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

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

Реферат

 

Приемная спутниковая антенна в местоположении пользователя принимает спутниковые сигналы на первой частоте от спутника. Спутниковые сигналы приходят по спутниковому сигнальному направлению в пределах угла обзора относительно оси антенны. Наземный передатчик передает сигналы на первой частоте по направлению передачи от передатчика до местоположения пользователя. Наземный передатчик расположен относительно местоположения пользователя так, чтобы направление передачи находилось под относительно большим углом к оси первой антенны. Угол направления передачи к оси антенны спутника достаточно большой для того, чтобы наземные сигналы в местоположении образовали наземные входные сигналы от антенны, меньшие, чем интерференционный уровень относительно спутниковых входных сигналов, образованных антенной. Таким образом, наземные сигналы не интерферируют со спутниковыми сигналами даже при том, что они переданы на общей частоте, что и является достигаемым техническим результатом. 5 с. и 39 з.п. ф-лы, 4 ил.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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