устройство и способ повторного использования полосы частот спутникового вещания для сигналов наземного вещания

Формула изобретения

1. Способ повторного использования первой частоты передачи, уже используемой для передачи спутниковых сигналов от спутника по спутниковому сигнальному направлению к первому местоположению для приема в приемной спутниковой антенне, которая может находиться в первом местоположении, причем приемная спутниковая антенна обеспечивает максимальное усиление для сигналов, принятых по оси приемной спутниковой антенны и меньшее усиление под углами к оси, причем спутниковые сигналы имеют такой уровень мощности сигнала в первом местоположении, что, когда приемная спутниковая антенна установлена в спутниковое приемное положение, при котором направление передачи спутника лежит в пределах приемного спутникового угла обзора относительно оси приемной спутниковой антенны, эти спутниковые сигналы образуют спутниковые входные сигналы от приемной спутниковой антенны, которые находятся, по крайней мере, на минимально пригодном уровне спутниковых входных сигналов, причем способ включает шаг (а) передачи наземных сигналов на первой частоте передачи от первого наземного передатчика, причем наземные сигналы передаются в направлениях, включающих направление передачи от первого наземного передатчика до первого местоположения, причем направление передачи лежит под таким углом к оси приемной спутниковой антенны, когда приемная спутниковая антенна находится в спутниковом приемном положении, что наземные сигналы в первом местоположении образуют наземные входные сигналы от приемной спутниковой антенны, которые имеют уровень мощности меньший, чем интерференционный уровень мощности относительно спутниковых входных сигналов, причем наземные сигналы в первом местоположении имеют уровень мощности, находящийся, по крайней мере, на минимально пригодном наземном сигнальном уровне.

2. Способ по п.1, где (а) наземные сигналы передаются направленно в ограниченном азимутальном секторе относительно первого передатчика.

3. Способ по п.1, включающий (а) передачу по множеству направлений передачи от первого наземного передатчика, причем каждое направление передачи лежит под углом от оси приемной спутниковой антенны, установленной для приема спутниковых сигналов в любом местоположении по такому направлению, причем данный угол от оси соответствующей спутниковой приемной антенны является таким, что наземные сигналы в вышеупомянутом местоположении могут образовывать наземные входные сигналы от приемной спутниковой антенны, которые находятся на уровне мощности меньшем, чем интерференционный уровень мощности относительно спутниковых входных сигналов, которые могут образовываться из спутниковых сигналов, принятых в приемной спутниковой антенне.

4. Способ по п.1, где есть второе местоположение, в котором вторая приемная спутниковая антенна может принимать спутниковые сигналы, переданные на первой частоте по второму сигнальному направлению от спутника до второго местоположения, причем вторая приемная спутниковая антенна обеспечивает максимальное усиление сигналов, принятых по оси второй приемной спутниковой антенны, причем спутниковые сигналы имеют такой уровень мощности сигнала во втором местоположении, что, когда вторая приемная спутниковая антенна во втором местоположении установлена во второе спутниковое приемное положение, при котором направление передачи спутника лежит в пределах приемного спутникового угла обзора относительно оси второй приемной спутниковой антенны, эти спутниковые сигналы образуют спутниковые входные сигналы от второй приемной спутниковой антенны, которые находятся, по крайней мере, на минимально пригодном уровне спутниковых входных сигналов, причем способ дополнительно включает шаг (а) передачи наземных сигналов на первой частоте передачи от второго наземного передатчика во втором местоположении передатчика, причем второй наземный передатчик имеет эффективную область передачи, которая отличается от эффективной области передачи первого наземного передатчика, и эффективная область передачи второго наземного передатчика включает второе местоположение, причем наземные сигналы от второго наземного передатчика передаются в направлениях, включая направление передачи от второго наземного передатчика до второго местоположения, причем направление передачи ко второму местоположению находится под таким углом к оси второй приемной спутниковой антенны, когда вторая приемная спутниковая антенна находится в спутниковом приемном положении во втором местоположении, что наземные сигналы от второго передатчика во втором местоположении образуют наземные входные сигналы от второй приемной спутниковой антенны, которые имеют уровень мощности меньший, чем интерференционный уровень мощности относительно спутниковых входных сигналов.

5. Способ по п.4, где (а) первый наземный передатчик и второй наземный передатчик одновременно передают одинаковые данные на первой частоте передачи.

6. Способ по п.5, где (а) эффективная область передачи первого наземного передатчика перекрывается с эффективной областью передачи второго наземного передатчика.

7. Способ по п.4, где (a) эффективная область передачи первого наземного передатчика и эффективная область передачи второго наземного передатчика не перекрываются; (b) первый наземный передатчик и второй наземный передатчик одновременно передают различные данные на первой частоте.

8. Способ по п.1, включающий шаг передачи сигналов от второго наземного передатчика, где (a) эффективная область передачи первого наземного передатчика и эффективная область передачи второго наземного передатчика перекрываются; (b) первый наземный передатчик и второй наземный передатчик одновременно передают данные на различной частоте.

9. Способ по п.1, где (а) спутниковые сигналы передаются от множества спутников, причем каждый спутник передает спутниковые сигналы для приема в пределах приемного спутникового угла обзора относительно различных осей приемной спутниковой антенны из первого местоположения, для образования спутниковых входных сигналов в спутниковой антенне, ориентированной по соответствующей оси, причем направление передачи лежит под таким углом к каждой оси приемной спутниковой антенны, что наземные сигналы в первом местоположении образуют наземные входные сигналы от приемной спутниковой антенны, ориентированной по соответствующей оси, эти наземные входные сигналы имеют уровень мощности меньший, чем интерференционный уровень относительно спутниковых входных сигналов в приемной спутниковой антенне.

10. Способ по п.1, включающий шаги (a) непрерывного определения уровня мощности спутникового сигнала в местоположении рядом с первым наземным передатчиком; (b) установки мощности передачи первого наземного передатчика на неинтерференционный уровень на основе уровня мощности спутникового сигнала, определенного рядом с первым наземным передатчиком, причем неинтерференционный уровень гарантирует, что каждое местоположение в пределах эффективной области передачи вокруг первого наземного передатчика принимает наземные сигналы от первого наземного передатчика с уровнем мощности, образующим неинтерференционные наземные входные сигналы от приемной спутниковой антенны, ориентированной для приема спутниковых сигналов в вышеупомянутом местоположении, причем неинтерференционные наземные входные сигналы имеют уровень мощности меньший, чем интерференционный уровень относительно спутниковых входных сигналов, образованных спутниковой приемной антенной в вышеупомянутом местоположении.

11. Способ по п.10, где этап определения уровня мощности спутникового сигнала включает этапы (а) приема сигналов, переданных со спутника на первой частоте передачи; (б) преобразования сигналов, переданных со спутника на первой частоте передачи, в сигнал, представляющий уровень мощности спутникового сигнала.

12. Способ по п.11, где этап установки мощности передачи первого наземного передатчика включает этап (а) сравнения сигнала, представляющего уровень мощности спутникового сигнала, с опорным сигналом для получения выходного сигнала сравнения.

13. Способ по п.12, дополнительно включающий этап использования выходного сигнала сравнения для управления уровнем мощности передачи первого наземного передатчика.

14. Способ по п.13, где этап использования выходного сигнала сравнения для управления уровнем мощности передачи первого наземного передатчика включает этап управления уровнем модулированного сигнала первого наземного передатчика.

