RU2574604C2 - Method for locating terminal on surface of coverage area by means of communication network using communication satellite with multi-beam antenna - Google Patents
Method for locating terminal on surface of coverage area by means of communication network using communication satellite with multi-beam antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2574604C2 RU2574604C2 RU2013156715/07A RU2013156715A RU2574604C2 RU 2574604 C2 RU2574604 C2 RU 2574604C2 RU 2013156715/07 A RU2013156715/07 A RU 2013156715/07A RU 2013156715 A RU2013156715 A RU 2013156715A RU 2574604 C2 RU2574604 C2 RU 2574604C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- message
- terminal
- specified
- signals
- ground
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 33
- 230000000051 modifying Effects 0.000 claims abstract description 22
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating Effects 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 210000004279 Orbit Anatomy 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 229920005994 diacetyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 230000004301 light adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating Effects 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
- 230000017105 transposition Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способу для определения местоположения терминала на поверхности зоны покрытия посредством сети связи для создания радиочастотных каналов. Способ геопозиционирования применяется конкретнее к сети с применением спутника, содержащего множество лучей, именуемого спутник связи с многолучевой антенной. Такой тип спутника позволяет применять несколько лучей на борту спутника, чтобы охватить географические районы или ячейки, вместо одного широкого луча.The present invention relates to a method for determining the location of a terminal on the surface of a coverage area by means of a communication network for creating radio frequency channels. The mapping method is applied more specifically to a network using a satellite containing multiple beams, referred to as a communication satellite with a multipath antenna. This type of satellite allows multiple beams to be used on board the satellite to cover geographic areas or cells, instead of one wide beam.
Известны многочисленные способы для геопозиционирования терминалов на поверхности заданной зоны покрытия.Numerous methods are known for locating terminals on the surface of a given coverage area.
Наиболее известным из них является система глобального позиционирования (GPS), которая функционирует посредством вычисления расстояния, которое разделяет терминал, содержащий GPS-приемник, и несколько спутников. Такая система тем не менее создает определенное количество трудностей.The most famous of these is the global positioning system (GPS), which operates by calculating the distance that separates the terminal containing the GPS receiver and several satellites. Such a system nevertheless creates a certain amount of difficulties.
Прежде всего, система, очевидно, предполагает, что терминал содержит GPS-приемник и, таким образом, не охватывает универсальный терминал связи.First of all, the system obviously assumes that the terminal contains a GPS receiver and, therefore, does not cover a universal communication terminal.
Более того, иногда является важным знать, определенным образом, положение терминала по отношению к сервис-центру, в отличие от самого терминала (обычно, в случае геопозиционирования парка транспортных средств компанией). В этом случае GPS-терминал передает свое положение компании через сети связи. Такое решение может тем не менее иметь определенные недостатки, поскольку пользователь терминала может подделать переданные GPS-данные (например, с помощью GPS-эмулятора).Moreover, sometimes it is important to know, in a certain way, the position of the terminal in relation to the service center, in contrast to the terminal itself (usually in the case of a vehicle parked by a company). In this case, the GPS terminal transmits its position to the company via communication networks. Such a solution may nevertheless have certain disadvantages, since the terminal user can fake the transmitted GPS data (for example, using a GPS emulator).
Другое известное решение заключается в применении услуги типа OmniTRACS™. Блок, установленный в транспортном средстве, выполняет измерения данных, отправленных наземной станцией типа «концентратора», через несколько спутников связи, затем передает измерения, выполненные с помощью спутника, наземной станции или центру типа NOC (центр эксплуатации сети), который обработает выполненные измерения и определит положение транспортного средства.Another well-known solution is to use an OmniTRACS ™ service. The unit installed in the vehicle measures the data sent by the “hub” type ground station through several communication satellites, then transmits the measurements made by satellite, ground station or NOC type center (network operation center), which will process the measurements and will determine the position of the vehicle.
Помимо существенной стоимости такой системы (связанной, в частности, с присутствием технологичного блока, обеспеченного управляемой антенной), в очередной раз может быть предусмотрена подделка переданной информации, NOC не обеспечивается какими-либо средствами для завершения определения положения транспортного средства или терминала.In addition to the significant cost of such a system (associated, in particular, with the presence of a technological unit provided with a controlled antenna), once again, fake transmitted information may be provided, NOC is not provided by any means to complete the determination of the position of the vehicle or terminal.
В основном способы ограниченной стоимости, известные на сегодня, для определения положения терминала по отношению к сервис-центру, основаны на информации, измеренной и затем посланной посредством самого терминала и для сервис-центра является невозможным установить подлинность указанной информации, и, таким образом, положения терминала, вычисленного из указанной информации.Basically, the methods of limited cost, known today, for determining the position of the terminal in relation to the service center, are based on information measured and then sent by the terminal itself and it is impossible for the service center to establish the authenticity of this information, and thus the position terminal calculated from the specified information.
В связи с этим, настоящее изобретение направлено на обеспечение экономичного способа для определения местоположения терминала на поверхности зоны покрытия посредством сети связи, определение местоположения происходит определенным образом (т.е. без вероятной подделки пользователем терминала) и во время применения терминала связи.In this regard, the present invention is directed to providing an economical method for determining the location of a terminal on the surface of a coverage area by means of a communication network, the location is determined in a certain way (i.e., without likely forgery by the user of the terminal) and during the use of the communication terminal.
С этой целью изобретение предлагает способ для определения местоположения терминала на поверхности зоны покрытия посредством сети связи для установки радиочастотных каналов, при этом сеть содержит спутник связи, содержащий множество лучей, именуемый спутником связи с многолучевой антенной, указанный спутник связи с многолучевой антенной содержит многолучевую антенну, зону покрытия, состоящую из множества ячеек, при этом каждая ячейка связана с по меньшей мере одним лучом для связи со спутником, которому назначена полоса частот, при этом указанный способ включает следующие этапы, на которых:To this end, the invention provides a method for determining the location of a terminal on the surface of a coverage area by means of a communication network for installing radio frequency channels, the network comprising a communication satellite comprising a plurality of beams, referred to as a communication satellite with a multipath antenna, said communication satellite with a multipath antenna, comprising a multipath antenna, a coverage area consisting of a plurality of cells, wherein each cell is associated with at least one beam for communication with a satellite to which a frequency band is assigned, at Ohm, the specified method includes the following steps, in which:
- терминал выполняет передачу по каналу связи «земля-борт» сообщения, включенного в модулированный сигнал, на указанный спутник на частоте, разделенной по меньшей мере тремя различными лучами в каналах связи «земля-борт», таких, что указанное сообщение получается указанным спутником связи с многолучевой антенной с помощью указанной многолучевой антенны с тремя различными амплитудами;- the terminal transmits, via the ground-to-board communication channel, a message included in the modulated signal to the specified satellite at a frequency separated by at least three different beams in the ground-to-board communication channels such that the message is received by the specified communication satellite with a multipath antenna using the specified multipath antenna with three different amplitudes;
- указанный спутник связи с многолучевой антенной выполняет передачу по каналу связи «борт-земля» трех модулированных сигналов, включающих указанное сообщение, при этом каждый из первого, второго и третьего сигналов соответствует различному лучу из числа указанных трех лучей;- said communication satellite with a multipath antenna transmits three modulated signals including the indicated message via the onboard-ground communication channel, wherein each of the first, second and third signals corresponds to a different beam from among the three beams;
- наземное средство приема принимает указанный первый, второй и третий сигналы;- ground receiving means receives said first, second and third signals;
- наземные средства вычисления определяют амплитуды сообщения, отправленного терминалом, содержащиеся в указанных первом, втором и третьем сигналах;- ground-based computing means determine the amplitudes of the message sent by the terminal contained in the indicated first, second and third signals;
- определяют местоположение терминала из амплитуд указанного сообщения в указанных первом, втором и третьем сигналах.- determine the location of the terminal from the amplitudes of the specified message in the specified first, second and third signals.
Терминал применяется для обозначения терминала, который может быть стационарным, транспортируемым, как, например, декодер, или мобильным.A terminal is used to indicate a terminal that can be stationary, transportable, such as a decoder, or mobile.
В соответствии с изобретением, преимущественно применяются три луча, разделяющие одну и ту же частоту на передачу; сообщение, передаваемое терминалом, принимается многолучевой антенной спутника с тремя различными амплитудами; три сигнала, включающих указанное сообщение, соответствующее этим трем амплитудам и содержащее одну и ту же полезную нагрузку (объем информации), передаются по нисходящему каналу связи на наземное средство приема (обычно наземную станцию), которое обнаружит сообщение в каждом из трех сигналов и определит, на основании этого, амплитуды. Данные об этих амплитудах дают возможность расположить терминал в зоне обслуживания с применением связи между амплитудами сообщения в принятых сигналах и показателями добротности, относящиеся к положению терминала по отношению к каждой из ячеек, соответственно относящихся к трем лучам.In accordance with the invention, preferably three beams are used, dividing the same frequency into transmission; the message transmitted by the terminal is received by the multi-beam antenna of the satellite with three different amplitudes; three signals including the specified message corresponding to these three amplitudes and containing the same payload (amount of information) are transmitted via a downlink to a ground receiving means (usually a ground station) that will detect a message in each of the three signals and determine based on this, the amplitude. The data on these amplitudes makes it possible to position the terminal in the service area using the connection between the message amplitudes in the received signals and the Q factors related to the position of the terminal with respect to each of the cells corresponding to three beams.
