DE2050173C2 - "Bordschaltungsanordnung für Satelliten in einem Nachrichtensatellitensystem" - Google Patents
"Bordschaltungsanordnung für Satelliten in einem Nachrichtensatellitensystem"Info
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- DE2050173C2 DE2050173C2 DE2050173A DE2050173A DE2050173C2 DE 2050173 C2 DE2050173 C2 DE 2050173C2 DE 2050173 A DE2050173 A DE 2050173A DE 2050173 A DE2050173 A DE 2050173A DE 2050173 C2 DE2050173 C2 DE 2050173C2
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bordschaltungsanordnung für Satelliten in einem Nachrichtensatellitensystem mit einer Vielzahl von Bodenstationen, die über
den Satelliten miteinander Nachrichten austauschen, wobei jede Bodenstation während einer Rahmenperiode Informationsabschnitte im Zeitmultiplex aussendet
Es ist bereits eine Satelliten-Relaisstation bekannt,
über die eine Nachrichtenübertragung zwischen mehrere Erdestationen im gleichen Frequenzband stattfindet
Auf dem Satelliten befindet sich ein Aperturstrahler mit einem mehreren Primas Strahlern gemeinsamen Spiegelsystem. Jedem Primärstrahler ist eine Erdestation
zugeordnet Die Erdestationen sind an verschiedenen geographischen Orten angeordnet Im Satelliten ist
jeder Primärstrahler an eine Frequenzweiche angeschlossen, die mit einer Empfangs- und einer Sendeschaltung verbunden ist Empfangs- und Sendeschaltungen verschiedener Primärstrahler können durch ein
Wählernetzwerk miteinander verbunden werden. Das Wählernetzwerk wird von einem Steuerempfänger
eingestellt, dem über eine gesonderte Antenne Steuersignale zugeführt werden. Das gleichzeitige Senden und
Empfangen durch die gleiche Erdestation ist bei dieser Anordnung nicht möglich (US-PS 34 06 401).
Bekannt ist auch eine Satelliten-Relaisstation mit
mehreren Empfcntjs· und Sendeantennen. Nachrichten
werden Ober die Satelliten-Relaisstation nur zwischen zwei Erdestationen litertragen. Die Antennen dienen
zur Durchführung des Antennendiversityverfahrens, Es werden immer diejenigen Empfangs- und Sendeantennen für die Nachrichtenübertragung ausgewählt an
denen die stärksten Signalpegel zur Verfügung ste'nen
bzw. über die eine optimale Übertragung stattfindet (US-PS 30 95 538).
Schließlich ist es bei Richtfunknetzen mit mehreren parallelen Linien und häufigen Abzweigen bekannt,
Wählsysteme vorzusehen, um die Belegung der Linien
wechseln zu können (H. Carl »Richtfunkverbindungen«,
Stuttgart 1964, Seite 148 und 149).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bordschaltungsanordnung der eingangs beschriebenen
Gattung derart weiterzuentwickeln, daß sie einen
Vielfachzugriff unter Verwendung der Richteigenschaften von Millimeterwellen bei Einsparungen in der
Breite des Übertragungsfrequenzspektrums und bei einer Steigerung der Systemkapazität pro Bodenstation
ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgcmäB dadurch gelöst,
daß Empfangsvorrichtungen für den gleichzeitigen Empfang zahlreicher Rahmen aus zeitmultiplex von den
Bodenstationen übertragenen Informationsabschnitten vorgesehen sind, daß die Empfangsvorrichtungen über
Konverter mit einem Wählernetzwerk verbunden sind, das eine Vielzahl von Schaltzweigen aufweist, deren
Anzahl gleich derjenigen der gleichzeitig empfangenen Rahmen ist und die je einen Eingang für jeden
empfangenen Rahmen und einen einzigen Ausgang für
einen zu sendenden Rahmen aufweisen, wobei in jeder
Rahmenperiode durch Einstellung der Schaltzweige die zeitmultiplex empfangenen Informationsabschnitte in
zu sendende Rahmen umgeordnet werden, von denen jeder Gruppen von Informationsabschnitten aus ver
schiedenen empfangenen Rahmen enthält, und wobei
die zu sendenden Rahmen von Informationsabschnitten
über Konverter und je eine Sendeeinrichtung zu den
besteht darin, daß Empfangsvorrichtungen für den gleichzeitigen Empfang zahlreicher Rahmen aus zeitmultiplex von den Bodenstationen übertragenen Informationsabschnitten vorgesehen sind, daß die Empfangsvorrichtungen über Konverter mit einem Wählernetz-
werk verbunden sind, das eine Schaltmatrix mit einer Vielzahl von Eingängen, deren Zahl mit derjenigen der
gleichzeitig empfangenen Rahmen übereinstimmt, und eine Vielzahl von Ausgängen aufweist, deren Zahl mit
derjenigen der zu sendenden Rahmen übereinstimmt,
wobei an den Kreuzungsstellen der Schaltmatrix eine
Vielzahl von UND-Schaltungen angeordnet ist, von denen je ein Eingang mit einer Zeile mit einem Eingang
der Schaltmatrix verbunden ist, wobei in jeder Rahmenperiode durch Einstellung der UND-Schaltun
gen die zeitmultiplex empfangenen Informationsab
schnitte in zu sendende Rahmen umgeordnet werden, von denen jeder Rahmen Gruppen von Informationsabschnitten aus verschiedenen empfangenen Rahmen
enthält und wobei die zu sendenden Rahmen von
lnformationsabjchnitten über Konverter und je eine
Sendeeinrichtung zu den Bodenstationen übertragen werden.
