DE69210453T2

DE69210453T2 - Satellitentelekommunikationseinrichtung, die für mehrere Ausleuchtzonen verwendungsfähig ist

Info

Publication number: DE69210453T2
Application number: DE69210453T
Authority: DE
Inventors: Alain Bailly; Gerard Boucheret; Denis Rouffet
Original assignee: Alcatel Espace Industries SA
Current assignee: Alcatel Espace Industries SA
Priority date: 1991-03-22
Filing date: 1992-03-20
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2012-03-21
Also published as: CA2063640C; CA2063640A1; JPH0591005A; EP0505284B1; FR2674401B1; EP0505284A1; US5410731A; DE69210453D1; JP3043887B2; FR2674401A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Satelliten-Nachrichtenanlage, die mehrere unterschiedliche Zonen auf der Erde bedienen kann. Sie ist insbesondere auf das Gebiet des direkten Fernsehens für mehrere geographische Zonen anwendbar.
Die derzeit bekannten Satelliten für direktes Fernsehen sind für die Bedienung einer bestimmten Zone auf der Erde mit einer bestimmten Anzahl von Kanälen und einem ausreichenden Sicherheitsgrad, auch Redundanz genannt, vorgesehen.
Für die derzeitigen Femsehnormen, z.B. vom Typ D2- MAC, ist für jeden Kanal ein Verstärker mit einer Wanderfeidröhre vorgesehen, dessen Leistung zwischen 50 und 130 Watt beträgt.
Unter diesen Bedingungen muß eine gewisse Anzahl von Ersatzverstärkern im System redundant vorgesehen sein, um bei Ausfall des einen oder anderen Leistungsverstärkers einspringen zu können.
Aus der Sicht der Betreiber reicht es jedoch nicht aus, eine ausreichende Anzahl von Verstärkern (130 Watt) zum Ersatz im Satelliten selbst vorzuhalten, da der Satellit auch aus unterschiedlichsten Gründen ganz ausfallen kann.
Für eine vollkommene Sicherheit müssen derzeit zwei Satelliten bereitgestellt werden, die in der Lage sind, die geographische Zone durch die gleiche Kanäle zu versorgen. Wenn beispielsweise ein Satellit fünf Fernsehprogramme der Norm D2-MAC übertragen soll, könnte er selbst fünf Wander feldröhrenverstärker mit einer 130 Watt je Kanal enthalten und ihm stünde ein weiterer Ersatzsatellit zur Seite mit ebenfalls fünf Wanderfeldröhrenverstärkern mit je 130 Watt.
Beim Start eines Satelliten für das Direktfernsehen ist es derzeit unumgänglich für die Rentabilität dieses Satelliten, nicht nur heute, sondern auch in einigen Jahren, daß der Satellit auch Sendungen nach der HD-Norm (HD - High Definition) übertragen kann, die ernsthaft in Kürze geplant sind.
Die Schwierigkeit liegt dann darin, daß dieses künftige HD-Fernsehen in dem Übertragungssatelliten Verstärker wesentlich höherer Leistung, als heute verwendet werden, benötigt. Beispielsweise erfordert ein Kanal in der HD-MAC-Norm in Zukunft einen Verstärker mit 230 Watt anstatt eines bisherigen Verstärkers von 130 Watt, der fur einen Kanal der Norm D2-MAC ausreichte.
Die derzeit empfohlene Lösung besteht darin, die Satelliten, die derzeit Kanäle der Norm D2-MAC aussenden, mit überdimensionierten Verstärkern auszurüsten, die in der Lage sind, in Zukunft Kanäle der Norm HD-MAC auszusenden.
Berücksichtigt man die obigen Zahlenangaben, dann bedeutet dies, daß für eine geographische Zone zwei Satelliten mit je fünf Wanderfeldröhrenverstärkern zu 230 Watt vorgesehen werden müssen.
