經濟部中央標準局員工消費合作社印製 40283S_bt__ 五、發明説明ζ ) 發明背景 本發明有關通訊衛星且特別地有關具有複數之發射及 接收點束之轉發衛星，更特別地，本發明係針對一種使用 多射束通訊衛星之系統，各通訊衛星具有可電氣互連之諸 點束，使一點束之足跡中之地面站可與另外點束之足跡中 之地面站通訊。 該名詞&點束〃稱爲方向性輻射圖型，由衛星天線所 提供，其中地理涵蓋之區域係受限於地表，因而無法延伸 於具有直視於該衛星之地球的所有部分，此等涵蓋圖型會 增加接收自及發射至所欲之涵蓋區域的功率通量之密度， 使諸較小，較少功率之地面站之間能夠通訊，此外，此等 涵蓋圖型會藉使各射束中之諸發射頻率由於該等射束之聚 集之空間分離度（指向性）而能予以再使用。 在地球同步通訊衛星之領域中，典型地，該衛星通訊 頻帶係畫分爲許多寬頻帶之頻道，各藉一分離之轉發器所 支持。典型地，提供束間連接之多射束通訊衛星僅以全頻 道接著全頻道（轉發器接著轉發器）爲基礎來提供此種連 接。然而，在許多應用中，兩射束間之通訊往來之容積並 未足夠地大而保證整個寬頻帶頻道之配置。在此例中，一 部分所配置之寬頻帶頻道保持不用，而浪費了衛星容量。 該情勢可藉分割該通訊頻道爲較大數目之較窄之頻道且具 有各頻道再由其本身（窄頻帶）之轉發器來支持而予以部 分地矯正。然而，此一替換性之方法具有需要成比例地較 大數目之轉發器而會造成極昂費地大的衛星大小，重量及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（21〇Χ297公嫠） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 、*τ -4 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 402838_^__ 五、發明説明（) 却，，. 功率消耗之需求。 克服轉發器接著轉發器射束互連之若干缺點之另一替 換性技術係透過衛星上副頻道切換法之使用。一實例發現 於美國專利號碼第4706239號，1987年11月 1 0日頒予I t 〇等人而讓渡予日本之KDD。具有此一 技術，含於各射束中之寬頻帶頻道或諸寬頻帶頻道之信號 會穿過濾波器排，該等濾波器排畫分·該頻道之頻譜爲多個 副頻道，各副頻道含有來自原始（全頻道）頻譜之相異’ 連續毗鄰之頻帶，接著該等副頻道輸入一允許副頻道獨立 地切換之衛星上信號切換矩陣。特別地，該技術使該等信 出現在欲切換之一上行連接射束之任一給定的副頻道中， 使得它們呈現在相對應（一致）之相異的下行連接射束之 副頻道中。此技術允許束間容量配配置有更細之增量而不 會增加整個轉發器之數目。 然而，已知之副頻道切換法會受限，其中它僅提供切 換法於不同射束中之直接相對應之副頻道之間，因此，用 於在一給定之射束配對組之間的射束對射束通訊所配置之 容量的調整同時需要副頻道調整，此將破壞其他射束配對 中之通訊。 該問題可藉檢查下列說明予以描繪之。一衛星系統含 有四條點束，各具有一相關之下行連接及下行連接，假設 每一點束使用一寬頻帶頻道（轉發器），束間連接係利用 已知之副頻道切換法之各寬頻帶頻道畫分爲三個副頻道而 實行於該衛星上。爲簡化起見，最初假設發射路徑係請求 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） ~ ' -----；---------’訂------^ - -* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 402838_B7__ 五、發明説明& ) >
'.V 自各射束之上行連接至各其他三射束之下行連接，但並非 自任一射束之上行連接至其本身之下行連接。第1 A圖顯 示最初束間連接之要求，而第1 B圖顯示滿足此要求之上 行連接及下行連接之副頻道的配置（各寬頻帶頻道之該等 副頻道係利用小楷字母a，b，及c來識別，呈現在各頻 道中之數字代表該副頻道相關之上行連接射束（1 ，2， 3，及 4 )。 參閱第2A及2 B圖，假設在一接著之時間，來往之 要求使相異束間之連接可令人滿意，且特別地假設現在需 要一發射路徑從射束1之上行連接至其本身之下行連接時 ，則需要兩倍現有之束間容量於射束2與3之間，而並不 需要自射束1至射束2或射束3之束間容量，此一同時係 假設在與射束4相關之束間連接中並不會改變。第2 A圖 描繪新的束間連接之要求而第2 B圖則顯示滿足此要求之 上行連接及下行連接之副頻道的配置。在習知技藝之技術 中，呈現在一射束中之諸副頻道僅可切換至另一射束中之 直接相對應之諸副頻道，也就是說，呈現在射束1之上行 連接之副頻道'' a "之中的信號可切換至射束1 ，2，3 ，或4之下行連接中之相對應之副頻道” a 〃 ，但不可切 換至任一射束之下行連接之任一副頻道^ b 〃 （在第2 B 圖之下行連接之副頻道配置中，圓圈指出必須切換以便達 成所企望之新連接之副頻道）。 爲了維持射束4與各其他射束間之連接，相關於習知 技術之限制需改變射束4連接於射束2及3之該等副頻道 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ~ .