MXPA99003334A - Aparato y metodo para reutilizar el espectro difundido por satelite para señales difundidas de manera terrestre - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una primer antena (16) en una ubicación de usuario (14) recibe señales en una primer frecuencia donde, las señales viajan solo dentro de una primer rango de recepción direccional según se mide desde una línea central (28) de la primer antena (16). La primer antena (16) tiene su línea central (28) alineada para recibir señales de satélite de difusión directa transmitidas desde un satélite enórbita geosíncrona alrededor de la tierra. Una segunda antena (18) en la ubicación de usuario (14) recibe las señales en la primer frecuencia en donde las señales viajan solo dentro de un segundo rango de recepción direccional según se mide desde una línea central (30) de al segunda antena (18). La segunda antena (18) se alinea para recibir las señales transmitidas en la primer frecuencia desde una ubicación de transmisión terrestre lejana de la ubicación de usuario.

Description

APARATO Y MÉTODO PARA REUTILIZAR EL ESPECTRO DIFUNDIDO POR SATÉLITE PARA SEÑALES DIFUNDIDAS DE MANERA TERRESTRE ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a aparatos y métodos para difundir y recibir datos, incluyendo señales de voz y señales de televisión digital. Más particularmente, esta invención se refiere a un aparato y método para proporcionar transmisiones terrestres simultáneamente junto con transmisiones por satélite de difusión directa en una frecuencia común. Actualmente, las señales de televisión pueden recibirse desde un satélite en órbita geosincrona alrededor de la tierra. Las señales de televisión se transmiten desde un transmisor terrestre hacia el satélite y después se retransmiten desde el satélite, a fin de que las señales puedan recibirse por receptores terrestres dentro de una cierta área de recepción geográfica dentro de una linea de vista del satélite. Además de las señales de televisión, también pueden transmitirse otros tipos de datos a los consumidores, a través de satélites en órbita geosincrona. El servicio por satélite de difusión directa (DBS) se refiere a la transmisión por satélite de señales de televisión de manera directa, para utilizarse por suscriptores o miembros individuales que tienen el equipo de recepción de señales apropiado. La Comisión de Comunicaciones Federal de E.U. ha aplicado el espectro electromagnético de 12.2 gigahertzios a 12.7 gigahertzios para difusión del DBS. Dieciséis portadores de señales se ubican dentro del espectro del DBS, portando cada portador varios canales de televisión individuales. Dependiendo de la tecnología de compresión aplicada a estas señales, literalmente cientos de canales separados pueden estar disponibles a través del DBS. Un gran beneficio del sistema de DBS como opuesto a los sistemas por satélite anteriores, es que solamente se requiere una antena tipo parabólica pequeña para recibir las señales de DBS y la alineación de la antena parabólica receptora no es critica. También, el sistema de DBS proporcionará recepción de calidad elevada en cualquier punto en el área de recepción geográfica de un satélite sin el gasto de lineas de transmisión terrestres, tales como aquellas requeridas para televisión por cable. Las regulaciones actuales requieren que los satélites de DBS se separen uno de otro por al menos nueve (9) grados en un arco geosincrono. La antena receptora para señales de DBS debe, por lo tanto, limitarse a recibir señales en un rango direccional que mide más o menos de nueve (9) grados desde una linea central de la antena. La recepción de señales en un rango más amplio que el espacio por satélite causarla interferencia por las señales transmitidas por diferentes satélites en la misma frecuencia. La Patente de E.U. No. 5,483,663 se dirige a un sistema que tiene una instalación receptora, en la cual se reciben señales terrestres y de DBS dentro de bandas de frecuencias similares. El sistema mostrado en la Patente 5,483,663 puede implementarse con una instalación de múltiples antenas o con una antena única, movible. En la instalación de múltiples antenas, dos antenas separadas dirigen las señales recibidas a una trayectoria de propagación común para procesarlas como si se recibieran por una sola antena y se transmitieran desde una sola ubicación. En la instalación de antena única, la antena es movible entre una posición para recibir señales de DBS y otra posición para recibir señales terrestres. La ventaja del sistema mostrado en la Patente de E.U. No. 5,483,663 es que las señales de origen local, ya sea señales de televisión u otros datos, pueden recibirse simultáneamente con señales de DBS y procesarse con el mismo equipo como aquel utilizado para procesar las señales de DBS. Las señales de origen local pueden portar programación local, la cual puede recibirse junto con la programación del DBS nacional o regional. Sin embargo, ya que las señales recibidas en el sistema mostrado en la Patente de E.U. No. 5,483,663 se combinan o reciben en la misma estructura de antena en diferentes puntos en el tiempo, las señales de DBS y terrestres no pueden recibirse simultáneamente en una frecuencia común. A pesar de las ventajas del DBS y las ventajas del sistema mostrado en la Patente de E.U. No. 5,483,663, el sistema de DBS limita una porción del espectro electromagnético, la cual por el otro lado estarla disponible para transmisiones de señales terrestres. