SE519398C2 - Markbundet kommunikationssystem - Google Patents

Description

25 30 35 40 v.. ri. . . I. _. . i. i. n. a. u 1 ; i, t; a» a, u f f. E., i u _. .':.| i i . . .. . v » . 1 . i 2 teknik även kan användas såsom ett alternativ till frekvensmodulerad (FM) överföringstek- nik. Varje LTS sänder med utnyttjande av relativt låg utgångseffekt samt med ett antennarrangemang som med fördel har ingen eller liten riktverkan. Såsom ett resultat, så kan ett lämpligt antal LTS anordnas för att täcka ett lokalt geografiskt område, samt ge de boende tillgång till individuella kommunikationskanaler för data, video (TV) samt audiokommunikation. Fördelarna med ett sådant system kommer att diskuteras närmare senare.

Det markbundna kommunikationssystemet enligt föreliggande uppfinning innefattar åtminstone en lokal markbunden satellit (LTS), företrädesvis lokaliserad i en mast eller valfri annan uppbärande struktur, varje LTS anordnad med kommunikationutrustning för högfrekvensomràdet väsentligen motsvarande till en konventionell geostationär satellit för digital överföring av video, audio eller data, anordnad att sända på L-bandet (1 - 2 GHz), S-bandet (2 - 4 GHz) eller ett högre frekvensband med en relativt låg uteffekt samt företrädesvis med en rundstrålande antenninstallation för överföring i ett väsentligen horisontellt plan.

Kort beskrivning av ritningarna Ett antal icke begränsande exempel på utföringsformer enligt föreliggande uppfinning kommer att närmare beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna, varpå:- Fig. 1 är en vy ovanifrån som schematiskt utvisar ett grundsystem enligt uppfinningen, innefattande åtminstone en lokal jordbunden satellit (LTS) samt två användare av systemet; Fig. 2 är en schematisk sidovy utvisande en mast anordnad att uppbära två LTS på olika höjder; Fig. 3 år en sidovy som schematiskt utvisar ett system enligt föreliggande uppfinning, vilken teoretiskt illustrerar hur ett stort antal LTS kan anordnas i ett cirkulärt utförande; Fig. 4 är en vy ovanifrån av fyra LTS i ett kvadratiskt utförande, utvisande zonen där användare kan kommunicera med valfri av dessa fyra LTS; Fig. 5 år en sidovy av ett antal master, vardera uppbärande en LTS, avsedd att illustrera hur masterna eller valfri annan uppbärande struktur kan lokaliseras mera närliggande till varandra; och Fig. 6 är en schematisk vy ovanifrån, utvisande hur ett antal LTS kan länkas samman för intern kommunikation. 10 15 20 25 30 35 40 519 398 Sätt för utövande av uppfinningen Såsom tidigare nämnts, så baseras föreliggande uppfinning på upptäckten att i dag utnyttjad kommunikationsteknik för digital satellitkommunikation även kan utnyttjas för ändamålet markbunden kommunikation. Detta förhållande har inte insetts tidigare, och som en konsekvens därav, så har alla utvecklingsåtgärder riktats på utveckling av alternativ teknik som medger digital transmission inom det konventionella TV-kanalsyste- met.

Enligt föreliggande uppfinning, så anordnas kommunikationutrustning av den typ som idag utnyttjas i moderna rymdbaserade kommunikationssatelliteri en mast eller annan lämplig uppbärande struktur, därigenom bildande en lokal markbunden satellit (LTS). Transpond- rarna är anslutna till ett rundstrålande antennsystem, och de användare som utnyttjar systemet använder företrädesvis parabolantenner vilka kan riktas mot nämnda rundstrå- lande antennsystem.

Ett enkelt system av ovan nämnd typ visas schematiskt ovanifrån i fig. 1, som utvisar en LTS med en huvudsakligen cirkulär och geografiskt begränsad täckning, vars gräns betecknas såsom 1 samt ett antal parabolantenner 2, 2', vardera ansluten till utrustning 3, 3' av den typ som utnyttjas för att mottaga och avkoda digitala signaler av samma typ som utsänds från konventionella satelliter. Utsignalen från denna typ av utrustning 3, 3' tillföres med fördel en dator och en videosignal kan betraktas på en monitor, TV-skärm eller annat lämpligt organ, med audiosignalen omvandlad till audio från ett högtalarsystem.