Mit den vorstehend erläuterten Anordnungen können
zeitmultiplex empfangene Informationsabschnitte ein
fach und schnell in zu sendende Rahmen umgeordnet
werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der oben erläuterten
Anordnungen sind in den Ansprüchen 3 bis 16
beschrieben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert, aus denen sich weitere Merkmale sowie Vorteile ergeben. Es zeigt
F i g. 1 in schematischer Darstellung den allgemeinen
Nutzungsplan für das Frequenzspektrum eines üblichen Vielfach-Transponder-Satelliten mit Global-Antennen,
F i g. 2 eine schematische Darstellung des allgemeinen Planes eines Satelliten mit präzise ausgerichteten
Empfangs- und Senderichtstrahlantennen zur wirksamen Aufteilung und Wiedernutzung des Spektrums,
Fig. 3 ein Blockdiagramm des gesamten Satelliten-Nachrichtensystems unter Verwendung eines Bordwählersystems gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig.4A und 4B die Sende- und Empfangssignalformate bei Verwendung des in Fig.3 gezeigten Systems,
•Jig ι lauert ma ic gtiiiau ukti ι ι g. -τ/-λ utiu -τ tv,
Fig. 6 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Wählersystems und
Fig. 7 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines Wählersystems.
Fig. 1 zeigt einen bekannten Vielfach-Transponder-Satelliten 10. Es sei angenommen, daß der Satellit 10
eine Vielzahl von Transpondern 11-1 bis 11-n aufweist
und daß η Stationen im Netzwerk vorgesehen sind. Selbstverständlich ist es nicht erforderlich, daß genausoviele Transponder als Stationen im Netzwerk vorhanden sind, da verschiedene Stationen über einen einzigen
Transponder betätigt werden können. Von der Bodenstation kommende Signale werden durch eine globale
Empfangsantenne 12 aufgefangen, während die zur Bodenstation gerichteten Signale über eine ähnlich
aufgebaute Sendeantenne 13 abgestrahlt werden. Da Global-Antennen verwendet werden, ist bei diesem
herkömmlichen System die Wiederbenutzung der Frequenz nicht möglich. Die rechteckigen Gitter nächst
jeder der Antennen 12 und 13 veranschaulichen graphisch die Raum- und Frequenzverteilung der
Bodenstationen. Die schattierten Flächen in den Gittern zeigen einzelne Bodenstationen an, wobei von dem
System gefordert wird, daß sich zwei Stationen nicht gleichzeitig in bezug auf die verwendete Frequenz
überlappen. Mit der Annahme, daß η Bodenstationen entsprechend den η Transpondern im Satelliten
vorhanden sind und daß jede dieser Bodenstationen eine Sendebandbreite B aufweist ist die gesamte
Nachrichtensatelliten-Bandbreite 2 η B. Der Faktor 2 ist
erforderlich, da die Sende- und Empfangsbandbreiten sich nicht überlappen dürfen.
F i g. 2 zeigt den allgemeinen Plan eines Nachrichtensatelliten 15, weicher präzise ausgerichtete Empfangsund Sende-Richtstrahlantennen verwendet Der Satellit
15 umfaßt eine Vielzahl von Transpondern 16-1 bis 16-n,
ähnlich wie im voranstehend beschriebenen System. Im Vergleich zu diesem sind jedoch voneinander getrennte
Richtstrahl-Empfangsantennen 17-1 bis 17-n und voneinander getrennte Richtstrahl-Sendeantennen 18-1 bis
18-n jedem der Transponder 16 zugeordnet Wie die
Spaltengitter nächst den Empfangs- und Sendeantennen veranschaulichen, ermöglicht dieses Satellitensystem
eine wirksame Raumaufteilung des Spektrums und eine Wiederbenutzung der Frequenzen. Die gesamte durch
den Satelliten belegte Bandbreite beträgt nun 2 B, so daß das erforderliche Spektrum um den Faktor π im
Vergleich zu dem eines Satelliten mit einer Globalantenne verkleinert ist
dem Satelliten vorgesehen ist, und da der Funkverkehr
über den Satelliten von einer Bodenstation zur anderen
geleitet wird, ist ein Satelliten-Verteilungssystem an
ίο einem Satelliten-Bordwählersystem. Ein Satellit 20
weist Richtstrahl-Empfangsantennen 21,4 bis 21G und
Richtstrahl-Sendeantennen 23/4 bis 23G auf. Diese sind auf entsprechende Bodenstationen 23A bis 23G
ausgerichtet, wobei jede Bodenstation von der anderen
durch eine ausreichend große Distanz getrennt ist, so
daß eine Nachrichtenübermittlung mit Hilfe ihrer entsprechenden Richtstrahl-Antennen auf dem Satelliten 20 ohne Überschneidung mit anderen Bodenstationen möglich ist. Die durch die P,ichtstrah! Anicnncn
·?" 21/4 bis 21G empfangenen Signale werden für die zu
sendende Strahlung zu entsprechenden Konvertern und Zwischenfrequenz-Untereinheiten 24A bis 24G geleitet.