Um zwei getrennte Zonen zu bedienen, muß man also gemäß dem derzeit gültigen Konzept insgesamt bis zu vier derart überdimensionierte Satelliten vorsehen. Diese Lösung stellt eine erhebliche Investition in Hinblick auf einen zukünftigen und durchaus hypothetischen Markt dar, da man derzeit nicht sicher ist, ob wirklich und wann das HD-Fernsehen eingeführt wird.
Die Erfindung will diesen Nachteil beheben und schlägt eine einfachere und wirtschaftlichere Lösung vor, die auf der Verwendung eines entwicklungsfähigen Systems abhängig von den Marktbedürfnissen beruht und zu Beginn praktisch ausschließlich an die Bedürfnisse des derzeitigen Markts angepaßt ist, wobei das System dann mit den zukünftigen Bedürfnissen wachsen kann, insbesondere mit der progressiven oder vollständigen Einführung des HD-Fernsehens. Die Erfindung bezieht sich hierzu auf eine nachrichtentechnische Anlage mit Satelliten, insbesondere für das direkte Fernsehen, wobei diese Anlage in der Lage ist, mindestens zwei Zonen T1, T2 auf der Erde mit je bestimmten Sendekanälen zu bedienen, die von zwei unterschiedlichen Typen sein können:
. entweder von einem ersten Typ, z.B. gemäß der Norm D2-MAC, der auf dem Satelliten einen Verstärker mittlerer Leistung je Kanal, z.B. 130 W, erfordert,
. oder von einem zweiten Typ, z.B. gemäß der Norm HD-MAC, der auf dem Satelliten und je Kanal einen Verstärker größerer Leistung erfordert, die nahezu zweimal so groß sein kann, z.B; 230 W, wobei zu Anfang nur die Kanäle des ersten Typs im wesentlichen vorgesehen sind, wobei die Anlage entwicklungsfähig ist und zu Beginn mindestens zwei identische Satelliten S1, S2 besitzt, die je durch Mehrfachstrahlen jede dieser Zonen T1, T2 bedienen können und die eine Anzahl von Verstärkern mittlerer Leistung, also 130 W im obigen Beispiel, besitzen, die für die gewünschte Redundanz an Kanälen, Verstärkern und Satelliten ausreicht, wobei Mittel auf jedem Satelliten vorgesehen sind, um später mindestens zwei Verstärker mittlerer Leistung (130 W) parallel zu koppeln, jedesmal wenn ein Kanal des zweiten Typs (im obigen Beispiel der Norm HD-MAC) in Betrieb genommen werden soll, und um mindestens einen zusätzlichen Satelliten S3, der den erstgenannten Satelliten S1 und S2 gleicht und auch je die geographischen Zonen T1 und T2 bedienen kann, auf eine Umlaufbahn zu bringen, wenn die notwendige Redundanz dies erfordert.
Die Erfindung, ihre Vorzüge und andere Merkmale werden nun anhand eines nicht beschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels und der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine Konfiguration dieser Anlage zu Beginn ihrer Lebensdauer.
Figur 2 zeigt eine Konfiguration der gleichen Anlage am Ende ihrer Lebensdauer.
Figur 3 zeigt ein grobes elektronisches Übersichts-Schaltbild eines der Satelliten dieser Anlage.
In Figur 1 erkennt man eine direkte Fernsehanlage, die zwei unterschiedliche geographische Zonen T1 und T2 bedienen kann. Zu Beginn der Satelliten-Lebensdauer soll die Zone T1 soll beispielsweise fünf unterschiedliche Fernsehsender empfangen können, entsprechend fünf ersten Kanälen C1 bis C5 der Norm D2-MAC, während die Zone T2 fünf andere bestimmte Sender entsprechend fünf zweiten Kanälen C6 bis C10 in der Norm D2-MAC empfangen können soll.
In diesem Beispiel erfordert die Mindestredundanz, die von den Betreibern gefordert wird:
. einen Ersatzkanal für jeden Kanal,
. einen Ersatz-Leistungsverstärker für jeden Leistungsverstärker,
. einen Ersatz-Satelliten für jeden Satelliten.
