ES2928701T3 - Método para encontrar y rastrear una señal de interés de un satélite e indicador RSSI de banda estrecha - Google Patents

Abstract

Se proporciona un dispositivo y método para rastrear una señal de interés desde un dispositivo de transmisión de señales, en presencia de polarización cruzada o interferencia de emisor adyacente. Se utiliza una antena, que puede tener un ancho de haz mayor que la separación angular del dispositivo de transmisión geoestacionario, para recibir la señal de interés de un dispositivo de transmisión. La señal de interés recibida se analiza para determinar una característica de frecuencia de la señal de interés recibida, y se selecciona un filtro de una pluralidad de filtros (36a-36n) en base al ancho de banda determinado de la señal de interés. El filtro seleccionado se aplica a la señal de interés recibida. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método para encontrar y rastrear una señal de interés de un satélite e indicador RSSI de banda estrecha

Campo técnico

La presente invención se refiere a receptores para sistemas y, más particularmente, a un indicador de intensidad de señal recibida de banda estrecha (NbRSSI) para encontrar y rastrear una señal de interés y un método para encontrar y rastrear una señal de interés en el espacio desde un dispositivo de transmisión de señales.

Antecedentes de la técnica

Convencionalmente, se usan sistemas de navegación inercial (INS) costosos y de alta calidad para determinar la ubicación geográfica y la altitud de la base de la antena de una estación terrestre. Dicha información de ubicación geográfica y altitud, junto con sensores de posición angular (que describen la relación angular entre una línea de visión (LOS) de una antena) e información detallada de efemérides (que describe la ubicación y la inclinación del satélite de interés), se pueden usar para calcular los ángulos de orientación necesarios para orientar la antena de la estación terrestre al satélite de interés. Tal enfoque se considera un enfoque de orientación de bucle abierto.

Otra opción para determinar los ángulos de orientación de la antena es usar un indicador de intensidad de la señal recibida (RSSI) para informar de la intensidad de la energía de radiofrecuencia recibida, que se puede usar para ayudar a encontrar un satélite de interés. Los RSSI miden el nivel de potencia que un dispositivo de radiofrecuencia (R^f ) ^{recibe desde una infraestructura de radio en una ubicación y momento determinados. Los RSSI a menudo} emplean un detector de potencia envolvente de amplio espectro para detectar la energía de RF desde un transpondedor de satélite completo o desde todos los transpondedores en un satélite particular. En función de la intensidad de la señal recibida, se pueden calcular los ángulos de orientación de la antena.

Otra opción más para determinar los ángulos de orientación es usar un detector de potencia de envolvente para encontrar primero una determinada señal de satélite particularmente fuerte en un servicio de satélite de transmisión directa (DBS). Entonces, la orientación puede compensarse con la señal encontrada para encontrar el satélite real de interés.

Otra clase de sistemas utiliza receptores de baliza para ayudar a resolver el problema de orientar correctamente la antena de la estación terrestre. Esto a menudo introduce un coste y una complejidad considerables para el sistema, ya que los receptores de baliza funcionan con señales de satélite de muy baja potencia que, a su vez, requieren que el receptor de baliza tenga un ancho de banda excepcionalmente estrecho (del orden de unos pocos cientos de Hz para una antena de pequeña apertura). Esto hace que dichos sistemas sean extremadamente vulnerables a la deriva de reloj y al desplazamiento de frecuencia Doppler, y generalmente requiere el uso de bloques de bajo ruido (LNB) de bucle de bloqueo de fase junto con una referencia de precisión de diez MHz compensada por temperatura. La baliza a rastrear generalmente se encuentra en una de las dos polarizaciones posibles y, a menudo, se encuentra en el borde de la banda del transpondedor del satélite. Además, no todos los satélites de interés están equipados o incluso provistos para proporcionar una señal de baliza adecuada. Como resultado, existe una gran probabilidad de que el sistema no pueda usar la baliza del satélite (si está presente) debido a un desajuste de polarización o, en el caso de un ancho de banda instantáneo pequeño o antenas de conjunto en fase, porque la antena de tierra-estación no puede ver la baliza y el transpondedor de satélite de interés al mismo tiempo.

El documento US 2002/0097184 A1 divulga un método para la ubicación de un objetivo emisor de radiofrecuencia con la etapa de emular una antena que se mueve a velocidades muy altas para inducir un desplazamiento Doppler virtual en las señales que inciden sobre un conjunto de antenas lineales.

El documento US 2003/0078040 A1 divulga un sistema de comunicación terrestre que usa la interferencia mutua de frecuencias de enlace ascendente y de enlace descendente de satélite entre los sitios celulares y los satélites que se reduce a niveles tolerables al agregar patrones nulos a las antenas terrestres del sitio celular.

El documento US 3.309.699A divulga un sistema de rastreo para satélites de comunicación que comprende un receptor. Dicho receptor que comprende un conjunto de filtros con diferentes anchos de banda que se pueden seleccionar mediante el control de interruptores durante condiciones tales como la atenuación de la señal de comunicación por condiciones climáticas o condiciones de interferencia de señal, pudiéndose usar los filtros, que pueden reducir la trayectoria de información a través de ellos, pero también reducir el ancho de banda de ruido real.

Sumario de la invención

Para evitar los problemas causados por la interferencia de satélites adyacentes, algunos sistemas requieren el uso de antenas de ancho de haz estrecho, grandes y pesadas, que tienen anchos de haz menores que la separación angular de los satélites geoestacionarios. El uso de tales antenas de haz estrecho puede presentar desafíos importantes en la adquisición y el rastreo de satélites, especialmente para sistemas en movimiento.