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Es un objeto de la invención proporcionar simultáneamente señales transmitidas de manera terrestre con señales transmitidas por satélite en la misma frecuencia. La invención incluye un aparato y método para proporcionar simultáneamente señales por satélite y terrestres en una frecuencia común. El objeto de la invención se logra al utilizar antenas receptoras con un rango de recepción direccional limitado y transmitir las señales terrestres en un rango diferente de direcciones a aquellas en las que se transmiten las señales por satélite. La invención requiere dos antenas receptoras separadas que alimentan dos conjuntos de sistemas procesadores de decodificación y demodulación para utilizar las señales recibidas. Ambas antenas receptoras se adaptan para recibir señales solo dentro de un rango direccional particular. El rango se mide desde una linea central de la antena particular. Con el objeto de asegurar que no haya interferencia entre señales transmitidas de manera terrestre y por satélite, las señales terrestres se transmiten direccionalmente dentro de un rango azimutal terrestre, el cual se encuentra fuera del rango azimutal en el que se transmitieron las señales por satélite ya sea mediante múltiples satélites o satélite único. Se elige el rango azimutal de transmisión terrestre, de tal manera que no incluya ninguna de las direcciones, en las cuales la antena receptora de señales por satélite debe dirigirse para recibir señales provenientes de cualquier satélite. Con el objeto de cubrir un área grande para recepción local, se difunden fuera una pluralidad de transmisores terrestre sobre un área con recubrimiento de áreas transmitidas direccionales para asegurar que las señales terrestres se reciban claramente en cada ubicación dentro del área de servicio deseada. Estos y otros objetos, ventajas y características de la invención serán aparentes a partir de la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas, considerada junto con los dibujos acompañantes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una representación esquemática que muestra las posiciones de una pluralidad de satélites en relación a un transmisor terrestre único y un receptor o ubicación de usuario. La Figura 2 es de alguna manera una representación esquemática de una estructura de antena receptora para recibir señales transmitidas terrestres y por satélite en una frecuencia común. La Figura 3 es una representación esquemática del espacio para un número de transmisores terrestres requerido para permitir la recepción sobre una área geográfica grande . DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS El aparato de acuerdo con la invención para proporcionar simultáneamente señales transmitidas de manera terrestre y por satélite en la misma frecuencia ilustrada en las Figuras 1 y 2. Como se observa en la Figura 1, el sistema puede utilizarse con uno o más satélites en órbita geosincrona alrededor de la tierra. La Figura 1 muestra cuatro satélites 12a, 12b, 12c y 12d separados en cuatro direcciones separadas desde una ubicación de usuario 14. En órbita geosincrona, cada satélite permanece en una ubicación fija con respecto a la superficie de la tierra y de esta manera, con respecto a la ubicación de usuario 14.

Las antenas, primera y segunda, 16 y 18 respectivamente, las cuales se describirán en detalle con referencia a la Figura 2, se ubican en la ubicación de usuario 14. Cada uno de estos satélites 12a-d se colocan en órbita geosincrona alrededor del centro de la tierra y se colocan a una latitud y longitud cierta arriba de la superficie de la tierra. Como se sabe por aquellos expertos en la materia, una antena receptora puede dirigirse a una dirección y cierta elevación o azimutal hacia una ubicación de satélite deseada para recibir señales provenientes del satélite particular. Actualmente, todos los satélites de difusión directa dentro de la linea de vista de Norte América se colocan a latitudes y longitudes que requieren que la antena receptora se encuentre frente de una dirección hacia el sur desde Norte América para recibir señales. Aunque la Figura 1 muestra cuatro satélites 12a-d para propósitos de describir la invención en la presente, pueden separarse mas o menos satélites dentro de una linea de vista de una cierta área geográfica. Ocho satélites se encuentran actualmente dentro de una linea de vista de Norte América. La tabla 1 expone la ubicación longitudinal de cada satélite y para propósitos de ejemplo, la elevación y azimutal, en las cuales una antena receptora debe dirigirse desde una ubicación en Austin, Texas para recibir señales provenientes de cada satélite. Todas las elevaciones y direcciones azimutales se miden a una linea central de la antena, la cual se tratará abajo con respecto a la Figura 2. El término "azimutal" se refiere a la dirección con respecto a una dirección de referencia tal como directamente al norte, comúnmente de cero grados. "Elevación" se refiere al ángulo de la linea central de la antena arriba de la horizontal.

