DE69420066T2 - Erdempfangstation für Satellitensignale - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft eine Erdempfangsstation für den Empfang von Funksignalen von einer Satelliten-Relaisstation.
• In einem als Satellitenkommunikationssystem genutzten SCPC-(Single Channel Per Carrier - Ein-Kanal-pro-Täger)- System sind Sprachkanäle im Abstand von 45 kHz angeordnet. Da dieser Abstand für hohe Trägerfrequenzen im GHz-Band sehr knapp ist, und da höchste Frequenzgenauigkeit für die Demodulation in der Satellitenkommunikation angewendeter PSK-modulierter Signale erforderlich ist, sollte die Frequenzabstimmung in Empfängern für den Empfang dieser Kanäle sehr genau sein.
• In einem SPADE-(Single Channel per Carrier PCM multiple Access Demand assigment Equipment - Ein-Kanal-pro-Träger- Mehrfachzugriff-Bedarfszuordnungs)-System weist die Steuerstation einen Kommunikationskanal in Abhängigkeit von einer Zugriffsanforderung von einer Erdsendestation zu. Für diese Anforderungs/Zuweisungs-Kommunikation zwischen der Steuerstation und Erdkommunikationsstationen wird ein CSC (common signalling channel - gemeinsamer Signalisierungskanal) verwendet.
• Um eine genaue Abstimmung zu erleichtern, wird der CSC kontinuierlich von der Steuerstation übertragen.
• Erdsendestationen senden Zugriffanforderungssignale an die Steuerstation über den CSC in den Aufwärtskanälen.
• Erdempfangsstationen in dem System hören den von der Steuerstation gesendeten CSC ab, und wenn die Steuerstation über den CSC einer Empfangsstation einen Empfangskanal zuweist, stimmt die Empfangsstation eine Kanalempfängerfrequenz auf den zugewiesenen Kanal ab.
• Alle Kommunikationskanäle werden in Wellenpaketen übertragen.
• Fig. 2 stellt ein Blockschaltbild einer derartigen Empfangsstation nach dem Stand der Technik dar.
• Von einer Antenne 1 empfangene Funkfrequenzsignale werden von einem ersten Frequenzwandler 2 in erste Zwischenfrequenzsignale umgewandelt. Die ersten Zwischenfrequenzsignale aus dem Wandler 2 werden über einen Verteiler 3 einem Steuerempfänger 5 und einem Kanalempfänger 6 zugeführt.
• Gleiche Bezugszeichen in den Empfängern 5 und 6 bezeichnen gleiche Teile, und zur Empfängerunterscheidung wird daran ein den Empfänger bezeichnendes Bezugszeichen über einen Binden angehängt.
• Der Steuerempfänger 5 empfängt den CSC, phasensynchroniert einen VCO 44 (voltage controlled oscillator - spannungsgesteuerter Oszillator) mit der CSC-Trägerfrequenz und liefert das Ausgangssignal des VCO 44 als eine erste Lokaloszillatorfrequenz an den Wandler 2. Eine Phasenregelschleife für den VCO ist eine den VCO 44, den ersten Frequenzwandler 2, den zweiten Frequenzwandler 40-5, den zweiten Zwischenfrequenzverstärker 41-5, den Demodulator 42-5, das Tießpaßfilter 43, und wieder den VCO 44 umfassende geschlossene Schaltung. Ein Frequenzsynthesizer 48-5 liefert eine zweite Lokaloszillatorfrequenz an den zweiten Frequenzwandler 40-5.
• Wenn die CSC-Trägerfrequenz Fpr ist, ist die erste Lokaloszillator-(VCO)-frequenz F&sub1;, die zweite Lokaloszillatorfrequenz ist F2p, die Mittenfrequenz des zweiten Zwischenfrequenzverstärkers ist F2, und ein Demodulator 42-5 detektiert den Phasenfehler des Ausgangssignals des zweiten Zwischenfrequenzverstärkers 41-5, und der VCO ist mit der CSC-Trägerfrequenz in einer Beziehung Fpr - F&sub1; - F2p = F&sub2; (1) phasensynchronisiert. Da der Ziehbereich des Phasenregelbereichs sehr schmal ist, wird ein quarzgesteuerter Oszillator als VCO 44 verwendet.
• Ein Amplitudenpegel an einem Ausgang des zweiten Zwischenfrequenzverstärkers 41-5 wird von einem Pegeldetektor 45 detektiert. Der detektierte Pegel wird an den Wandler 2 zur Rückkopplungssteuerung der Verstärkung des Wandlers 2 geliefert.
• Somit werden alle Kanalfrequenzen in einem Funkfrequenzband genau in ein erstes Zwischenfrequenzband umgewandelt. Die ersten Zwischenfrequenzsignale werden dem Kanalempfänger 6 zugeführt, und eine Empfangsfrequenz eines Kanalempfängers wird von der zweiten Lokaloszillator bestimmt, welche von einem Synthesizer 48-6 geliefert wird.
