DE69711408T2

DE69711408T2 - Verfahren und Apparat zur Bestimmung der Kennwerte von Komponenten eines Kommunikationskanals unter Last

Info

Publication number: DE69711408T2
Application number: DE69711408T
Authority: DE
Inventors: Gerhard Bethscheider; Guy Harles
Original assignee: Europeenne des Satellites SA
Current assignee: SES Astra SA
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: CN1505278A; JP2001527319A; AU739074B2; WO1999033204B1; EP1385284A2; HK1023237A1; TR200001785T2; CN1284223A; JP3554275B2; EA002140B1; EP0967744B1; PL192542B1; CA2315065C; AR017914A1; DK0930734T3; NO320227B1; BR9813696B1; KR20010024769A; KR100417168B1; IL136766A0

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und einen Apparat zum Bestimmen der Charakteristika von Bestandteilen eines Kommunikationskanals, insbesondere eines Transponders in einem unter Belastung stehenden Kommunikationssatelliten.
Die Charakteristika eines Kommunikationskanals können sich während der Lebensdauer der verwendeten Ausrüstung ändern. Verschiedene Tests können nicht nur am Beginn, sondern auch wiederholt während der Lebensdauer durchgeführt werden, um zu verifizieren, dass der Kommunikationskanal vorbestimmten Maßangaben entspricht. Üblicherweise werden diese Tests ohne den normalen Verkehr, d. h. ohne dass der Kommunikationskanal zur Übertragung eines Kommunikationssignals verwendet wird, durchgeführt. Dieses Szenario ist im Folgenden unter Bezugnahme auf Kommunikationssatelliten detaillierter erklärt, jedoch ohne die weiter unten stehend geoffenbarte Erfindung auf nur diese Anwendung zu beschränken, obwohl die Erfindung speziell auf diesem Gebiet anwendbar ist.
In einem Kommunikationssatelliten wird ein Kommunikationskanal eingerichtet, und zwar von einem Transponder des Satelliten mit mehreren Bestandteilen wie einer Empfangsantenne, einem Eingabe-Demultiplexer, einem Stromverstärker, einem Ausgabe- Multiplexer und einer Übertragungsantenne. Die Charakteristika des Transponders, wie der Amplitudengang und die Gruppenlaufzeit, werden nicht nur am Beginn der Lebensdauer der Raumsonde am Boden und nach dem Start im Umlauf, sondern auch während der Lebensdauer gemessen. Diese Messungen werden herkömmlicherweise ohne normalem Verkehr am Transponder, d. h. ohne zum Transponder übertragenem und durch den Transponder neu übertragenem Nutzlastsignal, durchgeführt.
Die Notwendigkeit, das Nutzlastsignal während der Tests abzuschalten, stellt nicht nur für den Benutzer des Transponders einen beträchtlichen Nachteil dar, da die Kommunikation unterbrochen wird, sondern auch für den Betreiber des Satelliten, da die Tests auf beschleunigte Weise durchgeführt werden müssen, um die Unterbrechung so kurz wie möglich zu halten. In einigen Fällen ist es unmöglich, Kommunikationen über den Kommunikationssatelliten zu unterbrechen, so dass die Bestandteile dieser Kanäle nach Eintritt in den Betrieb nicht getestet werden können.
Die US-A-4.637.017 bezieht sich auf das Überwachen des Eingangsstroms in einen Transponder eines TDMA-Kommunikationssatellitensystems. Bei TDMA-Systemen ist nur eine einzige Trägerfrequenz am Eingang des Wanderwellen-Röhrenverstärkers vorhanden, welcher daher nahe dem Sättigungspunkt der TWT bei Nichtvorhandensein von Nichtlinearität und Intermodulation betrieben werden kann. Zwecks Messung des Eingangs- Backoffs überträgt eine Überwachungsstation ein CW-Pilotsignal innerhalb der Bandbreite der Verstärker. In der Sicherheitszeit zwischen den Ausbrüchen misst die Überwachungsstation den nicht unterdrückten Pilotlevel-Ausgang durch den Verstärker. Während eine Bodenstation während der Wiederherstellung des Trägers einen nicht modulierten Träger oder während der Wiederherstellung des Takts einen in der Taktfrequenz modulierten Träger überträgt, misst die Überwachungsstation den durch die nicht lineare Wechselwirkung von Pilot und Träger unterdrückten Pilotlevel. Das Ausmaß der Pilotunterdrückung steht durch ein zuvor gemessenes oder theoretisch abgeleitetes Verhältnis in Bezug zum Eingangsstrom-Backoff des Trägers. Das Verhältnis zwischen Träger und unterdrücktem Geräusch wird bestimmt durch das Messen des Trägerlevels während der Wiederherstellung des Trägers und durch das Messen des unterdrückten Geräuschs während der Wiederherstellung des Trägers oder des Takts, und zwar durch einen Entstörfilter, welcher von allen übertragenen Signalen oder deren Intermodulationsprodukten weggerichtet ist. Die DE-A-36 44 175 offenbart ein Verfahren zum Übertragen von Daten und zusätzlichen Informationen über einen Satelliten zwecks Kontrolle des Datenkanals bzw. des Datennetzes. Die zusätzlichen Informationen werden als Pseudogeräuschsequenz übertragen, so dass dieselbe Frequnz zur Übertragung von Daten und zusätzlichen Informationen verwendet werden kann.
