SI21946A - Mikrovalovni hibridni dvosmerni distribucijski komunikacijski sistem - Google Patents

Abstract

Predmet izuma je mikrovalovni hibridni dvosmerni distribucijski komunikacijski sistem. Sistem po izumu omogoca prenos podatkov in slike v obe smeri ter poenotenje in poenostavitev tako komunikacijskih sistemov kot tudi tehnicne opreme pri uporabnikih. Sistem po izumu obsega: 1. glavno centralo (101), ki sprejema satelitske signale preko antene (103), radijske in televizijske signale (FM-VHF-UHV) preko antene (102), podatke iz svetovnega spleta preko ethernet prikljucka (104) in organizira pretvorbo tehsignalov v medfrekvenco dostavnega toka (105), kiga oddajna enota (106) pretvori v nosilno frekvenco dostavnega toka (108) in jo prek antene (107) oddaja uporabnikom (109, 110) ter sprejema signale nosilne frekvence povratnega toka (111) preko antene (112) in sprejemne enote (113) na medfrekvenco povratnega toka (114) preko kabelskega usmerjevalnika (210) do storitvenih central (220), 2. opremo pri uporabnikih (109, 110), ki preko sprejemno/oddajne antene (507) sprejema nosilno frekvenco dostavnega toka(107) in jo v kombinirani zunanji enoti (500) frekvencno pretvori v medfrekvenco dostavnega toka (520) za sprejem na digitalnem sprejemniku (600), digitalni sprejemnik (600) pa ga ustrezno prilagojenega dostavlja kot video in avdio signal na TV prikazovalnik (630) in kot podatkovni tok na standardni kabelski modem (640), hkrati pa digitalni sprejemnik (600) formira medfrekvenco povratnega toka (521) iz standardnega kabelskega modema (540) ter gapreda kombinirani zunanji enoti (500), ki ga frekvencnopretvori in preko antene (507) odda kot nosilno frekvenco povratnega toka (111).

Description

Mikrovalovni hibridni dvosmerni distribucijski komunikacijski sistem

Predmet izuma je mikrovalovni hibridni dvosmerni distribucijski komunikacijski sistem (MHDDS). Sistem po izumu omogoča brezžični enosmerni prenos slike ter dvosmerni prenos podatkov. Predstavljeni izum predstavlja poenotenje in poenostavitev tako komunikacijskih sistemov kot tudi tehnične opreme pri uporabnikih.

Na področju medijskih in podatkovnih komunikacij je v sedanji rabi veliko število različnih komunikacijskih sistemov in znotraj njih izredno raznolika tehnična oprema. Zaradi tega je to stanje zelo nepregledno, tako za medijske posrednike - operaterje, še veliko bolj pa za končne uporabnike.

Mikrovalovni brezžični sistemi, poznani kot MMDS, predstavljajo zadnjo generacijo informacijskih sistemov in so v velikem razmahu zaradi enostavnosti in učinkovitosti. Uporabni so za prenos slike in podatkov v obe smeri. Pomanjkljivosti sedaj znanih MMDS sistemov sta v glavnem dve, kot bo opisano.

Vsi MMDS sistemi uporabljajo relativno ozek frekvenčni pas običajno širine do 2 GHz, in sicer za dvosmerno komunikacijo, to je za dostavni in povratni tok. Taka tehnična rešitev sicer zadošča v smislu kapacitete prenosov, vendar ne omogoča operaterju poljubne izbire frekvenčnega pasu, kar pa je pomembno glede na predpise različnih držav. V večini držav se lahko nekatera frekvenčna območja uporabljajo brezplačno za prenos podatkov kot npr. 2,4 GHz in 5,4 GHz. Sedanji MMDS sistemi ne morejo izkoriščati te ugodnosti, v kolikor želijo istočasno prenašati TV programe in podatke v dostavnem toku na zakonsko določenem frekvenčnem pasu, ki zaradi svoje strukture zajema širši frekvenčni pas kot pa povratni tok, kije namenjen predvsem prenosu podatkov in zato rabi manjši frekvenčni pas, to pomeni, da je v izvedbenem primeru po izumu frekvenčni pas 5.4 GHz v dostavnem toku preozek za prenos TV programov in podatkov. V povratnem toku, kjer prenašamo samo podatke, pa je glede na širino frekvenčnega pasu zadovoljiv. Iz vsega tega lahko sklepamo, da za brezžične dvosmerne povezave potrebujemo oddajno sprejemne komponente, ki se lahko frekvenčno prilagajajo glede na lokalno zakonodajo.

