Procedimiento de establecimiento de enlaces de radiofrecuencia a través de un satélite multihaz.

Procedimiento de establecimiento de enlaces de radiofrecuencia a través de un satélite detelecomunicaciones de varios haces,

llamado satélite multihaz, entre al menos una estación terrestre y un área deservicios compuesta por una pluralidad de áreas de cobertura elementales, llamadas celdas, incluyendo cada celdauna pluralidad de terminales terrestres y estando asociada a un haz al que se adscribe una banda de frecuencias, enel que, en caso de pérdida de un haz asociado a una celda, llamada celda defectuosa, el haz (FR1, FR2, FB1, FB2,FV1, FV2) asociado a al menos una celda contigua (CR1, CR2, CB1, CB2, CV1, CV2) a dicha celda defectuosa seasocia igualmente a una parte de dicha celda defectuosa, de modo que quede reducida la superficie (CPJ') de dichacelda defectuosa, siendo establecidos dichos enlaces de radiofrecuencia entre una pluralidad de estacionesterrestres y dicha área de servicios de modo que, para un primer haz asignado a una primera estación terrestre, elconjunto de los haces adyacentes a dicho primer haz son asignados cada uno de ellos a una estación terrestrediferente de dicha primera estación terrestre.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09305186.

Solicitante: EUTELSAT SA.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 70 RUE BALARD 75015 PARIS FRANCIA.

Inventor/es: FENECH,HECTOR, LANCE,EMMANUEL, DUTRONC,JACQUES.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01Q3/26 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01Q ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento por microondas H05B 6/72). › H01Q 3/00 Dispositivos para cambiar o hacer variar la orientación o la forma del diagrama direccional de las ondas radiadas por una antena o por un sistema de antenas. › haciendo variar la fase relativa o la amplitud relativa de la energía de excitación entre dos o más elementos radiantes activos; haciendo variar la distribución de energía a través de una abertura radiante (H01Q 3/22, H01Q 3/24 tienen prioridad).
  • H04B7/204 H […] › H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS.H04B TRANSMISION.H04B 7/00 Sistemas de radiotransmisión, es decir, utilizando un campo de radiación (H04B 10/00, H04B 15/00 tienen prioridad). › Acceso múltiple.

PDF original: ES-2399848_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento de establecimiento de enlaces de radiofrecuencia a través de un satélite multihaz.

La presente invención concierne a un procedimiento de establecimiento de enlaces de radiofrecuencia a través de un satélite de telecomunicaciones de varios haces, llamado satélite multihaz o multipuntual, entre al menos una estación terrestre y un área de servicios compuesta por una pluralidad de áreas de cobertura elementales, llamadas celdas, incluyendo cada celda una pluralidad de terminales terrestres. Este tipo de satélite permite la utilización de varios haces de antenas a bordo del satélite para cubrir áreas geográficas contiguas o celdas, en lugar de un sólo haz amplio.

Tales satélites multihaz permiten establecer varios enlaces de radiofrecuencia que ocupan una misma banda de frecuencias en diferentes haces.

En el caso de sistema de telecomunicaciones vía satélite de banda ancha («broadband» en inglés) de alta velocidad, el satélite se utiliza de manera bidireccional, es decir, a la vez para:

-retransmitir datos emitidos por una estación terrestre hacia una pluralidad de terminales terrestres: este primer enlace de tipo punto a multipunto constituye el canal de ida («forward link» en inglés) ;

-retransmitir hacia la estación terrestre los datos emitidos por los terminales terrestres: este segundo enlace, de tipo multipunto a punto, constituye el canal de retorno («return link» en inglés) .

Se notará que un servicio de radiodifusión por satélite se puede considerar equivalente al canal de ida de un sistema bidireccional tal y como se ha descrito anteriormente.

En la figura 1 se ilustra un ejemplo de canal de ida en una configuración multihaz.

Hacia un satélite multihaz 3 se envían señales en un enlace ascendente LM mediante una estación terrestre 2 tal como una pasarela de comunicación («gateway» en inglés) enlazada con una malla central de Internet 5. Estas señales son tratadas a continuación en el satélite 3 y luego retransmitidas en un enlace descendente LD en forma de una pluralidad de haces o puntos conformantes de áreas de cobertura elementales o celdas C1 a C8 en las que están situados unos terminales terrestres 6. Cada celda C1 a C8 queda asociada a un haz SP1 a SP8. Se notará que, en el caso de la configuración 1, las ocho celdas C1 a C8 respectivamente asociadas a los ocho haces SP1 a SP8 conforman un grupo de celdas a las que da servicio la misma estación terrestre 2. El canal de retorno de los terminales terrestres 6 hacia la estación terrestre 2 funciona de manera idéntica con una dirección de comunicación inversa.

