BRPI1104239A2

BRPI1104239A2 - tranceptor device for communication between multipoint terrestrial wireless access system and non-geostationary satellite system

Info

Publication number: BRPI1104239A2
Authority: BR
Inventors: Marcos Guimarces Castello Branco; Jose Eduardo Da Silva Tavares
Original assignee: Fundacco Cpqd Ct De Pesquisa E Desenvolvimento Em Telecomunicacoes
Priority date: 2011-10-04
Filing date: 2011-10-04
Publication date: 2013-08-13

Abstract

Dispositivo transceptor para comunicação entre sistema de acesso sem fio terrestre ponto-multiponto e sistema de satélite não geoestacionário (100) que compreende uma antena para sistema terrestre ponto-multiponto (110), um módulo de recepção e transmissão da ERB (120), um conversor (130) e uma ou duas antenas para sistema NGEO (140). O dito dispositivo (100) é capaz de gerar uma área de cobertura (210) para o sistema terrestre ponto-multiponto, gerar uma área de cobertura espacial (240) no cinturão de passagem do sistema de satélite NGEO, e prover funcionalidades de recepção, transmissão, amplificação e conversão de sinais, de tal modo que haja integração e comunicação entre o sistema terrestre e o sistema satélite NGEO.Transceiver device for communication between point-to-multipoint terrestrial wireless access system and non-geostationary satellite system (100) comprising a point-to-multipoint terrestrial system antenna (110), an ERB receiving and transmitting module (120), a converter (130) and one or two antennas for NGEO system (140). Said device (100) is capable of generating a coverage area (210) for the point-multipoint terrestrial system, generating a spatial coverage area (240) in the NGEO satellite belt passing belt, and providing reception functionality, transmission, amplification and conversion of signals such that there is integration and communication between the terrestrial system and the NGEO satellite system.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção Dispositivo transceptor para comunicação entre sistema de acesso sem fio terrestre ponto-multiponto e sistema de satélite não geoestacionário.Patent Descriptive Report Transceiver device for communication between point-to-multipoint terrestrial wireless access system and non-geostationary satellite system.

Campo de aplicação:Application field:

A presente invenção refere-se a um novo dispositivo transceptor capaz de estabelecer comunicação entre sistemas de acesso sem fio terrestre (por exemplo WiMAX) e sistemas via satélite não geoestacionário.The present invention relates to a novel transceiver device capable of establishing communication between terrestrial wireless access systems (e.g. WiMAX) and non-geostationary satellite systems.

Descrição do Estado da Técnica:Description of the prior art:

Os sistemas terrestres de acesso sem fio ponto-multiponto para aplicações de dados, voz e vídeo em banda larga, empregam estações rádio- base (ERBs) que, em sua maioria, utilizam antenas omnidirecionais ou setoriais, permitindo assim o acesso dos usuários finais dotados de terminais (móveis ou fixos) situados sob sua área de cobertura. Tais ERBs são tipicamente integradas às redes de telefonia ou de dados (por exemplo, Internet) através de outras tecnologias de comunicação que podem ser enlaces satélites, enlaces ópticos, enlaces rádio ponto-a-ponto, entre outros, com capacidade de transportar o tráfego total de comunicação do conjunto de usuários cobertos pela ERB local até uma estação central núcleo da rede, próxima às redes de telecomunicações mencionadas acima.Terrestrial point-to-multipoint wireless access systems for broadband data, voice and video applications employ base stations (ERBs) that mostly use omnidirectional or sectorial antennas, thus allowing end users to access (mobile or fixed) terminals under its coverage area. Such ERBs are typically integrated into telephony or data networks (e.g., the Internet) through other communication technologies which may be satellite links, optical links, point-to-point radio links, and others capable of carrying traffic. total communication from the user pool covered by the local ERB to a core network central station close to the telecommunications networks mentioned above.

No caso deste enlace de longa distância se efetivar por um enlace por satélite, a integração se dá, tipicamente, através de uma estação terrena remota da rede satélite instalada ao lado da ERB terrestre, tratando-se o tráfego agregado dos usuários da ERB como um enlace de alimentação (ou backhaut) até a estação central (ou HUB) do sistema satélite.In case this long-distance link is effected by a satellite link, integration is typically through a remote terrestrial station of the satellite network installed next to the terrestrial ERB, and the aggregate traffic of the ERB users is treated as a backhaut to the satellite system's central station (or HUB).

Para o caso particular de um sistema empregando satélites não geoestacionários (NGEO), a estação terrena remota deve conter mecanismos que permitam manter o enlace através do satélite mais próximo da ERB utilizando antenas direcionais dotadas de sistemas de rastreamento automático do satélite ao longo do seu arco de movimentação no espaço. Satélites NGEO estão normalmente situados em órbitas bem mais baixas do que satélites geoestacionários (GEO), e por isso apresentam um retardo de propagação bem menor, o que influencia positivamente o desempenho de muitas aplicações de telecomunicações.In the particular case of a system employing non-geostationary satellites (NGEO), the remote earth station shall contain mechanisms for maintaining the link via the nearest ERB satellite using directional antennas equipped with automatic satellite tracking systems along its arc. of movement in space. NGEO satellites are usually located in much lower orbits than geostationary satellites (GEO), and thus have a much shorter propagation delay, which positively influences the performance of many telecommunications applications.

