專(zhuān)利名稱(chēng)：擴(kuò)頻通信系統(tǒng)用于解決接入信道獲取中頻率和定時(shí)不確定性的系統(tǒng)和方法
背景技術(shù)：
Ⅰ．發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及無(wú)線通信領(lǐng)域。本發(fā)明尤其涉及擴(kuò)頻通信系統(tǒng)解決接入信道發(fā)送中的頻率和定時(shí)不確定性。
Ⅱ．相關(guān)技術(shù)基于衛(wèi)星的無(wú)線通信系統(tǒng)通常包含稱(chēng)為網(wǎng)關(guān)的基站和一個(gè)或多個(gè)在網(wǎng)關(guān)與一個(gè)或多個(gè)用戶(hù)終端間中繼通信信號(hào)的衛(wèi)星。網(wǎng)關(guān)提供通信鏈路，用于連接用戶(hù)終端與其它用戶(hù)終端或公用電話交換網(wǎng)等的其它通信系統(tǒng)的用戶(hù)。用戶(hù)終端可是固定的或移動(dòng)的，例如移動(dòng)電話或便攜式電話等。這些終端可位于網(wǎng)關(guān)附近或遠(yuǎn)離網(wǎng)關(guān)。
有些衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用碼分多址(CDMA)擴(kuò)頻信號(hào)，這種系統(tǒng)在例如1990年2月13日公告的題為“應(yīng)用衛(wèi)星或地面中繼器的擴(kuò)頻多址通信系統(tǒng)”的美國(guó)專(zhuān)利USP4901307及1998年11月25日公告的題為“擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中使用全頻譜發(fā)射功率跟蹤各接收相位時(shí)間和能量的方法和設(shè)備”的美國(guó)專(zhuān)利USP5691974中已經(jīng)揭示，這兩個(gè)專(zhuān)利轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并在此通過(guò)引用與本發(fā)明結(jié)合。
在應(yīng)用CDMA的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，使用獨(dú)立的通信鏈路從網(wǎng)關(guān)或基站發(fā)送或者向其發(fā)送通信信號(hào)，包含尋呼、接入、消息或業(yè)務(wù)信號(hào)。前向通信鏈路指在網(wǎng)關(guān)或基站始發(fā)通信信號(hào)并向用戶(hù)終端發(fā)送。反向通信鏈路指在用戶(hù)終端始發(fā)通信信號(hào)并向網(wǎng)關(guān)或基站發(fā)送。
反向鏈路包含至少兩個(gè)獨(dú)立信道接入信道和反向業(yè)務(wù)信道。接入信道用于用戶(hù)終端“接入”網(wǎng)關(guān)。用戶(hù)訪問(wèn)網(wǎng)關(guān)以在系統(tǒng)登記、設(shè)置呼叫或確認(rèn)網(wǎng)關(guān)發(fā)送的尋呼請(qǐng)求。通過(guò)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送稱(chēng)為“接入探查”(access probe)的信號(hào)，用戶(hù)終端在接入信道上與網(wǎng)關(guān)通信。接入探查是在接入信道上發(fā)送包含接入消息的數(shù)據(jù)。接入消息的內(nèi)容取決于用戶(hù)終端是始發(fā)呼叫、登記系統(tǒng)還是響應(yīng)尋呼。
在一個(gè)典型的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，在信息信號(hào)調(diào)制至載波信號(hào)用于作為通信信號(hào)發(fā)送前，使用一個(gè)或多個(gè)預(yù)選的偽隨機(jī)噪聲(PN)碼序列在預(yù)定頻譜帶上“擴(kuò)展”接入探查等信息信號(hào)。PN碼擴(kuò)頻(擴(kuò)頻發(fā)送方法是本領(lǐng)域熟知的)產(chǎn)生帶寬遠(yuǎn)大于數(shù)字信號(hào)帶寬的信號(hào)用于發(fā)送。