Следует отметить, что благодаря изобретению определение положения терминала происходит без адаптации терминала, который может быть обычным терминалом связи. Более того, терминал не выполняет каких-либо конкретных вычислений для определения его положения.It should be noted that thanks to the invention, the determination of the position of the terminal occurs without adaptation of the terminal, which can be a conventional communication terminal. Moreover, the terminal does not perform any specific calculations to determine its position.
Более того, для осуществления способа в соответствии с изобретением необходим единственный спутник связи с многолучевой антенной; указанный спутник может применяться как для осуществления способа в соответствии с изобретением, так и для обеспечения связи.Moreover, to implement the method in accordance with the invention requires a single communication satellite with a multipath antenna; the specified satellite can be used both to implement the method in accordance with the invention, and to provide communication.
Следует отметить, что терминал не вмешивается в определение его положения; следовательно, пользователь терминала не может подделать положение последнего.It should be noted that the terminal does not interfere in determining its position; therefore, the terminal user cannot fake the position of the latter.
Способ в соответствии с изобретением может также включать одну или несколько из особенностей, приведенных ниже, рассматриваемых по отдельности или в соответствии с их любыми технически возможными комбинациями:The method in accordance with the invention may also include one or more of the features below, considered individually or in accordance with any technically possible combinations thereof:
- указанный сигнал, включающий указанное сообщение, передаваемое терминалом (и, таким образом, три указанных сигнала, принимаемые многолучевой антенной), модулируется в соответствии с широкополосным протоколом;- the specified signal, including the specified message transmitted by the terminal (and, thus, the three indicated signals received by the multipath antenna), is modulated in accordance with the broadband protocol;
- указанное сообщение, включенное в указанный первый сигнал, принимается указанным наземным средством приема с большей амплитудой, чем у указанного сообщения, включенного во второй и третий сигналы, при этом указанный способ включает следующие этапы:- said message included in said first signal is received by said ground receiving means with a greater amplitude than said message included in second and third signals, said method comprising the following steps:
ο демодуляция указанным наземным средством вычисления указанного первого сигнала так, чтобы восстановить следующую информацию, относящуюся к сообщению:ο demodulation with the indicated ground-based means of computing the indicated first signal so as to recover the following information related to the message:
■ полезную нагрузку сообщения;■ message payload;
■ параметры излучения и/или кодирования указанного сообщения;■ parameters of radiation and / or coding of the specified message;
ο применение указанной информации, относящейся к сообщению, для поиска указанного сообщения, соответственно, в указанных втором и третьем сигналах посредством указанного наземного средства вычисления (применение указанной информации дает возможность ускорить поиск, в сравнении с обычным поиском, при котором эта одна и та же информация не была бы доступна);ο the use of the specified information related to the message to search for the specified message, respectively, in the indicated second and third signals by means of the indicated ground-based computing means (the use of the specified information makes it possible to speed up the search, in comparison with the usual search, in which this same information would not be available);
- указанный сигнал, включающий указанное сообщение, передаваемое терминалом, модулируется в соответствии с широкополосным протоколом и указанное восстановленное излучение и/или параметры кодирования содержат двоичную широкополосную последовательность;- the specified signal, including the specified message transmitted by the terminal, is modulated in accordance with the broadband protocol and the specified recovered radiation and / or encoding parameters contain a binary broadband sequence;
- указанные наземные средства вычисления находят указанное сообщение, соответственно, в указанном втором и третьем сигналах посредством операции корреляции;- said ground computing means finds said message, respectively, in said second and third signals by means of a correlation operation;
- передача по каналу связи «борт-земля» посредством указанного спутника связи с многолучевой антенной трех указанных модулированных сигналов, включающих указанное сообщение, происходит на трех различных частотах;- transmission through the communication channel "board-to-ground" through the specified communication satellite with a multipath antenna of the three specified modulated signals, including the specified message, occurs at three different frequencies;
- способ в соответствии с изобретением включает этап определения по меньшей мере двух из трех разностей амплитуд сообщения, включенного в указанный первый, второй и третий сигналы;- the method in accordance with the invention includes the step of determining at least two of the three differences in the amplitudes of the message included in the specified first, second and third signals;
- способ в соответствии с изобретением включает:- the method in accordance with the invention includes:
ο этап определения кривых, представляющих собой разность в показателях добротности, соответствующую указанным разностям амплитуд;ο stage of determining the curves, which are the difference in the quality factors corresponding to the specified differences of the amplitudes;
ο этап определения местоположения указанного терминала, соответствующего пересечению указанных кривых;ο the step of determining the location of the specified terminal corresponding to the intersection of the specified curves;
- указанные наземные средства приема периодически принимают сообщения посредством одного или нескольких эталонных терминалов, точное положение которых известно (например, содержится в самом сообщении), при этом указанное положение (положения) позволяет исправлять линии показателя добротности, применяемого для определения положения указанного терминала;- these terrestrial receiving means periodically receive messages through one or more reference terminals, the exact position of which is known (for example, contained in the message itself), while the specified position (s) allows you to correct the lines of the quality factor used to determine the position of the specified terminal;
- определение трех разностей амплитуд сообщения, включенного в указанные первый, второй и третий сигналы;- determination of the three differences in the amplitudes of the message included in the specified first, second and third signals;
- информация, восстановленная посредством указанного наземного средства вычисления в указанном первом сигнале, содержит начальную часть указанного сообщения.- information retrieved by the specified ground computing means in the specified first signal, contains the initial part of the specified message.
Другие характеристики и преимущества изобретения станут очевидными из описания, которое приведено в этом отношении ниже в качестве иллюстрации и никоим образом ограничения, со ссылкой на прилагаемые фигуры, среди которых:Other characteristics and advantages of the invention will become apparent from the description, which is given in this regard below by way of illustration and in no way limitation, with reference to the accompanying figures, including:
- на фиг. 1 представлено упрощенное схематическое изображение сети с многолучевой конфигурацией для осуществления способа в соответствии с изобретением;- in FIG. 1 is a simplified schematic diagram of a multi-path network for implementing the method in accordance with the invention;
- на фиг. 2 представлены различные этапы способа в соответствии с изобретением;- in FIG. 2 shows the various steps of a method in accordance with the invention;
- на фиг. 3 представлен ряд линий показателей добротности, соответствующих первому лучу зоны покрытия;- in FIG. 3 shows a number of lines of Q factors corresponding to the first ray of the coverage zone;
- на фиг. 4 представлен ряд линий показателей добротности, соответствующих второму лучу одной и той же зоны покрытия по фиг. 3;- in FIG. 4 shows a number of lines of Q-factors corresponding to the second ray of the same coverage area of FIG. 3;
- на фиг. 5 представлен ряд линий показателей добротности, соответствующих третьему лучу одной и той же зоны покрытия по фиг. 3;- in FIG. 5 shows a series of Q-factor lines corresponding to the third ray of the same coverage area of FIG. 3;
- на фиг. 6 представлен ряд линий, изображающих разность в показателях добротности по фиг. 3 и 4;- in FIG. 6 is a series of lines depicting the difference in the Q factors of FIG. 3 and 4;
- на фиг. 7 представлен ряд линий, изображающих разность в показателях добротности по фиг. 4 и 5;- in FIG. 7 is a series of lines depicting the difference in the Q factors of FIG. 4 and 5;
- на фиг. 8 представлен ряд линий, изображающих разность в показателях добротности по фиг. 3 и 5;- in FIG. 8 is a series of lines showing the difference in the quality factors of FIG. 3 and 5;
- на фиг. 9 представлена зона покрытия, так же как и линии разностей в показателях добротности, вычисленных из сопоставления показателей добротности для трех значений разности амплитуд, определенных посредством способа в соответствии с изобретением в конкретном примере, описанном ниже.- in FIG. Figure 9 shows the coverage area, as well as the lines of differences in the Q factors calculated from a comparison of the Q factors for the three values of the difference in amplitudes determined by the method in accordance with the invention in the specific example described below.
На всех фигурах обычные элементы имеют одни и те же ссылочные позиции.In all figures, ordinary elements have the same reference numerals.