Além disso, face à obstrução natural do satélite NGEO pela Terra a partir de uma determinada posição durante sua passagem pelo arco de visibilidade da ERB, torna-se necessário o emprego de uma segunda antena direcional também dotada de sistema de rastreamento que deverá se comunicar com o próximo satélite NGEO que surgirá no horizonte oposto antes do desaparecimento ou obstrução total do primeiro. Tais antenas são do tipo refletoras de grande porte que possuem sistemas de rastreamento automático eletromecânicos complexos que movimentam cada uma delas de horizonte a horizonte do arco de passagem do satélite, em sentidos contrários. Dessa forma, o enlace satélite que serve a ERB fica assegurado durante todo o tempo sem ser interrompido por ausência de apontamento de antena.In addition, due to the earth's natural obstruction of the NGEO satellite from a certain position during its passage through the ERB's visibility arc, it is necessary to employ a second directional antenna also equipped with a tracking system to communicate with the next NGEO satellite that will appear on the opposite horizon before the first one disappears or completely obstructs. Such antennas are large reflector-type antennas that have complex electromechanical automatic tracking systems that move each one from horizon to horizon of the satellite's arc, in opposite directions. Thus, the satellite link serving the ERB is secured at all times without being interrupted by the absence of antenna pointing.

Entretanto, tal solução - com duas antenas refletoras dotadas de mecanismo de rastreamento - encarece ainda mais o enlace de alimentação {backhau!) via satélite da ERB, especialmente quando o número de usuários atendidos não gera receita suficiente para a operadora da rede de modo a remunerar adequadamente os custos de investimento nesse enlace de alimentação (backhau!). De certa forma, o alto custo gera inconvenientes para a adoção de sistemas satélites, e mais particularmente satélites NGEO. Sendo assim, são desejáveis soluções mais flexíveis e de menor custo para os enlaces de alimentação (backhauI) dos sistemas de acesso sem fio remotos, especialmente para os casos em que se usa satélites NGEO.However, such a solution - with two reflector antennas equipped with a tracking mechanism - makes the ERB satellite backlink more expensive, especially when the number of users served does not generate enough revenue for the network operator to adequately remunerate the investment costs in this power link (backhau!). In a way, the high cost creates drawbacks for the adoption of satellite systems, and more particularly NGEO satellites. Therefore, more flexible and less costly solutions are desirable for backhauI of remote wireless access systems, especially when using NGEO satellites.

O documento de patente MX04007734 (Wireless communications system and method using satellite-linked remote terminal interface subsystem) propõe o acoplamento de uma estação gateway de comunicações por satélite a uma rede de comunicação terrestre, permitindo que os usuários da rede terrestre se comuniquem através da interface com essa estação gateway até a estação de controle das ERBs da rede terrestre. De modo particular, a solução se aplica especificamente à rede pública de telefonia comutada (PSTN, Pubiic Switched Telephone Network). A figura 1 desse documento MX04007734, apresenta essa interface (242) como o elemento que realiza a interconexão entre a rádio-base do sistema terrestre e a estação terrena do sistema satélite. Tal interface é denominada terrestrial terminal interface subsystem e contem duas antenas, uma para o sistema terrestre e outra para o sistema satélite, ambas co-localizadas em uma mesma estação base terrestre.Patent document MX04007734 (Wireless communications system and method using satellite-linked remote terminal interface subsystem) proposes the coupling of a satellite communications gateway station to a terrestrial communication network, allowing terrestrial network users to communicate through the interface. with this gateway station to the ground network ERB control station. In particular, the solution applies specifically to the Public Switched Telephone Network (PSTN). Figure 1 of this document MX04007734 presents this interface (242) as the element that interconnects the terrestrial base radio and the satellite earth station. This interface is called terrestrial terminal interface subsystem and contains two antennas, one for the terrestrial system and one for the satellite system, both co-located on the same terrestrial base station.

A patente US5594780 (Satellite communication system that is coupled to a terrestrial communication network and method) também descreve um sistema empregando gateway terrestre que permite a um sistema de telefonia sem fio operar em cooperação com enlaces de um ou mais satélites. Neste caso as estações gateways executam diversas funções, incluindo decodificação e processamento de chamadas, handoff de chamadas para outros satélites, atualização de base de dados de usuários de forma coordenada com o centro de controle da rede. A incorporação destas múltiplas funções à estação gateway torna a mesma complexa e consequentemente cara, especialmente para um cenário de um sistema terrestre com baixa densidade de usuários locais.US5594780 (Satellite communication system that is coupled to a terrestrial communication network and method) also describes a system employing terrestrial gateway that allows a wireless telephone system to operate in cooperation with links from one or more satellites. In this case, gateways perform various functions, including call decoding and processing, handoff calls to other satellites, updating user databases in coordination with the network control center. The incorporation of these multiple functions into the gateway station makes it the same complex and consequently expensive, especially for a low density local system scenario of local users.

A patente US5448623 (SateHite teiecommunications system using network coordinating gateways operative with a terrestrial communication system) descreve um sistema de telefonia sem fio (wireless) capaz de efetuar o roaming (itinerância, extensão de conectividade) do usuário através de um sistema de comunicação por satélite com ao menos uma estação gateway terrestre. Essa gateway toma a decisão final de cooperar com a base de dados da rede para efetuar o handoff entre satélites de uma constelação e sem a necessidade de um controle baseado em satélite. A incorporação dessas funcionalidades de handoff entre, satélites e roaming do usuário terrestre torna a solução da gateway complexa e cara, especialmente considerando-se cenários de baixa densidade de usuários e áreas remotas onde o acesso do usuário à rede só possa ser feito através da gateway mais próxima e a decisão do handoff entre satélites possa ser tomada exclusivamente pelo sistema de controle da constelação de satélites NGEO, em função da localização da área de atendimento do sistema sem fio terrestre em questão.US5448623 (SateHite teiecommunications system using network coordinating gateways operative with a terrestrial communication system) describes a wireless telephone system capable of roaming the user via a satellite communication system with at least one ground gateway station. This gateway makes the final decision to cooperate with the network database to handoff between satellites in a constellation and without the need for satellite-based control. The incorporation of these handoff functionality between terrestrial user, satellite and roaming makes the gateway solution complex and expensive, especially considering low user density scenarios and remote areas where user access to the network can only be done through the gateway. the handoff decision between satellites can be made exclusively by the NGEO satellite constellation control system, depending on the location of the service area of the terrestrial wireless system in question.