為使網(wǎng)關(guān)獲取用戶(hù)終端發(fā)送的接入探查(即恢復(fù)接入探查中的接入消息)，網(wǎng)關(guān)必然首先解調(diào)通信信號(hào)，以恢復(fù)PN調(diào)制的接入探查，然后對(duì)接入探查的消息部分進(jìn)行去擴(kuò)頻。網(wǎng)關(guān)為解調(diào)載波，必須調(diào)諧至通信信號(hào)的載頻。沒(méi)有合理的頻率調(diào)諧精度，就不能適當(dāng)?shù)亟庹{(diào)載波。而且，因?yàn)閷?duì)接入探查施加PN擴(kuò)頻碼，從而必須確定接入探查的到達(dá)時(shí)間，以對(duì)接入探查進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜U(kuò)頻來(lái)恢復(fù)其中的信息。沒(méi)有合適的系統(tǒng)定時(shí)或信號(hào)同步，不能精確去除PN擴(kuò)頻碼。如果以不正確的時(shí)間同步應(yīng)用該碼，則通信信號(hào)將僅僅作為噪聲出現(xiàn)而不遞交信息。
使用非對(duì)地靜止軌道的衛(wèi)星的通信系統(tǒng)呈現(xiàn)與用戶(hù)終端和衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)高度相關(guān)。相對(duì)運(yùn)動(dòng)在通信鏈路的信號(hào)載頻中產(chǎn)生相當(dāng)顯著的多普勒分量或頻移。由于這些多普勒分量隨用戶(hù)終端與衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)而變化，它們產(chǎn)生載波信號(hào)的頻率不確定范圍或者稱(chēng)為頻率不確定性。例如在高速列車(chē)或其它機(jī)車(chē)上使用用戶(hù)終端高速移動(dòng)時(shí)，在地面系統(tǒng)中可觀察到類(lèi)似影響。
衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)也對(duì)PN擴(kuò)頻碼引入多普勒效應(yīng)。該多普勒效應(yīng)稱(chēng)為碼多普勒效應(yīng)。更具體而言，碼多普勒效應(yīng)是衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)對(duì)基帶信號(hào)產(chǎn)生的影響。碼多普勒效應(yīng)對(duì)在PN擴(kuò)頻碼序列中相鄰碼間傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生頻移。從而，相鄰碼不能以正確的碼定時(shí)到達(dá)接收機(jī)。
除碼多普勒效應(yīng)外，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)也對(duì)通信鏈路中的信號(hào)產(chǎn)生大量傳播延遲不確定性或定時(shí)不確定性。對(duì)到達(dá)網(wǎng)關(guān)的信號(hào)，傳播延遲從衛(wèi)星位于網(wǎng)關(guān)正上方時(shí)的最小值變化至衛(wèi)星相對(duì)于網(wǎng)關(guān)位于水平線時(shí)的最大值。
如上所述，為獲取接入探查，網(wǎng)關(guān)必須調(diào)諧至通信信號(hào)的載頻并與該信號(hào)定時(shí)同步。把網(wǎng)關(guān)調(diào)諧至通信信號(hào)載頻并與之同步定時(shí)的一種方式是在發(fā)送該通信信號(hào)前確定載頻和定時(shí)，然后適當(dāng)?shù)卣{(diào)諧網(wǎng)關(guān)。但因多普效應(yīng)和傳播延遲引入通信信號(hào)的頻率和時(shí)間不確定性，網(wǎng)關(guān)不能在接收信號(hào)前確定載頻或信號(hào)到達(dá)時(shí)間。盡管如此，網(wǎng)關(guān)可通過(guò)確定多普勒效應(yīng)和傳播延遲引入的不確定量而確定載頻和到達(dá)時(shí)間的可能范圍。因此，網(wǎng)關(guān)可通過(guò)在各自可能范圍內(nèi)把接收的通信信號(hào)與各頻率和定時(shí)進(jìn)行比較，對(duì)正確的頻率和定時(shí)進(jìn)行“索搜”而獲取接入探查。
這些不同的頻率和定時(shí)值分別稱(chēng)為頻率和定時(shí)假設(shè)。對(duì)接收的通信信號(hào)具有高于預(yù)定閾值的最高相關(guān)的頻率和定時(shí)假設(shè)，提供的頻率和定時(shí)值可用于解調(diào)和去擴(kuò)頻該信號(hào)，從而使網(wǎng)關(guān)能恢復(fù)接入探查中的消息。