Todos los satélites de DBS transmiten diferentes señales en la misma banda de frecuencias. La Comisión de Comunicaciones Federal de E.U. ha reservado el espectro electromagnético de 12.2 gigahertzios a 12.7 gigahertzios para la difusión del DBS. Con el objeto de asegurar que no haya interferencia a partir de las señales entre dos satélites adyacentes, deben satisfacerse dos condiciones.

Primera, la antena receptora debe limitarse a recibir señales solo dentro de un cierto rango de recepción alrededor de la linea central de la antena. Segunda, los satélites deben separarse alrededor del arco geosincrono a fin de que una antena receptora pueda colocarse con solo un satélite único que transmite en el rango de recepción direccional de la antena. De acuerdo a las regulaciones actuales, los satélites de DBS individuales deben separarse al menos nueve (9) grados en el arco geosincrono. De esta manera, cada antena receptora de DBS debe tener una abertura o rango de recepción direccional de más o menos nueve (9) grados o menor según se mida desde una linea central de la antena. Aunque las regulaciones actuales requieren un espacio de no menos de nueve (9) grados de separación, la invención no se limita a este grado de separación. Sin embargo, de acuerdo a la invención, el rango de recepción efectivo de cada primer antena o antena de recepción por satélite debe ser menor a o igual al ángulo de separación minimo del satélite. La Figura 1 también muestra un transmisor terrestre 20 capaz de transmitir en una o más frecuencias idénticas a una frecuencia transmitida por uno de los satélites de DBS. El transmisor terrestre 20 transmite direccionalmente dentro de un cierto rango de transmisión T. El rango de transmisión T mostrado en la Figura 1 es de 180 grados, aunque el rango puede ser mayor o menor a este número . La estructura de antena 22 de acuerdo a la invención en la ubicación de usuario 14 en la Figura 1, se ilustra a manera de ejemplo en la Figura 2. La primer antena 16 se diseña para recibir señales de satélite de difusión directa. La primer antena 16 incluye una antena parabólica recolectora 24 y una instalación de radiador de bocina excitadora 26 para recibir las señales reflejadas y concentradas por la antena parabólica. Aquellos expertos en la materia apreciarán fácilmente que la instalación de bocina excitadora 26 incluye una sonda, la cual no se muestra en la Figura 2, para recoger la señal recibida por la antena. La sonda alimenta la señal al equipo procesador de señales para extraer información de la señal recibida. El equipo procesador de señales se conoce bien en la materia y ño forma parte de esta invención. También, aquellos expertos en la materia apreciarán que pueden utilizarse numerosos tipos de instalaciones alternativamente a la instalación de radiador de bocina 26 para recolectar señales reflejadas por la antena parabólica 24. La primer antena 16 incluye una linea central de antena 28. Según se dicta por la frecuencia de la señal recibida, la primer antena 16 tiene un rango de recepción direccional, máximo d max. según se mide desde la linea central de la antena 28. La propagación de señales en una dirección fuera de esta abertura o rango de recepción alrededor de la linea central de la antena 28 no puede recibirse por la primer antena 16. Refiriéndose todavía a la Figura 2, la estructura de antena 22 en la ubicación de usuario 14 incluye además la segunda antena separada 18 para recibir las señales transmitidas de manera terrestre. La segunda antena 18 se muestra como una antena tipo bocina excitadora, sin embargo, aquellos expertos en la materia apreciarán fácilmente que la segunda antena puede incluir una antena de guia de ondas circular, una antena de plato plano, antena de ranura, antena dipolo o antena de múltiples dipolos. Sin considerar el tipo de antena, la antena incluirá una instalación de recolección de señales adecuada para obtener la señal recibida por la antena y alimentar la señal a un equipo procesador de señales adecuado. Este equipo procesador es separado del equipo procesador para procesar las señales recibidas por la primer antena 16. También aunque la segunda antena 18 se muestra conectada a la misma estructura que la primer antena 16, las antenas, primera y segunda, pueden separarse completamente. En cualquier caso, la segunda antena 18 se gira preferentemente alrededor de un eje vertical, como se muestra en B en la Figura 2 para dirigir la antena para recibir de manera óptima las señales transmitidas de manera terrestre. Como con la primer antena 16, la segunda antena 18 incluye una linea central 30 y puede recibir señales que viajan solo dentro de un rango de recepción direccional r max. alrededor de la linea central de la antena 30. Las señales que viajan en una dirección fuera del rango no pueden recibirse por la segunda antena 18. Refiriéndose de nuevo a la Figura 1, la primer antena 16 de acuerdo a la invención, se dirige para recibir señales provenientes de uno de los satélites, satélite 12d por ejemplo. La azimutal y elevación, en las cuales la primer antena 16 debe dirigirse para recibir de manera óptima señales provenientes del satélite 12d, pueden ser de 247.3 y 25.7, respectivamente. La segunda antena 18 se dirige con su línea central 30 señalando generalmente a la ubicación transmisora terrestre del transmisor terrestre 20 y esencialmente de manera horizontal. Ignorando la diferencia en elevación entre las antenas primera y segunda, 16 y 18, respectivamente, la diferencia en azimutal entre las líneas centrales 28 y 30 de las dos antenas y este ejemplo es de aproximadamente 67.7 grados.