Die US-A-5,546,421 offenbart einen selbstersetzenden Verbreitungsspektrums-Richtkoppler, welcher in einer an einen bidirektionalen Eingangs-Ausgangs-Signalpfad gekoppelten Kommunikationsstation verwendet wird. Eine derartige Kommunikationsstation könnte beispielsweise ein einfaches Endgerät einer Telefonleitung sein. Eine Hybridschaltung ist definiert als Multi-Öffnungsbestandteil, welcher ein hereinkommendes Signal mit einer benachbarten Öffnung ohne Beeinflussung der anderen Öffnungen verwurzelt. Diese Eigenschaft wird "Richtwirkung" genannt, wobei die Qualität der Richtwirkung durch die "Isolation" charakterisiert ist. Die maximale Isolation ist erreicht, wenn der Übertragungspfad des bidirektionalen Signals eine Impedanz zur bidirektionalen Signalöffnung des Richtkopplers darstellt, welche der für den Richtkoppler konzipierten Impedanz entspricht. Die US-A-5,546,421 identifiziert das Problem, dass sich die vom bidirektionalen Signalpfad zum Richtkoppler vorgelegte Impedanz während des Betriebs dynamisch ändern kann. Daher ist die Verwendung eines Verbreitungsspektrums-Pilotsignals vorgeschlagen. Das Verbreitungsspektrums-Pilotsignal deckt die Bandbreite des Informationssignals ab und wird vom bidirektionalen Signalpfad widergespiegelt. Das Pilotsignal ist Phasen-ermittelt, aufbereitet und wird auf den Richtkoppler angewandt, um die Menge an Übertragungssignal, welches in einem Endlosschleifenbetrieb an die Empfangskarte gekoppelt ist, zu minimieren. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und eines Apparats zum Bestimmen der Charakteristika von Bestandteilen eines Kommunikationskanals, insbesondere eines Transponders eines Satelliten, ohne die Notwendigkeit, den Verkehr über den Kommunikationskanal zu unterbrechen.
Dieses und andere Ziele werden erreicht durch ein Verfahren zum Bestimmen der Charakteristika von Bestandteilen eines Kommunikationskanals, durch welchen auf einem vorbestimmten Level ein Nutzlastsignal übertragen wird, umfassend: das Erzeugen eines ersten Pseudogeräuschsignals PN(t); das Modulieren eines reinen Trägersignals f(t) mit dem ersten Pseudogeräuschsignal PN(t) zwecks Erzeugung eines PN-modulierten reinen Trägersignals s(t); das Übertragen des PN-modulierten reinen Trägersignals s(t) gleichzeitig mit dem Nutzlastsignal durch den Kommunikationskanal auf einem unter dem Level des Nutzlastsignals liegenden Level; das Empfangen eines Empfangssignals s'(t), welches nach Wandern durch den Kommunikationskanal dem PN-modulierten reinen Trägersignal s(t) entspricht; das Korrelieren des Empfangssignals s'(t) mit dem ersten Pseudogeräuschsignal PN(t) zwecks Erzeugung eines wiedergewonnenen Trägersignals f'(t); und das Bestimmen der Charakteristika von Bestandteilen des Kommunikationskanals auf Basis eines Vergleichs des reinen Trägersignals f(t) mit dem wiedergewonnenen Trägersignal f'(t), wobei diese Korrelation des Empfangssignals s'(t) und des ersten Pseudogeräuschsignals PN(t) durch Verzögerung des ersten Pseudogeräuschsignals PN(t) und Vervielfachung des verzögerten ersten Pseudogeräuschsignals PN(t) und des Empfangssignals s'(t) erreicht wird. Vorzugsweise beträgt der Level des PN-modulierten reinen Trägersignals s(t) zumindest 15 dB, vorzugsweise 25 dB oder mehr unter dem Level des Nutzlastsignals.
In einer weiteren Ausführungsform ist das erste Pseudogeräuschsignal PN(t) eine binäre Pseudogeräuschsequenz, welche vorzugsweise mittels eines Rückkopplungs-Schieberegisters erzeugt wird.
Eine Chiprate des ersten Pseudogeräuschsignals PN(t) beträgt weniger als 5 MChip/s und vorzugsweise weniger als oder gleich 2,5 MChip/s.
Zwecks Erzeugung einer Referenz umfasst das erfindungsgemäße Verfahren weiters: das Erzeugen eines zweiten Pseudogeräuschsignals PNR(t); das Modulieren eines Referenzträgersignals fR(t) mit dem zweiten Pseudogeräuschsignal PNR(t) zwecks Erzeugung eines PN-modulierten Referenzträgersignals sR(t); das Übertragen des PN-modulierten Referenzträgersignals sR(t) gleichzeitig mit dem Nutzlastsignal durch den Kommunikationskanal auf einem unter dem Level des Nutzlastsignals liegenden Level; das Empfangen eines Referenzempfangssignals sR'(t), welches nach Wandern durch den Kommunikationskanal dem PN-modulierten Referenzträgersignal sR(t) entspricht; das Korrelieren des Referenzempfangssignals sR'(t) mit dem zweiten Pseudogeräuschsignal PNR(t) zwecks Erzeugung eines wiedergewonnenen Referenzträgersignals fR'(t); und das Bestimmen der Charakteristika von Bestandteilen des Kommunikationskanals ebenfalls auf Basis eines Vergleichs des Referenzträgersignals fR(t) mit dem wiedergewonnenen Trägersignal fR'(t).