15. Устройство, обеспечивающее одновременную передачу наземных сигналов на общей частоте со спутниковыми сигналами, переданными от спутника по спутниковому сигнальному направлению к первому местоположению, причем спутниковые сигналы передаются на первой частоте для приема в приемной спутниковой антенне, которая может находиться в первом местоположении, причем приемная спутниковая антенна обеспечивает максимальное усиление для сигналов, принятых по оси приемной спутниковой антенны и меньшее усиление под углами к оси, причем спутниковые сигналы имеют такой уровень мощности сигнала, что, когда приемная спутниковая антенна установлена в спутниковое приемное положение, при котором направление передачи спутника лежит в пределах приемного спутникового угла обзора относительно оси приемной спутниковой антенны, эти спутниковые сигналы образуют спутниковые входные сигналы от приемной спутниковой антенны, которые находятся, по крайней мере, на минимально пригодном уровне спутниковых входных сигналов, причем устройство включает (а) первый наземный передатчик для передачи сигналов на первой частоте по направлению передачи от первого наземного местоположения передатчика до первого местоположения, причем направление передачи лежит под таким углом к оси приемной спутниковой антенны, когда приемная спутниковая антенна находится в спутниковом приемном положении, что наземные сигналы в первом местоположении образуют наземные входные сигналы от приемной спутниковой антенны, которые имеют уровень мощности меньший, чем интерференционный уровень относительно спутниковых входных сигналов, причем наземные сигналы в первом местоположении имеют уровень мощности, находящийся, по крайней мере, на минимально пригодном наземном уровне сигнала.

16. Устройство по п.15, где (а) первый наземный передатчик включает направленный передатчик для направленной передачи наземных сигналов в ограниченном азимутальном секторе относительно первого передатчика.

17. Устройство по п.15, где (а) первый наземный передатчик передает по множеству направлений передачи от первого наземного передатчика, причем каждое направление передачи находится под углом к оси приемной спутниковой антенны, ориентированной для приема спутниковых сигналов в местоположении, находящемся на таком направлении, причем этот угол от оси соответствующей приемной спутниковой антенны является таким, что наземные сигналы в соответствующем местоположении могут образовывать наземные входные сигналы от соответствующей приемной спутниковой антенны, которые имеют уровень мощности меньший, чем интерференционный уровень относительно спутниковых входных сигналов, которые могут быть образованы из спутниковых сигналов, принятых в соответствующей приемной спутниковой антенне.

18. Устройство по п. 15, дополнительно включающее (а) второй наземный передатчик во втором местоположении передатчика для передачи наземных сигналов на первой частоте, причем второй наземный передатчик имеет эффективную область передачи, которая отличается от эффективной области передачи первого наземного передатчика.

19. Устройство по п.18, дополнительно включающее (а) средства синхронизации сигнала, связанные с первым наземным передатчиком и вторым наземным передатчиком, причем средства синхронизации сигнала позволяют первому наземному передатчику и второму наземному передатчику одновременно передать одинаковые данные на первой частоте.

20. Устройство по п. 19, где (а) эффективная область передачи первого наземного передатчика перекрывается с эффективной областью передачи второго наземного передатчика.

21. Устройство по п. 18, где (a) эффективная область передачи первого наземного передатчика и эффективная область передачи второго наземного передатчика не перекрываются; (b) первый наземный передатчик и второй наземный передатчик одновременно передают различные данные на первой частоте.

22. Устройство по п.15, где (а) спутниковые сигналы передаются от множества спутников, причем каждый спутник передает спутниковые сигналы для приема в пределах спутникового приемного угла обзора относительно различных осей приемной спутниковой антенны в первом местоположении, образующие спутниковые входные сигналы в спутниковой антенне, ориентированной по соответствующей оси, причем направление передачи лежит под таким углом к каждой оси приемной спутниковой антенны, что наземные сигналы в первом местоположении образуют наземные входные сигналы от приемной спутниковой антенны, ориентированной по соответствующей оси, эти наземные входные сигналы имеют уровень мощности меньший, чем интерференционный уровень относительно спутниковых входных сигналов, образованных в приемной спутниковой антенне.

23. Устройство по п.15, дополнительно включающее (a) средства контроля мощности спутниковых сигналов для непрерывного определения уровня мощности спутникового сигнала в местоположении рядом с первым наземным передатчиком; (b) средства регулирования мощности передачи, связанные с первым наземным передатчиком для установки мощности передачи первого наземного передатчика на неинтерференционный уровень на основе уровня мощности спутникового сигнала, определенного средствами контроля мощности спутникового сигнала, причем неинтерференционный уровень гарантирует, что каждое местоположение в пределах эффективной области передачи вокруг первого наземного передатчика принимает наземные сигналы от первого наземного передатчика с уровнем мощности, образующим неинтерференционные наземные входные сигналы от приемной спутниковой антенны, ориентированной для приема спутниковых сигналов в вышеупомянутом местоположении, причем неинтерференционные наземные входные сигналы имеют уровень мощности меньший, чем интерференционный уровень относительно спутниковых входных сигналов, образованных спутниковой приемной антенной в вышеуказанном местоположении.

24. Устройство по п.23, где средства контроля мощности спутниковых сигналов включают (а) спутниковую антенну, настроенную для приема сигналов со спутника на первой частоте передачи; (б) детекторный усилитель для преобразования сигналов, полученных спутниковой антенной в сигнал, представляющий уровень мощности спутникового сигнала.

25. Устройство по п. 24, где средства контроля мощности спутниковых сигналов дополнительно включают (а) компаратор для сравнения сигнала, представляющего уровень мощности спутникового сигнала, с опорным сигналом для получения выходного сигнала сравнения.

26. Устройство по п. 25, где средства регулирования мощности передачи включают регулятор уровня, соединенный с первым наземным передатчиком, причем выход компаратора соединен с регулятором уровня.

27. Устройство по п.26, где регулятор уровня соединен с выходом модулятора, связанного с первым наземным передатчиком, для управления уровнем модулированного сигнала в первом наземном передатчике.

28. Устройство, обеспечивающее одновременную передачу наземных сигналов на общей частоте со спутниковыми сигналами, переданными от спутника, причем спутниковые сигналы передаются на первой частоте по спутниковому направлению передачи к приемной спутниковой антенне в местоположении, которое может находиться где угодно в пределах географической зоны обслуживания, причем приемная спутниковая антенна обеспечивает максимальное усиление для сигналов, принятых по оси приемной спутниковой антенны и меньшее усиление под углами к оси, причем спутниковые сигналы имеют такой уровень мощности сигнала, что, когда приемная спутниковая антенна установлена в спутниковое приемное положение, при котором направление передачи спутника лежит в пределах приемного спутникового угла обзора относительно оси приемной спутниковой антенны, эти спутниковые сигналы образуют спутниковые входные сигналы от приемной спутниковой антенны, причем спутниковые входные сигналы находятся, по крайней мере, на минимально пригодном уровне спутниковых входных сигналов, причем устройство включает (а) множество разнесенных наземных передатчиков, каждый наземный передатчик приспособлен к передаче наземных сигналов на первой частоте, причем множество разнесенных наземных передатчиков упорядочено так, что каждое соответствующее местоположение в пределах географической зоны обслуживания имеет направление передачи на один из наземных передатчиков, причем направление передачи находится под таким углом к оси приемной спутниковой антенны, когда приемная спутниковая антенна находится в спутниковом приемном положении в соответствующем местоположении, что наземные сигналы в соответствующем местоположении находятся, по крайней мере, на минимально пригодном уровне наземного сигнала, но образуют наземные входные сигналы от приемной спутниковой антенны, которые имеют уровень мощности меньший, чем интерференционный уровень относительно спутниковых входных сигналов.

29. Устройство по п.28, где (а) множество наземных передатчиков упорядочено так, что ни один из наземных передатчиков не передает по пути, который находится под таким углом к оси приемной спутниковой антенны в спутниковом приемном положении в любом местоположении, что наземные сигналы в соответствующем местоположении приемной спутниковой антенны образуют входные сигналы от приемной спутниковой антенны, находящиеся на или выше интерференционного уровня мощности относительно спутникового входного сигнала в соответствующем местоположении.