Die Ausgangssignale der Konverter und Zwischenfrequenz-Untergruppen 24 gelangen zu einem Zwischen-
frequenz-Wählernetzwerk 25, welches die Verteiler-Untereinheit der vorliegenden Erfindung umfaßt. Das
Wählemetzwerk 25 ist dazu bestimmt, von der ursprüf^üchen Gruppierung zu der endgültigen Gruppierung der Sprachkanalabschnitte umzuschalten. Zur
w Erläuterung sei beispielsweise angenommen, daß eine
Bodenstation A eine Vielzahl von zeitlich verteilten oder aufeinanderfolgenden Sprachkanalabschnitten
sendet von denen jeder für eine der Bodenstationen B. C und G bestimmt ist. Alle Sprachkanalabschnitte von
der Bodenstation A werden durch die Richtstrahlantenne 21/4 empfangen. Es ist dann die Aufgabe des
Wählernetzwerkes 25, jeden dieser Sprachkanalabschnitte entsprechend auf die Richtstrahl-Sendeantcnnen 22ß, 22Cund 22G zu verteilen. Dieselben Vorgänge
sind auch in bezug auf Übertragungen von den anderen Bodenstationen erforderlich, so daß beispielsweise der
Ausgang des Wählernetzwerkes 25 zu der Richtstrahl-Sendeantenne 22A aus einer Gruppe von Sprachkanalabschnitten besteht welche für die Station A, von den
Bodenstationen B, C und G kommend, bestimmt ist. Die
unterschiedlichen Ausgangssignale des Wählernetzwerkes 25 werden zu den verschiedenen Richtstrahl-Sendeantennen 22/1 bis 22G mit Hilfe von entsprechenden
Konvertern 26/4 bis 26G geleitet.
Eines der Probleme bei Nachrichtensystemen, die
exakt ausgerichtete Richtstrahl-Antennen verwenden, besteht darin, daß die Sendestation im allgemeinen nicht
ihre eigenen Übertragungen, so wie diese durch die Satellitenantenne zurückgestrahlt werden, überwachen
kann, da das zurückgestrahlte Signal einen zu geringen
Leistungspegel aufweist Da der Betrieb von zeitmultiplexen Vielfach-Zugriffssystemen entsprechend der
vorliegenden Erfindung eine Burst-Synchronisation sehr hoher Genauigkeit verlangt ist ein entsprechender
Aufwand für die Synchronisation vorzusehen. Bekannte
Burstsynchronisations-Methoden beruhen auf dem Vergleich der Ankunftzeit eines Referenzsignals mit der
Ankunftszeit eines Signals von einer lokalen Bodenstation, wobei das. letztere Signal durch die lokale
Bodenstation gesendet wird. Derartige Vergleiche bestimmen dann die Korrekturen, weiche für die
Sendezeit der lokalen Bodenstation durchgeführt werden missen, um eine Synchronisation zu erreichen.
Diese Vergleiche und Korrekturen bilden die Basis eines eine geschlossene Schleife aufweisenden Systems, bei
dem die Verwendung eines Rückstrahlsignals wesentlich ist. Zur Lösung des Problems der zeitmultiplexen
Vielfach-Zugriffsverwendung von Richtstrahlen ist das > Satelliten-Wählersystem mit einer Referenzbodenstation
synchronisiert und verteilt seinerseits Synchronisations-Informationen zurück an jede Ausgangs-Bodenstatic/il.
F i g. 3 zeigt als Synchronisationsvorrichtung einen to Demodulator 27 mit Phasenumtastung (PSK-Demodulator),
der das Ausgangssignal von einer der Konverter- und Zwischenfrequenz-Untergruppen 24/4 bis 24G über
einen Wahlschalter 28 empfängt. Dieser ermöglicht es, daß jede der Bodenstationen als Referenzbodenstation π
vorgesehen werden kann. Der Ausgang des PSK-Demodulalors 27 ist mit einem Synchronisations-Detektor
29 verbunden, welcher seinerseits die Synchronisation des Wählernetzwerkes 25 steuert.
wahrend des Betriebes des in F i g. 3 gezeigten .'»
Systems sendet jede Bodenstation ein kontinuierliches Trägersignal, dessen Modulation im PCM/TDM/CPSK/
TMD-Code erfolgt. Dies bedeutet, daß die Sprachkanal-Eingangswerte
in Pulscodemodulation (PCM) kodiert sind und als Zeitmultiplex (TDM) in einem einzigen
Vielkanal-Nachrichtenfluß erscheinen, der einem Modulator mit kohärenter Phasenumtastung (CPSK) zugeleitet
wird, um das Zwischenfrequenzsignal zu modulieren. Da diese PSK-Modulationen zusätzlich eine Zeitgruppierung
infolge ihres Zieles aufweisen und eine in definierte Rahmen-Periode besitzen, kann diese Übermouulation
sehr wohl als ein Zeitmultiplex (TDM) beschrieben werden. Die Nachrichten-Übertragungen
aller Bodenstationen sind nach einem Schema bzw. innerhalb eines Rahmens synchronisiert, sobald sie auf
ihre entsprechenden Satelliten-Richtstrahl-Empfangsantennen auftreffen. Nach der Herabsetzung der
Frequenzen und nach der Verstärkung gelangen diese Signale in das Satelliten-Wählernetzwerk 25, welches
als ein zeitmultiplex schaltender Demultiplexer arbeitet, in dem der gesamte Funkverkehr für einen ausgewählten
Bestimmungsort sequentiell dem Ausgangsverstärker und der Antenne für diesen Bestimmungsort
zugeleitet wird. Zuletzt nimmt die Empfangsstation das Signal auf und demoduliert den auf sie gerichteten,
wiederhergestellten Träger, welcher noch immer PCM/TDM/CPSK/TDM moduliert ist, wobei das
Über-Zeitmultiplex natürlich quellenorientiert anstelle
von bestimmungsorientiert ist, wie dies bei der Aufwärtskopplung zu dem Satelliten der Fall ist.