El objeto se logra mediante el método que comprende las características de la reivindicación 1 y mediante el circuito indicador de intensidad de la señal recibida de banda estrecha (NbRSSI) para rastrear la señal de interés que comprende las características de la reivindicación 13. En las reivindicaciones dependientes se divulgan realizaciones preferidas.

Un dispositivo y método RSSI de banda estrecha (NbRSSI) propuesto según la presente divulgación supera una o más de las deficiencias de las implementaciones convencionales. Más particularmente, un NbRSSI según la presente divulgación puede rastrear la propia señal de comunicación real, que normalmente es lo suficientemente amplia como para no requerir un reloj sofisticado y un control de frecuencia y, por su naturaleza, es siempre la polarización correcta y dentro de banda.

El dispositivo y el método según la presente divulgación pueden resolver el problema de orientar de manera óptima una antena de estación terrestre y, específicamente, la localización, la orientación y el rastreo de una señal de radiofrecuencia o frecuencia intermedia (IF) de un satélite en órbita terrestre. El dispositivo y el método según la presente divulgación son útiles con antenas de gran ancho de haz, que tienen anchos de haz mayores que la separación angular de los satélites geoestacionarios. En este sentido, se pueden suprimir las interferencias que provienen de la presencia de satélites adyacentes que transmiten en la misma banda de RF.

Además, los componentes requeridos para realizar el diseño según la presente divulgación son pequeños, de bajo coste y de baja potencia. Esto permite que las características de RSSI de banda estrecha se incorporen en una amplia variedad de sistemas integrados donde el tamaño, el peso, la potencia y el coste son parámetros de diseño críticos.

Para el logro de los fines anteriores y relacionados, la invención, entonces, comprende las características que se describen a continuación en su totalidad y se señalan particularmente en las reivindicaciones. La siguiente descripción y los dibujos adjuntos exponen en detalle ciertas realizaciones ilustrativas de la invención. Sin embargo, estas realizaciones son indicativas de algunas de las diversas formas en que se pueden emplear los principios de la invención. Otros objetos, ventajas y nuevas características de la invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención cuando se considera junto con los dibujos.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos adjuntos, referencias similares indican partes o características similares:

la figura 1 es un diagrama de bloques de un circuito detector de potencia envolvente convencional;

la figura 2 es un diagrama de bloques de un circuito RSSI de banda estrecha según una realización de ejemplo de la invención;

la figura 3 es un diagrama de bloques de un sistema de orientación y rastreo de antenas que incorpora un circuito RSSI de banda estrecha según una realización ejemplar de la invención;

la figura 4 es un perfil de señal RSSI de banda estrecha (en el tiempo) según una realización de ejemplo de la invención en uso típico;

la figura 5 ilustra una aplicación de un circuito RSSI de banda estrecha para la supresión de interferencias de satélites adyacentes según una realización de ejemplo de la invención; y

la figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra ejemplos de técnicas para rastrear un satélite de interés que emplea un circuito RSSI de banda estrecha según un ejemplo de realización de la invención.

Descripción detallada de la invención

Los enfoques de RSSI de banda ancha convencionales, tal como un detector de potencia de envolvente ilustrado 10 en la figura 1, están limitados al uso en situaciones en las que un satélite de interés tiene un transpondedor completamente cargado, es decir, se usa una gran parte del ancho de banda del transpondedor disponible o “cargado” con energía de señal. En un dispositivo de este tipo, se proporciona una señal 12 de frecuencia intermedia (IF) a un mezclador 14 y se mezcla hasta la banda base usando un oscilador 16 local (LO) analógico de frecuencia fija que está aproximadamente centrado en una frecuencia de banda media del transpondedor de interés. Se usa un detector 18 de amplificador logarítmico (Amp Log) para crear una señal de salida que es proporcional a la potencia recibida desde todo el satélite.

En un sistema digital, la potencia puede ser muestreada por un convertidor 20 analógico a digital (ADC), mientras que un sistema puramente analógico podría usar directamente la salida del detector 18 de Amp Log. Algunos sistemas usan un diodo de ley cuadrática simple (no mostrado) en lugar de un detector 18 de Amp Log.

En general, tales sistemas analógicos sufren de deriva de frecuencia excesiva, baja selectividad y, en el caso del diodo de ley cuadrática, pobre linealidad de potencia. Además, la frecuencia fija del oscilador 16 lineal limita el uso del circuito a situaciones en las que la frecuencia de transmisión del satélite es fija y conocida a priori.

Con referencia a la figura 2, se ilustra un circuito 30 RSSI de ejemplo según la presente divulgación. El circuito 30 permite que un sistema de rastreo y adquisición de antena encuentre y rastree una frecuencia portadora particular. El circuito 30 usa un receptor 32 simple y de bajo coste para convertir de manera descendente la señal 12 entrante de frecuencia intermedia a banda base, que normalmente es de 4 MHz e inferior, a través del mezclador 14. El receptor 32 se puede configurar para buscar en una banda de frecuencia particular a través de un oscilador 16 local controlado por software que está vinculado a una fuente 34 de reloj de estabilidad de alta frecuencia, que puede estar formado por un receptor 34a del sistema de posicionamiento global (GPS), un oscilador 34c económico y un contador 34b. El LO controlado por software consiste en esta fuente (34) de reloj de estabilidad de alta frecuencia y un bucle 32a de bloqueo de fase (PLL) dentro del receptor que multiplica la frecuencia del oscilador de base (típicamente 25 MHz) hasta la banda IF (950 - 2150 MHz).