Vorzugsweise beträgt der Level des PN-modulierten Referenzträgersignals sR(t) zumindest 15 dB, vorzugsweise 25 dB oder mehr unter dem Level des Nutzlastsignals.
In einer weiteren Ausführungsform ist das zweite Pseudogeräuschsignal PN(t) eine binäre Pseudogeräuschsequenz, welche vorzugsweise mittels eines Rückkopplungs-Schieberegisters erzeugt wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird diese Korrelation des Referenzempfangssignals sR'(t) und des zweiten Pseudogeräuschsignals PNR(t) durch Verzögerung des zweiten Pseudogeräuschsignals PNR(t) und Vervielfachung des verzögerten zweiten Pseudogeräuschsignals PNR(t) und des Referenzempfangssignals sR'(t) erreicht.
Das wie obenstehend charakterisierte erfindungsgemäße Verfahren ist besonders anwendbar, wenn der Kommunikationskanal ein Transponder eines Kommunikationssatelliten ist. Das PN-modulierte Referenzsignal sR(t) kann durch denselben Transponder des Satelliten übertragen werden, allerdings darf das zweite Pseudogeräuschsignal PNR(t) dann nicht mit dem Pseudogeräuschsignal PN(t) korreliert werden. Das PN-modulierte Referenzsignal sR(t) kann auch durch einen anderen Transponder des Satelliten übertragen werden.
Die Charakteristika des Kommunikationssignals können Gruppenlaufzeit und Amplitudengang sein.
Obige und andere Ziele werden auch erzielt durch einen Apparat zum Bestimmen der Charakteristika von Bestandteilen eines Kommunikationskanals, durch welchen auf einem vorbestimmten Level ein Nutzlastsignal übertragen wird, umfassend eine erste Einrichtung zum Erzeugen von Pseudogeräuschsignalen zwecks Erzeugung eines Pseudogeräuschsignals PN(t); eine erste Modulationseinrichtung; zum Modulieren eines reinen Trägersignals f(t) mit dem ersten Pseudogeräuschsignal PN(t) zwecks Erzeugung eines PN-modulierten reinen Trägersignals s(t); eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen des PN-modulierten reinen Trägersignals s(t) gleichzeitig mit dem Nutzlastsignal durch den Kommunikationskanal auf einem unter dem Level des Nutzlastsignals liegenden Level; eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines Empfangssignals s'(t), welches nach Wandern durch den Kommunikationskanal dem PN-modulierten reinen Trägersignal s(t) entspricht; eine erste Korrelationseinrichtung zum Korrelieren des Empfangssignals s'(t) mit dem Pseudogeräuschsignal PN(t) zwecks Erzeugung eines wiedergewonnenen Trägersignals f'(t); und weiters umfassend eine erste Verzögerungseinrichtung zum Verzögern des ersten Pseudogeräuschsignals PN(t).
Vorzugsweise beträgt der Level des PN-modulierten reinen Trägersignals s(t) zumindest 15 dB, vorzugsweise 25 dB oder mehr unter dem Level des Nutzlastsignals.
In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Einrichtung zum Erzeugen von Pseudogeräuschsignalen ein Rückkopplungs-Schieberegister.
Eine Chiprate des ersten Pseudogeräuschsignals PN(t) beträgt weniger als 5 MChip/s, vorzugsweise weniger als oder gleich 2,5 MChip/s.
Zwecks Erzielung einer Referenz umfasst obiger Apparat weiters eine zweite Einrichtung zum Erzeugen von Pseudogeräuschen zwecks Erzeugung eines zweiten Pseudogeräuschsignals PNR(t); eine zweite Modulationseinrichtung zum Modulieren eines Referenzträgersignals fR(t) mit dem zweiten Pseudogeräuschsignal PNR(t) zwecks Erzeugung eines PN-modulierten Referenzträgersignals sR(t); eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen des PN- modulierten Referenzträgersignals sR(t) gleichzeitig mit dem Nutzlastsignal durch den Kommunikationskanal auf einem unter dem Level des Nutzlastsignals liegenden Level; eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines Referenzempfangssignals sR'(t), welches nach Wandern durch den Kommunikationskanal dem PN-modulierten Referenzträgersignal sR(t) entspricht; und eine zweite Korrelationseinrichtung zum Korrelieren des Referenzempfangssignals sR'(t) mit dem zweiten Pseudogeräuschsignal PNR(t) zwecks Erzeugung eines wiedergewonnenen Referenzträgersignals fR'(t).
Vorzugsweise beträgt der Level des PN-modulierten Referenzträgersignals s(t) zumindest 15 dB, vorzugsweise 25 dB oder mehr unter dem Level des Nutzlastsignals.
In einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Einrichtung zum Erzeugen von Pseudogeräuschsignalen ein Rückkopplungs-Schieberegister.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst obiger Apparat weiters eine zweite Verzögerungseinrichtung zum Verzögern des zweiten Pseudogeräuschsignals PNR(t). Zusammenfassend wird zum Bestimmen der Charakteristika von Bestandteilen eines Kommunikationskanals, zum Beispiel eines Transponders in einem Kommunikationssatelliten, ein reines Trägersignal f(t) mit einem Pseudogeräuschsignal PN(t) moduliert und durch den Kommunikationskanal auf einem Level übertragen, welcher unter dem Level eines Nutzlastsignals liegt, welches gleichzeitig über den Kommunikationskanal überragen wird. Das empfangene Signal s'(t) wird zwecks Erzielung eines wiedergewonnenen Trägersignals f'(t) mit demselben Pseudogeräuschsignal PN(t) korreliert. Das reine Trägersignal f(t) und das wiedergewonnene Trägersignal f'(t) werden zusammen verwendet, um die gewünschten Charakteristika zu bestimmen. Da das PN-modulierte reine Trägersignal s(t) auf einem niedrigen Level übertragen wird, ist es möglich, Messungen ohne Abschalten des Nutzlastsignals durchzuführen.
Der wichtigste Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und Apparats besteht natürlich darin, dass dass Nutzlastsignal für die Durchführung der Messungen nicht abgeschaltet werden muss. Dies beschränkt beträchtlich die für die Wartung und Überprüfung des Kommunikationskanals erforderliche Stillstandszeit und fördert somit die Verfügbarkeit von Leistungen.
Ein anderer sehr wichtiger Vorteil ist die Tatsache, dass es mit diesem Verfahren und Apparat möglich ist, die Charakteristika von Bestandteilen eines Kommunikationskanals unter realistischen Bedingungen zu messen. Zum Beispiel sind die IMUX- und OMUX-Filter in einem Satellitentransponder Wellenleiterfilter, und die Charakteristika dieser Filter ändern sich mit der Temperatur. Normalerweise werden die Filter während des Betriebs nicht gleichmäßig, sondern in Abhängigkeit vom Nutzlastsignal erhitzt. Wird das Nutzlastsignal abgeschaltet, ändert sich die Temperaturverteilung im Vergleich zum normalen Betrieb, sogar wenn die Testsignale eine gewisse Energie zum Erhitzen der Filter schaffen. Somit können mit herkömmlichen Verfahren die Charakteristika unter den im unter Belastung stehenden Kommunikationskanal vorhandenen Bedingungen nicht bestimmt werden. Zusätzlich ist im vorgeschlagenen Verfahren die spektrale Leistungsdichte des Messsignals beträchtlich niedriger als die spektrale Leistungsdichte des Nutzlastsignals, so dass es möglich ist, das Verhalten des Kommunikationskanals unter den realistischsten Bedingungen zu charakterisieren.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass im Fall eines Satellitenkommunikationskanals die Umwandlungsfrequenz der Aufwärtsstrecke/Abwärtsstrecke ohne Unterbrechung des Nutzlastsignals und gleichzeitig mit den anderen Messungen gemessen werden kann.
Im Folgenden ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform detaillierter und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Transponders eines Kommunikationssatelliten;
Fig. 2 zeigt ein schematisches Diagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Apparats;
Fig. 3a und 3b zeigen die Messergebnisse darstellende Diagramme;
Fig. 4 zeigt ein schematisches Diagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Apparats.
Zum Zweck des Beschreibens einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt Fig. 1 die Bestandteile eines Transponders in einem Kommunikationssatelliten als Beispiel für einen Kommunikationskanal.
Ein Transponder eines Kommunikationssatelliten umfasst eine Empfangsantenne 1 zum Empfangen eines von einer (nicht gezeigten) Bodenstation gesendeten Aufwärtsstreckensignals. Ein Ausgangssignal dieser Empfangsantenne 1 wird nach der Frequenzumwandlung im Frequenzwandler 2 in einen Eingangsdemultiplexer (IMUX) 3 gespeist. Der Eingangsdemultiplexer 3 umfasst mehrere erste Filter 4-1 bis 4-n zum Trennen individueller Signale innerhalb des Signals von der Antenne. Typischerweise ist ein Filter für jedes Signal, welches von den anderen über die Empfangsantenne 1 empfangenen Signalen zu trennen ist, vorgesehen und stimmt mit einem Kommunikationskanal überein. Die n- Ausgangssignale des Eingangsdemultiplexers 3 werden in eine entsprechende Anzahl an Hochleistungsverstärkern 5-1 bis 5-n gespeist, von denen in jedem eine Wanderwellenröhre (TWT) zum Verstärken der Ausgangssignale des Eingangsdemultiplexers 3 eingesetzt ist. Da jeder der Hochleistungsverstärker normalerweise an seinem Sättigungspunkt betrieben wird, würden mehrstellige Signale Intermodulationsprodukte und eine Verzerrung der Signale schaffen. Die Verstärkerausgangssignale werden durch die zweiten Filter 6-1 bis 6-n, welche Teil eines die n-Verstärkerausgangssignale vereinigenden Ausgangsmultiplexers (OMUX) 7 sind, geleitet. Das Ausgangssignal des Ausgangsmultiplexers 7 wird zwecks Übertragung zum gewünschten Gebiet am Boden in eine Übertragungsantanne 8 gespeist.
