DE69118777T2 - Bordseitige Nutzlast zur Kommunikation, schaltbar für Mehrfachband- und Mehrstrahlanwendungen - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft die gegenseitigen Verbindungen zwischen Signalen, die von einem Satelliten empfangen und erneut ausgesendet werden sollen. Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Umschaltsystem bei Satellitenkommunikationen, welches eine vollständige Verbindungsfähigkeit von Band zu Band und von Strahl zu Strahl bei Signalen aus verschiedenen Übertragungsbändern benötigt, die für Satelliteneinsätze verfügbar sind. Die Erfindung ist auch bei anderen drahtlosen Kommunikationssystemen einsetzbar, beispielsweise Mikrowellen-Zellularfunkanwendungen.
HINTERGRUND DER EREINDUNG
• Als geostationäre Satelliten zuerst für Telekommunikationszwecke eingeführt wurden, deckte ein Satelliten-Antennenstrahl die gesamte sichtbare Oberfläche der Erde ab. Es konnte daher jede Erdstation mit jeder anderen Erdstation kommunizieren, solange die beiden Erdstationen gleichzeitig von dem geostationären Satelliten aus sichtbar waren. Die internationalen Funkregeln der internationalen Telekommunikationsunion (ITU) sorgen für die Zuordnung von Funkfrequenzen für alle Funkdienste einschließlich der spezifischen Frequenzbänder für Satellitenkommunikation. Diese Bänder werden gewähntlich in Segmenten von etwa 250 MHz, 500 MHz oder manchmal 1000 MHz zugeteilt. Mit wachsendem Bedarf an Satellitenkapazität müssen diese zugeordneten Bänder für jeden Satellitenumlaufort mehrfach erneut genutzt werden können. Ein Verfahren zur erneuten Nutzung der zugeordneten Bänder besteht darin, die sichtbare Oberfläche der Erde nicht durch einen einzigen Antennenstrahl abzudecken, sondern durch eine Anzahl an Punktstrahlen oder Zonenstrahlen, die gegeneinander isoliert sind. Jeder dieser Punktstrahlen kann die zugeordnete Bandbreite einmal erneut nutzen (oder zweifach, wenn orthogonale Polarisationen verwendet werden).
• Das Erfordernis nach einer bordeigenen Satellitenumschaltung begann, als Mehrfachpunktstrahlsatelliten (oder Mehrfachzonenstrahlsatelliten) zur erneuten Nutzung des zugeordneten Frequenzspektrums ausgesetzt wurden. Bei mehrfachen Punktstrahlen muß eine Flexibilität bei der Verbindungsfähigkeit von Strahl zu Strahl aufrechterhalten werden, damit eine Erdstation, die von einen Satellitenstrahl abgedeckt wird, mit einer anderen Erdstation kommunizieren kann, die durch einen anderen Strahl abgedeckt wird. Wenn man beispielsweise vier Punktstrahlen zur vierfach erneuten Nutzung des verfügbaren Spektrums verwendete, wäre eine 4x4- Schaltmatrix dazu erforderlich, um eine vollständige Betriebsflexibilität in bezug auf die Verbindungsfähigkeit zur Verfügung zu stellen, so daß daher eine Schaltmatrix erforderlich wäre, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist.
• Wie aus Fig. 1 hervorgeht, werden vier getrennte Aufwärtsverbindungspunktstrahlen von den Empfangsantennen 9 eines Satelliten empfangen und einer Empfangsschaltung 5, und werden in eine 4x4-Schaltmatrix 6 eingegeben. An der Schaltmatrix 6 wird jeder empfangene Punktstrahl in Richtung auf eine bestimmte Schaltmatrixausgangsklemme gerichtet, auf der Grundlage von Steuersignalen von einer Steuereinheit 7, um so Übertragungsverbindungen durch die Schaltmatrix zu schaffen. Die Schaltmatrixausgangssignale werden dann an die Sendeschaltung 8 des Satelliten geschickt und an die Sendeantennen 10, welche Abwärtsverbindungspunktstrahlen an eine ausgewählte Erdstation senden, abhängig von der Konfiguration der voranstehend geschilderten Schaltmatrix 6 des Satelliten. Auf diese Weise kann beispielsweise Information, die im Aufwärtsverbindungspunktstrahl 1 enthalten ist, an den Abwärtsverbindungspunktstrahl 4 übertragen werden, indem veranlaßt wird, daß die Schaltmatrix 6 temporär eine fest verdrahtete Verbindung zwischen ihrer obersten Eingangsklemme und ihrer untersten Ausgangsklemme zur Verfügung stellt.
• Zur Verbesserung des Wirkungsgrades unterteilen sämtliche Kommunikationssatelliten die zugeordneten Bänder in enge Bandkanäle oder Transponder, wie sie üblicherweise genannt werden, infolge der Frequenzumwandlung zwischen den Aufwärtsverbindungen und den Abwärtsverbindungen für jeden der Kanäle. Wenn beispielsseise 500 MHz als Bandbreite eines zugeordneten Bandes verfügbar sind, und das Band in sechs 80 MHz-Kanäle unterteilt wird (mit Schutzbändern), dann werden sechs 4x4-Schaltmatrizen erforderlich, also eine für jeden Kanal. Fig. 2 zeigt, wie eine kanalweise Matrixunschaltung zwischen vier Punktstrahlen erreicht werden könnte.
• In Fig. 2 ist ein zugeordnetes Sendeband in N-Kanäle unterteilt. Fig. 2 ähnelt Fig. 1, mit der Ausnahme, daß in Fig. 2 eine Anzahl von N Matrixschalteinheiten (6&sub1; bis 6N) vorgesehen ist, um Signale eines Aufwärtsverbindungsstrahls, der an den Satelliten unter Verwendung eines bestimmten Kanals gesendet wurde, auf einen Abwärtsverbindungsstrahl mit unterschiedlicher Nummer unter Verwendung desselben bestimmten Kanals umzuschalten. Im allgemeinen muß die Matrixumschaltung zwischen Signalen mit dereselben Frequenz erfolgen. Wenn daher ein Band in N Kanäle unterteilt ist, dann sind N Matrixschalter erforderlich, um eine komplexe Flexibilität bei Umschaltung zwischen einem Kanal irgendeines Aufwärtsverbindungsstrahls und desselben Kanals irgendeines Abwärtsverbindungsstrahls und desselben Kanals irgendeines Abwärtsverbindungsstrahls aufrecht zu erhalten.
• Die Begriffe "Strahl", "Band" und "Kanal" werden in der nachstehenden Beschreibung häufiger verwendet. Es wird darauf hingewiesen, daß Antennenstrahlen räumliche Größen sind, welche die Satellitenantennen-Abdeckungen oder "Fußabdrücke" auf der Oberfläche der Erde betreffen. Der Begriff "Band" bezieht sich auf ein zugeordnetes Segment des Frequenzspektrums für Satellitenkommunikation und stellt daher eine Größe im Frequenzbereich dar. Der Begriff "Kanal" ist eine Untereinheit eines Bandes, so daß daher ein Band normalerweise in eine Anzahl kleiner benachbarter Frequenzsegmente unterteilt ist, die als Kanäle bezeichnet werden. Eine Anzahl in der Frequenz nebeneinanderliegender Kanäle wurde daher ein Band bilden. Nahezu sämtliche existierenden Erdstationen sind dazu fähig, mit sämtlichen Kanälen in einem vorgegebenen Band zu kommunizieren. Aus Kostengründen und wegen technischer Schwierigkeiten ist es nicht allgemeine Praxis, daß eine Erdstation gleichzeitig in mehr als einem Band arbeitet. Für Satelliten, die Mehrfachpunktstrahlen und Mehrfachbandnutzlasten haben, stellt daher die Verbindungsfähigkeit von Strahl zu Strahl eine extrem wichtige Fähigkeit dar, damit sämtliche Erdstationen, die in unterschiedlichen Strahlen und in unterschiedlichen Bändern arbeiten, miteinander kommunizieren können.