• Der Kanalempfänger 6 hört den CSC ab, und wenn der Kanalempfänger 6 einen Befehl auf dem CSC zur Zuweisung einer Kanalfrequenz empfängt, wird dieser Befehl von einem Demodulator 42-6 demoduliert, von einem Dekoder in einem Datenprozessor 46 dekodiert, und steuert eine Logik 47-6 in Abhängigkeit von dem zugewiesenen Kanal. Die Logik 47-6 ändert die Ausgangsfrequenz des Synthesizers 48-6, um eine zweite Lokaloszillatorfrequenz zur Abstimmung auf den Empfang der zugewiesenen Kanalfrequenz zu erzeugen.
• Wenn eine Erdempfangsstation mehrere Kommunikationskanäle gleichzeitig empfängt, sind mehrere Kanalempfänger 6 gemäß Darstellung in Fig. 3 vorgesehen.
• In der Erdempfangsstation nach dem Stand der Technik liegt eine Verletzbarkeit vor. Wenn der Steuerempfänger 5 gestört ist, und die von dem VCO 44 gelieferte erste Lokaloszillatorfrequenz instabil ist, leiden alle Kanalempfänger 6 unter dieser Störung. Und wenn ein Reservegerät für den Steuerempfänger vorgesehen ist, um die Verletzbarkeit zu vermeiden, kann das Ersatzgerät auch nicht als Kanalempfänger verwendet werden, wenn alle anderen Kanalempfänger belegt sind.
• EP-A-324 363 offenbart eine Bedarfzuordnungs-Mehrfachzugriff-Steuersystem (demand assignment multiple access - DA- MA) für ein SCPC-Satellitenkommunikationssystem mit ersten und zweiten Steuerstationen, welche unabhängig eine zentralisierte DAMA-Steuerung über den entsprechenden CSC durchführen.
• Daher besteht eine wichtige Aufgabe der Erfindung darin, die Verletzbarkeit nach dem Stand der Technik zu beseitigen, und eine Erdempfangsstation bereitzustellen, in welcher ein Reservegerät des Steuerempfängers vorgesehen ist, und das Reservegerät für den Steuerempfänger solange als ein Kanalempfänger in der Station arbeitet, wie keine Störung in dem in tatsächlichen Einsatz befindlichen Steuerempfänger vorliegt.
• Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Einrichtung zum sofortigen Umschalten des Reservegerätes für den Steuerempfängers in einen Steuerempfänger für den tatsächlichen Einsatz.
• Um diese Aufgaben zu lösen, werden mindestens zwei Empfänger bereitgestellt, und einem von den Empfängern ein Betrieb als Steuerempfänger und den anderen Empfängern ein Betrieb als Kommunikationskanalempfänger zugewiesen. Insbesondere werden diese Aufgaben durch die Merkmale der Ansprüche gelöst.
• In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung weist eine Erdempfangsstation auf:
• einen ersten Frequenzwandler zum Umwandeln von Funkfrequenzsignalen von einer Satelliten-Relaisstation in entsprechende Signale in einem ersten Zwischenfrequenzband;
• mindestens zwei Empfänger, wobei jeder Empfänger als ein Steuerempfänger oder als ein Kanalempfänger verwendbar ist, der Steuerempfänger eine als ein CSC gesendete kontinuierliche Welle empfängt, eine erste mit der CSC-Trägerfrequenz phasensynchronisierte Lokaloszillatorfrequenz erzeugt, und die erste Lokaloszillatorfrequenz an den ersten Frequenzwandler liefert, während die Kanalempfänger Wellenpakete eines selektierten Kanals des SCPC-Systems empfangen; und
• eine Einrichtung zum Verwenden eines von den Empfängern als den Steuerempfänger und der anderen Empfänger bzw. des Empfängers als die bzw. den Kanalempfänger.
• Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden aus einer Betrachtung der nachstehenden Beschreibung, der beigefügten Ansprüche und der beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile bezeichnen. In den Zeichnungen zeigen:
• Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform dieser Erfindung;
• Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Erdempfangsstation nach dem Stand der Technik; und
• Fig. 3 ein weiteres Blockschaltbild einer Erdempfangsstation nach dem Stand der Technik.
