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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum selektiven
Betreiben von Satelliten in Tundra-Orbits, um Empfängerspeicheranforderungen
in einem Zeit-Diversity-Satelliten-Broadcastsystem
zu verringern.
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Hintergrund der Erfindung
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Hochfrequenzübertragungen
sind oftmals Mehrwegfading unterworfen. Signalblockaden an Empfängern können aufgrund
physikalischer Hindernisse zwischen einem Sender und dem Empfänger oder
eines Ausfalls von Diensten auftreten. Zum Beispiel können mobile
Empfänger
physikalischen Hindernissen begegnen, wenn sie durch Tunnels passieren
oder sich in der Nähe
von Gebäuden
oder Bäumen
bewegen, die die Sichtlinie (LOS; engl.: Line of Sight) zum Signalempfang
behindern. Dienstausfälle können andererseits
auftreten, wenn Rauschen oder Auslöschungen von Mehrwegsignalreflexionen
im Verhältnis
zu dem gewünschten
Signal ausreichend stark sind.
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Kommunikationssysteme
können
zwei oder mehr Übertragungskanäle integrieren,
um das gleiche Programm oder Daten zu übertragen, um die unerwünschten
Fading- oder Mehrwegauswirkungen abzuschwächen. Ein Zeit-Diversity-Kommunikationssystem
verzögert
zum Beispiel die Übertragung
von Programmmaterial auf einem Übertragungskanal
um ein gewähltes
Zeitintervall im Verhältnis
zu der Übertragung
des gleichen Programmmaterials auf einem zweiten Übertragungskanal.
Die Dauer des Zeitintervalls wird von der Dauer des zu vermeidenden Dienstausfalls
bestimmt. Der nicht verzögerte
Kanal wird an dem Empfänger
verzögert,
so dass die zwei Kanäle
oder das Programmmaterial in den zwei gewählten Kanälen über eine geeignete Empfängerschaltkreisanordnung
kombiniert werden können.
Ein solches Zeit-Diversity-System ist ein digitales Broadcast-System (DBS;
engl.: Digital Broadcast System), das zwei Satellitenübertragungskanäle verwendet.
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Unter
Bezugnahme auf 1, ist ein DBS 10 mit
Zeit-Diversity gezeigt. Eine Uplink-Einrichtung umfasst einen Verteiler
(engl.: Splitter) 20, um jedem von zwei Übertragungskanälen 14 und 16 mehrkanaligen
Zeit-Multiplex-(TDM; engl.: Time Division Multiplex)-Inhalt 11 bereitzustellen.
Der erste Übertragungskanal 14 wird
mit einer ersten Frequenz f1 über Uplink-Komponenten,
die bei 18 angegeben sind, zu einem ersten Satelliten 20 übertragen.
Der zweite Übertragungskanal
wird, wie bei 22 angegeben, um ein gewähltes Zeitintervall verzögert, bevor
er mit einer zweiten Frequenz f2 über bei 26 angegebenen Uplink-Komponenten
zu einem zweiten Satelliten 24 übertragen wird. Ein Empfänger mit
zwei Zweigen empfängt
die frühen
und späten
Signale von den Satelliten 20 bzw. 24 bei einem
Abwärtsumsetzer 28. Eine
Verzögerungseinheit 30 verzögert das
frühe von dem
Satelliten 20 um ein Zeitintervall, das dem Zeitintervall
entspricht, das verwendet wurde, um den zweiten Übertragungskanal an dem Sender
zu verzögern.
Die Verzögerung
wird auf alle der Kanäle
in dem Mehrkanal-TDM-Inhalt 11 angewendet. Die verzögerte Ausgabe
von der Verzögerungseinheit 30 kann
dann, wie bei 32 angegeben, mit dem späten Signal synchronisiert und
kombiniert werden. Eine Kanalauswahleinrichtung 34 extrahiert
Inhalt, der einem speziellen der Kanäle in dem Mehrkanal-TDM-Inhalt
entspricht, in Antwort beispielsweise auf eine Benutzereingabe.
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Bei
einer speziellen Implementierung eines DBS mit Zeit-Diversity arbeiten,
wie in 2 veranschaulicht, drei Satelliten 20, 24 und 36 in
entsprechenden von Tundraorbits 50, 52 und 54.
Mit anderen Worten, die Satelliten 20, 24 und 36 befinden
sich in entsprechenden von drei geneigten, elliptischen Orbits,
die um etwa 120 Grad voneinander getrennt sind. Die Kombination
der Trennung um 120 Grad und die Drehung der Erde ergibt eine gemeinsame Bodenspur 60 für alle drei
Orbits, was in 3 veranschaulicht ist. Zusätzlich zu
einer räumlichen
Trennung um etwa 120 Grad sind die Orbits 50, 52 und 54 um
T/3 oder ein Drittel einer Orbitperiode T zeitlich getrennt (z.
