ES2327190T3 - Compensacion de la dinamica de las señales para los repetidores de los sistemas de telecomunicaciones espaciales. - Google Patents
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN SATELITE DE UN SISTEMA DE TELECOMUNICACIONES POR SATELITE, QUE COMPRENDE MEDIOS DE EMISION DE SEÑALES CON DIFERENTES POTENCIAS EN EL ENLACE DESCENDENTE, ELIGIENDOSE ESTAS POTENCIAS PARA LIMITAR LA DINAMICA RELATIVA DE LAS SEÑALES DURANTE LA RECEPCION EN EL ENLACE DESCENDENTE. LA DINAMICA RELATIVA DE LAS SEÑALES DURANTE LA RECEPCION EN EL ENLACE DESCENDENTE ES VENTAJOSAMENTE INFERIOR A 5 DB, PREFERENTEMENTE INFERIOR A 2 DB. EN UN MODO DE REALIZACION, LA INVENCION PROPONE UTILIZAR UN CIRCUITO DE TRATAMIENTO DIGITAL, CON UN CONVERTIDOR ANALOGICO DIGITAL (1), MEDIOS DE TRANSFORMACION DE FOURIER RAPIDA (2) DE LAS SEÑALES CONVERTIDAS, MEDIOS DE CONTROL DE LA GANANCIA DE LAS SEÑALES (3), MEDIOS DE CONMUTACION DE LAS SEÑALES (4) HACIA AL MENOS DOS CADENAS DE AMPLIFICACION, QUE COMPRENDEN CADA UNO MEDIOS DE TRANSFORMACION DE FOURIER RAPIDA INVERSA (6,7), UN CONVERTIDOR ANALOGICO DIGITAL (8, 9) Y UN AMPLIFICADOR DE POTENCIA (120, 11).
Description
Compensación de la dinámica de las señales para
los repetidores de los sistemas de telecomunicaciones
espaciales.
La presente invención tiene como objeto un
satélite para un sistema de telecomunicaciones. La misma tiene
también como objeto un procedimiento de compensación de la dinámica
de las señales para tal satélite.
La invención concierne al dominio de las
comunicaciones por satélites, y más precisamente a los repetidores
de los sistemas de telecomunicaciones espaciales. En tales sistemas
de telecomunicaciones, las señales transmitidas por los satélites o
repetidores hacia las estaciones terrestres, son atenuadas de manera
diferente, y son recibidas con diferencias significativas de
potencia. Estas diferencias son particularmente tan fuertes que la
frecuencia es elevada, y pueden alcanzar de 20 dB a 30 GHz, en el
caso de fuertes precipitaciones locales.
Las restricciones sobre el costo de los equipos,
y particularmente de los equipos móviles para tales sistemas de
telecomunicaciones por satélites, conducen por otra parte a una
disminución de las capacidades de los equipos, estos no pueden
entonces compensar las pérdidas de potencia igualmente elevadas.
Este estado, de hecho, es particularmente crítico para los sistemas
satelitales futuros que trabajan en la banda Ka; para tales
sistemas, la medida de la cobertura para un satélite dado tiene una
dimensión ampliamente superior a la dimensión típica de tales
fenómenos climáticos. Así, en el canal de transmisión descendente
cohabitan señales que presentan unas deferencias de nivel que pueden
alcanzar 20 dB, para flujos de información similares. Tales valores
de diferencias de potencia hacen críticos los fenómenos de
acoplamiento parásito, y acentúan el impacto de las
no-linealidades de la amplificación.
Tales problemas de atenuación se presentan
también para los enlaces ascendentes, para los cuales tales
diferencias de nivel pueden producirse.
EP-A-0 289 130
describe el problema de los productos de la intermodulación entre
frecuencias diferentes de un radio emisor, debido al hecho de las
no-linealidades del amplificador de potencia; esta
propone prever una serie de circuitos de predistorsión, uno de los
circuitos a selección es susceptible a ser conectado más abajo del
dispositivo de mezcla del emisor, y más arriba del amplificador de
potencia y de la antena. El circuito de predistorsión utilizado es
seleccionado en función de la frecuencia de la señal a trasmitir, e
inducido en las señales de las distorsiones opuestas a aquellas
inducidas por el amplificador para el rango de frecuencia
considerado. Se llega así a reducir los productos de la
intermodulación entre las diferentes frecuencias, a niveles
inferiores a 40 dB. Este documento no sugiere más que una
pre-compensación que varía en función de la
frecuencia, para asegurar una linealidad de la amplificación de la
señal sobre toda la banda útil.