Da die im Eingangsdemultiplexer (IMUX) 3 und im Ausgangsmultiplexer (OMUX) 7 vorgesehenen Filter einen starken Einfluss auf die Leistung des Transponders haben, ist das erfindungsgemäße Verfahren im Folgenden hinsichtlich der Messung zweier spezifischer Charakteristika dieser Bestandteile des Transponder-Kommunikationskanals, nämlich des Amplitudengangs und der Gruppenlaufzeit, erklärt, wobei das erfindungsgemäße Verfahren für diese Anwendung besonders geeignet ist. Dieselben oder andere Charakteristika anderer Bestandteile des Kommunikationskanals können jedoch mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und Apparats bestimmt werden.
Erfindungsgemäß wird in einer wie in Fig. 2 gezeigten Bodenstation ein Pseudogeräuschsignal PN(t) mittels eines Pseudogeräuschsignalgenerators 9, beispielsweise eines Rückkopplungs-Schieberegisters oder einer Speichervorrichtung, worin eine. Sequenz von Werten eines Pseudogeräuschsignals gespeichert ist, erzeugt. Das Pseudogeräuschsignal PN(t) hat bei Nullverzögerung eine sehr scharfe Autokorrelationsfunktion. Dies ermöglicht die Bestimmung der Zeitverzögerung zwischen dem örtlich erzeugten Pseudogeräuschsignal PN(t) und einem empfangenen Signal, welches wegen der Übertragungszeit verzögert ist. Ein reines Trägersignal f(t) mit einer variablen Frequenz, welche, wie weiter untenstehend erklärt, variiert wird, wird mittels eines ersten Vervielfachers 10 mit dem Pseudogeräuschsignal PN(t) moduliert, um ein PN-moduliertes reines Trägersignal s(t) = PN(t) · f(t) zu bilden. Die Chiprate des Pseudogeräuschsignals PN(t), welche die Bandbreite dieses Signals bestimmt, ist so gewählt, dass die Bandbreite des PN-modulierten reinen Trägersignals s(t) im Vergleich zu den erwartenen Höchstwerten in der Gruppenlaufzeit des Kommunikationskanals schmal ist. Typischerweise kann die Chiprate des Pseudogeräuschsignals mit weniger als 5 Mchip/s gewählt werden.
Das PN-modulierte reine Trägersignal s(t) wird in einen Aufwärtswandler 11 gespeist und über einen Hochleistungsverstärker 12 zu einer Antenne 13, welche das PN-modulierte reine Trägersignal s(t) zum Transponder des Kommunikationssatelliten überträgt, welcher sich im Test befindet. Vom Standpunkt eines ein Nutzlastsignal zum Satelliten übertragenden Benutzers bleibt der Transponder jedoch während des Test verwendbar und kann durchgehend mit einem Nutzlastsignal versorgt werden.
Erfindungsgemäß liegt der Level des übertragenen PN-modulierten reinen Trägersignals s(t) ausreichend, zum Beispiel ungefähr 15 bis 25 dB oder mehr, unter dem Level des Nutzlastsignals, so dass sich das Nutzlastsignal nicht in besonderem Maße verschlechtert. Aus diesem Grund kann das PN-modulierte reine Trägersignal s(t) übertragen werden, während sich der Kommunikationskanal in Verwendung befindet, d. h. gleichzeitig mit einem Nutzlastsignal, welches von derselben oder einer anderen Bodenstation zum Transponder des Satelliten übertragen wird.
Die Frequenz des reinen Trägersignals f(t) wird geändert, so dass sie von der niedrigsten zur höchsten Frequenz des Durchlassbands der Filter im Satellitentransponder oder irgendeinem anderen Bestandteil eines sich im Test befindlichen allgemeinen Kommunikationskanals streicht. Das PN-modulierte reine Trägersignal s(t) hat wegen dem Pseudogeräuschsignal PN(t) eine schmale Bandbreite, so dass der Amplitudengang und die Gruppenlaufzeit des Kommunikationskanals bei ausgewählten getrennten Frequenzen bestimmt werden können, wie im Folgenden beschrieben.
In der Ausführungsform wird die Antenne 13 auch zum Empfang des vom Transponder des Satelliten neu übertragenen Signals, in anderen Worten, des Signals, welches durch den Kommunikationskanal gewandert ist, verwendet. Das Ausgangssignal der Antenne 13 wird durch einen Abwärtswandler 14 geleitet, um ein Empfangssignal s'(t) zu erhalten, welches in einen zweiten Vervielfacher 15 gespeist wird, der auch dasselbe, allerdings verzögerte Pseudogeräuschsignal PN(t) empfängt. Die Verzögerung wird durch die Verzögerungseinrichtung 16 erzeugt, welche so eingestellt ist, dass der Ausgang des zweiten Vervielfachers 15 maximal wird. Dadurch wird das Empfangssignal s'(t) vervielfacht, in anderen Worten, es wird mit genau demselben Pseudogeräuschsignal PN(t) korreliert, welches