專利名稱：用于監(jiān)控并控制發(fā)送信號內(nèi)的增益壓制的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信，尤其涉及衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的功率監(jiān)視和控制的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通信衛(wèi)星一般通過從基于地面的發(fā)射機(jī)接收按照各別載波頻率調(diào)制的通信信號而工作。衛(wèi)星內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)器一般在重新發(fā)送信號前對它們處理。例如，轉(zhuǎn)發(fā)器一般放大并且還可能在頻率內(nèi)轉(zhuǎn)移接收信號，并且在重發(fā)前進(jìn)行濾波?；诘孛娴慕邮掌魅缓蠼邮罩匕l(fā)的信號。
許多競爭因素可能影響發(fā)送衛(wèi)星通信信號所使用的功率電平。例如，天氣模式會干擾衛(wèi)星通信。更具體地說，雨水會降低通信信號的有效功率。這通常被稱為“雨衰落”。因此，下雨時(shí)，一般要求信號功率電平比平時(shí)高，以確?？煽康亟邮招盘枴?br> 典型的衛(wèi)星可能有多達(dá)24個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，而每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器可以處理多達(dá)100個(gè)或更多載波信號。根據(jù)通信需求，任一時(shí)間，不是所有載波信號都是活動(dòng)的。因此，總功率要求可以根據(jù)通信話務(wù)水平而變化。然而，重發(fā)可用的總功率要求受到限制。例如，用于衛(wèi)星的機(jī)載功率供給具有有限的輸出。
此外，重發(fā)載波信號所使用的轉(zhuǎn)發(fā)器放大器具有有限的輸出功率。更具體地說，在低功率電平下，放大器可能工作在一區(qū)域，其中輸入信號功率和輸出信號功率間呈大致線性的關(guān)系。在較高功率電平下，輸入信號和輸出信號間的關(guān)系越來越變得非線性。

圖1說明了這種增益特性。如圖1所示，在低輸出功率電平下(如，低于約15-20瓦)，增益響應(yīng)相對線性。在較高功率電平下，增益響應(yīng)變得受到壓制。有一些壓制是可容忍的。然而，超過某壓制程度的操作一般是不希望的，因?yàn)樗a(chǎn)生的信號會受到損害，譬如具有過度噪聲。增益特性曲線上放大器正在工作的位置通常被稱為它的“工作點(diǎn)”。
因此，通常希望確定衛(wèi)星內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)器放大器的工作點(diǎn)。常規(guī)技術(shù)包括測量從地面站處衛(wèi)星接收到的通信信號的功率電平。然后，通過估計(jì)衛(wèi)星和地面站間的信號衰減，可以估計(jì)衛(wèi)星處的功率電平。這個(gè)所估計(jì)的功率電平指示了當(dāng)時(shí)的工作點(diǎn)。該技術(shù)有一缺陷是，衰減的估計(jì)容易出錯(cuò)。這樣就不能準(zhǔn)確地確定工作點(diǎn)。
因而，需要一種用于確定衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器放大器工作點(diǎn)的更準(zhǔn)確的技術(shù)。而且，可能希望根據(jù)測得的工作點(diǎn)來控制放大器的功率電平，以便確保不會過度壓制重發(fā)的信號。這也是本發(fā)明試圖解決的問題。
發(fā)明概述本發(fā)明是用于監(jiān)視并控制衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器放大器工作點(diǎn)的方法和裝置。在本發(fā)明的一方面，地面站處接收到的時(shí)域信號被數(shù)字采樣。然而，計(jì)算接收信號的直方圖。為了形成該直方圖，按照每個(gè)采樣落在多個(gè)幅度范圍的哪個(gè)中對數(shù)字采樣進(jìn)行分類。當(dāng)繪成圖表時(shí)，每個(gè)幅度范圍內(nèi)的出現(xiàn)次數(shù)形成該直方圖。低壓制程序下，直方圖一般表現(xiàn)為近似鐘形的曲線。然而，較高壓制程度下，鐘形曲線變得失真。通過把獲得的直方圖與模板直方圖相關(guān)，可以確定壓制量。該壓制量指示了轉(zhuǎn)發(fā)器放大器的工作點(diǎn)。根據(jù)需要，可以調(diào)整衛(wèi)星所使用的發(fā)送功率電平，以確保放大器工作在期望的壓制程度。本發(fā)明優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，可以更準(zhǔn)確地確定轉(zhuǎn)發(fā)器放大器的工作點(diǎn)。因此，可以更精確地調(diào)整工作點(diǎn)。