Posteriormente, os mesmos inventores da patente US5448623 propuseram uma outra solução, descrita no documento de patente W09842143 (Satellite communications system having distributed user assignment and resource assignment with terrestrial gateways), que consiste no sistema de satélites NGEO de baixa órbita da empresa GLOBALSTAR, que opera até hoje com sua multiplicidade de estações gateways terrestres espalhadas pelo planeta. No caso das gateways do sistema GLOBALSTAR, o papel das mesmas é repassar o tráfego capturado pelos satélites nos enlaces com os terminais móveis (wireiess) para a rede pública ou privada terrestre já implantada no país, permitindo que os usuários do sistema possam se comunicar com outros telefones da rede terrestre nacional. Ainda no caso do sistema GLOBALSTAR, os terminais móveis utilizados são terminais especialmente desenvolvidos para permitir uma comunicação direta do usuário com os satélites da constelação e são, consequentemente, mais complexos e caros que terminais típicos de sistemas de comunicação terrestres.Later, the same inventors of US5448623 proposed another solution, described in patent document W09842143 (Satellite communications system having distributed user assignment and resource assignment with terrestrial gateways), which consists of the GLOBALSTAR low-orbit NGEO satellite system, which It operates to this day with its multitude of ground gate stations spread across the planet. In the case of GLOBALSTAR gateways, their role is to pass the traffic captured by the satellites in the links with the wireiess terminals to the public or private terrestrial network already established in the country, allowing the system users to communicate with each other. other telephones of the national terrestrial network. Also in the case of the GLOBALSTAR system, the mobile terminals used are terminals specially developed to allow direct user communication with the constellation satellites and are therefore more complex and expensive than typical terminals of terrestrial communication systems.

Conforme pode ser observado, apesar das soluções propostas no estado da técnica, ainda há desafios e inconvenientes a serem superados para a integração de uma rede de acesso terrestre ponto-multiponto a uma rede de telecomunicações empregando satélites NGEO. De fato, as soluções atualmente existentes no estado da técnica permitem essa integração através do uso de estações gateways tecnicamente complexas e financeiramente caras, com muitas funcionalidades associadas para que a integração das redes ocorra conforme o esperado. Ou ainda, as soluções não permitem o uso de terminais móveis convencionais, demandando o uso de terminais móveis tecnicamente mais complexos e projetados especificamente para efetuar a comunicação com a gatewaype\o lado da rede terrestre ponto-multiponto.As can be seen, despite the state-of-the-art solutions proposed, there are still challenges and drawbacks to be overcome for integrating a point-to-multipoint terrestrial access network with a telecommunications network employing NGEO satellites. In fact, current state-of-the-art solutions enable this integration through the use of technically complex and financially expensive gateways, with many associated functionalities for network integration to take place as expected. Or, the solutions do not allow the use of conventional mobile terminals, requiring the use of technically more complex mobile terminals specifically designed to communicate with the gateway and the point-to-multipoint terrestrial network side.

Objetivos da Invenção: Em vista do acima exposto, é objetivo da presente invenção prover uma alternativa mais flexível e menos onerosa para integrar uma rede de acesso terrestre ponto-multiponto para aplicações de dados, voz e vídeo em banda larga, atendida por terminais de usuários típicos de redes terrestres, a redes de telecomunicações de telefonia e dados (por exemplo, Internet), empregando satélites não geoestacionários (NGEO) operados em órbita equatorial.Objectives of the Invention: In view of the foregoing, it is an object of the present invention to provide a more flexible and less costly alternative for integrating a point-to-multipoint terrestrial access network for broadband data, voice and video applications served by user terminals. typical terrestrial networks, to telephony and data telecommunications networks (eg, the Internet) employing non-geostationary satellites (NGEO) operated in equatorial orbit.

É também objetivo da presente invenção propor um dispositivo gateway bem mais simples que as estações gateway existentes e conhecidas (citadas) no estado da técnica.It is also an object of the present invention to propose a much simpler gateway device than existing and known gateway stations (cited) in the prior art.

Descrição Simplificada da Invenção:Simplified Description of the Invention:

Os objetivos propostos são alcançados através do Dispositivo transceptor para comunicação entre sistema de acesso sem fio terrestre ponto-multiponto e sistema de satélite não geoestacionário,The proposed objectives are achieved through the transceiver device for communication between point-to-multipoint terrestrial wireless access system and non-geostationary satellite system,

que compreende:which comprises:

- uma antena para sistema terrestre ponto-multiponto (110) cuja- a point-to-multipoint ground system antenna (110) whose

transmissão e recepção de radiofreqüências ocorrem nas faixas de freqüência destinadas ao sistema terrestre ponto-multiponto em questão, com o objetivo de formar uma área de cobertura (210) dos usuários terrestres, permitindo o acesso dos mesmos à rede;Transmission and reception of radio frequencies occur in the frequency bands intended for the point-to-multipoint terrestrial system in question, in order to form a coverage area (210) of terrestrial users, allowing their access to the network;