B. ein Drittel oder acht Stunden eines geosynchronen Orbits von
24 Stunden).
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Weiterhin
Bezug nehmend auf 3, ist die Satellitenbodenspur 60 acht-förmig mit
einer nördlichen
Schleife 62, die kleiner als die südliche Schleife 64 ist.
Die nördlichen
und südlichen
Schleifen 62 und 64 haben eine gemeinsame Bodenspurstelle,
die im Folgenden als Kreuzungsstelle 66 bezeichnet wird, wie
in 4 gezeigt. An der Kreuzungsstelle haben Satelliten,
die sich ausgehend von der nördlichen Schleife 62 zu
der südlichen
Schleife 64 hinunter bewegen, die gleiche orbitale Position
wie die Satelliten, die sich ausgehend von der südlichen Schleife 64 zu der
nördlichen
Schleife 62 hinauf bewegen. Jeder Satellit 20, 24 und 36 verbringt
etwa ein Drittel (z. B. acht Stunden) seiner Orbitzeit südlich des Äquators 68 und
entsprechend zwei Drittel (z. B. 16 Stunden) seiner Orbitzeit nördlich des Äquators.
Wenn sich ein Satellit 20, wie in 5 gezeigt,
am Perigäum
befindet, kreuzen daher Nebensatellitenstellen der zwei anderen
Satelliten 24 und 36 ihre Wege und befinden sich
daher in der gleichen Himmelsposition an der Kreuzungsstelle 66.
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Wie
in 6 angegeben, befinden sich die zwei anderen Satelliten 20 und 24,
wenn sich ein Satellit 36 am Perigäum befindet, in der Nähe des Äquators 68 auf
im Wesentlichen gleicher geographischer Breite. Von diesen beiden
Satelliten (z. B. die Satelliten 20 und 24 in 6)
scheint es, dass ein Satellit 20 im Südosten ansteigt, während es
so aussieht, als ob der andere Satellit 24 im Südwesten
absteigt. Der ansteigende Satellit fängt an, zu senden, während der
absteigende Satellit aufhört,
zu senden, um internationalen Koordinations- und Interferenzverhältnissen
hinsichtlich der Allokation von Bandbreite zum Betrieb von Satelliten
zu entsprechen. Aufgrund der Symmetrie des elliptischen Orbits tritt
diese Situation von zwei Satelliten auf in etwa der gleichen geographischen
Breite auf halbem Weg durch einen Orbit nach dem Zeitpunkt des Perigäums auf,
das heißt zum
Zeitpunkt T/2 (z. B. 24/2 oder 12 Stunden) nach dem Perigäum.
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In
einem oben in Verbindung mit 1 beschriebenen
Zeit-Diversity-System arbeiten die Satelliten 20, 24 und 36 entweder
als der "frühe" Satellit (d. h.
der den nicht verzögerten
Kanal 14 übertragende
Satellit) oder als der "späte" Satellit (d. h.
der den verzögerten
Kanal 16 übertragende
Satellit) abhängig
von der Position des Satelliten entlang der Satellitenbodenspur 60.
Wenn die Satelliten 20, 24 und 36 zum
Beispiel entlang der Bodenspur 60 wie in 6 gezeigt
positioniert sind, ist zur Veranschaulichung der Satellit 20 der
späte Satellit
und wird, kurz nachdem er nach dem Äquator entlang der südlichen Schleife 64 sich
hinter bewegt, abgeschaltet. Dem entsprechend wird der Satellit 24 für seine
Bewegung entlang des Teils der südlichen
Schleife 64, die sich unterhalb des Äquators befindet 68,
abgeschaltet. Der Satellit 36 ist der frühe Satellit.
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Wenn
jeder Satellit seinen Abstieg nördlich des Äquators
entlang der südlichen
Schleife 64 beginnt, wird der Satellit von "früh" zu "spät" oder von "spät" zu "früh" umgeschaltet, abhängig von
seinem "frühen" oder "späten" Status während seines
Durchlaufs der vorherigen nördlichen
Schleife 62. Somit ändert
sich der "frühe" oder "späte" Status eines Satelliten
in abwechselnder Weise nach dem Abschluss der Zeitdauer, während der
der Satellit abgeschaltet ist, das heißt, während er die südliche Schleife 64 durchläuft, wenn
sich die orbitale Position des Satelliten auf einer geographischen
Breite unterhalb des Äquators 68 befindet.