30. Устройство по п.28, дополнительно включающее (а) средства синхронизации сигнала, связанные с каждым наземным передатчиком, позволяющие наземным передатчикам одновременно передавать одинаковые сигналы на первой частоте.

31. Устройство по п. 28, где (а) каждый наземный передатчик передает сигналы поперек общего азимутального сектора из соответствующего местоположения передатчика.

32. Устройство по п.28, где первая частота находится выше приблизительно 1000 МГц.

33. Устройство по п.28, дополнительно включающее (a) средства контроля мощности спутникового сигнала для непрерывного определения уровня мощности спутникового сигнала в местоположении в пределах географической зоны обслуживания; (b) средства регулирования мощности передачи, связанные с наземными передатчиками, для установки мощности передачи наземных передатчиков на неинтерференционный уровень на основе уровня мощности спутникового сигнала, определенного средствами контроля мощности спутникового сигнала, причем неинтерференционный уровень гарантирует, что каждое местоположение в пределах географической зоны обслуживания принимает наземные сигналы от каждого из наземных передатчиков с уровнем мощности, образующим неинтерференционные наземные входные сигналы от приемной спутниковой антенны, ориентированной для приема спутниковых сигналов в вышеупомянутом местоположении, причем неинтерференционные наземные входные сигналы имеют уровень мощности меньший, чем интерференционный уровень относительно спутниковых входных сигналов, образованных спутниковой приемной антенной в вышеуказанном местоположении.

34. Устройство по п.33, где средства контроля мощности спутникового сигнала включают (а) спутниковую антенну, настроенную для приема сигналов со спутника на первой частоте передачи; (б) детекторный усилитель для преобразования сигналов, полученных спутниковой антенной в сигнал, представляющий уровень мощности спутникового сигнала.

35. Устройство по п. 34, где средства контроля мощности спутниковых сигналов дополнительно включают (а) компаратор для сравнения сигнала, представляющего уровень мощности спутникового сигнала, с опорным сигналом для получения выходного сигнала сравнения.

36. Устройство по п. 35, где средства регулирования мощности передачи включают регулятор уровня, соединенный с первым наземным передатчиком, причем выход компаратора соединен с регулятором уровня.

37. Устройство по п.36, где регулятор уровня соединен с выходом модулятора, связанного с первым наземным передатчиком, для управления уровнем модулированного сигнала в первом наземном передатчике.

38. Способ, обеспечивающий одновременную передачу наземных сигналов на общей частоте со спутниковыми сигналами, переданными от спутника, причем спутниковые сигналы передаются на первой частоте по спутниковому направлению передачи к приемной спутниковой антенне в местоположении, которое может находиться где угодно в пределах географической зоны обслуживания, причем приемная спутниковая антенна обеспечивает максимальное усиление для сигналов, принятых по оси приемной спутниковой антенны и меньшее усиление под углами к оси, причем спутниковые сигналы имеют такой уровень мощности сигнала, что, когда приемная спутниковая антенна установлена в спутниковое приемное положение, при котором направление передачи спутника лежит в пределах приемного спутникового угла обзора относительно оси приемной спутниковой антенны, эти спутниковые сигналы образуют спутниковые входные сигналы от приемной спутниковой антенны, причем спутниковые входные сигналы находятся, по крайней мере, на минимально пригодном уровне спутниковых входных сигналов, причем способ включает шаги (а) передачи наземных сигналов на первой частоте от множества разнесенных наземных передатчиков, причем множество разнесенных наземных передатчиков упорядочено так, что каждое соответствующее местоположение в пределах географической зоны обслуживания имеет направление передачи на один из наземных передатчиков, причем направление передачи находится под таким углом к оси приемной спутниковой антенны, когда приемная спутниковая антенна находится в спутниковом приемном положении в соответствующем местоположении, что наземные сигналы в соответствующем местоположении находятся, по крайней мере, на минимально пригодном уровне наземного сигнала, но образуют наземные входные сигналы от приемной спутниковой антенны, которые имеют уровень мощности меньший, чем интерференционный уровень относительно спутниковых входных сигналов.

39. Способ по п.38, дополнительно включающий (а) одновременную передачу одинаковых наземных сигналов на первой частоте от множества наземных передатчиков.

40. Способ по п.38, где (а) спутниковые сигналы передаются от множества спутников, причем каждый спутник передает спутниковые сигналы для приема в пределах различных спутниковых приемных углов обзора от каждого местоположения в географической зоне обслуживания.

41. Способ по п.38, где (а) каждый наземный передатчик передает поперек общего азимутального сектора из соответствующего местоположения передатчика.

42. Способ по п. 38, где первая частота находится выше приблизительно 1000 МГц.

43. Способ по п.38, где (а) множество наземных передатчиков упорядочено так, что ни один из наземных передатчиков не передает по пути, который находится под таким углом к оси приемной спутниковой антенны в спутниковом приемном положении в любом местоположении, что наземные сигналы в вышеупомянутом местоположении образуют входные сигналы от приемной спутниковой антенны, находящиеся на или выше интерференционного уровня мощности относительно спутниковых входных сигналов.

44. Способ повторного использования первой частоты передачи, уже используемой для передачи спутниковых сигналов от спутника по спутниковому сигнальному направлению к первому местоположению для приема в приемной спутниковой антенне, которая может находиться в первом местоположении, причем спутниковые сигналы имеют достаточный уровень мощности сигнала в первом местоположении для образования спутниковых входных сигналов от приемной спутниковой антенны, которые находятся, по крайней мере, на минимально пригодном уровне спутниковых входных сигналов, причем способ включает шаг (а) передачи наземных сигналов на первой частоте передачи от первого наземного передатчика, причем наземные сигналы в первом местоположении образуют наземные входные сигналы от приемной спутниковой антенны, которые имеют уровень мощности меньший, чем интерференционный уровень мощности относительно спутниковых входных сигналов, причем наземные сигналы в первом местоположении имеют уровень мощности, находящийся, по крайней мере, на минимально пригодном уровне наземного сигнала.

Приоритет по пунктам:

16.12.1997 по пп.1-9, 15-18, 20-22, 28, 29, 31, 32, 38-44;

31.12.1997 по пп.10-14, 19, 23-27, 30, 33-37.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к устройствам и способам вещания и приема данных, включая цифровые телевизионные сигналы, звуковые сигналы, и другие данные. В частности, это изобретение относится к устройству и способу обеспечения наземных передач одновременно с передачами прямого спутникового вещания на общей частоте.

В настоящее время телевизионные сигналы могут быть приняты от спутника, находящегося на геосинхронной орбите относительно Земли. Телевизионные сигналы передаются от наземного передатчика на спутник, могут передаваться между различными спутниками, а затем ретранслируются со спутника так, что эти сигналы могут быть приняты наземными приемниками в определенной географической зоне приема в пределах прямой видимости спутника. В дополнение к телевизионным сигналам другие типы данных также могут быть переданы потребителям через спутники, находящиеся или на геосинхронной или на негеосинхронной орбите.

Служба прямого спутникового вещания (ПСВ) относится к спутниковой передаче телевизионных сигналов и других данных непосредственно для использования индивидуальными домами или абонентами, имеющими соответствующую аппаратуру для приема сигналов. Федеральная Комиссия США по связи назначила полосу частот от 12.2 ГТц до 12.7 ГТц для передач ПСВ. Множество несущих сигнала расположено в пределах полосы частот ПСВ, причем каждая несущая передает несколько индивидуальных телевизионных каналов. В зависимости от технологии сжатия этих сигналов, буквально сотни различных каналов могут быть доступны с помощью ПСВ. Большим преимуществом системы ПСВ, в противоположность предшествующим спутниковым системам, является то, что для приема сигналов ПСВ нужна лишь небольшая антенна в форме тарелки, а ориентация приемной тарелки не столь критична как в более ранних системах спутникового вещания. Также, система ПСВ обеспечивает высококачественный прием в любой точке географической зоны приема спутника, без расходов на наземные передающие линии, такие как линии, необходимые для кабельного телевидения.