zur Erzeugung des PN-modulierten reinen Trägersignals s(t) verwendet wurde, und ein wiedergewonnenes Trägersignal f'(t), welches im Vergleich mit dem reinen Trägersignal f(t) nur verzögert und abgeschwächt ist, wird erzielt. Somit können der Amplitudengang, welcher der Abschwächung des wiedergewonnenen Trägersignals f'(t) entspricht, und die Gruppenlaufzeit, welche der Verzögerung des wiedergewonnenen Trägersignals f'(t) entspricht, des Transponders des Satelliten als Beispiel eines allgemeinen Kommunikationskanals leicht bestimmt werden. Die Laufzeit eines schmalbandigen Signals auf seiner Mittelfrequenz entspricht der Gruppenlaufzeit der Filter, wenn die Phase in der Signalbandbreite linear angeglichen werden kann. Die Chiprate des PN-Signals wird dementsprechend bestimmt.
Hinsichtlich der Kommunikationssatelliten ist es ausreichend, den Amplitudengang und die Gruppenlaufzeit über das Durchlassband eines Transponders nur relativ zum Amplitudengang und zur Gruppenlaufzeit bei Mittelfrequenz des Durchlassbands zu bestimmen. Daher ist es ausreichend, das Pseudogeräuschsignal PN(t) derart zu verzögern, dass die Amplitude des wiedergewonnenen Trägersignals f'(t) maximal wird, bzw. die Amplitude und die Verzögerung bei Mittelfrequenz von der Amplitude und der Verzögerung bei irgendeiner anderen Frequenz im Durchlassband abzuziehen.
Die Fig. 3a und 3b zeigen ein typisches Messergebnis für den Amplitudengang (Fig. 3a) und die Gruppenlaufzeit (Fig. 3b), wie vom erfindungsgemäßen Verfahren erzielt.
Im Fall eines Satellitenkommunikationskanals, d. h. eines Transponders, ist anzumerken, dass sich während der Messungen die Distanz zum Satelliten wegen der Bewegungen des Satelliten ändern kann. Während der Messungen kann sich wegen der atmosphärischen Auswirkungen auch die Abschwächung des Pfadverlusts zwischen der Bodenstation und dem Satelliten ändern. Da in obiger Ausführungsform der Amplitudengang und die Gruppenlaufzeit durch Abziehen des Amplitudengangs und der Gruppenlaufzeit bei Mittelfrequenz von den jeweiligen Werten bei anderen einzelnen Frequenzen bestimmt werden, kann wegen der zuvor erwähnten Satellitenbewegungen und atmosphärischen Auswirkungen oder anderer Einflüsse ein Fehler auftreten.
Wie in Fig. 4 gezeigt, kann ein Referenzsignal sR(t) zur Kompensierung des zuvor erwähnten Messfehlers verwendet werden. In Fig. 4 werden dieselben Referenzzeichen für die obenstehend bereits beschriebenen Teile verwendet und auf obige Beschreibung dieser Teile wird Bezug genommen. Das Referenzsignal sR(t) wird mittels eines dritten Vervielfachers 18 erzeugt, welcher ein zweites Pseudogeräuschsignal PNR(t) empfängt, welches nicht mit dem ersten Pseudogeräuschsignal PN(t) korreliert wird und durch einen zweiten Pseudogeräuschgenerator 17 erzeugt wird, und ein Referenzträgersignal fR(t), welches bei einer festgesetzten Frequenz irgendwo innerhalb des Durchlassbands desselben Transponders oder im Durchlassband eines anderen Transponders im selben Satelliten mit einer anderen Mittelfrequenz plaziert sein kann. Wie in obiger Ausführungsform wird ein PN-moduliertes Referenzträgersignal sR(t) zum Satelliten übertragen und wird das Referenzempfangssignal sR'(t) mit dem zweiten Pseudogeräuschsignal PNR(T) vervielfacht, um das wiedergewonnene Referenzsignal fR'(t) zu erhalten. Während das Messsignal in der Frequenz über das Transponder-Durchlassband gestrichen wird, bleibt die Frequenz des Referenzträgersignals fR(t) bei einer festgesetzten Frequenz. Daher können ein korrigierter Amplitudengang und eine korrigierte Gruppenlaufzeit des Kommunikationskanals erzielt werden, indem die Werte des Referenzsignals von den Werten der Messsignale zur entsprechenden Zeit abgezogen werden. Eine Abweichung der beschriebenen Messung der Gruppenlaufzeit besteht im Messen der Phase des rekonstruierten Trägers des PN-modulierten Signals bei einer spezifizierten Frequenz, welche sehr nahe der ersten Frequenz ist, es ist möglich, die Gruppenlaufzeit bei der in der Mitte von beiden Messfrequenzen plazierten Frequenz anzunähern, indem die Phasendifferenz ermittelt und durch den Frequenzunterschied geteilt wird.
Obenstehend wurden nur Pseudogeräuschsignale besprochen, da diese Signale vergleichsweise leicht erzeugt werden können. Es können jedoch echte Geräuschsignale im erfindungsgemäßen Verfahren und Apparat verwendet werden. Die Eigenschaften von echten und Pseudogeräuschsignalen sind dem Fachmann gut bekannt und sind beispielsweise bei Bernard Skiar, "Digital Communications - Fundamentals and Applications", Prentice Hall, 1988, beschrieben.