En la orientación mostrada en la Figura 1, la primer antena 16 no puede recibir señales provenientes del transmisor terrestre 20. La razón de esto es que las señales direccionales transmitidas desde el transmisor terrestre 20 viajan en una dirección fuera del rango de recepción de la primer antena 16. De manera similar, la dirección en la cual el satélite 12d transmite con respecto a la ubicación de usuario 14, se encuentra fuera del rango de recepción de la segunda antena 18. De esta manera, la segunda antena 18 no puede recibir señales transmitidas por el satélite 12d. Además, en este ejemplo, la segunda antena 18 no puede recibir ninguna de las señales transmitidas por cualquiera de los satélites 12a-d. De esta manera, en la orientación de las antenas, primera y segunda, 16 y 18, como se muestra en la Figura 1 y con la posición de los satélites 12a-d y el transmisor terrestre 20, el transmisor terrestre puede transmitir en una frecuencia idéntica a la frecuencia de las señales transmitidas por los satélites sin ninguna interferencia en las señales recibidas en la dos antenas. Aquellos expertos en la materia apreciarán fácilmente que la elevación de la primer antena 16 puede ser lo suficientemente elevada con respecto a la horizontal, a fin de que la segunda antena 18 pueda alinearse a lo largo de la misma azimutal que la primer antena sin ninguna interferencia entre las señales recibidas por las dos antenas en la frecuencia idéntica. Sin embargo, en donde existen numerosos satélites en diferentes azimutales y elevaciones con respecto a la ubicación de usuario 14, las antenas, primera y segunda, 16 y 18, deben colocarse en diferentes azimutales como se muestra en la Figura 1, con el objeto de evitar la interferencia. Refiriéndose a la Figura 3, se requiere una pluralidad de transmisores terrestres 32 para proporcionar una señal suficientemente intensa para ser recibida sobre un área grande. Cada transmisor 32 en la Figura 3, transmite direccionalmente en un rango azimutal A de aproximadamente 180 grados y externo a un rango de recepción efectivo R. Con este espacio transmisor y rango de transmisión, las señales provenientes de los transmisores terrestres pueden recibirse desde cualquier ubicación dentro del área geográfica G. Aunque el rango direccional de 180 grados se muestra para propósitos de ejemplo, las transmisiones terrestre pueden encontrarse en otros rangos dentro del alcance de esta invención. El método de acuerdo a la invención comprende recibir señales de satélites en una primer frecuencia con la primer antena 16. La primer antena 16 se adapta para recibir señales solo dentro de un primer rango de recepción direccional desde la línea central de la antena 28. El método también incluye transmitir señales en la primer frecuencia de manera direccional en un rango fuera del rango de recepción direccional de la primer antena 16. Las señales transmitidas por el transmisor terrestre se reciben por la segunda antena 18 en la ubicación de usuario 14. La segunda antena 18 también se adapta para recibir señales solo dentro de un rango de recepción direccional con respecto a la línea central de la antena 30. Esta combinación de antenas receptoras direccionales 16 y 18 y transmisiones terrestres direccionales permite transmisiones terrestres en una frecuencia idéntica como aquella utilizada por los satélites y particularmente el DBS sin interferencia entre las dos transmisiones. Esto permite que el espectro de DBS y tal vez otros espectros de satélite reutilicen para transmisiones terrestres. Las transmisiones terrestres pueden ser para señales de televisión o cualquier otro dato, incluyendo comunicaciones por Internet, datos de voz, otro vídeo o cualquier otro tipo de datos. Las modalidades preferidas arriba descritas se intentan para ilustrar los principios de la invención, pero no limitar el alcance de la invención. Pueden hacerse varias otras modalidades y modificaciones a estas modalidades preferidas por aquellos expertos en la materia sin apartarse del alcance de las siguientes reivindicaciones .