Существующие правила требуют, чтобы спутники ПСВ были разнесены друг от друга, по крайней мере, на девять (9) градусов геосинхронной дуги. Поэтому приемная антенна сигналов ПСВ должна быть ограничена приемом сигналов в секторе направленности, составляющем плюс или минус девять (9) градусов от оси антенны. Прием сигналов в более широком секторе, чем спутниковое разнесение, привел бы к интерференции сигналов, переданных различными спутниками на одной и той же частоте. Ограничение сектора направленности приемной антенны ПСВ является результатом асимметричности усиления, обеспечиваемого антенной, относительно конструкции антенны. Сигналы ПСВ, достигающие приемной антенны ПСВ под углами вне сектора направленности антенны, получают недостаточное усиление для интерференции с нужными ПСВ сигналами, принятыми в пределах сектора направленности антенны.

В патенте США 5483663 предлагается система с приемным устройством, в котором сигналы ПСВ и наземные сигналы принимаются на близких полосах частот. Система, описанная в патенте 5483663, может быть реализована устройством с несколькими антеннами или с одной подвижной антенной. В устройстве с несколькими антеннами две отдельные антенны направляют принятые сигналы по общему пути распространения для обработки, как если бы они были приняты одной антенной и переданы из одного и того же места. В устройстве с одной антенной она перемещается между одним положением для приема сигналов ПСВ и другим положением для приема наземных сигналов.

Преимущество системы, описанной в патенте США 5483663, состоит в том, что сигналы местного происхождения, будь то телевизионные сигналы или другие данные, могут быть приняты одновременно с сигналами ПСВ и обработаны той же самой или подобной аппаратурой, применяемой для обработки сигналов ПСВ. Сигналы местного происхождения могут передавать программы местного телевидения, которые могут приниматься вместе с национальными или региональными телевизионными программами ПСВ.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью изобретения является обеспечение передачи наземных сигналов одновременно со спутниковыми сигналами на одной и той же частоте. Изобретение включает устройство и способ для передачи наземных сигналов одновременно со спутниковыми сигналами на общей частоте.

Цель изобретения достигается передачей наземных сигналов способом, который гарантирует, что они не интерферируют со спутниковыми сигналами, переданными на той же самой частоте. При реализации изобретения можно использовать преимущество приемных антенн, имеющих ограниченный сектор направленности приема или угол обзора; они могут включать передачу наземных сигналов в секторе направлений, отличных от тех, по которым передаются спутниковые сигналы. Уровень мощности передачи наземных сигналов и направленный характер приемных спутниковых антенн гарантирует, что переданные спутниковые сигналы могут быть отделены от наземных сигналов. Хотя мощность передачи наземных сигналов ограничена уровнем, предотвращающим интерференцию, наземная передача все еще достаточно сильна, чтобы выработать сигнал, пригодный к использованию в удаленном местоположении.

Несколько различных сигналов будут рассмотрены в этом описании. Термин "спутниковые сигналы" относится к сигналам, переданным непосредственно со спутника, тогда как термин "наземные сигналы" относится к сигналам, переданным непосредственно от наземного передатчика. "Спутниковые входные сигналы" относятся к сигналам, образованным из спутниковых сигналов, которые уловлены антенной и усилены ею. Наконец, "наземные входные сигналы" относятся к сигналам, образованным из наземных сигналов, которые уловлены антенной и усилены ею.

Изобретение используется в ситуации, когда спутниковые сигналы переданы на спутниковой частоте передачи к наземному местоположению. Спутниковые сигналы приходят по спутниковому сигнальному направлению от спутника до наземного местоположения и к приемной спутниковой антенне в месте приема спутниковых сигналов. В некоторых реализациях изобретения приемная спутниковая антенна всенаправленная, то есть обеспечивает одинаковое усиление независимо от направления, по которому сигналы достигают антенны. В других реализациях изобретения приемная спутниковая антенна имеет направленную характеристику приема, при которой усиление, обеспечиваемое антенной, достигает пика на оси антенны и, как правило, уменьшается при увеличении угла относительно оси.

Всенаправленная приемная спутниковая антенна не должна ориентироваться в определенном направлении для приема сигналов от спутника. Однако для приема спутниковых сигналов направленной приемной спутниковой антенной она должна быть установлена в спутниковое приемное положение. В этом спутниковом приемном положении спутниковое сигнальное направление лежит достаточно близко к оси антенны так, что сигналы получают достаточное усиление от конструкции антенны с тем, чтобы выработать спутниковые входные сигналы, имеющие, по крайней мере, пригодный уровень входных сигналов. Этот минимально пригодный уровень входных сигналов представляет минимальный уровень входных сигналов, при котором приемная или обрабатывающая сигнал аппаратура может извлекать нужные данные.

Согласно изобретению наземные сигналы передают на той же самой частоте, что и спутниковые сигналы. Наземные сигналы передают по направлению от наземного передатчика до местоположения пользователя, в котором может находиться приемная спутниковая антенна. Изобретение позволяет избежать интерференции между наземными и спутниковыми сигналами, гарантируя, что уровень мощности наземных входных сигналов в приемной спутниковой антенне будет ниже интерференционного уровня относительно спутниковых входных сигналов в приемной спутниковой антенне. Интерференционный уровень - это уровень мощности входного сигнала, который настолько близок по мощности к уровню мощности спутникового входного сигнала, что спутниковые входные сигналы не могут выделяться или различаться. Наземные входные сигналы ниже интерференционного уровня не мешают приемной или обрабатывающей сигнал аппаратуре, связанной с приемной спутниковой антенной, отделять и извлекать данные из спутниковых входных сигналов. Также согласно изобретению, хотя наземные сигналы передают так, чтобы они не интерферировали со спутниковыми сигналами, наземные сигналы в местоположении пользователя должны быть достаточно сильны с тем, чтобы они могли быть приняты соответственно ориентированной наземной приемной антенной и отделены от спутниковых входных сигналов в наземной приемной антенне. То есть наземные сигналы в местоположении должны быть, по крайней мере, на минимально пригодном уровне наземных сигналов.

Если приемная спутниковая антенна всенаправленная, то и спутниковые сигналы, и наземные сигналы, улавливаемые антенной, получают в основном одинаковое усиление. Таким образом, для всенаправленной приемной спутниковой антенны уровень мощности наземной передачи должен регулироваться так, чтобы наземные сигналы в местоположении пользователя имели более низкий уровень мощности, чем спутниковые сигналы в местоположении пользователя.

Если приемная спутниковая антенна в местоположении пользователя является направленной, изобретение может использовать преимущество направленной характеристики антенны и может передавать наземные сигналы на достаточно высоком уровне мощности, образуя при этом в приемной спутниковой антенне наземный входной сигнал ниже интерференционного уровня. В случае направленной приемной спутниковой антенны, антенна ориентируется в положение приема спутника в местоположении пользователя. Наземный передатчик расположен относительно местоположения пользователя так, что направление передачи от наземного передатчика до местоположения пользователя находится под относительно большим углом от оси приемной спутниковой антенны. Под этим относительно большим углом наземные сигналы получают намного меньшее усиление, чем спутниковые сигналы. Таким образом, уровень мощности наземного сигнала в местоположении пользователя может быть таким же или даже выше, чем уровень спутникового сигнала, и из-за различного усиления сигналов конструкцией антенны, все еще образуя наземный входной сигнал, имеющий уровень мощности ниже интерференционного уровня относительно уровня спутникового входного сигнала.