Um diese Forderungen zu erfüllen, enthält die Anlage gemäß Figur 1 zu Beginn ihres Lebens, wobei dieses Beispiel keineswegs die Erfindung einschränkt, zwei geostationäre Satelliten S1 und S2, die identisch sind und deren jeweilige Sendeantennen 1 und 2 Antennen sind, die je zwei geographische Zonen T1 und T2 getrennt bedienen können und die daher je zwei getrennte Strahlen aussenden können, nämlich
. die Antenne 1 des Satelliten S1 sendeteinen Strahl F1 zur Zone T1 und einen Strahl F2 zur Zone T2;
. die Antenne 2 des Satelliten S2 sendet einen Strahl F'1 zur Zone T1 und einen Strahl F¹2 zur Zone T2.
Jeder Satellit S1 und S2 besitzt eine Empfangsantenne 3 bzw. 4, die eine multiplexierte Welle E1 bzw. E2 empfängt. Diese Welle wird von einer Antenne 5 bzw. 6 am Boden ausgesendet, die an die erdseitige Sendestation 7 angeschlossen ist.
In der Ursprungskonfiguration, die in Figur 1 gezeigt ist, besitzt jeder Satellit 12 Wanderfeldröhrenverstärker mit je 130 Watt Leistung, die je für einen Kanal der Norm D2-MAC ausreichen.
. Für den Satelliten S1 werden fünf Verstärker permanent zur Bedienung der Zone T1 über den Strahl F1 mit fünf Sendungen entsprechend den fünf oben erwähnten Kanälen C1 bis C5 verwendet;
. fünf weitere Verstärker werden über den Strahl F2 als Ersatzkanäle für die Zone T2 verwendet und können daher einzeln oder gemeinsam die fünf Kanäle C6 bis C10 aussenden, die den fünf Sendern entsprechen, welche für diese Zone T2 bestimmt sind;
. die beiden letzten Verstärker, die in einer anderen Konfiguration entfallen könnten, aber bei Inbetriebnahme oder später von großem Vorteil sind, wie nachfolgend erläutert wird, können als Redundanz für die Röhren oder Kanäle verwendet werden, um bei einem Ausfall im Strahl F1 oder auch im Notstrahl F2 einspringen zu können.
Symmetrisch dazu enthält der Strahl F'2 des Satelliten S2 die fünf Sender der Kanäle C6 bis C10, die für die Zone T2 bestimmt sind, während der Strahl F'1 die fünf Ersatzkanäle für die Zone T1 enthält.
In diesem Stadium ist die gewünschte Redundanz sowohl hinsichtlich der Leistungsröhren und Kanäle als auch der Satelliten erfüllt, da bei Ausfall eines der Satelliten S1 oder S2 die beiden Zonen T1 und T2 weiter in Erwartung der Reparatur oder des Starts eines Ersatzsatelliten durch den anderen Satelliten S2 oder S1 bedient werden. In einem solchen Fall ergibt die Tatsache, daß zwölf und nicht zehn Verstärker auf jedem Satelliten vorhanden sind, sogar eine gewisse Redundanz an Röhren oder Kanälen.
Wie nun anhand von Figur 3 deutlich wird, ist jeder Satellit in der Lage, nachträglich je zwei Verstärker parallel zu koppeln, wobei jede derartige Kopplung zweier Verstärker von je 130 Watt einen gemeinsamen Verstärker von mehr als 230 Watt ergibt, der also in der Lage ist, ein Signal eines Fernsehkanals der Norm HD-MAC zu verstärken.
Man erkennt in dieser Figur 3 die Empfangsantenne 3 des Satelliten S1 sowie die Sendeantenne 1 für zwei getrennte Zonen und Zugänge.
Das von der Antenne 3 empfangene Signal wird in einer Empfangs-, Umsetzungs- und Multiplexiervorrichtung 8 behandelt, die an das zentrale Steuerorgan 9 des Satelliten über eine bidirektionale Verbindung 10 angeschlossen ist.
Die Vorrichtung 8 ist über die Vielfachverbindung 11 an ein Organ 12 zur Umschaltung, zur Phasen- und Amplitudenregelung sowie zur Kopplung zweier Kanäle sowie zur Vorverstärkung angeschlossen, wobei dieses Organ an das zentrale Steuerorgan 9 über eine bidirektionale Mehrfachverbindung 13 angeschlossen ist.