• Bei den frühen Satelliten, die Mehrfachpunktstrahlen verwendeten, wurden nur "statische" Schaltmatrizen verwendet. Hier bedeutet der Begriff "statisch", daß die Schalter auf bequeme Weise gelegentlich umgeschaltet werden können. Nach der Umschaltung bleiben die Schalter in dem "statischen" Zustand über lange Zeiträume hinweg (Monate oder Jahre).
• Eine einzelne statische 4x4-Schaltmatrix kann zu jedem vorgegebenen Zeitpunkt nur vier unterschiedliche Verbindungspfade zur Verfügung stellen. Bei dem Beispiel mit vier Punktstrahlen gibt es 16 mögliche Pfade zwischen den vier Aufwärtsverbindungspunktstrahlen und den vier Abwärtsverbindungspunktstrahlen, wenn man die eigene Verbindung innerhalb eines Strahls als einen möglichen Pfad zuläßt. Daher sind vier Kanäle, jeweils mit einer 4x4- Schaltmatrix, dazu erforderlich, eine vollständige Verbindungsfähigkeit zu sämtlichen vier Punktstrahlen zu jedem Zeitpunkt zur Verfügung zu stellen. Diese Anordnung kann zu geringen Wirkungsgraden führen, da die Gesprächsbelastungen sämtlicher Pfade nicht gleich sind. Einige der Pfade können daher ausgelastet sein, während einige andere Pfade nur wenig belastet sind. Da die Kapazität für jeden Pfad zu jedem Zeitpunkt kanalweise durch Umschaltung festgelegt wird, stellt diese Anordnung eine wenig effektive Nutzung der Kapazität des Satelliten dar.
• In den späten 1960ern wurde das Konzept des Zeitunterteilungsmehrfachzugriffs (TDMA) eingerichtet und experimentell bestätigt. Dieses Konzept gestattet einen Burstmodusbetrieb, so daß daher die Gesprächsinformation an dem Satelliten in nicht kollidierenden Zeitbursts statt in kontinuierlicher Abfolge ankommt. Auf der Grundlage dieses TDMA-Formats gibt es kurze Zeiträume (Schutzzeit) zwischen Bursts, wenn keine Gespräche über den Satelliten gehen. Wenn die Schaltmatrizen so ausgelegt sind, daß sie schnell umschalten oder sich umordnen innerhalb dieser kurzen Zeiträume, wenn kein Gespräch vorhanden ist, kann ein höherer Grad an Verbindungsfähigkeit innerhalb einer einzelnen Schaltmatrix eines einzigen Kanals erzielt werden. Dies führt zu einem besseren Nutzungswirkungsgrad der Kanäle. Dieses Konzept des satellitengeschalteten TDMA oder SSTDMA wurde zuerst in den späten lg6oern beschrieben (W.G. Schmidt: "An on-board switches multiple-access system for millimeter-wave satellites," The First Digital Satellite Switched Time-Domain Multiple Access," EASCON, Okt. 1974, Washington, D.C.), und dieses Konzept wurde bei dem momentanen TDRSS-Satelliten und den INTELSAT-VI-Satelliten eingerichtet.
• Eine Anzahl an Veröffentlichungen wurde in den 1970ern und den frühen 1980ern in bezug auf Schaltmatrixtechnologie für SSTDMA-Anwendungen veröffentlicht, (beispielsweise, "Future outlook for satellite-switched TDMA system", Muratani, T. et al; International Astronautical Federation, 28th International Astronautical Congress, Praque, Czechoslovakia, Sept. 25 - Oct. 1, 1977; "Wideband, High Speed Switch Matrtix Development for SS-TDMA Applications", Prather, W.H. et al, International Conference on Communications, Denver, CO, June 14-18, 1981, Conference Record, Volume 1. "A High Capacity Satellite Switched TDMA Microwave Switch Matrix", Cory, B.J. et al; National Telecommunications Conference, New Orleans, LA, November 29 - December 3, 1981, Record, Volume 3.
• "Dynamic Switch Matrix for the TDMA Satellite Switching System", Ho, P.T. et al; 9th Communications Satellite Systems Conference, San Diego, CA. March 7-11, 1982, Collection of Technical Papers. "High-Speed Wide Band 20 x 20 Microwave Switch Matrix", Coban, E. et al, International Conference on Communications, Boston, MA, June 19-22, 1983, Conference Record Volume 1). Im allgemeinen verwenden die Matrixumschalttechniken RF-Umschalttechniken (RF: Radiofrequenz), wodurch die tatsächliche Umschaltung bei Mikrowellenfrequenzen erfolgt, also bei den Frequenzen, bei welchen der Satellit entweder sendet oder seine Signale von Erdstationen empfangt. Die RF-Schaltmatrix kann eine allgemeine Sendebetriebsart zur Verfügung stellen, also eine Verbindung des Typs eins-zu-n, zusätzlich zur Verbindung des Typs eins-zu-eins. Diese Eigenschaft wird für die Verteilung von Bezugsbursts in konventionellen SSTDMA-Systemen verwendet. Die voranstehend erwähnte Veröffentlichung von Muratani et al diskutierte die Möglichkeit der Kombination von Strahlen unter Verwendung einer RF-Schaltmatrix, obwohl dies nicht für SSTDMA-Anwendungen erforderlich ist. Einige Untersuchungen zeigen, daß die Umschaltung einfacher bei anderen (gewöhnlich niedrigeren) Frequenzen ausgeführt werden könnte. Für derartige Schalter wäre eine Frequenzaufwärts- und -abwärtsumwandlung für die Signale erforderlich. Weiterhin gibt es Vorschläge, die Umschaltung im "Basisband" durchzuführen, wobei die Signale in ihre Ursprungsformate zurückdemoduliert werden, und die Umschaltung auf dieser Ebene statt bei RE durchgeführt wird. (Vergleiche beispielsweise das US-Patent Nr. 4 425 639 von Acampora et al). Untersuchungen haben weiterhin ergeben, daß eine große Schaltmatrix (100 x 100) durchführbar ist.
• In den frühen lgBoern wurde die Entsprechung von SSTDMA im Frequenzbereich vorgeschlagen, also ein satellitengeschalteter Frequenzunterteilungsmehrfachzugriff (SSFDMA), ("Direct Access Satellite Communications Using SS- FDMA", Kiesling, J.D.; 8th Communications Satellite Systems Conference, Orlando, Fla., April 20-24, 1980, Technical Papers). Das Konzept des SSFDMA wurde auf gleicher Grundlage wie SSTDMA entwickelt, also um eine vollständige Verbindungsfähigkeit in einem Mehrfachstrahlsatelliten zur Verfügung zu stellen, ohne Einbußen beim Wirkungsgrad. Während die SSTDMA-Schaltmatrix dadurch in Echtzeit arbeitet, daß sie schnell während der Schutzzeiträume zwischen den Gesprächsbursts umschaltet, bleibt die SSFDMA-Schaltmatrix in der "statischen" Betriebsart. Eine vollständige Verbindungsfähigkeit zwischen unterschiedlichen Benutzern des Satelliten in verschiedenen Strahlen wird durch Unterteilung eines Kanals in noch kleinere gleiche Bandbreitensegmente erreicht, die als Unterkanäle bezeichnet werden, und durch Umwandlung jedes Unterkanals in eine gemeinsame Frequenz (gewöhnlich eine niedrigere Zwischenfrequenz), so daß nun eine statische Matrixumschaltung durchgeführt werden kann. Da ein Kanal auf diese Weise in mehrere kleine Unterkanäle unterteilt wird, kann eine vollständige Verbindungsfähigkeit zwischen sämtlichen Strahlen innerhalb eines Kanals zur Verfügung gestellt werden, wodurch nur die erforderliche Kapazität für jeden der Pfade zwischen den Strahlen festgelegt wird. Daher erzielt SSFDMA dieselben Ziele wie SSTDMA im Frequenzbereich statt im Zeitbereich.
