[发明专利]提高信号功率电平的多信道功率动态组合通信系统和方法

说明书

发明背景

技术领域

本发明涉及通信系统和计算机网络领域，具体地，本发明涉及卫星网络、直接广播服务(DBS)广播架构、DBS上行终端以及DBS仅接收订户地面终端。更具体地，本发明涉及一种通信系统和通信方法，所述通信系统和通信方法允许发射机段(上行段的操作者)动态组合来自多条传播信道(转发器)的功率，以便在不影响接收机段(下行段)和传播段(空间段)的情况下以及在不改变传播装置(卫星)配置的情况下提高所传输信号的功率电平，但是不限于此。

背景技术

目前的直接广播服务(DBS)卫星网络通过对地静止轨道上的专用广播卫星在覆盖区域上方传播多套电视(TV)节目。DBS指订户或最终用户直接从对地静止的卫星上接收信号的卫星TV系统。DBS订户装置由直径在50厘米到90厘米之间的抛物面天线、传统电视机、置于该电视机旁的信号转换器(机顶盒)以及上述抛物面天线和上述信号转换器之间的一段同轴电缆。通常，上述抛物面天线截获从卫星直接传输的微波信号，上述信号转换器产生能在上述电视机上观看的输出信号。

现在，对地静止卫星轨道是最广泛用于广播的类型，其中卫星在赤道轨道上并且相对于地面上的观察者来说似乎位于天空中的不动点。业界的倾向是传统地在“弯管(bent pipe)”模式下使用卫星，这里如该术语所表示的，卫星像弹弓一样工作以将输入信号重定向到地球上的不同位置。结果，地球一个位置处的事件的影像报道能够发送给卫星并且以清晰电视画面的形式在大范围的人口密集地区上方再分发(广播)。

通常，信号以数字格式在10¹⁰赫兹以上的微波频率(微波Ku频段的较高段)下广播。结果，从卫星到地面的下行链路在12.2千兆赫(GHz)到12.7GHz的频率下工作。因此，基于对地静止卫星的直接TV广播系统的特征是大功率的Ku频段卫星(在10GHz以上的微波频率下传输)和具有小抛物面天线的仅接收地面终端。因满足广域覆盖和广播所需的点对多点特性，这些卫星系统是十分引人注意的。

目前，北美地区的运营商对于全北美地区大陆覆盖使用一组多个大功率或中功率卫星。这些卫星可分成广播卫星服务(BSS)类型或固定卫星服务(FSS)类型。每个卫星具有多个转发器，除了每个转发器能够同时传输多个电视信号以外，这些多个转发器与电视机上的频道类似。在对地静止弧形轨道上具有最大不超过25°角距的这些卫星，形成能由多个小的固定的圆形DBS天线同时看到的小型星群。

也许，广播卫星的两个最重要且最受限的特征是总可用“卫星带宽”和“辐射功率”。虽然卫星携带信息的能力从其开始就一直持续扩大，但是与光纤带宽容量相比，可用卫星带宽仍很低。对于视频传输或高速数据吞吐的情况来说，这是尤其重要的，这里存在严重影响这些传输所需大带宽的限制。数据压缩技术的进步逐渐降低视频传输所需的带宽。然而，全动态影像仍需要每秒几兆比特的带宽。

在卫星通信系统的辐射功率要求方面，广播卫星的辐射功率电平和覆盖天线增益决定和限制订户终端的尺寸和可用性。随着过去二十年内技术的进步，卫星上通信净荷的可用功率从不到100瓦(W)增加到20千瓦(20kW)以上。

通常，卫星设计最初针对给定任务要求对于卫星带宽频率资源和功率资源两方面进行优化和均衡，其中认为对上述两种资源同样均衡是好的做法，例如不允许上述两种资源之一预留比另一个更多的空间。然而，随着时间流逝，任务要求可能在高度转变的商业环境下随时间转变。因此，随着时间过去，最初具有均衡卫星资源的设计方案可能变成非最佳方案，并且在某些时间点，其它应用可能利用过多空间频率资源和/或过多功率资源。因此，需要一种动态通信系统，其能利用某些时间点其它应用将使用的这些过多的动态可用功率卫星资源。

由于上述原因，卫星通信中十分需要一种系统。该系统允许运营商通过卫星中的多个转发器或者多个卫星中的多个转发器，将任何当前可用的过多的卫星辐射功率动态分配给各套节目(所传输的信号)，以便提高上述各套节目(所传输的信号)的功率电平。而且，需要在不影响下行段用户端(接收机段)和空间段(传播段)的情况下以及在不改变卫星配置的情况下由上行段(终端或发射机段)控制的动态功率分配方案。此外，为使上述动态功率分配方案成功，仅接收终端必须对来自各个转发器的辐射功率进行“相干组合(coherently combine)”，以便增强不同的广播节目。