附圖簡述圖1說明了現(xiàn)有技術(shù)的增益壓制特性曲線；圖2說明了其中可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的衛(wèi)星系統(tǒng)；圖3說明了從圖2的轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)出的示例性信號；圖4說明了圖3信號的時(shí)域等價(jià)形式；圖5說明了圖4所示時(shí)域信號的示例性直方圖；圖6說明了圖5的直方圖以及由增益壓制產(chǎn)生的不同示例性直方圖；圖7說明了用于確定衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器工作點(diǎn)的流程圖；圖8說明了可用作模板的示例性平均直方圖；圖9-13說明了示例性的所獲得直方圖以及圖8的模板直方圖；圖14說明了示例性轉(zhuǎn)發(fā)器放大器的增益壓制相對相關(guān)度量的圖表；圖15說明了轉(zhuǎn)發(fā)器放大器的示例性增益曲線；
圖16說明了轉(zhuǎn)發(fā)器壓制相對輸入功率的示例圖；以及圖17說明了轉(zhuǎn)發(fā)器壓制相對輸出功率的示例圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述綜述圖2說明了其中可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的衛(wèi)星系統(tǒng)。如圖2所示，地面站100可以把上行鏈路信號102發(fā)送至衛(wèi)星系統(tǒng)104。衛(wèi)星104可以包括接收天線106、轉(zhuǎn)發(fā)器108和發(fā)射天線110。上行鏈路信號102可以被天線106接收，并被傳遞至轉(zhuǎn)發(fā)器108。在轉(zhuǎn)發(fā)器108內(nèi)，多路分解器112可以把接收信號分成各別的載波信號。
從多路分解器112可以處理載波信號，譬如通過濾波器114、116和118，并且被放大器120、122和124放大。然后，個(gè)別的信號被多路復(fù)用器126組合并通過下行鏈路128傳遞至天線110用于重發(fā)。地面站130可以從下行鏈路128接收信號。
可以理解，圖2的衛(wèi)星系統(tǒng)104可以是常規(guī)的。這樣，可以對轉(zhuǎn)發(fā)器108作出修改而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。例如，圖2示出用于處理三個(gè)單獨(dú)載波信號的組件，然而可以理解，可以提供一些組件以處理不同數(shù)目的載波信號。類似地，可以理解，衛(wèi)星系統(tǒng)104可以包括多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器108。
圖3說明了從衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)出的示例信號，譬如從圖2的轉(zhuǎn)發(fā)器108發(fā)出。如圖3所示，40MHz轉(zhuǎn)發(fā)器可以裝載有七個(gè)不同的信號，它們有不同的信噪比(SNR)和載波頻率。圖4說明了圖3信號的時(shí)域等價(jià)形式。換言之，圖3表示圖4內(nèi)信號的功率譜密度。通過檢查圖4的時(shí)域信號，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不是恒定幅度模量。單個(gè)相移鍵控(PSK)信號可以是恒定幅度模量，然而當(dāng)多個(gè)PSK信號被加在一起時(shí)，結(jié)果一般不是恒定模量。而且，信號稍微表現(xiàn)為隨機(jī)。理論上，如果具有不同SNR和帶寬的有限數(shù)量的信號被加在一起，數(shù)據(jù)采樣的分布會是“白的”或是正態(tài)分布的。而且，如果要限制或壓制圖4的電壓，則這會實(shí)質(zhì)上改變該信號的統(tǒng)計(jì)分布。例如，如果圖2的電壓被限制為+/-2mV，則分布的尾部的幅度會增加。