Aus den vorangehenden Ausführungen ist ersichtlich, daß in dem System verschiedene Synchronisations-Untereinheiten
vorzusehen sind. Dies ist zunächst wegen der Synchronisation der verschiedenen Bodenstations-Übertragungen nach einem Schema, sobald diese auf
ihre entsprechenden Satelliten-Richtstrahl-Antennen auftreffen, erforderlich. Zum zweiten sind diese
Einheiten vorzusehen, weil die Bordwählereinheit rahmensynchronisiert sein muß, um ihre Zeitmultiplex -Schaltfunktion exakt ausführen zu können. Ein weiterer
Gesichtspunkt ist der, daß der CPSK-Demodulator jeder Bodenstation das Träger- und Zeitgebersignal
jedes TDM-Abschnittes getrennt wieder herstellen muß, da diese von Abschnitt zu Abschnitt unterschiedlich sind. Zuletzt muß noch eine Anzeige innerhalb jedes
TDM-Abschnitts vorgesehen werden, um feststellen zu können, wo die erste Nachrichteneinheit bzw. das erste
Bit des ersten Kanalzeitabschnittes auftritt.
Zum Erreichen dieser Synchronisation wird das in Fig.4A gezeigte, zum Satelliten gerichtete Format
verwendet, welches das in Fig.4B gezeigte, zu den Bodenstationen abgestrahlte Format ergibt. Jede Zeile
in Fig.4A stellt eine Übertragung einer einzelnen Bodenstation dar und erscheint zeitgleich mit den
anderen. Zur Erklärung des Übertragungsformats sei zunächst angenommen, daß die Station A als Referenzstation
für die Rahmensynchronisation vorgesehen ist. In diesem Fall zeigt der erste Abschnitt des Übertragungsformats
der Bodenstation A eine Kurzperiode Sr,
welche vor allem ein Codewort für die Korrelationsfeststellung durch alle Stationen und den Satelliten
beinhaltet. Während dieses Rahmenabschnittes senden die übrigen Stationen, die nicht Referenzstationen sind,
ein unmoduliertes Trägersignal C aus. Der nächste Abschnitt des Formates ist gleichfalls für die Synchronisation
vorgesehen. In diesem Fall senden alle Bodenstationen ihre stationseigenen Identifikations-Codeworte
aus, weiche 111 F1 g. 4A uüici'i die BcÄügsZcichen Sa bis
Se dargestellt sind. Für die Bezugsstation A ist dieser
Vorgang nicht erforderlich, ist jedoch aus Gründen der Einheitlichkeit ebenfalls in F i g. 4A dargestellt.
Bis zu diesem Zeitpunkt ist in dem Sendeformat noch keine Sprachinformation enthalten. Nach den beiden
kurzen Synchronisationsabschnitten folgen die richtungsorientierten, zeitgeteilten Gruppierungen der
Sprachkanaldaten. Bei dem in Fig.4A gezeigten Beispiel sind diese Abschnitte gleichlang und von
gleicher Kapazität. Sollte eine bestimmte Bodenstation mehr Nachrichtenverkehr als eine andere Bodenstation
aufweisen, so kann ihr die Kapazität eines Abschnittes, zweier oder mehrerer Abschnitte zugewiesen werden.
Wie beispielsweise in Fig.4A gezeigt ist, hat die Bodenstation A zwei Abschnitte der Station B zugeteilt.
In gleicher Weise hat die Station ßzwei Abschnitte der
Bodenstation A zugewiesen. In diesem Zusammenhang ist in bezug auf den Sprechverkehr festzustellen, daß die
Anzahl der Kanäle, die von einer Station einer anderen zugewiesen werden, gleich der Anzahl der Rückstrahlkanäle
von dieser Station ist. Im übrigen ist es nich' erforderlich, daß alle Abschnitte gleich lang sind.
An Bord des Satelliten ist das Wähler-Untersyistem synchronisiert, um durch den Referenzsynchronisationsabschnitt
das Schema der Übertragung von der Bodenstation A zu empfangen. Hochfrequenz-Schalter
in dem Satelliten 20 sind durch eine an Bord befindliche logische Einheit programmiert, um zunächst den
Synchronisationsabschnitt der Referenzstation gleichzeitig zu allen Ausgangsverstärkern zu leiten. Anschließend
verbinden die Hochfrequenz-Schalter die betreffenden Eingänge direkt mit den Ausgangs-Richtstrahlen
über die dazugehörigen Verstärker und Konverter, in Übereinstimmung mit der Sendestation für die Stationsidentifikations-Abschnitte, so daß beispielsweise die
Station β das Identifikations-Codewort für die Station B
empfängt. Auf diese Weise empfängt jede Station den Referenzabschnitt der Übertragung von der Station A,
gefolgt durch das Identifikations-Codewort. Diese zeitlich verteilte Rückkehr der ausgehenden Signale löst
das Problem der Rkhtstrahl-Synchronisation. Jede
Station kann, indem sie sowohl das Referenz-Codewort als auch ihr eigenes Codewort empfängt, ihre Übertragungen steuern, um eine Rahmensynchronisation zu
erhalten.
Anschließend richtet das Wähler-Untersystem 25 die sich nicht überlappenden Abschnitte für den Sprachverkehr für jede Station auf den Satelliten-Ausgangsricht-
strahl, der zu der betreffenden Station gehört, wie dies in Fig.4B gezeigt ist. Dies bedeutet, daß alle
Abschnitte, die für die Station A bestimmt waren, wie dies beispielsweise in dem Übertragungsformat gemäß
Fig.4A gezeigt ist, nun in Fig.4B gemeinsam gruppiert sind.