• Während der 1980er wurden Verfeinerungen sowohl des SSTDMA- als auch des SSFDMA-Konzepts durchgeführt ("SS/FDMA System for Digital Transmission - Application of Bandwidth-Variable SAW Filter Matrix for Efficient Interbeam Connection in Multibeam Satellites", Shinonaga, H. et al; ICDSC-7; Proceedings of the Seventh International Conference on Digital Satellite Communications, Munich, West Germany, May 12-16, 1986; "Non-Regenerative Satellite Switched FDMA (SS/FDMA) Payload Technologies", De Santis et al, International Journal of Satellite Communications (ISSN 0737- 2884), Vol 5; "System and Hardware Aspects in Advanced SS- FDMA Satellite Systems", Ananasso et al, AIAA International Cummunication Satellite Systems Conference, 12th, Arlington, VA, Mar. 13-17, 1988; US. Patent 4,858,225). Ein Mischbetrieb von SSTDMA und SSFDMA, wobei SSTDMA bei einer festen Bitrate und SSFDMA mit variablen Bitraten arbeitet, also einer variablen Unterkanalbandbreite, wurde von Shinonoga et al vorgeschlagen. Desantis et al und Ananasso untersuchten die Techniken, die zur Umsetzung von SSFDMA in die Praxis erforderlich sind, da die Masse und der Energieverbrauch der SSFDMA-Hardware die Nutzbarkeit dieser Technik hätten begrenzen können. Das voranstehend erwähnte US-Patent führte das Konzept von SSTDMA mit variabler Bitrate zusätzlich zu SSFDMA mit variabler Bandbreite ein, wobei beide zusammen in einer Schaltmatrix gleichzeitig existieren, die in hohem Maße umschaltbar ist, wobei der gesamte Betrieb innerhalb eines Kanals abläuft.
• Die voranstehende Diskussion der momentan verfügbaren Möglichkeiten bei der Satellitenumschalttechnik umfaßt die Bereitstellung einer Verbindungsfähigkeit von Strahl zu Strahl auf wirksame Weise. Sämtliche bislang entwickelten Vorgehensweisen stellen Kommunikationspfade für Benutzer innerhalb eines Kanals zur Verfügung, entweder im Zeitbereich über SSTDMA-Gesprächsbursts oder im Frequenzbereich über SSFDMA-Unterkanäle innerhalb des Kanals. Die Kanalbandbreite eines typischen Satelliten variiert zwischen etwa 36 MHz und etwa 80 MHz bei den meisten Satelliten, wogegen das verfügbare Frequenzspektrum für Satellitenkommunikation in bezug auf FSS (feste Satellitendienste) in Bandbreitensegmenten von 250 MHz, 500 MHz oder manchmal 1000 MHz zugeordnet ist. Eine vollständige Verbindungsfähigkeit von Band zu Band wurde beim Stand der Technik bislang nicht untersucht.
• Frühe Satelliten verwendeten für die Kommunikation das C- Band. Das Aufwärtsverbindungs-Frequenzband des C-Bandes liegt zwischen 5,925 GHz und 6,425 GHz, und die Abwärtsverbindung zwischen 3,7 GHz und 4,2 GHz. Intelsat VI weist ein zusätzliches C-Bandsegment von 5,80 GHz bis 5,925 GHz bzw. 3,625 GHz bis 3,7 GHz auf. In den späten 1970ern wurden inländische Ku-Band-Satelliten zur Ergänzung der C-Band- Satelliten eingeführt. Diese Satelliten arbeiten zwischen 14,0 GHz und 14,5 GHz für die Aufwärtsverbindung und zwischen 11,7 GHz und 12,2 GHz für die Abwärtsverbindung in dem ITU- Bereich 2, und zwischen 12,2 GHz und 12,75 GHz für die Abwärtsverbindung in den Bereichen 1 und 30 Mit wachsendem Bedarf für Satellitenkapazität wird die Verfügbarkeit größerer Bandbreiten für Satellitenkommunikation überlegt. Momentane Planungen gehen in die Richtung, die Ka-Bänder (30/20 GHz) in den ITU-Zuordnungen für feste Satellitendienste in der Zukunft zu verwenden.
• Es gibt zahlreiche Aufwärtsverbindungs- und Abwärtsverbindungs-ITU-Bandsegmente vom C-Band bis zum Ku- Band und selbst in das Ka-Band hinein, welche der Satellitenkommunikation zugeordnet sind. Fig. 3 zeigt einige der Bänder, die von der ITU momentan der Satellitenkommunikation zugeordnet sind. Die meisten inländischen Satelliten arbeiten entweder im C-Band oder dem Ku-Band. Wenige tragen Mehrfachbandnutzlasten, und eine vollständige Verbindungsfähigkeit zwischen den Bändern ist gewöhnlich nicht vorgesehen. INTELSAT begann mit der Verwendung von Doppelbandnutzlasten bei den Satelliten vom Typ INTELSAT V in den frühen 1980ern. Eine Form einer teilweisen Querverbindung zwischen den Bändern war bei dem INTELSAT V-Raumfahrzeug verfügbar. Mit der Einführung des Raumfahrzeugs INTELSAT VA IBS wurde die Querverbindungsfähigkeit von Band zu Band vergrößert und in einer in gewissem Maße eingeschränkten Weise umschaltbar ausgebildet. Nicht sämtliche Bänder und Strahlen für die Aufwärtsverbindung können mit sämtlichen Bändern und Strahlenabwärtsverbindung verbunden werden, so daß daher keine vollständige Verbindungsfähigkeit verfügbar ist. Dieses Fehlen einer vollständigen Verbindungsfähigkeit von Band zu Band und ebenso von Strahl zu Strahl stellt ein Ergebnis der Notwendigkeit dar, verläßliche Satelliten zur Verfügung zu stellen, und der Notwendigkeit, die Komplexität der Nutzlast auf der Grundlage einer bekannten Nutzlastarchitektur zu minimalisieren. Daher gab es bislang keinen bekannten einfachen Weg zur Bereitstellung einer vollständigen Verbindungsfähigkeit von Band zu Band und ebenso von Strahl zu Strahl, obwohl die Verbindungsfähigkeit von Strahl zu Strahl beispielsweise aus dem US-Patent 481 886 bekannt ist.
• Ein Satellitenbetreiber mit Nutzlasten für das C-Band, das Ku-Band und das Ka-Band an Bord eines Mehrfachstrahlsatelliten muß in Kenntnis von einzelnen Verbindungstechniken mit schwerwiegenden Begrenzungen für die Verbindungsfähigkeit von Band zu Band fertig werden, zusätzlich zu Begrenzungen in bezug auf die Verbindungsfähigkeit von Strahl zu Strahl. Es wäre äußerst nützlich, wenn es einen Satelliten gäbe, der eine universelle Verbindungsfäzhigkeit zwischen irgendwelchen zwei Bändern und irgendwelchen zwei Strahlen kanalweise aufweist. Damit die Kompatabilität zu vorhandenen Raumfahrzeugen gewährleistet ist, sollte eine Einrichtung vorhanden sein, um (i) die SSTDMA-Schaltfunktion auf der Grundlage einer Auswahl von Kanal zu Kanal und von Strahl zu Strahl zur Verfügung zu stellen, (ii) einen allgemeinen Sendemodus (also einen Aufwärtsverbindungspunktstrahl zu n Abwärtsverbindungspunktstrahlen) und eine Strahlkombinationsbetriebsart (also n Aufwärtsverbindungspunktstrahlen zu einem Abwärtsverbindungspunktstrahl) auf Grundlage einer Auswahl von Kanal zu Kanal und von Strahl zu Strahl, und (iii) eine Nutzlastarchitektur, welche einfach, wirksam und mit den vorhandenen Techniken bei Satellitensignalverbindungssystemen kompatibel ist.
• Kein den Erfindern bekanntes Satellitensignalverbindungssystem stellt sämtliche derartige Merkmale zur Verfügung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Verbindungssystems für Satellitensysteme, bei welchem eine vollständige Verbindungsfähigkeit von Band zu Band möglich ist.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verbindungssystems für Satellitensignale, bei welchem eine vollständige Verbindungsfähigkeit von Strahl zu Strahl ermöglicht wird.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verbindungssystems für Satellitensignale, bei welchem eine vollständige oder teilweise Verbindungsfähigkeit von Kanal zu Kanal ermöglicht wird.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verbindungssystems für Satellitensignale, bei welchem eine vollständige Verbindungsfähigkeit von Band zu Band und von Strahl zu Strahl ermöglicht wird, sowie eine vollständige oder teilweise Verbindungsfähigkeit von Kanal zu Kanal.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Lösung der Schwierigkeiten, die voranstehend unter Bezug auf konventionelle Satellitensignalverbindungssysteme diskutiert wurden.
