다. 지상 수신 안테나(18)는 지상 신호들이 지상 안테나에서 위성 신호에 의해 발생되는 입력으로 부터 구별되는 입력을 발생시키는 것을 보장하기 위해 위성 수신 안테나(16)와 유사한 방향 이득 성질을 가진다. 예를 들어, 위치(14)에서 지상 수신 안테나(18)는 지상 송신기(20)로 부터의 무선 전송 경로(40)를 가지고 일직선으로 정렬된 중심라인(30)을 가질 수 있다. 안테나(18)의 중심라인으로 부터의 방향 수신 범위 또는 가시각은 도 1에서 r max 로 도시된다. 이 방향성에서, 위성 신호들은 지상 수신 안테나(18)의 가시각의 충분히 밖에 있으며 지상 신호들과 비교해서 훨씬 낮은 이득을 수신한다. 그 위치(14)에서 지상 신호들은 충분히 강하며, 지상 수신 안테나(18)에 의해 제공되는 이득의 도움으로 지상 신호들은 지상 수신 안테나에서 위성 신호로 부터 생기는 어떤 입력 신호와 구별되는 지상 입력 신호로 된다. 현재의 기술로 지상 수신 안테나(18)로 부터의 지상 입력 신호들은 3 데시벨(dB)에서 5 데시벨(dB) 또는 구별되어 지는 지상 입력 신호를 위해 지상 수신 안테나로 부터의 위성 입력 신호의 파워 레벨 그 이상일 수도 있다. 따라서, 발명에 따른 지상 전송 장치 및 방법은 위성 및 지상 신호가 위치(14)에서 동시에 수신되고 사용되는 전혀 다른 정보 또는 데이터를 반송하게 한다.

신호들 사이에 간섭없이 위성 신호와 동일한 주파수로 지상 신호를 전송하는 능력은 오로지 위성 전송을 위해 특정적으로 미리 보류된 스펙트럼의 지상의 재사용을 위한 기회를 제공한다. 더욱이, 본 발명에 따른 지상 전송이 제한된 유효 전송범위를 가지기 때문에, 지상 전송을 위해 재사용된 스펙트럼은 많은 다른 지리상의 범위에서 지상 전송을 위해 또한 재사용 될 수도 있다.

위치(14)에서 또는 다른 사용자 위치에서 지상 수신 안테나(18)는 본 발명의 구성 성분이 아님을 알게 될 것이다. 지상 수신 안테나(18)는 오직 본 발명에 따른 지상 전송 장치 및 방법으로서의 사용을 강조하는 목적에 관한 점에서 논의될 것이다. 위성 수신 안테나(16)도 또한 발명의 구성 성분이 아니다. 오히려, 위성 수신 안테나(16)는 지상 신호들이 본 발명에 따라 전송되야하는 방법 및 방향을 설명하는 목적에 관한 점에서 논의된다. 어떤 경우, 임의의 사용자 위치(14)에 있을 수 있는 위성 및 지상 수신 안테나는 단일 구조물로 결합되는 것을 필요로 하지 않는다. 도 2에 도시된 결합된 구조물(22)은 이런 점에 밝혀진 지상 전송 발명을 설명하기 위한 편의에서 도시된다. 전방향 위성 수신 안테나의 경우, 안테나는 도 1 및 2 에 도시된 것과 같은 중심라인, 및 가시각 또는 방향 수신 범위를 가지지 않는다. 오히려, 안테나에 의해 제공되는 이득은 신호가 안테나에 도달하는 방향에 실제적으로 독립적이다. 그 경우, 발명의 방법은 앞서 설명한 위성 수신 안테나가 방향 안테나인 경우와 유사한 제 1 주파수로 전송하는 지상 신호를 포함한다. 그러나, 지상 신호들이 전송되는 방향은 전방향 위성 수신 안테나에서 수신된 위성 입력 신호에 관해서는 간섭 레벨 이하의 지상 입력 신호를 발생시키기 위해선 신뢰될 수 없다. 오히려, 전방향 위성 수신 안테나에 대해 지상 전송 파워 레벨은 사용자 위치에 있는 지상 신호들이 사용자 위치에서 위성 신호에 대해 간섭 레벨 이하가 되도록 제어된다. 전방향 안테나가 지상 및 위성 신호 모두에 대해 동일한 이득을 제공하기 때문에, 위성 수신 안테나 위치에 있는 이 신호 레벨은 지상 입력 신호들이 위성 입력 신호들에 대해 간섭 레벨 이하가 되는 것을 보장한다.

도 3을 참조하여, 다수의 지상 송신기(32)는 넓은 영역에 대하여 수신되기에 충분한 강도의 지상 신호들을 제공하도록 요구될 수도 있으나, 동일 주파수로 위성 신호와 간섭을 방지하기 위해 충분히 낮은 지상 신호를 제공하도록 요구될 수도 있다. 도 3의 각 송신기(32)는 거의 180도의 아지머스 범위(A)내에서 그리고 유효 수신 범위(R)까지 지향적으로 전송한다. 따라서, 각 송신기(32)는 유효 전송 지역(43)으로 전송한다. 이러한 송신기 간격 및 송신 범위로 인해, 지상 송신기로부터의 신호는 몇몇 지상 송신기의 결합된 유효 전송 범위를 포함하는 지리적 서비스 영역 이내의 소정의 위치에서 수신될 것이다. 비록 예로서 180도의 방향 범위가 도시되었지만, 지상 송신은 본 발명의 범위 이내의 다른 범위내에 존재할 수도있다. 그러나, 각각의 경우 각 송신기(32)로 부터의 지상 송신은 소정의 위치에서 위성 수신 안테나 가시각의 밖에 있으며, 발명에 따른 지상 신호 파워 제한으로써 지상 신호들이 동일한 주파수로 전송된 위성 신호와 간섭하지 않는 방향에 있다. 발명의 또 다른 특징으로, 사용자 위치 그 자체는 위성 주파수로 지향적으로 전송하기 위해서 송신기를 포함할 수도 있다. 사용자 위치에서의 그러한 전송 능력은 사용자 위치로 또는 사용자 위치로 부터 무선 통신을 하게 한다. 사용자 위치로 부터의 전송은 인접한 위성 수신 안테나의 가시각 안의 어떤 방향도 포함하지 않도록 제한될 것이고 다른 지상 전송에 관해서 앞서 설명된 전송 파워에 대해 제한될 것이다.