• In Fig. 1 ist eine Ausführungsform dieser Erfindung dargestellt. Dieselben Bezugszeichen in Fig. 1 und Fig. 2 bezeichnen dieselben oder die entsprechenden Teile.
• Der erste Frequenzwandler 2 der vorliegenden Erfindung weist einen rauscharmen Verstärker 20 zum Verstärken von an der Antenne 1 empfangenen Funkfrequenzsignalen, einen ersten Mischer 21 und einen breitbandigen ersten Zwischenfrequenzverstärker 22 auf.
• Das Ausgangssignal des Wandlers 2 wird über einen Verteiler 3 Empfängern 4a, 4b und 4c zugeführt.
• Es werde angenommen, daß eine Entscheidung in einem (in der Zeichnung nicht dargestellten) Host-Computer getroffen wird, den Empfänger 4a als Steuerempfänger, den Empfänger 4c als Kanalempfänger, und den Empfänger 4b als universelles Reservegerät zu verwenden.
• In dem Empfänger 4a wird der Synthesizer 48-4a so gesteuert, daß er eine zweite Lokaloszillatorfrequenz zur Abstimmung auf die CSC-Frequenz erzeugt. Die Steuerung wird über die Endeinrichtung 7a, den Datenprozessor 46-4a und die Logik 47-4a zugeführt. In der Gleichung (1) ist diese zweite Lokaloszillatorfrequenz gleich F2p.
• Der Demodulator 42 eines Empfängers 4 ist ein Demodulator für PSK-modulierte Signale, und Erzeuger eines Phasenfehlers bei einer Frequenz F&sub2; in der Gleichung (1). Das Phasenfehlerausgangssignal wird an das Tiefpaßfilter 43-4a geliefert.
• Ein Selektor 8a verbindet den Ausgang des VCO 44-4a mit dem Wandler 2, und ein Selektor 8b verbindet den Ausgang des Pegeldetektors 45-4a mit dem Wandler 2. Ein Phasenregelkreis ist über dem VCO 44-4a, den Mischer 21, den zweiten Frequenzwandler 40-4a, den zweiten Zwischenfrequenzverstärker 41-4a, den Demodulator 42-4a, das Tiefpaßfilter 43-4a zurück zu dem VCO geschlossen, und ein Regelkreis mit negativer Rückkopplung ist von dem Pegeldetektor 45-4a aus über den ersten Zwischenfreguenzverstärker 22, den zweiten Frequenzwandler 40- 4a, den zweiten Zwischenfrequenzverstärker 41-4a zurück zu dem Pegeldetektor 45-4a geschlossen.
• Somit werden genaue erste Zwischenfrequenzsignale mit einer geeigneten Amplitude an die Empfänger 4b und 4c geliefert. In dem Kanalempfänger 4c wird der Synthesizer 48-6 über die Endeinrichtung 7c, den Datenprozessor 46-4c und die Logik 47-4b so gesteuert, daß er auf die CSC-Frequenz abstimmt. In dem Empfänger 4b wird der Synthesizer 48-4b so gesteuert, daß er auf den CSC abstimmt, wobei aber die demodulierten Signale in dem Datenprozessor 46-4b ignoriert werden, solange der Empfänger 4c den CSC abhört.
• Wenn eine Meldung einer Kanalzuweisung bei dem Empfänger 4c empfangen wird, wird die Meldung durch den Demodulator 42-4c demoduliert. Der Datenprozessor 46-4c dekodiert die Meldung und steuert den Synthesizer 48-4c so, daß er auf die zugewiesene Kanalfrequenz abstimmt. Wenn der Empfänger 6 aufhört den CSC abzuhören, beginnt der Zwei-Zweck-Empfänger 4b als ein weiterer Kanalempfänger zu arbeiten und hört den CSC ab.
• In dem Fall, bei dem der Empfänger 4a, welcher als Steuerempfänger arbeitet, eine Störung, wie z. B. einen Ausfall der VCO-Phasenregelung aufweist, verbindet der Host-Computer den Ausgang des VCO 44-4b über den Selektor 8b mit dem ersten Mischer 21, und verbindet den Ausgang des Pegeldetektors 45- 4b über den Selektor 8b mit dem ersten Zwischenfrequenzverstärker 22.
• Wenn die Störung in dem Empfänger 4a eine solche Störung wie der Ausfall der VCO-Phasenregelung ist, kann der Empfänger 4a immer noch als ein Kanalempfänger verwendet werden, und die Störung in dem Empfänger 4a hat keine negative Auswirkung auf die Erdempfangsstation.
• In einer Erdempfangsstation, in welcher das Verkehrsaufkommen klein ist, wird der Empfänger 4c in Fig. 1 weggelassen und der Empfänger 4a als ein Steuerempfänger verwendet, während der Empfänger 4b als ein Kanalempfänger verwendet wird. Wenn der Steuerempfänger eine Störung aufweist und die Störung in dem VCO 44-4a liegt, wird der Empfänger 4a als ein Kanalempfänger verwendet, und der Empfänger 4b als ein Steuerempfänger verwendet.