Sedanji MMDS sistemi uporabljajo za dvosmerni prenos podatkov posebne usmerjevalnike za brezžični prenos podatkov t.i. wireless router-je, ki pa niso uporabni za istočasni prenos podatkov v kabelskih mrežah. Zaradi tega so operaterji prisiljeni uporabljati dvojno opremo v centrali za prenos podatkov. Prav tako pa je oprema pri končnem uporabniku različna. In sicer standardni kabelski modem za uporabnike v kabelski mreži in brezžični modem pri uporabniku v mikrovalovni MMDS mreži. Zaradi tega dejstva sta nadgradnja in povezovanje različnih obstoječih mrež v enotna omrežja zelo otežena in cenovno neugodna. Najizraziteje je to opazno, ko se nek uporabnik preseli iz ene lokacije na drugo in mora zamenjati praktično vso komunikacijsko opremo, zaradi tehnične nezdružljivosti opreme med kabelskim in brezžičnim omrežjem, še posebej če gre za različne operaterje.

Podobne pomanjkljivosti so tudi razvidne iz primerjave z referenčnimi patenti in sicer:

PCT/US94/03975, Hemmie, April/94: Bi-directional TV/DATA transmission system:

Ta patent se nanaša predvsem na uvedbo novega dvosmernega konverterja, ki omogoča istočasni dvosmerni dostavni in povratni tok za sliko in podatke. Pomanjkljivost tega dvosmernega konverterja je v tem, da uporablja enojni lokalni oscilator, kar onemogoča poljubno izbiro frekvenčnega pasu. Tudi sam avtor se v tem patentu omejuje na frekvenčni pas 2500 - 2686 MHz v dostavnem toku in 2150 - 2162 MHz v povratnem toku, kar pa izredno omejuje uporabnost glede na zakonodajo.

US005924039, Hugenberg, Julij/99: Digital MMDS :

Ta patent se nanaša predvsem na paketno razporeditev frekvenc na obeh polarizacijah, kar sicer omogoča dovolj prostora za prenos slike in podatkov v ozkem frekvenčnem pasu, in to na frekvenčni pas 2500 - 2686 MHz v dostavnem toku in 2150 - 2162 MHz v povratnem toku, kar zopet omejuje uporabnost. Se posebej pa je uporabnost tega patenta vprašljiva zato, ker zahteva uporabo ločenih anten za dostavni in povratni tok.

Ker večina operaterjev v svojih medijskih omrežjih uporablja kombinacijo različnih mrežnih sistemov, je smiselno obstoječe mreže poenostaviti in poceniti obratovanje ob istočasni tehnični izboljšavi sistema in posledično kvalitetnejši uslugi za uporabnika.

Naloga in cilj izuma je konstrukcija takšnega mikrovalovnega dvosmernega distribucijskega komunikacijskega sistema in njegovih elementov, ki ne bo imel pomanjkljivosti znanih in bo hkrati omogočal poenostavitev in poenotenje opreme pri operaterju in pri končnih uporabnikih, omogočal izbiro poljubnega frekvenčnega pasu v dostavnem in povratnem toku za istočasni prenos TV programov in dvosmerni prenos podatkov, npr. dostavni tok v frekvenčnem pasu 21,4 GHz, povratni tok pa v frekvenčnem pasu 5,4 GHz. Rešitev po izumu omogoča tudi uporabo standardnega kabelskega usmerjevalnika CMTS za prenos podatkov v kabelski mreži in istočasno za prenos podatkov v MMDS mreži.

Predmet izuma ter ustrezna oprema bo v nadaljnjem opisu podrobneje predstavljena.

Ta izum predstavlja enoten, digitalni medijski sistem, ki združuje prenos radijskih in televizijskih programov enosmerno, ter Interneta in internetne telefonije dvosmerno. Izum sestavljajo tehnološke sistemske rešitve, pomembne za potrebe operaterjev, in tehnični izdelki, pomembni za opremo končnega uporabnika.

Predmet tega izuma je zato razdeljen na dva sklopa:

Prvi sklop predstavlja glavna centrala operaterja, v kateri so z uvedbo različnih kanalnih modulov omogočene nove storitve in izboljšane obstoječe storitve.

Drugi sklop pa predstavlja nova oprema pri uporabnikih, ki omogoča višjo kvaliteto obstoječih storitev, uporabo novih storitev ter povratni podatkovni tok, ki v dosedanjih mikrovalovnih distribucijskih sistemih še ni bil uporabljen.

Izum bo opisan na izvedbenem primeru in slikah, ki prikazujejo:

Slika 1: Shema sistema.

Slika 2: Glavna centrala.

Slika 3: Podatkovni kanalni modul.

Slika 4: Kombinirana zunanja enota.

Slika 5: Večfunkcijski digitalni sprejemnik.