Med avseende på datakommunikation, så kan densamma vara av flervägstyp, d.v.s. en dator med lämplig utrustning för mottagning/sändning av signaler kan mottaga och utsända signaler från en dator till en LTS, samt således kommunicera endera med andra datorer anslutna till nämnda LTS eller med andra kommunikationssystem som kommunice- ra med nämnda LTS.

Ovan beskrivna system är ett grundsystem, d.v.s. endast en LTS visas. Antalet LTS:er inom ett lokalt geografiskt område kan emellertid ökas enligt önskemål, därigenom utökande antalet kommunikationskanaler väsentligen oändligt.

Detta kan åstadkommas genom att anordna mer än en LTS i en mast eller annan uppbärande struktur, åtskilda med ett lämpligt vertikalt avstånd. Detta visas schematiskt i fig. 2. Därutöver kan sådana master eller uppbärande strukturer även anordnas horisontellt skilda från varandra (såsom schematiskt visats i fig. 3), och förutsatt att en användare har en lämplig riktverkande antenninstallation, t.ex. en parabolantenn eller en flerelements riktantenn, så behöver antennerna anslutna till transpondrarna vid utnyttjade LTS:er endast vara anordnade skilda från varandra några få grader i förhållande till läget för en användare för att minska interferensen från närliggande lokaliserade LTS:er till en 10 15 20 25 30 35 40 519 398 4 acceptabel nivå (med interferens från en närliggande icke vald LTS väsentligen reducerad till noll).

Kommunikation mellan transpondern vid utnyttjad LTS och användaren innefattar överföring med låg uteffekt, typiskt är en uteffekt på 2 - 5 Watt tillräcklig, även om också ökad uteffekt kan användas. Sändning inom högfrekvensband utnyttjas även, företrädesvis med början inom S-bandområdet 2 - 4 GHz men utsträckbart upp till frekvenser på 400 GHz. Överföring kan emellertid även genomföras utanför dessa gränser, t.ex. inom L- bandet (1 - 2 GHz).

Låg uteffekt i kombination med sändning inom högfrekvensområdet gör det möjligt att begränsa sändningen till ett förutbestämt begränsat lokalt geografiskt område. Genom att öka/minska utsänd uteffekt, så kan området vilket täcks av en LTS modifieras såsom önskvärt. Modifieringar av antennsystemet kan även utnyttjas, speciellt om interferens skulle uppkomma mellan två eller flera LTS med olika lägen, varvid utsignal i icke önskad riktning(ar) kan minskas såsom ett alternativ till en reduktion av uteffekten. lnterferensproblem mellan rymdbaserade geostationära satelliter och en LTS i systemet enligt uppfinningen inträffar inte, eftersom LTS:en är lokaliserad under den båge vid horisonten som definieras av dessa satelliter. Således kan signaler utsända från dessa rymdbaserade satelliter mottagas utan interferens från LTS-utsända signaler på samma frekvens, eftersom den mottagande parabolantennen har en ökad vinkel mot horisontalpla- net när den är anordnad att mottaga signaler från en rymdbaserad satellit i jämförelse med en antenn avsedd att mottaga signaler från en LTS.

Systemet enligt föreliggande uppfinning gör det möjligt att inom ett lokalt geografiskt område erhålla ett avsevärt antal kommunikationskanaler. Det är förut känt att skillnaden i läget för rymdbaserade satelliter endast behöver vara inom området 2° - 3° i avsikt att undvika interferens mellan utsända kanaler med samma frekvens. Även om denna vinkelmässiga skillnad ökas till 6° för ett system enligt föreliggande uppfinning, så skulle detta resultera i 60 (360°/6) LTS-lägen vid ett cirkulärt utförande såsom visat i fig. 3. Skulle sedan varje mast eller annan uppbärande struktur som uppbär de lokala markbundna satelliterna vara anordnade att uppbära tre individuella LTS (lokaliserad högt; mycket högt och extremt högt) så skulle antalet LTS som täcker ett förutbestämt begränsat geografiskt område kunna ökas till 180 (3 x 60), medan ett utförande innefattande två LTS:er ökar antalet till 120 (fig. 2). Varje individuell LTS kan sända ungefär 5.000 TV-program med acceptabel kvalitet, och som ett resultat kan systemet enligt föreliggande uppfinning samtidigt utsända 900.000 (180 x 5.000) olika TV-program inom ett lokalt område utan lnterferensproblem. Detta antal kan faktiskt ytterligare utökas, eftersom utnyttjade LTS även kan anordnas alternerande högt-lågt i förhållande till markplanet (såsom visat i Fig. 10 15 20 25 30 35 40 . . . . . . 519 398 5 5), varigenom varje lokaliseringspunkt kan vara ännu mera närliggande än vad som visats i Fig. 3. Den cirkulära konfigurationen enligt Fig. 3 kan ersättas av annan valfri konfigura- tion, och ett ytterligare exempel visas i Fig. 4.