在固定時(shí)間中搜索正確頻率和定時(shí)所需的硬件量正比于要求的假設(shè)數(shù)，而要求的假設(shè)數(shù)是時(shí)間和頻率不確定性范圍的函數(shù)。由于搜索器硬件昂貴且不希望增加搜索時(shí)間，希望得到可減小時(shí)間和頻率不確定性范圍的系統(tǒng)和方法。
發(fā)明概要本發(fā)明針對(duì)在因衛(wèi)星中繼器和用戶(hù)終端的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生多普勒效應(yīng)和傳播延遲的通信系統(tǒng)中獲取信號(hào)。多普勒效應(yīng)和傳播延遲在用戶(hù)終端和衛(wèi)星間及衛(wèi)星和網(wǎng)關(guān)間傳播的信號(hào)中引入大范圍的頻率不確定性和定時(shí)不確定性。本發(fā)明的目的是減少通信系統(tǒng)中的頻率和定時(shí)不確定性。通過(guò)在個(gè)別衛(wèi)星波束而不是在整個(gè)衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)確定頻率和時(shí)間不確定性，本發(fā)明減小頻率和定時(shí)不確定性的范圍。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種用戶(hù)終端向衛(wèi)星發(fā)送并由衛(wèi)星由網(wǎng)關(guān)中繼的信號(hào)的獲取方法。該方法包括下述步驟(1)根據(jù)通信波束的預(yù)定波束覆蓋范圍，確定與衛(wèi)星關(guān)聯(lián)的通信波束的到達(dá)時(shí)間和頻率搜索空間；(2)搜索該搜索空間解決與該信號(hào)關(guān)聯(lián)的定時(shí)和頻率不確定性；(3)根據(jù)作為解決定時(shí)和頻率不確定性的結(jié)果獲得的頻率增量和定時(shí)偏移解調(diào)該信號(hào)的消息部分。
最好是通信波束的預(yù)定覆蓋區(qū)域相應(yīng)于包含波束額定覆蓋區(qū)域的方位和俯仰范圍確定的區(qū)。
最好是用戶(hù)終端發(fā)送的信號(hào)包含前置部分和消息部分。在一個(gè)實(shí)施例中，前置部分包含空數(shù)據(jù)。最好，前置部分具有第1信號(hào)調(diào)制的第1級(jí)和第1信號(hào)與第2信號(hào)調(diào)制的第2級(jí)。在一個(gè)實(shí)施例中，該第1信號(hào)和第2信號(hào)是偽隨機(jī)噪聲(PN)碼對(duì)。
根據(jù)第1實(shí)施例中，搜索搜索空間的步驟包含(1)進(jìn)行該搜索空間的粗搜索以解決與信號(hào)并聯(lián)的頻率不確定性；(2)進(jìn)行精搜索以解決與信號(hào)關(guān)聯(lián)的定時(shí)不確定性。
最好是由頻率范圍和到達(dá)時(shí)間范圍確定搜索空間。
本發(fā)明的另一方面提供一種在網(wǎng)關(guān)恢復(fù)用戶(hù)終端發(fā)送并由衛(wèi)星中繼至網(wǎng)關(guān)的信號(hào)的消息部分的方法。該方法包括下述步驟(1)向與衛(wèi)星關(guān)聯(lián)的波束分配網(wǎng)關(guān)中的接入信道接收機(jī)；(2)向該接入信道接收機(jī)分配搜索空間，其中搜索空間相應(yīng)于與分配接入信道接收機(jī)的波束相關(guān)的頻率和定時(shí)不確定性；(3)搜索該搜索空間以獲取信號(hào)；(4)如果在搜索該搜索空間后獲得該信號(hào)，則解調(diào)信號(hào)的消息部分以恢復(fù)其中包含的信息。
本發(fā)明還提供一種系統(tǒng)，用于在網(wǎng)關(guān)恢復(fù)用戶(hù)終端向衛(wèi)星發(fā)送并由衛(wèi)星中繼至網(wǎng)關(guān)的信號(hào)的消息部分中的信息。該系統(tǒng)包括分配給與衛(wèi)星關(guān)聯(lián)的波束的網(wǎng)關(guān)中的接入信道接收機(jī)。該系統(tǒng)還包括分配給接入信道接收機(jī)的搜索空間。該搜索空間相應(yīng)于與分配接入信道接收機(jī)的波束關(guān)聯(lián)的頻率和定時(shí)不確定性。最后，該系統(tǒng)包括網(wǎng)關(guān)解調(diào)器，用于搜索該搜索空間以獲取信號(hào)并用于解調(diào)獲取信號(hào)的消息部分以恢復(fù)其中包含的信息。