Slika 1: SHEMA SISTEMA prikazuje, kako je tehnološko organiziran mikrovalovni hibridni dvosmerni distribucijski sistem. Iz drugih medijskih sistemov, to je iz satelitskega (SAT) preko antene 103, radijskega in televizijskega (FM-VHF-UHV) preko antene 102 in svetovnega spleta preko ethernet priključka 104 sprejeti signali se v glavni centrali 101 pretvorijo v medfrekvenco dostavnega toka 105 v območju od 1000 do 1800 MHz, preko koaksialnega voda do oddajne enote 106, kjer se preko oddajne antene 107 tvori nosilna frekvenca - glede na pogoje v območju od 2 do 45 GHz - dostavnega toka 108 in se brezžično prenaša do končnega uporabnika 109, ki za sprejem uporablja anteno 507 z vgrajeno kombinirano zunanjo enoto 500, katera pretvarja prejeti dostavni tok 108 v nižjo medfrekvenco dostavnega toka 520, v območju od 950 do 2000 MHz, in pošilja prek koaksialnega voda v večfunkcijski digitalni sprejemnik 600.

Medfrekvenčni povratni tok 521 prenašamo po istem koaksialnem vodu kot medffekvenčni dostavni tok 520, le v obratni smeri, se pravi iz večfunkcijskega digitalnega sprejemnika 600 do kombinirane zunanje enote 500, nato preko antene 507, tvorimo nosilno frekvenco povratnega toka 11 l,v območju od 2 - 45 GHz, in brezžično prenašamo do sprejemne antene 112, nato s sprejemno enotoll3 pretvarjamo na medfrekvenco povratnega toka 114 in po koaksialnem vodu peljemo v glavno centralo 101.

Končni uporabnik je lahko tudi lokalni kabelski operater 110 s to razliko, da potrebujemo samo eno anteno 507 z vgrajeno kombinirano zunanjo enoto 500 za več končnih uporabnikov.

Po istem principu je končni uporabnik 109 lahko tudi npr. večja zgradba s kabelsko mrežo.

Za brezžične prenose nosilne frekvence dostavnega tokal08 lahko uporabljamo območje od 2 GHz do 45 GHz, kar zavisi od zakonodaje posameznega okolja. Individualni uporabniki 109 neposredno ali uporabniki v že organiziranih lokalnih kabelskih omrežjih preko kabelskega operaterja 110 sprejemajo medijske storitve preko antene 507, s kombinirano zunanjo enoto 500, ter večfunkcijskega digitalnega sprejemnika 600. Preko iste opreme lahko seveda končni uporabniki 109 in lokalni kabelski operaterji 110 v že organiziranih lokalnih kabelskih omrežjih komunicirajo s svetovnim spletom v povratnem toku 111 preko sprejemnega sistema z anteno 112 in sprejemno enoto 113 ali izbirajo druge storitve. Tudi za ta prenos lahko uporabljamo katerekoli nosilno frekvence povratnega toka 111, v območju od 2 GHz do 45 GHz, kar zavisi od zakonodaje posameznega okolja.

Elementi sistema in njihove funkcije so:

- glavna centrala 101 predstavlja opremo operaterja MHDDS, s katero sprejete signale iz drugih omrežij (SAT, FM-VHF-UHF, svetovni splet) ter iz storitvenih central 220 pretvarja na medfrekvenco dostavnega toka 105,

- sprejemne antene 102 za radijske signale iz območja FM, ter televizijske signale iz območja VHF in UHF,

- sprejemne antene 103 za radijske in televizijske signale iz satelitskega območja,

- Ethernet priključek 104 na svetovni splet za Internetne storitve,

- oddajna enota 106 z anteno 107, za pretvorbo medfrekvenčnega dostavnega toka 105 na nosilno frekvenco dostavnega toka 108 do končnih uporabnikov 109 ali do končnih uporabnikov 109 preko kabelskega operaterja 110,

- sprejemna enota 113 z anteno 112 operaterja MHDDS, od končnih uporabnikov 109 ali preko kabelskega operaterja 110 sprejema nosilno frekvenco povratnega toka 111 in pretvori sprejeti povratni tok 111 nosilne frekvence na medfrekvenco povratnega toka 114,

- končni uporabnik 109 z lastno opremo kot individualni uporabnik ali pa končni uporabnik 109 v lokalnem kabelskem omrežju kabelskega operaterja 110 z dostopom do storitev MHDDS preko lokalnega kabelskega operaterja 110,

- antena 507 s kombinirano zunanjo enoto 500, kot je predstavljena na sliki 4,

- večfunkcijski digitalni sprejemnik 600 kot je predstavljen na sliki 5.