На фиг. 2 представлены различные этапы способа 200 для определения местоположения терминала в сети связи в соответствии с изобретением. Указанный способ 200 может, например, осуществляться посредством сети связи, такой как сеть 100, представленной на фиг. 1.In FIG. 2 shows various steps of a
Указанная сеть 100 содержит:The specified network 100 contains:
- по меньшей мере одну основную наземную станцию 102, такую как наземный коммуникационный шлюз;- at least one main ground station 102, such as a ground communications gateway;
- NOC или Центр 105 эксплуатации сети;- NOC or Network Operation Center 105;
- множество мобильных терминалов, из которых только один T представлен здесь посредством иллюстрации;- a plurality of mobile terminals, of which only one T is represented here by way of illustration;
- спутник 103 связи с многолучевой антенной.- communication satellite 103 with a multipath antenna.
Спутник 103 связи с многолучевой антенной здесь является спутником «прозрачного» типа (т.е., обеспеченным прозрачной полезной нагрузкой), полезная нагрузка которого состоит по существу из преобразования частоты сигналов, принятых на уровне спутника до усиления для повторной передачи их на нисходящий канал связи. Другими словами, способ в соответствии с изобретением применяется к этому типу прозрачного спутника и не к спутникам «регенерационного» типа (т.е., обеспеченным регенеративной полезной нагрузкой), полезная нагрузка которого демодулирует и повторно модулирует сигналы на борту спутника.The communication satellite 103 with a multi-beam antenna is a satellite of the "transparent" type (ie, provided with a transparent payload), the payload of which consists essentially of converting the frequency of the signals received at the satellite level before amplification for retransmission to the downlink . In other words, the method in accordance with the invention is applied to this type of transparent satellite and not to “regenerative” type satellites (that is, provided with a regenerative payload), whose payload demodulates and re-modulates the signals on board the satellite.
В случае высокоскоростной широкополосной спутниковой системы 10 связи спутник 103 применяется двунаправленным образом, другими словами одновременно для:In the case of a high speed broadband
- ретрансляции информации, передаваемой основной наземной станцией 102 на терминалы T: этот первый канал типа точка-группа точек является прямым каналом;- relaying information transmitted by the main ground station 102 to the T terminals: this first channel of type point-to-group points is a direct channel;
- ретрансляции на основную наземную станцию 102 информации, передаваемой наземными терминалами T: этот второй канал типа точка-группа точек является обратным каналом.- relaying to the ground station 102 information transmitted by the ground terminals T: this second point-to-group point channel is a reverse channel.
Основная наземная станция 102 соединена с NOC 105 (обычно через сеть Интернет). NOC 105 является системой управления сетью, которая дает возможность оператору контролировать и управлять всеми компонентами сети.The primary ground station 102 is connected to the NOC 105 (typically via the Internet). NOC 105 is a network management system that enables the operator to control and manage all network components.
В обратном канале модулированные сигналы посылаются на спутник 103 связи с многолучевой антенной по LMR-каналу восходящей связи наземным терминалом T. Сигналы, отправленные наземным терминалом T, затем обрабатываются на уровне спутника 103, который, с помощью бортовой аппаратуры, усиливает их, приводит их к подходящей частоте, затем повторно передает их со спутниковой антенны (антенн) через LDR-канал нисходящей связи в форме луча или множества лучей на наземную станцию (станции) 102.In the return channel, the modulated signals are sent to the communication satellite 103 with the multipath antenna via the uplink LMR channel by the terrestrial terminal T. The signals sent by the terrestrial terminal T are then processed at the satellite level 103, which, using the on-board equipment, amplifies them, leading them to appropriate frequency, then retransmits them from the satellite dish (s) through the downlink LDR channel in the form of a beam or multiple beams to a ground station (s) 102.
Прямой канал, включающий LMA-каналы восходящей связи и LDA-каналы нисходящие связи наземной станции (станций) 102 с наземными терминалами T, действует идентичным образом в противоположном направлении связи. В контексте данного изобретения прямой канал не применяется.A forward channel including uplink LMA channels and downlink LDA channels of the ground station (s) 102 to the ground terminals T operates identically in the opposite direction of communication. In the context of the present invention, the forward channel is not applicable.
Спутник 103 охватывает зону покрытия, в которой расположены наземные терминалы T, разбитую на элементарные зоны покрытия или ячейки. Конфигурация сети 100, как показано на фиг. 1, применяет способ, именуемый как способ повторного применения частот: этот способ позволяет применять один и тот же частотный диапазон несколько раз в одной и той же спутниковой системе для того, чтобы увеличить общую мощность системы без увеличения установленной полосы пропускания.Satellite 103 covers the coverage area in which the ground terminals T are located, divided into elementary coverage areas or cells. The configuration of the network 100, as shown in FIG. 1, applies a method referred to as a frequency reuse method: this method allows the same frequency range to be applied several times in the same satellite system in order to increase the overall system power without increasing the established bandwidth.
Для каждой ячейки возможно применение по меньшей мере одной полосы частот соответствующей части доступной полосы пропускания. Каждая полоса частот связана с лучом спутника 103 связи с многолучевой антенной. В данном документе представлены три ячейки A, B и C, терминал T, как представлено, расположен в ячейке A. Каждая из ячеек облучается по отдельности лучом (который также будет обозначаться соответственными ссылочным позициям A, B и C антенны) многолучевой антенны спутника 103.For each cell, it is possible to use at least one frequency band of the corresponding part of the available bandwidth. Each frequency band is associated with a beam of a communication satellite 103 with a multipath antenna. Three cells A, B and C are presented in this document, terminal T, as shown, is located in cell A. Each of the cells is individually irradiated with a beam (which will also be denoted by the corresponding reference position A, B and C of the antenna) of the multi-beam antenna of satellite 103.
В основном, коэффициент усиления антенны каждого луча является высоким внутри соответствующей ячейки и уменьшается вне ячейки. Следовательно, терминал T будет лучше «услышан» спутником 103 на луче, соответствующем ячейке A, чем на лучах, соответствующих ячейкам B и C (спутник 103 обеспечен многолучевой антенной, которая сканирует различные лучи, соответствующие различным ячейкам). Каждая полоса частот может быть разбита на множество частотных каналов. Наземный терминал T, таким образом, будет применять частотный канал для передачи; этот один и тот же терминал T также будет функционировать в определенном временном промежутке (временном интервале).Basically, the antenna gain of each beam is high inside the corresponding cell and decreases outside the cell. Therefore, the terminal T will be better “heard” by satellite 103 on the beam corresponding to cell A than on the rays corresponding to cells B and C (satellite 103 is provided with a multi-beam antenna that scans various beams corresponding to different cells). Each frequency band can be divided into many frequency channels. The ground terminal T will thus use a frequency channel for transmission; this same terminal T will also function in a certain time period (time interval).
Ячейка охватывает поверхность в диапазоне от ста или около того километров до нескольких тысяч километров (т.е. целую страну). При подтверждении, что луч охватывает ячейку (или соответствует ячейке), это означает, что часть многолучевой принимающей антенны спутника сосредоточена на этой ячейке так, что получившийся показатель добротности больше, чем заданное пороговое значение S. Обычно выражаемый в дБ/К, показатель добротности, обозначенный G/T, соответствует отношению коэффициента усиления принимающей антенны в направлении терминала к эквивалентной шумовой температуре принимающей системы. S(T,A) в дальнейшем назначит показатель G/T добротности, связанный с ячейкой (назначение в равной степени луча A) для положения терминала T; в более общем смысле, S(Y,X) (выраженные в дБ/К) будут в дальнейшем назначены показателем G/T добротности, связанным с ячейкой X (луч X) для положения Y терминала. Этот показатель добротности включает показатель добротности принимающей спутниковой антенны (который зависит от географического положения терминала), на усилителе на борту спутника, на принимающей антенне наземной станции, на ее усилителях и кабелях вплоть до входа демодулятора. Следует отметить, что среди всех факторов, которые вносят вклад в общий G/T, только G/T многолучевой антенны на борту спутника изменяется в соответствии с географическим положением терминала.A cell spans a surface ranging from a hundred or so kilometers to several thousand kilometers (i.e., a whole country). When confirming that the beam covers a cell (or corresponds to a cell), this means that part of the satellite’s multipath receiving antenna is concentrated on this cell so that the resulting Q factor is greater than the specified threshold S. Usually expressed in dB / K, Q factor, denoted by G / T, corresponds to the ratio of the gain of the receiving antenna in the direction of the terminal to the equivalent noise temperature of the receiving system. S (T, A) will subsequently assign a Q / T figure of merit associated with the cell (equally assigning beam A) to the position of terminal T; in a more general sense, S (Y, X) (expressed in dB / K) will hereinafter be assigned the Q / T figure of merit associated with cell X (beam X) for position Y of the terminal. This figure of merit includes the figure of merit of the receiving satellite antenna (which depends on the geographical location of the terminal), on the amplifier on board the satellite, on the receiving antenna of the ground station, on its amplifiers and cables up to the input of the demodulator. It should be noted that among all the factors that contribute to the overall G / T, only the G / T of the multipath antenna on board the satellite changes in accordance with the geographical position of the terminal.