Una compensación tal como la propuesta en
EP-A-0 289 130 no es suficiente en
el caso de un repetidor de telecomunicaciones espaciales, en la
medida donde ella permite a lo mejor compensar las diferencias de
atenuación sobre la parte ascendente de la transmisión. Para el
enlace descendente, se presentan los mismos problemas de atenuación
del enlace: una señal transmitida en una zona de fuertes
precipitaciones es más atenuada, lo que aumenta la dinámica de la
señal recibida por los equipos terrestres.
El documento EP 0 805 568 describe un método y
un dispositivo de control de potencia que permite limitar la
dinámica de la señal recibida por los equipos terrestres. Para este
efecto, el equipo en tierra comprende un lazo de control que actúa
sobre el conjunto del sistema. Esta configuración presenta la
ventaja de proporcionar resultados precisos sobre la limitación de
la dinámica de la señal recibida por los equipos terrestres, pero
presenta el inconveniente de llamar a una estructura compleja que
necesita una modificación consecuente del equipo en tierra sin
tener una acción transparente sobre las señales transmitidas.
La invención propone una solución al problema de
las fluctuaciones de atenuación de las diferentes señales en un
sistema de telecomunicaciones espaciales; la misma propone una
solución que permite no solamente compensar las diferencias de
atenuación sobre la parte ascendente de la transmisión, sino también
precompensar las diferencias de atenuación sobre la parte
descendente de la transmisión, y esto sin modificar el equipo en
tierra y sin perturbar la arquitectura del satélite.
Más precisamente, la invención propone un
satélite de un sistema de telecomunicaciones por satélite, que
comprende medios de emisión de señales a diferentes potencias sobre
el enlace descendente, permitiendo efectuar, en el satélite, un
tratamiento numérico transparente de estas señales, tal que las
potencias son seleccionadas de manera que limitan la dinámica
relativa de las señales en la recepción sobre el enlace
descendente.
Se entiende por tratamiento transparente un
tratamiento que no modifica la forma de onda de la señal y que
actúa entonces de manera transparente frente a las informaciones
transmitidas por el satélite. Particularmente este es un tratamiento
que no comprende una etapa de codificación o de decodificación, de
modulación o de demodulación.
Ventajosamente, la dinámica relativa de las
señales en la recepción sobre el enlace descendente es inferior a 5
dB, de preferencia inferior a 2 dB.
En un modo de realización, los medios de emisión
comprenden al menos dos amplificadores, y medios de enrutamiento de
las señales hacia los amplificadores en función de la potencia de
emisión a aplicar a las señales.
De preferencia, el satélite comprende los medios
de compensación de las diferencias de potencia de las señales
aplicadas en un amplificador dado.
En un modo de realización, los medios de emisión
comprenden un convertidor analógico numérico, medios de
transformación rápida de Fourier de las señales convertidas, medios
de control de la ganancia de las señales, y medios de enrutamiento
de las señales hacia al menos dos canales de amplificación,
comprendiendo cada uno medios de transformación rápida inversa de
Fourier, un convertidor analógico numérico y un amplificador de
potencia.
La invención propone además un procedimiento de
compensación de la dinámica de las señales para un repetidor
numérico transparente de telecomunicaciones espaciales, que
comprende una etapa de separación de las señales recibidas en al
menos dos grupos a potencias diferentes según los grupos, las
potencias siendo seleccionadas de manera que limitan la dinámica
relativa de las señales en la recepción sobre el enlace
descendente.
Ventajosamente, la dinámica relativa de las
señales en la recepción sobre el enlace descendente es inferior a 5
dB, de preferencia inferior a 2 dB.
En un modo de realización, la etapa de emisión
de las señales de un grupo comprende una etapa de igualamiento de
las potencias de las señales del grupo y una etapa de amplificación
de las señales.
Otras características y ventajas de la invención
aparecerán con la lectura de la descripción que sigue a los modos
de realización de la invención, dada a modo de ejemplo y en
referencia a los dibujos anexados que muestran en la única figura,
una vista esquemática de un circuito de compensación según la
invención.
La invención propone, para limitar la dinámica
de atenuación de las señales sobre el enlace descendente, así como
si se diera el caso sobre el enlace ascendente, amplificar de manera
diferente las señales en el canal de potencia de un satélite. Este
tratamiento numérico transparente permite precompensar la dinámica
de atenuación sobre el enlace descendente, y permite por ejemplo
transmitir con una potencia superior las señales destinadas a ser
recibidas en una zona de fuertes precipitaciones, o más
generalmente, en una zona donde la atenuación de la potencia es más
significativa, y esto sin modificar la arquitectura del equipo en
tierra. La diferencia de potencia entre las diferentes señales, en
la emisión por satélite, puede variar en función de las
fluctuaciones de atenuación previstas sobre el enlace descendente:
un valor de 18 dB para los valores de potencia cercanos a 20 GHz
permite por ejemplo compensar las fuertes precipitaciones, con
respecto a un flujo de información idéntico en una zona de cielo
despejado. De preferencia, la dinámica en la recepción sobre el
enlace descendente es inferior a 5 dB, de preferencia inferior a 2
dB. A modo de comparación, como se indicó más arriba, la dinámica
en la recepción en los dispositivos del arte anterior pueden
alcanzar 18 ó 20 dB.