圖5說明了圖4所示時(shí)域電壓的示例性直方圖500。該直方圖500可以如下形成對圖4的時(shí)域信號進(jìn)行采樣，并把幅度范圍分成多個(gè)(如，200)相等的范圍或“區(qū)段(bins)”。接著，可以對落在每個(gè)區(qū)段內(nèi)的采樣數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)。這樣，圖5說明了落在這些區(qū)段內(nèi)的采樣幅度的分布。圖5的分布不是完全正態(tài)分布的，然而，它具有“鐘形”。因而，直方圖500舉例說明了一轉(zhuǎn)發(fā)器，其放大器大致在線性范圍內(nèi)工作。
假定輸出電壓受到限制，譬如當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)器放大器進(jìn)一步在非線性區(qū)域內(nèi)工作時(shí)發(fā)生，則直方圖將與圖5的直方圖不同。圖6說明了圖5的直方圖500以及不同的示例性直方圖600。直方圖600可能從限制圖4轉(zhuǎn)發(fā)器信號的電壓而產(chǎn)生。直方圖600可以被歸一化，使其峰值電平等于直方圖500的峰值電平。從圖6可見，分布600與直方圖500的大致“鐘形”曲線不同。特別是，分布的尾部幅度大大增加。
通過把這兩幅直方圖相關(guān)，可以確定轉(zhuǎn)發(fā)器放大器的工作點(diǎn)。例如，可以形成相關(guān)度量，表示兩幅直方圖500和600間的差異。然后，該相關(guān)度量可以表示轉(zhuǎn)發(fā)器放大器的工作點(diǎn)。
工作點(diǎn)確定確定轉(zhuǎn)發(fā)器工作點(diǎn)對于在衛(wèi)星通信系統(tǒng)內(nèi)控制功率的過程、以及對于確?；诘耐ㄐ旁拕?wù)和內(nèi)容的質(zhì)量和完整性是重要的。功率控制過程必定不準(zhǔn)確，除非每次向上或向下的功率調(diào)整都知道轉(zhuǎn)發(fā)器的當(dāng)前工作點(diǎn)。本發(fā)明的功率控制過程使用了來自頻譜監(jiān)視系統(tǒng)(SMS)的直接測量，其中頻譜監(jiān)視系統(tǒng)存在于大多數(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的接收地面站內(nèi)，從而在每次功率調(diào)整期間確定轉(zhuǎn)發(fā)器的工作點(diǎn)。
用于確定轉(zhuǎn)發(fā)器工作點(diǎn)的算法可以使用多達(dá)三條主要數(shù)據(jù)來確定該工作點(diǎn)。該數(shù)據(jù)可以包括基于來自SMS的直接測量的轉(zhuǎn)發(fā)器壓制指數(shù)；從SMS測得的轉(zhuǎn)發(fā)器下行鏈路有效各向同性輻射功率(EIRP)；以及來自轉(zhuǎn)發(fā)器增益曲線的預(yù)測工作點(diǎn)。
這三個(gè)數(shù)據(jù)可以組合在一起以確定轉(zhuǎn)發(fā)器在任何時(shí)刻的工作點(diǎn)。增益曲線可以僅被用作一種參考框架。轉(zhuǎn)發(fā)器下行鏈路EIRP測量可以提供轉(zhuǎn)發(fā)器工作點(diǎn)較可靠的指示符。然而，這種測量的準(zhǔn)確性受到許多因素影響，包括如站點(diǎn)校準(zhǔn)、天線指向準(zhǔn)確度以及當(dāng)?shù)貧庀鬆顩r。這個(gè)度量(下行鏈路EIRP)自身一般不足以確定轉(zhuǎn)發(fā)器的工作點(diǎn)。轉(zhuǎn)發(fā)器壓制指數(shù)是非常可靠的測量，并且對不正確的校準(zhǔn)值和天線指向問題所引起的功率誤差不敏感。