Med avseende på utrustning för mottagning av signaler från en LTS, sà kan i dag utnyttjade parabolantenner och satellitmottagare med digitala avkodare utnyttjas, förutsatt att kanalfrekvenserna utsända från utnyttjad LTS faller inom samma frekvensområde såsom utnyttjat av i dag föreliggande geostationära satelliter. Således erfordras ingen ytterligare dyrbar utrustning för användare för mottagning av TV eller text-TV, den enda modifieringen nödvändig vore att rikta parabolantennen mot LTS:en.

Med avseende på TV-program utsända via systemet enligt föreliggande uppfinning, så är det naturligtvis möjligt att anordna en LTS utnyttjad för TV-sändningsändamàl ansluten till parabolantenner och mottagningsutrustning för program utsända från rymdbaserade geostationära satelliter, samt att àterutsända dessa program via LTS:en. Som ett resultat härav skulle en användare kunna få tillgång till alla dessa kanaler utan den normalt nödvändiga parabolantennen med stor diameter och styrsystemet som medger rotation av densamma i avsikt att lokalisera och mottaga signaler från olika geostationära satelliter med i förhållande till varandra olika lägen. Betalkanalprogram kan begäras av användama av systemet samt debiteras för den tid som dessa betraktats.

En ytterligare intressant aspekt med systemet enligt föreliggande uppfinning är möjligheten till verklig “video på begäran”. Användningen av digital sändningsteknik och “smarta kort" har i dag gjort det möjligt att erbjuda användare av existerande geostationära satellitsys- tem möjligheten att betrakta vissa program pà begäran, t.ex. filmer. Nuvarande system innebär emellertid sändning av filmer vid vissa förutbestämda tider, och en användare kan ringa operatören via telefon, samt begära en av de filmer som visas vid en sådan starttid.

En speciell signal sändes till användaren varigenom avkodaren (eller ett smart kort) aktiveras för avkodning av den begärda filmen från starttiden till slutet för densamma.

Kostnaden för att se denna speciella film faktureras på användaren. Detta kan emellertid inte anses vara riktig video på begäran, eftersom användaren är begränsad till att göra ett val mellan ett begränsat antal filmer och användaren måste även acceptera förutbestämda starttider.

Genom det stora antal kanaler som är tillgängliga i ett system enligt föreliggande uppfinning, så kan video på begäran tillhandahållas som verkligen tillgodoser varje önskemål från en användare. Varje önskad film kan beställas, t.ex. per telefon, liksom även varje önskad starttid. Vid beställning erhåller användaren information om det kanalnummer som skall användas, t.ex. 28F. Operatören har tillgång till ett videofilmbiblio- tek, t.ex. genom satellitkommunikation, samt kan från valfri del av världen erhålla önskad 10 15 20 25 30 35 40 519 598 ' “ . . . < . . . . » . . 6 film, överförd i digitaliserad form med hög hastighet samt lagrad av operatören på ett lämpligt lagringsmedium, tex. en Iagringsanordning av hårddisktyp. Detta medför att varje film som finns tillgänglig i hela världen kan ses vid varje önskad tidpunkt av en individuell användare, och kostnaderna för detta kan hänföras till en specifik användare.