도 3에 그려진 배치같이 본 발명의 다중 지상 송신기 적용에서, 비록 필요한 것은 아니지만, 몇몇 송신기(32)로 부터의 신호에 대해 동기화되는 것이 바람직하다. 이런 의미에서 동기화는 두 개의 또는 더 많은 다른 송신기의 유효 송신 영역(반경 R 로 정의된 영역) 안에 있는 사용자 위치에서 실질적으로 동시에 수신될 수 있도록 각 송신기가 동일한 주파수로 동일한 데이터를 전송하는 것을 의미한다. 따라서, 사용자가 그들의 지상 수신 안테나를 향하게 하는 어떤 송신기(32)에 관계없이, 사용자는 지리적 서비스 영역에서 그 주파수로의 다른 사용자의 지상 신호들과 같은 동일한 데이터를 수신한다. 송신기는 이런 동기화된 전송을 가능하게 하기 위해 신호 동기화 수단(44)과 결합할 수도 있다. 기술 분야의 당업자는 몇몇 다른 배치들이 그러한 동기화를 제공하기 위해 사용되어질 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 신호 동기화 수단(44)은 송신기(32) 사이에 전송된 또는 동기화된 신호인 통신 데이터를 위해 광섬유 같은 고속 통신 링크 또는 고속 전자 통신 링크를 포함할 수도 있다. 택일적으로 동기화 수단(44)은 하나의 송신기(32)에서 그 다음으로 수신된 신호들을 중계하기 위해 고 이득 안테나를 포함할 수도 있다. 그런 중계 안테나 및 고속 통신 링크들은 발명에 따른 동등한 신호 동기화 수단으로 생각될 수 있다.

앞서 논의된 점 및 도 1을 참조하여, 지상 신호가 전송될 수 도 있는 파워 레벨은 동일 주파수로 전송된 위성 신호와의 간섭을 방지하기 위해 제한되야 한다. 그러나, 전송 파워는 예를 들어 위치(14)같은 거리상으로 떨어진 위치에서 사용가능한 신호 레벨을 생산하기에 여전히 충분한 강도이어야 한다. 지상 전송 신호의 파워 레벨은 송신기 가까이에서 가장 높고 송신기로부터의 거리가 증가함에 따라 감소한다. 따라서, 전송 파워는 송신기(20)에 가장 근접한 잠재적인 위성 신호 사용자 위치에서의 최대 지상 신호 레벨에 의해 제한된다. 지상 전송기에 가장 근접한 위성 사용자 위치에서의 최대 지상 신호 레벨은 그 위치에서 위성 수신 안테나에 의해 수신될 수도 있는 위성 입력 신호에 관해 단지 간섭 레벨 이하인 가장 근접한 위치에 있는 위성 수신 안테나에서 지상 입력 신호를 발생시키는 신호이다. 지상 송신기(20)에 가장 근접한 위치에서 이런 강도의 신호들을 발생시키는 전송 파워는 최대 허용 전송 파워를 의미하고 유효 전송 범위 또는 지상 전송 범위를 결정한다. 이 최대 레벨 및 최대 레벨 이하의 모든 전송 파워 레벨은 비간섭 파워 레벨이고 송신기(20)의 유효 전송 범위에서 소정의 위성 수신 안테나에서 비간섭 지상 입력 신호를 발생시킨다.

지상 송신기 주위의 소정의 범위는 제한 구역으로 지정되고 지상 송신기에 가장 근접한 위치는 제한 구역의 가장 자리 위치로 정의된다. 이 경우, 지상 송신기의 전송 파워는 제한구역의 가장 자리의 "최대 근접 위치" 에서 지상 신호들이 단지 간섭 파워 레벨 이하이기 위해 제어된다. 제한 구역 내의 위치에서 지상 신호 레벨은 위성 수신 안테나 설계가 안테나의 방향성을 증가시키기 위해 수정되지 않으면 위성 신호와 간섭을 일으킬수 있는 레벨, 즉 위성 신호에 제공되는 이득과 지상 신호에 제공되는 이득 사이의 차이다.

본 발명에 부합하여 지상 신호가 전송되는 최대 파워 레벨은 부분적으로 다양한 사용자 위치에서 위성 신호의 파워 레벨에 의존한다. 도 1 및 4 에 도시된 대로, 본 발명의 한 실시 형태는 위성 신호의 파워 레벨을 검출하고 지상 송신기(20)의 파워 레벨을 셋팅하기 위한 파워 레벨을 사용하기 위해 지상 전송 파워 컨트롤 배치 또는 수단(46)을 포함한다. 이제 도 4 를 참조하여, 지상 전송 파워 레벨 제어 수단(46)은 위성 신호 강도를 검출하는 교정 수신기 또는 다른 적절한 장치를 포함할 수도 있다. 상기 설명된 교정 수신기는 위성 수신 안테나(48), 다운 컨버터(50), 특히 채널 선택기(52) 및 검파 증폭기(54)를 포함한다. 교정 수신기는 비교기 한 쪽 입력에 연결된 가변 저항 장치(57)를 가진 비교기(56)를 또한 포함한다. 비교기의 다른 쪽 입력은 검파 증폭기(54)로 부터의 신호를 수신하기 위해 연결된다. 비교기(56)의 출력은 지상 송신기(20)와 결합된 레벨 제어 장치(58)에 연결된다. 상기 설명된 송신기(20)는 지상 전송을 위해 입력을 수신하고 부호화하는 엔코더(60)를 포함하며, 전송을 위해 원하는 변조를 제공하기 위해 변조기(62)를 또한 포함한다. 레벨 제어 장치(58)는 변조기(62)와 전송을 위해 신호를 원하는 더 높은 주파수로 변환하는 업 컨버터 사이에 위치한다. 이어 변환된 신호는 파워 증폭기(64)에 의해 증폭되고 송신기 안테나(66)로 향한다.