- um módulo de recepção e transmissão da ERB (120) que executa a- an ERB receiving and transmitting module (120) which performs the

amplificação da recepção e da transmissão de radiofreqüências, e realiza as respectivas interconexões necessárias para a operação dos usuários do sistema terrestre, tanto pelo nível de sensibilidade requerida pela ERB para a adequada recepção dos sinais emitidos dos terminais dos usuários cobertos, quanto peloamplification of the reception and transmission of radio frequencies, and performs the respective interconnections necessary for the operation of the terrestrial system users, both by the level of sensitivity required by the ERB for the proper reception of the signals emitted from the covered user terminals, and by the

nível de potência de transmissão requerido para a emissão da ERB na direção desses mesmos terminais terrestres;transmission power level required for ERB emission towards those same ground terminals;

- um conversor (130) que efetua a conversão de freqüências e dos modos de duplexação necessários para se adequar os sinais provenientes dos usuários terrestres às faixas de freqüências e aos modos de duplexação- a converter (130) which converts the frequencies and duplexing modes required to match signals from terrestrial users to the frequency ranges and duplexing modes.

destinados ao sistema de comunicação por satélite NGEO, e vice-versa; - uma ou duas antenas para sistema NGEO (140), sendo que uma das antenas (140), a principal, provê a comunicação com um satélite NGEO da constelação situado no cinturão de passagem (240) dos satélites de acordo com a visibilidade e a posição geográfica da ERB do correspondente sistema terrestre ponto-multiponto, e a outra antena (140), opcional, faz o monitoramento daquele que será o próximo satélite ativo a entrar no cinturão de passagem (240).intended for the NGEO satellite communication system, and vice versa; - one or two antennas for the NGEO system (140), one of which is the main antennas (140) providing communication with a constellation NGEO satellite located in the passing belt (240) of the satellites according to visibility and ERB geographical position of the corresponding multipoint ground system, and the other optional antenna (140) monitors what will be the next active satellite to enter the passing belt (240).

Descrição das Figuras:Description of the Figures:

A invenção será mais bem compreendida a partir da descrição detalhada das figuras que a ela se referem, das quais:The invention will be better understood from the detailed description of the related figures, of which:

A Figura 1 representa esquematicamente um diagrama de blocos dos elementos que compõem o dispositivo da presente invenção.Figure 1 schematically represents a block diagram of the elements that make up the device of the present invention.

A Figura 2 ilustra o funcionamento do dispositivo proposto, operando entre um sistema de acesso sem fio terrestre ponto-multiponto e um sistema de satélite não geoestacionário.Figure 2 illustrates the operation of the proposed device operating between a point-to-multipoint terrestrial wireless access system and a non-geostationary satellite system.

Descrição Detalhada da Invenção:Detailed Description of the Invention:

Conforme Figura 1, em uma das possíveis formas de realização, o Dispositivo transceptor para comunicação entre sistema de acesso sem fio terrestre ponto-multiponto e sistema de satélite não geoestacionário (100) compreende uma antena para sistema terrestre ponto- multiponto (110), um módulo de recepção e transmissão da ERB (120), um conversor (130) e uma ou duas antenas do tipo conjunto de elementos (arrays) para sistema NGEO (140).According to Figure 1, in one possible embodiment, the transceiver device for communication between point-to-multipoint terrestrial wireless access system and non-geostationary satellite system (100) comprises a point-to-multipoint terrestrial system antenna (110), a ERB receiving and transmitting module (120), a converter (130) and one or two NGEO array arrays (140).

A antena para sistema terrestre ponto-multiponto (110) é uma antena omnidirecional ou setorial, que forma a área de cobertura dos usuários terrestres, permitindo o acesso dos mesmos à rede. Sua transmissão e recepção de radiofreqüências ocorrem nas faixas de freqüência destinadas ao sistema terrestre ponto-multiponto em questão, em geral distintas das faixas destinadas ao sistema de comunicações por satélite. No caso do Brasil, a faixa de 3400 a 3600 MHz encontra-se atribuída em caráter primário para o serviço fixo e móvel (ambos terrestres) e foi regulamentada pela Resolução 537/2010 da Anatel, permitindo a utilização não exclusiva de sistemas WiMAX, por exemplo. Porém, nesta mesma faixa, o uso de comunicações por satélite é autorizado apenas em caráter secundário (sem direito à proteção pelos sistemas primários) e apenas para o Serviço Fixo por Satélite. Da mesma forma, ainda no Brasil, a faixa de 2500 a 2520 MHz encontra-se também atribuída em caráter primário para o serviço fixo e móvel (ambos terrestres) e foi regulamentada pela Resolução 544/2010 da Anatel, permitindo a utilização não exclusiva de sistemas WiMAX e LTE, por exemplo. Entretanto, nesta mesma faixa, o uso de comunicações por satélite não é autorizado, demonstrando mais um caso em que se faz necessária a conversão de freqüências entre os sistemas terrestres e os sistemas satélite.The point-to-multipoint terrestrial system antenna (110) is an omnidirectional or sector antenna that forms the coverage area of terrestrial users, allowing them to access the network. Its transmission and reception of radio frequencies occur in the frequency bands intended for the point-to-multipoint terrestrial system in question, generally distinct from the bands intended for the satellite communications system. In the case of Brazil, the 3400 to 3600 MHz band is primarily allocated to fixed and mobile services (both terrestrial) and was regulated by Anatel Resolution 537/2010, allowing the non-exclusive use of WiMAX systems, for example. However, in this same band, the use of satellite communications is authorized only on a secondary basis (without the right to protection by the primary systems) and only for the Fixed Satellite Service. Similarly, in Brazil, the 2500 to 2520 MHz band is also primarily allocated to fixed and mobile services (both terrestrial) and was regulated by Anatel Resolution 544/2010, allowing the non-exclusive use of WiMAX and LTE systems, for example. However, in this same range, the use of satellite communications is not allowed, demonstrating yet another case where frequency conversion between terrestrial and satellite systems is required.

