NO335059B1 - Møterforbindelseskonfigurasjoner for å støtte lagdelt modulasjon for digitale signaler. - Google Patents

Abstract

Systemer og fremgangsmåter er fremvist for materforbindelseskonfigurasjoner for lagdelt modulasjon. Ett materforbindelsessystem anvender materforbindelsespunktstråler til antenner i atskilte dekningsområder for å åpne for frekvensgjenbruk. Et annet system anvender smal strålebredde materforbindelsesantenner for å belyse individuelle satellitter hvilket også åpner for frekvensgjenbruk. Nok et system benytter lagdelt modulasjon i materforbindelsen. Et annet materforbindelsessystem anvender høyere ordens synkron modulasjon til satellittmaterforbindelsen som benyttes i de lagdelte modulasjonsnedlinksignalene.

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår systemer og fremgangsmåter for materforbindelser for digitale signaler, spesielt signaler som bruker lagdelt modulasjon.

Digitale signalkommunikasjonssystemer er blitt benyttet i ulike områder inkludert digital-TV signaltransmisjon, enten landbasert eller satellitt. Etter hvert som ulike digitale signalkommunikasjonssystemer og tjenester utvikler seg er det økende etterspørsel etter større datagjennomløpshastighet og flere tjenester. Imidlertid er det vanskeligere å implementere enten forbedringer i gamle systemer og nye tjenester når det er nødvendig å erstatte eksisterende maskinvarearv slik som sendere og mottagere. Nye systemer har en fordel når de kan utnytte eksisterende maskinvarearv. Innen området trådløs kommunikasjon er dette prinsippet videre fremhevet av den begrensede tilgjengeligheten av elektromagnetisk spektrum. Det er derfor ikke mulig (eller i hvert fall ikke praktisk) å bare sende forbedret eller sende tilleggsdata ved en ny frekvens.

Den konvensjonelle måten å øke spektral kapasitet på er å flytte til høyere ordens modulasjon slik som fra kvadraturfaseskiftnøkling (QPSK) til åttefaseskiftnøkling (8PSK) eller sekstenkvadraturfaseskiftnøkling (16QAM). Uheldigvis kan QPSK mottagere ikke demodulere konvensjonelle 8PSK eller 16QAM signaler. Som et resultat må arvekunder med QPSK mottagere oppgradere mottagerne sine for å fortsette å motta hvilke som helst signaler sendt med en 8PSK eller 16QAM modulasjon.

Det er fordelaktig for systemer og fremgangsmåter for sending av signaler å tilpasse seg til forbedret og økt datagjennomstrømningshastighet uten å kreve tilleggsfrekvenser. I tillegg er det fordelaktig for signaler for forbedret og større gjennomløpshastighet å være bakoverkompatible med arvede mottagere. Det er videre en fordel for systemer og fremgangsmåter som tillater transmisjonssignaler å bli oppgradert fra en kilde adskilt fra den arvede senderen.

Det er blitt foreslått at et lagdelt modulasjonssignal som sender både øvre og nedre lags signaler koherent (asynkront) kan benyttes til å dekke disse behovene. Slike lagdelte modulerte systemer tillater høyere informasjonsgjennomstrømning med bakoverkompatibilitet. Likevel kan, selv når bakoverkompatibilitet ikke er påkrevet (slik tilfellet er med et helt nytt utstyr), lagdelt modulasjon likevel være fordelaktig fordi det krever en TWTA toppeffekt som er signifikant mindre enn med et konvensjonelt 8PSK eller 16QAM modulasjonsformat for en gitt gj ennomstrømningshastighet.

Lagdelt modulasjon utnytter båndbredde effektivt ved å sende interfererende digitale bærebølger på en nedlink ved bruk av mettede høyeffektforsterkere. Imidlertid, dersom hver bærebølge ble sendt via en materforbindelse (det vil si en opplink) til satellitten i sin egen individuelle del av båndbredden (det vil si ikke å forstyrre), så ville den nødvendige hovedlinkbåndbredden blitt mye større enn den nødvendige nedoverlink-båndbredden.

Av denne grunn er det behov for systemer og fremgangsmåter for materforbindelseskonfigurasjoner som støtter lagdelt modulasjon. Den foreliggende oppfinnelsen tilfredsstiller disse behovene.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer fire særlige fremgangsmåter som kan anvendes til å støtte bruken av lagdelt modulasjon på en satellitt nedlink (se publisert patentsøknad US 2002/0181604 Al,). Satellitt kommunikasjonsbånd er nesten alltid tilordnet i par med overveiende lik båndbredde - en materforbindelses- (det vil si opplink) båndbredde og en tilsvarende nedlinkbåndbredde. For eksempel i tilfellet med kringkastingssatellittjeneste (BBS) i en region er materforbindelsen tilordnet i området 17,3 til 17,8 GHz og den tilsvarende nedlinken er tilordnet i området 12,2 til 12,7 GHz.

Lagdelt modulasjon benytter båndbredde effektivt ved å sende interfererende digitale

bærebølger ved bruk av mettede satellitthøyeffektforsterkere. Dersom hver enkelt bærebølge ble sendt opp til satellitten med sin egen individuelle del av båndbredden (uten å interferere) så ville den nødvendige materforbindelsesbåndbredden bli mye større enn nedlink båndbredden. Som følge av dette fremviser den foreliggende oppfinnelsen systemer og fremgangsmåter for satellittmaterforbindelser som utnytter i hovedsak den samme eller mindre materforbindelsesbåndbredde enn den tilhørende nedlinkbåndbredden.

Bruken av materforbindelse punktstråleantenner, bruken av en materforbindelsesantenne med smal strålebredde for å belyse individuelle satellitter og høyere ordens synkroniseringsmodulasjon på satellitt materforbindelsen er alle blitt foreslått ulike steder som mekanismer for å mate kringkastingssignaler opp til en satellitt. I disse tilfellene er imidlertid materforbindelsespunktstråleantenner ikke blitt foreslått i kombinasjon med en nedlink med ikke-koherent lagdelt modulasjon slik som i utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen.

En utførelsesform av oppfinnelsen innbefatter et materforbindelsessystem en første mottager for mottak av et første materforbindelsessignal ved en første materforbindelsespunktstråleantenne for en første satellittransponder. Den første satellittransponderen er til å sende et høyere lags signal av et lagdelt modulasjonssignal til minst en integrert mottager/dekoder (IRD). Systemet innbefatter en andre mottager for mottak av et andre materforbindelsessignal ved bruk av en andre materforbindelsespunktstråleantenne for en andre satellittransponder. Den andre satellittransponderen er til å sende et lavere lags signal av det lagdelte modulasjonssignalet til minst en IRD. Den første materforbindelsespunktstråleantennen sender fra et første dekningsområde og den andre materforbindelsespunktstråleantennen sender fra et andre dekningsområde forskjellig fra det første dekningsområdet og det andre materforbindelsessignalet gjenbruker frekvensspekteret fra det første materforbindelsessignalet.

En andre utførelsesform av oppfinnelsen innbefatter et materforbindelsessystem en første mottager for mottak av et første materforbindelsessignal for en første satellittransponder på en første satellitt. Den første satellittransponderen er for å sende et høyere lags signal av et lagdelt modulasjonssignal til minst en integrert mottager/dekoder (IRD). Systemet innbefatter videre en andre mottager for mottak av et andre materforbindelsessignal til en andre satellittransponder på en andre satellitt. Den andre satellittransponderen sender et lavere lags signal fra det lagdelte modulasjonssignalet til minst en IRD. Det andre materforbindelsessignalet gjenbruker et frekvensbånd i det første materforbindelsessignalet og den første satellitten og den andre satellitten har en baneseparasjon som er tilstrekkelig til å tillate gjenbruk av frekvensbåndet.

En tredje utførelsesform av oppfinnelsen innbefatter et materforbindelsessystem med en lagdelt modulasjonsmottager/demodulator for demodulasjon av et høyere lags materforbindelsessignal og et lavere lags materforbindelsessignal begge fra et lagdelt materforbindelsessignal. En første modulator modulerer øvre lag materforbindelsessignal for å danne et øvre lags signal til et lagdelt materforbindelsessignal til minst en integrert mottager/dekoder (IRD). En andre modulator modulerer det lavere lagets materforbindelsessignal for å danne et lavere lags signal av det lagdelte materforbindelsessignalet til den minst en IRD'en.

En fjerde utførelsesform av oppfinnelsen innbefatter et materforbindelsessystem en høyere ordens modulasjonsmottager/demodulator for mottak av og demodulasjon av et materforbindelsessignal inn i en første bitstrøm og en demultiplekser for demultipleksing av den første bitstrømmen inn i en andre bitstrøm og en tredje bitstrøm. En første lavere ordens modulator modulerer den første bitstrømmen inn i et øvre lags signal i det lagdelte modulasjonssignalet for sending til minst en IRD. En andre lavere ordens modulator modulerer den andre bitstrømmen inn i et lavere lags signal i det lagdelte modulasjonssignalet for transmisjon til den minst ene IRD'en. Materforbindelsessignalet innbefatter en høyere ordens modulasjon enn en lavere ordens modulasjon av øvre lag signalet slik at et materforbindelses frekvensbånd fra materforbindelsessignalet ikke er noe større enn et nedlink frekvensbånd til øvre lag signal og det nedre lagets signal.

Med referanse nå til tegningene der like referansenumre representerer tilsvarende deler gjennom alle tegningene: Figur 1 er diagram som illustrerer en oversikt over et enkelt satellittbasert videodistribusjonssystem; Figur 2 er et blokkdiagram som viser en typisk opplink konfigurasjon for en enkelt transponder; Figur 3A er et diagram av en representativ datastrøm; Figur 3B er et diagram av en representativ datapakke; Figur 4 er et blokkdiagram som viser en utførelsesform av modulatoren til materforbindelsessignalet; Figur 5 er et blokkdiagram av en integrert mottager/dekoder (IRD); Figurene 6A - 6C er diagrammer som illustrerer det grunnleggende forholdet mellom signallag i lagdelt modulasjonstransmisjon; Figurene 7A - 7C er diagrammer som illustrerer en signalkonstellasjon av et andre transmisjonslag over det første transmisjonslaget etter førstelags demodulasjon; Figur 8A er et diagram som viser et system sending og mottak av lagdelte modulasjonssignaler; Figur 8B er et diagram som viser et eksempel på en satellittransponder for mottak og sending av lagdelte modulasjonssignaler; Figur 9 er et blokkdiagram som fremstiller en utførelsesform av en forbedret IRD i stand til å motta lagdelte modulasjonssignaler; Figur 10A er et blokkdiagram av utførelsesform av den forbedrede tuner/modulatoren og FEC enkoderen: Figur 10B fremstiller en annen utførelsesform av den forbedrede tuner/modulatoren der lagdelt subtraksjon blir utført på det mottatte lagdelte signalet; Figur 1 IA og 1 IB fremstiller de relative effektnivåene til eksempler på utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen; Figur 12 illustrerer et eksempel på et datamaskinsystem som kan brukes til å realisere utvalgte moduler eller funksjoner til den foreliggende oppfinnelsen; Figur 13A illustrerer en første materforbindelsesarkitektur for et lagdelt modulasj onssignal; Figur 13B er et flytskjema av et eksempel på en fremgangsmåte i oppfinnelsen for den første materforbindelsesarkitekturen; Figur 14A illustrerer en andre materforbindelsesarkitektur for et lagdelt modulasj onssignal; Figur 14B er et flytskjema av et eksempel på en fremgangsmåte i oppfinnelsen for den andre materforbindelsesarkitekturen; Figur 15A illustrerer tredje materforbindelsesarkitektur for et lagdelt modulasj onssignal; Figur 15B er et flytskjema av et eksempel på en fremgangsmåte i oppfinnelsen for den tredje materforbindelsesarkitekturen; Figur 16A illustrerer fjerde materforbindelsesarkitektur for et lagdelt modulasj onssignal; Figur 16B er et flytskjema av et eksempel på en fremgangsmåte i oppfinnelsen for den fjerde materforbindelsesarkitekturen;

I den følgende beskrivelsen av den foretrukne utførelsesformen blir det referert til de vedlagte tegningene som danner en del av denne og der det vises i illustrasjonsform en bestemt utførelsesform der oppfinnelsen kan praktiseres. Det bør forstås at andre utførelsesformer kan utnyttes og strukturelle endringer kan gjøres uten å forlate rekkevidden av den foreliggende oppfinnelsen.