Más específicamente, la deriva de frecuencia de la porción económica del oscilador del oscilador 34c económico puede compensarse comparando su salida con la salida de pulso por segundo (PPS) del receptor 34a GPS. El PPS del GPS es una señal de sincronización de tiempo de alta precisión que se encuentra en la mayoría de los receptores GPS comerciales y proporciona un pulso de un milisegundo de ancho una vez por segundo. El borde ascendente de este pulso está vinculado al sistema de reloj atómico usado como parte del sistema GPS general y tiene una precisión de 60 ns o superior. A este respecto, la salida de PPS del receptor 34a GPS está conectada a una entrada de reinicio del contador 34b, y una entrada de recuento del contador 34b está conectada a una salida del oscilador 34c económico. Contando el número de ciclos de reloj producidos por el oscilador 34c económico en cada segundo, la frecuencia exacta del oscilador 34c económico puede medirse continuamente a medida que este oscilador se desplaza lentamente con el tiempo y la temperatura. Esta información puede usarse entonces para ajustar continuamente el PLL 32a dentro del receptor para mantener el LO en la frecuencia deseada particular. Al reducir esta fuente de deriva de frecuencia, se puede usar un filtro más ajustado, mejorando así la relación señal/ruido (SNR) del circuito.

Aunque el circuito 30 se ilustra usando componentes discretos, se entenderá que el circuito podría implementarse a través de hardware específico, tal como dentro de un circuito integrado de aplicación específica (ASIC). Además, se entenderá que la referencia al término “circuito” se refiere tanto a circuitos de hardware (por ejemplo, circuitos formados a partir de componentes discretos y/o ASIC) como a circuitos basados en microprocesadores que ejecutan la lógica en forma de código almacenado en la memoria.

Si la antena de la estación terrestre se mueve en relación con el satélite desde el que recibe una señal, esto dará como resultado un desplazamiento de frecuencia Doppler en la señal de IF convertida de manera descendente en la que está operando el circuito de RSSI. Esto normalmente requiere que el filtro seleccionado tenga un ancho de banda adicional para acomodar el intervalo de velocidades relativas que experimentará la antena de la estación terrestre. El ancho de banda adicional en este filtro, más allá del ancho de banda de la señal deseada, da como resultado una degradación de la relación señal/ruido (SNR). Como alternativa a los filtros más amplios, los datos de navegación de ubicación geográfica de la estación terrestre y/o los datos de efemérides del satélite se usan para calcular el desplazamiento de frecuencia Doppler de la señal 12 entrante dentro de un procesador. El desplazamiento de frecuencia esperado es función de la propia frecuencia portadora y de la velocidad relativa a lo largo del eje de línea de visión entre el satélite y la estación terrestre. Este desplazamiento de frecuencia calculado se usa luego para ajustar de manera proactiva la frecuencia del convertidor descendente del receptor, de modo que la señal de banda base se mantenga relativamente constante en frecuencia. Esto permitirá usar un filtro más ajustado, mejorando así la relación señal/ruido. Además, el receptor 32 se puede configurar para ajustar la ganancia del mezclador previo de extremo delantero, así como para ajustar la ganancia de banda base saliente usando a priori conocimiento de la intensidad de la señal deseada para maximizar la ganancia y evitar la saturación. Las etapas de ganancia generalmente están integradas en el receptor y se controlan mediante órdenes de software.

La salida del receptor 32 luego se alimenta a una variedad de filtros 36a-36n analógicos, cuya salida puede seleccionarse mediante un multiplexor 38 que luego alimenta un amplificador 18 logarítmico de detección de potencia. El multiplexor 38 puede estar bajo el control del controlador 40, que puede ser un circuito de hardware discreto dedicado o ASIC, o un circuito basado en un microprocesador. La salida analógica del amplificador 18 luego se muestrea a través del ADC 20 y el software puede interpretar el valor resultante como un indicador de intensidad de la señal de recepción (RSSI). El multiplexor 38 puede estar bajo el control de un controlador, tal como un controlador basado en un microprocesador.

Como una alternativa, se puede usar un convertidor de analógico a digital (ADC) adecuadamente rápido en cualquier punto a lo largo de la trayectoria del circuito y todas las etapas posteriores se pueden realizar en el software. Por ejemplo, si se usa un ADC apropiado en la salida del receptor 32, entonces la función de filtro (36a-36n) se puede realizar en el software junto con todas las funciones posteriores.

Los filtros 36a-36n se seleccionan para que tengan un ancho de banda que sea tan amplio como la frecuencia portadora a rastrear, pero no más ancho.

Los filtros 36a-36n seleccionables de varios anchos de banda permiten la maximización de la relación señal/ruido. Las señales fuera de banda se rechazan, lo que mejora la precisión de orientación. Las fuentes de deriva de frecuencia tales como el desplazamiento Doppler y la deriva del reloj se compensan usando la fuente 34 de reloj o una metodología alternativa, que permite el uso de filtros más ajustados y, a su vez, permite una relación señal/ruido más alta.