形成模板直方圖可以通過形成下行鏈路轉(zhuǎn)發(fā)器信號的直方圖來計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)器壓制指數(shù)。該時(shí)域過程可以直接在下行鏈路轉(zhuǎn)發(fā)器信號接收到的電壓上進(jìn)行。如上所述，如果轉(zhuǎn)發(fā)器工作在其線性區(qū)域，那么轉(zhuǎn)發(fā)器直方圖會有“鐘形”分布函數(shù)。如果轉(zhuǎn)發(fā)器被各種信號完全加載，該密度函數(shù)會逼近正態(tài)分布函數(shù)。隨著轉(zhuǎn)發(fā)器從線性區(qū)域開始移到非線性區(qū)域，該分布函數(shù)從單峰鐘形函數(shù)變?yōu)槎喾濉榜劚?camel-back)”函數(shù)。當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)器工作在非線性區(qū)域時(shí)，輸出電壓會受到壓制。隨著壓制增加，“鐘形分布”的尾部開始在分布邊沿表現(xiàn)為隆起。
圖7說明了用于確定衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器工作點(diǎn)的流程圖700。可以按照圖7的流程圖控制衛(wèi)星地面站，譬如圖2的站130。例如，存儲在地面站內(nèi)的軟件程序會使地面站的元件執(zhí)行流程圖700的步驟，譬如通用計(jì)算系統(tǒng)?；蛘?，硬件或者軟硬件組合可以執(zhí)行圖7所示的功能。例如，位于地面站內(nèi)的硬件系統(tǒng)可能包括近似于圖7所示功能的各級。這樣，圖7還說明了由這種硬件或軟硬件組合形成的系統(tǒng)700的示意框圖。
程序流程開始于起始方框702。程序流程從方框702移至方框704。在方框704中，可以形成表示那時(shí)當(dāng)前轉(zhuǎn)發(fā)器操作的直方圖。例如，這可能包括執(zhí)行(射頻)RF到中頻(IF)的下變頻。此外，IF信號可被濾波，譬如被反混疊(anti-aliasing)濾波器濾波。然后可以對經(jīng)下變頻的IF信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。在優(yōu)選實(shí)施例中，對接收到的時(shí)域信號并且在自動(dòng)增益控制(AGC)下進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，以確保轉(zhuǎn)換不會對接收信號的數(shù)字采樣限幅。當(dāng)對信號進(jìn)行數(shù)字化時(shí)，應(yīng)該注意防止A/D對信號限幅。如果A/D限幅，那么將難以區(qū)分增益壓制和A/D限幅的效應(yīng)。因而，通過使用自動(dòng)增益控制來在對信號進(jìn)行數(shù)字化的同時(shí)防止A/D對信號限幅，從而解決了該問題。
方框704內(nèi)采樣的信號可能包括從轉(zhuǎn)發(fā)器108(圖2)接收到的多個(gè)載波信號，或者可能僅包括一個(gè)載波信號。而且，雖然本發(fā)明最適用于監(jiān)視下行鏈路增益壓制，然而可以通過采用本發(fā)明的適當(dāng)修改來獲得某些優(yōu)點(diǎn)，用于監(jiān)視上行鏈路102(圖2)內(nèi)的增益壓制。
然后，在方框704內(nèi)，數(shù)字采樣被存儲在機(jī)器可讀存儲設(shè)備中，作為有限時(shí)間段上接收信號的“快照(snapshot)”。例如，可以以10-20微秒的預(yù)定時(shí)間段采樣接收信號。然而也可以選擇另一時(shí)間段。
然后，所存儲的采樣被分類到各“區(qū)段”中。更具體地說，采樣的總幅度范圍被分成多個(gè)較小的、相等幅度范圍。例如，如果總幅度范圍是12.0毫伏，則該范圍可被分成兩百個(gè)“區(qū)段”，各為0.06毫伏(mV)。這樣，第一區(qū)段會包括0.00到0.06mV間的所有采樣。第二區(qū)段會包括0.06到0.12mY間的所有采樣，依此類推，第200個(gè)區(qū)段會包括11.94mV到12.00mV間的所有采樣。顯然也可以選擇其它的區(qū)段數(shù)目。
在大多數(shù)情況下，對一系列直方圖總體取平均以產(chǎn)生直方圖的平滑表示。因而，在預(yù)定時(shí)間段上獲得采樣的該過程可以重復(fù)一定數(shù)目(N)次數(shù)，并且對結(jié)果取平均以獲得時(shí)間平均的直方圖。例如，可以用下列公式來創(chuàng)建平均的轉(zhuǎn)發(fā)器直方圖TH＝1/N∑Thi其中Thi是單幅直方圖，而TH是通過平均N幅直方圖而創(chuàng)建的轉(zhuǎn)發(fā)器直方圖。這個(gè)平均步驟類似于巴特利特周期圖(Bartlett Periodogram)，除了輸出是信號直方圖而非功率譜以外，該步驟可以用SMS及其硬件平臺完成。