파워 레벨 제어 장치(46)는 특정의 위성 방향 및 전송 파워에 기인해서 지상 전송 신호로 부터의 간섭에 가장 영향 받기 쉬운 위성 신호를 연속적으로 모니터링함으로써 작동한다. 위성 수신 안테나(48)는 가장 민감한 위성으로 부터의 신호를 수신하기 위해 방향 설정 되며, 수신된 신호는 다운 컨버터(50)에 의해 중간 주파수로 다운 컨버팅된다.

다운 컨버팅된 신호는 단일 채널을 분리하는 채널 선택기(52)에 의해 처리될 것이고 이어 분리된 신호는 검출 증폭기(54)에 의해 dc 전압 신호로 필터링되고 변환된다. 이 dc 전압 신호는 수신된 위성 신호의 파워 레벨을 표시하며, 비교기(56)에 의해 기준 신호와 비교된다. 기준 신호는 비교기 출력이 0 이되도록 하기 위해 최초로 가변 저항(57)에 의해 셋팅된다. 이 최초 셋팅에서, 송신기(20)의 전송 파워 레벨은 최대 비간섭 파워 레벨에서 셋팅된다. 이 파워 레벨에서 송신기 주위의 어떤 제한 구역을 넘어선 다양한 위치에서 지상 신호들은 동일 주파수로 어떤 위성 입력 신호에 관해 간섭 파워 레벨 이하인 지상 입력 신호를 야기한다. 그러나, 안테나(48)에서 수신된 위성 신호들의 신호 파워가 시간에 따라 변하므로, 비교기(56)의 출력은 레벨 제어(58)가 지상 송신기(20)의 전송 파워를 적당히 변하게 한다. 위성 신호가 초기 조건보다 약하게 될 때, 비교기(56) 출력은 0 보다 작고 이로인해 레벨 제어(58)가 송신기(20)로 부터의 전송 파워를 감소하게 한다. 위성 신호가 점점 강해지면, 비교기(56) 출력은 0 으로 복귀하고 이로인해 레벨 제어(58)가 송신기 안테나로(66)로 가는 전송 파워를 증가하게 한다.

본 발명의 방법은 이제 특히 도 1 및 2 에 관해서 설명된다. 제 1 주파수는 예를 들어 위성 12d 같은 위성으로부터 위성 신호(42) 경로를 따라 위치(14)로 위성 신호를 전송하기 위해 이미 사용되고 있다. 위성 신호들은 도 2 에 도시된 위성 수신 안테나(16)을 가진 위치(14)에서 수신된다. 위성 수신 안테나(16)는 안테나 중심라인(28)을 따라 최대 이득 및 각이 안테나 중심라인으로 부터 커지면 더 적은 이득을 가지는 방향 수신 특성을 갖는다. 위성 수신 안테나(16)는 위성 신호 경로(42)가 안테나의 중심라인(28) 또는 중심라인 주위의 다른 편상의 가시각 d max 내에 있는 위성 수신 지점으로 향해진다. 이 위성 수신 지점에서, 위성 신호는 위성 수신 안테나(16)로 부터 위성 입력 신호를 발생시키며 이 입력 신호는 특정 신호 처리 장치를 위해 적어도 최소 사용 가능 신호 레벨에 있다. 본 발명의 방법은 제 1 주파수, 즉 위성신호가 전송되는 동일한 주파수로 지상 신호를 전송하는 것을 포함한다. 지상 신호들은 송신기(20)에서 위치(14)까지의 무선 전송 경로를 포함하는 방향으로 전송된다. 본 발명에 따라, 송신기(20)는 무선 전송 경로(40)가 위성 수신 안테나 중심라인(28)에 대한 각에 있도록 위치하며, 이 각은 위치(14)에 있는 지상 신호들이 안테나(16)에서 발생된 위성 입력 신호에 관해 간섭 레벨 이하인 지상 입력 신호들을 발생시킬 만큼 충분히 크다. 위치(14)에 있는 지상 신호들은 적어도 최소 사용 가능한 지상 신호 레벨인 파워 레벨에 있다. 이 최소 사용가능한 지상 신호 레벨에서 지상 신호는 사용자 위치(14)에 있을 지상 안테나(18)에 의해 추출될 것이다. 지상 안테나(18)는 위성 신호들이 지상 신호와 간섭하지 않는 것을 보장하기 위한 방향 안테나이다.