Caso a antena (110) seja do tipo setorial, trata-se de uma antena com diagrama de radiação para cobertura em apenas um setor angular específico da superfície da Terra a partir da ERB onde se localizam os usuários do sistema terrestre ponto-multiponto. Caso a antena (110) seja do tipo omnidirecional, trata-se de uma antena com diagrama de radiação para cobertura de toda a volta (todas as direções) a partir da ERB onde se localizam os usuários do sistema terrestre ponto-multiponto.If the antenna 110 is of the sectoral type, it is a radiation diagram antenna for coverage on only a specific angular sector of the Earth's surface from the ERB where point-multipoint terrestrial system users are located. If the antenna 110 is of the omnidirectional type, it is an antenna with radiation diagram for all-round coverage (all directions) from the ERB where point-multipoint ground system users are located.

O módulo de recepção e transmissão da ERB (120) executa a amplificação da recepção e da transmissão de radiofreqüências. Além disso, o módulo (120) realiza as respectivas interconexões necessárias para a operação dos usuários do sistema terrestre, tanto pelo nível de sensibilidade requerida pela ERB para a adequada recepção dos sinais emitidos dos terminais dos usuários cobertos, quanto pelo nível de potência de transmissão requerido para a emissão da ERB na direção desses mesmos terminais terrestres.The ERB receive and transmit module (120) performs amplification of radio frequency reception and transmission. In addition, module 120 performs the respective interconnections necessary for the operation of terrestrial system users, both at the level of sensitivity required by the ERB for proper reception of signals emitted from the covered user terminals, and at the level of transmission power. required for the issuance of the ERB towards these same ground terminals.

O conversor (130) efetua a conversão de freqüências e dos modos de d u pl exação (TDD - Time Division Dupiex, FDD - Frequency Division Dupie^ necessários para se adequar os sinais provenientes dos usuários terrestres às faixas de freqüências e aos modos de duplexação destinados ao sistema de comunicação por satélite NGEO, e vice-versa (adequar os sinais provenientes do sistema de comunicação por satélite NGEO às faixas de freqüências e aos modos de duplexação destinados aos usuários terrestres).The converter (130) converts the frequency division and doubling modes (TDD), the frequency division doubling (FDD) necessary to match signals from terrestrial users to the frequency ranges and duplexing modes intended. NGEO satellite communication system, and vice versa (adjusting signals from the NGEO satellite communication system to frequency bands and duplex modes intended for terrestrial users).

O dispositivo transceptor (100) apresenta uma ou duas antenas do tipo conjunto de elementos (arrays) para sistema NGEO (140). Antenas do tipo arrays facilitam a integração com os demais componentes do dispositivo transceptor (100) e ainda permitem o rastreamento do satélite NGEO de forma apenas eletrônica, dispensando sistemas mecânicos complexos e caros, normalmente empregados em antenas refletoras (presentes em soluções do estado da técnica).The transceiver device (100) has one or two NGEO array arrays (140). Array antennas make it easy to integrate with the other components of the transceiver device (100) and even allow NGEO satellite tracking only electronically, eliminating complex and expensive mechanical systems typically employed in reflective antennas (present in state-of-the-art solutions ).

Cada uma das duas antenas para sistema NGEO (140) destina-se aEach of the two NGEO system antennas (140) is intended for

uma determinada função: i) uma das antenas (140) provê a comunicação com todo e qualquer satélite NGEO da constelação situado no cinturão de passagem dos satélites de acordo com a visibilidade e a posição geográfica da ERB do correspondente sistema terrestre ponto-multiponto; ii) a outra antena (140) faz o monitoramento (tracking) daquele que será o próximo satélite ativo, isto é, o próximo satélite NGEO da constelação que entrará no cinturão de passagem monitorado. Esta segunda antena (140) torna-se opcional caso o sistema de rastreamento eletrônico da primeira antena seja implementado de forma que o tempo de comutação de feixe entre a posição de desaparecimento do primeiro satélite e a posição de aparecimento do segundo satélite seja menor ou igual ao tempo de comutação do status de satélite ativo entre cada um deles pela empresa operadora do sistema ou constelação de satélites NGEO.a particular function: (i) one of the antennas (140) provides communication with any and all constellation NGEO satellites located on the satellite passing belt in accordance with the visibility and geographical position of the ERB of the corresponding multipoint ground system; ii) the other antenna (140) monitors what will be the next active satellite, that is, the next constellation NGEO satellite that will enter the monitored passing belt. This second antenna 140 becomes optional if the electronic tracking system of the first antenna is implemented such that the beam switching time between the first satellite's disappearing position and the second satellite's appearance position is less than or equal to the active satellite status switching time between each other by the system operator or satellite constellation NGEO.