Claims (12)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes reivindicaciones. 1. Un aparato para proporcionar simultáneamente señales transmitidas de manera terrestre en una frecuencia común con señales de satélite de difusión directa transmitidas desde un satélite en una primer ubicación del satélite en órbita geosíncrona alrededor de la tierra, comprendiendo el aparato: (a) una primer antena en una ubicación de usuario para recibir señales en una primer frecuencia solo dentro de un primer rango de recepción direccional según se mide desde una línea central de la primer antena, teniendo la primer antena su linea central alineada para recibir señales de satélite de difusión directa transmitidas desde el satélite; (b) una segunda antena en la ubicación de usuario para recibir señales en la primer frecuencia solo dentro de un segundo rango de recepción direccional según se mide desde una línea central de la segunda antena, alineándose la segunda antena para recibir señales transmitidas en la primer frecuencia desde una ubicación transmisora terrestre lejana de la ubicación de usuario con las señales de satélite de difusión directa transmitidas en direcciones fuera del segundo rango de recepción direccional; y (c) un transmisor terrestre para transmitir señales en la primer frecuencia y direccionalmente dentro de un rango azimutal terrestre desde la ubicación transmisora terrestre, ubicándose la ubicación transmisora terrestre con respecto a la ubicación de usuario de tal manera que el transmisor terrestre transmite en direcciones solo fuera del rango de recepción direccional de la primer antena.
2. 2. El aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque las señales de satélite de difusión directa se transmiten desde una pluralidad de satélites en órbita geosíncrona, cada satélite separado uno de otro en un arco geosíncrono por un arco mayor al primer rango direccional de la primer antena y cada satélite dentro de un rango azimutal de satélite, dentro del cual la primer antena puede colocarse para recibir señales provenientes de cualquiera de los satélites y en donde: (a) el rango azimutal terrestre se separa del rango azimutal de satélite por un ángulo mayor a aproximadamente la suma del rango de recepción direccional de la primer antena y el rango de recepción direccional de la segunda antena.
3. 3. El aparato según la reivindicación 2, caracterizado porque comprende además: (a) una pluralidad de transmisores terrestres, cada uno transmitiendo desde una ubicación de transmisión terrestre diferente y en un rango azimutal substancialmente común.
4. 4. El aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque la primer frecuencia se encuentra en el rango de 12.2 gigahertzios a 12.7 gigahertzios.
5. 5. El aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque la primer frecuencia se encuentra arriba de 12.2 gigahertzios.
6. 6. El aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque la segunda antena se selecciona del grupo que consiste de antenas de guías de ondas circulares, antenas de bocina excitadora, antenas de plato plano, antenas de ranura, antenas dipolo o antenas de múltiples dipolos .
7. 7. El aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque el rango de recepción direccional de la primer antena es de aproximadamente nueve (9) grados.
8. 8. Un método para proporcionar simultáneamente señales de origen local en una frecuencia común con señales de satélite de difusión directa transmitidas desde un satélite, en donde el satélite se encuentra en una primer ubicación de satélite en órbita geosíncrona alrededor de la tierra, comprendiendo el método las etapas de: (a) en una ubicación de usuario, recibir señales de satélite de difusión directa en una primer frecuencia con una primer antena adaptada para recibir señales en la primer frecuencia solo dentro de un primer rango de recepción direccional según se mide desde una línea central de la primer antena; (b) transmitir señales terrestres en la primer frecuencia y en un rango azimutal terrestre desde un transmisor terrestre, estando el rango azimutal terrestre fuera del rango de recepción direccional de la primer antena colocada para recibir señales de satélite de difusión directa desde el satélite; y (c) en la ubicación de usuario, lejana del transmisor terrestre, recibir las señales terrestres con una segunda antena adaptada para recibir señales en la primer frecuencia solo dentro de un segundo rango de recepción direccional según se mide desde una línea central de la segunda antena, alineándose la segunda antena a fin de que las señales de satélite de difusión directa transmitidas por el satélite no se transmitan dentro del rango de recepción direccional de la segunda antena.
9. 9. El método según la reivindicación 8, caracterizado porque comprende además la etapa de: (a) transmitir señales terrestres en la primer frecuencia y rango azimutal terrestre desde una pluralidad de transmisores terrestres.
10. 10. El método según la reivindicación 8, caracterizado porque la primer frecuencia se encuentra en el rango de 12.2 gigahertzios a 12.7 gigahertzios.
11. 11. El método según la reivindicación 8, caracterizado porque la primer frecuencia se encuentra arriba de
12. 12.2 gigahertzios. 12. El método según la reivindicación 8, caracterizado porque el rango direccional de la primer antena es de aproximadamente nueve (9) grados desde la línea central de la antena.