Die zwölf Ausgänge 14 dieses Organs 12 sind an die Eingärige der zwölf Verstärker A1 bis A12 angeschlossen. Jeder Verstärker enthält eine Wanderfeldröhre mit je 130 Watt, und die Ausgänge aller Verstärker führen zu einer Vorrichtung 15, die die Phase und die Amplitude mißt sowie die Kanäle paarweise koppelt und die ihrerseits über eine bidirektionale Mehrfachverbindung 16 an das zentrale Steuerorgan 9 angeschlossen ist.
Die Signale am Ausgang der Vorrichtung 15, die paarweise gekoppelt sind oder auch nicht, gelangen über die Vielfachverbindung 17 an den Multiplexer 18, der einerseits an das zentrale Steuerorgan 9 über eine bidirektionale Verbindung 19 und andererseits an die Sendeantenne 1 mit zwei Strahlen über die Doppelverbindung 20 angeschlossen ist.
Das zentrale Steuerorgan 9 empfängt im Flug von der Bodenstation Befehle zum Koppeln und/oder Zuschalten von Verstärkern A1 bis A12. Bei einer einfachen Umschaltung zum Ersatz beispielsweise eines ausgefallenen Verstärkers durch einen anderen werden nur über die Verbindung 13 Hochfrequenzschalter in der Vorrichtung 12 betätigt. Sollen zwei Verstärker parallel miteinander gekoppelt werden (um einen Leistungsverstärker für einen Betrieb in der Norm HD-MAC zu ergeben), werden die Phasen- und Amplitudenverhältnisse am Ausgang dieser beiden Verstärker über die Schaltung 15 und die Verbindung 16 gemessen und dementsprechend in der Schaltung 12 und über die Verbindung 13 die Phasen und Amplituden am Eingang geregelt, um eine parallele Kopplung dieser beiden Verstärker zu ermöglichen.
Wieder bezugnehmend auf Figur 1 wird davon ausgegangen, daß man nacheinander in den Zonen T1 und T2 jeden der fünf Sender, die für diese Zonen bestimmt sind, auf die Norm HD-MAC gemäß Kanälen C'1 bis C'10 anstelle der Norm D2-MAC wie zu Beginn gemäß den Kanälen C1 bis C10 umstellen will.
Der Ersatz der Kanäle C1 im Strahl F1 und C6 im Strahl F'2 durch die entsprechenden HD-Kanäle C'1 und C'6 erfolgt ganz einfach, indem in jedem Satelliten der elfte und zwölfte Verstärker (A11 und A12 im Satellit S1 der Figur 3) mit den Verstärkern (A1 und A6 für den Satelliten S1) gekoppelt werden, die bis dahin dem zu ersetzenden Kanal entsprachen, bzw. für die andere Zone den normal sendenden Kanal und den Ersatzkanal. So erhält man durch eine einfache Kopplungsoperation eine Struktur mit zwei bedienten Zonen je mit der gewünschten Redundanz in jeder Hinsicht und je enthaltend vier Sender in der üblichen Norm D2-MAC und einen Sender in der neuen Norm HD-MAC.
Für den nächsten Schritt, d.h. für den Ersatz eines weiteren Senders in der alten Norm D2-MAC, in jeder Zone durch einen Sender der neuen Norm HD-MAC ist es gemäß Figur 3 notwendig, sofern die gleiche Redundanz gefordert wird, einen dritten Satelliten S3 auszusetzen, der den bereits umlaufenden Satelliten S1 und S2 gleicht und von einer Sendeantenne 21 am Boden mit einer Welle E3 gespeist wird sowie in der Lage ist, zwei Strahlen F"1 und F"2 in Richtung auf die Zonen T1 und T2 auszusenden. Diese beiden Strahlen F"1 und F"2 werden beispielsweise für die Ersatzkanäle verwendet, aber beliebige andere Konfigurationen sind natürlich möglich, vorausgesetzt, daß die von den Betreibern geforderten Redundanzbedingungen schließlich eingehalten werden.