最好是網(wǎng)關(guān)解調(diào)器包括進(jìn)行搜索空間粗搜索以解決與信息相關(guān)的頻率不確定性的裝置和進(jìn)行精搜索以解決與信號(hào)相關(guān)的定時(shí)不確定性的裝置。
本發(fā)明進(jìn)一步的特定和優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā)明的各實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和運(yùn)作，參照附圖詳述如下。
附圖概述構(gòu)成說(shuō)明書(shū)一部分的


本發(fā)明并與說(shuō)明書(shū)一起用于說(shuō)明本發(fā)明的原理，使本領(lǐng)域技術(shù)人員可實(shí)施和利用本發(fā)明。在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同或功能類(lèi)似的部件。此外，標(biāo)號(hào)最左的數(shù)字表示該標(biāo)號(hào)最早出現(xiàn)的圖。
圖1說(shuō)明本發(fā)明第1實(shí)施例的示范性無(wú)線通信系統(tǒng)構(gòu)成和動(dòng)作。
圖2說(shuō)明在通信系統(tǒng)中網(wǎng)關(guān)和用戶(hù)終端間所用的通信鏈路的示范性實(shí)施方案。
圖3說(shuō)明示范性反向上行鏈路波束覆蓋區(qū)。
圖4示意說(shuō)明構(gòu)成反向上行鏈路的信道。
圖5示意說(shuō)明時(shí)間/頻率搜索空間。
圖6說(shuō)明衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)各點(diǎn)與衛(wèi)星的距離。
圖7說(shuō)明衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)各點(diǎn)與衛(wèi)星的距離及內(nèi)外波束邊界。
圖8示意說(shuō)明3dB波束覆蓋范圍。
圖9示意說(shuō)明接入探查結(jié)構(gòu)。
圖10示意說(shuō)明獲取接入探查的過(guò)程。
圖11是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的網(wǎng)并解調(diào)器的說(shuō)明框圖。
圖12是說(shuō)明圖11的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的網(wǎng)關(guān)解調(diào)器動(dòng)作的狀態(tài)圖。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)敘述Ⅰ．引言本發(fā)明尤其適用于應(yīng)用低地球軌道(LEO)衛(wèi)星的通信系統(tǒng)。本發(fā)明也可用于衛(wèi)星以非LEO軌道運(yùn)行的衛(wèi)星系統(tǒng)中，或如果在網(wǎng)并或基站與用戶(hù)終端間有足夠的相對(duì)運(yùn)動(dòng)從而影響接收信號(hào)的頻率，或者在信號(hào)傳播延遲中有足夠的不確定性時(shí)，也可用于非衛(wèi)星中繼器系統(tǒng)。
下文詳細(xì)討論本發(fā)明的較佳實(shí)施例。本發(fā)明可用于各種無(wú)線信息和通信系統(tǒng)，包括定位和衛(wèi)星及地面蜂窩式電話系統(tǒng)。一個(gè)較佳的應(yīng)用是用于移動(dòng)、便攜或固定電話業(yè)務(wù)的CDMA無(wú)線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中。
Ⅱ．典型的衛(wèi)星通信系統(tǒng)本發(fā)明可使用的示范無(wú)線通信系統(tǒng)示于圖1?？梢栽O(shè)想該通信系統(tǒng)使用CDMA型通信信號(hào)，但這并非本發(fā)明所要求的。在示于圖1的通信系統(tǒng)100部分中，顯示1個(gè)基站112、2個(gè)衛(wèi)星116和188及2個(gè)有關(guān)網(wǎng)關(guān)或集線器120和122與3個(gè)遠(yuǎn)處用戶(hù)終端124、126和128通信。雖然不是必須的，通?；竞托l(wèi)星/網(wǎng)關(guān)是稱(chēng)為地面和衛(wèi)星通信系統(tǒng)的獨(dú)立通信系統(tǒng)的部件。在這種系統(tǒng)中，基站、網(wǎng)關(guān)或衛(wèi)星的總數(shù)取決于期望的系統(tǒng)容量和其它因數(shù)，這在本領(lǐng)域中是熟知的。