Medffekvenca dostavnega toka toka 105 je po frekvenci in frekvenčnem pasu sestavljena iz več frekvenčnih nosilcev različnih nivojev in modulacij. Zaradi lažjih prenosov po koaksialnih kablih se koristijo na medfrekvencah nižje frekvence. Po izumu in izvedebenem primeru je uporabljena medfrekvenca dostavnega toka 105 od 1000 do 1800 MHz, katero pošljemo po koaksialnem vodu do oddajne enote 106 in jo pretvarjamo na višjo frekvenco ter jo preko antene 107 kot nosilno frekvenco mikrovalovnega, kanalno organiziranega dostavnega toka 108, pošiljamo v več točk, to je do končnih uporabnikov 109 ali kabelskega operaterja 110 na terenu. Nosilna frekvenca dostavnega toka 108 vedno zavisi od ustrezne zakonodaje. Zato je bistvenega pomena, da ima operater možnost prilagoditve opreme na to frekvenco in da se enostavno prilagodi zakonskim zahtevam in koncesijskim dajatvam, ki so s tem povezane. Taka zasnova sistema po izumu pa tudi omogoča poljubno širitev kapacitet na poljubnih zakonsko določenih frekvencah. Npr. za nosilno frekvenco dostavnega toka 108 lahko za prenos TV slike uporabljamo frekvenčni pas od 20,7 do

20,9 GHz, za prenos podatkov v istem dostavnem toku pa uporabimo frekvenčni pas od 21,1 do

21,3 GHz. Država torej lahko predpiše katerekoli frekvence, operaterji s sistemom po izumu vedno z lahkoto sledi. Vprašljiva je le cena koncesije. In to je glavna prednost za operaterje, ker se lahko vedno prilagodijo kakršnemu koli pravilniku, ki ga bo administracija predpisala, lahko tudi kasneje, ko nek sistem že deluje.

Nosilna frekvenca povratnega toka 111 je mikrovalovni kanalno organiziran prenos podatkov iz več točk na terenu v eno točko, to je od končnih uporabnikov 109 ali kabelskih operaterjev 110 do antene 112 preko sprejemnega sistema 113 na medfrekvenco povratnega toka 114.

Nosilna frekvenca povratnega toka 111 prav tako zavisi od ustrezne zakonodaje. Zato je bistvenega pomena, da lahko operater poljubno izbira to frekvenco in se tako enostavno prilagodi zakonskim zahtevam in koncesijskim dajatvam, ki so s tem povezane. Vsaka zakonodaja pa predvideva določena frekvenčna območja, za katera se ne plačuje koncesijskih dajatev, ker so namenjena neposredni uporabi vseh državljanov brezplačno. Zato sistem po izumu prednostno predvideva uporabo 5,4 GHz kot nosilno frekvenco povratnega podatkovnega toka 111, katerega edini uporabniki so končni uporabniki. Za uporabo te frekvence povratnega toka mora pristojni oblastni organ zaprositi operater, ker bi v nasprotnem končni uporabniki zasuli ta organ z nekaj desettisoč zahtevki za dodelitev koncesije, ki je brezplačna. Če bi za nosilno frekvenco povratnega toka 111 uporabljali npr. 18,9 GHz, bi morali končni uporabniki za uporabo te frekvence plačevati državi koncesijo, kar bi bilo drago in nesmiselno.

Slika 2: GLAVNA CENTRALA prikazuje, kako je organizirana pretvorba signalov iz drugih medijskih sistemov in iz storitvenih central 220, torej iz SAT preko anten 103, FM-VHF-UHV preko anten 102 in svetovnega spleta preko ethemet priključka 104, v medfrekvenco dostavnega toka 105, ter oddajanje in sprejem signalov na poljubnih frekvencah od 2 GHz do 45 GHz. Namen glavne centrale 101 je uskladitev različno organiziranih signalov iz različnih izvorov, tako daje mogoče formirati enotno organiziran podatkovni tok. Centrala 101 je sestavljena iz različne opreme, ki pretvarja signale.

- Analogni in digitalni demodulator 201 pretvarja sprejete signale iz anten 102 in 103 v avdio in video signal,

- visokofrekvenčni združilnik 202 združuje signale iz večkanalnih digitalnih modulov 300, storitvenih kanalnih modulov 221 in podatkovnega kanalnega modula 400 v enovit medfrekvenčni dostavni tok 105, kije združen v frekvenčnem območju od 1000 MHz do 1800 MHz ,

- kabelski usmerjevalnik 210 kreira dostavni podatkovni tok 211 iz ethemet priključka 104 svetovnega spleta in ga preko podatkovnega kanalnega modula 400 in visokofrekvenčnega združevalnika 202 kot medfrekvenco dostavnega toka 105 ter preko oddajne enote 106 in antene 107 kot nosilna frekvenca dostavnega toka 108 posreduje do končnih uporabnikov 109 oz. do kabelskih operaterjev 110. Istočasno pa kabelski usmerjevalnik 210 sprejema medfrekvenco povratnega podatkovnega toka 114 od antene 112, sprejemne enote 113 in ga prenaša nazaj na priključek 104 svetovnega spleta,

- storitvene centrale 220 zagotavljajo druge storitve, npr. storitev video na zahtevo, varnostna centrala itd.,

- storitveni kanalni moduli 221 za pretvorbo signalov iz central 220 na združilnik 202,

- večkanalni digitalni modul 300 za pretvorbo avdio - video signala iz analognega in digitalnega demodulatorja 201 na združevalnk 202,

- podatkovni kanalni modul 400 za pretvorbo signala, to je dostavnega podatkovnega toka 211 iz usmerjevalnika 210 na združilnik 202. Modul 400 je podrobneje prikazan na sliki 3.