Además, los enfoques de software pueden aprovechar los filtros 36a-36n de ancho seleccionable junto con las características particulares de las disposiciones de frecuencia y banda de detención de la constelación de satélites geoestacionarios para implementar técnicas especiales. Por ejemplo, uno o más de los modos de búsqueda nula de banda estrecha (NbNS) descritos, el modo de búsqueda de banda estrecha de detención (NbSBS) y el modo de receptor de pseudobaliza de banda estrecha (NbPBR) se pueden implementar en el circuito para evitar interferencias causadas a menudo por satélites adyacentes, particularmente cuando se usan antenas de estación terrestre de pequeña apertura. La arquitectura de filtro empleada según la presente divulgación permite una orientación más selectiva de la antena de la estación terrestre, lo que minimiza el problema de bloquear el satélite equivocado o de que se extraiga el satélite deseado (error de orientación) por emisiones no deseadas de satélites adyacentes. La arquitectura del filtro permite una orientación más precisa de la antena de la estación terrestre, lo que reduce el problema de la interferencia del satélite adyacente. La interferencia de satélites adyacentes puede ser particularmente aguda para antenas de bajo perfil y pequeña apertura (< 30 longitudes de onda de tamaño en altura o anchura) que tienden a tener anchos de haz del mismo orden o mayores que el espaciado angular de satélites geoestacionarios en órbita terrestre (normalmente entre 2 y 3 grados). La arquitectura del filtro también permite una adquisición más rápida del satélite de interés, lo que reduce el tiempo de configuración.

El dispositivo y el método según la presente divulgación se pueden usar en una variedad de líneas de productos que incluyen antenas de placa plana, conjunto de antenas en fase, antenas parabólicas y cualquier antena cuyo haz se pueda dirigir. El dispositivo y el método según la presente divulgación se pueden usar en una variedad de bandas de RF que incluyen, entre otras, banda L, banda S, banda C, banda X, banda Ku, banda Ka, Banda Q, Banda E, Banda V y Banda W. El dispositivo y el método son especialmente útiles para antenas de ancho de haz amplio, ya que les ayuda a evitar la interferencia que proviene de la presencia de satélites adyacentes que transmiten en la misma banda de RF. Como se usa en el presente documento, una antena de ancho de haz amplio se define como una antena que tiene un ancho de haz mayor que la separación angular de los satélites geoestacionarios (típicamente 30 longitudes de onda o menos en altura, anchura o diámetro).

Además de los satélites de órbita geoestacionaria (OSG), la invención descrita puede proporcionar beneficios de supresión de interferencias cuando se emplea en sistemas de satélites no geoestacionarios (NGSO), así como donde la interferencia con satélites NGSO adyacentes y OSG adyacentes es una preocupación creciente debido a el movimiento relativo de los satélites NGSO observados desde la tierra.

Con referencia ahora a la figura 3, se ilustra un diagrama de bloques de un sistema 50 de orientación y rastreo de antenas que incorpora un circuito 30 de RSSI de banda estrecha según la presente divulgación. Una entrada del circuito 30 de RSSI según la presente divulgación está acoplada a una salida de señal de la antena 52. Una salida del circuito 30 de RSSI está acoplada operativamente a un procesador 54 y a una memoria 54a, que puede ser un PLC u otro controlador inteligente. Almacenado en la memoria 54a y ejecutable por el procesador 54 puede haber lógica para llevar a cabo varias operaciones, incluyendo la selección de uno o más filtros 36a-36n, el posicionamiento de la antena 52 y el rastreo de una señal de interés.

El procesador y la memoria reciben datos correspondientes a una señal proporcionada en la salida de la antena. El procesador 54 analiza los datos proporcionados por el circuito 30 de RSSⁱ y selecciona el filtro 36a-36n apropiado y la metodología de rastreo apropiada. Más detalles sobre dicha lógica se describen con más detalle a continuación y, en particular, con respecto a la figura 6.

El procesador 54 puede incluir un circuito de posicionamiento que, en base a los datos del circuito 30 de RSSI, determina si la antena 52 debe ser reposicionada o no para obtener una señal mejorada. El posicionamiento de la antena 52 se puede basar en la intensidad de la señal, como se describe a continuación con respecto a la figura 4. Si es necesario cambiar la posición de la antena 52, el procesador 54 puede proporcionar una orden de posición a un accionador, que puede estar representado como un controlador 56 de motor y un motor (o motores) 58, para modificar la posición de la antena 52 para que se corresponda con la posición ordenada.

Haciendo referencia a la figura 4, se ilustra un perfil (temporal) de ejemplo de una señal de RSSI de banda estrecha durante la búsqueda, la adquisición, el aumento de pico y el rastreo de una señal de satélite de interés. En la figura, el eje x representa el tiempo (segundos) y el eje y representa la intensidad de la señal en unidades normalizadas. Desde el tiempo 0 hasta aproximadamente 22 segundos, el haz de la antena se barre en azimut, mientras el procesador 54 monitoriza la señal de RSSI de banda estrecha proporcionada por el circuito 30 de NbRSSI. El pico agudo observado aproximadamente a los 21 segundos es causado por la antena 52 que barre más allá de la señal de interés.

Al final del barrido de rumbo (t = 22 segundos), el procesador 54, conociendo la ubicación aproximada de la señal de interés, ordena al controlador 56 de motor que coloque la antena 52 de regreso al ángulo de rumbo donde se observó la señal máxima. En t = 23 segundos, la posición de la antena 52 se ha establecido en el ángulo máximo, en cuyo punto se inicia una exploración cónica para oscilar el haz alrededor del ángulo de orientación inicial. La intensidad de la señal de RSSI de banda estrecha se usa para aumentar la orientación (desde t = 25 segundos hasta t = 35 segundos), y luego se interrumpe la oscilación para permitir que la antena 52 se oriente de manera óptima (desde t = 35 segundos en adelante). Dependiendo de la naturaleza del sistema, el ciclo de exploración cónica/pico se puede llamar repetidamente de forma periódica o continua para mantener el sistema de antena correctamente orientado. Los circuitos de posicionamiento, tal como el código almacenado en la memoria 54a y ejecutado por el procesador 54, pueden hacer que el sistema 50 realice las operaciones anteriores.