術(shù)語(yǔ)基站和網(wǎng)關(guān)有時(shí)可互換使用，都是一種固定中央通信站，本領(lǐng)域把網(wǎng)關(guān)理解為經(jīng)衛(wèi)星中繼器進(jìn)行通信的高度專(zhuān)門(mén)化基站，而基站(有時(shí)也稱(chēng)為區(qū)站)使用地面天線在其周?chē)乩韰^(qū)中進(jìn)行通信。網(wǎng)關(guān)具有較多“內(nèi)務(wù)處理”任務(wù)和相關(guān)設(shè)備以保持衛(wèi)星通信鏈路，而中央控制中心與網(wǎng)關(guān)和移動(dòng)衛(wèi)星交互作用時(shí)，通常要執(zhí)行較多功能。但是，本發(fā)明無(wú)論在使用網(wǎng)關(guān)或基站作為通信站的系統(tǒng)中均可應(yīng)用。
用戶(hù)終端124、126和128各包含諸如(但不限于)蜂窩式電話、數(shù)據(jù)收發(fā)信機(jī)、尋呼或定位接收機(jī)等無(wú)線裝置且可根據(jù)要求手持、車(chē)載或固定。這里，用戶(hù)終端分別說(shuō)明為手持、車(chē)載和固定電話124、126和128。取決于喜好，用戶(hù)終端有時(shí)也稱(chēng)為用戶(hù)單元或在某些通信系統(tǒng)中簡(jiǎn)稱(chēng)為“用戶(hù)”。
通常來(lái)自波束源(例如基站112或衛(wèi)星116和118)的波束以預(yù)定圖型覆蓋不同地理區(qū)。不同頻率的波束(也稱(chēng)為CDMA信道或“子波束”)可在同一區(qū)域重疊。本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解，多個(gè)衛(wèi)星的波束覆蓋區(qū)或服務(wù)區(qū)域，或多個(gè)基站的天線方向圖，可取決于通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、提供服務(wù)的類(lèi)型和是否獲得空間分集而進(jìn)行設(shè)計(jì)以在給定區(qū)域完全或部分重疊。
為清楚起見(jiàn)僅顯示2個(gè)衛(wèi)星，已經(jīng)提出各種多衛(wèi)星通信系統(tǒng)，有一種示范系統(tǒng)應(yīng)用48個(gè)或更多的以低地球軌道(LEO)的8個(gè)不同軌道平面運(yùn)行的衛(wèi)星，以服務(wù)于大量用戶(hù)終端。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解，本發(fā)明的技術(shù)如何用于各衛(wèi)星系統(tǒng)和網(wǎng)關(guān)配置。這包括其它軌道距離和星座，例如使用對(duì)地靜止衛(wèi)星，其中波束切換大部分由用戶(hù)終端運(yùn)行引起。此外，可使用各種基站配置。
圖1說(shuō)明在用戶(hù)終端124、126和128與基站112間，或經(jīng)衛(wèi)星116和118與網(wǎng)關(guān)120和122建立通信的一些可能路徑。線130、132和134表示基站-用戶(hù)終端通信鏈路。線138、140、142和144表示衛(wèi)星116和118與用戶(hù)終端124、126和128間的衛(wèi)星-用戶(hù)終端通信鏈路。線146、148、150和152表示網(wǎng)關(guān)120和122與衛(wèi)星116和118間的網(wǎng)關(guān)-衛(wèi)星通信鏈路。網(wǎng)關(guān)120和122及基站122可用作單向或雙向通信系統(tǒng)的一部分或僅用于向用戶(hù)終端124、126和128傳輸消息/信息或數(shù)據(jù)。
Ⅲ．通信鏈路和信道圖2說(shuō)明網(wǎng)關(guān)202和衛(wèi)星204及衛(wèi)星204與用戶(hù)終端206間所用通信鏈路的實(shí)施例子。如圖2所示，實(shí)施例子用4種無(wú)線電頻率鏈路。用戶(hù)終端206與衛(wèi)星204間的鏈路是反向上行鏈路214和前向下行鏈路216。網(wǎng)關(guān)202與衛(wèi)星204間的鏈路是前向上行鏈路210和反向下行鏈路212。