• Diese Ziele werden durch ein Satellitenkommunikationssystem gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 13 erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
• Die neue Verbindungssystemarchitektur kombiniert die Techniken von SSFDMA und Matrixumschaltung auf einzigartige Weise zur Vereinfachung der Gesamtkonstruktion und zur Erzielung der voranstehend aufgeführten Ziele. Bei der Erfindung werden mehrere Bänder oder Kanäle in eine gemeinsame Frequenz umgewandelt, bevor eine Matrixumschaltung vorgenommen wird, um nicht nur eine vollständige Verbindungsfähigkeit zwischen Strahlen innerhalb irgendwelcher Frequenzbänder zur Verfügung zu stellen, sondern auch zwischen Strahlen irgendeines Kanals innerhalb jedes Bands. Die vorgeschlagene, spezielle Nutzlastarchitektur ist dazu einsetzbar, eine Kommunikation zwischen jeder An-zahl und Kombination von Aufwärtsverbindungskanälen, Aufwärtsverbindungsbändern und Aufwärtsverbindungsstrahlen und jeder Anzahl und Kombination von Abwärtsverbindungskanälen, Abwärtsverbindungsbändern und Abwärtsverbindungs strahlen durchzuführen.
• Zur Lösung des Problems der vollständigen Verbindungsfähigkeit von Band zu Band wird zuerst das SSFDMA- Verfahren verwendet, und zwar nicht in einem einzigen Kanal, sondern in dem gesamten Band. Dann wird das Problem der vollständigen Verbindungsfähigkeit von Band zu Band und Strahl zu Strahl dadurch gelöst, daß die Ergebnisse des Einsatzes der SSFDMA-Verfahren auf der Grundlage von Band zu Band mit dem Einsatz des Matrixschaltverfahrens kombiniert werden. Nunmehr werden die Verbindungsfähigkeit von Band zu Band und die Verbindungsfähigkeit von Strahl zu Strahl innerhalb derselben Schaltmatrix zur Verfügung gestellt. Andere Merkmale, wie beispielsweise eine Strahlkombination auf den Aufwärtsverbindungen, eine Gesamtaussendung auf den Abwärtsverbindungen, und eine SSTDMA-Umschaltung für ausgewählte Kanäle, können sämtlich innerhalb derselben Schaltmatrix zur Verfügung gestellt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 zeigt ein konventionelles Satellitensignalverbindungssystem.
• Fig. 2 zeigt ein weiteres konventionelles Satellitensignalverbindungssystem.
• Fig. 3 zeigt verschiedene Bänder, die momentan von der ITU für Satellitenkommunikation zugeteilt sind.
• Fig. 4 zeigt ein Beispiel für das Ergebnis der vollständigen Verbindungsfähigkeit von Band zu Band, welche durch die Erfindung zur Verfügung gestellt wird.
• Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung.
• Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform einer Schaltmatrix gemäß der Erfindung zur Ermöglichung einer Signalsummierungs/Kombinationsbetriebsart.
• Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Schaltmatrix gemäß der Erfindung zur Ermöglichung einer Gesamtsendebetriebsart.
• Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Schaltmatrix gemäß der Erfindung zur Ermöglichung der Erfindung von TDMA-Verfahren.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUS FÜHRUNGSFORMEN
• Die vorliegende Erfindung löst sämtliche voranstehend angegebenen Schwierigkeiten durch Kombinieren einiger der vorhandenen Konzepte bei einer neuen und einfachen Nutzlastarchitektur, zur Bereitstellung einer vollständigen Verbindurigsfähigkeit von Band zu Band und einer vollständigen Verbindungsfähigkeit von Strahl zu Strahl, sowie einer vollständigen oder partiellen Verbindungsfähigkeit von Kanal zu Kanal. Dies führt dazu, daß diese neue Nutzlastarchitektur mit vorherigen Satellitennutzlasten kompatibel ist, da sie sämtliche Merkmale zur Verfügung stellt, die bei momentan verwendeten Satelliten verfügbar sind, und darüber hinaus stellt sie zusätzliche, neue Merkmale zur Verfügung, die bislang bei existierenden oder geplanten Satelliten nicht verfügbar waren. Es wird darauf hingewiesen, daß sämtliche bislang bekannten Schaltverfahren und Schalttechniken sich nicht mit dem Problem der vollständigen Verbindungsfähigkeit von Band zu Band beschäftigt haben. Frühere Vorgehensweisen in bezug auf die Verbindungsfähigkeit von Strahl zu Strahl innerhalb eines Kanals sind komplementär zur vorliegenden Erfindung, wogegen die vorliegende Erfindung die Bereitstellung einer vollständigen Verbindungsfähigkeit von Band zu Band und ebenso einer vollständigen Verbindungsfähigkeit von Strahl zu Strahl angeht.
• Die Fig. 4 und 5 beschreiben zusammen das grundlegende Konzept, welches bei dieser neuen Nutzlastarchitektur verwendet wird. Das gewünschte Ergebnis, also die vollständige Verbindungsfähigkeit von Band zu Band, ist in Fig.4 gezeigt. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, sind vier Aufwärtsverbindungsbänder UA, UB, UC und UD in dem Ku-Band (also zwischen 14 und 14,8 GHz) dargestellt, welche mit fünf Abwärtsverbindungsbändern DA, DB, DC, DD und DE kommunizieren, die ebenfalls in dem Ku-Band liegen (also zwischen 10,95 und 12,75 GHz). Aufwärtsverbindungsstrahlen von sämtlichen vier Aufwärtverbindungsbändern werden in eine niedrigere Frequenz umgewandelt, die in dem C-Band liegt (also zwischen 3,7 und 3,95 GHz). Diese Frequenzumwandlung beruht auf Vorgehensweisen, die bei SSFDMA verwendet werden. Allerdings wird bei der konventionellen SSFDMA-Vorgehensweise eine Umwandlung mehrerer Unterkanäle innerhalb eines Kanals in eine gemeinsame Frequenz durchgeführt, bevor eine Matrixumschaltung vorgenommen wird, um eine vollständige Verbindungsfähigkeit zwischen Strahlen innerhalb eines Kanals eines bestimmten Bandes zur Verfügung zu stellen.
• Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform einer Schaltung zur Ausführung der Satellitennutzlastarchitektur gemäß der vorliegenden Erfindung. Schaltungsbauteile, die ebenfalls in den konventionellen Systemen gemäß Fig. 1 und 2 vorgesehen sind, werden durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet wie jene, die in den Fig. 1 und 2 verwendet werden. Ein Hauptunterschied zwischen der Schaltung von Fig. 4 und jener gemäß Fig. 1 und 2 besteht darin, daß in den Fig. 1 und 2 die Eingangs-Aufwärtsverbindungsstrahlen sämtlich zum selben Band gehören. Daher sorgt die Schaltung gemäß Fig. 1 und 2 für eine vollständige Verbindungsfähigkeit zwischen den Strahlen innerhalb eines Bandes. Bei der Schaltung von Fig. 5 kommen jedoch die Eingangs-Aufwärtsverbindungsstrahlen aus vier unterschiedlichen Bändern. Daher sorgt die Schaltung von Fig. 5 für eine vollständige Verbindungsfähigkeit zwischen vier verschiedenen Aufwärtsverbindungsbändern und fünf verschiedenen Abwärtsverbindungsbändern. Zwar zeigt die dargestellte Ausführungsform eine vollständige Verbindungsfähigkeit zwischen verschiedenen Bändern in dem Ku-Band, jedoch ist die Schaltung einfach daran anpaßbar, vollständige Verbindungen zwischen irgendwelchen Bändern einschließlich des C-Bands, des Ku-Bands und der Ka-Bands untereinander zu bewerkstelligen.