El dispositivo y el método según la presente divulgación permiten que un sistema de rastreo y orientación de antena funcione con un satélite que solo tiene transpondedores parcialmente ocupados, lo que significa transpondedores de satélite que están ligeramente cargados, con gran parte del ancho de banda de frecuencia asignado del transpondedor sin usar (no modulado). Además, dado que los sistemas que se basan en una señal de RSSI de banda ancha responden a un amplio intervalo de frecuencias, estos sistemas tienden a tener una mayor susceptibilidad a la interferencia de satélites adyacentes en comparación con el enfoque de acuerdo con la presente divulgación, que usa una mayor señal de RSSI de banda estrecha más selectiva. El enfoque de RSSI es útil para la calibración de la orientación de la antena tanto para conjuntos dirigidas mecánicamente como para conjuntos escaneados electrónicamente (ESA).

El dispositivo y el método según la presente divulgación ayudarán en la adquisición de satélites, la orientación de antenas y el rastreo de satélites mientras están estacionarios o en movimiento (móviles terrestres, marítimos y aéreos) para antenas en una multiplicidad de bandas de RF. El dispositivo y el método según la presente divulgación son particularmente útiles para antenas de gran ancho de haz, que tienen anchos de haz mayores que la separación angular de los satélites geoestacionarios. A este respecto, el dispositivo y el método según la presente divulgación pueden evitar la interferencia que proviene de la presencia de satélites adyacentes que transmiten en la misma banda de frecuencia de RF.

Si bien está diseñado para la adquisición y el rastreo de satélites geoestacionarios, si se proporcionan datos de efemérides del satélite, el dispositivo y el método según la presente divulgación funcionarán igualmente bien con satélites de órbita terrestre media (MEO) y órbita terrestre baja (LEO) (es decir, “órbita no geoestacionaria” (NGSO)), que están en constante movimiento con respecto a la superficie terrestre. Del mismo modo, si se proporciona la información de navegación adecuada, la aproximación también puede funcionar con aviones, helicópteros, vehículos aéreos no tripulados (UAV), misiles, aeronaves y otras plataformas aerotransportadas.

El dispositivo y el método según la presente divulgación se pueden usar para implementar una búsqueda de banda de detención de banda estrecha (NbSBS), que permite antenas de ancho de haz amplio (que tienen anchos de haz mayores que el espaciado angular de los satélites geoestacionarios) para evitar interferencias que provienen de la presencia de satélites adyacentes que transmiten en la misma banda de RF. Este escenario particular aprovecha el escalonamiento de las bandas de frecuencia que es típico de las asignaciones de frecuencia de transpondedor de satélite. Las transmisiones en un satélite están compensadas en frecuencia con respecto a las de los satélites vecinos exactamente en la mitad del ancho de la banda del transpondedor. Además, hay una banda de detención (típicamente de 3 a 5 MHz) que se encuentra en el borde de cada banda de transpondedor en la que no se transmite energía de señal. Para cualquier satélite particular, los dos satélites vecinos a cada lado del mismo siempre usarán un esquema de asignación de banda de detención que es el complemento de ese satélite particular. Esto significa que, para un satélite particular, en la frecuencia de transpondedor central (véase la figura 5, punto “a”), los satélites adyacentes tendrán una banda de detención en esa frecuencia (véase la figura 5, puntos “b”). Esto permite que una antena 52 de ancho de haz grande seleccione un filtro 36a-36n casi tan ancho como el ancho de banda de detención y rastree el satélite de interés sin estar sujeto a la interferencia de los dos vecinos adyacentes.

El dispositivo y el método según la presente divulgación también se pueden usar para implementar una búsqueda nula de banda estrecha (NbNS). La NbNS es ventajosa porque permite que las antenas de ancho de haz amplio (que tienen anchos de haz mayores que el espaciado angular de los satélites geoestacionarios) eviten la interferencia que proviene de la presencia de satélites adyacentes que transmiten en la misma banda de RF. Durante el modo de NbNS, el sistema 50 de antena rastrea en una banda de frecuencia estrecha en el satélite de interés donde no se transmite energía siempre que ambos satélites adyacentes contengan energía en esta banda. El sistema 50 puede usar primero un filtro 36a-36n de banda ancha para asegurarse de que ve la energía del satélite adyacente y eleva la punta de la antena usando un enfoque de exploración simultánea. Una vez alcanzado el pico, el sistema 50 puede cambiar rápidamente para usar un filtro 36a-36n más estrecho, seleccionado de modo que sea más estrecho que la banda nula del satélite de interés. A continuación, el sistema 50 puede realizar un barrido cónico de la antena 52 y, usando lógica inversa basada en la minimización de la señal, orientar la antena 52 para que alcance su punto máximo en esta banda nula y así evitar que los satélites adyacentes la desvíen. A intervalos regulares, el sistema 50 puede cambiar al filtro 36a-36n más ancho para asegurarse de que el sistema no se esté alejando de todo el grupo de satélites.