在前向上行鏈路210上從網(wǎng)關(guān)202以“前”向進(jìn)行通信，然后在反向下行鏈路216上從衛(wèi)星204向用戶(hù)終端206下行進(jìn)行通信。在“反”向，在反向上行鏈路214從用戶(hù)終端206向衛(wèi)星204上行進(jìn)行通信，然后，在反向下行鏈路上從衛(wèi)星204向網(wǎng)關(guān)202下行進(jìn)行通信。
在示范通信系統(tǒng)中，反向上行鏈路214的頻率在1610MHz與1026.5MHz范圍中，反向上行鏈路214具有波束覆蓋區(qū)302，該覆蓋區(qū)如圖3所示，在空間分成16個(gè)波束。反向上行鏈路波束覆蓋區(qū)302分成1個(gè)內(nèi)波束(波束1)和15個(gè)外波束(波束2～16)。但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，有多種同樣有效的方式劃分反向上行波束覆蓋區(qū)302，圖3所示僅是一個(gè)例子。
反向上行鏈路214和反向下行鏈路212具有至少兩個(gè)信道接入信道402和反向業(yè)務(wù)信道404，如圖4所示。用戶(hù)終端206使用接入信道402向網(wǎng)關(guān)202發(fā)送短消息。短消息包含始發(fā)呼叫的信息、對(duì)網(wǎng)關(guān)202發(fā)送至用戶(hù)終端206的尋呼的響應(yīng)、登記網(wǎng)關(guān)202。在接入信道上從用戶(hù)終端206發(fā)送至網(wǎng)關(guān)202的短消息承載在用戶(hù)終端206廣播的信號(hào)410中。該信號(hào)410稱(chēng)為“接入探查”。
用戶(hù)終端206廣播接入探查410時(shí)，可在反向上行鏈路波束覆蓋區(qū)302中的任一波束中發(fā)現(xiàn)用戶(hù)終端206，并且網(wǎng)關(guān)202不跟蹤用戶(hù)終端206的位置，因而網(wǎng)關(guān)202必須監(jiān)測(cè)所有波束以發(fā)現(xiàn)接入探查410到末。因而，網(wǎng)關(guān)202向反向鏈路波束圖案302的每1波束分配一個(gè)接入信道接收機(jī)420。每個(gè)接入信道接收機(jī)420對(duì)其分配的波束連續(xù)“搜索”，以發(fā)現(xiàn)接入探查410或來(lái)自其它用戶(hù)終端的其它接入探查的到來(lái)。
Ⅳ．接入信道接收機(jī)搜索空間因傳播延遲和眾所周知的多普勒效應(yīng)，在網(wǎng)關(guān)202接收的接入探查具有到達(dá)時(shí)間和頻率的不確定性。即，在接入探查410到達(dá)網(wǎng)關(guān)202中的接入信道接收機(jī)420時(shí)，接入信道接收機(jī)420不知道接入探查410的精確頻率或定時(shí)。為避免該到達(dá)時(shí)間和頻率不確定性，接入探查410可備有前置部分，使接入信道接收機(jī)420能在分配的“搜索空間”(也稱(chēng)為“不確定性空間”)中對(duì)接入探查410進(jìn)行“搜索”，由此達(dá)到時(shí)間和頻率對(duì)準(zhǔn)。
搜索空間由至少兩部分限定，即到達(dá)接入探查410的到達(dá)時(shí)間和頻率的可能范圍。搜索空間是兩維的，到達(dá)時(shí)間是一維而頻率是另一維。圖5說(shuō)明一個(gè)示范性搜索空間502。垂直軸504代表接入探查410的到達(dá)時(shí)間，水平軸506代表其頻率。接入探查410的到達(dá)時(shí)間定界于最小到達(dá)時(shí)間(Tmin)和最大到達(dá)時(shí)間(Tmax)。類(lèi)似地，接入探查410的頻率定界于最低頻率(Fmin)和最高頻率(Fmax)。如圖5所示，搜索空間502是由點(diǎn)Fmin、Fmax、Tmin和Tmax所界定的范圍。
通過(guò)把接入探查410與不同時(shí)間和頻率假設(shè)對(duì)相關(guān)，接入信道接收機(jī)420“搜索”搜索空間502。其中所有的不同時(shí)間和頻率假設(shè)對(duì)限定搜索空間502中的一點(diǎn)。時(shí)間和頻率假設(shè)對(duì)510的一個(gè)例子示于圖5。產(chǎn)生與接收的接入探查410最高相關(guān)的搜索空間502中的假設(shè)對(duì)是接入探查410到達(dá)時(shí)間和頻率的最佳估值。一旦以這種方法解析到達(dá)時(shí)間和頻率的不確定性，即表明獲得接入探查410且可恢復(fù)其中所含信息。
確定搜索空間并向各接收信道接收機(jī)420分配的過(guò)程討論如下。