Claims (3)

1. Erdempfangsstation zum Empfangen von Funksignalen von einer Satelliten-Relaisstation, mit:

einem ersten Frequenzwandler (2) zum Umwandeln von Funkfrequenzsignalen von einer Satelliten-Relaisstation in entsprechende Signale in einem ersten Zwischenfrequenzband;

gekennzeichnet durch:

mindestens zwei Empfänger (4a, 4b), wobei jeder Empfänger als ein Steuerempfänger oder als ein Kanalempfänger verwendbar ist, der Steuerempfänger einen gemeinsamen Signalisierungskanal (CSC) übertragen in einem Ein-Kanal- pro-Träger-System (SCPC) in einer Satellitenkommunikation empfängt, eine mit der CSC-Trägerfrequenz phasensynchronisierte erste Lokaloszillatorfrequenz erzeugt, und die erste Lokaloszillatorfrequenz an den ersten Frequenzwandler (2) liefert; und

eine Einrichtung zum Verwenden eines der Empfänger als den Steuerempfänger und des anderen Empfängers bzw. der Empfänger als den bzw. die Kanalempfänger.

2. Erdempfangsstation nach Anspruch 1, wobei der Zwei-Zweck- Empfänger (4) aufweist:

einen zweiten Frequenzwandler (40-4) zum Umwandeln der aus dem ersten Frequenzwandler (2) über einen Verteiler (3) gelieferten ersten Zwischenfrequenzsignale in Signale in einem zweiten Zwischenfrequenzband mittels einer zweiten Lokaloszillatorfrequenz,

einen zweiten Zwischenfrequenzverstärker (41-4) mit einer vorbestimmten Bandbreite zum Verstärken zweiter Zwischenfrequenzsignale aus dem zweiten Frequenzwandler (40-4),

einen Demodulator (42-4) zum Demodulieren von Signalen aus dem zweiten Zwischenfrequenzverstärker (41-4),

eine Einrichtung zum Steuern der ersten von einem VCO (44-4) erzeugten Lokaloszillatorfrequenz mit einem in dem Demodulator (42-4) detektierten Phasenfehlersignal,

einen Pegeldetektor (45-4) zum Detektieren eines Amplitudenpegels des Ausgangssignals des zweiten Zwischenfrequenzverstärkers,

einen Datenprozessor (46-4) zum Dekodieren von Signalen aus dem Demodulator (42-4),

einen Frequenzsynthesizer (48-4) zum Erzeugen der zweiten Lokaloszillatorfrequenz, und

eine Einrichtung (47-4) zum Einstellen des Frequenzsynthesizers (48-4) durch den Datenprozessor (46-4), um eine selektierte zweite Lokaloszillatorfrequenz zu erzeugen.

3. Erdempfangsstation nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einrichtung zum Verwenden eines von den Empfängern als Steuerempfänger und des anderen Empfängers bzw. der Empfänger als den bzw. die Kanalempfänger aufweist:

eine Einrichtung zum Einstellen des Synthesizers (48- 4a) in einem ersten Zwei-Zweck-Empfänger (4a) derart, daß er eine zweite Lokaloszillatorfrequenz zur Abstimmung auf die CSC-Trägerfrequenz erzeugt,

einen ersten Selektor (8a) zum Verbinden des VCO-Ausgangs des ersten Zwei-Zweck-Empfängers (4a) mit dem ersten Frequenzwandler (2), und

einen zweiten Selektor (8b) zum Verbinden des Pegeldetektorausgangs des ersten Zwei-Zweck-Empfängers (4a) mit dem ersten Frequenzwandler (2).