В некоторых применениях изобретения в зависимости от направления, на которое должна быть направлена направленная приемная спутниковая антенна для приема спутниковых сигналов, наземные передачи могут быть ограничены определенным азимутальным сектором. Этот наземный азимутальный сектор передачи ограничен так, чтобы не включать никаких направлений, которые находятся в пределах спутникового приемного угла обзора направленной приемной спутниковой антенны, ориентированной для приема сигнала от определенного спутника. Чтобы охватывать большую географическую зону обслуживания для наземного сигнального приема при поддержании наземной мощности передачи на неинтерференционном уровне, множество наземных передатчиков может быть разнесено на местности. В этом случае эффективные области передачи различных передатчиков объединяются с тем, чтобы гарантировать, что наземные сигналы могут быть уверенно приняты в каждом местоположении в пределах желаемой географической зоны обслуживания.

Спутниковые передачи и наземные передачи могут содержать или передавать любой тип данных, включая телевидение, коммуникации Интернета, звук, видео или любой другой тип данных. Хотя изобретение не ограничено любыми специфическими частотами передачи, оно достаточно хорошо приспособлено к частотам передачи выше одной тысячи (1000) МГц. Также, хотя изобретение не ограничено использованием специфической техники модуляции передачи, методы модуляции типа фазовой модуляции и расширения спектра (прыгающей частоты) предпочтительны в настоящее время.

Эти и другие цели, преимущества, а также особенности изобретения будут ясны из последующего описания предпочтительных реализаций, рассматриваемых вместе с сопроводительными чертежами.

Фиг. 1 - схема положения множества спутников относительно отдельного наземного передатчика и приемника или местоположения пользователя.

Фиг. 2 - схематичное представление конструкции приемной антенны для приема спутниковых и наземных сигналов на общей частоте.

Фиг. 3 - схема расположения множества наземных передатчиков, необходимых для обеспечения приема в обширной географической зоне.

Фиг.4 - схема наземного передатчика и наземного устройства регулирования мощности передачи, реализующего принципы изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ РЕАЛИЗАЦИЙ

Устройство по изобретению, обеспечивающее одновременную передачу наземных сигналов на частоте, используемой для передачи спутниковых сигналов, изображено на фиг.1. Как показано на фиг.1, один или большее количество спутников может находиться на орбите относительно земли. Фиг.1 отображает четыре спутника 12а, 12b, 12с, и 12d, разнесенных в четырех различных направлениях от местоположения пользователя 14. Приемная спутниковая антенна 16 и наземная приемная антенна 18, которые будут подробно описаны в отношении фиг.2, могут быть расположены в местоположении пользователя 14.

Каждый из этих спутников 12a-d расположен на геосинхронной орбите относительно центра Земли и находится на определенной долготе и широте над земной поверхностью. На геосинхронной орбите каждый спутник остается в установленном местоположении относительно поверхности Земли и таким образом относительно местоположения пользователя 14. Как известно специалистам, направленная приемная антенна может быть ориентирована на определенное возвышение и направление или азимут к позиции требуемого спутника для приема сигналов именно от него. Конечно, спутниковые сигналы могут быть переданы со спутников, находящихся не на геосинхронной орбите. В случае негеосинхронной орбиты, направленная приемная спутниковая антенна может принимать спутниковые сигналы, только если определенный спутник проходит через приемный сектор направленности или угол обзора приемной спутниковой антенны, либо антенна должна перемещаться для отслеживания спутника.

В настоящее время все спутники прямого вещания в пределах прямой видимости Северной Америки расположены на долготах и широтах, требующих, чтобы направленная приемная антенна была обращена в южном направлении из Северной Америки для приема сигналов. Хотя фиг.1 отображает четыре спутника 12a-d с целью описания изобретения, большее или меньшее количество спутников может быть разнесено в пределах прямой видимости определенной географической зоны. Независимо от числа спутников, направленная приемная спутниковая антенна должна быть ориентирована на определенный азимут и возвышение для приема сигналов от некоторого спутника. Термин "азимут" относится к направлению относительно направления строго на север, принимаемого обычно за ноль градусов. "Возвышение" относится к углу оси антенны над горизонтальным направлением. В отличие от направленных приемных антенн всенаправленные антенны не должны ориентироваться в определенном направлении для приема сигналов. Таким образом, всенаправленная антенна в местоположении пользователя 14 приняла бы сигналы одинаково хорошо от каждого из спутников 12a-d.

Все спутники ПСВ передают различные сигналы в одном диапазоне частот. Федеральная Комиссия США по связи выделила полосу частот от 12,2 до 12.7 ГГц для вещания ПСВ. Чтобы гарантировать отсутствие интерференции между сигналами, переданными двумя соседними спутниками на одной частоте, должны быть выполнены два условия. Во-первых, приемная спутниковая антенна должна быть направленной и ограниченной приемом сигналов с мощностью ПСВ сигнала только в пределах определенного сектора приема относительно оси антенны. Во-вторых, спутники должны быть разнесены так, чтобы приемная антенна могла быть установлена с единственной спутниковой передачей в секторе направленности приема или угле обзора антенны.

Согласно существующим правилам, индивидуальные спутники ПСВ должны быть разнесены, по крайней мере, на девять (9) градусов геосинхронной дуги. Таким образом, каждая приемная антенна ПСВ должна иметь сектор направленности приема, угол обзора, или апертуру плюс или минус девять (9) градусов или меньше от оси антенны. Хотя существующие правила требуют разнесения не менее чем на девять (9) градусов, изобретение не ограничено применением в ситуациях, в которых спутники имеют эту величину разнесения или в которых спутники работают на существующих частотах ПСВ.

Фиг. 1 также отображает наземный передатчик 20, который может передавать на одной или нескольких частотах, идентичных частоте передачи одного из спутников ПСВ. Наземный передатчик 20 осуществляет направленную передачу в пределах определенного сектора передачи или азимутального сектора Т. Сектор передачи Т, показанный на фиг.1, составляет 180 градусов, хотя он может быть больше или меньше этой величины. В некоторых ситуациях сектор передачи не может быть ограничен и может составлять все 360 градусов вокруг местоположения передатчика.

Объединенная приемная антенная конструкция 22, которая может находиться в местоположении пользователя 14 на фиг.1, отображена на фиг.2. Приемная спутниковая антенна 16 разработана для приема сигналов спутника прямого вещания и предпочтительно включает собирающую тарелку 24 и рупорный узел 26 для приема сигналов, отраженных и сконцентрированных тарелкой. Специалисты хорошо представляют, что рупорный узел 26 содержит зонд и блок малошумящего конвертера, не показанных на фиг.2, для улавливания сигналов, направленных к антенне. Принятые сигналы, которые определены здесь как "входные сигналы", направляются от антенны к приемной или обрабатывающей сигнал аппаратуре, также не показанной, для извлечения информации или данных. Эта аппаратура обработки сигнала хорошо известна и не составляет предмета настоящего изобретения. Специалисты представляют также, что вместо рупорного узла 26 для сбора сигналов, отраженных тарелкой 24, могут использоваться узлы других типов. Кроме того, другие типы антенн могут использоваться для приема спутниковых сигналов.

Приемная спутниковая антенна 16 является направленной антенной и таким образом имеет такую характеристику усиления сигнала, обеспечиваемого антенной, которая сильно зависит от направления, по которому сигналы достигают антенны. Антенна 16 обеспечивает максимальное усиление для сигналов, приходящих к конструкции по оси антенны 28. Для сигналов, приходящих к антенной конструкции 16 под углом к оси 28, антенна обеспечивает меньшее усиление. Для антенны в форме тарелки 16, показанной на фиг.2, усиление антенны уменьшается при увеличении угла к оси 28 до определенного угла с обеих сторон оси. Под углами вне этого угла усиление может оставаться довольно постоянным. Понятно, что угол от оси 28 может лежать в горизонтальном направлении, вертикальном направлении или обоих направлениях.