--^-裝------訂-------:線 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本貢) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 402838 五、發明説明i ) ，導致破壞了所有進行於射束4與射束2及3間之來往。 在許多含有電信通訊應用之多束衛星之應用中，束間 來往之要求可根據該週之日，或甚至該日之時間而有效地 變化，同樣地，顯示於一給定射束配對間之來往圖型亦可 或不會相同於相異射束配對間之來往圖型。因此，在該等 應用中，高度企望著能容易地改變所選取射束配對間之有 用的束間容量而不會衝擊到其他射束配對上之來往。 用以產生允許束間容量之彈性調整而無需大數目之窄 頻帶轉發器且沒有先前揭示之副頻道技術所顯示之來往破 壞之潛在的束間連接之技術將表示一種有效之改善。 發明槪述 根據本發明，提供一種改良多點束衛星系統中之束間 連接之方法及系統。該方法及系統在衛星轉發器中採用各 所接收寬頻帶頻道之發射頻寬的獨立可切換式分割。在該 衛星轉發器中，建立有相等且毗鄰之分割，而衛星上之切 換器則採用有一共同目標之中頻（I F)及一相同之帶通 濾波器排以用於所有副頻道之情況，該切換器選擇性地傳 遞呈現在一射束之上行連接上之一副頻道中之發射到一相 異射束之下行連接之副頻道之中，其中所傳遞之下行連接 副頻道無需相同於來源之上行連接副頻道之副頻道。 在本發明一特定之實施例中，一上行連接之寬頻帶接 收器會接收一射束信號且提供頻率分離之複數寬頻帶之頻 道信號，接著提供各寬頻帶頻道到複數之藉一系列之第一 本紙張尺度適用中國國家棣车（CNS ) Λ4規格（210X297公釐）
I 裝 訂 .線 1. - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中夬標準局員工消费合作社印製 A7 402836 B7 五、發明説明g ) 本地振盪器所驅動之第一混波器，各混波器依序地提供該 等個別之上行連接副頻道之個別頻率轉移至一中頻，其中 該中頻係共用於所有寬頻帶頻道且共用於所有副頻道，因 此，切換器可接著自由地傳遞任一上行連接之副頻道到任 一下行連接之副頻道。一第二組之本地振盪器驅動一第二 組之混波器以用於各寬頻帶頻道之各下行連接之副頻道。 該等第二本地振盪器可相互獨立地調諧，且係選擇性地調 諧來給予所選取之第一本地振盪器，以便藉該等下行連接 副頻道組之頻率轉移而重建各寬頻帶之下行連接頻道之頻 譜，因此，所有寬頻帶上行連接之頻道具有相同於該寬頻 帶上行連接頻道之數目及頻譜配置。 本發明之結構及方法允許射束對射束通訊之各射束內 的有用容量之彈性切換及調整，本發明顯示出一種在先前 揭示技術上之改良，其中本發明對於再配置之射束對射束 容量之相關頻譜位置沒有限制，而該限制之排除會允許所 給定之射束配對間之有用容量被調整但不會破壞其他射束 配對中之進行中的服務，使可用衛星容量更有效地使用， 且簡化了計畫射束對射束連接之處理所需。 當用於在各點束上行連接之習知技術之發射頻帶配置 技術允許在該衛星上之分割成爲許多副頻道時，本發明透 過衛星上之切換功能之使用藉再配置呈現於一射束之上行 連接之給定副頻道至一相異射束之下行連接中之發射而達 成彈性之束間連接。本發明之主要特性在於目的地之下行 連接副頻道無需相同於來源之上行連接副頻道，此目的可 本紙張尺度適用中國國家搮準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）
I --νΊ — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •1Τ -8- B7 五、發明説明& ) 利用射頻（R F )之轉移，濾波，及切換技術來達成。 圖式簡單說明 第1 A及1 B圖描繪由習知技藝技術所容許之傳統之 頻率配置及頻道圖型； 第2 A及2 B圖描繪由習知技藝技術所容許之另一傳 統之頻率配置及頻道圖型； 第3 A及3 B圖描繪根據本發明在四射束，三副頻道 網路節點中之頻率配置及頻道圖型； 第4圖係一實施於軌道衛星中之本發明之特定實施例 的圖示。 (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央標準局舅工消費合作社印製 主 要元 件對照 1 0 接收 天 線 2 0 接收 機 3 0 解多 工 元 件 3 2 分離 器 4 0 脏本 頻Φ 轉 換 元 件 4 4 混波 器 5 0 帶通 濾 波 器 6 0 切換 矩 陣 7 0 頻率 轉 換 元 件 7 4 濾波 器 8 0 組合 器 本紙張尺度適用中國國家標準（'CNS ) A4規格（2丨Ο X 297公釐） -9- 402838 at _ B7 五、發明説明f ) 8 4 射 頻 放 大 器 8 6 多 工 器 9 0 方 向 性 下 行連接天線 1 0 0 轉 發 器 組 I F 中 頻 L 〇 本 地 振 盪 器 R F 射 頻 F (C ) 中 心 頻 率 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 g定實施例說明 第3 A及3 B圖提供利用四射束，三副頻道網路說明 之本發明圖示。