Ⅴ．到達(dá)時(shí)間搜索空間可由下式確定網(wǎng)關(guān)202的接入探查410的到達(dá)時(shí)間(T)T=TSU+TUS+TSg。TSU表示通信信號(hào)從處理尋呼信號(hào)轉(zhuǎn)移(未圖示)的衛(wèi)星傳輸至用戶(hù)終端206所需時(shí)間；TUS表示通信信號(hào)410從用戶(hù)終端206傳輸至接入信道衛(wèi)星204所需時(shí)間；TSg表示通信信號(hào)410從接入信道衛(wèi)星204傳輸至網(wǎng)關(guān)202所需時(shí)間。
為確定T值的可能范圍，需確定最小和最大可能到達(dá)時(shí)間(分別為T(mén)min和Tmax)。到達(dá)時(shí)間不確定空間是Tmin和Tmax間所有的到達(dá)時(shí)間(包括Tmin和Tmax)。TUS=TSU時(shí)產(chǎn)生T的最大和最小值，從而，為確定不確定性，我們假設(shè)等式T=2TUS+TSg。由于網(wǎng)關(guān)202以合理的確定性得知接入信道衛(wèi)星204對(duì)于其自身位置的相對(duì)位置，因而網(wǎng)關(guān)202可預(yù)先確定TSg。從而，時(shí)間不確定性范圍是可能值2TUS。即，到達(dá)時(shí)間不確性是2(TUS-max-TUS-min)。
接入探查410從用戶(hù)終端206到達(dá)接入信道衛(wèi)星204所需時(shí)間TUS正比于用戶(hù)終端206與衛(wèi)星204間的距離。為使衛(wèi)星204從用戶(hù)終端206接收接入探查410后中繼至網(wǎng)關(guān)202，用戶(hù)終端206必須在衛(wèi)星204的波束覆蓋區(qū)302中。由此，我們可以確定用戶(hù)終端206與衛(wèi)星204間的最小和最大距離(分別為dmin和dmax)。進(jìn)而，接入探查410的傳播速度是已知常數(shù)，因而，一旦得知dmin和dmax，可導(dǎo)出TUS-min和TUS-max。
圖6說(shuō)明衛(wèi)星204和用戶(hù)終端206(已知在衛(wèi)星204的波束覆蓋區(qū)302中)間的最大和最小距離。如圖6所示，在衛(wèi)星204位于用戶(hù)終端206正上方時(shí)，用戶(hù)終端206和衛(wèi)星204間的距離為最小，而在用戶(hù)終端206位于波束覆蓋區(qū)302邊緣時(shí)(即用戶(hù)終端位于最小仰角時(shí))，兩者距離最大，這里假設(shè)地球表面602是平坦的。在一個(gè)實(shí)施例中，例如使用LEO衛(wèi)星時(shí)，在衛(wèi)星204位于用戶(hù)終端206的正上方時(shí)TUS是4.72ms，在用戶(hù)終端206相對(duì)于衛(wèi)星為10度仰角時(shí)，TUS是14.57mS，對(duì)該實(shí)施例，時(shí)間不確定性是2(14.57-4.72)=19.7mS。該不確定性代表在整個(gè)衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)302上的時(shí)間不確定性。
但因?qū)Σㄊ采w區(qū)302中的每個(gè)波束分配一個(gè)接入信道接收機(jī)420，因而接入信道接收機(jī)420不需顧及整個(gè)波束覆蓋區(qū)302上的不確定性。接著信道接收機(jī)420僅需顧及分配該該接收機(jī)的波束上的不確定性。與波束覆蓋區(qū)302中任何給定波束相應(yīng)的不確定性必然小于與整個(gè)波束覆蓋區(qū)對(duì)應(yīng)的不確定性。
例如，參見(jiàn)圖7，其中示出在假定平坦地球表面602時(shí)，衛(wèi)星204的波束覆蓋區(qū)中不同點(diǎn)與衛(wèi)星204間的距離。如果用戶(hù)終端206在波束覆蓋區(qū)302的內(nèi)波束(即波束1)中，則用戶(hù)終端206與衛(wèi)星204間的距離至少是dmin，至多是d1。d1小于dmax，因而對(duì)內(nèi)波束，時(shí)間不確定性(與d1-dmin成比例)小于整個(gè)波束覆蓋區(qū)302上的時(shí)間不確定性(與dmax-dmin成比例)。
相似地，如果用戶(hù)終端206在波束覆蓋區(qū)302的外波束(例如波束2-16)中，則用戶(hù)終端206與衛(wèi)星204間的距離至少為d1，至多為dmax。從而，因d1大于dmin，外波束的時(shí)間不確定性小于整個(gè)波束覆蓋區(qū)302的時(shí)間不確定性。因此，為縮小分配給接入信道接收機(jī)420的搜索空間，接入信道接收機(jī)420分配的搜索空間不是與整個(gè)波束覆蓋區(qū)302相關(guān)的不確定性對(duì)應(yīng)，而是與分配接入信道接收機(jī)420的波束相關(guān)的不確定性對(duì)應(yīng)。