El dispositivo y el método según la presente divulgación también se pueden usar para implementar un modo de receptor de pseudobaliza de banda estrecha (NbPBR), que permite que las antenas de ancho de haz amplio (que tienen anchos de haz mayores que el espaciado angular de los satélites geoestacionarios) eviten interferencia que proviene de la presencia de satélites adyacentes que transmiten en la misma banda de RF. En esta implementación, el operador del sistema del satélite aloja una señal de ancho de banda estrecho en el satélite de interés en una banda que no está siendo usada por los dos vecinos adyacentes (es decir, una señal de pseudobaliza). El sistema 50 de antena de estación terrestre selecciona entonces un filtro 36a-36n con un ancho de banda que coincide con la señal de ancho de banda estrecho y usa esta señal para encontrar y rastrear el satélite de interés sin interferencia de los satélites adyacentes.

Con referencia ahora a la figura 6, un diagrama 70 de flujo que ilustra un método jerárquico de ejemplo para usar el indicador de intensidad de la señal de recepción de banda estrecha, la búsqueda de banda de detención de banda estrecha, la búsqueda nula de banda estrecha y el receptor de pseudobaliza de banda estrecha usando el circuito de NbRSSI y el procesamiento según la presente divulgación. La metodología ilustrada en la figura 6 puede implementarse, por ejemplo, a través del circuito 50 de la figura 3.

El diagrama de flujo incluye una serie de bloques de proceso dispuestos en un orden particular. Como debe apreciarse, pueden existir muchas alternativas y equivalentes a las etapas ilustradas y tales alternativas y equivalentes están destinadas a caer dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Las alternativas pueden implicar la realización de etapas o acciones adicionales que no se mencionan y/o muestran específicamente, la realización de etapas o acciones en un orden diferente al que se menciona y/o muestra, y/o la omisión de etapas que se enumeran y/o muestran. Las alternativas también incluyen la realización de etapas o acciones de manera concurrente o con concurrencia parcial.

Comenzando en el bloque 72, se determina si el satélite de interés tiene satélites vecinos dentro del ancho de haz de la antena de la señal de interés. Por ejemplo, la presencia de satélites vecinos puede determinarse realizando un escaneado sobre una región varias veces el ancho de haz de la antena usando un filtro de ancho de banda amplio. Los datos recopilados durante el escaneado pueden analizarse para determinar si solo está presente un único satélite o si está presente una pluralidad de satélites. Al observar el ancho de haz de -3 dB del mapa de señal observado tanto en azimut como en elevación y comparándolo con el ancho de haz conocido de -3 dB de la propia antena, se puede determinar la presencia de satélites vecinos. La presencia de satélites que interfieren hará que el ancho de haz de -3 dB observado sea mucho mayor que el ancho de haz de -3 dB de la antena por sí misma.

Si se determina que no hay satélites vecinos dentro del ancho de haz de la antena, entonces el método pasa al bloque 74, donde se selecciona un filtro 36a-36n. Al seleccionar el filtro 36a-36n, se selecciona el filtro que tiene el ancho de banda mayor que es más pequeño que el ancho de la señal portadora del satélite, que puede conocerse con anticipación en base al satélite de interés. Si no se conoce a priori el ancho de la portadora, se pueden probar filtros progresivamente mayores hasta que la SNR comience a disminuir. La SNR se puede determinar comparando el nivel de la señal mientras se mira el satélite con el nivel de la señal cuando se mira el cielo frío (normalmente se hace aumentando el ángulo de elevación en un ángulo que es 3 veces el ancho de haz de elevación de la antena). La selección del filtro de tal manera, que se puede realizar a través del multiplexor 38, puede optimizar la relación señal/ruido. A continuación, en el bloque 76, se usan datos del circuito 30 de RSSI para rastrear la señal portadora en el satélite de interés.

Volviendo al bloque 72, si el satélite tiene vecinos dentro del ancho de haz de la antena, entonces el método pasa al bloque 78, donde se determina si los dos vecinos tienen señales presentes dentro de la banda de interés. Tal determinación se puede realizar, por ejemplo, realizando un escaneado sobre la banda de interés mientras se usa un filtro lo suficientemente ancho para cubrir la banda de interés y analizando los datos recibidos durante el escaneado. Al observar el ancho de haz de -3 dB del mapa de señal observado tanto en azimut como en elevación y comparándolo con el ancho de haz conocido de -3 dB de la antena de la invención, se puede determinar la presencia de vecinos con señales dentro de la banda de interés.

Si ambos vecinos tienen señales en la banda de interés, entonces el método pasa al bloque 80 donde se realiza una solicitud al operador de servicios del satélite para crear una banda nula estrecha en el satélite de interés. Por ejemplo, se puede transmitir una solicitud al proveedor de servicios del satélite para incluir una banda nula de cierto ancho en una frecuencia particular negociando con el concentrador en la frecuencia local del proveedor de la red donde los usuarios remotos inician sesión primero y solicitan una asignación de servicio. Una banda nula es una banda de frecuencias donde no hay transmisión desde el satélite. A continuación, en el bloque 82, se selecciona el filtro 36a-36n que tiene el mayor ancho de banda que es más pequeño que el ancho de la banda nula solicitada. Por ejemplo, el ancho solicitado de la banda nula se puede comparar con los anchos de banda conocidos de los filtros 36a-36n, y el filtro con el mayor ancho de banda que es más pequeño que el ancho de la banda nula solicitada se selecciona a través del multiplexor 38. A continuación, en el bloque 84, los datos proporcionados por el circuito 30 de RSSI se usan en el modo de búsqueda nula de banda estrecha (NbNS) para rastrear la banda nula estrecha en el satélite de interés.