圖8說明了可在方框704內(nèi)獲得的示例性平均直方圖800。該直方圖可以通過在帶限轉(zhuǎn)發(fā)器上合成多個(gè)信號而創(chuàng)建。每個(gè)合成信號都可以是正交移鍵控(QPSK)調(diào)制的，并且其接收SNR在10和18dB之間。接收到的信號電壓在直方圖上被分成200個(gè)不同區(qū)段。
程序流程從方框704移至方框706。方框706中，可以對平均直方圖TH進(jìn)行中值濾波。中值濾波器用于對平均信號直方圖執(zhí)行附加的平滑操作。中值濾波器比其它濾波器優(yōu)選，因?yàn)樗谄交狈綀D時(shí)趨于保存其形狀。
程序流程從方框706移至方框708。方框708中，確定是否要把步驟704和706內(nèi)獲得的直方圖存儲在存儲設(shè)備中，作為與以后獲得的直方圖相比較的模板。例如，在步驟704和706期間，可以把轉(zhuǎn)發(fā)器放大器設(shè)為已知在線性工作區(qū)域內(nèi)的低功率電平?；蛘?，在各種已知工作點(diǎn)處的增益壓制下獲得多個(gè)模板。假定把當(dāng)前直方圖存儲為模板，那么程序流程移至方框710，其中可以把當(dāng)前直方圖存儲為模板。
預(yù)期會需要較不頻繁地存儲新的模板。例如，可以在對衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行改變后獲得并存儲新模板，譬如添加或禁用轉(zhuǎn)發(fā)器的個(gè)別載波信號。再例如，可以周期性地獲得新模板，譬如每日、每周或每月。
形成附加的測量直方圖和壓制指數(shù)一旦在方框710內(nèi)適當(dāng)存儲模板，程序流程就會返回到方框704。然后一個(gè)新的直方圖在方框704中獲得，在方框706中被中值濾波，并被存儲在存儲器中。然而在方框708中，如果最新獲得的直方圖要與已存儲的模板相關(guān)，那么程序流程從方框708移至方框712。
方框712中，新獲得的直方圖可以與已存儲的模板相關(guān)。如上所述，增益壓制趨于使直方圖的形狀發(fā)生改變。圖9-13分別說明了示例性獲得的直方圖900、1000、1100、1200、1300，以及圖8的模板直方圖800。
如果當(dāng)前直方圖從線性區(qū)域內(nèi)的工作產(chǎn)生，則預(yù)期當(dāng)前直方圖類似于模板800。這在圖9示出，其中當(dāng)前直方圖900類似于模板800，并且產(chǎn)生接近于一的壓制度量(即，1.01)。然而，如果當(dāng)前直方圖從進(jìn)一步到非線性區(qū)域內(nèi)的工作而產(chǎn)生，那么預(yù)期當(dāng)前直方圖與模板不類似。這在圖10-13內(nèi)順序示出，其中當(dāng)前直方圖1000、1100、1200和1300與模板800越來越不類似。
壓制度量指示了當(dāng)前直方圖和模板間的近似程度。因此，作為圖10-13內(nèi)增加的增益壓制程度的結(jié)果，壓制度量逐漸分別下降到0.98、0.91、0.79和0.66。圖14說明了一圖表，示出示例性轉(zhuǎn)發(fā)器放大器的增益壓制對相關(guān)度量。
方框712中，通過使模板模板直方圖和當(dāng)前直方圖的幅度在兩幅直方圖中央?yún)^(qū)段處相等而使這兩幅圖歸一化。然后，可由系統(tǒng)700計(jì)算兩個(gè)量。第一個(gè)量是模板的自相關(guān)，而第二個(gè)量是模板與當(dāng)前直方圖的互相關(guān)。程序流程從方框712移至方框714。方框714中，可以對方框712內(nèi)計(jì)算的第一和第二個(gè)量的比率進(jìn)行計(jì)算。這兩數(shù)之比得到壓制度量。這個(gè)壓制度量可被轉(zhuǎn)化成分貝形式來得到“壓制指數(shù)”。
確定轉(zhuǎn)發(fā)器工作點(diǎn)參照圖7，程序流程從方框714移至方框716。方框716中，可以確定轉(zhuǎn)發(fā)器工作點(diǎn)。方框714內(nèi)所使用的值是通過把模板直方圖與當(dāng)前直方圖相關(guān)而獲得的壓制度量，譬如壓制指數(shù)。該值可以與轉(zhuǎn)發(fā)器放大器的增益曲線相比較。