Slika 3: PODATKOVNI KANALNI MODUL prikazuje zgradbo in delovanje internetnega kanalnega modula 400.

Dostavni podatkovni tok 211 iz kabelskega usmerjevalnika 210 se v modulu 400 pretvarja s pomočjo frekvenčnega pretvornika 410 in frekvenčnega modulatorja 420 kot podatkovni podnosilec v VF signal od 1000 MHz do 1800 MHz za prehod skozi visokofrekvenčni združilnik 202.

- Podatkovnini kanalni modul 400 prireja kabelski internetni podatkovni tok 211 za prenos storitve v mikrovalovni hibridni dvosmerni distribucijski komunikacijski sistem,

- frekvenčni pretvornik 410 pretvarja dostavni podatkovni tok211 na 4,5 MHz,

- frekvenčni modulator 420 v modulu 400 frekvenčno modulira frekvenco 4,5 MHz iz frekvenčnega pretvornika 410 na nosilno frekvenco od 1000 MHz do 1800 MHz za prehod skozi združilnik 202.

Standardni kabelski usmerjevalniki 210 in standardni kabelski modemi 640 potrebujejo za svoje delovanje stabilno frekvenco in dobro razmerje signal šum. Da bi te pogoje lahko uresničili tudi v brezžičnih sistemih in hkrati ostali pri končnih uporabnikih 109 v ugodnem cenovnem razredu, kar se tiče opreme za sprejem, je potrebno v glavni centrali uporabiti takšno modulacijo, s katero bi negirali vse te dejavnike in kljub temu pri končnih uporabnikih 109 v večfunkcijskem digitalnem sprejemniku 600 uporabljali standardne široko-potrošne elektronske komponente, kot so v opisanem primeru analogni satelitski frekvenčni demodulator 604 in frekvenčni pretvornik na VHF kanal ali DRO oscilator 505 v kombinirani zunanji enoti 500, ki je dosti cenejši od kristalnih in PLL-VCO oscilatorjev. Zato je po izumu v glavni centrali 101 za pretvorbo iz standardne modulacije kabelskega usmerjevalnika 210 uporabljen podatkovni modul 400 .

Naloga podatkovnega modula 400 je, da pretvori visokofrekvenčni signal podatkovnega toka 211 v nižjo frekvenco 4.5 MHz, s katero je nato moduliran frekvenčni modulator 420, in tako dobljena nosilna frekvenca modulirana s podatkovnim podnosilcem 4.5 MHz, ki pa ne glede na nosilno frekvenco ostane vedno ista.

S tem postopkom je doseženo, da je po frekvenčni demodulaciji v SAT kanalniku 604 v večfunkcijskem digitalnem sprejemniku 600 ne glede na večje vhodne frekvenčne pomike izhodni rezultat vedno 4.5 MHz. Frekvenčna modulacija, ki jo uporabljamo, je dokaj neobčutljiva na slabo razmerje signal šum in zato primerna za brezžične prenose.

DRO oscilator 505 je zgrajen na principu nihanja frekvence oscilatorja na določeni frekvenci v odvisnosti od mehanskega resonatorja, ki je vezan v pozitivni povratni zanki visokofrekvenčnega tranzistorja . Izgradnja takega oscilatorja zahteva malo sestavnih delov in je cenovno zelo ugodna. Slabost teh oscilatorjev je odstopanje željene frekvence glede na zunanjo temperaturo, ki pa jo v našem primeru negiramo z zgoraj navedenim podatkovno kanalnim modulom 400 in pri končnem uporabniku 109 z večfunkcijskim digitalnim sprejemnikom 600.

Slika 4: KOMBINIRANA ZUNANJA ENOTA 500, ki je locirana na antenah 507 pri uporabnikih 109 ali pri kabelskem operaterju 110, prikazuje funkcijo te enote s frekvenčnim nosilcem v dostavnem toku 108 in nosilno frekvenco v povratnem toku 111. Kombinirana zunanja enota 500 je sestavljena iz pretvornika frekvenčnega nosilca dostavnega toka 108 (angl. Down Converter) ki je prikazan v gornjem delu slike 4 in iz pretvornika frekvenčnega nosilca povratnega toka 111 (angl. Up Converter) ki je prikazan v spodnjem delu slike 4.