Volviendo al bloque 78, si solo uno de los satélites vecinos tiene potencia de señal presente dentro de la banda de interés, entonces el método pasa al bloque 86, donde se determina si el satélite de interés tiene potencia de señal en el centro de la banda del transpondedor. La presencia de esta señal puede determinarse realizando un escaneado sobre una región varias veces el ancho de haz de la antena utilizando un filtro apenas más pequeño que la banda de detención del transpondedor y centrado en el punto medio de la frecuencia del transpondedor. Al observar el ancho de haz de -3 dB del mapa de señal observado tanto en azimut como en elevación y compararlo con el ancho de haz conocido de -3 dB de la antena, los datos recopilados durante el escaneado se pueden analizar para determinar si el satélite de interés tiene una señal en el centro de la banda del transpondedor, una región donde los vecinos tienen bandas de detención.

Si el satélite tiene una señal en el centro de la banda del transpondedor, entonces el método se mueve al bloque 88, donde se selecciona el filtro 36a-36n que tiene el mayor ancho de banda que es más pequeño que el ancho de la banda de detención del transpondedor. Al hacer tal selección, el ancho de la banda de detención del transpondedor puede conocerse o determinarse de otro modo. Los anchos de banda conocidos de los filtros 36a-36n se pueden comparar con el ancho de banda de detención del transpondedor, y el filtro 36a-36n que tiene el mayor ancho de banda que es más pequeño que el ancho de la banda de detención del transpondedor se selecciona, por ejemplo, a través del multiplexor 38. A continuación, en el bloque 90, el circuito 30 de RSSI se usa en el modo de búsqueda de banda de detención de banda estrecha (NbSBS) para rastrear la señal en la banda de transpondedor central en el satélite de interés.

Volviendo al bloque 86, si el satélite no tiene una señal en el centro de la banda del transpondedor, entonces el método se mueve al bloque 92 donde se solicita el servicio del satélite proporcionado para crear una señal estrecha de pseudobaliza en una banda no usada por ambos vecinos. Se puede encontrar una banda adecuada para usar seleccionando el filtro con el segundo ancho de banda más estrecho y luego barriendo la frecuencia del circuito de RSSI a través del intervalo de frecuencias en el transpondedor del satélite mientras se observa la potencia recibida. Si se encuentra una banda de frecuencia que no tiene potencia (es decir, el nivel de potencia es comparable al del cielo frío), entonces esa banda está abierta y puede usarse para alojar y rastrear una señal de pseudobaliza. Dichas solicitudes se pueden realizar, por ejemplo, especificando una señal estrecha de pseudobaliza de un ancho particular y transmitiendo una solicitud al proveedor de servicios del satélite. Esta solicitud generalmente se realiza/negocia con el concentrador en la frecuencia local del proveedor de red donde los usuarios remotos inician sesión primero y solicitan una asignación de servicio. A continuación, en el bloque 94, el filtro 36a-36n que tiene el ancho de banda más pequeño se selecciona a través del multiplexor 38. A continuación, en el bloque 96, el circuito 30 de RSSI se usa en el modo de receptor de pseudobaliza de banda estrecha (NbPBR) para rastrear la señal estrecha de pseudobaliza en el satélite de interés.

Aunque la invención se ha mostrado y descrito con respecto a una determinada realización o realizaciones, a otros expertos en la técnica se les pueden ocurrir alteraciones y modificaciones equivalentes tras la lectura y la comprensión de esta memoria descriptiva y los dibujos adjuntos. En particular con respecto a las diversas funciones realizadas por los elementos descritos anteriormente (componentes, conjuntos, dispositivos, composiciones, etc.), los términos (incluyendo una referencia a unos “medios”) usados para describir dichos elementos pretenden corresponder, a menos que se indique lo contrario, a cualquier elemento que realice la función especificada del elemento descrito (es decir, que sea funcionalmente equivalente), aunque no sea estructuralmente equivalente a la estructura descrita que realiza la función en la presente realización o realizaciones de ejemplo de la invención.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   i. Método para encontrar y rastrear una señal de interés en el espacio desde un dispositivo de transmisión de señales, por lo que el dispositivo de transmisión de señales es un satélite, realizándose el método usando un banco de filtros que tiene una pluralidad de filtros (36a-36n), teniendo al menos dos de la pluralidad de filtros (36a-36n) diferentes anchos de banda, y una antena (52) para buscar la señal de interés, caracterizado porque el método comprende:

   - calcular usando datos de navegación de geolocalización de una estación terrestre del satélite y/o datos de efemérides del satélite, un desplazamiento de frecuencia Doppler de la señal de interés,

   - recibir desde la antena y convertir de manera descendente a banda base, en un receptor, la señal de interés, - por lo que la frecuencia del convertidor descendente del receptor se ha ajustado usando el desplazamiento de frecuencia Doppler calculado para mantener una señal de banda base relativamente constante en frecuencia;