Эти способы кодирования и модуляции для связи системы выбраны так, что пороговое значение S гарантирует достаточный уровень качества обслуживания, указанный уровень качества обслуживания не гарантируется, если терминал расположен в положении, где показатель добротности находится ниже порогового значения S (терминал в этом случае считается находящимся вне покрытия луча). Практически очевидно, что показатель добротности постепенно уменьшается, когда терминал покидает ячейку. Покрытие ячейки представлено рядом линий (или фигур) последовательных и по существу концентрических показателей добротности, при этом показатели добротности идентичны во всех отношениях каждой линии и уменьшаются с тем, как одна удаляется от центра ячейки. Точная конфигурация может быть очень сложной и зависеть от того, каким образом сформирована антенна (отражатели, сеть, формирующая лучи и т.д.).These coding and modulation methods for communication of the system are selected so that the threshold value of S guarantees a sufficient level of quality of service, the specified level of quality of service is not guaranteed if the terminal is located in a position where the quality factor is below the threshold value of S (the terminal in this case is considered to be outside beam coverings). It is almost obvious that the figure of merit is gradually reduced when the terminal leaves the cell. The cell coating is represented by a series of lines (or figures) of successive and essentially concentric Q factors, while the Q factors are identical in all respects of each line and decrease as one moves away from the center of the cell. The exact configuration can be very complex and depend on how the antenna is formed (reflectors, beamforming network, etc.).
На фиг. 3 представлен ряд линий LA показателей добротности, соответствующих первому лучу A, в зоне покрытия Европы.In FIG. Figure 3 shows a series of LA lines of the Q factors corresponding to the first beam A, in the coverage area of Europe.
На фиг. 4 представлен ряд линий LB показателей добротности, соответствующих второму лучу B, в зоне покрытия Европы.In FIG. 4 shows a number of lines of LB Q-factors corresponding to the second beam B in the coverage area of Europe.
На фиг. 5 представлен ряд линий LC показателей добротности, соответствующих третьему лучу C, в зоне покрытия Европы.In FIG. 5 shows a series of lines of LC Q-factors corresponding to the third C beam in the coverage area of Europe.
На фиг. 3-5 переход от одной линии к другой происходит в соответствии с шагом 1 дБ/K, линия, обходящая зону наименьшего диаметра, содержит наивысший показатель добротности, при этом следует понимать, что уменьшение показателя добротности от центра ячейки к ее внешней части происходит непрерывным образом.In FIG. 3-5, the transition from one line to another occurs in accordance with a step of 1 dB / K, the line bypassing the zone of the smallest diameter contains the highest figure of merit, it should be understood that the decrease in the figure of merit from the center of the cell to its outer part is continuous .
В качестве примера следует, таким образом, отметить, что в этих фигурах 3-5 город Рим охватывается тремя лучами A, B и C с различными показателями добротности, соответственно 8,7 дБ/K для луча A (фиг. 3), 6,5 дБ/K для луча B (фиг. 4) и -5 дБ/K для луча C (фиг. 5). Линии LA1, LB1 и LC1, проходящие через Рим, представлены пунктирными линиями исключительно в качестве иллюстративных целей.As an example, it should therefore be noted that in these figures 3-5 the city of Rome is covered by three beams A, B and C with different Q factors, respectively 8.7 dB / K for beam A (Fig. 3), 6, 5 dB / K for beam B (FIG. 4) and -5 dB / K for beam C (FIG. 5). The lines LA1, LB1, and LC1 passing through Rome are represented by dotted lines for illustrative purposes only.
Следует, таким образом, отметить, что данные трех линий LA1, LB1 и LC1 показателей добротности, позволяют определить положение терминала, передающего из Рима и расположенного на пересечении этих трех линий. Этот результат будет преимущественно применен способом в соответствии с изобретением.Thus, it should be noted that the data of the three Q-lines LA1, LB1 and LC1 of the Q-factors allow determining the position of the terminal transmitting from Rome and located at the intersection of these three lines. This result will be advantageously applied by the method in accordance with the invention.
В дальнейшем будет предложена гипотеза, что ячейки A, B и C, представленные схематическим образом на фиг. 1, соответствуют показателям добротности, представленным соответственно на фиг. 3, 4 и 5.In what follows, a hypothesis will be proposed that cells A, B, and C, shown schematically in FIG. 1 correspond to the figure of merit shown in FIG. 3, 4 and 5.
Способ 200 для определения местоположения терминала на поверхности зоны покрытия (здесь Европы) посредством сети 100 связи, такой же, как на фиг. 1, осуществляется следующим образом.A
В данном документе будет предложена гипотеза, что три ячейки A, B и C (соответствующие лучам A, B и C) являются связанными с одной и той же полосой частот и что наземный терминал T расположен в ячейке A. Терминал T, например, расположен в Риме.This paper will hypothesize that three cells A, B, and C (corresponding to beams A, B, and C) are associated with the same frequency band and that the ground terminal T is located in cell A. Terminal T, for example, is located in Rome
Основная наземная станция в данном случае содержит три демодулятора/декоррелятора 116A, 116B и 116C, приспособленных для демодуляции сигналов, исходящих из ячеек A, B и C соответственно.The main ground station in this case contains three demodulators / de-correlators 116A, 116B, and 116C adapted to demodulate signals originating from cells A, B, and C, respectively.
Модуляции осуществляются, например, в соответствии с асинхронным протоколом множественного произвольного доступа с полосой, распространяющейся посредством модуляции типа SPREAD ALOHA с применением способов устранения помех. Такой протокол, например, описан в документе US2010/0054131 (del Rio Herrero и соавторы).Modulations are carried out, for example, in accordance with the asynchronous multiple random access protocol with a band propagating by modulation of the SPREAD ALOHA type using interference mitigation techniques. Such a protocol, for example, is described in document US2010 / 0054131 (del Rio Herrero et al.).
В случае, представленном на фиг. 1, терминал T, расположенный в ячейке, будет «услышан» при определенной мощности посредством демодулятора 116A, при меньшей мощности - посредством демодулятора 116B и при даже меньшей мощности - посредством демодулятора 116C. Надо отметить, что город Рим охватывается тремя лучами A, B и C с уменьшающимися показателями добротности (фиг. 3-5).In the case of FIG. 1, a terminal T located in a cell will be “heard” at a certain power by a demodulator 116A, at a lower power by a demodulator 116B, and even less power by a demodulator 116C. It should be noted that the city of Rome is covered by three rays A, B and C with decreasing Q factors (Fig. 3-5).
Более того, следует отметить, что здесь представлена одна наземная станция 102, содержащая три демодулятора, но также возможно иметь три наземных станции, расположенных в различных местах.Moreover, it should be noted that here is one ground station 102 containing three demodulators, but it is also possible to have three ground stations located in different places.
В соответствии с первым этапом 201 способа 200 в соответствии с изобретением, терминал T передает через LMR-канал восходящей связи сообщение, включенное в модулированный SM-сигнал, спутнику 103 на частоте, принадлежащей полосам частот, разделенным тремя лучами A, B и C.In accordance with the
Способ в соответствии с изобретением предпочтительно применяет кодирование и модулирование, выбранные для того, что получить очень низкое пороговое значение S (как описано выше). Это является эквивалентом расширения ячейки, в сравнении с обычно применяемой системой связи, так что излученный SM-сигнал может быть восстановлен в трех различных ячейках.The method in accordance with the invention preferably employs coding and modulation selected to obtain a very low threshold value S (as described above). This is equivalent to expanding a cell compared to a commonly used communication system, so that the emitted SM signal can be reconstructed in three different cells.
В соответствии c этапом 202, указанный SM-сигнал, включающий сообщение, передаваемое терминалом, принимается многолучевой антенной спутника 103; сообщение, включенное в SM-сигнал, принимается с тремя различными амплитудами в зависимости от того, принимается ли он частями антенны, соответствующими соответственно лучам A, B и C; антенна содержит один или несколько отражателей, а также луч, формирующий сеть, предназначенную для входов повторителя спутника. Как уже было выявлено выше, амплитуда сообщения, включенного в сигнал, принимаемый лучом A, будет самой большой, амплитуда сообщения, включенного в сигнал, принимаемый лучом B, будет слабее, и амплитуда сообщения, включенного в сигнал, принимаемый лучом C, будет наиболее слабой из трех. Следует, таким образом, считать, что из одного сигнала, включающего сообщение, отправленное посредством терминала T, существует, на уровне спутника, три сигнала, включающих это одно и то же сообщение, но с различными амплитудами.According to step 202, said SM signal including a message transmitted by the terminal is received by the multi-beam antenna of satellite 103; the message included in the SM signal is received with three different amplitudes depending on whether it is received by the parts of the antenna corresponding to beams A, B and C, respectively; the antenna contains one or more reflectors, as well as a beam forming a network intended for the inputs of the satellite repeater. As was already revealed above, the amplitude of the message included in the signal received by beam A will be the largest, the amplitude of the message included in the signal received by beam B will be weaker, and the amplitude of the message included in the signal received by beam C will be the weakest out of three. Thus, it should be considered that from one signal including a message sent by terminal T, there are, at the satellite level, three signals including this same message, but with different amplitudes.