In F i g. 5A, 5B und 5C sind Details der Abschnittsformate
dargestellt. Es werden zwei Typen von Abschnitten in dem System verwendet. Bei dem ersten Typ
handelt es sich um die Rahmen-Synchronisationsabschnitte wie Sr und Sa bis Se, während dem zweiten Typ
die Sprachkanalabschnitte entsprechen.
Die F i g. 5A und 5B zeigen den Referenz-Synchronisationsabschnitt
und den individuellen Stations-Synchronisationsabschnitt, während in Fig. 5C der Sprachkanalabschnitt
dargestellt ist. Da alle Abschnitte im wesentlichen relativ zueinander inkohärent in bezug auf
die Träger- und Zeitgebersignale sind, muß der Anfangsteil jedes Abschnittes für eine kurze Einleitung
der Träger- und Zeitgeber-Wiederherstellung eingerichtet sein. Dazu sind, wie in den Fig.5A, 5B und 5C
gezeigt ist, 25 Nachrichteneinheiten (Bits) bereitgestellt. Aus einem ähnlichen Grund ist wegen der Mehrdeutigkeit
in dem Rahmensynchronisationsuntersystem eine kurze Zeitperiode von etwa 3 Bits zu Beginn eines
Abschnittes vorgesehen, wodurch verhindert wird, daß die Schalteinschwingvorgänge wesentliche Teile der
Abschnitte beeinträchtigen. Aus den F i g. 5A und 5B ist ersichtlich, daß das Codewort für den Referenzabschnitt
länger ist als das für den Stations-Identifikationsabschnitt, was wegen den größeren Schwierigkeiten bei
seiner Feststellung erforderlich ist. Der Sprachkanalabschnitt in Fig.5C beinhaltet ein kurzes Codewort zur
Anzeige des Beginns der Sprachkanalinformation.
Fig.6 zeigt das Wähiernetzwerk 25 entsprechend
der Erfindung. Um eine wirklich flexible Annäherung an die Verteilung des einkommenden Signals zu erhalten,
ist das an Bord befindliche Wählernetzwerk 25 geeignet, sowohl die Gruppierung für den Bestimmungsort als
auch die Zeitverteilung zu ändern, wie im folgenden noch näher erläutert werden wird. Zur Beschreibung der
Wirkungsweise sei angenommen, daß jeder von acht Stationen zehn Abschnitte zugewiesen sind, zwei für die
Synchronisation und acht für die Sprachübermittlung. Die acht frequenzmäßig herabgesetzten Transponder-Signale
werden durch eine Vielzahl von Hochfrequenz-Schaltern, wie beispielsweise DPST PiN Schalter, zu
den dazugehörigen Ausgangsverstärkern und -antennen geleitet In einem dieser Schaltzweige 30 sind die
Schalter schematisch als Relaiskontakte dargestellt Insgesamt sind acht solcher Anordnungen vorgesehen,
nämlich je eine für jede Bodenstation. Die Reihenfolge, in der die acht Eingänge jeder Anordnung zu dem
Ausgang geleitet werden, kontrolliert ein 30-Bit-Speicherregister einer Wählernetzwerk-Steuervorrichtung. Dieses Speicherregister 31, dessen Inhalt auf
Befehl geändert werden kann, ist logisch in zehn 3-Bit-Codeworte unterteilt Jedes dieser 3-Bit-Codeworte enthält die Schaltinformation für einen Sprachkanalabschnitt Dies bedeutet beispielsweise, daß die
ersten drei Bits des Registers 31 entsprechend mit den Eingängen der UND-Schaltungen 32,33,34 verbunden
sind. Die zweiten Eingänge jeder der UND-Schaltungen 32, 33, 34 sind mit einer gemeinsamen Signalauswertungs-Leitung verbunden. Die Ausgänge der UND-Schaltungen 32, 33, 34 sind zu entsprechenden
Eingängen von ODER-Schaltungen 35, 36, 37 geleitet Sowie die UND-Schaltungen 32, 33 und 34 einen
Auftastimpuls erhalten, wird ein 3-Bit-Codewort aus dem Register "M zu den ODER-Schaltungen 35, 36 und
37 übergeleitet. In ähnlicher Weise wird jedes der zehn 3-Bit-Codeworte im Register 31 aufeinanderfolgend
> durch die ODER-Schaltungen 35,36 und 37 geleitet. Die
Ausgänge der ODER-Schaltungen 35,36 und 37 werden für die Kontrolle der PiN-Schalter verwendet, wie dies
durch die gestrichelten Linien in F i g. 6 angedeutet ist. Die Wähl- oder Schaltzeit wird durch Verschlüsseln
lungsvorrichtungen in Form eines Schieberegisters oder eines zehnstufigen Ringzählers 38 gesteuert Im
gelöschten Zustand enthält der Ringzähler 38 die Binärzahl 1 in seiner ersten Stufe und die binären Zahlen
0 in den übrigen Stufen. Die zehn Ausgänge des
ι' Ringzählers 38 umfassen zehn Signalauswertungsleitungen,
welche mit den zehn Gruppen zu je drei UND-Schaltungen verbunden sind, von denen die
UND-Schaltungen 32, 33 und 34 beispielsweise eine Gruppe bilden. Die Verschiebung einer einzelnen
-lfi Binärzahl 1 von der ersten zu den nachfolgenden Stufen
im Ringzähler 38 dient dazu, aufeinanderfolgend die 3-Bit-Codeworte für den Bestimmungsort von dem
Speicherregister 31 in die Schaltanordnung 30 einzuspeisen.