Dem entsprechend befindet sich, bei dem vorherigen Beispiel, wenn
der späte Satellit 36 eine
geographische Breite in der Nähe
des Äquators
erreicht, während
er sich in der südlichen Schleife 64 nach
unten bewegt, am Apogäum,
wobei der Satellit 24 eingeschaltet wird und seinen Abstieg oberhalb
des Äquators
etwa acht Stunden später
beginnt. Der Satellit 36 wird daher abgeschaltet und der Satellit 24 ist
der späte
Satellit. Die Uplink-Komponenten 18 und 26 werden
jeweils unter Verwendung von Da ten von einem Telemetrie-, Verfolgungs-
und Befehls-(TTC; engl.: Telemetry Tracking and Command)-System 27 gesteuert,
das die Flugoperationen der Satelliten 20, 24 und 36,
wie in 1 gezeigt, überwacht
und steuert. Gemäß diesen TCC-Systemdaten werden
die Uplink-Komponenten 18 und 26 angewiesen, den
Inhalt auf den Übertragungskanälen 14 bzw. 16 zu
den gewählten
der Satelliten abhängig
von ihren orbitalen Positionen und entsprechenden Positionen entlang
der Bodenspur 60 zu übertragen.
Jeder Satellit vermag jede der Frequenzen zu empfangen, die, wie
von dem TTC-System angewiesen, den späten oder frühen Satellitensignalen entsprechen.
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Angesichts
des oben beschriebenen Systems zum Betreiben von frühen und
späten
Satelliten in Tundra-Orbits besteht ein Kompromiss zwischen dem
Elevationswinkel und der Verfügbarkeit
von räumlicher
und/oder zeitlicher Diversität.
Wenn Elevationswinkel für
einen oder zwei Satelliten am größten sind,
ist wenigstens ein Diversity-Verfahren in geringerem Maß verfügbar. Diese
Kompromisssituation ergibt sich alle T/3 oder acht Stunden, wenn
T eine Orbitperiode von 24 Stunden ist. Bei der in 5 abgebildeten
Kreuzungssituation befindet sich zum Beispiel ein Satellit 20 am
Perigäum
und ist von Stellen in den Vereinigten Staaten nicht sichtbar. Die
zwei anderen Satelliten 24 und 36 befinden sich
im Wesentlichen in der gleichen Position im Himmel. Bei solchen
orbitalen Positionen ist für
etwa eine Stunde keine räumliche
Diversität
verfügbar,
auch wenn Zeit-Diversity verfügbar
ist. Bei der in 6 abgebildeten Wechselsituation
haben zwei Satelliten näherungsweise
den gleichen Elevationswinkel, aber unterschiedlichen Azimut. Der
Elevationswinkel für
diese ansteigenden und absteigenden Satelliten 20 bzw. 24 ist
in etwa so klein wie der minimale Elevationswinkel für jeden
Satelliten, der während
der Orbitperiode an dieser Stelle sichtbar ist. Der Elevationswinkel
des dritten Satelliten 36 ist jedoch der größte Elevationswinkel
für diese
Stelle in den Vereinigten Staaten. Weil die absteigenden und aufsteigenden Satelliten 24 und 20 im
Verhältnis
zum Horizont relativ niedrig sind, ist es wahrscheinlich, dass der
ansteigende Satellit, der eingeschaltet wird, durch terrestrische
Hindernisse verdeckt wird. Somit gibt es zu solchen Zeitpunkten
eine verringerte Verfügbarkeit
von räumlicher
und zeitlicher Diversität.
Diese Situation dauert für
etwa eine Stunde an und tritt etwa alle acht Stunden auf. Für Stellen
im Osten der Vereinigten Staaten beginnt diese Situation vor dem
unter Bezugnahme auf 6 beschriebenen Umschalten,
wohingegen für
Stellen im Westen der Vereinigten Staaten diese Situation nach dem
Umschalten beginnt.
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Die
oben beschriebenen Kompromisssituationen betonen die Bedeutung von
Zeit-Diversity. Wie zuvor festgestellt, speichert der Empfänger alle
der Kanäle
in dem Mehrkanal-TDM-Inhaltssignal 11 für eine gewählte Zeitdauer. Wenn beide
der Satelliten momentan verdeckt sind, kann daher das Signal 11 von
dem verzögerten
Teil eines früher
empfangenen Signals wiedererlangt werden. Weil die Ausgabe des Signalkombinierers 32 die
kombinierten frühen
und späten
Signalen von allen der Kanäle
enthält,
kann zusätzlich
der Benutzer die Auswahleinrichtung 34 ändern und unmittelbar die neuen
Kanalinhalte von dem kombinierten TDM-Signal erhalten. Eine solche Speicherung
benötigt
jedoch bedeutsamen Speicher, der die Kosten des Empfängers erhöht. Daher
besteht Bedarf an einem Satellitenbroadcastsystem, das die Speicheranforderungen
des Empfängers
in einem Zeit-Diversity-Satellitenbroadcastsystem verringert.
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US 5,592,471 offenbart Empfänger in
einem Broadcastsystem mit mehr als einem Übertragungskanal, der die gleichen
Programme unter Verwendung von Zeit-Diversity sendet, um während Zeitdauern,
wenn keiner der Kanäle
empfangen werden kann, Dienstausfälle zu vermeiden. Zeit-Diversity wird
erreicht, indem Programmmaterial zu einem der Satelliten ausgehend
von einer zentralen Quelle auf der Erde gesendet wird und ein Satellit
als der frühe Satellit
bezeichnet wird und ein separater Satellit als der späte Satellit
bezeichnet wird. Die Satelliten bleiben während des Betriebs als frühe oder
späte Satelliten
bezeichnet.