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen der Charakteristika von Bestandteilen eines Kommunikationskanals, durch welchen auf einem vorbestimmten Level ein Nutzlastsignal übertragen wird, umfassend:

- das Erzeugen eines ersten Pseudogeräuschsignals PN(t);

- das Modulieren eines reinen Trägersignals f(t) mit dem ersten Pseudogeräuschsignal PN(t) zwecks Erzeugung eines PN-modulierten reinen Trägersignals s(t);

- das Übertragen des PN-modulierten reinen Trägersignals s(t) gleichzeitig mit dem Nutzlastsignal durch den Kommunikationskanal auf einem unter dem Level des Nutzlastsignals liegenden Level;

- das Empfangen eines Empfangssignals s'(t), welches nach Wandern durch den Kommunikationskanal dem PN-modulierten reinen Trägersignal s(t) entspricht;

- das Korrelieren des Empfangssignals s'(t) mit dem ersten Pseudogeräuschsignal PN(t) zwecks Erzeugung eines wiedergewonnenen Trägersignals f'(t); und

- das Bestimmen der Charakteristika von Bestandteilen des Kommunikationskanals auf Basis eines Vergleichs des reinen Trägersignals f(t) mit dem wiedergewonnenen Trägersignal f'(t),

wobei diese Korrelation des Empfangssignals s'(t) und des ersten Pseudogeräuschsignals PN(t) durch Verzögerung des ersten Pseudogeräuschsignals PN(t) und Vervielfachung des verzögerten ersten Pseudogeräuschsignals PN(t) und des Empfangssignals s'(t) erreicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Level des PN-modulierten reinen Trägersignals s(t) zumindest 15 dB unter dem Level des Nutzlastsignals liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, worin der Level des PN-modulierten reinen Trägersignals s(t) zumindest 25 dB unter dem Level des Nutzlastsignals liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, worin das erste Pseudogeräuschsignal PN(t) eine binäre Pseudogeräuschsequenz ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin die binäre Pseudogeräuschsequenz mittels eines Rückkopplungs-Schieberegisters oder einer Speichervorrichtung, worin eine Sequenz von Werten eines Pseudogeräuschsignals gespeichert ist, erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der Anspruche 1-5, worin eine Chiprate des ersten Pseudogeräuschsignals PN(t) weniger als 5 MChip/s beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, worin eine Chiprate des ersten Pseudogeräuschsignals PN(t) weniger als oder gleich 2,5 MChip/s beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, weiters umfassend:

- das Erzeugen eines zweiten Pseudogeräuschsignals PNR(t);

- das Modulieren eines Referenzträgersignals fR(t) mit dem zweiten Pseudogeräuschsignal PNR(t) zwecks Erzeugung eines PN-modulierten Referenzträgersignals sR(t);

- das Übertragen des PN-modulierten Referenzträgersignals sR(t) gleichzeitig mit dem Nutzlastsignal durch den Kommunikationskanal auf einem unter dem Level des Nutzlastsignals liegenden Level;

- das Empfangen eines Referenzempfangssignals sR(t), welches nach Wandern durch den Kommunikationskanal dem PN-modulierten Referenzträgersignal sR(t) entspricht;

- das Korrelieren des Referenzempfangssignals sR'(t) mit dem zweiten Pseudogeräuschsignal PNR(t) zwecks Erzeugung eines wiedergewonnenen Referenzträgersignals fR'(t); und

- das Bestimmen der Charakteristika von Bestandteilen des Kommunikationskanals ebenfalls auf Basis eines Vergleichs des Referenzträgersignals fR(t) mit dem wiedergewonnenen Trägersignal fR'(t).

9. Verfahren nach Anspruch 8, worin der Level des PN-modulierten Referenzträgersignals sR(t) zumindest 15 dB unter dem Level des Nutzlastsignals liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, worin der Level des PN-modulierten Referenzträgersignals sR(t) zumindest 25 dB unter dem Level des Nutzlastsignals liegt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-10, worin das zweite Pseudogeräuschsignal PN(t) eine binäre Pseudogeräuschsequenz ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, worin die binäre Pseudogeräuschsequenz mittels eines Rückkopplungs-Schieberegisters oder einer Speichervorrichtung, worin eine Sequenz von Werten eines Pseudogeräuschsignals gespeichert ist, erzeugt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-12, worin diese Korrelation des Referenzempfangssignals sR'(t) und des zweiten Pseudogeräuschsignals PNR(t) durch Verzögerung des zweiten Pseudogeräuschsignals PNR(t) und Vervielfachung des verzögerten zweiten Pseudogeräuschsignals PNR(t) und des Referenzempfangssignals sR'(t) erreicht wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13, worin der Kommunikationskanal ein Transponder eines Kommunikationssatelliten ist.

15. Verfahren nach den Ansprüchen 13 und 14, worin das PN-modulierte Referenzsignal SR(t) durch denselben Transponder des Satelliten übertragen und das zweite Pseudogeräuschsignal PNR(t) nicht mit dem Pseudogeräuschsignal PN(t) korreliert ist.