В соответствии с этапом 203 сигналы, включающие копию сообщения, с тремя различными амплитудами затем обрабатываются на уровне спутника 103, который, с помощью его бортового оборудования, выводит их и модулирует их до подходящей частоты (в данном случае три различные частоты для каждого из сигналов), усиливает их, затем передает через LDR-канал нисходящей связи эти три сигнала S1, S2 и S3, модулированные до различных частот и включающие указанное сообщение из антенны (антенн) спутника к наземной станции 102; каждый из трех сигналов S1-S3 включает копию одного сообщения, отправленного терминалом T и принимаемого спутником вместе с тремя лучами A, B и C. Три сигнала S1-S3 могут также содержать сигналы, выходящие из других терминалов, а также помехи и шум.According to step 203, signals including a copy of the message with three different amplitudes are then processed at satellite level 103, which, using its on-board equipment, outputs them and modulates them to a suitable frequency (in this case, three different frequencies for each of the signals) amplifies them, then transmits through the LDR downlink these three signals S1, S2 and S3, modulated to different frequencies and including the specified message from the satellite’s antenna (s) to the ground station 102; each of the three signals S1-S3 includes a copy of one message sent by the terminal T and received by the satellite along with the three beams A, B and C. The three signals S1-S3 may also contain signals coming from other terminals, as well as interference and noise.
В соответствии с этапом 204 будет легко понять, что демодулятор 116A (луч A) принимает сигнал от терминала T с большей мощностью, чем демодуляторы 116B (луч B) и 116C (луч C).In accordance with
Поскольку энергетический потенциал канала связи, соответствующий передаче сигнала вдоль луча, является хорошим, демодулятор 116A способен обрабатывать этот сигнал и восстанавливать информацию, соответствующую сообщению, передаваемому терминалом. Эта информация содержит полезную нагрузку сообщения, а также идентификатор терминала, фазу сигнала, временную установку (т.е. частоту выборки, относящуюся к тактовому генератору наземной станции 102) сообщения в полученном сигнале; демодулятор 116A, в поисках сообщения, также будет определять двоичную широкополосную последовательность. Двоичная информация, содержащаяся в радиоэлектронном сигнале, является, например, извлеченной двумя операциями, часто выполняемыми приобщенным образом, первая операция транспонирования частоты применяет несущую, локально генерируемую посредством PLL (схемы фазовой автоподстройки) схемы типа осциллятора с возможностью транспонировать сигнал в полосу частот модулирующих сигналов, и вторая операция, состоящая, например, в дискретизации сигнала, для выполнения этапа сжатия с применением псевдослучайных двоичных последовательностей, генерируемых локально посредством генератора двоичных последовательностей и чтобы демодулировать сжатый сигнал; демодулятор, таким образом, генерирует несколько двоичных последовательностей, затем выполняет операцию корреляции. Чтобы восстановить информацию сообщения, демодулятор должен сгенерировать одну и ту же расширяющую последовательность, которая применяется в излучении, и умножить ее на получаемый сигнал, при этом информация, кодированная этой последовательностью, таким образом, восстанавливается операцией корреляции (сжатием).Since the energy potential of the communication channel corresponding to signal transmission along the beam is good, the demodulator 116A is able to process this signal and restore information corresponding to the message transmitted by the terminal. This information contains the message payload, as well as the terminal identifier, signal phase, time setting (i.e., sampling frequency related to the clock of the ground station 102) of the message in the received signal; the demodulator 116A, in search of a message, will also determine the binary broadband sequence. The binary information contained in the electronic signal is, for example, extracted by two operations, often performed in a common way, the first frequency transpose operation uses a carrier locally generated by the PLL (phase-locked loop) oscillator-type circuits with the ability to transpose the signal into the frequency band of the modulating signals, and a second operation, consisting, for example, in sampling a signal to perform a compression step using pseudo-random binary sequences, a gene integrability locally by binary sequence generator and to demodulate the despread signal; the demodulator thus generates several binary sequences, then performs a correlation operation. To restore the message information, the demodulator must generate the same spreading sequence that is used in the radiation and multiply it by the received signal, while the information encoded by this sequence is thus restored by the correlation operation (compression).
В соответствии с этапом 205, обеспеченным полными данными сообщения, отправленного терминалом T, также как и параметрами передачи (т.е. двоичной широкополосной последовательностью), каждый из демодуляторов 106B и 106C способен находить сообщение, передаваемое терминалом T, в соответствующих принимаемых сигналах S2 и S3. Чтобы выполнить это, каждый из демодуляторов 106B и 106, отдельно от частоты транспозиции и дискретизации, выполняет операцию корреляции, упрощенную данными полезной нагрузки сообщения, начальной части сообщения и двоичной широкополосной последовательностью. Факт знания сообщения значительно упрощает поиск сообщения в сигнале демодуляторами 106B и 106C, которые принимают сигнал со значительно меньшим отношением сигнал-шум, чем у демодулятора 106A. Более того, следует отметить, что демодулятор 106A может также передавать информацию, относящуюся к объему выборки для того, чтобы дать возможность демодуляторам 106B и 106C экономить время во время операции корреляции (т.е. иметь доступное временное окно, в котором размещено сообщение и где демодуляторы 106B и 106C могут перейти непосредственно к поиску). Другой путь улучшения отношения сигнал-шум может состоять в применении способа подавления помех для сигналов, исходящих из каждой ячейки A, B и C (межъячеечное подавление помех). Чтобы сделать это для каждой ячейки наземная станция 102 восстанавливает «чистый» сигнал (т.е. бесшумный сигнал) из информации, восстановленной из сообщения, затем извлекает указанный «чистый» сигнал из принятого сигнала. Новый полученный сигнал подвергается, в свою очередь, демодуляции посредством демодулятора соответствующей ячейки (116A, 116B или 116C). Эта операция может быть повторена для других пакетов. Ее принцип действия состоит в регенерации помех с применением сигнала, оцениваемого в выходных данных текущего этапа. Эта помеха затем извлекается из принятого сигнала, и результирующий сигнал содержит входные данные следующего этапа. Операция может быть выполнена посредством группирования вместе нескольких пакетов (например, десять пакетов демодулированы перед восстановлением сигнала для извлечения).According to step 205, provided with the full data of the message sent by the terminal T, as well as the transmission parameters (i.e., the binary broadband sequence), each of the demodulators 106B and 106C is able to find the message transmitted by the terminal T in the corresponding received signals S2 and S3. To accomplish this, each of the demodulators 106B and 106, separately from the transposition and sampling frequencies, performs a correlation operation simplified by the data of the message payload, the initial part of the message, and the binary broadband sequence. The fact of knowing the message greatly simplifies the search for a message in the signal by demodulators 106B and 106C, which receive a signal with a significantly lower signal-to-noise ratio than the demodulator 106A. Moreover, it should be noted that the demodulator 106A can also transmit information related to the sample size in order to enable the demodulators 106B and 106C to save time during the correlation operation (i.e., have a time window available in which the message is located and where demodulators 106B and 106C can go directly to the search). Another way to improve the signal-to-noise ratio may be to use a noise suppression method for signals originating from each cell A, B, and C (intercell interference suppression). To do this, for each cell, the ground station 102 restores a “clean” signal (ie, a noiseless signal) from the information recovered from the message, then extracts the specified “clean” signal from the received signal. The new received signal, in turn, is demodulated by a demodulator of the corresponding cell (116A, 116B or 116C). This operation may be repeated for other packages. Its principle of operation is to regenerate interference using a signal evaluated in the output of the current stage. This interference is then extracted from the received signal, and the resulting signal contains the input of the next step. The operation can be performed by grouping several packets together (for example, ten packets are demodulated before reconstructing the signal for extraction).