La coordinación de las frecuencias entre operadores se lleva a cabo en el marco de una normativa dictada por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) : así, a título de ejemplo, la banda Ka para la región 1 (Europa, África, Oriente Medio) se define en la tabla 1 que sigue:

Canal de ida Enlace ascendente (desde la estación terrestre) 27, 5 GHz a 29, 5 GHz

Enlace descendente (hacia los terminales terrestres) 19, 7 GHz a 20, 2 GHz

Canal de retorno Enlace ascendente (desde los terminales terrestres) 29, 5 GHz a 30, 0 GHz

Enlace descendente (hacia la estación terrestre) 17, 7 GHz a 19, 7 GHz

Tabla 1.

Asimismo, se pueden utilizar otras bandas, tales como la banda Ku.

Dado que la ganancia de una antena es inversamente proporcional a la abertura del haz, es necesario utilizar antenas multihaz para cubrir un área extensa con una ganancia homogénea y elevada. Cuanto mayor sea el número de haces, más pequeña será la abertura de cada haz. Así, se verá aumentada la ganancia en cada haz y, por tanto, la ganancia en el área de servicios que ha de cubrirse. Como hemos mencionado antes, un área de servicios que ha de cubrirse se conforma por una pluralidad de celdas contiguas (áreas de cobertura elementales) , asociándose un haz a cada celda. En la figura 2a) se representa un área de cobertura multihaz homogénea SA, estando representada cada celda por un hexágono FH, de modo que el área de cobertura se compone de una pluralidad de hexágonos FH en la que 8cell es la dimensión externa de la celda expresada por el ángulo del satélite asociado a la cobertura. No obstante, el haz de antena asociado a cada celda no es capaz de producir una forma hexagonal, consistiendo una buena aproximación en considerar una pluralidad de haces circulares FC tales como se representan en la figura 2b) . La asociación de un haz con una celda se lleva a cabo tomando en cuenta las mejores prestaciones del satélite para dicho haz, en particular atendiendo a la PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Equivalente) y al factor de mérito G/T (relación de ganancia a temperatura de ruido) : una celda queda determinada como la parte del área de servicios asociada al haz que ofrece la ganancia más elevada sobre esa área de entre todos los haces del satélite.

La configuración 1 tal como se representa en la figura 1 utiliza una técnica llamada de reutilización de las frecuencias: esta técnica permite utilizar un mismo margen de frecuencias varias veces en el mismo sistema de satélite con el fin de incrementar la capacidad total del sistema sin aumentar el ancho de banda adscrito.

Son conocidos esquemas de reutilización de frecuencias, llamados esquemas de color, que hacen corresponder un color a cada uno de los haces del satélite. Estos esquemas de color son utilizados para describir la asignación de una pluralidad de bandas de frecuencias a los haces del satélite a efectos de transmisiones por radiofrecuencia que han de realizarse en cada uno de esos haces. En estos esquemas, cada color corresponde a una de esas bandas de frecuencias.

Estos satélites multihaz permiten, por otro lado, emitir (y recibir) transmisiones polarizadas: la polarización puede ser lineal (en tal caso, los dos sentidos de polarización son respectivamente horizontal y vertical) o circular (en tal caso, los dos sentidos de polarización son respectivamente circular a izquierdas o circular a derechas) . Se notará que, en el ejemplo de la figura 1, el enlace ascendente que parte de la estación 2 utiliza dos polarizaciones con cuatro canales para cada polarización, respectivamente Ch1 a Ch4 para la primera polarización y Ch5 a Ch8 para la segunda polarización: la utilización de dos polarizaciones permite reducir el número total de estaciones terrestres. Los ocho canales Ch1 a Ch8, después del tratamiento mediante la carga de pago del satélite 3, conformarán los ocho haces SP1 a SP8 (asociándose en este ejemplo un canal a un haz) .

De acuerdo con un esquema de cuatro colores (rojo, amarillo, azul, verde) con un espectro de frecuencia de 500 MHz para cada polarización, siendo polarizadas las transmisiones en uno de los dos sentidos de polarización circular a derechas o circular a izquierdas, cada color queda asociado a una banda de 250 MHz y un sentido de polarización.

En toda la descripción que sigue adoptaremos la siguiente convención:

-el color rojo está representado mediante trazos de sombreado hacia la derecha;

-el color amarillo está representado mediante puntos densos;

-el color azul está representado mediante trazos de sombreado hacia la izquierda;

-el color verde está representado mediante puntos diseminados.