현재의 기술하에서, 어떤 지상의 사용자 위치에서 위성 신호 레벨은 맑은 기상 조건의 경우 -120 dBm 에서 -125 dBm 까지의 범위일 수도 있을 것이며, 보다 불리한 기상 조건에서는 -122 dBm 에서 -127 dBm 까지의 범위일 수도 있을 것이다. 원래 위성 수신 안테나의 방향성 및 위성 수신 안테나와 결합한 신호 처리 장치의 가능 출력에 의존하므로, 사용자 위치에서의 지상 신호 파워 레벨은 대략 -95 dBm 이하로 유지되야 한다. 이 지상 신호 파워 레벨은 위성 신호들에 대해 약 34 dB 의 위성 수신 안테나 이득과 지상 신호들에 대해 약 -2 dB 의 이득 및 위성 입력 신호 파워 레벨 이하인 약 4 dB 의 간섭 레벨로 간주한다. 또한 현재의 기술하에서, 지상 입력 신호는 위성 입력 신호들의 구별 및 위성 입력 신호들로 부터 원하는 데이터를 추출하기 위한 신호 처리 장치를 위해 위성 입력 신호들 이하의 약 4.5 dB (3dB 에서 5dB 사이) 에서 유지되야 한다. 기술 분야의 당업자는 본 발명이 이러한 신호 파워 값에 제한되지 않는다는 것 및 이런 값들이 설명의 목적으로 제공됨을 인식할 수 있을 것이다.

또한 발명에 따르면, 지상 송신기(20)는 단지 지상 송신기의 유효 전송 범위 안의 어떤 위치에서 위성 신호와의 간섭을 피하는 무선 전송 통로를 따라 전송된다. 즉, 전송기(20)에서 어떤 위치(14)까지의 무선 경로(40)는 각각의 위치에서 적당히 정렬된 위성 수신 안테나에 대한 각에 있으며, 위성 수신 안테나로 부터의 지상 입력 신호들은 위성 수신 안테나로 부터 발생될 수도 있는 위성 입력 신호에 대해 항상 간섭 레벨 이하이다. 지상 전송 위치와 인접한 장소를 포함한 위치에서 원하는 지상 신호 강도를 보장하기 위해, 본 발명의 방법은 위성 신호의 신호 강도의 모니터링 및 검출된 위성 신호 강도에 기초한 최대 비간섭 파워 레벨에 대한 지상 전송을 셋팅하는 것을 또한 포함한다.

도 3 을 참조하여, 상기 방법은 제 2 지상 송신기(32)로 부터 제 2 지상 송신기로 부터의 범위 R 내의 소정의 위치인 제 2 위치로의 전송을 또한 포함한다. 제 2 송신기로부터 제 2 위치로의 무선 경로는 제 2 위치에서 위성 수신 안테나에 의해 수신된 위성 신호로 부터 생기는 위성 입력 신호에 관해서는 간섭 레벨 이하의 지상 입력 신호들을 발생시키기 위해 적당하게 제 2 위치의 위성 수신 안테나로 방향 설정된 각에 있다.

예

테스트는 모빌 테스트 안테나를 사용해서 행해졌다. 테스트 장치는 단일 처리 장치에 연결된 DBS 수신 안테나를 포함했다. 단일 처리 장치는 DBS 수신 안테나로 부터의 입력 신호들을 수신하기 위해 연결되었고 텔레비젼에 대해 원하는 채널 출력을 통제하기 위해 작동되었다. DBS 수신 안테나는 안테나 중심선으로 부터 대략 5도의 가시각 범위에서 31 dB 과 34 dB 사이의 이득을 제공하는 방향안테나였다. DBS 수신 안테나로 부터의 안테나 이득은 안테나 가시각 밖의 -2 dB 에서 -16 dB 까지 미친다.

52 feet AGL로의 고도 설정 및 엄밀한 수평 극성을 가진 아지머스 180도(정남)에서 최고 파워 출력을 가지며 방향 설정된 지향성 송신기 안테나를 가지는 지상 송신기가 테스트에 사용되었다. 지상 송신기 셋업은 테스트를 통해서 이런 구조에서 바뀌지 않았다. 단지 전송 파워는 아래에 논의되어질 것처럼 변화되었다.

간섭 테스트는 지상 송신기 위치에서 각각 이격된 몇몇 다른 테스트 위치 또는 사용자 위치에서 행해졌다. 각 테스트 위치에서 DBS 수신 안테나는 지상 송신기에 대한 시야각을 획득하기 위해 우선 고도 설정되며 이어 지상 송신기로 부터의 무선 전송 경로를 가지고 일반적으로 정렬된 중심라인에 대해 방향 설정되었다. 일단 시야각이 DBS 테스트 안테나와 지상 송신기 사이에서 입증되면, 등방성 수신 파워 레벨은 29dBm 인 전파워에서 지상 송신기로 부터 확립된다.

각 테스트 위치에서 DBS 수신 안테나는 특정 DBS 위성으로 부터 위성 신호를 수신하기 위해 최적으로 위치 설정된다. 즉, DBS 수신 안테나의 중심라인은 위성으로 부터의 신호 경로에 대해 정렬되었다. 특정 주파수로 위성 신호들은 수신되고 테스트 장치와 결합된 텔레비젼에 제공된다. 각 테스트 장소에서, 지상 송신기로 부터 테스트 장소로의 무선 전송 경로는 DBS 위성으로 부터 위성 신호를 수신하기 위해 최적으로 위치 설정된 DBS 수신 안테나의 가시각의 밖에 있었다. 지상 송신기는 12.470 기가 헤르쯔인 수신된 위성 신호같은 동일 주파수로 전송하기 위해 작동된다. 각 테스트에서 만일 불완전한 텔레비젼 수신에 의해 나타나는 것처럼 수신된 DBS 위성 신호와 간섭이 있었다면, 지상 송신기 파워는 어떤 간섭도 발생하지 않을 때까지 감소되었고 이 레벨, 즉 단지 간섭 레벨 이하의 파워 레벨은 기록되었다.