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US 4,943,808 offenbart ein
System mit wenigstens zwei geostationären Satelliten, die den gleichen
elliptischen Orbit und die gleiche Spur auf dem Boden haben. Die
Satelliten übertragen
nur, wenn sie sich oberhalb einer bestimmten Elevation oberhalb des Äquators
befinden.
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Ashton
C. J.: "Archimedes
Land Mobile Communications from Highly Inclined Satellite Orbits", 17. Oktober 1988,
XP 000904416 offenbart eine herkömmliche
Schaltsteuerung bei Satelliten mit elliptischem Orbit, so dass,
wenn sich die Satelliten in ihren Orbits in der Nähe des Äquators
hinauf bewegen oder hinunter bewegen, die Satelliten entsprechend
ein- oder abgeschaltet
werden.
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GB 2313743 offenbart ein
System geostationärer
Satelliten, das Querverbindungen zwischen geostationären Satelliten
nutzt, die sich in einem Tundra-Orbit befinden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
oben beschriebenen Nachteile werden überwunden und Vorteile werden
mit dem von der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Verfahren und
Vorrichtung realisiert, welche in vorteilhafter Weise Speicheranforderungen
in einem Satellitenempfänger
in einem Zeit-Diversity-Satellitenbroadcastsystem verringern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern von ersten, zweiten und
dritten geostationären
Satelliten in Tundra-Orbits in drei orbitalen Ebenen in einem Zeit-Diversity-System
bereitgestellt, wobei das Zeit-Diversity-System Empfängern sowohl ein frühes Satellitensignal
als auch ein spätes
Satellitensignal bereitstellt, wobei das späte Satellitensignal einem verzögerten frühen Satellitensignal
entspricht, wobei die Satelliten jeweils eine gemeinsame Bodenspur überstreichen,
die eine nördliche
Schleife, eine südliche
Schleife und eine Kreuzungsstelle zwischen den nördlichen und südlichen Schleifen
aufweist, wobei die südliche
Schleife von dem Äquator
geschnitten wird, wobei das Verfahren durch die Schritte gekennzeichnet
ist:
Einschalten des ersten Satelliten, der sich ausgehend
von dem Äquator
die südliche
Schleife hinauf bewegt;
Betreiben des zweiten Satelliten am
Apogäum
als späten
Satelliten, um den Empfängern
das späte
Satellitensignal bereit zu stellen;
Abschalten des dritten
Satelliten, nachdem er sich durch die südliche Schleife unterhalb des Äquators hinunter
bewegt, wobei der dritte Satellit als früher Satellit betrieben worden
ist, um den Empfängern das
frühe Signal
bereit zu stellen, bevor eine orbitale Position in der Nähe des Äquators
erreicht wird;
Betreiben des ersten Satelliten als den späten Satelliten,
wenn der erste Satellit die Kreuzungsstelle erreicht, wobei der
erste Satellit als der späte
Satellit arbeitet, während
der erste Satellit die nördliche Schleife
durchläuft;
und
Umschalten des Betriebs des zweiten Satelliten vom Betrieb
als der späte
Satellit in einen Betrieb als der frühe Satellit, wenn der zweite
Satellit die Kreuzungsstelle überquert,
um seinen Abstieg der südlichen Schleife
zu beginnen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch ein Satellitensteuersystem zur
Verwendung in einem Zeit-Diversity-System mit ersten, zweiten und
dritten geostationären
Satelliten in Tundra-Orbits bereit, wobei die drei orbitalen Ebenen
der Satelliten im Wesentlichen gleichmäßig über den Himmelskörper beabstandet
sind, auf dem sie kreisen, wobei die Satelliten eine gemeinsame
Bodenspur überstreichen,
die eine nördliche
Schleife, eine südliche
Schleife und eine Kreuzungsstelle zwischen den nördlichen und südlichen
Schleifen aufweist, wo bei die südliche Schleife
von dem Äquator
geschnitten wird, wobei das Zeit-Diversity-System eine erste Uplink-Vorrichtung
zum Übertragen
eines frühen
Satellitensignals und eine zweite Uplink-Vorrichtung zum Übertragen eines
späten
Satellitensignals umfasst, wobei das späte Satellitensignal dem frühen Satellitensignal
allerdings im Verhältnis
zu dem früheren
Satellitensignal um eine gewählte
Zeitdauer verzögert
entspricht, wobei das Satellitensteuersystem umfasst:
eine
TTC-Einheit, um die Daten, die der Stelle der Satelliten entlang
des gemeinsamen Bodenpfads betreffen, zu ermitteln und zu erzeugen,
und um Steuerbefehle zu erzeugen, die von den Daten abhängen, wobei
die Verarbeitungsvorrichtung programmiert ist, einen ersten Steuerbefehl,
um die zweite Uplink-Vorrichtung zu betreiben, um zu demjenigen
der Satelliten zu übertragen,
der die nördliche
Schleife durchläuft,
und einen zweiten Steuerbefehl zu erzeugen, um die erste Uplink-Vorrichtung zu betreiben,
um das frühe
Satellitensignal zu demjenigen der Satelliten zu übertragen,
der ausgehend von der Kreuzungsstelle die südliche Schleife durchläuft.