Таким образом, после этапа 205, наземная станция 102 была обеспечена полными данными сообщения, отправленными терминалом T, и его положением с помощью сигналов, принятых из трех лучей A, B и C.Thus, after
В соответствии с этапом 206 наземная станция 102 будет определять из полных данных отправленного сообщения и его положения внутри принятого сигнала амплитуды P(T, A), P(T, B) и P(T, C), в которых она получила указанное сообщение внутри сигналов S1-S3, соответствующих соответственно лучам A, B и C. Каждая из амплитуд P(T,A), P(T,B) и P(T,C) соответствует соответственно мощностям, в которых сообщение, передаваемое терминалом T вдоль соответствующих лучей A, B и C, было получено наземной станцией 102. Различные способы для определения амплитуд, например, описаны в следующих документах: «Analysis of a DS/CDMA successive interference cancellation scheme using correlations» (P. Patel, J. Holtzman, Global Telecommunications Conference IEEE 1993 г., GLOBECOM '93, г. Хьюстон, штат Техас, США, 29 ноября - 2 декабря 1993 г., с. 76-80, том 1), «Analysis of a simple successive interference cancellation scheme in a DS/CDMA system IEEE Journal on Selected Areas in Communications» (P. Patel, J. Holtzman, июнь 1994 г., том 12, изд. 5, с. 796-807), «Practical Implementation of Successive Interference Cancellation in DS/CDMA Systems» (K. Pedersen, T. Kolding, I. Seskar, J. Holtzman, труды ICUPC'96, г. Кеймбридж, штат Массачусетс, с. 321-325). Следует отметить, что различные описанные этапы могут выполняться при помощи средств вычисления, включенных в наземную станцию 102 или в центр управления сетью NOC 105.In accordance with
Также следует отметить, что вычисления необязательно выполняются в режиме реального времени; обычно, операции корреляции могут выполняться после того, как необходимая для этих операций информация была сохранена, в зависимости от сущности запрошенной услуги.It should also be noted that the calculations are not necessarily performed in real time; usually, correlation operations can be performed after the information necessary for these operations has been stored, depending on the nature of the requested service.
Основываясь на гипотезе, что одна и та же наземная станция 102 принимает все три сигнала (и, таким образом, что они имеют один и тот же энергетический потенциал канала связи), может быть показано, что P(T,A) является пропорциональной ЭИИМ (эквивалентной изотропно-излучаемой мощности) передачи терминала T и показателям S(T,A) добротности лучей в положении терминала; один и тот же вывод подходит для P(T,B) и P(T,C). Так как ЭИИМ одна и та же во всех случаях, будучи одним сигналом, передаваемым терминалом, один затем имеет три следующих отношения независимых ЭИИМ терминала передачи:Based on the hypothesis that the same ground station 102 receives all three signals (and so that they have the same communication channel energy potential), it can be shown that P (T, A) is proportional to the EIRP ( equivalent isotropically radiated power) of the transmission of the terminal T and indicators S (T, A) of the quality factor of the rays in the position of the terminal; the same output is suitable for P (T, B) and P (T, C). Since the EIRP is the same in all cases, being one signal transmitted by the terminal, one then has the following three relations of independent EIRP of the transmission terminal:
P(T,A) - P(T,B)=S(T,A) - S(T,B).P (T, A) - P (T, B) = S (T, A) - S (T, B).
P(T,B) - P(T,C)=S(T,B) - S(T,C).P (T, B) - P (T, C) = S (T, B) - S (T, C).
P(T,A) - P(T,C)=S(T,A) - S(T,C).P (T, A) - P (T, C) = S (T, A) - S (T, C).
Надо отметить, что S(Y,X) (выраженный в дБ/К) представляет показатель G/T добротности, связанный с ячейкой X, для местоположения терминала Y.It should be noted that S (Y, X) (expressed in dB / K) represents the G / T figure of merit associated with cell X for the location of terminal Y.
В соответствии с этапом 207 способа выполняются вычисления трех разностей P(T,A) - P(T,B), P(T,B) - P(T,C) и P(T,A) - P(T,C).In accordance with
Следует отметить, что если бы ЭИИМ терминала была известна, было бы возможным непосредственно рассчитать ее показатель добротности из амплитуды, принятой для каждого луча. Данные этих показателей добротности дают возможность, посредством размещения самого себя на соответствующей линии показателя добротности, (см. фиг. 3-4) для определения местоположения терминала T с применением только двух лучей. Тем не менее ЭИИМ терминала является редко известной с точностью: она может отличаться в зависимости от типа применяемого терминала, в зависимости от условий; в дополнение, пользователь может попробовать заставить ее меняться для изменения ее предположительного положения. Следовательно, способ в соответствии с изобретением предпочтительно применяет разность в амплитудах, определенных в соответствии с этапом 206, для распределения по данным ЭИИМ посредством вычисления разности показателей добротности, связанных соответственно с двумя ячейками для одного и того же терминала T.It should be noted that if the EIRP of the terminal were known, it would be possible to directly calculate its figure of merit from the amplitude adopted for each beam. The data of these quality factors enable, by placing oneself on the corresponding line of the quality factor, (see Figs. 3-4) to determine the location of terminal T using only two rays. Nevertheless, the EIRP of the terminal is rarely known with accuracy: it may differ depending on the type of terminal used, depending on the conditions; in addition, the user can try to make her change to change her alleged position. Therefore, the method in accordance with the invention preferably applies the difference in the amplitudes determined in accordance with
Значения, приведенные ниже, являются информацией, заданной исключительно для иллюстративных целей. Предположим, что следующие амплитуды вычислены демодуляторами, соответствующими определенным ЭИИМ, применяемым терминалом T:The values below are information given for illustrative purposes only. Suppose that the following amplitudes are calculated by demodulators corresponding to the specific EIRP used by the terminal T:
P(T,A)=-145,4 дБВтP (T, A) = - 145.4 dBW
P(T,B)=-147,6 дБВтP (T, B) = - 147.6 dBW
P(T,C)=-159,1 дБВт.P (T, C) = - 159.1 dBW.
Следующие значения выводятся на основании того, какие являются независимыми от ЭИИМ терминала:The following values are displayed based on which are independent of the EIRP terminal:
P(T,A) - P(T,B)=S(T,A) - S(T,B)=2,2 дБP (T, A) - P (T, B) = S (T, A) - S (T, B) = 2.2 dB
P(T,B) - P(T,C)=S(T,B) - S(T,C)=11,5 дБP (T, B) - P (T, C) = S (T, B) - S (T, C) = 11.5 dB
P(T,A) - P(T,C)=S(T,A) - S(T,C)=13,7 дБ.P (T, A) - P (T, C) = S (T, A) - S (T, C) = 13.7 dB.
Надо отметить, что картография линий показателей добротности, как представлено на фиг. 3-5, является, более того, известной (т.е. линия показателя добротности соответствует линии зоны покрытия для заданного луча, на котором показатель добротности содержит одно и то же значение).It should be noted that the mapping of the lines of the Q-factors, as shown in FIG. 3-5, is, moreover, known (i.e., the line of the Q factor corresponds to the line of the coverage zone for a given beam on which the Q factor contains the same value).
Из этих линий, таким образом, возможно построить линии, представляющие разность между показателем добротности, соответствующим первому лучу, и фигурой, соответствующей второму лучу. В качестве иллюстрации фиг. 6 представляет несколько DAB-линий, представляющих разность в показателях добротности между фиг. 3 и фиг. 4. Фиг. 7 представляет несколько DBC-линий, представляющих разность в показателях добротности между фиг. 4 и фиг. 5. Фиг. 8 представляет несколько DAC-линий, представляющих разность в показателях добротности между фиг. 3 и фиг. 5.From these lines, it is thus possible to construct lines representing the difference between the figure of merit corresponding to the first ray and the figure corresponding to the second ray. By way of illustration, FIG. 6 represents several DAB lines representing the difference in the Q factors between FIG. 3 and FIG. 4. FIG. 7 represents several DBC lines representing the difference in the Q factors between FIG. 4 and FIG. 5. FIG. 8 represents several DAC lines representing the difference in the Q factors between FIG. 3 and FIG. 5.
В соответствии c этапом 208 способа, зная значения разности между показателями добротности, связанными с лучами A, B и C для местоположения терминала T, возможно определить линии разности в показателях добротности, соответствующих трем значениям P(T,A) - P(T,B)=2,2 дБ, P(T,B) - 20 P(T,C)=11,5 дБ и P(T,A) - P(T,C)=13,7 дБ.According to
Фиг. 9 представляет зону покрытия, а также линии разности в показателях добротности, вычисленных из нанесенных на карту показателей добротности, для трех значений разности амплитуд 2,2 дБ, 11,5 дБ и 13,7 дБ.FIG. 9 represents the coverage area, as well as the lines of the difference in the quality factors calculated from the Q-factors plotted on the map for the three values of the difference in amplitudes of 2.2 dB, 11.5 dB and 13.7 dB.
В соответствии с этапом 209, следует выводить на основании этого положения терминала T, как расположенного на пересечении этих трех линий разности в показателях добротности. Следует отметить, что две линии разности достаточно определяют положение, при этом третий служит для уточнения результата. С другой стороны, способ в соответствии с изобретением требует определения по меньшей мере трех амплитуд для достижения определения этих разностей.According to step 209, it should be inferred based on this position of the terminal T, as located at the intersection of these three lines of difference in quality factors. It should be noted that two lines of difference sufficiently determine the position, while the third serves to clarify the result. On the other hand, the method in accordance with the invention requires the determination of at least three amplitudes in order to achieve the determination of these differences.