Iz antene 507, ki je hkrati sprejemna in oddajna antena, se sprejeti signal frekvenčnega nosilca dostavnega toka 108 na poljubni frekvenci od 2 GHz do 45 GHz preko valovodnega ločilnika 501, nizkošumnega ojačevalnika 502, pasovnega sita 503, mešalnika 504 z oscilatorjem 505, pasovnega sita 511 in izhodnega ojačevalnika 512 preko diplekserja 506 pretvarja na medfrekvenco dostavnega toka 520 od 950 MHz do 2150 MHz za prehod na večfunkcijski digitalni sprejemnik 600. Istočasno pa se v nasprotni smeri, to je od uporabnika 109 proti glavni centrali 101, torej od večfunkcijskega digitalnega sprejemnika 600 proti anteni 507, pretvarja medfrekvenca povratnega toka 521 iz večfunkcijskega digitalnega sprejemnika 600 preko ločilnika 506, pasovnega sita 513, mešalnika 514 z oscilatorjem 515, pasovnega sita 516, ojačevalnika 517 in valovodnega ločilnika 501 iz vstopne frekvence od 30 MHz do 65 MHz na izhodno frekvenco od 2 GHz do 45 GHz, ki se kot nosilna frekvenca povratnega toka 111 preko iste antene 507 pošilja nazaj na anteno 112 do sprejemne enote 113, od tu pa na medfrekvenci povratnega toka 114 do centrale 101.

Nosilna frekvenca dostavnega toka (108) in nosilna frekvenca povratnega toka (111) sta medsebojno oddaljeni najmanj 0.4 GHz.

- Kombinirana zunanja enota 500 združuje vse elemente za sprejem, oddajanje in pretvorbo frekvenc dostavnega toka 108 in povratnega toka 111 v eno celoto in je fizično nameščena na sprejemno oddajni anteni 507 uporabnika 109 oz. operaterja 110,

- valovodni ločilnik 501 usmerja dostavni tok 107 in povratni tok 108 vsakega v svojo smer, ne glede na frekvenco,

- ojačevalnik signala 502 zagotavlja primeren nivo signala,

- pasovno sito 503 prepušča določeni frekvenčni pas, ki je odvisen od zakonsko določene frekvence,

- mešalnik 504, v odvisnosti od frekvence lokalnega VF oscilatorja 505 in vhodne nosilne frekvence dostavnega toka, pretvarja frekvenco na medfrekvenco dostavnega toka 520,

- VF oscilator 505 napetostno in tokovno niha na določeni frekvenci in je odvisen od vhodne nosilne frekvence dostavnega tokal08 in izhodne medfrekvence dostavnega toka 520,

- pasovno sito 511, katerega obseg je odvisen od zakonsko določene frekvence,

- ločilnik 506 usmerja medfrekvenco dostavnega toka 520, s frekvenco od 950 do 2150 MHz, in medfrekvenco povratnega toka 521, s frekvenco od 30 do 65 MHz , vsakega v svojo smer,

- pasovno sito 513 prepušča določeni frekvenčni pas, ki je odvisen od zakonsko določene frekvence,

- mešalnik 514, v odvisnosti od lokalnega VF oscilatorja 515 in vhodne medfrekvence povratnega toka 521, pretvarja frekvenco na izhodno nosilno frekvenco povratnega tokal 11,

- VF oscilator 515 napetostno in tokovno niha na določeno frekvenci in je odvisen od vhodne medfrekvence povratnega toka in izhodne nosilne frekvence povratnega tokal 11,

- pasovno sito 516 prepušča določeni frekvenčni pas,

- ojačevalnik signala 517 zagotavlja primeren nivo signala,

- večfunkcijski digitalni sprejemnik 600 je opisan po sliki 5.

Dva VF lokalna oscilatorja, to je oscilator 505 v dostavnem toku in oscilator 515 v povratnem toku, sta potrebna zato, da je možno ustvariti poljubno razliko med dostavno in povratno nosilno frekvenco, kateri sta odvisni od zakonodaje in določeni v ustreznem radijskem dovoljenju. Uporaba le enega VF lokalnega oscilatorja bi onemogočala ločeno in fleksibilno prilagajanje nosilnih frekvenc v dostavnem toku 108 in povratnem toku 111.

Slika 5: VEČFUNKCIJSKI DIGITALNI SPREJEMNIK 600 prikazuje zgradbo in delovanje tega sprejemnika, ki omogoča uporabniku 109 dostop do vseh storitev MHDDS po izumu, skladno z njegovimi željami in možnostmi. Večfunkcijski digitalni sprejemnik 600 združuje lastnosti satelitskega sprejemnika in brezžičnega modema.

Na medfrekvenci dostavnega toka 520 od 950 do 2150 MHz, ki prihaja iz zunanje enote 500, se signal preko znanih komponent, združilnika 601 in delilnika 602, razdeli.

Prvi del predstavljajo video kanali, katerih signali preidejo preko digitalnega SAT kanalnika 610 kot digitalni prenosni tok 320 in preko MPEG-2 dekoderja 603 kot video in avdio signal na TV prikazovalnik 630, to je na televizijski in/ali radijski sprejemnik oz. drugo primemo napravo.