Cada haz del satélite lleva así asociado un color (y, por tanto, una celda) , de modo que los haces de un mismo «color» sean no adyacentes: por lo tanto, las celdas contiguas corresponden a colores diferentes.

Las figuras 3a) y 3b) retoman el ejemplo de las figuras 2a) y 2b) con un esquema de cuatro colores. La figura 3a) ilustra un área de cobertura multihaz homogénea, estando representada cada celda por un hexágono asociado a un color, de modo que las celdas contiguas corresponden por tanto a colores diferentes. La figura 3b) representa los haces circulares asociados a cada celda (cuyo color es idéntico al de la celda asociada) .

En la figura 4 se representa un ejemplo de esquema de cuatro colores para la cobertura de Europa. En este caso, para cubrir Europa son necesarias 80 celdas. Este esquema permite tener una cobertura europea hacia y desde los terminales utilizando un espectro de 500 MHz, pero con la reutilización de las frecuencias. La cobertura para las estaciones terrestres es menos exigente y se puede proporcionar mediante un subconjunto de haces o una cobertura aparte.

Este tipo de esquema es aplicable tanto en el enlace ascendente como en el enlace descendente. A nivel del satélite, la creación de un haz se lleva a cabo a partir de una bocina radiante hacia un reflector. Se puede asociar un reflector con un color de modo que, mediante cuatro reflectores, se asegura una cobertura... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de establecimiento de enlaces de radiofrecuencia a través de un satélite de telecomunicaciones de varios haces, llamado satélite multihaz, entre al menos una estación terrestre y un área de servicios compuesta por una pluralidad de áreas de cobertura elementales, llamadas celdas, incluyendo cada celda una pluralidad de terminales terrestres y estando asociada a un haz al que se adscribe una banda de frecuencias, en el que, en caso de pérdida de un haz asociado a una celda, llamada celda defectuosa, el haz (FR1, FR2, FB1, FB2, FV1, FV2) asociado a al menos una celda contigua (CR1, CR2, CB1, CB2, CV1, CV2) a dicha celda defectuosa se asocia igualmente a una parte de dicha celda defectuosa, de modo que quede reducida la superficie (CPJ') de dicha celda defectuosa, siendo establecidos dichos enlaces de radiofrecuencia entre una pluralidad de estaciones terrestres y dicha área de servicios de modo que, para un primer haz asignado a una primera estación terrestre, el conjunto de los haces adyacentes a dicho primer haz son asignados cada uno de ellos a una estación terrestre diferente de dicha primera estación terrestre.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque una pluralidad de haces (FR1, FR2, FB1, FB2, FV1, FV2) asociados a sendas celdas contiguas (CR1, CR2, CB1, CB2, CV1, CV2) a dicha celda defectuosa son asociados cada uno de ellos a una parte de dicha celda defectuosa.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque cada una de dichas partes contribuye a una superficie de cobertura.

4. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque al menos dos de dichas partes (P1, P2) contribuyen a una superficie diferente de cobertura.

5. Procedimiento según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque cada haz (FR1, FR2, FB1, FB2, FV1, FV2) presenta una banda de frecuencias ascendente o descendente dada y un sentido de polarización dado, siendo no adyacentes los haces que presentan una misma banda de frecuencias y un mismo sentido de polarización.

6. Procedimiento según la anterior reivindicación, caracterizado porque dichas bandas de frecuencias ascendentes o descendentes pertenecen a una de las siguientes bandas: Ka, Ku.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque los terminales terrestres de dicha celda defectuosa son aptos para emitir y/o recibir señales en ambos sentidos de polarización, de modo que el conjunto de los haces (FR1, FR2, FB1, FB2, FV1, FV2) asociados a las celdas contiguas (CR1, CR2, CB1, CB2, CV1, CV2) a dicha celda defectuosa se pueden asociar a una parte de dicha celda defectuosa.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque los terminales terrestres de dicha celda defectuosa son aptos para emitir y/o recibir señales en un sólo sentido de polarización, de modo que sólo se pueden asociar a una parte de dicha celda defectuosa los haces (FR1', FR2') que, asociados a las celdas contiguas (CR1', CR2') a dicha celda defectuosa, presentan el mismo sentido de polarización que el haz defectuoso.

9. Procedimiento según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque dicha pérdida de un haz surge como consecuencia de uno de los siguientes fallos:

-fallo de una estación terrestre;

-fallo de una antena de dicho satélite multihaz;

-fallo de un componente del repetidor de dicho satélite multihaz.


 

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