ANT NACHRICHTENTECH (DE)
MESSERSCHMITT BOELKOW BLOHM (DE)
| EP0059454A2 | 1982-09-08 | |||
| US4054949A | 1977-10-18 | |||
| US3940736A | 1976-02-24 | |||
| GB1117011A | 1968-06-12 |
| 1. | Fernmeldesatellitensystem mit mehreren Erdsatelliten, die in zyklischer Folge am nahezu gleichen Himmelspunkt erschei¬ nen und im Funkbetrieb mit wenigstens einer sendenden und wenigstens einer empfangenden Erdefunkstelle einander ab¬ wechseln, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die sendende Erdefunkstelle eine Schalteinrichtung ent¬ hält, durch die die Aussendung des digitalen Nutzsignals für eine gegenüber der Gesamtübertragungszeit vergleichsweise kurze Zeit unterbrochen wird, daß diese Schalteinrichtung zusammen mit der Umschaltung der Übertragung von einem auf den folgenden Satelliten aktiviert wird, daß die sendende Erdefunkstelle wenigstens einen Sendepufferspeicher und die empfangende Erdefunkstelle wenigstens einen Empfangspuffer¬ speicher enthalten, daß der Sendepufferspeicher zwischen Schalteinrichtung und der Quelle für das digitale Nutz¬ signal angeordnet ist und daß die Übertragung des digita¬ len Nutzsignals über den Satelliten mit einer gegenüber der ursprünglichen Übertragungsgeschwindigkeit geringfügig er¬ höhten Geschwindigkeit erfolgt. |
| 2. | Fernmeldesatellitensystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in beiden Erdefunk¬ stellen jeweils sowohl ein Sende als auch ein Empfangs¬ pufferspeicher angeordnet sind. |
| 3. | Fernmeldesatellitensystem nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß beim Sende¬ pufferspeicher der Lesetakt eine gegenüber dem Einschreibe¬ takt geringfügig höhere Taktfrequenz aufweist, während beim Empfangspufferspeicher der Einschreibetakt eine gering fügig höhere Taktfrequenz als der Lesetakt aufweist. |
| 4. | Fernmeldesatellitensystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schalteinrich tuπg als Umschalter ausgebildet ist, die im normalen Be¬ trieb für das digitale Nutzsignal durchlässig ist und während der U schaltuπg von einem auf den folgenden Satelliten an einen Generator für ein definiertes Füll¬ signal, insbesondere ein spezifiziertes Bitmuster, an¬ geschaltet ist. |
| 5. | Fernmeldesatellitensystem nach Anspruch 1 mit zeit¬ gestaffeltem Vielfachzugriff (TDMA), dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß unmittelbar nach der Umschaltung der Übertragung auf den folgenden Satelliten zwischen den einzelnen Sendestößen (Bursts) vergrößerte Schutzzeiten eingehalten werden , bis jede beteiligte sendende Erdefunkstelle von der TDMARefereπzstatioπ über die zeitliche Abweichung und die nötige Korrektur' der zeitlichen Lage der Sendestöße der jeweiligen Sendeerd funkstelie im Zugriffsrahmen informiert ist, daß Sende und Empfangspufferspeicher während dieser Zeit durch Aπschaltung jeweils eines weiteren Speichers eine zusätzliche Spei¬ cherkapazität aufweisen, um die kontinuierliche Nutz¬ signalübertragung zwischen den Erdefunkstellen über die terrestrischen Schnittstellen zu den weiteren Übertra gungseiπrichtungen aufrecht zu erhalten. |
| 6. | Ferπ eldesatellitensystem nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vergrößerung der Schutzzeiteπ durch Streckung des Zugriffszeitrahmens er¬ reicht wird. |
| 7. | Fernmeldesatelliteπsystem nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vergrößerung der Schutzzeiten durch Verkürzung der Sendestöße erreicht wird. |
| 8. | Fernmeldesatelliteπsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Umschaltzeitpunkt zwischen den Satelliten so gewählt wird, daß der einzu¬ schaltende Satellit (4) mit Sicherheit ferner ist als der auszuschaltende (2) und die sich hierdurch ergebenden Zu¬ satzlaufzeit, den Sendepufferspeicher zumindest teilweise ersetzt. |
| 9. | Fernmeldesatellitensystem nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der radiale Abstand der beiden Satelliten (2, 4) zur Umschaltzeit groß ist, und daß die Umschaltung zeitlich bezogen auf das am Satelliten an¬ kommende Signal so gestaffelt ist, daß eine Signalwieder¬ holung durch den eingeschalteten Satelliten eintritt, die zur Syπchronisierung in der Empfangserdfunkstelle (22) ver¬ wendet wird. |
Fernmeldesatellitensystem
Die Erfindung betrifft ein Fernmeldesatellitensystem mit mehreren Erdsatelliten, die in zyklischer Folge am nahezu gleichen Himmelspunkt erscheinen und im Funkbetrieb mit wenigstens einer sendenden und wenigstens einer empfangen¬ den Erdefunkstelle einander abwechseln.