Более того, следует отметить, было сделано предположение, что одна и та же наземная станция 102 принимает все три сигнала (и, таким образом, что одна содержит один и тот же энергетический потенциал канала связи), так что проверяются следующие три отношения:Moreover, it should be noted that the assumption was made that the same ground station 102 receives all three signals (and thus that one contains the same energy potential of the communication channel), so the following three relations are checked:
P(T,A) - P(T,B)=S(T,A) - S(T,B).P (T, A) - P (T, B) = S (T, A) - S (T, B).
P(T,B) - P(T,C)=S(T,B) - S(T,C).P (T, B) - P (T, C) = S (T, B) - S (T, C).
P(T,A) - P(T,C)=S(T,A) - S(T,C).P (T, A) - P (T, C) = S (T, A) - S (T, C).
Как упоминалось выше, способ в соответствии с изобретением также применяется в случае, когда несколько наземных станций применяются таким образом, что три сигнала, передаваемых спутником, не принимаются одной и той же наземной станцией.As mentioned above, the method in accordance with the invention is also applied when several ground stations are applied in such a way that three signals transmitted by the satellite are not received by the same ground station.
В этом случае, предположим, что существование эталонного терминала R идеально локализовано в зоне покрытия и отличается от терминала T, как известно, с хорошей точностью:In this case, suppose that the existence of the reference terminal R is ideally localized in the coverage area and differs from the terminal T, as is known, with good accuracy:
- показатели добротности S(R,A), S(R,B) и S(R,C), связанные с положением наземного терминала R, по отношению к ячейкам A, B и C;- Q factors S (R, A), S (R, B) and S (R, C) associated with the position of the ground terminal R with respect to cells A, B and C;
- мощности P(R,A), P(R,B) и P(R,C) при которых сообщение, передаваемое терминалом R, принимается различными наземными станциями 102A.- powers P (R, A), P (R, B) and P (R, C) at which the message transmitted by terminal R is received by various ground stations 102A.
Нормализованное отношение мощностей терминала T и эталонного терминала R является одним и тем же, независимо от ячейки A или B; нормализованная мощность задается отношением между принимаемой мощностью и показателем добротности; когда принимаемая мощность и показатель добротности выражены в дБ, это отношение выражается разностью: P(Y,X) - S(Y,X); следовательно, одна затем содержит отношение:The normalized power ratio of terminal T and reference terminal R is the same, regardless of cell A or B; normalized power is set by the ratio between the received power and the quality factor; when the received power and the quality factor are expressed in dB, this ratio is expressed by the difference: P (Y, X) - S (Y, X); therefore, one then contains the relation:
P(T,A) - S(T,A) - (P(R,A) - S(R,A))=P(T,B) - S(T,B) - (P(R,B) - S(R,B)).P (T, A) - S (T, A) - (P (R, A) - S (R, A)) = P (T, B) - S (T, B) - (P (R, B ) - S (R, B)).
Одна выводит на основании этой разности S(T,A) - S(T,B), оцениваемой отношением:One derives from this difference S (T, A) - S (T, B), estimated by the relation:
S(T,A) - S(T,B)=P(T,A) - P(T,B)+P(R,A) - S(R,A) - P(R,B)+S(R,B).S (T, A) - S (T, B) = P (T, A) - P (T, B) + P (R, A) - S (R, A) - P (R, B) + S (R, B).
Разности S(T,B) - S(T,C) и S(T,A) - S(T,C) вычисляются похожим образом. Как только разности получены, остаток способа в соответствии с изобретением является идентичным.Differences S (T, B) - S (T, C) and S (T, A) - S (T, C) are calculated in a similar way. Once differences are obtained, the remainder of the method in accordance with the invention is identical.
Предположение состоит в том, что наземная станция знает в достаточных подробностях нанесенное на карту покрытие для различных лучей (т.е. знает показатель G/T добротности для всех точек внутри зоны обслуживания). Эти нанесения на карту являются обычно построенными во время тестовой фазы, именуемой IOT (испытания на орбите) спутника. Значения G/T для положения могут изменяться по различным причинам (перемещения спутника, термические эффекты на отражателях или других компонентах спутника). Это, вероятно, приведет к потере в точности определения местоположения, полученной посредством способа изобретения. Чтобы уменьшить полученную погрешность, возможно применение одного или нескольких эталонных терминалов, которые могут быть задействованы: эти эталонные терминалы, которые контролируются оператором службы, являются, таким образом, «надежными» и вычисляют их точное положение посредством (например, GPS, EGNOS), помимо способа в соответствии с изобретением; эталонные терминалы периодически отправляют «контрольные» сообщения. Наземная станция знает для каждого полученного сообщения точное положение эталонного терминала, который отправил его (например: положение является фиксированным и уже известным; оно сообщается посредством любой сети связи; оно содержится в контрольном сообщении). Благодаря измерению контрольного сообщения, наземная станция сможет динамически исправлять карты покрытия в областях, соответствующих положениям эталонных терминалов, и, посредством интерполяции, в остатке зоны покрытия так, чтобы уменьшить погрешность определения местоположения способа.The assumption is that the ground station knows in sufficient detail the mapped coverage for various beams (i.e., knows the G / T figure of merit for all points within the service area). These mappings are typically constructed during a test phase called the satellite’s IOT (orbit test). The G / T values for the position may vary for various reasons (satellite movements, thermal effects on reflectors or other components of the satellite). This is likely to result in a loss in the accuracy of the location obtained by the method of the invention. To reduce the resulting error, it is possible to use one or several reference terminals that can be used: these reference terminals, which are controlled by the service operator, are thus “reliable” and calculate their exact position by means of (for example, GPS, EGNOS), in addition to the method in accordance with the invention; reference terminals periodically send “control” messages. For each received message, the ground station knows the exact position of the reference terminal that sent it (for example: the position is fixed and already known; it is communicated through any communication network; it is contained in the control message). By measuring the control message, the ground station will be able to dynamically correct coverage maps in areas corresponding to the positions of the reference terminals and, by interpolation, in the remainder of the coverage area so as to reduce the error in determining the location of the method.
Способ в соответствии с изобретением дает возможность независимо от терминала и своей мощности (включая для терминала, не имеющего высокопроизводительного средства вычисления) определить с хорошей точностью местоположение терминала на поверхности зоны покрытия (в этом отношении следует отметить, что способ не дает возможности определить высоту, на которой расположен терминал). Определение положения выполняется на уровне NOC или наземной станции (станций), и оно может быть изменено из-за ошибочного поведения терминала. Способ находит особенно интересное применение в случае построения определенных мобильных терминалов (обычно, в случае транспортировки опасных материалов или животных и спасательных операций), но также в случае геопозиционирования фиксированных терминалов (обычно декодеров, применение которых ограничено заданной территорией и для которых хотелось бы проверить присутствие на указанной территории). Предпочтительно, в сочетании со стандартной системой геопозиционирования (например, GPS), которая может иметь лучшую точность, способ в соответствии с изобретением позволяет удостоверять, что положение, определенное терминалом, является подлинным (внутри определенного интервала погрешности).The method in accordance with the invention makes it possible, regardless of the terminal and its power (including for a terminal that does not have high-performance computing means), to determine with good accuracy the location of the terminal on the surface of the coverage area (in this regard, it should be noted that the method does not allow determining the height which the terminal is located). Positioning is performed at the NOC or ground station (s) level, and it can be changed due to erroneous terminal behavior. The method finds particularly interesting application in the case of the construction of certain mobile terminals (usually in the case of transportation of hazardous materials or animals and rescue operations), but also in the case of location of fixed terminals (usually decoders, the use of which is limited to a given territory and for which I would like to check the presence of specified territory). Preferably, in combination with a standard positioning system (eg, GPS), which may have better accuracy, the method according to the invention makes it possible to verify that the position determined by the terminal is genuine (within a certain error interval).
Очевидно, изобретение не ограничивается вариантом осуществления, который был описан.Obviously, the invention is not limited to the embodiment that has been described.
Изобретение может таким образом применяться к различный типам сетей связи с применением спутника связи с многолучевой антенной, такого как спутник, функционирующий в S, K или X полосе частот.The invention can thus be applied to various types of communication networks using a communication satellite with a multipath antenna, such as a satellite operating in the S, K or X frequency band.