• Nachstehend wird die Schaltung gemäß Fig. 5 im einzelnen beschrieben. Aufwärtsverbindungsstrahlen 1 bis 4 von irgendeinem Band, das für die Satellitenkommunikation verfügbar ist, werden in Empfangsantennen 9 und eine Empfangsschaltung 5 eingegeben. Dann wird jedes Aufwärtsverbindungs-Eingangssignal einem Frequenzherunterwandlerabschnitt 100 zugeführt, der einen Multiplizierer 102 und einen Festfrequenzoszillator 101 aufweist. Jedes Eingangssignal wird als Eingangsgröße an einen Multiplizierer 102 geschickt, wobei an den anderen Multiplizierereingang das Signal von einem Festfrequenzoszillator 101 angelegt wird. Sämtliche Frequenzen fa bis fd der Festfrequenzoszillatoren 101 sind so eingestellt, daß sie in demselben Frequenzband liegen, vorzugsweise in dem C-Band. Auf diese Weise liegt am Ausgang jedes der Frequenzherunterwandlerabschnitte 100 ein Signal in demselben Frequenzband. Diese Frequenzumwandlung muß deswegen erfolgen, da sämtliche Eingangsgrößen für eine Schreibmatrix zum selben Frequenzband gehören müssen, damit eine konventionelle Schaltmatrix verwendet werden kann. Zwar hat die Erfahrung gezeigt, daß vorzugsweise eine Herunterwandlung zu einer gemeinsamen Bandbreite vorgenommen wird, jedoch umfaßt die vorliegende Erfindung auch die Bereitstellung eines Systems, bei welchem eine Heraufwandlung auf eine gemeinsame Frequenzbandbreite vorgesehen ist.
• Die Signale werden dann entsprechend der gewünschten Anzahl N an Kanälen aufgeteilt, wobei jeder Kanal eine Bandbreite hat, die ein Segment der Bandbreite des Gesamtbandes des frequenztrans formierten Aufwärtsverbindungssignals darstellt. Falls gewünscht, können die voranstehend erwähnten N Kanäle weiter in eine zweite gemeinsame Frequenz umgewandelt werden, wie bei der SSFDMA-Technik wohlbekannt ist, um so eine Verbindungsfähigkeit von Kanal zu Kanal zu gestatten.
• Dann erzeugt die Schaltmatrix 6' gegenseitige Verbindungen auf wohlbekannte Weise zwischen den 4N Eingängen und den 5N Ausgängen, also durch Empfang von Befehlen von der Erde über die Steuereinheit 7' zum Steuern der Einschalt/Ausschalt- Schaltzustände der verschiedenen möglichen Eingangs/Ausgangs- Verbindungspfade.
• Jedes von den 5N Ausgangssignalen der Schaltmatrix 6' wird dann einem Frequenzaufwärtswandlerabschnitt 200 zugeführt, der einen Festfrequenzoszillator 201 sowie N Multiplizierer 202 aufweist.
• Ein Ausgangssignal des Festfrequenzoszillators 201 jedes Frequenzaufwärtswandlerabschnitts 200 wird als ein zusätzliches Eingangssignal an jeden der N Multiplizierer angelegt. Das Signal, welches von jedem der N Multiplizierer ausgegeben wird, wird daher bezüglich der Frequenz auf eine gewünschte Abwärtsverbindungsbandfrequenz angehoben, und an die Sendeschaltung 8 des Satelliten und weiter zur Sendeantenne 10 des Satelliten geschickt, zur Übertragung als ein Abwärtsverbindungsstrahl.
• Selbstverständlich sollte, falls die Aufwärtswandlungsalternative an der Eingangsseite der Schaltmatrix 6' durchgeführt wird, vor der Übertragung als Abwärtsverbindungsstrahlen eine Abwärtswandlung statt einer Aufwärtswandlung durchgeführt werden.
• Es wird deutlich, daß nunmehr für sämtliche Bänder und für sämtliche Strahlen eine vollständige Verbindungsfähigkeit erzielt ist. Fig. 5 zeigt, daß die Umschaltung für sämtliche Kanäle in sämtlichen Bändern in einer Schaltmatrix durchgeführt wird. In der Praxis kann diese Schaltmatrix zu groß werden, wenn sämtliche Kanäle von sämtlichen Strahlen innerhalb einer einzigen Schaltmatrix geschaltet werden.
• Alternativ hierzu kann die Schaltung gemäß Fig. 5 so geändert werden, daß statt nur einer Schaltmatrix N unterschiedliche Schaltmatrizen verwendet werden. Jede Schaltmatrix kann so ausgebildet sein, daß sie nur die Umschaltung jedes der Kanäle innerhalb der zugehörigen Bänder besorgt. Beispielsweise sorgt die Schaltmatrix Nr. 1 (von N Schaltmatrizen insgesamt) für eine Umschaltung zwischen sämtlichen Signalen des Kanals 1 in sämtlichen Bändern. Falls gewünscht, können die Abmessungen der Schaltmatrizen vergrößert werden, um so zusätzliche Eingangs- und Ausgangsports zur Verfügung zu stellen, die in Kombination mit Frequenzwandlern von Kanal zu Kanal verwendet werden können, die zwischen den zusätzlichen Ausgangsports einer Schaltmatrix und den zusätzlichen Eingangsports einer anderen Schaltmatrix vorgesehen sind, um eine Verbindungsfähigkeit von Kanal zu Kanal zu gestatten. Beispielsweise kann eine Schaltmatrix entsprechend Kanal 1 (unter N Kanälen) mit einem zusätzlichen Ausgangsport versehen sein, und eine Schaltmatrix entsprechend Kanal 2 kann mit einem zusätzlichen Eingangsport versehen sein. Ein Frequenzwandler, der das Signal des Kanals 1, welches von der Schaltmatrix des Kanals 1 ausgegeben wird, in eine Frequenz entsprechend der Frequenz des Kanals 2 umwandelt, ist bei diesem Beispiel zwischen dem zusätzlichen Ausgangsport der Schaltmatrix des Kanals 1 und dem zusätzlichen Eingangsport der Schaltmatrix des Kanals 2 vorgesehen. Auf diese Weise wird eine Verbindungsfähigkeit zwischen den Kanälen 1 und 2 erzielt. Je nach Wunsch kann eine vollständige oder partielle Verbindungsfähigkeit von Kanal zu Kanal dadurch bereitgestellt werden, daß die geeigneten zusätzlichen Eingangs- und Ausgangsports und die geeigneten Frequenzwandler zwischen den entsprechenden Schaltmatrizen vorgesehen werden.
• Weiter ist es möglich, die Anordnung gemäß Fig. 5 weiter so abzuändern, daß wie voranstehend geschildert, ein Aufwärtsverbindungsstrahl heruntergewandelt und in Kanäle unterteilt wird, jedoch nicht in eine Schaltmatrix eingegeben wird. Beispielsweise müssen einige Kanäle, die von Globalabdeckungsstrahlen bedient werden, nicht umgeschaltet werden, da die globale Strahlabdeckung sicherstellt, daß jeder Benutzer mit jedem anderen Benutzer kommunizieren kann, welcher denselben Strahl verwendet.
• Aus der voranstehenden Beschreibung wird deutlich, daß eine vollständige Verbindungsfähigkeit von Band zu Band und eine vollständige Verbindungsfähigkeit von Strahl zu Strahl infolge dieser neuen Nutzlastarchitektur verfügbar sind. Nachstehend werden weitere Merkmale beschrieben, die ebenfalls bei diesem Nutzlastdesign zur Verfügung stehen.
• Für Kreuzschienenschaltmatrizen des Kopplungstyps (wie sie in den Veröffentlichungen von Muratani et al und Prather et al beschrieben sind) sind Betriebsarten verfügbar, bei welchen eine Aufwärtsverbindungsstrahlkombination und eine Abwärtsverbindungs-Gesamtaussendung erfolgt. Diese zwei Betriebsarten, wie sie bei der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt werden, sind in Fig. 6 bzw. 7 gezeigt.