La selección del nivel de amplificación de las
señales o de los diferentes niveles de potencia puede ser efectuada
de diferentes maneras. Para ello se puede utilizar las informaciones
transmitidas por las estaciones terrestres hacia el repetidor
espacial, indicando las diferentes atenuaciones. Se puede también
ajustar los niveles de potencia en función del nivel de las señales
recibidas por el repetidor en las zonas de emisión sobre el enlace
ascendente. Se arriba así a determinar cuáles deben ser los niveles
de potencia aplicados en la emisión sobre el enlace descendente
para pre-compensar las fluctuaciones de atenuación
sobre este enlace descendente, es decir para limitar la dinámica de
las señales sobre el enlace descendente. La selección específica de
los diferentes niveles de potencia depende del repetidor en causa, y
de las condiciones de propagación sobre el enlace descendente.
El resultado es que los equipos terrestres no
son modificados y reciben las señales de una potencia sensiblemente
idéntica, y esto a pesar de las condiciones locales diferentes al
nivel de los diferentes equipos terrestres. Esto permite, para los
equipos tales como los terminales móviles, asegurar una recepción
correcta de las señales sobre el enlace descendente, limitando el
costo del equipo. El resultado puede ser fácilmente verificado por
la medición de los niveles de potencia en la recepción sobre el
enlace descendente.
Ventajosamente, la invención propone conservar
un desempeño de linealidad constante, utilizando amplificadores
diferentes para los diferentes niveles de potencia emitidos. Esto
permite limitar el impacto de las no linealidades de la
amplificación; en el caso de un amplificador único, la aplicación de
señales de niveles muy diferentes podría ser penalizante. Se prevé
entonces además de los diferentes amplificadores, medios de
enrutamiento de las señales hacia los amplificadores en función del
nivel de potencia que conviene aplicarles. Así, se aplica a un
grupo de señales aplicadas a un amplificador dado el nivel de
potencia que permite pre-compensar las
fluctuaciones de atenuación sobre el enlace descendente para el
grupo, con respecto a las señales de otro grupo.
La única figura muestra una vista esquemática de
un circuito de amplificación según la invención, que puede ser
utilizado para la puesta en marcha de la invención. El circuito de
amplificación de la figura propone amplificar las señales en dos
amplificadores distintos. El circuito de la figura comprende un
convertidor analógico numérico 1 que recibe en la entrada las
señales analógicas recibidas por el repetidor. La banda total de
estas señales es típicamente de 18 MHz.
Las señales numéricas obtenidas son transmitidas
a los medios de transformación rápida de Fourier 2 que les hace
experimentar una transformación rápida de Fourier.
Las señales en el dominio frecuencial son
transmitidas a los medios de control de ganancia 3, que efectúan la
pre-compensación del enlace descendente, y si se
diera el caso la compensación del enlace ascendente. Para esto,
los medios de control de ganancia pueden igualar la ganancia de las
diferentes señales recibidas en el enlace ascendente, y hacen
variar la ganancia de las señales en función de las fluctuaciones de
atenuación alcanzadas o previstas en el enlace descendente. Esta
pre-compensación del enlace descendente puede ser
determinada de diferentes formas, como se explicó más arriba. En el
caso de la figura, donde se utilizan dos amplificadores, se puede
utilizar un valor de ganancia para cada amplificador, y simplemente
seleccionar para cada señal a emitir uno de estos valores. Se puede
también seleccionar el valor de ganancia teniendo en cuenta las
no-linealidades de amplificación de cada uno de los
amplificadores, para asegurar un desempeño de linealidad constante
en cada uno de los amplificadores.
Las señales suministradas por los medios de
control de la ganancia 3 son entonces suministradas a los medios de
enrutamiento 4, indicados en la figura por la referencia SWITCH. Los
medios de enrutamiento enrutan las diferentes señales hacia uno u
otro de los canales de amplificación, en función de la potencia de
las señales; por esto los medios de enrutamiento reagrupan las
señales afectándoles las frecuencias correspondientes a los
diferentes canales de amplificación.