Den publisert patentsøknaden US 2002/0181604 Al beskriver en fremgangsmåte for sending av digital informasjon ved bruk av multiple ikke-koherente bærebølger som belegger overlappende deler av et RF bånd eller en RF kanal. Denne fremgangsmåten er på sitt mest effektive i et satellittransmisjonsmiljø der hver enkelt av de interfererende bærebølgene passerer gjennom en separat "travelling wave tube" forsterker (TWTA). Hver forsterker (avhengig av modulasj onstypen benyttet til den aktuelle bærebølgen) kan vanligvis opereres i metning som vanligvis er den mest effektive bruken av slike satellittbaserte TWTA'er.

Sofistikerte bakkemottagere som anvender fremgangsmåten beskrevet i den publisert patentsøknaden US 2002/0181604 Al kan demodulere hver av disse bærebølgene der en bærebølges frekvensspektrum vesentlig eller i sin helhet kan overlappe frekvensspekteret benyttet til å sende den andre.

Den konvensjonelle teknikken for sending av hver bærebølge til sin respektive satellitt-TWTA er å sende hver enkelt bærebølge i sin egen dedikerte (ikke-interfererende) del av materforbindelsens båndbredde. Imidlertid er, fordi den lagdelte modulasjonsteknikken benytter interfererende nedlink bærebølger til å øke båndbreddeeffektiviteten vesentlig, mengden nedlink båndbredde som benyttes signifikant mindre enn det er behov for av materforbindelser dersom denne konvensjonelle teknikken blir benyttet.

Imidlertid er, i nesten alle satellittkommunikasjonsbånd reservert av "International Telecommunication Union Radiocommunications Sector" (ITU-R), reservasjonen av båndbredde til materforbindelsen lik med den som er reservert den korresponderende nedlinken. Uten noen ordning for å få bærebølgene opp til satellitten med samme båndbredde benyttet av den korresponderende nedlinken kan nedlinkreservasjonen ikke utnyttes fullt ut.

Denne oppfinnelsen beskriver et antall fremgangsmåter som kan benyttes for å redusere materforbindelsesbåndbreddekrav til ikke mer enn båndbreddekravet til nedlinken.

Videodistribusjonssystem

Figur 1 er et diagram som illustrerer en oversikt over et enkelt satellitt videodistribusjonssystem 100. Videodistribusjonssystemet 100 innbefatter et kontrollsenter 102 som kommuniserer med et opplink senter 104 via en bakkelink eller annen link 114 og med en abonnent mottagerstasjon 110 via et offentlig telefonnett (PSTN) eller annen link 120. Kontrollsenteret 102 tilveiebringer programmateriale (det vil materforbindelsessignal, videoprogrammer, lydprogrammer og data) til opplinksenteret 104 og koordinerer med abonnent mottagerstasj onene 110 for å tilby for eksempel "pay-per-view" (PPV) programtjenester inkludert fakturering og tilhørende dekryptering av videoprogrammer.

Opplink senteret 104 mottar programmateriale og programkontrollinformasjon fra kontrollsenteret 102 og ved bruk av en opplink antenne 106 og sender 105 sender programmateriale og programkontrollinformasjon til satellitten 108 via materforbindelsessignal 116. Satellitten 108 mottar og prosesserer denne informasjonen og sender videoprogrammene og kontrollinformasjonen til abonnent mottagerstasjon 110 og mottar denne informasjonen ved bruk av utendørsinnretningen (ODU) 112 som innbefatter en abonnentantenne og en lavstøyblokkeringsmottager (LNB).

I en utførelsesform er abonnent mottagerstasjonsantenne en 46 cm svakt ovalformet Ku-båndantenne. Den svakt ovale formen er på grunn av 22,5 graders materoffseten til LNB'en (lavstøyblokkeringsmottageren) som er benyttet for å motta signaler reflektert fra abonnentantennen. Offsetmatingen posisjonerer LNB'en ut av veien slik at den ikke blokkerer noe overflateareal av antennen og minimaliserer dempningen av det innkommende mikrobølgesignalet.

Videodistribusjonssystemet 100 kan innbefatte en flerfoldighet av satellitter 108 for å tilveiebringe videre jordoverflatedekning, for å tilveiebringe tilleggskanaler eller for å tilveiebringe ekstra båndbredde per kanal. I en utførelsesform av oppfinnelsen innbefatter hver satellitt 16 transpondere for å ta imot og sende programmateriale og andre kontrolldata fra opplink senteret 104 og tilveiebringe det til abonnent mottagerstasjoner 110. Ved å benytte datakompresjons- og multipleksteknikk og kanaltilgangen kan to satellitter 108 som samarbeider motta og kringkaste over 150 konvensjonelle (ikke-HDTV) audio og videokanaler via 32 transpondere.

Mens oppfinnelsen fremvist her vil bli beskrevet med henvisning til et satellittbasert videodistribusjonssystem 100 kan den foreliggende oppfinnelsen også utøves med landbasert transmisjon av programinformasjon, enten ved hjelp av kringkasting, kabel eller på andre måter. Videre kan de ulike funksjonene kollektivt fordelt mellom kontrollsenteret 102 og opplinksenteret 104 som beskrevet ovenfor forflyttes som ønskelig uten å avvike fra den tiltenkte rekkevidden til den foreliggende oppfinnelsen.

Selv om det tidligere er blitt beskrevet med referanse til en utførelsesform der programmaterialet levert til abonnenten 122 er video- (og audio-) programmateriale som for eksempel en spillefilm, kan den tidligere fremgangsmåten brukes til å levere programmateriale som innbefatter ren audioinformasjon så vel som andre data.

Opplinkkonfigurasj on

Figur 2 er et blokkdiagram som viser en typisk opplinkkonfigurasj on for en enkelt satellitt- 108 transponder som viser hvordan videoprogrammateriale blir opplinket til satellitten 108 av kontrollsenteret 102 og opplinksenteret 104. Figur 2 viser tre videokanaler (som kan økes med respektive en eller flere audiokanaler for high-fidelity musikk, lydsporinformasjon eller et sekundært audioprogram for overføring av fremmede språk), en datakanal fra et programinformasjon undersystem 206 og datainformasjon fra en datamaskin datakilde 208.

Typiske videokanaler er tilveiebrakt av en programkilde 200A-200C med videomateriale (heretter kollektivt referert til som programkilde(r) 200). Dataene fra hver enkelt programkilde 200 er tilveiebrakt til en enkoder 202A-202C (heretter kollektivt referert til som enkoder(e) 200). Hver enkelt av enkoderne aksepterer et programtidsstempel (PTS) fra kontrolleren 216. PTS'en er et rundhopp binært tidsstempel som benyttes for å sikre at videoinformasjonen er passende synkronisert med lydinformasjonen etter enkoding og dekoding. Et PTS tidsstempel sendes med hver enkelt I-ramme med de MPEG kodete dataene.

I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen er hver enkoder 202 en annen generasjons "Motion Picture Experts Group" (MPEG-2) enkoder, men andre enkodere som implementerer andre kodeteknikker kan også brukes. Datakanalen kan også være emne for en tilsvarende kompresjonsprosess ved hjelp av en enkoder (ikke vist), men slik kompresjon er vanligvis enten unødvendig eller utføres av datamaskinprogrammer i datamaskin datakilden (for eksempel er fotografiske data typisk komprimert til<*>.TIF filer eller<*>.JPG filer før utsendelse). Etter enkoding ved hjelp av enkoderne 202 blir signalene konvertert til datapakker ved hjelp av en pakkeinnretning 204A-204F (heretter kollektivt referert til som pakkeinnretning(er) 204) tilknyttet hver programkilde 200.

Utgangsdatapakkene samles ved bruk av en referanse fra systemklokken 214 (SCR), og fra betingelsestilgangsstyreinnretningen 210 som tilveiebringer

tjenestekanalidentifikatoren (SCID) til pakkeinnretningene 204 for å brukes til å generere datapakker. Disse datapakkene blir så multiplekset til seriedata og sendt ut.

Kringkastings datastrømformat og protokoll

Figur 3A er et diagram over en representativ datastrøm. Den første pakken 302 inneholder informasjon fra videokanal 1 (data kommer fra, for eksempel, den første videoprogramkilden 200A). Den neste pakken 304 inneholder datainformasjon som ble ervervet for eksempel fra datamaskin datakilden 208. Den neste pakken 306 inneholder informasjon fra videokanel 5 (fra en av videoprogramkildene 200). Den neste pakken 308 inneholder programguideinformasjon slik som informasjonen tilveiebrakt av programguide undersystemet 206. Som vist i figur 3A kan nullpakker 310 generert av nullpakkemodulen 212 settes inn i datastrømmen som ønskelig etterfulgt av ytterligere datapakker 312,314,316 fra programkildene 200.