r> Das Verschieben im Ringzähler 38 ist gleichfalls über zehn 30-Bit-Verschlüsselungsregister 39-1 bis 39-10
befehlsabhängig steuerbar, wobei jedes der Verschlüsselungsregister 39 einen von tausend möglichen Zuständen
decodiert Jedes Verschlüsselungsregister 39-1 bis
«' 39-10 kann als Speicherregister zusammen mit einer
Decodierungsmatrix kombiniert sein, so daß ein einzelner Impulsausgang erhalten wird, wenn eine
binäre Eingangszahl gleich der in dem Register gespeicherten Binärzahl ist. Die einzelnen Ausgangsim-
Ji pulse jedes der Register 39-1 bis 39-10 werden in einer
ODER-Schaltung 40 mit zehn Eingängen zusammengefaßt, um den Verschiebungsimpuls für den Ringzähler 38
zu erzeugen. Der Ausgang der ODER-Schaltung 40 weist zehn Impulsausgänge entsprechend den zehn
Stufen des Ringzählers 38 auf.
Die Eingangsimpulse zu den Registern 39-1 bis 39-10 kommen von einem dekadischen Zähle. 41, der aus
einer EINER-Dekade 42, einer ZEHNER-Dekade 43 und einer HUNDERTER-Dekade 44 besteht Der
Zähler 41 erhält als Eingangsgröße den Ausgangsimpuls eines Frequenzteilers 45, welcher wiederum von einem
Hauptzeitgeberwerk 46 die Impulse empfängt Aus den voranstehenden Ausführungen ist zu entnehmen, daß
sobald die Zählung im Zähler 41 gespeichert wird, der Ausgangswert des Zählers 41 fortlaufend mit den in
jedem der Register 39-1 bis 39-10 gespeicherten Zahlen verglichen wird.
Da es für das Wählernetzwerk 25 notwendig ist
seinen Inhalt weiterzuleiten, sind Vorrichtungen zur Synchronisation des einkommenden Referenz-Synchronisationsbursts vorgesehen. Hierzu wird das Signal der
Referenzstation dem Demodulator 47 mit Phasenumtastung (PSK-Demodulator) zugeleitet Das demodulierte
Signal wird anschließend durch ein Schieberegister 48 zur Feststellung der Korrelation des Referenz-Synchronisations-Codewortes zu einem Korrelations-Detektor
49 geleitet Dieser kann aus einer einfachen Decodierungs-Matrix bestehen, in welcher das Synchronisations-Codewort eingearbeitet ist Der Korrelations-
Ausgangsimpuls des Detektors 49 löst anschließend die Rückstellung des Ringzähkrs 38 und des Dekadenzählers 41 aus.
Anstelle der voranstehend beschriebener! Anordnung
ist line Anzahl von weiteren Ausführungsformen möglich. So kann zunächst das Sneicherregister 31. von
welchem nur eines in der Ausführungsform gemäß F i g. 6 erforderlich ist, derart ausgebildet sein, daß ein
Register pro Schaltanordnung vorgesehen wird, wodurch voneinander vollständig unabhängige Formate
für jede Funkstation verwendet werden können. Des weiteren ist es auch denkbar, daß der Referenz-Synchronisationsabschnitt im Satelliten selbst als eine
Größe des Wählernetzes 25 erzeugt wird. Dies würde darauf hinauslaufen, daß der komplexe Demodulator 47
mit Phasenumtastung durch einen wesentlich einfacheren Modulator mit Phasenumtastung ersetzt werden
könnte. Bei einer weiteren Variante könnte die Verwendunp von zwei oder mehr Stationen pro
Richtstrahl vorgesehen werden. In diesem Fall können die Stationen im Multiplex-Zugriff, zusätzlich zu dem für
den Zielort vorgesehenen Multiplexverfahren, mit dem durch die Ausgangsstation innerhalb des Strahlers
gruppieren, r:i Riciiiung des Saicmicii äbgesirählien
Formates arbeiten. Eine Station kann auch nur einen Abschnitt verwenden, welcher dann jedoch nicht als ein
Abschnitt zu seinem Bestimmungsort weitergeleitet wird, sondern durch verschiedene Ausgangsstrahlen zu
einer Anzahl von Stationen gelangt.
Eine weitere Ausführungsform des Wählernetzwerks ist in F i g. 7 gezeigt. Anstelle von acht Schaltzweigen 30,
wie in Fig.6, ist eine einzige 8x8 Schaltmatrix 50 mit
Zeitmultiplex vorgesehen. Es wird wieder angenommen, daß acht Stationen vorhandvn sind. Es ist selbstverständlich, daß die Abmessungen bzw. die Größe der
Matrix von der Anzahl der vorhandenen Stationen abhängig sind. Jeder Kreis 52 an den Anschlußstellen
der Matrix stellt eine als Hochfrequenz-Schalter ausgebildete UND-Schaltung dar, welche als einen
Eingang eine korrespondierende Reihenleitung aufweist. Die Ausgänge aller Hochfrequenzschalter einer
einzelnen Spalte sind zu einer einzigen Ausgangsleitung zusammengefaßt. Die verschiedenen Hochfrequenzschalter 52 werden durch Umsetzer 53-1 bis 53-8
gesteuert, von denen jeweils einer pro Spalte der Matrix vorgesehen ist Die zu der Wählernetzwerk-Steuervorrichtung gehörenden Umsetzer 53 haben acht Ausgangsleitungen, von denen jede mit einem der
dazugehörigen Hochfrequenzschalter 52 in ihrer betreffenden Spalte verknüpft ist. Zehn Impulse werden über
diese acht Ausgangsleiiungen entsprechend den ζ .hn
Sprachkanalabschnitten verteilt. Es versteht sich von selbst, daß die Zahl von zehn Sprachkanalabschnitten
vollkommen willkürlich gewählt ist.