테스트들이 행해지는 기상 상태에서, 각 장소에서의 위성 신호 파워 레벨은 약 -125 dBm 으로 계산된다. 이러하 조건에서, 13 dBm 의 지상 전송 파워 레벨은 지상 전송 안테나에서 약 9.9 마일 떨어진 위치에서 사용가능한 지상 신호를 발생시키는 동안 전송 방향에서 지상 송신기 주위의 약 0.25 마일의 제한 구역을 형성한다. 이 테스트 장소에서의 지상 신호 파워 레벨은 약 -137 dBm 정도였다.

상기 설명된 실시예는 발명의 원리를 설명하려는 의도이고, 발명의 범위를 한정하지 않는다. 다양한 다른 실시예 및 상기 실시예에 대한 변경이 덧붙인 청구 범위에서 벗어남이 없이 기술 분야의 당업자에 의해 행해질 수도 있다.

Claims (32)

1. 제 1 위치에 있는 위성 수신 안테나에서 수신을 위해 위성 신호 경로를 따라 위성으로 부터 상기 제 1 위치로 위성 신호를 전송하기 위하여 이미 사용된 제 1 전송 주파수를 재사용하기 위한 방법으로서, 상기 위성 수신 안테나는 위성 수신 안테나 중심라인을 따라 수신한 신호에 대해 최대 이득 및 각이 상기 중심라인으로 부터 커지면 보다 적은 이득을 발생시키며, 상기 위성 전송 경로가 상기 위성 수신 안테나 중심라인 주위의 위성 수신 가시각 내에 있는 위성 수신 위치에 상기 위성 수신 안테나가 위치할 때, 상기 위성 신호들이 적어도 최소 사용 가능한 위성 입력 신호 레벨에 있는 상기 위성 수신 안테나로 부터의 위성 입력 신호들을 발생시키기 위해 상기 위성 신호가 상기 제 1 위치에서 신호 파워 레벨을 가지도록 된 제 1 전송 주파수를 재사용하기 위한 방법에 있어서,

   제 1 지상 송신기로부터 제 1 전송 주파수로 지상 신호들을 전송하는 단계를 포함하며,

   상기 지상 신호들은 상기 제 1 송신기로부터 상기 제 1 위치로 무선 전송 경로를 포함한 방향으로 전송되고, 상기 위성 안테나가 상기 위성 수신 위치에 있을 때, 상기 무선 전송 경로는 상기 위성 수신 안테나 중심라인으로 부터 소정의 각도로 배치되어, 제 1 위치에 있는 상기 지상 신호들은 상기 위성 수신 안테나에서 상기 위성 입력 신호들에 대한 간섭 파워 레벨보다 적은 파워 레벨에 있는 지상 입력 신호로 되며, 상기 제 1 위치에 있는 상기 지상 신호들은 적어도 최소 사용가능한 지상 신호 레벨에서 파워레벨을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 지상 신호들은 제 1 송신기 주위의 제한된 아지머스 범위에서 지향적으로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 제 1 지상 송신기로부터 복수의 무선 전송 경로를 따라 전송되는 단계를 더 포함하며,

   상기 각 무선 전송 경로는 상기 경로를 따라 있는 소정 위치에서 위성 신호를 수신하기 위해 정렬된 위성 수신 안테나의 중심라인으로 부터 소정 각도로 위치하며, 상기 각은 상기 위치에 있는 지상 신호들이 상기 위성 수신 안테나에서 수신된 위성 신호로 부터 발생하는 위성 입력 신호에 대한 간섭 파워 레벨 이하의 파워 레벨에 있는 지상 입력 신호로 되도록 하는 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   제 2 위성 수신 안테나가 위성으로 부터 제 2 위치로 제 2 위성 수신 경로를 따라 상기 제 1 주파수로 전송된 위성 신호들을 수신하는 상기 제 2 위치가 있고, 상기 제 2 위성 수신 안테나는 상기 제 2 수신 안테나의 중심라인을 따라 수신된 신호들에 대한 최대 이득을 형성하며, 상기 위성 신호들은 상기 위성 전송 경로가 제 2 위성 수신 안테나의 중심라인 주위의 위성 수신 가시각 내에 놓인 제 2 위성 수신 위치의 상기 제 2 위치에 상기 제 2 위성 수신 안테나가 위치하도록 상기 제 2 위치에서 신호 파워 레벨을 가지며, 상기 위성 신호들은 적어도 최소 사용 가능한 위성 입력 신호 레벨에 있는 상기 제 2 위성 수신 안테나로 부터의 입력 신호들로 되며,

   상기 방법은 제 2 송신기 위치에서 제 2 지상 송신기로 부터의 상기 제 1 전송 주파수로 지상 신호들을 전송하는 단계를 더 포함하며,

   상기 제 2 지상 송신기는 상기 제 1 지상 송신기에 대한 유효 전송 범위와 다른 유효 전송 범위를 가지고 상기 제 2 지상 전송기의 유효 전송 범위는 상기 제 2 위치를 포함하며, 상기 제 2 지상 송신기로 부터의 상기 지상 신호들은 상기 제 2 지상 송신기로 부터 상기 제 2 위치로 무선 전송 경로를 포함하는 방향으로 전송되며, 상기 제 2 위치로의 상기 무선 전송 경로는 상기 제 2 위성 수신 안테나의 중심라인으로 부터 소정 각도로 위치하여, 상기 제 2 위성 수신 안테나가 상기 제 2 위치에 있는 상기 위성 수신 위치에 있을 때, 상기 제 2 위치에 있는 상기 제 2 송신기로 부터의 상기 지상 신호들은 상기 제 2 위성 수신 안테나로 부터 상기 위성 입력 신호들에 대한 간섭 파워 레벨 이하의 파워 레벨에 있는 지상 입력 신호로 되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 지상 송신기 및 상기 제 2 지상 송신기는 상기 제 1 전송 주파수로 동일한 데이터를 동시에 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 지상 송신기의 유효 전송 범위는 상기 제 2 지상 송신기의 유효 전송 범위와 중첩되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 1 지상 송신기의 유효 전송 범위 및 상기 제 2 지상 송신기의 유효 전송 범위는 중첩되지 않으며, 상기 제 1 지상 송신기 및 상기 제 2 지상 송신기는 각각 동시에 상이한 주파수로 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 제 2 지상 송신기로 부터 신호를 전송하는 단계를 더 포함하며,