• Die Aufwärtsverbindungsstrahlkombinationsbetriebsart ist in Fig. 6 dargestellt. Es sind vier Eingangs- Aufwärtsverbindungssignale S&sub1; bis S&sub4; gezeigt, die in eine Schaltmatrix entlang vier getrennten horizontalen Matrixeingangsleitungen 1 bis 4 eingegeben werden. Jede der horizontalen Eingangsleitungen tritt in einen geschlossenen Schalterverbindungsabschnitt (durch einen schwarzen Punkt angedeutet) ein, die vertikal entlang einer vertikalen Ausgangsleitung D ausgerichtet angeordnet sind. Daher wird ein kombiniertes Signal, welches aus den vier Eingangssignalen S&sub1; bis S&sub4; besteht, entlang der Matrixausgangsleitung D ausgegeben.
• Die Abwärtsverbindungs-Gesamtsendebetriebsart ist in Fig. 7 gezeigt. Ein Eingangs-Aufwärtsverbindungssignal S&sub2; wird in eine Schaltmatrix entlang einer horizontalen Matrixeingangsleitung 2 eingegeben. Die horizontale Matrixeingangsleitung 2 schneidet fünf vertikale Matrixausgangsleitungen an geschlossenen Verbindungsstellen Daher ist das Signal S&sub2; an fünf vertikale Matrixausgangsleitungen A bis E angeschlossen, und wird das Signal S&sub2; "an alle gesendet", also Abwärtsverbindungsstrahlen über die fünf Matrixausgangsleitungen.
• Die vorliegende Erfindung setzt diese Art einer Kreuzschienenschaltmatrix in einer Nutzlastarchitektur ein, um die Vorteile der Strahlkombinationsbetriebsart (oder Signalsummierungsbetriebsart) und der Gesamtsendebetriebsart zu erzielen. Sobald diese Art von Schaltmatrix verwendet wird, kann der Schalter in Bereiche unterteilt werden, welche unterschiedliche Betriebsarten zur Verfügung stellen. Beispielsweise könnte ein Teil des Schalters die Kombinations- oder Summierungsbetriebsart (N-zu-eins) zur Verfügung stellen, ein Teil des Schalters könnte die Gesamtsendebetriebsart (eins-zu-N) zur Verfügung stellen, ein Teil des Schalters könnte kombinierte Summierung und Gesamtsendung (n-zu-M) zur Verfügung stellen, und ein Teil des Schalters könnte direkte eins-zu-eins-Verbindungen zur Verfügung stellen, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Eine weitere Ausführungsform besteht darin, den Matrixschalter auf solche Weise zu unterteilen, daß ein Abschnitt des Schalters die SSTDMA-Schaltfunktionen für eine Anzahl ausgewählter Strahlen und Kanäle zur Verfügung stellt. Ein Beispiel für diese Operation des SSTDMA-Typs unter Verwendung einer Schaltmatrix ist in Fig. 8 dargestellt.
• In Fig. 8 sind horizontale Matrixeingangsleitungen 3 und 4 gezeigt, die mit vertikalen Matrixausgangsleitungen D und E durch dynamisch geschaltete Verbindungsstellen verbunden werden. Zu einem bestimmten Zeitpunkt ist daher das Aufwärtsverbindungssignal S&sub3;, welches entlang der Matrixeingangsleitung 3 eingegeben wird, mit der Matrixausgangsleitung D verbunden, und zu einem späteren Zeitpunkt ist das Aufwärtsverbindungssignal S&sub4;, das entlang der Matrixeingangsleitung 4 eingegeben wird, mit der Matrixausgangsleitung D verbunden, wodurch die SSTDMA- Operation zur Verfügung gestellt wird.
• Es wird darauf hingewiesen, daß die Schaltsteuerung in gewisser Weise einfacher wäre, wenn SSTDMA nicht verwendet würde. In der Planungsstufe kann festgelegt werden, für wie viele Kanäle eine Ausrüstung mit der SSTDMA-Fähigkeit erforderlich wäre, so daß daher nicht sämtliche Schaltmatrizen die vollständigen Steuer- und Zeitgeberfunktionen aufweisen müssen, die für SSTDMA erforderlich sind.
• Weiterhin wird darauf aufmerksam gemacht, daß die voranstehend geschilderten gemischten Kombinations/Summations-, Gesamtaussendungs- und SSTDMA- Betriebsarten niemals vorher auf irgendeinem bekannten Raumfahrzeug verfügbar waren. Auch war diese gemischte Betriebsart niemals zusammen mit einer vollständigen Verbindungsfähigkeit von Band zu Band verfügbar, weder als Vorschlag noch in einem tatsächlichen Raumfahrzeug.
• Diese neue Nutzlastarchitektur ist nicht auf die Verwendung des Kopplungstyps von RF-Schaltmatrizen beschränkt. Wenn Demodulation an Bord und Signalverarbeitung in der Nutzlast vorgesehen sind, kann diese neue Nutzlastarchitektur beispielsweise digitale Basisbandschaltverfahren einsetzen, um dieselben Ziele zu erreichen, so daß die RF-Schaltmatrix durch eine entsprechende Basisbandschaltmatrix ersetzt werden könnte, mit dem sich hieraus ergebenden Vorteil, daß der G/T- Wert des Raumfahrzeugs nicht verschlechtert wird, wenn der Schalter die Strahlkombinations- oder Signalsummierungs- Funktion auf den Aufwärtsverbindungen zur Verfügung stellt.
• Bei Satelliten, welche zwei orthogonale Antennenpolarisationen verwenden, würde diese neue Nutzlastarchitektur die orthogonale Polarisation jedes Strahls als einen getrennten Strahl behandeln, und daher das Signal entsprechend ohne Schwierigkeit verarbeiten, so daß daher diese neue Nutzlastarchitektur auch mit doppelt polarisierten Satelliten kompatibel ist.
• Nachstehend werden weitere Vorteile der Nutzlastarchitektur gemäß der Erfindung beschrieben. Zuerst wird darauf hingewiesen, daß die gesamte Verbindungsschaltung auf niedrigen Leistungspegeln in einem Schalter auf solche Weise durchgeführt wird, daß der G/T-Wert des Raumfahrzeugs nicht wesentlich beeinflußt wird.
• Zweitens ist, abgesehen von einer redundanten Umschaltung der Hochleistungssendeverstärker, keine Hochleistungsumschaltung am "Ausgang" erforderlich nach der Leistungsverstärkung vor der Aussendung über die Antenne in der Abwärtsverbindung. Die Ausschaltung von Verlusten in Ausgangsschaltern, die für die grundlegende Redundanz nicht erforderlich sind, ergibt den höchstmöglichen Wirkungsgrad für vorgegebene Gleichstromleistungsanforderungen und verringert die Anforderungen an den Ausgleich von RF-Pfadverlusten.
• Drittens können die Hochleistungssender (üblicherweise TWTAs oder SSPAs) für jedes der Abwärtsverbindungsbänder optimiert werden, statt für mehr als ein Abwärtsverbindungsband zur Zeit, wie dies der Fall wäre, wenn andere Arten von Schaltarchitektur an Bord verwendet wurden. Dies verlangt Senderringredundanzanordnungen, die auf kleineren Ringen basieren, statt auf einem großen Ring, der sämtliche Sender umfaßt. Dies stellt angesichts der Tatsache keinen Nachteil dar, daß die Frequenzabstände von Band zu Band für eine Mehrfachbandnutzlast unter Verwendung der C-Bänder, der Ku- Bänder und der Ka-Bänder, und so weiter, recht groß sein können.
• Infolge der Einfachheit dieser neuen Nutzlastarchitektur und der Verwendung erprobter Technik in den RF-Schaltmatrizen werden sämtliche wünschenswerten Merkmale, wie die vollständige Verbindungsfähigkeit zwischen sämtlichen Bändern und sämtlichen Strahlen, vollständig flexible Kombinations- und Gesamtaussendebetriebsarten, und die Beibehaltung der SSTDMA-Option für auswählbare Strahlen und Kanäle, mit hoher Verläßlichkeit und Verfügbarkeit erzielt.
• Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf Satellitenkommunikationssignale beschrieben. Allerdings ist die Erfindung auch bei erdgebundenen Kommunikationssystemen einsetzbar, beispielsweise bei zellulären Mikrowellenradiosystemen.
• Der Umfang der Erfindung soll nicht durch die voranstehend geschilderten Ausführungsformen eingeschränkt werden. Stattdessen legen die nachfolgenden Patentansprüche den Umfang der Erfindung fest.