Med referanse tilbake til figur 2 innbefatter derfor en serie med pakker (302-316) fra en hvilken som helst av datakildene (det vil materforbindelsessignal programkildene 200, programguideundersystemet 206, datamaskin datakilden 208) i en rekkefølge bestemt av kontrolleren 216. Datastrømmen blir kryptert av krypteringsmodulen 218, modulert av modulatoren 220 (typisk ved bruk av QPSK modulasjonsform) og tilveiebrakt til senderen 105 som kringkaster den modulerte datastrømmen på en frekvensbåndbredde til satellitten via antennen 106. Mottageren 500 på mottagerstasjon 110 tar imot disse signalene og reassemblerer pakkene ved bruk av SCID'en for å regenerere programmaterialet for hver av kanalene. Figur 3B er et diagram over en datapakke. Hver datapakke (det vil si materforbindelsessignal 302-316) er 147 bytes lang og innbefatter et antall med pakkesegmenter. Det første pakkesegmentet 320 innbefatter to bytes med informasjon som inneholder SCID'en og flagg. SCID'en er et unikt tall på 12 bit som entydig identifiserer datapakkenes datakanal. Flaggene innbefatter 4 bit som blir benyttet til å kontrollere andre egenskaper. Det andre pakkesegmentet 322 er bygget opp av en 4 bit pakketypeindikator og en 4 bit kontinuitetsteller. Pakketypen identifiserer vanligvis pakken som en av de fire datatypene (video, audio, data eller null). Når dette kombineres med SCID'en bestemmer pakketypen hvordan datapakken skal brukes. Kontinuitetstelleren inkrementeres en gang for hver pakketype og SCID. Det neste pakkesegmentet 324 innbefatter 127 bytes med nyttedata, som i tilfellene med pakkene 302 til 306 er en del av videoprogrammet tilveiebrakt av videoprogramkilden 200. Det endelige pakkesegmentet 326 er data som er påkrevet for å utføre forover feilkorreksjon. Figur 4 er et blokkdiagram som viser en utførelsesform av modulatoren 220. Modulatoren 220 innbefatter som opsjon en forover feilkorreksjon (FEC) enkoder 404 som godtar de første signalsymbolene 402 og legger til redundant informasjon som benyttes til å redusere transmisjonsfeil. De kodede symbolene 405 moduleres med modulatoren 406 i henhold til en første bærebølge 408 for å danne et øvre lag modulert signal 410. Andresymbolene 420 er tilsvarende tilveiebrakt for en opsjonell andre FEC enkoder 422 for å danne kodete andresymboler 422. De kodete andresymbolene 422 er tilveiebrakt til en andre modulator 414 som modulerer de kodete andresignalene i henhold til en andre bærebølge 416 for å frembringe et lavere lag modulert signal 418. De resulterende signalene blir så sendt av en av flere sendere 420,422. Det øvre lag modulerte signalet 410 og det lavere lag modulerte signalet 418 er derfor ukorrelerte og frekvensområdet benyttet til å sende hvert lag kan i stor grad eller i sin helhet overlappe frekvensspekteret som er benyttet til å sende den andre. For eksempel kan, som vist i figur 4, frekvensspekteret fx- > f3432 til det øvre signalet 410 overlappe frekvensspekteret f2-» /4434 til det lavere laget signal 418 i frekvensbåndet f2-» f3436. Øvre lag signalet 410 må imidlertid være et signal med tilstrekkelig større amplitude enn det lavere lags signalet 418 for å opprettholde signalgruppene vist i figur 6 og figur 7. Modulatoren 220 kan også anvende pulsformingsteknikker (illustrert av puls p( t) 430) for å rette opp for den begrensede båndbredden. Selv om figur 4 illustrerer den samme pulsformingen p{ f) 430 anvendt til begge lagene kan også ulik pulsforming anvendes for hvert lag.

Det bør bemerkes at det kan være mer effektivt å bygge om et eksisterende system ved å bruke en transponder på en separat satellitt 108 for å sende det lavere lag nedlinksignalet over det eksisterende arvede nedlinksignalet fremfor å erstatte den arvede satellitten med en som vil sende begge nedlink signallagene. Det kan legges vekt på å tilpasse det arvede nedlinksignalet ved implementering av en lagdelt nedlink kringkasting.

Integrert mottager/dekoder

Figur 5 er et blokkdiagram av en integrert mottager/dekoder (IRD) 500 (her også alternativt referert til som mottager 500). Mottageren 500 innbefatter en tuner/demodulator 504 kommunikasjonsmessig koblet til en ODU 112 som har en eller flere lavstøyblokkeringsinnretninger (LNB'er) 502. LNB 502 konverterer 12,2 til 12,7 GHz nedlink 118 signalet fra satellittene 108 til for eksempel et 950 - 1450 MHz signal som kreves av IRD'ens 500 tuner/demodulator 504. Vanligvis kan LNB 502

tilveiebringe enten en dobbelt eller en enkelt utgang. Enkeltutgang LNB 502 har bare en RF kontakt mens dobbelutgang LNB502 har to RF utgangskontakter og kan brukes til å mate en andre tuner 504, en andre mottager eller en annen form for distribusjonssystem.

Tuner/demodulatoren 504 isolerer et enkelt, digitalt modulert, 24 MHz transpondersignal og konverterer de modulerte dataene til en digital datastrøm. Den digitale datastrømmen blir så ført til en forover feilkorreksjons (FEC) dekoder 506. Dette gjør det mulig for IRD 500 å reassemblere dataene sendt av opplink senteret 104 (som anvendte forover feilkorreksjonen på det ønskede signalet før utsendelsen til abonnent mottagerstasjon 110), verifisere at det korrekte datasignalet ble mottatt og korrigere feil hvis det er noen. De feilkorrigerte dataene kan mates fra FEC dekodermodul 506 til transportmodul 508 via et 8 bit parallellgrensesnitt.

Transportmodulen 508 utfører mange av dataprosesseringsfunksjonene som utføres av IRD 500. Transportmodulen 508 prosesserer data mottatt fra FEC dekodermodulen 506 og tilveiebringer de prosesserte dataene til video MPEG dekoderen 514 og audio MPEG dekoderen 517. Etter behov anvender transportmodulen system RAM 528 for å prosessere dataene. I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen er transportmodulen 508, video MPEG dekoderen 514 og audio MPEG dekoderen 517 alle implementert på integrerte kretser. Dette designet fremhever både plass og effektutnyttelse og øker sikkerheten til funksjonene som utføres i transportmodulen 508. Transportmodulen 508 tilveiebringer også en kanal for kommunikasjon mellom mikrokontrolleren 510 og video og audio MPEG dekoderne 514, 517. Som fastslått mer komplett lenger ned arbeider transportmodulen også med betingelsestilgangsmodulen (CAM) 512 for å avgjøre hvorvidt mottageren 500 har tillatelse til å få tilgang til bestemt programmateriale. Data fra transportmodulen 508 kan også leveres til ekstern kommunikasjonsmodul 526.

CAM 512 virker i sammenheng med andre elementer for dekoding av et kryptert signal fra transportmodulen 508. CAM 512 kan også benyttes til sporing og til fakturering av disse tjenestene. I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen er CAM 512 et flyttbart smartkort som har elektriske kontakter som samarbeider interaktivt med kontakter i IRD 500 for overføring av informasjon. I den hensikt å implementere prosesseringen som utføres i CAM 512 tilveiebringer IRD 500 og spesielt tilveiebringer transportmodulen 508 et klokkesignal til CAM 512.

Videodata blir prosessert av MPEG videodekoderen 514. Ved bruk av video hurtighukommelsen (RAM) 536 dekoder MPEG videodekoderen 514 de komprimerte videodataene og sender dem til en enkoder eller en videoprosessor 516 som konverterer den digitale videoinformasjonen mottatt fra video MPEG videomodulen 514 til et utgangssignal som kan benyttes til et display eller en annen utgangsinnretning. I form av et eksempel kan prosessoren 516 innbefatte en "National TV Standards Committee"

(NTSC) eller "Advanced Television Systems Committee" (ATSC) enkoder. I en utførelsesform av oppfinnelsen er både S-video og ordinær video (NTSC eller ATSC) signaler tilveiebrakt. Andre utganger kan også utnyttes og er fordelaktige dersom høydefinisjons programmering blir prosessert.

Audiodata er på samme måte dekodet av MPEG audiodekoderen 517. De dekodete audiodataene kan så sendes til en digital til analog (D/A) omformer 518.1 en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen er D/A omformeren 518 en dobbelt D/A omformer, en til den høyre og en til den venstre kanalen. Hvis det er ønskelig kan tilleggskanaler legges til for bruk i surround lydprosessering eller sekundære audioprogrammer (SAR'er). I en utførelsesform av oppfinnelsen separerer den doble D/A omformeren 518 selv den høyre og venstre kanalinformasjonen i tillegg til eventuell ytterligere kanalinformasjon. Andre audioformater kan støttes tilsvarende. For eksempel kan andre audioformater som multikanal "DOLBY DIGITAL AC3" støttes.

En beskrivelse av prosessene som utføres i forbindelse med enkoding og dekoding av videostrømmer, spesielt med hensyn til MPEG og JPEG enkoding/dekoding finnes i kapittel 8 av "Digital Television Fundamentals" av Michael Robin og Michel Puolin, McGraw-Hill, 1998, som her er innlemmet som referanse.

Mikrokontrolleren 510 tar imot og prosesserer kommandosignaler fra en fjernkontroll, et IRD 500 tastaturgrensesnitt og eller annen passende inngangsinnretning 524. Mikrokontrolleren 510 mottar kommandoer for utførelse av sine operasjoner fra en prosessors programhukommelse som permanent lagrer slike instruksjoner for utførelse av slike kommandoer. Prosessorprogramhukommelse kan innbefatte en lesehukommelse (ROM) 538, en "electrically erasable programmable read only memory" (EEPROM) 522 eller tilsvarende innretning. Mikrokontrolleren 510 kontrollerer også de andre digitale innretningene til IRD 500 via adresse og datalinjer (angitt som "A" respektive "D" i figur 5).

Modemet 540 tilkobles abonnentens telefonlinje via PSTN-porten 120. Den ringer for eksempel programtilbyderen og sender kundens kjøpsinformasjon av hensyn til fakturering og /eller annen informasjon. Modemet 540 kontrolleres av mikroprosessoren 510. Modemet 540 kan sende data til andre I/O porttyper inkludert standard parallell og serie datamaskin I/O-porter.

Den foreliggende oppfinnelsen kan også innbefatte en lokal lagringsinnretning 532 for lagring av video og/eller audio data ervervet fra transportmodulen 508. Video lagringsinnretningen 532 kan være en harddisk drive, en lesbar/skrivbar kompaktdisk eller DVD, en halvleder RAM eller et hvilket som helst passende lagringsmedium. I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen er video lagringsinnretningen 532 en harddisk drive med spesialiserte parallell lese/skrive muligheter slik at data kan leses fra video lagringsinnretningen 532 og skrives til innretningen 532 på samme tid. For å oppnå dette kunststykket kan det benyttes ekstra bufferhukommelse som videolageret 532 eller dens kontroller har tilgang til. Som opsjon kan en video lagringsprosessor 530 benyttes for å administrere lagringen og innhentingen av videodataene fra video lagringsinnretningen 532. Video lagringsprosessoren 530 kan også innbefatte hukommelse for bufring av data som passerer inn i og ut av video lagringsinnretningen 532. Som alternativ eller i kombinasjon med det foregående kan en flerfoldighet av video lagringsinnretninger 532 brukes. Også som alternativ eller i kombinasjon med det foregående kan mikrokontrolleren 510 også utføre de nødvendige operasjonene for lagring og gjenvinning av video og andre data i video lagringsinnretningen 532.

Inngangen til video prosesseringsmodulen 516 kan benyttes direkte som en videoutgang til en betraktningsinnretning slik som en video- eller datamaskinmonitor. I tillegg kan video- og/eller audioutganger leveres til en RF modulator 534 for fremskaffelse av en RF-utgang og/eller et vestigalt sidebånd (VSB) som passende inngangssignal til en fjernsynstuner. Dette gjør det mulig for mottageren 500 å operere med fjernsyn uten en videoutgang.

Hver av satellittene 108 innbefatter en transponder som godtar programinformasjon fra opplink senteret 104 og bringer videre denne informasjonen til abonnent mottagerstasjonen 110. Kjente multipleksteknikker blir benyttet slik at flerfoldige kanaler kan tilveiebringes til brukeren. Disse multipleksteknikkene innbefatter eksempelvis ulike statistiske eller andre tidsdomene multipleksteknikker og polarisasjonsmultipleksing. I en utførelsesform av oppfinnelsen transporterer en enkelt transponder, som opererer på ett enkelt frekvensbånd, en flerfoldighet av kanaler som identifiseres ved respektive "service channel identification" (SCID).