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Die
wenigstens drei Satelliten werden jeweils in Tundra-Orbits betrieben,
die eine gemeinsame Bodenspur in Form einer Acht überstreichen,
die nördliche
und südliche
Schleifen aufweist. Die Satelliten sind in drei orbitalen Ebenen
im Wesentlichen gleichmäßig über der
Erde beabstandet (z. B. etwa 120 Grad voneinander getrennt), was
zu einer orbitalen Trennung von acht Stunden führt.
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Ein
Satellitenempfänger
stellt sich auf das späte
Satellitensignal ein. Weil der Satellit, der sich in den orbitalen
Positionen befindet, die der nördlichen Schleife
der Bodenspur entsprechen, als der späte Satellit gewählt wird,
hat der Satellit verbesserte Elevationswinkel und neigt daher in
geringerem Maße dazu,
einer Versperrung der Sichtlinie, Mehrwegfading und Blattdämpfung unterworfen
zu sein. Dem ent sprechend kann der Empfänger einen relativ kleinen
Puffer zum Speichern des frühen
Satellitensignals für
einen gewählten
Kanal in dem Mehrkanal-TDM-Inhaltssignal für eine vorbestimmte Zeitdauer
zum Kombinieren verwenden. Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen
Empfängern,
die für eine
gewählte
Zeitdauer vor einer Kanalwahl alle Kanäle in dem frühen Satellitensignal
speichern.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
verschiedenen Aspekte, Vorteile und neuartige Merkmale der vorliegenden
Erfindung werden auf einfache Weise aus der vorliegenden detaillierten
Beschreibung angesichts der beigefügten Zeichnungen verstanden,
in denen:
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1 ein
Blockdiagramm eines herkömmlichen
Zeit-Diversity-Satellitenbroadcastsystems
ist;
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2 orbitale
Elemente einer Satellitenkonstellation veranschaulicht;
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3 eine
Bodenspur veranschaulicht, die Satelliten in einem Tundra-Orbit
und im Verhältnis
zu einer beispielhaften geographischen Region entspricht;
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4 Komponenten
einer beispielhaften Bodenspur für
einen Satelliten in einem Tundra-Orbit veranschaulicht;
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5 eine
Kreuzungssituation für
Satelliten in Tundra-Orbits
mit einer gemeinsamen Bodenspur veranschaulicht;
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6 eine
Umschaltsituation für
Satelliten in Tundra-Orbits mit einer gemeinsamen Bodenspur veranschaulicht;
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7 ein
Blockdiagramm eines Zeit-Diversity-Satellitenbroadcastsystems ist,
das gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
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8 eine
graphische Darstellung ist, die Elevationswinkel für Satelliten
in Tundra-Orbits im Verhältnis
zueinander veranschaulicht; und
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9, 10, 11 und 12 Bodenspurpositionen
von drei Satelliten zu unterschiedlichen Zeitpunkten während einer
orbitalen Periode und hinsichtlich ihrer Auswahl als frühe und späte Satelliten
in einem Zeit-Diversity-System gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
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In
den Zeichnungsfiguren bezeichnen gleiche Referenzzeichen gleiche
Teile und Komponenten.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Unter
Bezugnahme auf 7, ist ein Zeit-Diversity-Satellitenbroadcastsystem 100 bereitgestellt, das
wenigstens drei Satelliten 102, 104 und 106 in nicht
geostationärer
Konstellation aufweist. Jeder Satellit 102, 104 und 106 ist
vorzugsweise in einem Tundra-Orbit angeordnet, wodurch sich jeder
Satelliten in einem elliptischen Orbit befindet, der relativ zu dem Äquator um
63,4 Grad geneigt ist. Jeder Satellit 102, 104 und 106 ist
vorzugsweise mit einer Sollperiode von 24 Stunden geosynchron. Zusätzlich sind
die drei orbitalen Ebenen für
die Satelliten 102, 104 und 106 gleichmäßig über der
Erde um Stufen von etwa 120 Grad beabstandet, wie von den Satelliten 20, 24 und 36 in 2 veranschaulicht,
was zu einer Trennung orbitaler Positionen um etwa acht Stunden führt. Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden zwei der drei Satelliten 102, 104 und 106 selektiv
in Betriebsarten als frühe
und späte
Satelliten betrieben, um zum Beispiel zu jedem Zeitpunkt zu dem
Abdeckungsbereich der 48 aneinander angrenzenden Vereinigten
Staaten zu senden.