При уменьшении усиления антенны с увеличением угла относительно оси 28 достигается угол, при котором усиление антенны является недостаточным, чтобы выработать пригодный спутниковый входной сигнал от антенны 16 для определенной спутниковой передачи. Максимальный угол приема, под которым антенна 16 выработает пригодный сигнал, обозначен d max на фиг.1. Конусная область, определенная углом d max относительно оси 28, обычно называется "углом обзора" или апертурой антенны. Спутниковые сигналы определенного уровня мощности, распространяющиеся к антенне 16 под углом, большим, чем d max к оси антенны 28, образуют входные сигналы от антенны, меньшие минимально пригодного уровня входных сигналов. Сигналы ниже минимально пригодного уровня входных сигналов не могут быть отличены от фона или шума антенны, и аппаратура обработки сигнала, принимающая входные сигналы, не может извлекать данные из сигналов на таких низких сигнальных уровнях. Минимально пригодный уровень входных сигналов определяется многими факторами, включая ширину полосы передачи, конструкцию антенны и аппаратуру обработки сигнала, которая принимает сигналы, образованные конструкцией антенны.

В соответствии с фиг.1 и 2 приемная спутниковая антенна 16, которая может быть в местоположении 14, находится в спутниковом приемном положении и направлена для приема сигналов от одного из спутников, например, спутника 12d. Азимут и возвышение, при которых первая антенна 16 должна быть направлена для оптимального приема сигналов от спутника 12d, могут составлять, например, 247.3 градуса и 25.7 градуса соответственно.

При ориентации, показанной на фиг.1, приемная спутниковая антенна 16 в местоположении 14 не может принимать сигналы от наземного передатчика 20 при наличии спутниковых сигналов на той же самой частоте. Два фактора объединяются для того, чтобы предотвратить интерференцию между спутниковыми и наземными сигналами. Во-первых, сигналы, переданные от наземного передатчика 20, приходят к местоположению 14 по направлению передачи 40, лежащему вне угла обзора приемной спутниковой антенны 16. Таким образом, наземные сигналы получают относительно низкое усиление от приемной спутниковой антенны 16 по сравнению со спутниковыми сигналами, приходящими по спутниковому сигнальному направлению 42 в пределах угла обзора антенны. Во-вторых, уровень мощности наземной передачи регулируется согласно изобретению так, чтобы наземные сигналы в местоположении 14 с низким усилением, обеспечиваемым антенной 16, для сигналов, приходящих по направлению передачи 40, образовывали наземные входные сигналы от антенны 16, которые находятся ниже интерференционного уровня относительно спутниковых входных сигналов от антенны. Таким образом, несмотря на то, что наземные сигналы могут фактически улавливаться антенной 16 и производить наземные входные сигналы от антенны, спутниковые входные сигналы являются сравнительно сильными для аппаратуры обработки сигнала, связанной с антенной, чтобы различить спутниковые и наземные входные сигналы. Интерференционный уровень будет зависеть от нескольких факторов, включая прежде всего аппаратуру обработки сигнала, и при существующей технологии может лежать в диапазоне от 3 до 5 дБ ниже уровня спутниковых входных сигналов.

Хотя направление наземных передач по направлению 40 и уровень мощности наземных сигналов объединяются с тем, чтобы предотвратить интерференцию наземных сигналов со спутниковыми сигналами на одной частоте, уровень мощности наземных передач достаточен для образования пригодного сигнала в местоположении 14. Для приема наземных сигналов требуется наземная приемная антенна вроде антенны 18, показанной на фиг.2. Наземная приемная антенна 18 имеет направленную характеристику усиления, подобную приемной спутниковой антенне 16, чтобы гарантировать, что наземные сигналы образуют вход, который может быть отделен от входа, образованного спутниковыми сигналами в наземной антенне. Например, наземная приемная антенна 18 в местоположении 14 может иметь ось 30, ориентированную непосредственно по направлению передачи 40 от наземного передатчика 20. Приемный сектор направленности или угол обзора от оси антенны 18 обозначен r mах на фиг.1. При такой ориентации спутниковые сигналы находятся вне угла обзора наземной приемной антенны 18 и получают намного меньшее усиление по сравнению с наземными сигналами. Наземные сигналы в местоположении 14 достаточно сильны, чтобы при помощи усиления, обеспечиваемого наземной приемной антенной 18, произвести наземные входные сигналы, которые могут быть отделены в наземной приемной антенне от любых входных сигналов, образованных из спутниковых сигналов. При существующей технологии наземные входные сигналы от наземной приемной антенны 18 могут быть выше от 3 до 5 дБ или больше, чем уровень мощности спутниковых входных сигналов от наземной приемной антенны для разделения наземных входных сигналов. Таким образом, наземное устройство передачи и способ по изобретению позволяют принимать и использовать одновременно спутниковые и наземные сигналы, несущие совершенно различную информацию или данные, в местоположении пользователя 14.

Способность передавать наземные сигналы на одной частоте со спутниковыми сигналами без интерференции между ними предоставляет возможность повторного наземного использования полосы частот, предварительно выделенной исключительно для спутниковых передач. Кроме того, так как наземный передатчик согласно изобретению имеет ограниченный эффективный сектор передачи, полоса частот, повторно используемая для наземных передач, может также повторно использоваться для наземных передач во многих различных географических зонах.

Понятно, что наземная приемная антенна 18 в местоположении 14 или любом другом местоположении пользователя не является предметом настоящего изобретения. Наземная приемная антенна 18 приведена и описана здесь только с целью подчеркивания полезности наземного передающего устройства и способа согласно изобретению. Приемная спутниковая антенна 16 также не является предметом изобретения. Скорее приемная спутниковая антенна 16 описана здесь с целью описания способа и направления, по которому наземные сигналы должны быть переданы согласно изобретению. В любом случае спутниковую и наземную приемные антенны, которые могут находиться в любом местоположении пользователя 14, не нужно объединять в единую конструкцию. Объединенная конструкция 22, отображенная на фиг.2, показана для удобства описания наземного передающего изобретения, раскрытого здесь.

В случае всенаправленной приемной спутниковой антенны антенна не имеет никакой оси, подобной оси 28, показанной на фиг.1 и 2, и никакого угла обзора или направленного сектора приема. Вернее усиление, обеспечиваемое антенной, существенно не зависит от направления, по которому сигналы достигают антенны. В этом случае способ изобретения включает передачу наземных сигналов на первой частоте подобно описанному выше случаю, при котором приемная спутниковая антенна является направленной антенной. Однако нельзя полагаться на направление передачи наземных сигналов, чтобы произвести наземные входные сигналы ниже интерференционного уровня относительно спутниковых входных сигналов, принятых во всенаправленной приемной спутниковой антенне. Вернее для всенаправленной приемной спутниковой антенны уровень мощности наземной передачи регулируется так, чтобы наземные сигналы в местоположении пользователя были ниже интерференционного уровня относительно спутниковых сигналов в местоположении пользователя. Так как всенаправленная антенна одинаково усиливает и наземные и спутниковые сигналы, этот уровень сигнала в местоположении приемной спутниковой антенны гарантирует, что наземные входные сигналы находятся ниже интерференционного уровня относительно спутниковых входных сигналов.

В соответствии с фиг.3 множество наземных передатчиков 32 могут потребоваться для обеспечения достаточно сильных наземных сигналов для приема на большой территории и достаточно слабых, чтобы предотвратить интерференцию со спутниковыми сигналами на одной частоте. Каждый передатчик 32 на фиг.3 направлено передает в азимутальном секторе А, приблизительно равном 180 градусов, на эффективную дальность приема R. Таким образом, каждый передатчик 32 передает в эффективной области передачи 43. При таком разнесении передатчиков и дальности передачи сигналы от наземных передатчиков 32 могут быть приняты в любом местоположения в пределах географической зоны обслуживания, включающей объединенные эффективные области передачи нескольких наземных передатчиков. Хотя сектор направленности 180 градусов указан для примера, наземные передачи могут осуществляться в других секторах в области рассмотрения данного изобретения. Однако в каждом случае наземные передачи от каждого передатчика 32 осуществляются в направлениях, которые находятся вне угла обзора приемной спутниковой антенны в любом местоположении и с ограничением мощности наземного сигнала согласно изобретению, причем наземные сигналы не интерферируют со спутниковыми сигналами, переданными на одной частоте.