Det er å foretekke at IRD 500 også mottar og lagrer en programguide i en hukommelse som er tilgjengelig for mikrokontrolleren 510. Programguiden blir typisk mottatt i en eller flere datapakker i datastrømmen fra satellitten 108. Programguiden kan være tilgjengelig og søkes i gjennom utførelse av egnede operasjonstrinn implementert i mikrokontrolleren 510 og lagret i prosessor ROM'en 538. Programguiden kan innbefatte data for å koble seerkanalnumre til satellittranspondere og "service channel identifications" (SCID'er) og også tilveiebringe TV programoversikter til abonnenten 122 for identifisering av programhendelser.

Funksjonaliteten som er implementert i IRD 500 og synliggjort i figur 5, kan implementeres i en eller flere maskinvaremoduler, en eller flere programvaremoduler som definerer instruksjoner som utføres av en prosessor eller en kombinasjon av disse.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer modulasjon av signaler med ulike effektnivåer og fordelaktig for signalene å være ikke-koherent fra hvert lag. I tillegg kan uavhengig modulasjon og koding av signalene gjennomføres. Bakoverkompatibilitet med arvede mottagere slik som en kvadratur faseskift nøkling (QPSK) mottager er muliggjort og nye tjenester er skaffet tilveie til nye mottagere. En typisk ny mottager ifølge den foreliggende oppfinnelsen benytter to demodulatorer og en remodulator (som kan kombineres i en eller flere prosessorer) som vil bli beskrevet i detalj lenger ned.

I en typisk bakoverkompatibel utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen er det arvemessige QPSK signalet effektforsterket til et høyere transmisjons- (og mottagelses-) nivå. Arvmottageren vil ikke være i stand til å skille det nye lavere lag signalet fra addert hvit Gaussisk støy og opererer derfor på vanlig måte. Det optimale valget av lageffektnivåer er basert på tillempning av det arvede utstyret så vel som den ønskede nye gjennomløpshastigheten og tjenester.

Det nye lavere lag signalet er tilveiebrakt med et tilstrekkelig bærebølge-til-termisk-støy-forhold til å fungere tilfredsstillende. Det nye lavere signalet og det forsterkede arv signalet er ikke-koherent i forhold til hverandre. Derfor kan det nye lavere lag signalet implementeres ut ifra en ulik TWTA og til og med fra en annen satellitt. Det nye lavere lag signalformatet er også uavhengig av det arvede formatet, det vil si at materforbindelsessignalet kan være QPSK eller 8PSK ved bruk av den konvensjonelle sammenkjedede FEC koden eller ved bruk av en ny Turbokode. Det lavere lag signalet kan til og med være et analogt signal.

Det kombinerte lagdelte signalet er demodulert og dekodet ved først å demodulere det øvre laget for å fjerne den øvre bærebølgen. Det stabiliserte lagdelte signalet kan så få det øvre laget FEC dekodet og det øvre lags symboler kommunisert videre til det øvre transportlaget. Det øvre lags symboler er også anvendt i en remodulator for å generere et idealisert øvre lags signal. Det idealiserte øvre lag signalet blir så trukket fra det stabile lagdelte signalet for å fremvise det lavere lag signalet. Det lavere lag signalet blir så demodulert og FEC-dekodet og kommunisert til det lavere transportlaget.

Signaler, systemer og fremgangsmåter som bruker den foreliggende oppfinnelsen kan

brukes for å supplere en tidligere eksisterende transmisjon som er kompatibel med arvet mottager maskinvare i en bakoverkompatibel applikasjon eller som del av en på forhånd planlagt lagdelt modulasj onsarkitektur som tilveiebringer et eller flere lag i tillegg på et nåværende tidspunkt eller på et senere tidspunkt.

Lagdelte signaler

Figurene 6A - 6C illustrerer det grunnleggende forholdet med signallag i en mottatt lagdelt modulasjonstransmisjon. Figur 6A illustrerer en øvre lag signalkonstellasjon 600 til et transmisjonssignal som viser signalpunkter eller symboler 602. Figur 6B illustrerer lavere lag signalkonstellasjonen av symboler 604 over det øvre laget signalkonstellasjonen 600 der lagene er koherente (eller synkroniserte). Figur 6C illustrerer et lavere lag signal 606 til et andre transmisjonslag over øvre lag konstellasjonen der lagene er ikke-koherente. Det lavere laget 606 roterer om øvre lag konstellasjonen 602 på grunn av de relative modulasjonsfrekvensene til de to lagene i en ikke-koherent transmisjon. Både det øvre og det nedre laget roterer om utgangspunktet på grunn av første lags modulasjonsfrekvensen som beskrevet av bane 608. Figurene 7A - 7C er diagrammer som illustrerer en ikke-koherent relasjon mellom et lavere transmisj onslag over det øvre transmisj onslaget etter øvre lag demodulasjon. Figur 7A viser sammenstillingen 700 før den første bærebølge gjenopprettelsesløkken (CRL) til det øvre laget. Sammenstillingsringene 702 roterer rundt sirkelen med stor radius indikert med den stiplede linjen. Figur 7B viser sammenstillingen 704 etter CRL til det øvre laget der rotasjonen til sammenstillingsringene 702 er stoppet. Sammenstillingsringene 702 er signalpunktene til det lavere laget rundt nodene 602 til det øvre laget. Figur 7C billedliggjør en fasedistribusjon for det mottatte signalet med hensyn til nodene 602.

Relative modulasjonsfrekvenser til de ikke koherente øvre og nedre lags signalene fører til at den lavere lags sammenstilling roterer rundt nodene 602 til det øvre lagets sammenstilling for å forme ringene 702. Etter det lavere lagets CRL elimineres denne rotasjonen og nodene i det lavere laget blir åpenbart (som vist i figur 6B). Radien til det lavere lagets sammenstillingsringer 702 indikerer det lavere lagets effektnivå. Fordi de to lagene er ikke-koherente kan det lavere laget benyttes til å sende rent digitale eller analoge signaler. Figur 8A er et diagram som viser et system for sending og mottak av lagdelte modulasjonssignaler. Separate transpondere 107A, 107B (som innbefatter TWTA'er for forsterkning av signalene), som kan plasseres på en hvilken som helst passende plattform som for eksempel satellittene 108A og 108B blir benyttet til ikke-koherent å sende ulike lag av et signal fra den foreliggende oppfinnelsen. Ett eller flere materforbindelsessignaler 116 blir typisk sendt til hver satellitt 108A, 108B fra en eller flere opplinksentre 104 med en eller flere sendere 105 via en antenne 106. Den foreliggende oppfinnelsen beskriver spesielt materforbindelsesarkitektur for bruk i et lagdelt modulasj onssystem. Figur 8B er et diagram som illustrerer et eksempel på en satellittransponder 107 for å motta og sende lagdelte modulasjonssignaler på en satellitt 108. Materforbindelsessignalet 116 blir mottatt av satellitten 108 og passerer gjennom en inngangsmultiplekser (IMUX) 814. Etter dette forsterkes signalet med en eller flere "travelling wave tube amplifiers" (TWTA'er) 816 går så gjennom en utgangsmultiplekser (OMUX) 818 før nedlinksignalet 118 blir sendt til mottagerne 802, 500. Som kjent for en fagperson kan TWTA 816 blokken være multiple TWTA'er i en høyeffekt summasjonsenhet, spesielt i tilfellet med det øvre lagets signal. Utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen forholder seg til spesifikke arkitekturer av materforbindelsen og satellittranspondere 107 som vil bli gjennomgått mer i detalj senere.

De lagdelte signalene 808A og 909B (for eksempel multiple nedlinksignaler 118) blir mottatt av mottagerantenner 812A og 812B, som for eksempel parabolantenner, alle med en lavstøyblokkerer (LNB) 81 OA, 81 OB hvor de så kobles til integrerte mottagere/dekodere (IRD'er) 500, 802. For eksempel kan første satellitt 108A og transponder 107A sende et øvre lag arvesignal 808A og andre satellitt 108B og transponder 107B et lavere lags signal 808B. Selv om begge signalene 808A og 808B kommer frem til hver antenne 812A, 812B, LNB 810A og LNB 810B er bare lagmodulasjonen IRD 802 i stand til å dekode det øvre lag arvesignal 808A; det lavere lag signalet 808B opptrer bare som støy for arvemottageren 500.

Fordi signallagene kan sendes ikke-koherent kan separate transmisj onslag legges til når som helst når man benytter ulike satellitter 108A, 108B eller andre passende plattformer slik som bakkebasert eller høytliggende plattformer. Slik kan ethvert sammensatt signal, inkludert nye tillagte signallag være bakoverkompatible med arvede mottagere 500 som vil ignorere nye signallag. For å sikre at signalene ikke forstyrrer hverandre må det samlede signal og støynivået for det lavere laget være på eller lavere enn den tillatte bunnstøyen til det øvre laget for den bestemte mottagerantennen 812A, 812B.

Lagdelte modulasjonsanvendelser innbefatter bakoverkompatible og ikke-bakoverkompatible anvendelser. "Bakoverkompatible" i denne sammenheng beskriver systemer der arvede mottagere 500 ikke betraktes som foreldet av tilleggssignallaget/ene. Istedenfor, selv om de arvede mottagerne 500 ikke er i stand til å dekode tilleggssignallaget/ene, er de i stand til å motta det lagdelte modulerte signalet og dekode det originale signallaget. I disse applikasjonene har den på forhånd eksisterende

systemarkitekturen rom for arkitekturen med tilleggssignallagene. "Ikke-bakoverkompatible" beskriver en systemarkitektur som gjør bruk av lagdelt modulasjon men modulasj onsregimet som tas i bruk er slik at forhåndseksisterende innretninger ikke er i stand til å motta og dekode informasjonen på tilleggssignallag.

De forhåndseksisterende arvede IRD'ene 500 dekoder og benytter seg av data bare fra laget (eller lagene) der de ble designet for å motta uanfektet av lagene i tillegg. Imidlertid, hvilket vil bli beskrevet etterpå, kan de arvemessige kan modifiseres for å implementere de nye lagene optimalt. Den foreliggende oppfinnelsen kan anvendes til eksisterende direktesatellitt-tjenester som blir kringkastet til individuelle brukere for å muliggjøre tilleggsegenskaper og tjenester med nye mottagere uten å påvirke arvede mottagere negativt og uten å kreve ytterligere signalfrekvenser.

Demodulator og dekoder

Figur 9 er et blokkdiagram som grafisk beskriver en utførelsesform av en forbedret IRD 802 som er i stand til å motta lagdelte modulasjonssignaler. IRD'en innbefatter tilsvarende komponenter som de i arve IRD'en 500 i figur 5. Imidlertid omfatter den forbedrede IRD 802 en tilbakekoblingssløyfe 902 der de FEC dekodede symbolene blir tilbakekoblet til en forbedret og modifisert tuner/modulator 904 og transportmodul 908 for dekoding av begge signallagene som beskrevet i detalj nedenfor.