Am Ende ihres Lebens, und dies schränkt die Erfindung keinesweg sein, sendet die Anlage gemäß Figur 3 nur noch nach der HD-MAC-Norm, beispielsweise wie folgt.
. der Strahl F1 überträgt zwei Sendekanäle zur Zone T1;
. der Strahl F2 überträgt drei Sendekanäle zur Zone T2;
. der Strahl F'1 überträgt drei Sendekanäle zur Zone T1;
. der Strahl F'2 überträgt zwei Sendekanäle zur Zone T2;
. die Strahlen F" und F"2 enthalten nur Ersatzkanäle, beispielsweise je drei;
. der verbleibende Leistungsverstärker auf jedem Satellit S1 und S2 bildet dann einen Ersatzverstärker oder Ersatzkanal.
Natürlich können diese Verteilungen während der Betriebsdauer des Satelliten unter Steuerung durch die Erdstation 7 abhängig von Umständen und Bedürfnissen geändert werden.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere stellen die Zahl der geographischen Zonen, der von jedem Satelliten ausgehenden Strahlen, der Verstärker und Kanäle zu Beginn und am Ende des Lebens sowie der Satelliten zu Beginn und am Ende des Lebens keine Beschränkung dar. Diese Zahlen können vielmehr an die Bedürfnisse angepaßt werden.

Claims

1. Nachrichtentechnische Anlage mit Satelliten (S1, S2, ..), insbesondere für das direkte Fernsehen, wobei diese Anlage in der Lage ist, mindestens zwei Zonen (T1, T2) auf der Erde mit je bestimmten Sendekanälen zu bedienen, die von zwei unterschiedlichen Typen sein können:

. entweder von einem ersten Typ, der auf dem Satelliten einen Verstärker (A1, oder A2, ... oder A12) mittlerer Leistung je Kanal erfordert,

. oder von einem zweiten Typ, der auf dem Satelliten und je Kanal einen Verstärker größerer Leistung erfordert, die nahezu zweimal so groß sein kann, wobei zu Anfang nur die Kanäle des ersten Typs im wesentlichen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage entwicklungsfähig ist und zu Beginn mindestens zwei identische Satelliten (S1, S2) besitzt, die je durch Mehrfachstrahlen (F1, F2, F'1, F'2) jede dieser Zonen (T1 und T2) bedienen können und die eine Anzahl von Verstärkern mittlerer Leistung (A1, A2, ..., A12) besitzen, die für die gewünschte Redundanz an Kanälen, Verstärkern und Satelliten ausreicht, wobei Mittel (9, 15, 12) auf jedem Satelliten vorgesehen sind, um später, sobald ein Kanal der zweiten Art in Betrieb genommen werden soll, mindestens zwei Verstärker (A1, A2) mittlerer Leistung zu koppeln.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Redundanzbedingungen dies erfordern, mindestens ein zusätzlicher Satellit (S3) der Anlage hinzugesellt wird, der den beiden ersten Satelliten (S1, S2) gleicht und somit auch in der Lage ist, die geographischen Zonen (T1 und T2) zu bedienen.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (9, 15, 12) so ausgebildet sind, daß jeder Satellit (S1, S2, S3) in jedem seiner mehreren Strahlen (F1, F2, F'1, F'2, F"1, F" 2) unterschiedslos und abhängig von den Bedürfnissen bestimmte Sendekanäle oder bestimmte Ersatzkanäle zur einen oder anderen der beiden geographischen Zonen (T1, T2) aussenden kann.

4. Anlage nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Satelliten (S1, S2, ...) je eine Anzahl von Verstärkern (A1, A2, .. A12) besitzen, die größer als das Doppelte der Anzahl von diese Zonen (T1, T2) interessierenden Sendekanälen ist, so daß bei der progressiven Einführung der Kanäle des zweiten Typs nicht unbedingt sofort ein zusätzlicher Satellit (S3) in Umlauf gebracht werden muß.