Bei Funkübertragungsverfahren über Satelliten kommt es darauf an, daß die Fernmeldeübertragung von Nutzsignalen kontinuierlich und unterbrechungsfrei von statten geht. Vor allem bei der Übertragung von Digitalsignalen ist außerdem die gleichbleibende Übertragungsgeschwindigkeit an den terrestrischen Enden der Satellitenstrecke wegen des genauen Zeittaktes wichtig.
Bei geostationären Satellitensystemen ändert sich in der Geometrie der Funkstrecken kaum etwas, und deshalb kann ' ein solches System funk- und übertragungstechnisch auf konventionelle Weise betrieben werden. In Satellitenfunk- systemen, in denen die Satelliten sich nur einen Teil ihrer U laufzeit im Sichtbereich ihrer Erdfunkstellen auf¬ halten und in einem bestimmten Zeit- und Himmelspunkt von anderen Satelliten gleicher Fernmeldefunktion abgelöst werden (Wadsworth, D. v. Z.: Longitude reuseplan doubles com unication satellite capacity of geostationary are; 8. IAJAA Conference, Orlando Florida 1980, Dondl, P.: Loopus erschließt dem Satellitenfunk eine neue Dimension, NTZ-Archiv 5 (1983) Heft 12, S. 327-335), gibt die Um¬ schaltung der Fernmeldefunktion vom einen zum anderen Satelliten Probleme auf, beispielsweise die Gefahr, daß sich auf der Abwärtsstrecke zeitliche Überlappungen zwi¬ schen den Aussendungen der beiden sich ablösenden Satel¬ liten ereignen, die es zu vermeiden gilt. Diese Probleme haben ihre Ursache in der Tatsache, daß nicht beide
Satelliten, die sich gegenseitig ablösen in exakt dem gleichen geometrischen Punkt sein können und ferner ge¬ wisse Bahntoleranzen und Toleranzen für den Zeitpunkt der Umschaltung akzeptiert werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kontinuier¬ liche Nutzsignalübertragung auch über sich ablösende Satelliten zwischen der terrestrischen Schnittstellen von Erdfunkstellen zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die sendende Erdefunkstelle eine Schalteinrichtung ent¬ hält, durch die die Aussendung des digitalen Nutzsignals für eine gegenüber der Gesa tübertragungszeit vergleichs¬ weise kurze Zeit unterbrochen wird, daß die Schalteinrich¬ tung zusammen mit der Umschaltung der Übertragung von einem auf den folgenden Satelliten aktiviert wird, daß die sendende Erdefunkstelle wenigstens einen- Sendepufferspei¬ cher und die empfangende Erdefunkstelle wenigestens einen Empfangspufferspeicher enthalten, daß der Sendepufferspei¬ cher zwischen Schalteinrichtung und der Quelle für das digitale Nutzsignal angeordnet ist und daß die Übertragung des digitalen Nutzsignals über den Satelliten mit einer gegenüber der ursprünglichen Übertragungsgeschwindigkeit geringfügig erhöhten Geschwindigkeit erfolgt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand von Fig. 1 erläutert. Gezeigt ist die Erdkrümmung 1 mit einer senden¬ den Erdfunkstelle 12 und einer empfangenden Erdfunkstelle 22. Darüber ist der relevante Teil der Satellitenflugbahn symbolisch mit drei Satellitenpositionen skizziert, wobei es sich bei 2 um den abzulösenden, bei 4 um den ablösenden und bei 3 um einen am Umkehrpunkt angelangten Satelliten
handelt. Die Pfeile symbolisieren die Funkfelder aufwärts
13 und abwärts 23. Unter den Erdefunkstellen sind die Sende- 11 und Empfangspufferspeicher 21, sowie die Schnittstellen 10 und 20 zum terrestrischen Fernmeldenetz dargestellt. Dabei ist in die Verbindung zwischen Sende¬ pufferspeicher 11 und sendender Erdefunkstelle 12 ein Umschalter 15 eingefügt, der anstelle des Sendepuffer¬ speichers 11 den Ausgang eines Pseudozufallsgenerators
14 mit der Erdefunkstelle verbinden kann. Die Steuerung des Umschalters 15 erfolgt über eine Steuerleitung 16 von der sendenden Erdefunkstelle aus.