Figur 10A er et blokkdiagram av en utførelsesform av den forbedrede tuner/modulatoren 904 og FEC enkoderen 506. Figur 10A beskriver grafisk mottak der lagsubtraksjonen foretas på et signal der det øvre lagets bærebølge allerede er demodulert. Det øvre laget til det mottatte kombinerte signalet 1016 fra LNB 502, som kan inneholde et arvet modulasjonsformat, er tilveiebrakt til og prosessert av en øvre lag demodulator 1004 for å fremskaffe det stabile demodulerte signalet 1020. Det demodulerte signalet 1020 er kommunikasjonsmessig koblet til en FEC dekoder 1002 som dekoder det øvre laget for å fremskaffe det øvre lags symboler som går videre til en øvre lags transportmodul 908. Det øvre lags symboler blir også brukt til å et idealisert øvre lags signal. Det øvre lags symboler kan reproduseres fra dekoderen 1002 etter Viterbi dekoding (BER<10"<3>eller der omkring) eller etter Reed-Solomon (RSCP) dekoding (BER<10"<9>eller der omkring) i typiske dekodingsoperasjoner som vil være kjent av fagpersoner. Det øvre lagets symboler er tilveiebrakt via tilbakekoblingssløyfe 902 fra øvre lags dekoderen 1002 til en re-enkoder/remodulator 1006 som i praksis fremskaffer et idealisert øvre lags signal. Det idealiserte øvre lags signalet blir trukket fra det demodulerte øvre lags signalet 1020.

For at subtraksjonen skal resultere i et hensiktsmessig lavere lags signal må det øvre lagets signal være presist reprodusert. Det modulerte signalet kan ha blitt forvrengt, for eksempel av ulinearitet i "travelling wave tube" (TWTA) eller annen ikke-lineær eller lineære forvrengning i transmisjonskanalen. Forvrengningseffektene blir estimert ut ifra det mottatte signalet etter fasiten eller TWTA karakteristikker som kan lastes ned i IRD'en i AM - AM og/eller AM - PM tabeller 1014 som blir benyttet til å eliminere forvrengningen ved bruk av ikke-lineære-forvrengnings-tabeller modulen 1018.

En subtraksjonsenhet 1012 subtraherer så det idealiserte øvre lags signalet fra det stabile demodulerte signalet 1020. Det som er igjen er da laveffekts andre lags signalet.

Subtraksjonsenheten en 1012 kan innbefatte et buffer eller en forsinkelsesfunksjon for å vedlikeholde det stabile demodulerte signalet 1020 mens det idealiserte øvre lags signalet blir konstruert. Det andre lags signalet blir demodulert av den lavere lags demodulatoren 1010 og FEC dekodet med dekoder 1008 i henhold til sitt signalformat for å fremskaffe det lavere lags symboler som tilveiebringes transportmodulen 908.

Figur 10B fremstiller grafisk en annen utførelsesform der lagsubtraksjon utføres på det mottatte lagdelte signalet (før øvre lags demodulasjon). I dette tilfellet fremskaffer øvre lag demodulatoren 1044 det øvre bærebølgesignalet 1022 (så vel som den stabile demodulerte signalutgangen 1020). Et øvre bærebølgesignal 1022 blir tilveiebrakt re-enkoder/remodulatoren 1006. Re-enkoder/remodulatoren 1006 fremskaffer det re-enkodete og remodulerte signalet til den ikke-lineære-forvrengnings-tabeller modulen 1018 som i virkeligheten fremskaffer et idealisert øvre lag signal. Til forskjell fra utførelsesformen vist i figur 10A inkluderer i denne utførelsesformen det idealiserte øvre lag signalet den øvre lag bærebølgen for subtraksjon fra det mottatte kombinerte signalet 808A, 808B.

En fagperson vil komme på andre ekvivalente fremgangsmåter med lagsubtraksjon og den foreliggende oppfinnelsen bør ikke avgrenses til eksemplene fremvist her. Videre vil en fagperson forstå at den foreliggende oppfinnelsen ikke er begrenset til to lag; flere lag kan innbefattes. Idealiserte øvre lag blir fremskaffet ved hjelp av remodulasjon og dekoding. Det vil være tydelig for fagpersoner at tillagte lag kan demoduleres og dekodes på en tilsvarende måte. Det innkommende kombinerte signalet er representert som:

der Mv er størrelsen til øvre lag QPSK signalet og ML er størrelsen til lavere lag QPSK signal og ML « Mv. Signalfrekvensene og fase til øvre og lavere lag signaler er ( ou, du respektive ( ou, du. Symboltiming avvikelse mellom øvre og lavere lag er ATm. p{ t - mT) representerer den tidsforskjøvede versjonen av pulsformingsfilteret p{ t) 414 anvendt i signalmodulasjon. QPSK symboler SUm og SLmer elementer av jexp(/-^),w = 0,1,2,3 j. /t/Oog AC) angirforvrengningsfunksjonen tilTWTA'ene for de respektive signalene.

Ved å ignorere /^O og fL(-) støy n{ t) representerer det følgende utgangen av demodulatoren 1004 til FEC dekoderen 1002 etter fjerning av den øvre bærebølgen:

På grunn av størrelsesordenforskjellen mellom Mu og ML ignorerer øvre lag dekoderen 402 ML komponenten til s' UL( t).

Etter subtraksjon av det øvre laget fra sUL( t) i subtraksjonsenheten 1012 gjenstår følgende:

Enhver forvrengningseffekt, som for eksempel TWTA ulinearitetseffekt, estimeres for signalsubtraksjon. I en typisk utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen er i utgangspunktet det øvre og det lavere lagets frekvenser like. Påtagelige forbedringer i systemeffektivitet kan oppnås ved bruk av frekvensforskyvning mellom lag.

Ved bruk av den foreliggende oppfinnelsen dobler tolags bakoverkompatibel modulasjon med QPSK en nåværende 6/7 forholdskapasitet ved å legge til en TWTA omtrent 6,2 dB over en eksisterende TWTA effekt. Nye QPSK signaler kan sendes fra en adskilt sender, for eksempel fra en annen satellitt. I tillegg er det ikke behov for "linear travelling tube amplifiers" (TWTA'er) som med 16QAM. Det blir heller påtrykt noen økt fasefeil på høyere ordens modulasjoner som for eksempel 8PSK og 16QAM.

Modulasjonslags effektnivå

I et lagdelt modulasjonssystem kan forholdet mellom de enkelte modulasjonslagene struktureres for å forenkle anvendelser med bakoverkompatibilitet. Alternativt kan en ny lagstruktur designes for å optimalisere den kombinerte effektiviteten og/eller ytelsen til det lagdelte modulasj onssystemet.

Bakoverkompatible anvendelser

Figur 1 IA beskriver grafisk de relative effektnivåene 1100 til eksempler på utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen uten å ta hensyn til regn. Tilpasning til dempende effekter forårsaket av regn gjøres ved å innbefatte en margin for klar himmel ved beregning av sendeeffektnivåer og dette blir behandlet i et annet avsnitt. Figur 1 IA er ikke en tegning i riktig målestokk. Denne utførelsesformen dobler det tidligere kapasitetsforholdet 6/7 ved bruk av en TWTA hvis effektnivå er 6,2 dB over en tidligere (arvet) TWTA og en andre TWTA hvis effektnivå er 2 dB under den tidligere

(arvede) TWTA. Denne utførelsesformen bruker øvre og lavere QPSK lag som er ikke-koherente. Et FEC kodeforhold på 6/7 blir brukt for begge lag. I denne utførelsesformen blir signalet til det arvede QPSK signalet 1102 brukt til å generere det høyere laget 1104 og et nytt QPSK lag er det lave laget 1110. Det arvede QPSK signalet 1102 har en terskel CNR (det vil si bærebølge-til-støy-forholdet som er nødvendig for å oppnå akseptabel ytelse) på omtrent 7 dB. Det nye lavere QPSK laget 1110 har en terskel CNR på omtrent 5dB. I den foreliggende oppfinnelsen blir så det lavere QPSK lagets sendeeffektnivå 1110 først satt slik at den mottatte lavere lag effekten er 5 dB over referanse termisk støy effektnivået 1108. Både den termiske støyen og det lavere lag signalet vil opptre som støy for det høyere laget arvede QPSK signalet og denne kombinerte støye ffekten må tas hensyn til ved fastsettelse av høyere lag sendeeffektnivået. Den kombinerte effekten til disse to støykildene 1106 er 6,2 dB over referanse termisk bunnstøy 1108. Det arvede QPSK signalet må så forsterkes i effekt omtrent 6,2 dB over det arvemessige signaleffektnivået 1102 som bringer det nye effektnivået til omtrent 13,2 dB som det øvre laget 1104. På denne måten holdes den kombinerte lavere lag signaleffekten og den termiske støyeffekten på eller under den tolererbare bunnstøyen 1106 til det øvre laget. Det bør noteres at oppfinnelsen kan utvides til multiple lag med blandede modulasj onsformer, koding og kodehastigheter.

I en alternativ utførelsesform av denne bakoverkompatible applikasjonen kan et FEC kodeforhold på 2/3 benyttes for både det øvre og det nedre laget 1104,1110.1 dette tilfellet er terskel CNR'en til det arvede QPSK signalet 1102 (med et FEC kodeforhold på 2/3) omtrent 5,8 dB. Det arvede signalet 1102 blir forsterket med omtrent 5,3 dB til omtrent 11,1 dB (4,1 dB over det arvede QPSK signalet 1102 med et FEC kodeforhold på 2/3) for å danne det øvre QPSK laget 1104. Det nye lavere QPSK laget 1110 har en terskel CNR på omtrent 3,8 dB. Summen av signal og støy på det lavere laget 1110 blir holdt på eller under omtrent 5,3 dB som er den tolererbare bunnstøyen 1106 til det øvre QPSK laget. I dette tilfellet er den totale kapasiteten 1,55 ganger den til det arvede signalet 1102.

I en videre utførelsesform med en bakoverkompatibel applikasjon av den foreliggende oppfinnelsen kan kodehastigheten blandes. For eksempel kan det arvede QPSK signalet 502 forsterkes med omtrent 5,3 dB til omtrent 12.3 dB med FEC kodehastigheten uforandret på 6/7 for å danne det øvre QPSK laget 1104. Det nye lavere QPSK laget 1110 kan benytte en FEC kodehastighet på 2/3 med en terskel CNR på omtrent 3,8 dB. I dette tilfellet blir den totale kapasiteten 1,78 ganger den til det arvede signalet 1102.

Ikke-bakoverkompatible anvendelser

Som diskutert tidligere kan den foreliggende oppfinnelsen også brukes i "ikke-bakoverkompatible" anvendelser. I et første eksempel på en utførelsesform blir to QPSK lag 1104 og 1110, hver brukt med en kodehastighet på 2/3. Det øvre QPSK laget 504 har en CNR på omtrent 4.1 dB over sin bunnstøy 1106 og det lavere QPSK laget 1110 har også en CNR på omtrent 4.1 dB. Det totale kode og støynivået til det lavere QPSK laget 1110 er omtrent 5,5 dB. Den totale CNR for det øvre QPSK signalet 1104 er omtrent 9.4 dB, kun 2,4 dB over den arvede QPSK signalhastigheten 6/7. Kapasiteten er omtrent 1,74 sammenlignet med den arvede hastigheten 6/7.