Cada uno de los canales de amplificación
comprende medios de transformación inversa de Fourier FFT^{-1} 6
ó 7, que son seguidos por un convertidor numérico analógico 8 ó 9 y
por un amplificador de potencia 10 u 11. Cada canal de
amplificación recibe de parte de los medios de enrutamiento las
señales a emitir a un nivel dado de potencia; las señales
suministradas sobre un canal de amplificación por los medios de
enrutamiento son re-transformadas por
transformación inversa de Fourier. Las señales en el dominio
temporal obtenidas son convertidas en señales analógicas,
amplificadas en el amplificador de potencia y emitidas por el
repetidor. Cada canal de amplificación emite las señales sobre una
banda de 9 MHz, correspondiente a la mitad de la banda inicial
recibida por el repetidor.
El circuito de la figura permite así emitir
desde un repetidor de un sistema de telecomunicaciones espaciales
señales que presentan una dinámica que compensa las fluctuaciones de
atenuación sobre el enlace ascendente y que
pre-compensa las fluctuaciones de atenuación sobre
el enlace descendente. Esto es asegurado por un enrutamiento
dinámico de las señales recibidas hacia uno u otro de los canales de
amplificación, en función del nivel de potencia necesario.
La invención se aplica a los sistemas de
telecomunicaciones por satélite, tales como los sistemas de
multimedia.
Por supuesto, la presente invención no está
limitada a los ejemplos y modos de realización descritos y
representados, pero la misma es susceptible de numerosas variantes
accesibles al arte del hombre. Así, la invención fue descrita en el
caso de un circuito que presenta dos canales de amplificación; está
claro que se puede variar el número de canales de amplificación
utilizados; en ese caso, los medios de enrutamiento separan y
reagrupan las señales en función del número de amplificadores y del
número de niveles de potencia requerido.
Claims (8)
1. Sistema de compensación de la dinámica de las
señales para un satélite de un sistema de telecomunicaciones por
satélite, que comprende:
- -
- medios de recepción de las diferentes señales a emitir,
- -
- medios de emisión de las señales recibidas sobre al menos un enlace descendente,
Caracterizado porque, los medios de
emisión comprenden:
- -
- medios de enrutamiento (4) para separar las diferentes señales recibidas en al menos dos grupos,
- -
- al menos dos amplificadores de potencia diferentes (10, 11) para aplicar unos niveles de potencia diferentes a los dos grupos de señales,
Cada uno de los grupos de señales es enrutado
por los medios de enrutamiento (4) hacia uno u otro de los
amplificadores (10, 11), en función del nivel de potencia a aplicar
a dicho grupo de señales a emitir, siendo seleccionado el nivel de
potencia aplicado a cada grupo de señales de manera que
pre-compensen las diferencias de atenuación de
potencia de las diferentes señales y limiten así la dinámica
relativa de las señales en la recepción sobre el enlace
descendente.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque la dinámica relativa de las señales en
la recepción sobre el enlace descendente es inferior a 5 dB, de
preferencia inferior a 2 dB.
3. Sistema según una de las reivindicaciones 1 ó
2, caracterizado porque el mismo comprende además medios de
compensación de las diferencias de potencia de las señales aplicadas
en un amplificador dado.
4. Sistema según una de las reivindicaciones 1 a
3, caracterizado porque los medios de emisión comprenden un
convertidor analógico numérico (1), medios de transformación rápida
de Fourier (2) de las señales convertidas, medios de control de la
ganancia de las señales (3), medios de enrutamiento de las señales
(4) hacia al menos dos canales de amplificación, comprendiendo cada
uno medios de transformación rápida inversa de Fourier (6, 7), un
convertidor numérico analógico (8, 9) y un amplificador de potencia
(10, 11).
5. Satélite de un sistema de telecomunicaciones
por satélite, caracterizado porque este comprende un sistema
de compensación de la dinámica de las señales según una de las
reivindicaciones precedentes.
6. Procedimiento de compensación de la dinámica
de las señales para un satélite de un sistema de telecomunicaciones
por satélite, caracterizado porque comprende una etapa de
separación de las señales recibidas en al menos dos grupos y de
enrutamiento de cada uno de los grupos de señales hacia un
amplificador seleccionado entre al menos dos amplificadores
diferentes para aplicar niveles de potencia diferentes a los dos
grupos de señales, una etapa de emisión de las señales de dichos
grupos a potencias diferentes según los grupos, las potencias
siendo seleccionadas de manera que limiten la dinámica relativa de
las señales en la recepción sobre el enlace descendente.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque la dinámica relativa de las señales en
la recepción sobre el enlace descendente es inferior a 5 dB, de
preferencia inferior a 2 dB.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque la etapa de
emisión de las señales de un grupo comprende una etapa de
igualamiento de las potencias de las señales del grupo y de una
etapa de amplificación de las señales.
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