   상기 제 1 지상 송신기의 유효 전송 범위 및 상기 제 2 지상 송신기의 유효 전송 범위는 중첩되며,

   상기 제 1 지상 송신기 및 상기 제 2 지상 송신기는 각각 동시에 상이한 주파수로 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 위성 신호들은 복수의 위성들로 부터 전송되며, 상기 각 위성은 상기 제 1 위치로 부터 상이한 위성안테나 중심라인 주위의 위성 수신 가시각 내의 수신을 위해 상기 중심라인을 따라 정렬된 상기 위성 안테나에서 위성입력 신호로 되는 위성 신호들을 전송하며, 무선 전송 경로는 상기 각 위성 수신 안테나 중심라인으로 부터 소정 각도로 위치하여, 상기 제 1 위치에 있는 상기 지상 신호들은 지상 입력 신호들이 상기 위성 입력 신호들에 대한 간섭 레벨보다 적은 파워 레벨에 있는 상기 중심라인을 따라 정렬된 상기 위성 수신 안테나로 부터 지상 입력 신호로 되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 제 1 지상 송신기 근처의 위치에서 상기 위성 신호 파워 레벨을 연속적으로 검출하는 단계; 및

    상기 제 1 지상 송신기 근처에서 검출된 위성 신호 파워 레벨을 기초로 상기 제 1 지상 송신기의 전송 파워를 비간섭 레벨로 셋팅하는 단계를 더 포함하며,

    상기 비간섭 레벨은 실제적으로 상기 제 1 지상 송신기 주위의 유효 전송 범위 내의 각 위치가 상기 위치에서 위성 신호들을 수신하기 위해 정렬된 위성 수신 안테나로 부터 비간섭 지상 입력 신호들을 발생시키기 위한 파워 레벨에서 상기 제 1 지상 송신기로 부터 지상 신호들을 수신하는 것을 보장하는 레벨이며, 상기 비간섭 지상 입력 신호들은 상기 위치에서 상기 위성 수신 안테나에 의해 발생되는 상기 위성 입력 신호에 대한 상기 간섭 레벨 이하의 파워 레벨을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 위성 신호 경로를 따라 위성에서 제 1 위치로 전송된 위성 신호들과 공통 주파수를 통해 지상 전송 신호를 동시에 제공하는 장치로서, 상기 위성 신호들은 상기 제 1 위치에 있는 위성 수신 안테나에서 수신을 위해 제 1 주파수로 전송되며, 상기 위성 수신 안테나는 위성 수신 안테나 중심라인을 따라 수신된 신호들에 대해 최대 이득 및 각이 상기 중심라인으로 부터 커지면 보다 적은 이득을 발생하며, 상기 위성 신호들은 신호 파워 레벨을 가지며, 상기 위성 신호들은 상기 위성 전송 경로가 상기 위성 수신 안테나 중심라인 주위의 위성 수신 가시각 내에 있는 위성 수신 위치에 상기 위성 수신 안테나가 위치할 때, 위성 신호들이 위성 수신 안테나에서 적어도 최소 사용 가능한 위성 입력 신호 레벨에 있는 위성 입력 신호들로 되도록 하는 신호 파워 레벨을 가지는, 전송된 위성 신호들과 공통된 주파수를 통해 지상 전송 신호를 동시에 제공하는 장치에 있어서,

    제 1 지상 송신기 위치에서 상기 제 1 위치로 무선 전송 경로를 따라 상기 제 1 주파수로 신호들을 전송하기 위한 제 1 지상 송신기를 포함하며,

    상기 무선 전송 경로는 상기 위성 수신 안테나 중심라인으로 부터 소정 각도로 위치하여, 위성 수신 안테나가 위성 수신 위치에 있을 때, 상기 제 1 위치에 있는 지상 신호들은 위성 입력 신호에 대한 간섭 레벨보다 적은 파워레벨에 있는 위성 수신 안테나로 부터의 지상 입력 신호로 되고, 상기 제 1 위치에 있는 상기 지상 신호들은 적어도 최소 사용 가능한 지상 신호 레벨에서 파워 레벨을 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 지상 송신기는 상기 제 1 송신기 주위의 제한된 아지머스 범위에서 상기 지상 신호들을 지향적으로 전송하기 위해 지향성 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 지상 송신기는 상기 제 1 지상 송신기로 부터 복수의 무선 전송 경로를 따라 전송하며, 상기 무선 전송 경로는 상기 경로를 따라 소정 위치에서 위성 신호들을 수신하기 위해 정렬된 위성 수신 안테나의 중심라인으로 부터의 소정 각도로 위치하며, 상기 각은 상기 위치에 있는 지상 신호들이 상기 위성 수신 안테나에서 수신된 위성 신호로 부터 발생하는 위성 입력 신호에 대한 간섭 레벨 이하의 파워 레벨에 있는 지상 입력 신호로 되도록 하는 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제 11 항에 있어서, 제 2 송신 위치에서 상기 제 1 주파수로 지상 신호를 전송하는 제 2 지상 송신기를 더 포함하며, 상기 제 2 지상 송신기는 상기 제 1 지상 송신기에 대한 유효 전송 범위와 상이한 유효 전송 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제 14 항에 있어서, 제 1 지상 송신기 및 제 2 지상 송신기와 결합되며, 상기 신호 동기화 수단은 상기 제 1 지상 송신기 및 상기 제 2 지상 송신기가 상기 제 1 주파수로 동일한 데이터를 동시에 전송하도록 하는 신호 동기화 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 지상 송신기의 상기 유효 전송 지역은 상기 제 2 지상 송신기의 유효 전송 범위와 중첩되는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제 13 항에 있어서,