As ditas antenas (140) podem ser de dois tipos: setorial ou direcional com feixe variável. Caso seja do tipo setorial, a antena (140) pode ser única pois possui diagrama de radiação para cobertura, a partir da ERB, em apenas um setor específico do espaço onde se localizam os satélites NGEO do sistema. Caso seja do tipo direcional com feixe variável, a antena (140) possui diagrama de radiação direcional e é capaz de rastrear no espaço um satélite em operação dentro do arco de passagem previsto para os satélites NGEO do sistema. Neste caso uma segunda antena direcional pode ser necessária dependendo dos tempos de comutação entre satélites mencionados acima. O dispositivo (100) proposto se diferencia das soluções existentes no estado da técnica, mais particularmente da solução apresentada em MX04007734 (Wireless communications system and method using satellite-linked remote terminal interface subsystem), pelo fato de integrar as duas antenas destinadas aos sistemas terrestre e satélite, além de outros dois componentes responsáveis pela conversão, recepção e transmissão dos sinais em ambos os sistemas de comunicação. Esta integração se torna especialmente possível pela grande discriminação angular e espectral entre os sinais trafegados em cada um dos sistemas (segmentos) terrestre e satélite.Said antennas (140) can be of two types: sectoral or variable beam directional. If sectorial, antenna 140 may be unique because it has a radiation diagram for coverage from the ERB in only one specific sector of the space where the system's NGEO satellites are located. If it is a variable beam directional type, antenna 140 has a directional radiation diagram and is capable of tracking in space a satellite in operation within the intended arc of passage for the system's NGEO satellites. In this case a second directional antenna may be required depending on the switching times between satellites mentioned above. The proposed device (100) differs from existing solutions in the state of the art, more particularly from the solution presented in MX04007734 (Wireless communications system and method using satellite-linked remote terminal interface subsystem) in that it integrates the two antennas intended for terrestrial systems. and satellite, as well as two other components responsible for the conversion, reception and transmission of signals in both communication systems. This integration is made possible especially by the great angular and spectral discrimination between the signals transmitted in each of the terrestrial and satellite systems (segments).

Adicionalmente, o presente dispositivo (100) destaca-se em relação às soluções conhecidas também pelo fato de se comunicar com satélites NGEO em uma órbita única circular equatorial, em que a cada instante apenas um dos satélites da constelação está operacional, ou seja, é o provedor de sinais de comunicação para uma determinada ERB do sistema terrestre. Quando um satélite se aproxima do seu limite angular de visibilidade no horizonte (poente), em um breve período de tempo esse satélite repassa a comunicação para o próximo satélite ativo, que surge na mesma órbita no horizonte oposto (nascente).Additionally, the present device (100) stands out in relation to the solutions known also by the fact that it communicates with NGEO satellites in a single equatorial circular orbit, at which time only one of the constellation satellites is operational, ie it is the communication signal provider for a given ground system ERB. When a satellite approaches its angular limit of visibility on the horizon (west), in a short period of time that satellite passes the communication to the next active satellite, which appears in the same orbit on the opposite horizon (east).

Desse modo, as antenas (140) destinadas à comunicação com o satélite ativo e à monitoração do próximo satélite ativo têm a função principal de permitir a comunicação contínua com o satélite operacional do arco equatorial durante seu período de passagem, sendo que sua trajetória no espaço é totalmente previsível com base nos parâmetros de altura e periodicidade da respectiva constelação de satélites.Thus, the antennas (140) for communication with the active satellite and for monitoring the next active satellite have the primary function of enabling continuous communication with the operating satellite of the equatorial arc during its transit period, and its trajectory in space. is fully predictable based on the height and periodicity parameters of the respective satellite constellation.

Tal previsibilidade simplifica sobremaneira os recursos (hardware e software) necessários para que as antenas (140) possam garantir o apontamento e o ganho mínimo requeridos para estabelecer a comunicação com o satélite operacional, diferentemente do caso de uma constelação de satélites NGEO em múltiplas órbitas polares. Em constelações de satélites em órbitas polares, múltiplos satélites podem ser vistos no mesmo instante a partir de uma determinada estação terrena, dificultando assim o emprego de antenas direcionais de alto ganho nestas estações. E o processo de decisão de qual o satélite será responsável pelo enlace de comunicação com a estação terrena a cada instante passa a ser dependente de um algoritmo complexo controlado pelo sistema de gerenciamento da constelação NGEO. No caso de órbitas equatoriais, apenas um satélite é o preferencial e mais próximo da estação terrena a cada instante, facilitando seu rastreamento e o emprego de antenas direcionais de alto ganho.Such predictability greatly simplifies the resources (hardware and software) required for the antennas (140) to ensure the pointing and minimum gain required to communicate with the operational satellite, unlike the constellation of NGEO satellites in multiple polar orbits. . In satellite constellations in polar orbits, multiple satellites can be seen at the same time from a given earth station, thus making it difficult to employ high gain directional antennas on these stations. And the process of deciding which satellite will be responsible for the communication link with the earth station at any moment becomes dependent on a complex algorithm controlled by the NGEO constellation management system. In the case of equatorial orbits, only one satellite is preferred and closest to the earth station at any given time, making it easier to track and employ high-gain directional antennas.

A Figura 2 ilustra o princípio de funcionamento do dispositivo (100) proposto, operando entre um sistema de acesso sem fio terrestre ponto- multiponto e um sistema de satélite não geoestacionário.Figure 2 illustrates the operating principle of the proposed device 100 operating between a point-to-multipoint terrestrial wireless access system and a non-geostationary satellite system.

A antena para sistema terrestre ponto-multiponto (110) do dispositivo (100) produz uma área de cobertura (210) do sistema terrestre ponto-multiponto. Do mesmo modo, antena para sistema NGEO (140) do dispositivo (100) produz uma área de cobertura espacial (240) em relação ao cinturão de passagem de um satélite operacional (250) do sistema de satélite NGEO.The point-to-multipoint ground system antenna (110) of device (100) produces a coverage area (210) of the point-to-multipoint ground system. Likewise, the NGEO system antenna (140) of the device (100) produces a spatial coverage area (240) relative to the passing belt of an operating satellite (250) of the NGEO satellite system.