圖15說明了轉(zhuǎn)發(fā)器放大器的示例性增益曲線1500。曲線1500可以是使用從DSCS網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃系統(tǒng)(DNPS)所獲得的近似公式來獲得的模擬國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)(DSCSIII)的增益曲線。如果轉(zhuǎn)發(fā)器輸出響應(yīng)對于所有輸出都是線性的，則這條曲線1500示出轉(zhuǎn)發(fā)器響應(yīng)和規(guī)劃的響應(yīng)。系統(tǒng)700可以把類似于圖15所示曲線的增益曲線存儲在存儲器中。這條增益曲線1500可以用實(shí)驗(yàn)獲得，或者從放大器的制造商公開的說明書中獲得。如圖15所示，壓制程度是實(shí)際增益曲線和規(guī)劃的線性增益響應(yīng)間的差異。因此，通過比較測得的壓制程度，可以確定轉(zhuǎn)發(fā)器放大器正在增益曲線1500上的何處工作。這就是工作點(diǎn)。圖16和17分別示出轉(zhuǎn)發(fā)器壓制對輸入功率和輸出功率。
圖15虛線包圍的區(qū)域表明希望用相關(guān)度量方法檢測轉(zhuǎn)發(fā)器非線性工作的區(qū)域。下面的線指示了希望用算法檢測到非線性工作的最早點(diǎn)。上面的線表示檢測前的最高上限。換言之，該方法會在達(dá)到上限前檢測到非線性操作。因此，如果壓制指數(shù)很低(如，小于0.5dB)，則表明放大器可能工作在增益曲線1500的線性區(qū)域內(nèi)。測得的信號壓制可被直接重疊在轉(zhuǎn)發(fā)器增益曲線上以確定工作點(diǎn)。這樣，壓制指數(shù)與增益曲線1500的比較不會期望產(chǎn)生工作點(diǎn)的準(zhǔn)確表示。因此，在這些條件下，用常規(guī)技術(shù)測得的轉(zhuǎn)發(fā)器EIRP可以用來估計(jì)轉(zhuǎn)發(fā)器的當(dāng)前工作點(diǎn)。
轉(zhuǎn)發(fā)器工作點(diǎn)的計(jì)算可以幾乎是瞬時(shí)的過程。SMS可以同時(shí)地確定下行鏈路轉(zhuǎn)發(fā)器的EIRP和壓制度量。然后，這個(gè)數(shù)據(jù)可以參照轉(zhuǎn)發(fā)器的增益曲線以確定其工作點(diǎn)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，連續(xù)監(jiān)視工作點(diǎn)。因此，一旦在方框716中確定了當(dāng)前工作點(diǎn)，程序流程就會返回方框704，并且順序再次經(jīng)過方框706、708、712、714和716。該過程可以一確定了工作點(diǎn)后就重復(fù)，或者周期性地重復(fù)，譬如每秒一次。
使用測得的工作點(diǎn)來確定最佳轉(zhuǎn)發(fā)器操作可以在閉環(huán)鏈路功率控制系統(tǒng)中控制轉(zhuǎn)發(fā)器的輸出功率。更具體地說，可以使用從地面站130(圖2)實(shí)現(xiàn)的功率控制來遠(yuǎn)程調(diào)整轉(zhuǎn)發(fā)器的下行鏈路128的輸出功率。例如，可以在地面站130內(nèi)測量信號質(zhì)量。響應(yīng)于可能由雨水衰落引起的降低了的信號質(zhì)量，輸出功率可能增加，譬如通過地面站130向衛(wèi)星104發(fā)送一控制信號而實(shí)現(xiàn)。相反，響應(yīng)于增加了的信號質(zhì)量，功率輸出可能降低，而不犧牲信號質(zhì)量。
如果低信號質(zhì)量導(dǎo)致功率增加太大而進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)器放大器增益曲線的非線性區(qū)域中，那么功率的進(jìn)一步增加一般不會增加信號質(zhì)量。然而，這種增加可能通過增加信號壓制和噪聲，從而降低信號質(zhì)量。因而，可以使用方框716內(nèi)確定的轉(zhuǎn)發(fā)器工作點(diǎn)來禁止閉環(huán)把發(fā)送功率增加到轉(zhuǎn)發(fā)器放大器增益曲線上的預(yù)定電平之上。例如，測得的工作點(diǎn)可以與該預(yù)定電平相比較，并且如果工作點(diǎn)處在或高于該預(yù)定電平，則禁止增益的進(jìn)一步增加。相反，如果測得的工作點(diǎn)低于該預(yù)定電平，則允許閉環(huán)增加增益(如，當(dāng)測得的信號質(zhì)量為低時(shí))。對于每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器而言，操作者或DSCS操作控制子系統(tǒng)(ODOCS)或另一實(shí)體可以指定轉(zhuǎn)發(fā)器的最大工作點(diǎn)。