    상기 제 1 지상 송신기의 유효 전송 범위 및 상기 제 2 지상 송신기의 유효 전송 범위가 중첩하지 않으며,

    상기 제 1 지상 전송기 및 상기 제 2 지상 전송기는 상기 제 1 주파수로 상이한 데이터를 동시에 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제 11 항에 있어서,

    상기 위성 신호들은 복수의 위성들로 부터 전송되며, 상기 각 위성은 상기 제 1 위치로 부터 상이한 위성안테나 중심라인 주위의 위성 수신 가시각 내의 수신을 위해 상기 중심라인을 따라 정렬된 상기 위성 안테나에서 위성입력 신호로 되는 위성 신호들을 전송하며, 무선 전송 경로는 상기 각 위성 수신 안테나 중심라인으로 부터 소정 각도로 위치하여, 상기 제 1 위치에 있는 상기 지상 신호들은 지상 입력 신호들이 상기 위성 수신 안테나에서 발생된 상기 위성 입력 신호들에 대한 간섭 레벨 이하의 파워 레벨에 있는 상기 중심라인을 따라 정렬된 상기 위성 수신 안테나로 부터 지상 입력 신호로 되는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 지상 송신기 근처의 위치에서 상기 위성 신호 파워 레벨을 연속적으로 검출하기 위한 위성 신호 파워 모니터링 수단; 및

    상기 위성 신호 파워 검출 수단들에 의해 검출된 상기 위성 신호 파워 레벨을 기초로 상기 제 1 지상 송신기의 전송 파워를 비간섭 신호 레벨로 셋팅하기 위해 제 1 지상 송신기와 연결된 전송 파워 조정 수단을 더 포함하며,

    상기 비간섭 레벨은 상기 제 1 지상 송신기 주위의 유효 전송 범위 내의 각 위치가 상기 위치에서 위성 신호들을 수신하기 위해 정렬된 위성 수신 안테나로 부터 비간섭 지상 입력 신호들을 발생시키기 위한 파워 레벨에서 상기 제 1 지상 송신기로 부터 지상 신호들을 수신하는 것을 보장하는 레벨이며, 상기 비간섭 지상 입력 신호들은 상기 위치에서 상기 위성 수신 안테나에 의해 발생되는 상기 위성 입력 신호에 대한 상기 간섭 레벨 이하의 파워 레벨을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
20. 위성으로 부터 전송된 위성 신호들과 공통 주파수를 통해 지상 전송 신호를 동시에 제공하는 장치로서, 상기 위성 신호들은 위성 전송 경로를 따라 제 1 주파수로 지리적 서비스 영역 내의 어디에나 있는 위치의 위성 수신 안테나로 전송되며, 상기 위성 수신 안테나는 위성 수신 안테나 중심라인을 따라서 수신된 신호에 대해 최대 이득 및 각이 상기 중심라인으로 부터 커지면 보다 적은 이득을 발생하며, 상기 위성 신호들은 상기 위성 전송 경로가 상기 위성 수신 안테나 중심라인 주위의 위성 수신 가시각 내에 있는 위성 수신 위치에 상기 위성 수신 안테나가 위치할 때, 상기 위성 수신 안테나에서 위성 입력 신호로 되어, 상기 위성 입력 신호들이 적어도 최소 사용 가능한 위성 입력 신호 레벨에 있도록 하는 신호 파워 레벨을 가지는, 전송된 위성 신호들과 공통 주파수를 통해 지상 전송 신호를 동시에 제공하는 장치에 있어서,

    각각 지상 전송기는 상기 제 1 주파수로 지상 신호들을 전송하는 복수의 이격된 지상 전송기들을 포함하며,

    상기 복수의 이격된 지상 송신기들은 동시에 지리적 서비스 영역 내의 각각의 위치가 지상 송신기들 중 하나에 대해 무선 전송 경로를 가지도록 배치되며, 상기 무선 전송 경로는 상기 위성 수신 안테나가 각각의 위치에서 상기 위성 수신 위치에 있을 때, 각각의 위치에 있는 상기 지상 신호들은 적어도 최소 사용 가능한 지상 신호 레벨에 있지만, 위성 수신 안테나에서 위성 입력 신호에 대한 간섭 레벨보다 적은 파워 레벨에 있는 지상 입력 신호로 되도록 상기 위성 수신 안테나 중심라인으로 부터 소정 각도로 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 다수의 지상 송신기는 어떠한 지상 송신기도 소정 위치의 상기 위성 수신 위치에 있는 위성 수신 안테나의 중심라인으로 부터 소정 각도로 위치한 통로로 전송하지 않도록 배치되며, 상기 위치에 있는 상기 지상 신호들은 상기 위성 수신 안테나에서 상기 위성 입력 신호에 대한 간섭 파워 레벨 또는 그 이상의 레벨에 있는 입력 신호로 되는 것을 특징으로 하는 장치.
22. 제 20 항에 있어서, 지상 송신기가 제 1 주파수로 동일한 신호들을 동시에 전송하게 하기 위해 상기 각 지상 송신기와 결합된 신호 동기화 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
23. 제 20 항에 있어서, 상기 각 지상 송신기는 상기 각각의 송신기 위치로 부터 공통 아지머스 범위에서 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
24. 제 20 항에 있어서, 상기 제 1 주파수는 약 1000 메가헤르쯔 이상인 것을 특징으로 하는 장치.
25. 제 20 항에 있어서, 지리적 서비스 영역 내의 위치에서 상기 위성 신호 파워 레벨을 연속적으로 검출하기 위한 위성 신호 파워 모니터링 수단; 및