Exemplo de tráfego de sinal através do dispositivo (100):Example signal traffic through device (100):

Um sinal (211) de um terminal de usuário dentro da área de cobertura (210) do sistema terrestre ponto-multiponto é captado pela antena (110) do dispositivo (100). Esse sinal (211) é recebido pelo módulo de recepção e transmissão da ERB (120) e terá sua radiofreqüência amplificada (211'). Em seguida, o conversor (130) converte a radiofreqüência atribuída ao sistema terrestre e empregada nesse sinal (211') para uma faixa de freqüência atribuída de forma compatível ao sistema de comunicação por satélite NGEO, além de também converter o modo de duplexação desse sinal (211') (por exemplo TDD) para um modo de duplexação mais adequado (por exemplo FDD) ao sistema de comunicação por satélite NGEO. O resultado desse processo é um sinal convertido (241) para o padrão do sistema satélite e que é transmitido por uma das antenas (140) do dispositivo (100) para o satélite operacional (250) que naquele momento estiver presente e ativo no cinturão de passagem - área de cobertura espacial (240) - do sistema de satélite NGEO. De modo análogo, um sinal (242) proveniente de um satélite operacional (250) na área de cobertura espacial (240) do sistema de satélite NGEO é captado por uma das antenas (140) do dispositivo (100). Esse sinal (242) passa pelo conversor (130), que converte a radiofreqüência atribuída para esse sinal satélite (242) para uma faixa de freqüência atribuída ao sistema terrestre ponto-multiponto, além de também converter o modo de duplexação desse sinal (242) (por exemplo FDD) para um modo de duplexação adequado (por exemplo TDD) ao dito sistema terrestre ponto-multiponto. O resultado desse processo é um sinal convertido (212) para o padrão do sistema terrestre, posteriormente encaminhado ao módulo de recepção e transmissão da ERB (120), que amplifica sua freqüência (212'). Esse sinal (212') é então transmitido pela antena (110) para um terminal de usuário dentro da área de cobertura (210) do sistema terrestre ponto-multiponto.A signal (211) from a user terminal within the coverage area (210) of the point-multipoint ground system is picked up by the antenna (110) of the device (100). This signal (211) is received by the receiving and transmitting module of the ERB (120) and will have its radio frequency amplified (211 '). The converter (130) then converts the radio frequency assigned to the terrestrial system employed in that signal (211 ') to a frequency range assigned in a manner compatible with the NGEO satellite communication system, and also converts the duplex mode of that signal. (211 ') (e.g. TDD) to a more suitable duplex mode (e.g. FDD) to the NGEO satellite communication system. The result of this process is a signal converted (241) to the satellite system standard and which is transmitted from one of the antennas (140) of the device (100) to the operating satellite (250) that is present and active at the time belt. passage - spatial coverage area (240) - of the NGEO satellite system. Similarly, a signal (242) from an operational satellite (250) in the space coverage area (240) of the NGEO satellite system is picked up by one of the antennas (140) of the device (100). This signal (242) passes through converter (130), which converts the radio frequency assigned to this satellite signal (242) to a frequency range assigned to the point-to-multipoint terrestrial system, and also converts the duplex mode of this signal (242). (e.g. FDD) to a suitable duplex mode (e.g. TDD) to said point-multipoint ground system. The result of this process is a signal converted (212) to the terrestrial system standard, which is then routed to the ERB receiving and transmitting module (120), which amplifies its frequency (212 '). This signal 212 'is then transmitted by antenna 110 to a user terminal within the coverage area 210 of the point-multipoint ground system.

Apesar da invenção ter sido descrita em conexão com certas modalidades preferenciais de realização, deve ser entendido que não se pretende limitar a invenção àquelas modalidades particulares. Ao contrário, pretende-se cobrir todas as alternativas, modificações e equivalentes possíveis dentro do espírito e do escopo da invenção.Although the invention has been described in connection with certain preferred embodiments, it should be understood that it is not intended to be limited to those particular embodiments. Rather, it is intended to cover all possible alternatives, modifications and equivalents within the spirit and scope of the invention.

Claims

1. - Dispositivo transceptor para comunicação entre sistema de acesso sem fio terrestre ponto-multiponto e sistema de satélite não geoestacionário (100) caracterizado por compreender: - uma antena para sistema terrestre ponto-multiponto (110) cuja transmissão e recepção de radiofreqüências ocorrem nas faixas de freqüência destinadas ao sistema terrestre ponto-multiponto em questão, com o objetivo de formar uma área de cobertura (210) dos usuários terrestres, permitindo o acesso dos mesmos à rede; - um módulo de recepção e transmissão da ERB (120) que executa a amplificação da recepção e da transmissão de radiofreqüências, e realiza as respectivas interconexões necessárias para a operação dos usuários do sistema terrestre, tanto pelo nível de sensibilidade requerida pela ERB para a adequada recepção dos sinais emitidos dos terminais dos usuários cobertos, quanto pelo nível de potência de transmissão requerido para a emissão da ERB na direção desses mesmos terminais terrestres; - um conversor (130) que efetua a conversão de freqüências e dos modos de duplexação necessários para se adequar os sinais provenientes dos usuários terrestres às faixas de freqüências e aos modos de duplexação destinados ao sistema de comunicação por satélite NGEO, e vice-versa; - pelo menos uma antena para sistema NGEO (140) que provê a comunicação com um satélite NGEO da constelação situado no cinturão de passagem (240) dos satélites de acordo com a visibilidade e a posição geográfica da ERB do correspondente sistema terrestre ponto-multiponto.Transceiver device for communication between a point-to-multipoint terrestrial wireless access system and a non-geostationary satellite system (100) comprising: - a point-to-multipoint terrestrial system antenna (110) whose transmission and reception of radio frequencies occur at frequency bands intended for the point-to-multipoint terrestrial system concerned, with the aim of forming a coverage area (210) of terrestrial users, allowing their access to the network; - an ERB reception and transmission module (120) which performs the amplification of radio frequency reception and transmission, and performs the respective interconnections necessary for the operation of terrestrial system users, both at the level of sensitivity required by the ERB for proper reception of signals emitted from the covered users' terminals, as well as the level of transmitting power required for ERB emission towards these same land terminals; - a converter (130) which converts the frequencies and duplexing modes necessary to match signals from terrestrial users to the frequency bands and duplexing modes intended for the NGEO satellite communication system, and vice versa; - at least one NGEO system antenna (140) providing communication with a constellation NGEO satellite located in the satellite passing belt (240) according to the ERB visibility and geographical position of the corresponding point-multipoint ground system.