Claims (13)

1. Satellitenkommunikationssystem zur Bereitstellung einer vollständigen Verbindungsfähigkeit zwischen Eingangssignalen innerhalb zumindest eines Frequenzbandes und Ausgangssignalen innerhalb mehrerer Frequenzbänder, wobei die Bänder in den mehreren Frequenzbändern sich voneinander unterscheiden, und das System einen Satelliten aufweist, welcher enthält:

eine Eingangssignalempfangsvorrichtung (5, 9), welche einen Ausgang aufweist, zum Empfang der Eingangssignale;

eine erste Frequenzwandlervorrichtung (100), die an den Ausgang der Eingangssignalempfangsvorrichtung angeschlossen ist, um die Frequenzen der Eingangssignale zur Erzeugung erster frequenzgewandelter Signale umzuwandeln, die sämtlich innerhalb eines gemeinsamen Frequenzbandes liegen;

eine Schaltvorrichtung (6') zum Empfang der ersten frequenzgewandelten Signale als Eingangsgrößen und zur gegenseitigen Verbindung der ersten frequenzgewandelten Signale mit vorausgewählten Ausgängen auf der Grundlage gewünschter Übertragungspfade;

eine zweite Frequenzwandlervorrichtung (200) zum Empfang der ersten frequenzgewandelten Signale von der Schaltvorrichtung und zur Umwandlung der Frequenzen der ersten frequenzgewandelten Signale zur Erzeugung zweiter frequenzgewandelter Signale innerhalb der mehreren Frequenzbänder; und