    상기 위성 신호 파워 모니터링 수단들에 의해 검출된 상기 위성 신호 파워 레벨을 기초로 상기 지상 송신기의 전송 파워를 비간섭 신호 레벨로 셋팅하기 위해 지상 송신기와 연결된 전송 파워 조정 수단을 더 포함하며,

    상기 비간섭 레벨은 지리적 서비스 영역 내의 유효 전송 범위 내의 각 위치가 상기 위치에서 위성 신호들을 수신하기 위해 정렬된 위성 수신 안테나로 부터 비간섭 지상 입력 신호로 되기 위한 파워 레벨에서 각각의 상기 지상 송신기들로 부터 지상 신호들을 수신하는 것을 보장하는 레벨이며, 상기 비간섭 지상 입력 신호들은 상기 위치에서 상기 위성 수신 안테나에 의해 발생되는 상기 위성 입력 신호에 대한 상기 간섭 입력 신호보다 적은 파워 레벨을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
26. 위성으로 부터 전송된 위성 신호들과 공통 주파수를 통해 지상 전송 신호를 동시에 제공하는 방법으로서, 상기 위성 신호들은 위성 전송 경로를 따라 제 1 주파수로 지리적 서비스 영역 내의 위치의 위성 수신 안테나로 전송되며, 상기 위성 수신 안테나는 위성 수신 안테나 중심라인을 따라서 수신된 신호에 대해 최대 이득 및 상기 중심라인으로 부터 멀어지는 각에서 보다 적은 이득을 발생하며, 상기 위성 신호들은 상기 위성 전송 경로가 상기 위성 수신 안테나 중심라인 주위의 위성 수신 가시각 내에 있는 위성 수신 위치에 상기위성 수신 안테나가 위치할 때, 상기 위성 수신 안테나에서 위성 입력 신호로 되어, 상기 위성 입력 신호들이 적어도 최소 사용 가능한 위성 입력 신호 레벨에 있도록 하는 신호 파워 레벨을 가지는, 위상 신호와 지상 전송 신호를 동시에 제공하는 방법에 있어서,

    복수의 이격된 지상 송신기들로 부터 상기 제 1 주파수로 지상 신호들을 전송하는 단계를 포함하며,

    상기 복수의 이격된 지상 송신기들은 동시에 지리적 서비스 영역 내의 각각의 위치가 지상 송신기들 중 하나에 대해 무선 전송 경로를 가지도록 배치되며, 상기 무선 전송 경로는 상기 위성 수신 안테나가 각각의 위치에서 상기 위성 수신 위치에 있을 때, 각각의 위치에 있는 상기 지상 신호들은 최소 사용 가능한 지상 신호 레벨에 있지만 위성 수신 안테나에서 위성 입력 신호에 대한 간섭 레벨 이하의 파워 레벨에 있는 지상 입력 신호로 되도록 상기 위성 수신 안테나 중심라인으로 부터 소정 각도로 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 복수의 지상 송신기들로 부터 상기 제 1 주파수로 상기 동일한 지상 신호들을 동시에 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
28. 제 26 항에 있어서, 상기 위성 신호들은 복수의 위성들로 부터 전송되며, 상기 각 위성은 지리적 서비스 영역의 각 위치로 부터의 상이한 위성 수신 가시각 내의 수신을 위해 위성 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
29. 제 26 항에 있어서, 상기 각 송신기는 상기 각각의 송신기 위치로 부터 공통 아지머스에서 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
30. 제 26 항에 있어서, 제 1 주파수는 약 1000 메가헤르쯔 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
31. 제 26 항에 있어서, 상기 다수의 지상 송신기는 어떠한 지상 송신기도 소정위치에 있는 상기 위성 수신 위치에 있는 위성 수신 안테나의 중심라인으로 부터 소정 각도로 위치한 통로로 전송하지 않도록 배치되며, 상기 위치에 있는 상기 지상 신호들은 상기 위성 수신 안테나에서 상기 위성 입력 신호에 대한 간섭 파워 레벨 또는 그 이상의 레벨에 있는 입력 신호들로 되는 것을 특징으로 하는 방법.
32. 제 1 위치에 있는 위성 수신 안테나에서 수신을 위해 위성 신호 경로를 따라 위성으로 부터 상기 제 1 위치로 위성 신호를 전송하기 위하여 이미 사용된 제 1 전송 주파수를 재사용하기 위한 방법으로서, 상기 위성 신호들은 위성 수신 안테나에서 적어도 최소 사용 가능한 위성 입력 신호 레벨에 있는 위성 입력 신호로 되어 충분한 신호 파워 레벨을 상기 제 1 위치에서 가지는, 제 1 전송 주파수를 재사용하기 위한 방법에 있어서,

    제 1 지상 송신기에서 상기 제 1 전송 주파수로 지상 신호들을 전송하는 단계를 포함하며,

    상기 제 1 위치에 있는 상기 지상 신호들은 상기 위성 수신 안테나에서 상기 위성 입력 신호들에 대한 간섭 파워 레벨보다 적은 파워 레벨에 있는 지상 입력 신호들로 되며, 상기 제 1 위치에 있는 상기 지상 신호들은 적어도 최소 사용 가능한 지상 신호 레벨을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.