In Fig. 1 wird in einem kurzen Zeitfenster, in das der Umschaltezeitpunkt zwischen den beiden sich ablösenden Satelliten fällt, die Nutzsignalübertragung unterbrochen, indem entweder die sendende Erdefunkstelle ein Füllsignal beispielsweise eines spezifierten Bitmusters sendet oder eine Sendepause einlegt. Während dieser Unterbrechung der Nutzsignalübertragung werden im Pufferspeicher 11 der sendenden Erdefunkstelle 12 die über die Schnittstelle 10 angelieferten Nutzsignale zwischengespeichert. Außerdem wird über die Steuerleitung 16 von der sendenden Erdefunk¬ stelle 12 der Umschalter 15 wahlweise entweder auf den Leerkontakt oder auf den Kontakt umgeschaltet, an den der Ausgang des Pseudozufallsgenerators 14 angeschlossen ist. Im letzteren Fall wird während der Umschaltung der sen¬ denden Erdefunkstelle 12 vom Satelliten 2 auf den Satel¬ liten 4 der sendenden Erdefunkstelle 12 ein Pseudozufalls- signal zugeführt. Wenn das Zeitfenster im Signal in der empfangenden Erdefunkstelle 22 ankommt, werden die Signale, die noch über den vorausfliegenden Satelliten 2 kurz vor dem Umschaltezeitpunkt übertragen wurden, vom Empfangspuf¬ ferspeicher 21 ausgespeichert, um über die Schnittstelle 20 unterbrechungsfrei die Nutzsignalübertragung aufrecht zu erhalten. Am Ende des Zeitfensters wird die Nutzsignal¬ übertragung über den ablösenden Satelliten 4 wieder aufge-
no men. Diese Nutzsignalübertragung läuft dann dauernd oder durchschnittlich bis zum nächsten U schaltezeit- fenster geringfügig schneller ab, als über die beiden terrestrischen Schnittstellen 10 und 20. Bei diesem Vor¬ gang wird der Sendepufferspeicher 11 langsam entladen und der Empfangspufferspeicher 21 geladen, um für das nächste Zeitfenster zur Satellitenumschaltung vorbereitet zu sein.
Dieses Prinzip läßt sich nicht nur bei kontinuierlicher Signalübertragung anwenden, sondern auch bei zeitgestaf¬ feltem Vielfachzugriff (TDMA = time division multiple access). Allerdings koπi t hier ein weiteres Problem hinzu, nämlich die Positionsunsicherheit des Satelliten zu Über¬ tragungsbeginn. Hier kann es passieren, daß sich die Sendestöße (TDMA-Bursts) von mehreren zugreifenden- senden¬ den Erdefunkstellen wegen einer geringen Bahnabweichung gegenseitig über die geringe Schutzzeit zwischen den Sen¬ destößen hinweg überlappen.- Um auch dies z.u verhindern, werden die Schutzzeiten zwischen den Sendestößen vergrö¬ ßert. Diese Maßnahme dauert mindestens bis jede sendende Erdefunkstelle von der (TDMA-) Referenzstation, die auch an Bord des jeweiligen Satelliten sein kann, über die zeitliche Abweichung und die nötige Korrektur ihres Sende¬ stoßes im (TDMA-) Zugriffszeitrahmen informiert ist. Sen¬ de- und Empfangspufferspeicher 11 und 21 stellen auch die zur Überbrückung der vergrößerten Schutzzeiten erforder¬ liche zusätzliche Speicherkapazität zur Verfügung.