Figur 1 IA beskriver grafisk de relative effektnivåene til en alternativ utførelsesform der både det høyere og det lavere laget, 1104 og 1110, benytter en kodehastighet på 1/2.1 dette eksempelet er det øvre QPSK laget 1104 omtrent 2,0 dB over sin bunnstøy 1106 på omtrent 4,1 dB. Det lavere QPSK laget har en CNR på omtrent 2,0 dB og en samlet kode og støynivå på eller under 4,1 dB, Kapasiteten til denne utførelsesform er omtrent 1,31 sammenlignet med arvehastigheten 6/7.

Maskinvaremiljø

Figur 12 illustrerer et eksempel på et datamaskinsystem 1200 som kunne bli benyttet til å implementere utvalgte moduler og/eller funksjoner til den foreliggende oppfinnelsen. Datamaskinen 1202 innbefatter en prosessor 1204 og en hukommelse 1206 som for eksempel "random access memory" (RAM). Datamaskinen 1202 er operativt koblet til et display 1222 som fremviser bilder, som for eksempel vinduer, for brukeren på et grafisk brukergrensesnitt 1218B. Datamaskinen 1202 kan kobles til andre innretninger som for eksempel et tastatur 1214, en museinnretning 1216, en skriver og så videre. Naturligvis vil en fagperson innse at enhver kombinasjon av de ovenfor nevnte komponentene eller et vilkårlig antall ulike komponenter, periferiutstyr og andre innretninger kan benyttes med datamaskinen 1202.

Vanligvis opererer datamaskinen 1202 styrt av et operativsystem 1208 lagret i hukommelsen 1206 og grensesnitt mot brukeren for å godta inndata og kommandoer og for å presentere resultater gjennom en grafisk brukergrensesnitt (GUI) modul 1218A. Selv om GUI modulen 1218A billedmessig er fremstilt som en separat modul, kan instruksjonene som utfører GUI funksjonene være innbakt i eller fordelt i operativsystemet 1208, dataprogrammet 1210 eller implementert med egen hukommelse og prosessorer. Datamaskinen 1202 innbefatter også en kompilator 1212 som gjør det mulig for et applikasjonsprogram 1210 som er skrevet i et programmeringsspråk som for eksempel COBOL, C++, FORTRAN eller andre språk å bli oversatt til prosessor 1204 lesbar kode. Etter fullføring får applikasjonen 1210 tilgang til og behandler data lagret datamaskinens 1202 hukommelse 1206 ved bruk av relasjoner og logikk som ble fremskaffet ved bruk av kompilatoren 1212. Datamaskinen 1202 innbefatter som opsjon en ekstern kommunikasjonsinnretning som for eksempel et modem, en satellittlink, et Ethernet-kort eller annen innretning for kommunikasjon med andre datamaskiner.

I en utførelsesform er instruksjoner som styrer operativsystemet 1208, datamaskinprogrammet 1210 og kompilatoren 1212 direkte innbygget i et datamaskinlesbart medium som for eksempel datalagringsinnretning 1220, som kan innbefatte en eller flere faste eller flyttbare datalagringsinnretninger som for eksempel en zip-drive, floppydisk-drive 1224, harddrive, CD-ROM-drive, tapedrive og så videre. Videre innbefatter operativsystemet 1208 og dataprogrammet 1210 instruksjoner som når de blir lest og satt i verk av datamaskinen 1202 medfører at datamaskinen 1202 utfører nødvendige trinnene for å realisere og/eller bruke den foreliggende oppfinnelsen. Dataprogram 1210 og/eller operative instruksjoner kan også direkte innbygges i hukommelsen 1206 og/eller datakommunikasjonsinnretninger 1230 og derved frembringe et dataprogramprodukt eller en produsert innretning i henhold til oppfinnelsen. Som dette blir uttrykkene "produsert innretning",

"programlagringsinnretning" og "dataprogramprodukt" brukt her i den hensikt å omfavne et dataprogram som er tilgjengelig fra en hvilken som helst datamaskinlesbar innretning eller medium.

En fagperson vil innse at mange modifikasjoner kan gjøres med denne konfigurasjonen uten å avvike fra rekkevidden til den foreliggende oppfinnelsen. For eksempel vil en fagperson innse at enhver kombinasjon av de ovenfor nevnte komponentene eller et hvilket som helst antall ulike komponenter, periferienheter eller andre innretninger kan benyttes med den foreliggende oppfinnelsen.

Materforbindelsesarkitekturer

Fire konfigurasjoner av materforbindelsesarkitektur som bare trenger så mye materforbindelsesspektrum som nedlink lagdelt modulasj onsspektrum blir diskutert nedenfor. Disse utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen innbefatter representert av eksemplene vist i figurene 13A, 14A, 15A og 16A heretter. Som vist i detalj nedenfor kan disse utførelsesformene innbefatte endringer og/eller utdypning av basismodulatoren 220 og transponderen 108 til eksempelsystemet i figurene 4 og 8B beskrevet tidligere. For eksempel er ikke materforbindelsesarkitekturer til den foreliggende oppfinnelsen begrenset til applikasjoner der det høyere lag signalet er et arvet signal.

I hver enkelt av konfigurasjonene i figurene 13A, 14A, 15A og 16A kan, dersom det øvre laget oversettingen eller avbildningen det lavere laget signaler 808A og 808B er hensiktsmessig konstruert, det øvre lag signalet 808A være et arvet signal. Av dette følger at en arvemessig IRD 500 kan demodulere det øvre lag signalet 808A direkte fra det lagdelte signalet. Det lavere lag signalet 808B blir ignorert som støy i den arvemessige IRD 500. Alternativt blir, i en lagdelt modulasjon IRD 802, både det øvre laget signalet 808A og det lavere laget signalet 808B demodulert.

Punktstråle materforbindelser

Figur 13A illustrerer et første materforbindelsessystem 1300 til et lagdelt modulasjonssignal. I dette systemet 1300 består opplinksignalene 116 av to klart adskilte materforbindelsessignaler 1302A og 1302B. Materforbindelse punktstråleantenner 1304A og 1304B finner sin anvendelse på satellitten 108 for gjenbruk av materforbindelsesspekter i den hensikt ikke å gå utover båndbredden til den lagdelte modulasjonen på nedlinken. Materforbindelsessystemet 1300 innbefatter en første materforbindelsesantenne 1306A lokalisert innenfor et første dekningsområde 1308A til den første materforbindelsesantennen 1304A. En andre materforbindelsesantenne 1304B er lokalisert innenfor et andre dekningsområde 1308B til den andre materforbindelsesantennen 1304B. Det første dekningsområdet 1308A og det andre dekningsområdet 1308B er klart adskilte fra hverandre og overlapper ikke. Disse signalene 1302A og 1302B er dannet om bord på satellitten 108 av hver av materforbindelsesantennene 1304A og 1304B.

I denne utførelsesformen sender den første materforbindelsesantennen 1306A det første materforbindelsessignalet 1302A på en første frekvens. Det første materforbindelsessignalet 1302A innbefatter informasjonen som skal transporteres på det øvre lag nedlink signalet 808A. Den andre materforbindelsesantennen 1306B sender det andre materforbindelsessignalet 1302B på en andre frekvens. Dette materforbindelsessignalet 1302B innbefatter informasjonen som skal transporteres på det nedre lag nedlink signalet 808B. Selv om de to materforbindelsesfrekvensene i utgangspunktet er i det samme frekvensbåndet forhindrer bruken av punktstråleantenner 1304A og 1304B med adskilte dekningsområder 1308A og 1308B at de første materforbindelsessignalene 1302A og de andre materforbindelsessignalene 1302B forstyrrer hverandre. Dette materforbindelsessystemet 1300 forutsetter at de to materforbindelsessignalene 1302A og 1302B har tilstrekkelig isolasjon seg imellom. Dette kan være vanskeligere å oppnå dette når systemet skal anvendes på mindre regioner (mindre land der det kan være utilstrekkelig plass til å danne to materforbindelsespunktstråler).

Transponderne 107A og 107B (som kan innbefatte konvensjonelle satellittmottagere 1310A og 1310B) der hver av dem mottar ett av materforbindelsessignalene 1302A og 1302B. De nedlink lagdelte signalene 808A og 808B er dannet ved hjelp av passende filtrering, oversettelse av hvert lag til dets tilordnede nedlinkfrekvens og justering av lageffektnivået i mottager 131 OA respektive mottager 1310B. De tilordnede nedlinkfrekvensene skal forstås å resultere i enten delvis eller komplett signalbåndbredde overlapping mellom lagene. Etterfulgt av dette blir hvert lagdelte signal 808A og 808B sent til sin respektive nedlinkforsterker 1312A og 1312B (som innbefatter en eller flere TWTA'er som kan arrangeres i en høyeffekt summasjonsinnretning, spesielt for det øvre lag signalet 808A). I dette eksempelet blir adskilte satellittantenner 1314A og 1314B brukt til å sende det øvre lag nedlinksignalet 808A og det nedre lag nedlinksignalet 808B, til det hovedsakelig samme dekningsområdet. Øvre lag nedlinksignalet 808A og lavere lag nedlinksignalet 808B blir slått sammen i rommet for å danne det lagdelte modulasjonssignalet. Brukerens IRD 500 og 802 mottar de to overlappende signalene ved hjelp av fremgangsmåten beskrevet den publisert patentsøknaden US 2002/0141210 Al" og er i stand til å demodulere en eller begge de lagdelte signalene 808A og 808B.

I dette eksempelet er mengden materforbindelsesspektrum som er nødvendig for å støtte sendingen av det lagdelte modulasjonsnedlinksignalet 808 ikke mer enn det nødvendige nedlinkspekteret. Dette materforbindelsessystemet 1300 beholder fordelen med en asynkron forbindelse mellom de nedlink lagdelte signalene 808A og 808B og beholder også fordelen med separate mettede satellitt nedlinkforsterkere 1312A og 1312B for hvert av lagene. Det asynkrone (ikke-koherente) forholdet mellom de to lagdelte signalene 808A og 808B tillater dem å operere med ulike symbolhastigheter og til å benytte uavhengige modulasjonsformater og til å benytte uavhengige forover feilkorreksjonsteknikker. Bruken av separate mettede nedlinkforsterkere 1312A og 1312B gjør det mulig for øvre lag forsterkeren 1312A å være markert lavere i mettet utgangseffekt enn hva som ellers ville vært nødvendig. Dette reduserer linearitetskravene til forsterkerne 1312A og 1312B vesentlig. Det før også bemerkes at de to transponderne 107A og 107B til materforbindelsessystemet 1300 kan befinne seg på en felles satellitt 108 som vist eller befinne seg på ulike satellitter 108A og 108B selv om signalenes nivåkontroll blir oppnådd mye enklere dersom transponderne 107A og 107B er på den samme satellitten 108.