16. Verfahren nach den Ansprüchen 13 und 14, worin das PN-modulierte Referenzsignal sR(t) durch einen anderen Transponder des Satelliten übertragen wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-16, worin eines der Charakteristika des Kommunikationskanals die Gruppenlaufzeit und/oder der Amplitudengang ist.

18. Apparat zum Bestimmen der Charakteristika von Bestandteilen eines Kommunikationskanals, durch welchen auf einem vorbestimmten Level ein Nutzlastsignal übertragen wird, umfassend:

- eine erste Einrichtung zum Erzeugen von Pseudogeräuschsignalen (9) zwecks Erzeugung eines Pseudogeräuschsignals PN(t);

- eine erste Modulationseinrichtung (10) zum Modulieren eines reinen Trägersignals f(t) mit dem ersten Pseudogeräuschsignal PN(t) zwecks Erzeugung eines PN-modulierten reinen Trägersignals s(t);

- eine Übertragungseinrichtung (11, 12, 13) zum Übertragen des PN-modulierten reinen Trägersignals s(t) gleichzeitig mit dem Nutzlastsignal durch den Kommunikationskanal auf einem unter dem Level des Nutzlastsignals liegenden Level;

- eine Empfangseinrichtung (13, 14) zum Empfangen eines Empfangssignals s'(t), welches nach Wandern durch den Kommunikationskanal dem PNmodulierten reinen Trägersignal s(t) entspricht;

- eine erste Korrelationseinrichtung (14) zum Korrelieren des Empfangssignals s'(t) mit dem Pseudogeräuschsignal PN(t) zwecks Erzeugung eines wiedergewonnenen Trägersignals f'(t); und

- eine erste Verzögerungseinrichtung (16) zum Verzögern des ersten Pseudogeräuschsignals PN(t).

19. Apparat nach Anspruch 18, worin der Level des PN-modulierten reinen Trägersignals s(t) zumindest 15 dB unter dem Level des Nutzlastsignals liegt.

20. Apparat nach Anspruch 19, worin der Level des PN-modulierten reinen Trägersignals s(t) zumindest 25 dB unter dem Level des Nutzlastsignals liegt.

21. Apparat nach einem der Ansprüche 18-20, worin die erste Einrichtung zum Erzeugen von Pseudogeräuschsignalen (9) ein Rückkopplungs-Schieberegister oder eine Speichervorrichtung ist, worin eine Sequenz von Werten eines Pseudogeräuschsignals gespeichert ist.

22. Apparat nach einem der Ansprüche 18-21, worin eine Chiprate des ersten Pseudogeräuschsignals PN(t) weniger als 5 MChip/s beträgt.

23. Apparat nach Anspruch 22, worin eine Chiprate des ersten Pseudogeräuschsignals PN(t) weniger als oder gleich 2,5 MChip/s beträgt.

24. Apparat nach einem der Ansprüche 18-23, weiters umfassend:

- eine zweite Einrichtung zum Erzeugen von Pseudogeräuschen (17) zwecks Erzeugung eines zweiten Pseudogeräuschsignals PNR(t),

- eine zweite Modulationseinrichtung (18) zum Modulieren eines Referenzträgersignals fR(t) mit dem zweiten Pseudogeräuschsignal PNR(t) zwecks Erzeugung eines PN-modulierten Referenzträgersignals sR(t);

- eine Übertragungseinrichtung (11, 12, 13) zum Übertragen des PN-modulierten Referenzträgersignals sR(t) gleichzeitig mit dem Nutzlastsignal durch den Kommunikationskanal auf einem unter dem Level des Nutzlastsignals liegenden Level;

- eine Empfangseinrichtung (13, 14) zum Empfangen eines Referenzempfangssignals sR'(t), welches nach Wandern durch den Kommunikationskanal dem PN-modulierten Referenzträgersignal sR(t) entspricht; und

- eine zweite Korrelationseinrichtung (20) zum Korrelieren des Referenzempfangssignals sR'(t) mit dem zweiten Pseudogeräuschsignal PNR(t) zwecks Erzeugung eines wiedergewonnenen Referenzträgersignals fR'(t).

25. Apparat nach Anspruch 24, worin der Level des PN-modulierten Referenzträgersignals s(t) zumindest 15 dB unter dem Level des Nutzlastsignals liegt.

26. Apparat nach Anspruch 25, worin der Level des PN-modulierten Referenzträgersignals s(t) zumindest 25 dB unter dem Level des Nutzlastsignals liegt.

27. Apparat nach einem der Ansprüche 24-26, worin die zweite Einrichtung zum Erzeugen von Pseudogeräuschsignalen (9) ein Rückkopplungs-Schieberegister oder eine Speichervorrichtung ist, worin eine Sequenz von Werten eines Pseudogeräuschsignals gespeichert ist.

28. Apparat nach einem der Ansprüche 24-27, weiters umfassend eine zweite Verzögerungseinrichtung (19) zum Verzögern des zweiten Pseudogeräuschsignals PNR(t).

29. Apparat nach einem der Ansprüche 18-28, worin eines der Charakteristika des Kommunikationskanals die Gruppenlaufzeit und/oder der Amplitudengang ist.