Drugi del so podatkovni kanali, katerih signali preidejo preko SAT kanalnika 604 in frekvenčnega pretvornika 605 ter združilnika 611 na standardni kabelski modem 640, kateri je preko ethemet povezave priključen na osebni računalnik 650 ali drugo primemo napravo uporabnika 109.

Pri formiranju medfrekvence povratnega toka 521 gre signal iz osebnega računalnika 650 najprej na standardni kabelski modem 640, kjer se pretvori na medfrekvenco povratnega toka 521, od 30 do 65 MHz, in preko obeh združilnikov 611 in 601 na zunanjo enoto 500.

Večfunkcijski digitalni sprejemnik sestavljajo:

- združilnik 601 istočasno usmerja medfrekvenco dostavnega toka 520 in medfrekvenco povratnega toka 521 vsakega v svojo smer,

- delilnik 602 razdružuje medfrekvenco dostavnega toka 520 na slikovno in podatkovno komponento,

- MPEG-2 dekoder 603 pretvori komprimiran prenosni tok 320 nazaj na avdio/video komponente,

- SAT analogni kanalnik 604 frekvenčno demodulira podatkovne kanale na 4,5 MHz,

- frekvenčni pretvornik 605 pretvarja vstopni podatkovni tok iz 4,5 MHz na VHF signal 606 in ga dostavlja združilniku 611,

- združilnik 611 združuje VHF signal 606 in podatkovni povratni tok 521 ter ju usmerja vsakega v svojo smer,

- SAT digitalni kanalnik 610 pretvarja vhodno frekvenco na komprimiran digitalni prenosni tok 320.

Na sprejemnik 600 je priključena uporabnikova oprema:

- standardni TV prikazovalnik 630 z ločenimi video in avdio vhodi,

- standardni kabelski modem 640 prireja povratni podatkovni tok 521 in VHF signal 606 za osebni računalnik uporabnika 109

- osebni računalnik 650.

Izum je bil opisan na izvedbenem primeru, kjer so bile opredeljene predvsem frekvence. Razume pa se, daje v okviru izuma tudi vsak mikrovalovni hibridni dvosmerni distribucijski komunikacijski sistem, ki je opredeljen s tem opisom in zahtevki, čeprav so izbrane oddajne frekvence na antenah drugačne.

Iz navedenih opisov je razvidno, da že sam sistem predstavlja tehnološki izum. Do sedaj še ni znan mikrovalovni sistem, ki bi omogočal enake storitve. Sploh pa še ni bil nikjer zgrajen takšen sistem. Predmet izuma je torej tako mikrovalovni hibridni dvosmerni distribucijski komunikacijski sistem kot nekateri novi elementi, ki omogočajo realizacijo izuma. Ti element so podatkovni kanalni modul 400, kombinirana zunanja enota 500 in večfunkcijski digitalni sprejemnik 600.

Sistem po izumu zagotavlja naslednje prednosti:

Za operaterja:

- omogoča takojšnje pokrivanje vseh uporabnikov kjerkoli na območju delovanja;

- poenotenje opreme v centrali in pri končnih uporabnikih;

- enostavno uvajanje novih storitev, kot npr.: kanalna izbira, video na zahtevo, IP telefonija, kontrola alarmov, poziv v stiski, telemetrijo, statistiko, itd.

Za uporabnika:

- sprejem slike v DVD kvaliteti;

- sprejem zvoka v CD kvaliteti;

- internetne storitve v ADSL kvaliteti ali boljše;

- izbiro storitev po lastnih željah in finančnih zmogljivostih;

- cenejšo opremo in zato dostopnejše storitve.

Claims (8)

1. Mikrovalovni hibridni dvosmerni distribucijski komunikacijski sistem, ki omogoča brezžični enosmerni prenos slike ter dvosmerni prenos podatkov, obsega:

- glavno centralo (101), ki sprejema satelitske signale preko anten (103), radijske in televizijske signale (FM-VHF-UHV) preko anten (102), podatke iz svetovnega spleta preko ethemet priključka (104) in organizira pretvorbo teh signalov v medfrekvenco dostavnega toka (105), ki ga oddajna enota (106) pretvarja v nosilno frekvenco dostavnega toka (108) in preko antene (107) pošilja k uporabnikom (109, 110), ter sprejema nosilne frekvence povratnega toka (111) preko antene (112) na sprejemno enoto (113), ki ga pretvarja na medfrekvenco povratnega toka (114) in pošilja preko kabelskega usmerjevalnika (210) do storitvenih central (220) in svetovnega spleta,

- opremo pri uporabnikih (109, 110), ki preko sprejemo/oddajne antene (507) sprejema nosilno frekvenco dostavnega toka (108), ki ga kombinirana zunanja enota (500) frekvenčno pretvori v medfrekvenco dostavnega toka (520), za sprejem na digitalnem sprejemniku (600), digitalni sprejemnik (600) pa ga ustrezno prilagojenega dostavlja kot video in avdio signal na TV prikazovalnik (630) in kot podatkovni tok na standardni kabelski modem (640), hkrati pa digitalni sprejemnik (600) formira medfrekvenco povratnega toka (521) iz standardnega kabelskega modema (640) ter ga predaja kombinirani zunanji enoti (500), ki ga frekvenčno pretvori in preko antene (507) odda kot nosilno frekvenco povratnega toka (111).