Figur 13B er et flytskjema av et eksempel på en fremgangsmåte 1340 av oppfinnelsen for den første materforbindelsesarkitekturen. I trinn 1342 blir et første materforbindelsessignal mottatt ved bruk av en første

materforbindelsespunktstråleantenne for en første satellittransponder der en første materforbindelsespunktstråleantenne sender fra et første dekningsområde. Den første satellittransponderen er til for å sende et høyere lag signal av et lagdelt modulasjonssignal til minst en integrert mottager/dekoder (IRD). Deretter på trinn 1344 blir et andre materforbindelsessignal mottatt ved bruk av en andre materforbindelsespunktstråleantenne for en andre satellittransponder der den andre materforbindelsespunktstråleantennen sender fra et andre dekningsområde helt adskilt fra det første dekningsområdet og det andre materforbindelsessignalet gjenbruker et frekvensspekter fra det første materforbindelsessignalet. Den andre satellittransponderen er til for å sende et lavere lag signal til det lagdelte modulasjonssignalet til minst en IRD. Fremgangsmåten 1340 kan modifiseres videre i overensstemmelse med materforbindelsessystemet 1300 beskrevet ovenfor.

Materforbindelsespunktstråleantenne diskriminering

Figur 14A illustrerer et andre materforbindelsessystem 1400 til et lagdelt modulasjonssignal. Dette systemet 1400 anvender materforbindelsessignal diskriminering for å gjenbruke materforbindelsesspekter for å støtte lagdelt modulasjon i nedlinksignalene 808A og 808B. I dette tilfellet må de nedlink lagdelte signalene 808A og 808B frembringes fra to satellitter 108A og 108B slik at en baneseparasjon 1408 skaffer tilveie passende materforbindelsessignaldiskriminering. For eksempel kan de to satellittene 108A og 108B være i geostasjonær bane adskilt med en baneseparasjon 1408 på nominelt 0,4 lengdegrader. Svært store

materforbindelsesantenner 1406A og 1406B brukes til å tilveiebringe svært smale og kraftig fokuserte stråler for sending til satellittene 108A og 108B. De store antennene 1406A og 1406B er typiske for konvensjonelle materantenner og er typisk i området omtrent 7 til 10 meter i diameter for 17 GHz materforbindelsesbåndet. Hver av materforbindelsessignalene 1402A og 1402B kan fokuseres mottagerantennen 1404A eller 1404B til sin respektive satellitt 108A eller 108B som vist og likevel tilveiebringer den banemessige separasjonen 1408 tilstrekkelig isolasjon fra materforbindelsessignalet 1402A eller 1402B til den andre satellitten 108A eller 108B til å tillate frekvensgjenbruk. Dette tillater materforbindelsesantennene 1406A og 1406B å sende i den samme delen av frekvensbåndet uten å interferere med hverandre. Utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen kan anvende fremgangsmåtene beskrevet i den publisert patentsøknaden US 2004/0102156 Al. " relatert til materforbindelses antennestrålediskriminering for implementering av lagdelt modulasjon nedlinksignaler 808A og 808B.

I dette eksempelet sender en første materforbindelsesantenne 1406A et første materforbindelsessignal 1402A ved en første frekvens til en første transponder 107 A i en første satellitt 108A. En andre materforbindelsesantenne 1406B sender et andre materforbindelsessignal 1402B på en andre frekvens til en andre transponder 107B i en andre satellitt 108B. Som med det tidligere materforbindelsessystemet 1300 i figur 13 er disse to materforbindelsesfrekvensene vurdert å være svært nær hverandre slik at det ene materforbindelsessignalet, for eksempel 1402A, er i den samme delen av materforbindelsesfrekvensbåndet som er belagt av det andre materforbindelsessignalet, for eksempel 1402B. Imidlertid er baneseparasjonen 1408 passende for å tillate gjenbruk i materforbindelsesfrekvensbåndet.

Hver satellittmottager 141 OA og 141 OB mottar ett materforbindelsessignal 1402A eller 1402B. De nedlink lagdelte signalene 808A og 808B er utformet ved hjelp av passende filtrering, oversettelse av hvert lag til dets tilordnede nedlinkfrekvens og justering av lageffektnivået i mottager 141 OA respektive mottager 141 OB. De tilordnede nedlinkfrekvensene skal forstås å resultere i enten delvis eller komplett signalbåndbredde overlapping mellom lagene. Etterfulgt av dette blir hvert lagdelte signal 808A og 808B sent til sin respektive nedlinkforsterker 1412A og 1412B (som innbefatter en eller flere TWTA'er som kan arrangeres i en høyeffekt summasjonsinnretning, spesielt for det øvre lag signalet 808A). I dette eksempelet blir adskilte satellittantenner 1414A og 1414B brukt til å sende det øvre lag nedlinksignalet 808A og det nedre lag nedlinksignalet 808B, til det hovedsakelig samme dekningsområdet. Øvre lag nedlinksignalet 808A og lavere lag nedlinksignalet 808B blir slått sammen i rommet for å danne det lagdelte modulasjonssignalet 808. Brukerens IRD 500 og 802 mottar de to overlappende signalene ved hjelp av fremgangsmåten beskrevet i den publisert patentsøknaden US 2002/0141210 Al og er i stand til å demodulere en eller begge de lagdelte signalene 808A og 808B.

Også i dette eksempelet er mengden av materforbindelsesspektrum som er nødvendig for å støtte sending av det lagdelte modulasjonsnedlinksignalet 808 ikke mer enn det nødvendige nedlinkspekteret. Som i det første materforbindelsessystemet 1300 beholder dette materforbindelsessystemet 1400 fordelen med en asynkron (ikke-koherent) forbindelse mellom de lagdelte signalene 808A og 808B og beholder fordelen med separate mettede satellitt forsterkere 1412A og 1412B for hvert nedlink signal 808A og 808B. Det ikke-koherente forholdet mellom de to lagdelte signalene 808A og 808B tillater dem å operere med ulike symbolhastigheter og til å benytte uavhengige modulasj onsformater og til å benytte uavhengige forover feilkorreksjonsteknikker. Bruken av separate mettede nedlinkforsterkere 1412 A og 1412B gjør det mulig for øvre lag forsterkeren 1412A å være markert lavere i mettet utgangseffekt enn hva som ellers ville vært nødvendig. Dette reduserer linearitetskravene til forsterkerne 1412A og 1412B vesentlig.

Selv om dette materforbindelsessystemet 1400 forutsetter tilstedeværelsen av to separate satellitter 107A og 107B for å motta materforbindelsessignalene 1402A og 1402B på en renslig måte og fremskaffe det lagdelte modulasjons nedlink signalet 808 kan konvensjonelle materforbindelsesantenner 1406A og 1406B benyttes uten punktstrålemottagerantenner på satellittene 108A og 108B.

Figur 14B er et flytskjema av et eksempel på en fremgangsmåte 1440 av oppfinnelsen for den første materforbindelsesarkitekturen. I trinn 1442 blir et første materforbindelsessignal for en første satellittransponder på en første satellitt mottatt. Den første satellittransponderen er til for å sende et høyere lag signal av et lagdelt modulasjonssignal til minst en integrert mottager/dekoder (IRD). Deretter på trinn 1444 blir et andre materforbindelsessignal mottatt for en andre satellittransponder på en andre satellitt der det andre materforbindelsessignalet gjenbruker et frekvensspekter fra det første materforbindelsessignalet og den første satellitten og den andre satellitten har en baneseparasjon som er tilstrekkelig til å tillate gjenbruk av frekvensbåndet. Den andre satellittransponderen er til for å sende et lavere lag signal til det lagdelte modulasjonssignalet til minst en IRD. Fremgangsmåten 1440 kan modifiseres videre i overensstemmelse med materforbindelsessystemet 1400 beskrevet ovenfor.

Lagdelt modulasjon materforbindelse

Figur 15A illustrerer et tredje materforbindelsessystem 1500 for et lagdelt modulasjonssignal. I dette tilfellet innbefatter et materforbindelses lagdelt modulasjonssignal et høyere lag materforbindelsessignal 1502A og et lavere lag materforbindelsessignal 1502B blir generert på materforbindelsesstasjonen (opplinksenter 104) og så sendt opp til satellitten 108. Blanding av de to materforbindelsessignalene 1502A og 1502B kan utføres i rommet som vist i figur 15A med en separat modulator, oppkonverterer og en høyeffekt forsterkerkjede for hver av materforbindelsesantennene 1506A og 1506B for hvert opplinksignal 1502A og 1502B i opplinksenteret 104. Alternativt kan de to materforbindelsessignalene 1502A og 1502B blandes i en enkelt opplinkmodulator og prosessert gjennom en svært lineær oppkonverter/høyeffektforsterkerkombinasjon i opplinksenteret 104 til en enkelt materforbindelsesantenne 1506 (ikke vist).

En lagdelt modulasj onsmottager/demodulator 1520 ombord på satellitten tar imot og skiller de to lagdelte materforbindelsessignalene 1502A og 1502B til sine individuelle assosierte bitstrømmer. Utgangsbitstrømmene til mottager/demodulatoren 1510 er koblet til modulatorene 1516A og 1516B (som kan kombineres i en enkelt enhet). En første modulator 1516A genererer et høyere lags signal 808A som blir passende filtrert, oversatt til sin tilordnede nedlinkfrekvens og effektnivåjustert før det kobles til en første nedlink forsterker 1512A og satellittantenne 1514A for utsendelse til en IRD 500, 802. En andre modulator 1516B genererer et lavere lag signal 808B som også blir passende filtrert, oversatt til sin tilordnede nedlinkfrekvens og effektnivåjustert før det kobles til en andre nedlink forsterker 1512B og en andre satellittantenne 1514B for utsendelse til IRD'en 500, 802. De høyere og lavere signalene 808A og 808B blir blandet i rommet for å danne det lagdelte modulasj onsnedlinksignalet. De tilordnede nedlinkfrekvensene er forstått å resultere i enten delvis eller komplett signalbåndbredde overlapp mellom lagene. Brukerens lagdelte modulasjonsmottager 802 kan motta de to signalene 808A og 808B og ved hjelp av metoden beskrevet i den publisert patentsøknaden US 2002/0181604 Al er i stand til å demodulere hvert lag.

Som med de tidligere materforbindelsessystemene 1300 og 1400 er i det foreliggende materforbindelsessystemet 1500 mengden av materforbindelsesspektrum nødvendig for å støtte transmisjon av det lagdelte modulasj onsnedlinksignalet 808 ikke mer enn det nødvendige nedlinkspekteret. Dette materforbindelsessystemet 1500 beholder fordelen med et asynkront signal mellom de nedlink lagdelte signalene 808A og 808B og beholder også separate mettede satellitt nedlinkforsterkere 1512A og 1512B for hvert av lagene. Det asynkrone (ikke-koherente) forholdet mellom de to lagdelte signalene 808A og 808B tillater dem å operere med ulike symbolhastigheter og til å benytte uavhengige modulasj onsformater og til å benytte uavhengige forover feilkorreksjonsteknikker. Bruken av separate mettede nedlinkforsterkere 1512A og 1512B gjør det mulig for øvre lag forsterkeren 1512A å være markert lavere i mettet utgangseffekt enn hva som ellers ville vært nødvendig. Dette reduserer linearitetskravene til forsterkerne 1512A og 1512B vesentlig.

Selv om materforbindelsessystemet 1500 trenger en lagdelt modulasjonsdemodulator og en lagdelt modulasj onsmodulator ombord på satellitten, er det ikke noe krav med hensyn til den relative plasseringen av materforbindelsesantennene 1506A og 1506B (så lenge de begge sender til satellitten 108 for eksempel CONUS dekning og så lenge det er tilstrekkelig kontroll med de relative mottatte effektnivåene til de to lagdelte signalene ved satellitten 108). Demodulasjon og remodulasjonsfunksjonene om bord på satellitten 108 kan elimineres dersom en svært lineær satellittforsterker med tilstrekkelig utgangseffekt kan skaffes tilveie. I dette tilfellet kan en "bøyd rør"-repeater benyttes.