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Die
Satelliten 102, 104 und 106 folgen einer gemeinsamen
Bodenspur, wie zum Beispiel die Bodenspur 60, die in 3 veranschaulicht
ist. Wie oben festgestellt, ist die Satellitenbodenspur 60 acht-förmig mit
einer nördlichen
Schleife 62, die kleiner als die südliche Schleife 64 ist.
Die nördlichen und
südlichen
Schleifen 62 und 64 teilen sich eine Kreuzungsstelle 66,
wie in 4 gezeigt. Jeder Satellit 102, 104 und 106 verbringt
etwa ein Drittel (z. B. acht Stunden) seiner orbitalen Zeit südlich des Äquators 68.
Jeder Satellit wird vorzugsweise während dieser Zeitdauer abgeschaltet.
Jeder Satellit verbringt zwei Drittel (z. B. 16 Stunden) seiner
orbitalen Zeit nördlich
des Äquators 68.
Zusätzlich
verbringt jeder Satellit acht dieser 16 Stunden in der kleineren nördlichen
Schleife 62. Zusätzlich
sorgen die orbitalen Positionen eines Satelliten, die der nördlichen Schleife 62 der
Bodenspur 60 entsprechen, verglichen mit orbitalen Positionen,
die der südlichen Schleife 64 entsprechen,
für die
größten Elevationswinkel.
Wie in 8 gezeigt, erreichen die Satelliten 102, 104 und 106 maximale
Elevationswinkel für
entsprechende Zeitdauern von acht Stunden in jeder orbitalen Periode
von 24 Stunden. Die vorliegende Erfindung nutzt diese achtstündigen Perioden
verbesserter Elevationswinkel, indem der Satellit 102, 104 oder 106,
der in die nördliche
Schleife seiner Bodenspur eintritt, zu einem Betrieb als später Satellit
umgeschaltet wird. Dem entsprechend wird der Satellit, der sich
in der südlichen
Schleife 64 der Bodenspur 60 befindet und sich
oberhalb des Äquators
befindet, als der frühe
Satellit betrieben.
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Weiter
unter Bezugnahme auf 7, stellt ein Sender oder ein
Uplink-Center 110 in dem System 100 einem Verteiler 114 ein
Signal bereit, wie zum Beispiel ein Mehrkanal-TDM-Inhaltssignal 112. Der
Verteiler 114 stellt das Signal wiederum jedem von zwei Übertragungskanälen 116 und 118 bereit. Der
erste Übertragungskanal 116 wird
mit einer ersten Frequenz f1 über
eine bei 102 angegebene Uplink-Komponente übertragen.
Der zweite Übertragungskanal 118 wird,
wie bei 122 angegeben, um ein gewähltes Zeitintervall verzögert, bevor
er mit einer zweiten Frequenz f2 über eine bei 124 angegebene Uplink-Komponente
zu einem zweiten Satelliten übertragen
wird. Eine TTC-Einheit 126 ist vorgesehen, die die Flugoperation
der Satelliten 102, 104 und 106 verfolgt.
Daten von TTC-Einheit 126 werden verwendet, um die Antennenschüssel 128,
die der Uplink-Komponente 120 zugeordnet ist und die Antennenschüssel 130,
die der Uplink-Komponente 124 zugeordnet ist, auf den Satelliten,
der die südliche Schleife 64 durchläuft (i.
a. wenn sich der Satellit oberhalb des Äquators befindet), bzw. den
Satelliten zu richten, der die nördliche
Schleife 62 der Bodenspur 60 durchläuft.
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Die
Satelliten sind in 9, 10, 11 und 12 zur
Veranschaulichung in beispielhaften Bodenspurpositionen abgebildet.
In 9 bewegt sich der Satellit 102 ausgehend
von dem Äquator 68 die
südliche
Schleife 64 hinauf und wird eingeschaltet. Der Satellit 104 befindet
sich am Apogäum
und wird gemäß der vorliegenden
Erfindung als der späte Satellit
betrieben. Der Satellit 106 bewegt sich unterhalb des Äquators 68 die
südliche
Schleife 64 hinunter und wird daher abgeschaltet. Der Satellit 106 wird, bevor
er eine orbitale Position in der Nähe des Äquators erreicht, gemäß der vorliegenden
Erfindung als der frühe
Satellit betrieben.
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10 zeigt
die Bodenspurpositionen der Satelliten 102, 104 und 106 bei
dem veranschaulichten Beispiel, nachdem seit den in 9 abgebildeten Positionen
vier Stunden der orbitalen Periode von 24 Stunden vergangen sind.