eine Ausgangssignalerzeugungsvorrichtung (8, 10) zum Empfang der zweiten frequenzgewandelten Signale als die Ausgangssignale und zu deren Aussendung, so daß unabhängig von der Beziehung zwischen dem zumindest einen Frequenzband und den mehreren Frequenzbändern das System eine vollständige Verbindungsfähigkeit zwischen den Eingangssignalen innerhalb zumindest eines Frequenzbandes und den Ausgangssignalen innerhalb der mehreren Frequenzbänder zur Verfügung stellt.

2. System nach Anspruch 1, bei welchem Frequenzbandbreiten der zweiten frequenzgewandelten Signale den gewünschten Übertragungspfaden entsprechen.

System nach Anspruch 1, bei welchem die zweite Frequenzwandlervorrichtung die Frequenz der ersten frequenzgewandelten Signale in die mehreren Frequenzbänder umwandelt.

4. System nach Anspruch 1, bei welchem die Schaltvorrichtung eine Mikrowellenschaltmatrix (6') ist.

5. System nach Anspruch 4, bei welchem weiterhin eine Steuervorrichtung (7) zum Steuern der Umschaltung der Mikrowellenschaltmatrix vorgesehen ist.

6. System nach Anspruch 1, bei welchem die erste Frequenzwandlervorrichtung eine Herunterwandlervorrichtung (101, 102) zum Herunterwandeln der Frequenzen der Eingangssignale auf das gemeinsame Frequenzband aufweist.

7. System nach Anspruch 6, bei welchem die zweite Frequenzwandlervorrichtung eine Aufwärtswandlervorrichtung (201, 202) zum Heraufwandeln der Frequenzen der ersten frequenzgewandelten Signale in Frequenzen der Ausgangssignale aufweist.

8. System nach Anspruch 1, bei welchem die Ausgänge der ersten Frequenzwandlervorrichtung in eine ganzzahlige Anzahl N von Kanälen unterteilt sind, und jeder der N Kanäle in die Schaltvorrichtung eingegeben wird.

9. System nach Anspruch 8, bei welchem weiterhin Signale jedes der N Kanäle auf eine gemeinsame Frequenz frequenzgewandelt werden, und die auf diese Weise frequenzgewandelten Signale in die Schaltvorrichtung eingegeben werden, wodurch eine vollständige Verbindungsfähigkeit von Kanal zu Kanal ermöglicht wird.

10. System nach Anspruch 8, bei welchem die Schaltvorrichtung N Schaltmatrizen aufweist, eine für jeden der N Kanäle, und jede der N Schaltmatrizen Signale von einem entsprechenden der N Kanäle empfängt.

11. System nach Anspruch 10, bei welchem zumindest zwei der N Schaltmatrizen mit zumindest einem zusätzlichen Eingangsport und einem zusätzlichen Ausgangsport versehen sind, und weiterhin eine Frequenzwandlervorrichtung zwischen jedem derartigen zusätzlichen Ausgangsport einer der N Schaltmatrizen und dem zusätzlichen Eingangsport einer der N Schaltmatrizen vorgesehen ist, um so eine Verbindungsfähigkeit von Kanal zu Kanal zur Verfügung zu stellen.

12. System nach Anspruch 1, bei welchem das Satellitenkommunikationssystem weiterhin zugeordnete Erdkommunikationsstationen zum Aussenden und Empfangen von Kommunikationssignalen aufweist.

13. Satellitenkommunikationssystem zur Bereitstellung einer vollständigen Verbindungsfähigkeit zwischen Eingangssignalen innerhalb mehrerer Frequenzbänder, wobei sich die Bänder in den mehreren Frequenzbändern voneinander unterscheiden, und Ausgangssignalen innerhalb zumindest eines Frequenzbandes, wobei das System einen Satelliten aufweist, welcher enthält:

eine mit einem Ausgang versehene Eingangssignalempfangsvorrichtung (5, 9) zum Empfang der Eingangssignale;

eine erste Frequenzwandlervorrichtung (100), die einen Eingang aufweist, der an den Ausgang der Eingangssignalempfangsvorrichtung angeschlossen ist, zur Umwandlung der Frequenzen der Eingangssignale zur Erzeugung erster frequenzgewandelter Signale, die sämtlich innerhalb eines gemeinsamen Frequenzbandes liegen;

eine Schaltvorrichtung (6') zum Empfang der ersten frequenzgewandelten Signale als Eingangsgrößen und zur gegenseitigen Verbindung der ersten frequenzgewandelten Signale mit vorausgewählten Ausgängen auf der Grundlage gewünschter Übertragungspfade;

eine zweite Frequenzwandlervorrichtung (200) zum Empfang der ersten frequenzgewandelten Signale von der Schaltvorrichtung und zur Umwandlung der Frequenzen der ersten frequenzgewandelten Signale zur Erzeugung zweiter frequenzgewandelter Signale innerhalb des zumindest einen Frequenzbandes; und

eine Ausgangssignalerzeugungsvorrichtung (8, 10) zum Empfang der zweiten frequenzgewandelten Signale als die Ausgangssignale und zu deren Aussendung, so daß unabhängig von der Beziehung zwischen den mehreren Frequenzbändern und dem zumindest einen Frequenzband das System einevollständige Verbindungsfähigkeit zwischen den Eingangssignalen innerhalb der mehreren Frequenzbänder und den Ausgangssignalen innerhalb des zumindest einen Frequenzbandes zur Verfügung stellt.