С другой стороны, местоположение пользователя само может содержать передатчик для направленной передачи на частоте спутника. Такая возможность передачи из местоположения пользователя позволила бы обеспечить радиосвязь как в местоположение пользователя, так и из него. Передачи из местоположения пользователя должны быть ограничены, чтобы не включать никакое направление в пределах угла обзора близлежащей приемной спутниковой антенны, и должны иметь ограниченную мощность передачи, как указано выше в отношении других наземных передач.

При применении изобретения для многократной наземной передачи для устройства, изображенного на фиг.3, желательно, но не необходимо синхронизировать сигналы нескольких передатчиков 32. Синхронизация в этом смысле означает, что каждый передатчик передает одинаковые данные на той же самой частоте так, чтобы они могли быть одновременно приняты в местоположении пользователя, которое находится в пределах эффективной области передачи (область, определенная радиусом R) двух или большего числа передатчиков. Таким образом, независимо от того, на какой передатчик 32 пользователь направит свою наземную приемную антенну, он примет те же самые данные, что и любой другой пользователь наземных сигналов на этой частоте в географической зоне обслуживания. Передатчики могут содержать связанные с ними средства синхронизации сигнала 44 для осуществления синхронизированной передачи. Специалист представляет, что для обеспечения такой синхронизации могут использоваться несколько различных устройств. Например, средства синхронизации сигнала 44 могут включать высокоскоростные линии связи, такие как оптоволоконные или высокоскоростные электрические линии связи для доставки данных, которые нужно передать, или сигналов синхронизации между передатчиками 32. Либо средства синхронизации 44 могут включать антенны с большим усилением для передачи принятых сигналов от одного передатчика 32 к другому. Любые такие переприемные антенны и высокоскоростные линии связи должны рассматриваться как эквивалентные средства синхронизации сигнала согласно изобретению.

Как описано выше относительно фиг.1, уровень мощности, на котором могут передаваться наземные сигналы, должен быть ограничен для предотвращения интерференции со спутниковыми сигналами, переданными на одинаковой частоте. Однако мощность передачи должна быть достаточно сильна, чтобы выработать пригодный уровень сигнала в отдаленном местоположении, например, местоположении 14. Уровень мощности передачи наземных сигналов наиболее высок около передатчика и уменьшается по мере увеличения расстояния от передатчика.

Таким образом, мощность передачи ограничена максимальным наземным уровнем сигнала в потенциальном спутниковом местоположении пользователя, которое является ближайшим к наземному передатчику 20. Максимальный уровень наземного сигнала в ближайшем к наземному передатчику спутниковом местоположении пользователя - это сигнал, который образует наземный входной сигнал в приемной спутниковой антенне в этом ближайшем местоположении, который лежит немного ниже интерференционного уровня относительно спутниковых входных сигналов, которые могут быть приняты приемной спутниковой антенной в данном местоположении. Мощность передачи, обеспечивающая сигналы данного уровня в ближайшем местоположении к наземному передатчику 20, представляет максимально допустимую мощность передачи и определяет эффективную дальность или область передачи наземного передатчика.

Этот максимальный уровень и все уровни мощности передачи ниже него представляют неинтерференционные уровни мощности и образуют неинтерференционные наземные входные сигналы в любой приемной спутниковой антенне в эффективной области передачи наземного передатчика 20.

Некоторая область вокруг наземного передатчика может быть обозначена как зона исключения, а самое близкое местоположение к наземному передатчику может быть определено как местоположение на границе зоны исключения. В этом случае мощность передачи наземного передатчика регулируется так, чтобы наземные сигналы были немного ниже интерференционного уровня мощности в этом "ближайшем местоположении" на границе зоны исключения. Уровень наземного сигнала в местоположениях внутри зоны исключения является уровнем, который мог бы привести к интерференции со спутниковыми сигналами, если конструкция приемной спутниковой антенны не будет изменена с тем, чтобы увеличить направленность антенны, то есть различие между усилением спутниковых сигналов и усилением наземных сигналов.

Очевидно, что максимальный уровень мощности, на котором наземные сигналы могут быть переданы в соответствии с изобретением, зависит частично от уровня мощности спутниковых сигналов в различных местоположениях пользователя. Как показано на фиг. 1 и 4, одна предпочтительная реализация изобретения включает устройство или средство регулирования мощности наземной передачи 46 для определения уровня мощности спутниковых сигналов и для использования этого уровня мощности для установки уровня мощности наземного передатчика 20. Ссылаясь на фиг.4, наземные средства регулирования уровня мощности передачи 46 могут включать калиброванный приемник или любое другое подходящее устройство, по которому можно определить мощность спутникового сигнала. Изображенный калиброванный приемник включает приемную спутниковую антенну 48, преобразователь с понижением частоты 50, предпочтительно селектор каналов 52 и детекторный усилитель 54. Изображенный калиброванный приемник также включает компаратор 56 с переменным сопротивлением 57, которое соединено с одним входом компаратора. Другой вход компаратора соединен для приема сигнала от детекторного усилителя 54. Выход компаратора 56 соединен с регулятором уровня 58, связанного с наземным передатчиком 20.

Изображенный передатчик 20 включает кодирующее устройство 60, которое принимает и кодирует входной сигнал для наземной передачи, а также включает модулятор 62, обеспечивающий требуемую модуляцию передачи. Регулятор уровня 58 помещен между модулятором 62 и преобразователем с повышением частоты 63, который преобразует сигналы на требуемую более высокую частоту передачи. Преобразованные сигналы затем усиливаются усилителем мощности 64 и направляются к антенне передатчика 66.

Устройство регулирования уровня мощности 46 работает, непрерывно контролируя спутниковый сигнал, который из-за определенной ориентации спутника и/или мощности передачи, наиболее подвержен интерференции с наземными сигналами передачи. Приемная спутниковая антенна 48 направляется для приема сигнала от наиболее подверженного интерференции спутника, и принятый сигнал переносится на промежуточную частоту преобразователем с понижением частоты 50.

Преобразованный сигнал может быть обработан селектором каналов 52, чтобы выделить один канал, и этот выделенный сигнал затем фильтруется и преобразуется к сигналу постоянного напряжения детекторным усилителем 54. Этот сигнал постоянного напряжения, представляющий уровень мощности принятого спутникового сигнала, сравнивается с опорным сигналом компаратором 56. Опорный сигнал установлен переменным сопротивлением 57 изначально так, чтобы выход компаратора был равен нулю. При этой начальной установке уровень мощности передачи передатчика 20 установлен на максимальный неинтерференционный уровень мощности. При этом уровне мощности наземные сигналы в различных местоположениях вне любой зоны исключения вокруг передатчика 20 образуют наземные входные сигналы, находящиеся ниже интерференционного уровня мощности относительно любых спутниковых входных сигналов на той же самой частоте. Однако, так как мощность спутниковых сигналов, принятых в антенне 48, меняется со временем, выход компаратора 56 заставляет регулятор уровня 58 соответственно изменять мощность передачи наземного передатчика 20. Когда спутниковый сигнал становится более слабым, чем при начальных условиях, выход компаратора 56 будет меньше нуля, что заставляет регулятор уровня 58 уменьшить мощность передачи передатчика 20. Когда спутниковый сигнал становится более сильным, выход компаратора 56 возвращается к нулю, что заставляет регулятор уровня 58 увеличить мощность передачи в антенне передатчика 66.