Claims (10)
- указанный терминал (T) выполняет передачу по каналу (201) связи «земля-борт» сообщения, включенного в модулированный сигнал, включающий сообщение, на указанный спутник (103) на частоте, разделенной по меньшей мере тремя различными лучами (A, B, C) в каналах связи «земля-борт», таких, что указанное сообщение получают с помощью указанного спутника связи через указанную многолучевую антенну (103) с тремя различными амплитудами;
- указанный спутник связи (103) с многолучевой антенной выполняет передачу (202, 203) по каналу связи «борт-земля» трех модулированных сигналов, включающих указанное сообщение, при этом каждый из первого, второго и третьего сигналов (S1, S2, S3) соответствует другому лучу (A, B, C) из числа указанных трех лучей;
- наземное средство приема (204) принимает указанный первый, второй и третий сигналы (S1, S2, S3);
- наземные средства (102, 116A, 116B, 116C, 105) вычисления определяют (205, 206) амплитуды (P(T, A), P(T, B), P(T, C)) сообщения, отправленного терминалом, содержащегося в указанных первом, втором и третьем сигналах (S1, S2, S3);
-определяют (207, 208, 209) местоположение указанного терминала (T) из указанных амплитуд (P(T, A), P(T, B), P(T, C)) указанного сообщения, содержащегося в указанных первом, втором и третьем сигналах.1. The method (200) for determining the location of the terminal (T) on the surface of the coverage area by means of a communication network (100) for establishing radio frequency connections, the network (100) comprising a communication satellite (103) containing a plurality of beams, referred to as a multipath communication satellite an antenna, wherein said communication satellite with a multipath antenna comprises a multipath antenna, wherein said coverage area consists of a plurality of cells (A, B, C), wherein each cell is associated with at least one beam (A, B, C) for satellite communications (103), which a frequency band, said method comprising the steps of:
- said terminal (T) transmits, via ground-to-board communication channel (201), a message included in a modulated signal including a message to said satellite (103) at a frequency separated by at least three different beams (A, B, C) in the communication channels "ground-to-board", such that the specified message is received using the specified communication satellite through the specified multipath antenna (103) with three different amplitudes;
- the specified communication satellite (103) with a multi-beam antenna transmits (202, 203) via a board-to-ground communication channel of three modulated signals including the specified message, each of the first, second and third signals (S1, S2, S3) corresponds to another ray (A, B, C) from among these three rays;
- ground receiving means (204) receives said first, second and third signals (S1, S2, S3);
- ground-based calculation means (102, 116A, 116B, 116C, 105) determine (205, 206) the amplitudes (P (T, A), P (T, B), P (T, C)) of the message sent by the terminal in said first, second and third signals (S1, S2, S3);
- determine (207, 208, 209) the location of the indicated terminal (T) from the indicated amplitudes (P (T, A), P (T, B), P (T, C)) of the specified message contained in the indicated first, second and third signals.
- демодулируют (204) указанными наземными средствами (102, 166A) вычисления указанный первый сигнал (S1) так, чтобы восстановить информацию, относящуюся к сообщению:
• полезную нагрузку сообщения;
• параметры излучения и/или кодирования указанного сообщения;
- применяют (205) указанную информацию, относящуюся к сообщению, для поиска указанного сообщения, соответственно, в указанных втором и третьем сигналах (S2, S3) посредством указанных наземных средств (102, 116B, 116C) вычисления.3. The method (200) according to one of the preceding paragraphs, characterized in that said message included in said first signal (S1) is received using said ground receiving means with a larger amplitude (P (T, A)) than that of said messages included in the second and third signals (S2, S3), while this method includes the following steps, in which:
- demodulate (204) the indicated ground-based means (102, 166A) of the calculation of the specified first signal (S1) so as to restore information related to the message:
• message payload;
• parameters of radiation and / or coding of the specified message;
- apply (205) the specified information related to the message to search for the specified message, respectively, in the indicated second and third signals (S2, S3) by the indicated ground-based calculation means (102, 116B, 116C).
- этап (208), на котором определяют кривые, представляющие собой разность в показателях добротности, соответствующих указанной разности амплитуд;
- этап (209), на котором определяют местоположение указанного терминала (T), соответствующее пересечению указанных кривых.8. The method according to the preceding paragraph, characterized in that it includes:
- step (208), which determines the curves representing the difference in the quality factors corresponding to the specified difference in amplitudes;
- step (209), which determines the location of the specified terminal (T) corresponding to the intersection of these curves.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1154663A FR2975846B1 (en) | 2011-05-27 | 2011-05-27 | METHOD FOR LOCATING A TERMINAL AT THE SURFACE OF A COVERAGE AREA USING A TELECOMMUNICATION NETWORK USING A SATELLITE |
FR1154663 | 2011-05-27 | ||
PCT/EP2012/059537 WO2012163744A1 (en) | 2011-05-27 | 2012-05-23 | Method for locating a terminal at the surface of a coverage area by means of a telecommunication network using a multi-beam satellite |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013156715A RU2013156715A (en) | 2015-06-27 |
RU2574604C2 true RU2574604C2 (en) | 2016-02-10 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0848506A2 (en) * | 1996-12-14 | 1998-06-17 | ICO Services Ltd. | Satellite communication system and method where a satellite pass messages between a user terminal and an earth station with means for measuring the position of the user terminal |
US6515617B1 (en) * | 1998-09-01 | 2003-02-04 | Hughes Electronics Corporation | Method and system for position determination using geostationary earth orbit satellite |
RU2214055C2 (en) * | 1997-04-15 | 2003-10-10 | Глобалстар Л.П. | Communication system with gateways distributed on low-altitude near-earth orbit |
US6704543B1 (en) * | 1999-09-27 | 2004-03-09 | Ems Technologies, Inc. | Multi-beam satellite communications system |
WO2006123064A1 (en) * | 2005-05-20 | 2006-11-23 | Centre National D'etudes Spatiales (C.N.E.S.) | Method for assigning frequency subbands to upstream radiofrequency connections and a network for carrying out said method |
WO2009007513A1 (en) * | 2007-07-11 | 2009-01-15 | 7Signal Oy | Method for signal source monitoring and positioning in a radio network |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0848506A2 (en) * | 1996-12-14 | 1998-06-17 | ICO Services Ltd. | Satellite communication system and method where a satellite pass messages between a user terminal and an earth station with means for measuring the position of the user terminal |
RU2214055C2 (en) * | 1997-04-15 | 2003-10-10 | Глобалстар Л.П. | Communication system with gateways distributed on low-altitude near-earth orbit |
US6515617B1 (en) * | 1998-09-01 | 2003-02-04 | Hughes Electronics Corporation | Method and system for position determination using geostationary earth orbit satellite |
US6704543B1 (en) * | 1999-09-27 | 2004-03-09 | Ems Technologies, Inc. | Multi-beam satellite communications system |
WO2006123064A1 (en) * | 2005-05-20 | 2006-11-23 | Centre National D'etudes Spatiales (C.N.E.S.) | Method for assigning frequency subbands to upstream radiofrequency connections and a network for carrying out said method |
WO2009007513A1 (en) * | 2007-07-11 | 2009-01-15 | 7Signal Oy | Method for signal source monitoring and positioning in a radio network |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lázaro et al. | VHF Data Exchange System (VDES): an enabling technology for maritime communications | |
Jia et al. | Joint cooperative spectrum sensing and channel selection optimization for satellite communication systems based on cognitive radio | |
EP2567472B1 (en) | Terrestrial-satellite hybrid system for high capacity cellular wireless communications | |
US9945952B2 (en) | Method of geo localization of a terminal sending a single signal to a satellite system | |
JP2018537012A (en) | Acquisition of LEO satellites without a compass | |
PT1747622E (en) | Satellite communications systems and methods using radiotelephone location-based beamforming | |
US8588086B2 (en) | Reverse link data rate indication for satellite-enabled communications systems | |
Jung et al. | Performance analysis of DSSS‐and CSS‐based physical layer for IoT transmission over LEO satellites | |
US9191913B2 (en) | Method for locating a terminal at the surface of a coverage area by means of a telecommunication network using a multi-beam satellite | |
Tan et al. | Addressing spectrum efficiency through hybrid-duplex UAV communications: Challenges and opportunities | |
Bronk et al. | Concept, signal design, and measurement studies of the R‐mode Baltic system | |
US20230140643A1 (en) | Lensing using lower earth orbit repeaters | |
JP4514953B2 (en) | System and apparatus for determining frequency and timing uncertainty in access channel acquisition of a spread spectrum communication system | |
Susilo et al. | Research on LPWAN Direct to Satellite IoT: A Survey Technology and Performance on LEO Satellite | |
Šafář et al. | Performance bounds for VDE‐SAT R‐Mode | |
US20230141927A1 (en) | Overlay of a forward link on broadband satellite signals | |
RU2574604C2 (en) | Method for locating terminal on surface of coverage area by means of communication network using communication satellite with multi-beam antenna | |
Al-Ali et al. | Evaluating Direct Link IoT-LoRa Communication via LEO Nanosatellite: DEWASAT-1 | |
Andreotti et al. | On‐field test campaign performance of VDE‐SAT Link ID 20 over Norsat‐2 LEO satellite | |
Qu et al. | A Study of Irregular Repetition Slotted ALOHA Over LEO Satellite Channel with Capture Effect | |
Sun et al. | A Training Sequence‐Based Ranging Method for R‐Mode of VHF Data Exchange System | |
Im et al. | Fine Frequency Offset Synchronization Scheme for Internet of Things Devices in 5G non-terrestrial network | |
Alderfer et al. | Toward Expanded Wi-Fi Access in the 5 GHz Band | |
US20140105099A1 (en) | System for synchronizing a satellite pointing device |