2. Sistem po zahtevku 1, označen s tem, da je v centrali (101) podatkovni kanalni modul (400), ki prejema dostavni podatkovni tok (211) od kabelskega usmerjevalnika (210) in ga v modulu frekvenčnega pretvornika (410) in frekvenčnega modulatorja (420) pretvarja v VF signal od 1000 MHz do 1800 MHz za prehod skozi visokofrekvenčni združilnik (202).

3. Sistem po zahtevku 2, označen s tem, da frekvenčni pretvornik (410) podatkovnega kanalnega modula (400) spreminja dostavni podatkovni tok (211) na 4,5 MHz ., frekvenčni modulator (420) v modulu (400) pa frekvenčno modulira vstopno frekvenco 4,5 MHz kot podatkovni podnosilec na poljubno frekvenco v frekvenčnem pasu od 1000 MHz do 1800 MHz za prehod skozi združilnik (202).

4. Sistem po zahtevku 1, označen s tem, daje del opreme pri uporabnikih (109, 110) kombinirana zunanja enota (500) ki je sestavljena iz pretvornika nosilne frekvence dostavnega toka (108) in iz pretvornika nosilne frekvence povratnega toka (111), pri čemer ima pretvornik nosilne frekvence dostavnega toka (108) svoj oscilator (505) in ima pretvornik nosilne frekvence povratnega toka (111) svoj oscilator (515).

5. Sistem po zahtevku 4, označen s tem, da se signal nosilne frekvence dostavnega toka (108) od antene (507) preko valovodnega ločilnika (501), nizkošumnega ojačevalnika (502), pasovnega sita (503), mešalnika (504) z oscilatorjem (505), pasovnega sita (511) in izhodnega ojačevalnika (512) preko lpčilnika (506) pretvarja na frekvenco od 950 MHz do 2150 MHz kot medfrekvenca dostavnega toka (520) za prehod na večfunkcijski digitalni sprejemnik (600).

6. Sistem po zahtevku 4, označen s tem, da se signal iz smeri uporabnika (109, 110) proti anteni (507), to je od večfunkcij skega digitalnega sprejemnika (600) preko ločilnika (506), pasovnega sita (513), mešalnika (514) z oscilatorjem (515), pasovnega sita (516), ojačevalnika (517) in valovodnega ločilnika (501) pretvarja iz vstopne medfrekvence povratnega toka (521), s frekvenco 30 MHz do 65 MHz, na izhodno frekvenco, ki se kot nosilna frekvenca povratnega toka (108) preko antene (507) pošilja na sprejemno anteno (112) in se preko sprejemne enote (113) pretvarja na medfrekvenco povratnega toka (114) in pošilja do glavne centrale (101).

7. Sistem po predhodnih zahtevkih, označen s tem, daje oddajna nosilna frekvenca povratnega toka (111) na anteni (507) frekvenca, kije od ustreznega oblastvenega organa opredeljena kot frekvenca, za katera se ne plačuje koncesijskih dajatev, in daje oddajna nosilna frekvenca dostavnega toka (108), v območju od 2 do 45 GHz , prednostno v območju od 2 do 24 GHZ, pri čemer sta nosilna frekvenca dostavnega toka (108) in nosilna frekvenca povratnega toka (111) medsebojno oddaljeni najmanj 0.4 GHz.

8. Sistem po zahtevku 1, označen s tem, daje del opreme pri uporabnikih (109, 110) večfunkcijski digitalni sprejemnik (600), kjer

- se signal dostavnega toka (520) od kombinirane zunanje enote (500) preko združilnika (601) in delilnika (602) razdeli, pri čemer prvi del predstavljajo video kanali, katerih signali preidejo preko digitalnega SAT kanalnika (610) kot digitalni prenosni tok (320) in preko MPEG-2 dekoderja (603) kot video in avdio signal na TV prikazovalnik (630) ali drugo primemo napravo, in so drugi del podatkovni kanali, katerih signali preidejo preko SAT kanalnika (604) in frekvenčnega pretvornika (605) ter združilnika (611) na standardni kabelski modem (640), kateri je preko ethemet povezave priključen na osebni računalnik (650) ali drugo primemo napravo uporabnika (109) in

- v obratni smeri gre signal iz osebnega računalnika (650) najprej na standardni kabelski modem (640), kjer se formira medfrekvenca povratnega toka (521) in gre preko obeh združilnikov (611, 601) na zunanjo enoto (500).