Figur 15B er et flytskjema av et eksempel på en fremgangsmåte 1540 av oppfinnelsen for den tredje materforbindelsesarkitekturen. I trinn 1542 blir et lagdelt modulasjons materforbindelsessignal mottatt der det materforbindelses lagdelt modulasjonssignalet innbefatter et høyere lag materforbindelsessignal og et lavere lag materforbindelsessignal. Deretter på trinn 1544 blir det høyere lag materforbindelsessignalet demodulert fra det materforbindelses lagdelte modulasjonssignalet. I trinn 1546 blir det lavere lag materforbindelsessignalet demodulert fra det materforbindelses lagdelte modulasjonssignalet. På trinn 1548 blir det høyere lag materforbindelsessignalet modulert for sending av et høyere lag nedlinksignal av et lagdelt modulasjons nedlinksignal til minst en integrert mottager/dekoder (IRD). Endelig blir i trinn 1550 det andre materforbindelsessignalet modulert for sending av et lavere lag nedlinksignal av det lagdelte modulasjons nedlinksignal til minst en IRD. Fremgangsmåten 1540 kan modifiseres videre i overensstemmelse med materforbindelsessystemet 1500 beskrevet ovenfor.

Høyere ordens modulasjonsmaterforbindelse

Figur 16A illustrerer et fjerde materforbindelsessystem 1600 for et lagdelt modulasjonssignal 808.1 dette tilfellet blir en konvensjonell høyere orden synkron modulasjon, som for eksempel 16QAM, brukt til materforbindelsessignalet 1602. Materforbindelsessignalet 1602 innbefatter en høyere orden synkron modulasjon enn både det øvre lag signalet 808A og det lavere lag signalet 808B i nedlinken. På denne måten blir bitstrøm gjennomløpshastigheten til materforbindelsessignalet minst så høy som den sammenlagte bitstrømmen til det øvre lag nedlinksignalet 808A og det lavere lag nedlinksignalet 808B. En høyeffekt kombinator kan benytte materforbindelsessignal transponderen 107 for å slå sammen utgangene fra flere enn en effektforsterker dersom det er påkrevet for å tilveiebringe effektnivåer utover de som kan oppnås ved bruk av en enkelt effektforsterker.

En 16QAM (i det foreliggende eksempelet) mottager/demodulator 1610 blir benytte ombord på satellitten 108 for å motta og demodulere datastrømmen fra materforbindelsessignalet 1602. En demultiplekser 1616 blir så brukt til å skille den høyere hastighet materforbindelses bitstrømmen til to saktere bitstrømmer. Disse to bitstrømmene blir begge kommunisert til en lavere orden lagdelt signalmodulator 1618A eller 1618B (vist i eksempelet i figur 16A som to QPSK modulatorer). Den første lavere orden modulatoren 1618A legger den første bitstrømmen til en bærefrekvens og filtrerer hensiktsmessig, oversetter den til sin tilordnede nedlinkfrekvens og justerer lagets effektnivå for å fremskaffe det øvre lag signalet 808A til nedlinken. Tilsvarende legger den andre lavere orden modulatoren 1618B den andre bitstrømmen til en bærefrekvens og filtrerer hensiktsmessig, oversetter den til sin tilordnede nedlinkfrekvens og justerer lagets effektnivå for å fremskaffe det lavere lag signalet 808B til nedlinken. De tilordnede nedlinkfrekvensene skal oppfattes å resultere i enten partiell eller komplett signalbåndbreddeoverlapp mellom lagene. Hvert signal 808A og 808B blir så sendt til en tilhørende nedlinkforsterker 1612A eller 1612B og de to lagdelte signalene 808A og 808B blir så blandet sammen i rommet. Brukerens lagdelte modulasjonsmottager 802 tar imot de to lagdelte signalene 808A og 808B og er ved hjelp av fremgangsmåten beskrevet i den publisert patentsøknaden US 2002/0181604 Al i stand til å demodulere hvert lag.

Som med alle de foregående materforbindelsessystemene 1300,1400 og 1500 er i det foreliggende materforbindelsessystemet 1600 mengden med materforbindelsesspektrum som er nødvendig for å støtte utsendelse av det lagdelte modulasj onsnedlinksignalet 808 ikke mer enn det nødvendige nedlinkspekteret. Imidlertid resulterer dette materforbindelsessystemet 1600 i et synkront forhold mellom de nedlink lagdelte signalene 808A og 808B og signalene 808A og 808B blir sendt med de samme symbolhastighetene. Imidlertid tillater systemet 1600 bruk av mettede nedlinkforsterkere 1612A og 1612B. Bruken av adskilte mettede nedlinkforsterkere 1612A og 1612B tillater at øvre lag forsterkeren 1612A å være klart lavere i mettet utgangseffekt enn ellers ville vært nødvendig. Dette reduserer linearitetskravene vesentlig for disse forsterkerne 1612A og 1612B.

Selv om dette materforbindelsessystemet 1600 forutsetter at det øvre og det nedre laget signaler 808A og 808B er synkrone, kan systemet 1600 tilveiebringe en tilhørende nedlink kanal med en gjennomløpshastighet på linje med 16QAM. Konvensjonelle fremgangsmåter for å tilveiebringe 16QAM gjennomløpshastighet trenger svært høy effekt og svært lineære satellittforsterkere for å sende et konvensjonelt 16QAM-signal fra en satellitt til en jordmottager. Dette systemet 1600 tillater bruken av multiple laveffektforsterkere som arbeider på en ulineær måte for å oppnå den samme gj ennomløpshastigheten.

Figur 16B er et flytskjema av et eksempel på en fremgangsmåte 1640 med oppfinnelsen for et fjerde materforbindelsessystem 1600. Først er i trinn 1642 et materforbindelsessignal som innbefatter en høyere orden modulasjon mottatt og demodulert inn i en første bitstrøm. I trinn 1644 blir den første bitstrømmen demultiplekset til en andre bitstrøm og en tredje bitstrøm. I trinn 1646 blir den andre bitstrømmen modulert til et høyere lag signal til et lagdelt modulasjonssignal for sending til minst en integrert mottager/dekoder (IRD 500). Øvre lag signalet har en lavere orden modulasjon enn høyere orden modulasjonen til materforbindelsessignalet slik at materforbindelsesfrekvensbåndet til materforbindelsessignalet ikke er større enn nedlinkfrekvensbåndet til det øvre lag signalet og det lavere lag signalet. Endelig i trinn 1648 blir den tredje bitstrømmen modulert inn i et lavere lag signal til det lagdelte modulasjonssignalet for transmisjon til minst en IRD der det lavere lag signalet har den lavere orden modulasjonen til øvre lag signalet. Fremgangsmåten 1640 kan modifiseres videre i overensstemmelse med materforbindelsessystemet 1600 beskrevet ovenfor.

Med dette avsluttes beskrivelsen inkludert de foretrukne utførelsesformene av den foreliggende oppfinnelsen. Den foregående beskrivelsen av den foretrukne utførelsesformen av oppfinnelsen er presentert i den hensikt å illustrere og beskrive. Det er ikke intensjonen å være utfyllende eller til å begrense oppfinnelsen til den nøyaktige formen som er fremvist. Mange modifikasjoner og variasjoner er mulige i lys av informasjonen gitt ovenfor.

Det er hensikten at oppfinnelsens rekkevidde ikke skal begrenses av denne detaljerte beskrivelsen men heller av kravene som her er vedlagt. Den ovennevnte spesifikasjonen, eksempler og data fremviser en utfyllende beskrivelse av produksjonen og bruken av innretningene og fremgangsmåtene til oppfinnelsen. Fordi mange utførelsesformer av oppfinnelsen kan gjøres uten å forlate oppfinnelsens rekkevidde er oppfinnelsen innbefattet i kravene som her er vedlagt.

Claims (10)

1. Et system for opplinking av signaler,karakterisertved at: en første mottager (1310A) for mottak av et første materforbindelsessignal (1302A) ved bruk av en første materforbindelsespunktstråleantenne (1304A) for en første satellittransponder der den første satellittransponderen sender et øvrelagsignal (808A) fra et lagdeltmodulasj onssignal til minst en mottager (802, 500); en andre mottager (131 OB) for mottak av et andre materforbindelsessignal (1302B) ved bruk av en andre materforbindelsespunktstråleantenne (1304B) for en andre satellittransponder der den andre satellittransponderen sender et nedrelagsignal (808B) fra lagdeltmodulasjonssignalet til den minst ene mottageren (802, 500); hvor den første materforbindelsespunktstråleantennen (1304A) mottar det første materlinksignalet (1302A) fra et første dekningsområde (1308A) og den andre materforbindelsespunktstråleantennen (1304B) mottar det andre materlinksignalet (1302B) fra et andre dekningsområde (1308B) som er helt atskilt fra det første dekningsområdet (1308A) og det andre materforbindelsessignalet (1302B) gjenbruker et frekvensspektrum fra det første materforbindelsessignalet (1302A).

2. System ifølge krav 1,karakterisert vedat en første frekvensbåndbredde til øvrelagsignalet delvis overlapper en andre frekvensbåndbredde til nedrelagsignalet.

3. System ifølge krav 1,karakterisert vedat en første frekvensbåndbredde til øvrelagsignalet i sin helhet overlapper en andre frekvensbåndbredde til nedrelagsignalet.

4. System ifølge krav 1,karakterisert vedat det øvrelagsignalet innbefatter et arvet signal.

5. Fremgangsmåte for opplinking av signaler,karakterisertved å motta et første materforbindelsessignal (1302A) ved bruk av en første materforbindelsespunktstråleantenne (1304A) til en første satellittransponder der den første satellittransponderen sender et øvrelagsignal (808A) fra et lagdeltmodulasj onssignal til minst en mottager (802, 500); å motta et andre materforbindelsessignal (1302B) ved bruk av en andre materforbindelsespunktstråleantenne (1304B) til en andre satellittransponder der den andre satellittransponderen sender et nedrelagsignal (808B) fra et lagdeltmodulasj onssignal til minst en mottager (802,500); hvor den første materforbindelsespunktstråleantennen (1304A) mottar det første materlinksignalet (1302A) fra et første dekningsområde(1308A) og den andre materforbindelsespunktstråleantennen (1304B) mottar det andre materforbindelsessignalet1302B) fra et andre dekningsområde (1308B) helt atskilt fra det første dekningsområdet (1308A) og at det andre materforbindelsessignalet (1302B) gjenbruker et frekvensspekter fra det første materforbindelsessignalet (1302A).

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat en første frekvensbåndbredde fra øvrelagsignalet delvis overlapper en andre frekvensbåndbredde fra lavere lag signalet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat en første frekvensbåndbredde fra øvrelagsignalet i sin helhet overlapper en andre frekvensbåndbredde fra lavere lag signalet.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat øvrelagsignalet innbefatter et arvet signal.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat den første transponderen og den andre transponderen begge er på en og samme satellitt.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat den første transponderen og den andre transponderen er på hver sin satellitt.