2. - Dispositivo transceptor para comunicação entre sistema de acesso sem fio terrestre ponto-multiponto e sistema de satélite não geoestacionário (100), conforme reivindicação 1, caracterizado por compreender opcionalmente uma segunda antena (140), que faz o monitoramento daquele que será o próximo satélite ativo a entrar no cinturão de passagem (240), caso o tempo de comutação do sistema de rastreamento da antena principal não seja menor ou igual ao tempo de comutação de tráfego entre os dois satélites NGEO operados neste mesmo cinturão (240).2. A transceiver device for communication between a point-to-multipoint terrestrial wireless access system and a non-geostationary satellite system (100) as claimed in claim 1, which optionally comprises a second antenna (140) which monitors the one that will be the next active satellite to enter the passing belt (240) if the switching time of the main antenna tracking system is not less than or equal to the traffic switching time between the two NGEO satellites operated on that same belt (240).

3. - Dispositivo transceptor para comunicação entre sistema de acesso sem fio terrestre ponto-multiponto e sistema de satélite não geoestacionário (100), conforme reivindicação 1, que no sentido de transmissão terrestre-satélite é caracterizado por a dita antena (110) captar um sinal (211) de um terminal de usuário dentro da área de cobertura (210) do sistema terrestre, enviar esse sinal (211) para o dito módulo de recepção e transmissão da ERB (120) onde será amplificado (211'), e o dito conversor (130) converte a radiofreqüência e o modo de duplexação atribuídos ao sistema terrestre desse sinal (2110 para uma faixa de freqüência e um modo de duplexação atribuídos de forma compatível ao sistema de comunicação por satélite NGEO, gerando um sinal convertido (241) para o padrão do sistema satélite e que é transmitido por uma das antenas (140) para o satélite NGEO operacional (250).3. A transceiver device for communication between a point-to-multipoint terrestrial wireless access system and a non-geostationary satellite system (100) as claimed in claim 1 which in the sense of terrestrial-satellite transmission is characterized by said antenna (110) receiving a signal (211) from a user terminal within the terrestrial system coverage area (210), send that signal (211) to said ERB receive and transmit module (120) where it will be amplified (211 '), and the said converter (130) converts the radiofrequency and duplex mode assigned to the terrestrial system of that signal (2110 to a frequency range and duplex mode assigned compatible with the NGEO satellite communication system, generating a converted signal (241) to the satellite system standard and which is transmitted by one of the antennas (140) to the operational NGEO satellite (250).

4. - Dispositivo transceptor para comunicação entre sistema de acesso sem fio terrestre ponto-multiponto e sistema de satélite não geoestacionário (100), conforme reivindicação 1, que no sentido de transmissão satélite-terrestre é caracterizado por uma das ditas antenas (140) captar um sinal (242) de um satélite NGEO operacional (250), enviar esse sinal (242) ao dito conversor (130), que converte a radiofreqüência e o modo de duplexação atribuídos para esse sinal satélite (242) para uma faixa de freqüência e um modo de duplexação atribuídos ao sistema terrestre ponto-multiponto, gerando um sinal convertido (212) para o padrão do sistema terrestre, que é posteriormente encaminhado ao dito módulo de recepção e transmissão da ERB (120), em que esse sinal (212) terá sua freqüência amplificada (212') e será transmitido pela antena (110) para um terminal de usuário dentro da área de cobertura (210) do sistema terrestre ponto- multiponto.4. A transceiver device for communication between point-to-multipoint terrestrial wireless access system and non-geostationary satellite system (100) as claimed in claim 1 which in the sense of satellite-terrestrial transmission is characterized by one of said antennas (140) receiving a signal (242) from an operating NGEO satellite (250), send that signal (242) to said converter (130), which converts the radiofrequency and duplex mode assigned to that satellite signal (242) to a frequency range and a duplex mode assigned to the point-multipoint terrestrial system, generating a signal converted (212) to the terrestrial system standard, which is subsequently routed to said ERB receiving and transmitting module (120), wherein that signal (212) it will have its amplified frequency (212 ') and will be transmitted by the antenna (110) to a user terminal within the coverage area (210) of the point-multipoint ground system.

5. - Dispositivo transceptor para comunicação entre sistema de acesso sem fio terrestre ponto-multiponto e sistema de satélite não geoestacionário (100), conforme reivindicação 1, caracterizado por a dita antena para sistema terrestre ponto-multiponto (110) ser do tipo setorial ou do tipo omnidirecional.5. Transceiver device for communication between point-to-multipoint terrestrial wireless access system and non-geostationary satellite system (100) according to claim 1, characterized in that said point-to-multipoint terrestrial system antenna (110) is of the sectoral type or omnidirectional type.

6. - Dispositivo transceptor para comunicação entre sistema de acesso sem fio terrestre ponto-multiponto e sistema de satélite não geoestacionário (100), conforme reivindicação 1, caracterizado por cada uma das ditas antenas para sistema NGEO (140) ser do tipo setorial ou do tipo omnidirecional.6. A transceiver device for communication between a point-to-multipoint terrestrial wireless access system and a non-geostationary satellite system (100) according to claim 1, characterized in that each of said NGEO system antennas (140) is of the sectoral type or of the omnidirectional type.