雖然已經(jīng)參照本發(fā)明特定實(shí)施例作出上述描述，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可以對這些實(shí)施例作出變化，而不背離本發(fā)明的原理和精神，該范圍由所附權(quán)利要求所定義。
權(quán)利要求
1.一種用于確定無線發(fā)送信號內(nèi)增益壓制程度的方法，所述方法由通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)并且包括以下步驟接收無線發(fā)送信號，其中發(fā)送信號在發(fā)送前被放大器進(jìn)行放大；對信號進(jìn)行采樣，從而在時(shí)域內(nèi)形成信號的一系列數(shù)字采樣表示；形成采樣所獲得的直方圖；把所述直方圖與預(yù)先存儲在機(jī)器內(nèi)的可讀存儲器中的模板直方圖相比較；以及形成一相關(guān)度量，表示所獲得的直方圖與模板直方圖之間的相似性，其中相關(guān)度量指示了由放大器引入到無線信號中的增益壓制量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括根據(jù)增益壓制量進(jìn)一步禁止增益壓制，從而禁止由增益壓制引起的信號質(zhì)量惡化。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于還包括根據(jù)接收到的信號質(zhì)量控制閉鏈路功率控制環(huán)路內(nèi)的增益。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述信號由地面站從衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收到。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述信號由衛(wèi)星從地面站接收到。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括當(dāng)增益壓制低于預(yù)定程度時(shí)測量有效各向同性輻射功率，并且用所述各向同性輻射功率來確定放大器的工作點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括把增益壓制量與放大器增益曲線相比較以確定放大器的工作點(diǎn)，并且當(dāng)增益壓制低于預(yù)定程度時(shí)，用測得的有效各向同性輻射功率來確定工作點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括，在所述采樣前對信號進(jìn)行自動(dòng)增益控制。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括，對無線信號的采樣進(jìn)行中值濾波。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括，通過獲得信號采樣而形成模板直方圖。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于還包括，獲得多個(gè)模板直方圖。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于還包括，對多個(gè)模板直方圖取平均。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，當(dāng)放大器工作在線性區(qū)域內(nèi)時(shí)獲得模板直方圖的采樣。
14.一種用于確定發(fā)送信號內(nèi)增益壓制程度的系統(tǒng)，包括通信設(shè)備，其中從接收到的無線發(fā)送信號計(jì)算直方圖，所計(jì)算的直方圖與模板直方圖相關(guān)以確定無線發(fā)送信號內(nèi)的增益壓制程度。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過由通信設(shè)備在時(shí)域內(nèi)采樣發(fā)送信號并且確定落在多個(gè)幅度范圍的每個(gè)內(nèi)的采樣數(shù)，從而形成所計(jì)算的直方圖。