Sobald der Satellit 102 die Kreuzungsstelle 66 erreicht,
wird unter Verwendung von Daten von der TTC-Einheit 126 die
Uplink-Komponente 124 angewiesen, ihren Strahl von dem
Satelliten 104, der nun auch die Kreuzungsstelle 66 erreicht
hat, auf den Satelliten 102 umzupositionieren, um den Satelliten 102 als
den späten
Satelliten zu betreiben, während
er die nördliche
Schleife 62 durchläuft.
Dem entsprechend wird die Uplink-Komponente 120 angewiesen,
ihren Strahl auf den Satelliten 102 zu dem Satelliten 104 umzupositionieren, um
dessen Betrieb von einem späten
zu einem frühen
Satellitenbetrieb umzuschalten.
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11 zeigt
die Bodenspurpositionen der Satelliten 102, 104 und 106 bei
dem veranschaulichten Beispiel, nachdem seit den in 9 abgebildeten Positionen
weitere vier Stunden (d.h. insgesamt acht Stunden) der orbitalen
Periode von 24 Stunden vergangen sind. Der Satellit 106 wird
eingeschaltet, wenn er beginnt, sich oberhalb des Äquators 68 die südliche Schleife 64 hinauf
zu bewegen. Der frühe Satellit 104 wird
unterhalb des Äquators 68 abgeschaltet.
Der Satellit 102 arbeitet weiterhin als der späte Satellit,
was für
bessere Elevationswinkel als bei den beiden anderen Satelliten sorgt.
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12 stellt
die Bodenspurpositionen der Satelliten 102, 104 und 106 bei
dem veranschaulichten Beispiel dar, nachdem seit den in 9 abgebildeten
Positionen weitere vier Stunden (d.h. insgesamt 12 Stunden) der
orbitalen Periode von 24 Stunden vergangen sind. Die Uplink-Komponenten 120 und 124 werden
unter Verwendung von Daten der TTC-Einheit 126 angewiesen,
ihre Strahlen auf die Satelliten 102 und 106 umzupositionieren,
um die Satelliten 102 und 106 als die frühen bzw.
späten
Satelliten zu betreiben. Wie oben angemerkt, wird der Satellit 104 bei
geographischen Breiten unterhalb des Äquators 68 abgeschaltet.
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Wie
dem veranschaulichten Beispiel in 9-12 entnommen
werden kann, wird der Satellit, der die nördliche Schleife 62 der
Bodenspur 60 durchläuft,
als der späte
Satellit für
wenigstens acht Stunden betrieben, bis der nächste Satellit die nördliche
Schleife 62 der Bodenspur 60 beginnt. Wenn sich
die Satelliten in orbitalen Positionen befinden, die der nördlichen
Schleife 62 entsprechen, haben sie favorisierbare Elevationswinkel,
um die Auswirkungen von Versperrungen der Sichtlinie, Mehrwegfading
und Blattdämpfung
des empfangenen Signals an dem Empfänger 140 in 7 zu
minimieren.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt sich ein Satellitenempfänger auf
das späte
Satellitensignal ein. Weil der Satellit, der sich in den orbitalen
Positionen befindet, die der nördlichen
Schleife der Bodenspur entsprechen, als der späte Satellit gewählt wird,
hat der Satellit verbesserte Elevationswinkel und läuft daher
weniger Gefahr, einer Versperrung der Sichtlinie, Mehrwegfading
und Blatt dämpfung
unterworfen zu werden. Dem entsprechend kann der Empfänger einen
relativ geringen Puffer verwenden, um das frühe Satellitensignal für einen
gewählten
Kanal in dem Mehrkanal-TDM-Inhaltssignal für eine vorbestimmte Periode zum
Kombinieren zu speichern. Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen
Empfängern,
die für
eine ausgewählte
Zeitdauer vor einer Kanalwahl alle Kanäle in dem frühen Satellitensignal
speichern, wie bei 30 in 1 angegeben.
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Wie
in 7 gezeigt, wird der Empfänger mit zwei Zweigen abgestimmt,
um die frühen
und späten Signale
von den frühen
bzw. späten
Satelliten zu empfangen. Die empfangenen Signale werden mittels
eines Abwärtsumsetzers 142 nach
unten umgesetzt. Eine Kanalauswahleinrichtung 144 extrahiert einen
gewählten
der Kanäle
in den empfangenen Signalen. Die Kanalauswahleinrichtung 144 kann
zum Beispiel in Antwort auf eine Benutzereingabe arbeiten. Die frühen Signale
für den
gewählten
Kanal werden einer Verzögerungseinheit 146 bereitgestellt,
die nur konfiguriert sein muss, um Daten von einem einzelnen Kanal
für eine
Zeitdauer zu speichern, die der Verzögerung entspricht, die dem
Inhalt 112 von der Verzögerungseinheit 122 in
dem Sender 110 auferlegt wurde. Die späten Signale für den gewählten Kanal
werden einem Signalkombinierer 148 zusammen mit der Ausgabe
der Verzögerungseinheit 146 bereitgestellt
und dann unter Verwendung von einem oder mehreren Diversity-Kombinationsverfahren
kombiniert, um ein Benutzersignal 150 zu erzeugen.