Såsom omnämnt tidigare, så kan systemet enligt föreliggande uppfinning även utnyttjas för datakommunikationsändamål. En dator kan således, lämpligt utrustad med sändande och/eller mottagande utrustning ansluten till ett antennsystem, anordnas att kommunicera med en LTS. Exempelvis så kan kommunikation via Internet åstadkommas med höghastighetskommunikation, samt med hastigheter som ej uppnås via telefonledningar.

Länken från utnyttjad LTS kan åstadkommas via en rymdbaserad satellit, kabel, ett LTS- länksystem (som beskrives senare), eller valfri annan lämplig metod. En sådan dator kan även utnyttjas som en TV-mottagare, eller länkas till en separat monitor utnyttjad såsom en TV-skärm.

Såsom omnämnt ovan, så kan systemet enligt föreliggande uppfinning även utnyttjas med en eller flera av ingående LTS utgörande del av ett markbundet länksystem. Genom att innefatta en antenn av företrädesvis riktverkande typ i antennsystemet, riktad mot en andra LTS, företrädesvis med en liknande typ av antenn riktad mot den första LTS:en, så kan en länk etableras mellan desamma. Nämnda andra LTS kan vara anordnad på ett sätt motsvarande till den första LTS:en i syfte att kommunicera med en tredje LTS, vilken i sin tur är utrustad för att kommunicera med en fjärde LTS, och sä vidare (Fig. 6). Lokala distrikt kan således inbördes sammanförenas med varandra och/eller länkar kan etableras för långdistanskommunikation av data, video eller audio och/eller kommunikation med lämpliga centrum som tillhandahåller tillgång till kabelnät för kommunikation eller satellitkommunikation eller annan önskad funktion.

Det ligger även inom omfånget för föreliggande uppfinning att utnyttja LTS:en enbart för ren audiokommunikation, d,v.s. en användare kan kontakta en LTS med hjälp av en liten sändtagare i avsikt att etablera verbal kontakt med en annan användare med motsvarande kommunikationsutrustning. Därutöver kan LTS:en även vara ansluten till ett allmänt telefonnät, varigenom en användare med utrustning väsentligen motsvarande till en mobiltelefon kan initiera eller mottaga telefonsamtal.

Den typ av LTS som utnyttjas för markbunden kommunikation enligt föreliggande uppfinning har inte beskrivits i detalj, men innefattar sådan kommunikationsutrustning som för fackmannen är känd som lämplig för en kommunikationssatellit i bana runt jorden, normalt relaterad till som en geostationär satellit. Antennsystemet är vanligtvis av rundstrålande typ, men kan, såsom omnämnts tidigare, även innefatta antenner för speciella ändamål med en mer eller mindre riktad lob. Utrustningen för mottagning av 10 15 20 25 30 35 40 519 598 7 signaler från en LTS innefattar företrädesvis utrustning motsvarande vad som utnyttjas för mottagning av signaler från geostationära satelliter vilka använda digital överföringsteknik.

En fördel med föreliggande uppfinning är att den riktverkande parabolantennen kan utföras mycket liten jämfört med parabolantenner utnyttjade för mottagning av signaler från geostationära satelliter. Ett föredraget signaleringsförfarande är MPEG-2, men såsom omnämnt tidigare, valfri annan känd eller framtida digital överföringsteknik kan användas, innefattande den tidigare versionen av MPEG (MPEG-1). Frekvensmodulation (FM) är en föredragen moduleringsteknik, men även amplitudmodulering (AM) kan utnyttjas.

Ovan angivna användningsexempel för systemet enligt föreliggande uppfinning är endast avsedda att påvisa några av de användningar som är möjliga med systemet enligt föreliggande uppfinning. Användningsområdena är emellertid inte på något sätt begränsade till dessa exempel, eftersom föreliggande uppfinning öppnar upp nya och tidigare okända möjligheter med hänsyn till det extremt stora antal kommunikationskanaler som blir tillgängliga inom ett visst område samt utan interferensproblem från andra kanaler eller sändare (pà grund av signalernas begränsade utsträckning och riktverkan för utnyttjade antennsystem). LTS:en innefattad i systemet kan med fördel utnyttja existerande master och andra höga strukturer, och den låga kostnaden för en LTS gör det möjligt att implementera systemet enligt föreliggande uppfinning till mycket låg kostnad. Enbart mottagning av TV-program erfordrar bara idag existerande och allmänt tillgänglig utrustning såsom idag utnyttjad för mottagning av signaler från geostationära satelliter.