Jeder der Umsetzer 53-1 bis 53-8 empfängt den Ausgang eines zyklischen Zügriffs-Speiohers ,54-1 bis
54-8. Die Speicher 54-1 bis 54-8 können beispielsweise rezirkulierende Schieberegister sein, welche beim
Ansprechen auf die von dem Hauptzeitgeberwerk 55 einkommenden Zeitsignale drei Stellen verschiebt!·.
Nach jeder Verschiebung ist ein 3-Bit-Codewort in den entsprechenden Umsetzern 53-1 bis 53-8 vorhanden,
von welchen sich jedes auf einen bestimmten Hochfrequenz-Schalter 52 in den entsprechenden Spalten der
Matrix 50 bezieht. Die Gruppierung für den Bestimmungsort ist daher durch die Reihenfolge der
3-Bit-Codeworte in den Speichern 54-1 bis 54-8 festgelegt. Die Zeitverteilungen dieser Gruppierungen
können durch die Anzahl der aufeinanderfolgenden
eher bestimmt werden. Sowohl die Reihenfolge der
3-Bit-Cocieworie als auch die Anzahl der aufeinanderfolgenden Wiederholungen derselben in den Speichern
43-1 bis 54-8 kann durch die von dem Satelliten-Befehlsuntersystem kommende Information gesteuert werden.
Die bisherige Beschreibung der Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf einen Nachrichtensatelliten,
der sowohl Richtstrahl-Sende- als auch -Empfangsantennen besitzt. Es ist jedoch auch möglich, die
vorliegende Erfindung in einem Nachrichten-Satelliten zu verwenden, welcher eine Global-Empfangsantenne
und eine Anzahl von Richtstrahl-Sendeantennen aufweist. In einem derartigen System muß das Eingangsfrequenz-Spektrum die Bandbreite Bn wie in herkömmlichen bekannten Nachrichtensatelliten-Systemen besitzen. Des weiteren müssen die eintreffenden, unterschiedlichen Signale entweder mit Hilfe der Frequenzaufteilung oder der zeitlichen Verteilung voneinander
getrennt werden. Die ausgesandte Bandbreite des Systems wäre dann gk'ch B. Dies bedeutet, daß die
gesamte Bandbreite des Nachrichtensatelliten-Systems B(n + 1) beträgt, wodurch sich eine Verminderung der
gesamten Systembandbreite um den Faktor zn/(n + 1) ergibt Obwohl diese Reduzierung nicht so g" oß ist wie
diejenige in einem ausschließlich mit Richtstrahl-Antennen arbeitenden System, ist sie trotzdem beachtlich.
Claims (16)
1. Bordschaltungsanordnung for Satelliten in
einem Nachrichtensatellitensystem mit einer Vielzahl von Bodenstationen, die über den Satelliten
miteinander Nachrichten austauschen, wobei jede Bodenstation während einer Rahmenperiode Informatjonsabschnitte im Zeitmultiplex aussendet, dadurch gekennzeichnet, daß Empfangsvorrichtungen (21) für den gleichzeitigen Empfang
zahlreicher Rahmen aus zeitmultiplex von den Bodenstationen (23) übertragenen Informationsabschnitten vorgesehen sind, daß die Empfangsvorrichtungen (21) über Konverter (24) mit einem
Wählernetzwerk (25) verbunden sind, das eine xs
Vielzahl von Schaltzweigen (30) aufweist, deren Anzahl gleich derjenigen der gleichzeitig empfangenen Rahmen ist und die je einen Eingang für jeden
empfangenen Rahmen und einen einzigen Ausgang für einen zu sendenden Rahmen aufweisen, wobei in
jeder Rabmenperiode durch Einstellung der Schaltzweige (30) die zeitmultiplex empfangenen Informationsabschnitte in zu sendende Rahmen umgeordnet
werden, von denen jeder Gruppen von Informationsabschnitten aus verschiedenen empfangenen
Rahmen enthält, und wobei die zu sendenden Rahmen von Informationsabschnitten über Konverter (26) und je eine Sendeeinrichtung (22) zu den
Bodenstationen (23) übertragen werden.
2. Bordschaltungsanordnung für Satelliten in einem Nachrichtensatellitensystem mit einer Vielzahl von Eixienstationen, die über den Satelliten
miteinander Nachrichten abtauschen, wobei jede Bodenstation während einer Rahmenperiode Informationsabschnitte im Zeitmultiplex aussendet, da-
durch gekennzeichnet, daß Empfangsvorrichtungen (21) für den gleichzeitigen Empfang zahlreicher
Rahmen aus zeitmultiplex von den Bodenstationen (23) übertragenen Informationsabschnitten vorgesehen sind, daß die Empfangsvorrichtungen (21) über ·»<
> Konverter (24) mit einem Wählernetzwerk (25) verbunden sind, das eine Schaltmatrix (50) mit einer
Vielzahl von Eingängen, deren Zahl mit derjenigen der gleichzeitig empfangenen Rahmen übereinstimmt, und eine Vielzahl von Ausgängen aufweist,
deren Zahl mit derjenigen der zu sendenden Rahmen übereinstimmt, wobei an den Kreuzungsstellen der Schaltmatrix (SO) eine Vielzahl von
UND-Schaltungen (52) angeordnet sind, von denen
je ein Eingang mit einer Zeile mit einem Eingang der so
Schaltmatrix (50) verbunden ist, wobei in jeder Rahmenperiode durch Einstellung der UND-Schaltungen (52) die zeitmultiplex empfangenen Informationsabschnitte in zu sendende Rahmen umgeordnet
werden, von denen jeder Rahmen Gruppen von Informationsabschnitten aus verschiedenen empfangenen Rahmen enthält, und wobei die zu sendenden
Rahmen von Informationsabschnitten über Konverter (26) und je eine Sendeeinrichtung (22) zu den
Bodenstationen (23) übertragen werden.
3. Bodenschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sendeeinrichtungen (22) Richtstrahl-Sendeantennen umfassen.
4. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Empfangsvorrichtungen (21) als auch die Serideeinrichtungen
(22) Richtstrahl-Empfangs- bzw, -Sendeantennen aufweisen,
5. Bodenschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Wählernetzwerk (25) mit Wählernetzwerk-Steuervorrichtungen (31—41; 53,54) verbunden ist, die für
die Rahmensynchroriisation des Wählernetzwerkes von Synchronisationsvorrichtungen (27, 29; 47, 48,
49) gesteuert werden, die auf eine Referenzbodenstation eingestellt sind.
6. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationsvorrichtungen (47, 48, 49) eine Detektorvorrichtung (49) im Satelliten (20) für die
Feststellung eines Referenzsynchronisations-Codewortes umfassen.
7. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählernetzwerk-Steuervorrichtungen (31—41) ein
Speicherregister (31) mit einer Vielzahl von gespeicherten Codeworten aufweist, wobei jedes
Codewort für sich den Zugang zu einer Leitung für einen Bestimmungsort in den Schaltzweigen (30)
festlegt und Verschlüsselungsvorrichtungen (32, 41) mit dem Speicherregister (31) verbunden sind, um
die Codeworte zu den Schaltzweigen (30) wahlweise zu leiten.
8. Bordschaicungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlüsselungsvorrichtungen (32—41) einen Ringzähler (38) mit dem Speicherregister (31) verbundene
Torschaltungen (32—42, 35—37) aufweisen, welche durch den Ringzähler (38) für die wahlweise
Verschiebung der Codeworte gesteuert sind, sowie eine Vielzahl von Verschlüsselungsregistern (39),
deren Ausgänge mit dem Ringzähler (38) verbunden sind, um die Verschiebung dessen Inhalts zu steuern,
und einen Zähler (41), dessen Ausgang mit jedem der Speicherregister (39) verbunden ist, welche dann
Ausgangswerte liefern, weiw ihre betreffenden Inhalte gleich der akkumulierten Zählung in dem
Zähler(41)sind.
9. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Verschlüsselungsregister (39) gleich der
Anzahl der Zeitabschnitte der empfangenen und gesendeten Signale ist
10. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Inhalte des Speicherregisters (31) und der Verschlüsselungsregister (39) veränderbar sind, so daß eine
Änderung der Gruppierung für den Bestimmungsort und der zeitlichen Verteilung der zu sendenden
Rahmen möglich ist.
11. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach
Anspruch 8 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Synchronisationsmittel (47, 48, 49) mit dem Ringzähler (38) und dem
Zähler (41) für die Rahmensynchronisation der Wählernetzwerk-Steuervorrichtung (31—41) verbunden sind.
12. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Synchronisationsmittel (47, 48, 49) einen Korrelationsdetektor (49) im Satelliten zur Peststellung des
Referenz-Synchronisations-Codewortes umfassen, wobei der Detektor (49) einen Rückstellimpuls für
den Ringzähler (38) und den Zähler (41) liefert.
13. Bordschaltungsanordnung for Satelliten nach
Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählernetzwerk-Steuervorrichtungen eine Vielzahl von
zyklischen Zugriffsspeichern (54) enthalten, deren Anzahl gleich der Anzahl der Spalten der Schaltmatrix (50) ist, wobei jeder Speicher (54) eine Vielzahl
von Mehrfach-Bit-Codeworten speichert, von denen jedes für sich eine einzelne UND-Schaltung (52) in
einer betreffenden Spalte der Schaltmatrix (50) definiert, »nd daß eine Vielzahl von Umsetzern (53)
vorgesehen ist, von denen jeder mit einem der Speicher (54) verbunden ist und eine Anzahl von
Ausgängen aufweist, die gleich der Zahl der UND-Schaltungen (52) in seiner betreffenden Spalte
der Schaltmatrix (50) ist, wobei die Umsetzer (53) mit den UND-Schaltungen (52) verbunden sind, so daß
die UND-Schaltungen (52) durch die Codeworte wahlweise gesteuert werden.
14. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
zyklischen Zugriffsspeicher (54) die Codeworte in der Reihenfolge der Gruppierung für den Bestimmungsort der zu sendenden Rahmen speichern.
15. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die zyklischen Zugriffsspeicher (54) die zeitliche Verteilung der zu sendenden Rahmen durch die
aufeinanderfolgende Wiederholung der gespeicherten Codeworte bestimmen.
16. Bordschaltungsanordnung für Satelliten nach Anspruch 13 oder einem der folgenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherinhalte der zyklischen Zugriffsspeicher (54) veränderbar
sind, so daß die Gruppierung für den Bestimmungsort und die zeitliche Verteilung der zu sendenden
Rahmen wählbar sind.
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