-
Die
Anforderung, für
eine gewählte
Zeitdauer alle Kanäle
an den Empfänger
zu speichern, wie es in Verbindung mit herkömmlichen Empfängern und 1 erläutert wurde,
wird durch den Schaltbetrieb, wie er hier beschrieben ist, der späten und
frühen
Satelliten beseitigt. Bezug nehmend auf 7 wird, wenn
ein neuer Kanal über
die Kanalauswahleinrichtung 144 gewählt wird, das frühe Signal
an den Verzögerungspuffer 146 an
dem Ausgang der Kanalauswahleinrichtung angelegt, wohingegen das
späte Signal
gleichzeitig an den Signalkombinierer 148 angelegt wird.
Weil es unwahrscheinlich ist, dass das späte Satellitensignal nicht empfangen
wird (d. h. weil es ausgehend von einem Satelliten bei großem Elevationswinkel übertragen
wird), stellt die Ausgabe des Signalkombinierers unmittelbar die
neuen Kanalinhalte auf der Grundlage der Verfügbarkeit später Signale dem Benutzer bereit.
Wenn das Signal von dem frühen
Satelliten mit geringerer Elevation am Ausgang der Kanalauswahleinrichtung
verfügbar
war, verlässt
es den Verzögerungsblock 146 und
ist für den
Signalkombinierer 148 zur Kombination mit dem späten Signal,
nachdem die Verzögerungsperiode abgelaufen
ist, verfügbar.
Der Vorteil, die Verfügbarkeit
später
Signale zu erhöhen,
ist offensichtlich, wenn man das Beispiel der Verfügbarkeit
früher
Satellitensignale alleine betrachtet. Unter dieser Bedingung wird
bei dem Empfänger
in 7 das frühe
Signal, wenn ein neuer Kanal gewählt
wird, für
den Signalkombinierer 148 nicht verfügbar sein, bis das frühe Signal
den Verzögerungsblock 146 verlässt. Dies führt zu einer
Unterbrechung des Dienstes für
die Zeitdauer des Verzögerungsblocks.
Bei dem in 1 beschriebenen System müssen alle
Kanäle
gespeichert werden (z. B. als frühes
Signal für
eine gewählte
Zeitdauer), um Latenzprobleme zu überwinden, wie zum Beispiel
die Unterbrechung des Dienstes, was auftreten kann, wenn der Kanal
gewechselt wird, und der späte
Kanal versperrt oder stark geschwächt ist. Es besteht hohe Wahrscheinlichkeit,
dass solche Zustände
auftreten, wenn der späte
Satellit entlang der unteren Schleife 64 ausgehend von
geringeren Elevationen sendet.
-
Auch
wenn die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine bevorzugte
Ausführungsform derselben
beschrieben worden ist, ist es verständlich, dass die Erfindung
nicht auf die Einzelheiten derselben beschränkt. Verschiedene Modifikationen
und Substitutionen sind in der vorherigen Beschreibung vorgeschlagen
worden, und weitere werden Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich.
Alle solchen Substitutionen sollen in den Umfang der Erfindung,
wie sie in den beigefügten
Ansprüchen
definiert, fallen.
-
1
- uplink
center
- Uplink-Center
- early
satellite
- früher Satellit
- late
satellite
- später Satellit
- multi-channel
TDM content signal
- Mehrkanal-TDM-Inhaltssignal
- splitter
- Verteiler
- early
- früh
- delay
(Nsec)
- Verzögerung (N
s)
- late
- spät
- uplink
- Uplink
- receiver
- Empfänger
- user
signal
- Benutzersignal
- channel
selector
- Kanalauswahleinrichtung
- signal
combiner
- Signalkombinierer
- delay
all channels (N sec)
- Verzögere alle
Kanäle
(N s)
- dual
signal down-converter
- zweifacher
Signalumsetzer
-
2
- satellite
- Satellit
-
3
- satellite
- Satellit
-
7
- uplink
center
- Uplink-Center
- early
satellite
- früher Satellit
- late
satellite
- später Satellit
- multi-channel
TDM content signal
- Mehrkanal-TDM-Inhaltssignal
- splitter
- Verteiler
- early
- früh
- delay
(N sec)
- Verzögerung (N
s)
- late
- spät
- uplink
- Uplink
- receiver
- Empfänger
- signal
- Signal
- signal
combiner
- Signalkombinierer
- channel
selector
- Kanalauswahleinrichtung
- dual
signal down-converter
- zweifacher
Signalumsetzer
-
8
- elevation
angle (degrees)
- Elevationswinkel
(Grad)
- local
time (EST)
- Ortszeit
(EST)
-
9-12
- early
- früh
- late
- spät
- on
- ein
- off
- aus