16.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通信設(shè)備基于增益壓制量進(jìn)一步禁止增益壓制，從而禁止由增益壓制所引起的信號質(zhì)量惡化。
17.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通信設(shè)備基于接收到的信號質(zhì)量控制閉鏈路功率控制環(huán)路內(nèi)發(fā)送的信號的增益。
18.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通信設(shè)備包括從衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收信號的地面站。
19.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通信設(shè)備包括從地面站接收信號的衛(wèi)星系統(tǒng)。
20.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通信設(shè)備把增益壓制程度與放大器增益曲線相比較以確定放大器工作點(diǎn)。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)增益壓制低于預(yù)定程度時(shí)，使用有效各向同性輻射功率來確定工作點(diǎn)。
22.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通信設(shè)備在對所發(fā)送的信號采樣前對接收信號進(jìn)行自動(dòng)增益控制來計(jì)算直方圖。
23.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通信設(shè)備對所發(fā)送的信號的采樣進(jìn)行中值濾波來計(jì)算直方圖。
24.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通信設(shè)備通過獲得所發(fā)送的信號的采樣而形成模板直方圖。
25.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通信設(shè)備獲得多個(gè)模板直方圖。
26.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通信設(shè)備對多個(gè)模板直方圖取平均。
27.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通信設(shè)備在放大器工作在線性區(qū)域內(nèi)時(shí)獲得用于模板直方圖的采樣。
全文摘要
用于監(jiān)視并控制衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器放大器(108)的工作點(diǎn)的方法和裝置。地面衛(wèi)星(100)處接收到的時(shí)域信號被數(shù)字采樣。計(jì)算接收信號的直方圖并繪成圖表。低壓制程度下，直方圖一般表現(xiàn)為近似鐘形曲線。較高壓制程度下，鐘形曲線變得失真。通過把獲得的直方圖與模板直方圖相關(guān)，可以確定壓制量。該壓制量指示了轉(zhuǎn)發(fā)器放大器(108)的工作點(diǎn)。根據(jù)需要，可以調(diào)整由衛(wèi)星所使用的發(fā)送功率電平，以確保放大器工作在期望的壓制程度。本發(fā)明優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，可以更準(zhǔn)確地確定轉(zhuǎn)發(fā)器放大器的工作點(diǎn)?？梢愿_地調(diào)整工作點(diǎn)。
文檔編號H04B7/005GK1518806SQ02812548
公開日2004年8月4日 申請日期2002年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月4日
發(fā)明者J·C·楚, M·L·多內(nèi), R·W·伊斯特斯, J C 楚, 伊斯特斯, 多內(nèi) 申請人:長聯(lián)通訊技術(shù)公司