在此說明中，所要之最初的射束對射束之 連接，及實施此連接之最初之上行連接與下行連接之副頻 道結構係假設將如第1 A及1 B圖中所示，所要之修飾的 束間連接係顯示於第3 A圖之中，此連接若無改變時，則 相同於已知副頻道切換系統之連接而具有所有已知副頻道 切換技術（參閱第2 B圖）之缺點。第3 B圖顯示根據本 發明之用於各射束之上行連接副頻道之結構及藉本發明之 副頻道切換法之彈性可行的一相對應下行連接副頻道結構 。已藉例如連接獨立之RF 1 - I F — RF 2頻率之轉移 予以再配置而達成所要連接之該等下行連接之副頻道係指 示於第3 A圖之中，該等圓圈指出所述之改變。須注意的 是，所改良之技術允許所要之連接改變涉及將實施之射束 1 ，2，及3而不會破壞任何進入或離開非相關之射束（ 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10- 402838_ 五、發明説明叾) 射束4 )之進行中的來往。 第4圖顯示一採用根據本發明技術操作之副頻道切換 系統之轉發器組1 〇 〇。在此實施例中’由該衛星系統所 採用之上行連接及下行連接之點束之數目爲N(大於1之 整數），及在該系統之點束內之寬頻帶頻道之總數爲Μ( 大於或等於Ν之整數），各寬頻帶頻道係由一分離之轉發 器所支持，每一上行連接射束所有之一接收天線1 0係稱 合於一接收器2 0，該接收器2 0放大及向下頻率轉換所 接收之頻譜至一較低之中頻（IF)，一解多工元件30 分離相關射束內所含之寬頻帶頻道，各寬頻帶頻道之輸出 則提供到一分離器3 2。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 一組L頻率轉換元件4 0轉移所接收之寬頻帶頻道之 頻譜至一第二中頻（I F)頻譜，其中各本地振盪器LO )之信號之頻率係獨立地使用於各向下轉換之功能中，較 佳地所選擇之頻率使得各以該寬頻帶頻道帶寬之 1/L t h之頻率所分離之該寬頻帶信號的相異，連續毗 鄰諸部分轉移至一共同之IF中心頻率F (C)。各具有 一中心頻率F (C)及一寬頻帶頻道帶寬之1/L t h之 標稱頻寬之帶通濾波器5 0會接收一相對應混波器4 4之 輸出。各L向下轉換之頻譜係穿過此一濾波器以產生各位 於I F頻率中心F (C)之L分離之諸頻道。具有P等於 L與Μ乘積之P X P切換矩陣6 0係在該通帶內使用於可 控制之傳遞信號。在此實施例中，該Ρ X Ρ切換矩陣允許 各Ρ上行連接之副頻道切換至任一該Ρ之下行連接之副頻
I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -11 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 402838_^_ 五、發明説明έ ) 道，各個Ρ X Ρ切換元件之路徑位置係典型地在微處理器 之控制下，其中該微處理器係以一可經由從一地面基地衛 星控制設施所發射之遙測信號所建構之直向方式予以編程 0 該L頻率轉換元件7 0轉移結合於一特殊寬頻帶向下 行連接頻道之諸L副頻道至其所指定之在該寬頻帶頻道之 下行連接頻譜中之連續毗鄰之諸位置。具有相結合之濾波 器7 4以排除所不要之所產生之影像信號的下行連接多工 元件（組合器）8 0組合各結合有一特殊下行連接點束之 寬頻帶頻道之信號，藉此建構供個別轉發器或寬頻帶下行 連接道之信號內容。各組合器8 0之輸出係傳遞至一射頻 放大器（下行連接之轉發器放大器）8 4，其輸出係與其 他諸轉發器之輸出組合於一多工器8 6之內。最後，每一 下行連接射束所具有且相對應於一相結合上行連接射束 1 0之方向性下行連接天線9 0接收所組合之轉發器（下 行連接之寬頻帶頻道）信號且完成返回地面之無線式連接 0 此未受限之上行連接及下行連接頻道切換技術之優點 之一係能調整配置於射束配對間之容量而不會破壞其他不 相關之射束配對上之通訊來往，藉此彈性地配置及調整提 供於射束對射束通訊之衛星容量，同時，其他優點亦係明 顯的。 本發明已參照特定實施例予以解說，其他實施例將呈 明顯於該等熟習於本項技術者。因此，除了如附錄之申請 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2ΙΟΧ297公釐） ΗΟ |_'w^丨裝 訂 線 ¥ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) i〇2BB8 ΑΊ B7 五、發明説明ί〇 ) 專利範圍所示之外，本發明並未受限於此。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -13-
I * ΜΓΒΓ 訂 各 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)