Möjligheten till tvåvägskommunikation från en dator till en LTS öppnar upp kommunika- tionsområdet för företag, lokala myndigheter och andra parter, och en individ kan kommunicera med lokala affärer och andra lokala företag, d.v.s. för att placera order och genomföra inköp.

Allt detta åstadkommes med användning av prisbillig utrustning och väl utprovad teknik, samt resulterar i en enorm tillgång på kommunikationskanaler/frekvenser inom ett begränsat och lokalt geografiskt område.

Industriell användbarhet Systemet enligt föreliggande uppfinning löser problemen med markbunden överföring av digital video, audio samt datasignaler. Existerande satellitmottagande TV-apparater kan utan ytterligare utrustning eller modifieringar mottaga flera tusen TV-kanaler från en av de LTS som ingå i systemet. Kabelsystem för TV blir således föråldrade, med hänsyn till det låga antal program som kan överföras via kabel, samt även med hänsyn till initialkostna- den för uppbyggnad av ett kabelnät. Alla problem med “skuggor" (ekon) som föreligger i konventionella markbundna TV-system undvikes även. . , . . . e 519 398 8 Därutöver kan systemet utnyttjas för datakommunikationsändamàl, varvid kommunika- tionshastigheten ökas till hastigheter motsvarande ett lokalt datanät (LAN). I exempelvis en kommun, så kan det lokala administrativa datasystemet nàs från skolor, räddningstjänst och andra lokala verksamheter utan att något behov föreligger för ett lokalt kabelsystem 5 av höghastighetstyp. Lokal TV kan göras tillgänglig för samtliga innevånare till en extremt låg kostnad.

Lokala system enligt föreliggande uppfinning kan även utnyttjas för àterutsändning av TV- program utsända från geostationära satelliter eller markbundet utsända TV-program, och 10 de lokala systemen kan även sammanlänkas l ett nätverk.

Tillgången till ett så stort antal kanaler/frekvenser till en så låg kostnad öppnar upp tidigare okända möjligheter att utnyttja informationsteknologi (IT) för nya och värdefulla ändamål, t.ex. utbildning, lokala inköp, video på begäran, arbete (distansarbete från bostaden), 15 lnternetkommunikation med hög hastighet, samt många andra användningsområden.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 40 519 398 u.. H 9 PATENTKRAV

1. Ett markbundet kommunikationssystem som medger envägs och/eller tvàvägskom- munikation av audio, video eller datakommunikation för användare inom ett begränsat geografiskt område med utnyttjande av frekvenser inom mikrovågsomràdet samt en relativt låg uteffekt, k ä n n e t e c k n a t lokala markbundna satelliter (LTS) med kommunikationsutrustning för högfrekvensomràdet väsentligen motsvarande till en geostationär satellit utnyttjande digital överföringsteknik, antennsystemet för varje (LTS) anordnat lokaliserat skilt från övriga (LTS) som betjänar det geografiska område som skall täckas, varvid nämnda antennsystem med fördel är rundstràlande samt anordnat för överföring i ett väsentligen horisontellt plan, varvid användare av systemet anordnade med riktverkande antenninstallationer medges val av a v, att systemet innefattar åtminstone två önskad (LTS) genom en förändring av den riktverkande antennen i horisontellt (rotation) eller vertikalt plan (lutningsplan), därigenom medgivande att frekvenserna utnyttjade av en (LTS) i systemet även utnyttjas av valfri annan (LTS) ingående i systemet för motsvarande eller annat kommunikationsändamàl, därigenom utökande antalet tillgängliga kommunika- tionskanaler inom ett givet frekvenssegment till ett väsentligen obegränsat antal kanaler genom innefattande av ytterligare (LTS) som täcker avsett geografiskt område,

2. Ett markbundet kommunikationssystem enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t a v, att antennsystemen vid åtminstone två varandra närliggande lokaliserade lokala markbundna satelliter (LTS) är anordnade uppburna skilda fràn varandra på olika höjd i en mast eller annan uppbärande struktur som uppbär desamma, tillräckligt skilda från varandra för att medge utsändning och/eller mottagning av signaler på valfri kanalfrekvens med avseende på användare med riktverkande antennsystem med en viss lutningsgrad utan påtaglig interferens fràn andra signaler utsända och/eller mottagna pà samma frekvens från antennsystem lokaliserade pà skild höjd, därigenom medgivande samtidig fleranvändning av varje godtycklig frekvens utnyttjad av systemet.