Die Vergrößerung der Schutzzeiten zwischen den Sendestößen kann entweder durch Streckung des Zugriffszeitrahmens oder durch Verkürzung der Sendestöße erreicht werden. Eine Kom¬ bination beider Verfahren ist ebenfalls möglich.
Um bei Satelliten auf Bahnen, deren Ort zu Satellitenum¬ schaltung innerhalb der aktiven Bahnphase den beteiligten
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Erdefunkstellen am nähesten liegt, die Signallaufzeitver¬ zögerung so gering wie möglich zu halten, kann die emp- fangsseitige Nutzsignalspeicherung, die die Satelliten¬ bewegung ausgleicht, zur Überbrückung des Umschaltezeit- fensters und der verlängerten Schutzzeiten zwischen den Sendestößen herangezogen werden.
Dies geschieht im einzelnen in folgenden Etappen:
In der ersten Etappe werden die Schutzzeiteπ zwischen den Sendestößen der verschiedenen Erdefunkstellen gemäß den vorstehend beschriebenen Möglichkeiten erweitert. Dadurch wird der Sendepufferspeicher 11 der beteiligten Erdefunk¬ stellen noch mehr geladen, da durch die größeren Schutz¬ zeiten die Nutzsignale mit geringerer Übertragungsge¬ schwindigkeit zum Satelliten abgesetzt werden, als über die terrestrische Schnittstelle 10. Dieser Vorgang dauert mindestens die Laufzeit zur Referenzstation und zurück. Der Empfangspufferspeicher wird noch weiter entleert, um den Nutzsignalfluß über die terrestrische Schnittstelle 20 aufrecht zu erhalten.
In der zweiten Etappe, die bis zu dem Zeitpunkt dauert, in dem der jeweilige Satellit seinen fernsten Punkt erreicht hat, ist die Nutzsignalübertragungsgeschwindigkeit über das Funkfeld 13 so erhöht, daß die im Sendepufferspeicher 11 geladenen Nutzsignale plus der weiterhin über die ter¬ restrische Schnittstelle 10 angelieferten Nutzsignale bis zum Ende dieser zweiten Etappe übertragen werden, und zu diesem Zeitpunkt die nach der Erfindung bewirkten Ladungen im Sendepufferspeicher 11 Null betragen.
In der dritten Etappe, die bis zum Beginn des Umschalte- zeitfensters dauert, sind die Nutzsignalübertragungsge- schwindigkeiten über die terrestrischen Schnittstellen 10 und 20 und im Aufwärtsfunkfeld 13 zum Satelliten
gleich oder etwa gleich, wobei die Annäherung des Satel¬ liten in dieser Phase seines Fluges bewirkt, daß die Nutz- signalübertragungsgeschwindigkeit im Abwärtsfunkfeld 23 vom Satelliten her größer ist als im Aufwärtsfunkfeld 13 zum Satelliten, und sich dadurch der Empfangspufferspei¬ cher 21 jeder beteiligten Erdefunkstelle so weit lädt, daß er für die Überbrückung des Umschaltezeitfensters und der vergrößerten Schutzzeiten vorbereitet st.
Zusätzlich zu dem bisher Beschriebenen läßt sich der Um¬ schaltezeitpunkt zwischen den Satelliten so wählen, daß der einzuschaltende Satellit 4 mit Sicherheit ferner ist als der auszuschaltende Satellit 2; dann kann die sich hierdurch ergebende Zusatzlaufzeit den Sendepufferspeicher ganz oder teilweise ersetzen.
Ist der radiale Abstand der beiden Satelliten 2, 4 zur Umschaltezeit groß genug und die Umschaltung zeitlich bezogen auf das an den Satelliten ankommende Signal ent¬ sprechend gestaffelt, so tritt eine Signalwiederholung durch den eingeschalteten Satelliten 4 ein, die zur Synchronisierung in der Empfangserdefunkstelle verwendet werden kann.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß auch Systeme mit nichtstationären Satelliten, die jedoch auf definier¬ ten Bahnen fliegen, in das vorhandene Fernmeldenetz inte¬ griert werden können.