Способ изобретения может быть описан здесь со ссылкой на фиг.1 и 2. Первая частота уже используется для передачи сигналов от спутника, например от спутника 12d, по спутниковому сигнальному направлению 42 к местоположению 14. Спутниковые сигналы приняты в местоположении 14 приемной спутниковой антенной 16, показанной на фиг.2. Приемная спутниковая антенна 16 имеет направленную характеристику приема с максимальным усилением по оси антенны 28 и меньшим усилением под углами от оси антенны. Приемная спутниковая антенна 16 устанавливается в спутниковое приемное положение, при котором спутниковое сигнальное направление 42 находится в пределах угла обзора d max с обеих сторон или относительно оси 28 антенны. В этом спутниковом приемном положении спутниковые сигналы образуют спутниковый входной сигнал от приемной спутниковой антенны 16, и этот входной сигнал находится, по крайней мере, на минимально пригодном уровне сигнала для некоторой аппаратуры обработки сигнала.

Способ изобретения включает передачу наземных сигналов на первой частоте, то есть на частоте передачи спутниковых сигналов. Наземные сигналы передаются в направлениях, включающих направление передачи 40 от передатчика 20 к местоположению 14. Согласно изобретению, передатчик 20 расположен так, что направление передачи 40 лежит под углом к оси приемной спутниковой антенны 28, и этот угол достаточно большой для того, чтобы наземные сигналы в местоположении 14 образовывали наземные входные сигналы, находящиеся ниже интерференционного уровня относительно спутниковых входных сигналов, образованных в антенне 16. Наземные сигналы в местоположении 14 также имеют уровень мощности, по крайней мере, являющийся минимально пригодным наземным сигнальным уровнем. На этом минимально пригодном наземном сигнальном уровне наземные сигналы могут улавливаться наземной антенной 18, которая может находиться в местоположении пользователя 14. Наземная антенна 18 является направленной антенной, чтобы гарантировать отсутствие интерференции спутниковых сигналов с наземными сигналами.

При существующей технологии уровень спутникового сигнала в любом наземном местоположении пользователя может варьироваться от -120 дБм до -125 дБм при ясном небе и от -122 дБм до -127 дБм при более неблагоприятных метеорологических условиях. В зависимости, прежде всего, от направленности приемной спутниковой антенны и возможностей аппаратуры обработки сигнала, связанной с приемной спутниковой антенной, уровень мощности наземного сигнала в местоположении пользователя должен оставаться примерно ниже -95 дБм. Этот уровень мощности наземного сигнала предполагает усиление приемной спутниковой антенны приблизительно 34 дБ для спутниковых сигналов и усиление около -2 дБ для наземных сигналов, а интерференционный уровень приблизительно на 4 дБ ниже уровня мощности спутникового входного сигнала. Также при существующей технологии наземные входные сигналы должны оставаться примерно на 4.5 дБ (от 3 до 5 дБ) ниже спутниковых входных сигналов для аппаратуры обработки сигнала с тем, чтобы различать спутниковые входные сигналы и извлекать требуемые данные из спутниковых входных сигналов. Специалисты представляют, что изобретение не ограничено этими величинами мощности сигнала, и что эти величины приведены с целью иллюстрации и примера.

Также согласно изобретению, наземный передатчик 20 передает только по путям, которые не приводят к интерференции со спутниковыми сигналами в любом местоположении в пределах эффективного сектора передачи наземного передатчика. То есть, направление 40 от передатчика 20 к любому местоположению 14 лежит под таким углом относительно должным образом установленной приемной спутниковой антенны в соответствующем местоположении, при котором наземные входные сигналы приемной спутниковой антенны находятся всегда ниже интерференционного уровня относительно спутниковых входных сигналов, которые могут быть образованы приемной спутниковой антенной. Чтобы гарантировать требуемую мощность наземного сигнала в любом местоположении, включая соседнее с наземным местоположением передачи, способ изобретения может также включать контроль мощности спутниковых сигналов и установку мощности наземной передачи на максимальный неинтерференционный уровень мощности на основе определенной мощности спутникового сигнала.

В соответствии с фиг.3 способ также включает передачу от второго наземного передатчика 32 к второму местоположению, которое может быть любым в пределах расстояния R от второго наземного передатчика. Направление от второго передатчика до второго местоположения лежит под таким углом к должным образом ориентированной приемной спутниковой антенне во втором местоположении, при котором образуются наземные входные сигналы, лежащие ниже интерференционного уровня относительно спутниковых входных сигналов, которые образуются из спутниковых сигналов, принятых приемной спутниковой антенной во втором местоположении.

ПРИМЕР

Испытания проводились с использованием передвижной испытательной антенны. Испытательная аппаратура включала приемную антенну ПСВ, связанную с аппаратурой обработки сигнала. Аппаратура обработки сигнала была подключена для приема входных сигналов от приемной антенны ПСВ и направляла требуемый выходной канал к телеприемнику. Приемная антенна ПСВ была направленной антенной, обеспечивающей усиление от 31 до 34 дБ поперек угла обзора, составлявшего приблизительно 5 градусов с обеих сторон от оси антенны. Усиление приемной антенны ПСВ составляло от -2 дБ до -16 дБ вне угла обзора антенны.

При испытаниях использовался наземный передатчик, имеющий направленную передающую антенну, поднятую на 52 фута над поверхностью Земли и направляющую выходную мощность в пределах азимута 180 градусов (точно на юг) со строго горизонтальной поляризацией. Установка наземного передатчика не менялась относительно данной конфигурации в течение испытаний. Изменялась только мощность передачи, как будет указано ниже.

Испытания интерференции проводились в нескольких различных испытательных местоположениях или местоположениях пользователя, разнесенных от наземного местоположения передатчика. В каждом испытательном местоположении приемная антенна ПСВ сначала поднималась с тем, чтобы достичь прямой видимости с наземным передатчиком, а затем ее ось ориентировалась по направлению передачи наземного передатчика. Как только была проверена прямая видимость между испытательной антенной ПСВ и наземным передатчиком, был установлен изотропный уровень мощности приема от наземного передатчика, работающего на полной мощности, 29 дБм.

В каждом испытательном местоположении приемная антенна ПСВ затем была оптимально установлена для приема спутниковых сигналов от определенного спутника ПСВ, то есть ось приемной антенны ПСВ была ориентирована по сигнальному направлению спутника. Спутниковые сигналы на определенной частоте были приняты и направлены телеприемнику, связанному с испытательным устройством. В каждом испытательном местоположении направление передачи от наземного передатчика до испытательного местоположения находилось вне угла обзора приемной антенны ПСВ, оптимально установленной для приема спутниковых сигналов от спутника ПСВ. Наземный передатчик использовался для передачи на одной частоте с принимаемыми спутниковыми сигналами 12.470 ГГц. В каждом испытании, при наличии интерференции с принятыми спутниковыми сигналами ПСВ, что индицировалось искаженным телевизионным приемом, мощность наземного передатчика уменьшалась до уровня, при котором интерференция исчезала, то есть до уровня мощности немного ниже интерференционного уровня, этот уровень регистрировался.

Для метеорологических условий, при которых проводились испытания, был определен уровень мощности спутникового сигнала на каждом испытательном месте, составляющий приблизительно -125 дБм. При этих условиях уровень мощности наземной передачи 13 дБм образовал зону исключения при направлениях передачи вокруг наземного передатчика, составляющую приблизительно одну квадратную милю, при создании пригодных наземных сигналов в месте, находящемся на расстоянии приблизительно 9.9 мили от наземной передающей антенны. По оценкам уровень мощности наземного сигнала на этом испытательном месте был приблизительно -137 дБм.

Описанные выше предпочтительные реализации предназначены для иллюстрации принципов изобретения, а не для ограничения области рассмотрения изобретения. Различные другие реализации и модификации вышеприведенных предпочтительных реализаций могут быть сделаны специалистами без отклонения от области рассмотрения пунктов формулы изобретения.