3. Ett markbundet kommunikationssystem enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e - t e o k n a t a v, att den geografiska lokaliseringen i horisontalplanet för varandra närliggande lokaliserade lokala markbundna satelliter (LTS) som täcker huvudsakligen samma eller delvis samma geografiska område är lokaliserade tillräckligt skilda från varandra för att medge utsändning och/eller mottagning av signaler på valfri given frekvens med avseende pà användare med riktverkande antennsystem utan påtaglig interferens från signaler utsända och/eller mottagna pà samma frekvens från lokala markbundna satelliter (LTS) med en skild geografisk lokalisering, därigenom medgivande samtidig fleranvändning av varje godtycklig frekvens utnyttjad av systemet.

4. Ett markbundet kommunikationssystem enligt något av patentkraven 1 - 3, k ä n - 10 15 20 25 30 35 40 < . . . . 0 519 398 10 n e t e c k n at a v, att de lokala markbundna satelliterna (LTS) är anordnade anslutna till ett system för kommunikation med geostationära satelliter, samt anordnade att fungera som återutsändare av signaler mottagna från eller utsända till nämnda geostationära satelliter.

5. Ett markbundet kommunikationssystem enligt något av patentkraven 1 - 4, k ä n - n e t e c k n a t a v, att de lokala markbundna satelliterna (LTS) är anordnade anslutna till ett system för distribution av videofilm, samt att valfri videofilm tillgänglig inom ett sådant system kan begäras för individuellt betraktande vid valfri tidpunkt av en användare av systemet.

6. Ett markbundet kommunikationssystem enligt något av patentkraven 1 - 5, k ä n - n e t e c k n a t a v, att åtminstone en lokal markbunden satellit (LTS) är anordnad med kabelanslutning till ett datakommunikationsnät, ett allmänt eller privat telefonnät eller valfritt annat existerande kabelnät.

7. Ett markbundet kommunikationssystem enligt något av patentkraven 1 - 6, k ä n - n e t e c k n a t a v, att åtminstone två lokala markbundna satelliter (LTS) är anordnade kommunicerande med varandra, företrädesvis innefattande riktverkande antennsystem för detta ändamål.

8. Ett markbundet kommunikationssystem enligt något av patentkraven 1 - 7, k ä n - n e t e c k n a t a v, att antalet kommunikationskanaler inom ett specifikt geografiskt område samt med ett givet antal kommunikationsfrekvenser ökas genom en ökning av antalet lokala markbundna satelliter (LTS) som täcker nämnda specifika geografiska område, varje lokal markbunden satellit (LTS) “återanvändande” nämnda givna antal kommunikationsfrekvenser, d.v.s. antalet tillgängliga kommunikationsfrekvenser motsvarande det givna antalet frekvenser multiplicerat med antalet lokala markbundna satelliter (LTS).

9. Ett markbundet kommunikationssystem enligt något av patentkraven 1 - 8, k ä n - n e t e c k n a t a v, att signaler utsända från och/eller mottagna av de lokala markbund- na satelliterna (LTS) är digitaliserade enligt MPEG-2, eller enligt annan känd eller framtida signalalgoritm.

10. Ett markbundet kommunikationssystem enligt något av patentkraven 1 - 9, k ä n - n e t e c k n at a v, att systemet företrädesvis är anordnat att arbeta inom L-bandet (1 - 2 GHz), eller i varje fall vid frekvenser under 25 GHz.

11. Ett markbundet kommunikationssystem enligt något av patentkraven 1 - 10, k ä n - .U _.. v v v. .. . v ~ = vv -v -v- v vv vv v: vv a v f, « I- , .v vv v» »v v v l .v I H, v v v :utv v vv v v v vv v a v v s v v v v v av v. v W. X A v , .v 11 n e t e c k n a t a v, att det geografiska området täckt av varje lokal markbunden satellit (LTS) utökas eller reduceras enligt behov genom justering av uteffekten.