   - alimentar la salida del receptor a una pluralidad de filtros,

   - seleccionar la salida de un filtro de la pluralidad de filtros (36a-36n) que tiene el mayor ancho de banda que es igual a o menor que el ancho de banda de la señal de interés, para alimentar un amplificador logarítmico de detección de potencia o para alimentar un convertidor analógico a digital seguido de la función de un amplificador logarítmico de detección de potencia que está realizándose mediante software.
2. 2. Método según la reivindicación 1, que comprende además determinar la presencia de otros dispositivos de transmisión dentro de un ancho de haz de la antena (52), y cuando otros dispositivos de transmisión no están dentro del ancho de haz de la antena (52), seleccionar incluye seleccionar la salida de un filtro de la pluralidad de filtros (36a-36n) que tiene el mayor ancho de banda que es igual a o menor que el ancho de banda de la señal de interés, para alimentar un amplificador logarítmico de detección de potencia o un convertidor de analógico a digital.
3. 3. Método según la reivindicación 1, que comprende además determinar la presencia de otros dispositivos de transmisión dentro de un ancho de haz de la antena (52), y cuando otros dispositivos de transmisión están dentro del ancho de haz de la antena (52), determinar si los dispositivos de transmisión adicionales tienen señales presentes dentro de una banda de interés.
4. 4. Método según la reivindicación 3, en el que cuando los dispositivos de transmisión adicionales tienen señales presentes dentro de una banda de interés, solicitar a un operador de servicios del satélite que cree una banda nula en la señal de interés.
5. 5. Método según la reivindicación 4, en el que seleccionar la salida de un filtro incluye seleccionar la salida de un filtro de la pluralidad de filtros (36a-36n) que tiene el mayor ancho de banda que es igual a o menor que una banda nula de la señal de interés.
6. 6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 4-5, que comprende además usar una metodología de búsqueda nula de banda estrecha para rastrear la banda nula en la señal de interés.
7. 7. Método según la reivindicación 3, en el que cuando los dispositivos de transmisión adicionales no tienen señales presentes dentro de una banda de interés, el método incluye determinar si el dispositivo de transmisión tiene una señal en una banda de transpondedor central.
8. 8. Método según la reivindicación 7, en el que cuando el dispositivo de transmisión tiene una señal en una banda de transpondedor central, seleccionar la salida de un filtro incluye seleccionar la salida de un filtro de la pluralidad de filtros (36a-36n) que tiene un ancho de banda mayor que es igual a o menor que una banda de detención del transpondedor de la señal de interés.
9. 9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 7-8, que comprende además usar una búsqueda nula de banda estrecha para rastrear la señal en la banda de transpondedor central.
10. 10. Método según la reivindicación 7, en el que cuando el dispositivo de transmisión no tiene una señal en una banda de transpondedor central, el método incluye solicitar a un operador de servicios del satélite que cree una señal de pseudobaliza en una banda no usada por otros dispositivos de transmisión dentro del ancho de haz de la antena.
11. 11. Método según la reivindicación 10, en el que seleccionar la salida de un filtro incluye seleccionar la salida de un filtro de la pluralidad de filtros (36a-36n) que tiene un ancho de banda mayor que es igual a o menor que la señal de pseudobaliza.

    Método según una cualquiera de las reivindicaciones 10-11, que comprende además usar una metodología de receptor de pseudobaliza de banda estrecha para rastrear la señal de pseudobaliza en la señal de interés. Circuito (30) indicador de intensidad de señal recibida de banda estrecha (NbRSSI) para encontrar y rastrear una señal de interés desde un dispositivo de transmisión de señal, que es un satélite, a través de una antena (52) de banda ancha, que comprende:

    un circuito (32) receptor para recibir una señal y convertir de manera descendente la señal recibida a banda base;

    un amplificador (18) logarítmico de detección de potencia o un convertidor de analógico a digital; y un banco de filtros que tiene una pluralidad de filtros (36a-36n) acoplables selectivamente entre una salida del circuito (32) receptor y una entrada del amplificador (18) logarítmico de detección de potencia o el convertidor de analógico a digital, teniendo al menos dos de la pluralidad de filtros (36a-36n) diferentes anchos de banda;

    caracterizado por

    unos medios operativos para

    - calcular usando datos de navegación de geolocalización de una estación terrestre del satélite y/o datos de efemérides del satélite, un desplazamiento de frecuencia Doppler de la señal de interés;

    - recibir y convertir de manera descendente a banda base, en un receptor, la señal de interés por lo que la frecuencia del convertidor descendente del receptor se ha ajustado usando el desplazamiento de frecuencia Doppler calculado para mantener una señal de banda base relativamente constante en frecuencia;

    - alimentar la salida del receptor a una pluralidad de filtros; y un controlador para seleccionar la salida de un filtro de la pluralidad de filtros (36a-36n) que tiene el mayor ancho de banda que es igual a o menor que el ancho de banda de la señal de interés, para alimentar el amplificador logarítmico de detección de potencia o para alimentar el convertidor de analógico a digital que alimenta una implementación de software de la función de un amplificador logarítmico de detección de potencia.

    Circuito NbRSSI según la reivindicación 13, en el que el controlador está configurado para

    determinar la presencia de otros dispositivos de transmisión dentro de un ancho de haz de la antena (52), y cuando otros dispositivos de transmisión no están dentro del ancho de haz de la antena (52), seleccionar un filtro que tiene el mayor ancho de banda de la pluralidad de filtros (36a-36n) que es igual a o menor que una señal portadora de la señal de interés.

    Circuito NbRSSI según la reivindicación 13, en el que el controlador está configurado para

    determinar la presencia de otros dispositivos de transmisión dentro de un ancho de haz de la antena (52), y cuando otros dispositivos de transmisión están dentro del ancho de haz de la antena (52), determinar si los dispositivos de transmisión adicionales tienen señales presentes dentro de una banda de interés.