Ⅵ．頻率搜索空間類(lèi)似于時(shí)間不確定性，整個(gè)波束覆蓋區(qū)302上的頻率不確定性大于各波束上的頻率不確定性。因而，為盡可能減小搜索空間并從而減少所需假設(shè)數(shù)，分配給特定接入信道接收機(jī)420的頻率搜索空間僅對(duì)應(yīng)于分配該接收機(jī)的波束的不確定性。
頻率不確定性由多普勒效應(yīng)和UT的本振頻率不確定性產(chǎn)生。單波束中的多普勒效應(yīng)的潛在范圍取決于相對(duì)于衛(wèi)星204位置的波束覆蓋范圍，預(yù)計(jì)UT本振產(chǎn)生的頻率不確定性可大至+/-10ppm。
在反向下行鏈路212和反向上行鏈路214中均會(huì)引起多普勒不確定性。網(wǎng)關(guān)202跟蹤衛(wèi)星204的位置，因而網(wǎng)關(guān)202可確定反向下行鏈路多普勒效應(yīng)對(duì)接入探查410的影響。但網(wǎng)關(guān)202不跟蹤或未足夠精確認(rèn)識(shí)用戶(hù)終端206對(duì)衛(wèi)星204的位置，網(wǎng)關(guān)202不能確定反向上行鏈路多普勒效應(yīng)對(duì)接入探查410的影響。但是，用下式可明確確定衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)302中所有位置的多普勒效應(yīng)。d·=-Rνcos(θ){1-(RR+hcos(η))2Rsin(η)-(R+h)1-(RR+hcos(η))2}(Rsin(η)cos(η)h(2R+h)+(Rsin(η))2-con(η)).]]>上式提供對(duì)以仰角η觀察到衛(wèi)星204且相對(duì)于衛(wèi)星運(yùn)行方向的方位角為θ的用戶(hù)終端206的用戶(hù)終端與衛(wèi)星間距d()的變化率，其中，R是地球半徑，V是衛(wèi)星204的速度，h是衛(wèi)星204在地面上的高度。從而，可確定任何給定接入探查410的頻率偏移可能范圍，該范圍提供可用頻率搜索空間的估算邊界。
最好，是按照人們的期望，不根據(jù)標(biāo)稱(chēng)波束覆蓋區(qū)域確定與波束覆蓋區(qū)302中每個(gè)波束相關(guān)的頻率不確定性。而代之以根據(jù)標(biāo)稱(chēng)波束覆蓋區(qū)域所包含的方位角(θ)和仰角(η)的范圍確定的區(qū)域確定各波束的頻率不確定性。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)“3dB”波束覆蓋區(qū)域的凸包，確定各波束的頻率不確定性。3dB波束覆蓋區(qū)域的凸包是包含該3dB區(qū)域的方位/俯仰空間的矩形確定的最小區(qū)域。
不希望使用內(nèi)波束仰角從10°延伸至60°且方位角超過(guò)24°的波束標(biāo)稱(chēng)邊界，因?yàn)椴ㄊ螤铑A(yù)期會(huì)隨衛(wèi)星硬件老化而變化。3dB覆蓋區(qū)域方法導(dǎo)致搜索區(qū)域重疊，從而避免波束變形問(wèn)題并帶來(lái)分集的優(yōu)點(diǎn)。3dB波束覆蓋是用戶(hù)以0dB發(fā)送的信號(hào)在網(wǎng)關(guān)202的波束上可獲得至少3dB的Eb/Nt(即信噪比)，其中，Eb是信號(hào)的每比特能量，Nt是總噪聲。應(yīng)注意，本發(fā)明決非限定于3dB波束覆蓋區(qū)。3dB波束覆蓋區(qū)僅是標(biāo)稱(chēng)波束覆蓋區(qū)所含的方位和俯仰范圍限定的區(qū)域的一個(gè)例子。
圖8說(shuō)明3dB波束邊界802的一例。如圖8所示，波束10的3dB覆蓋區(qū)802大于波束10的標(biāo)稱(chēng)覆蓋區(qū)并重疊在波束1、9和11上。以這種方式重疊波束，不能檢測(cè)發(fā)送用戶(hù)終端206的概率可大大減小。
使用3dB波束邊界的凸包和上述關(guān)系，假設(shè)各接入信道接收機(jī)420得知正搜索波束的精確標(biāo)稱(chēng)方位，可確定各波束的最大和最小多普勒效應(yīng)。在一較佳實(shí)施例中，各接入信道接收機(jī)420從網(wǎng)關(guān)202的衛(wèi)星幾何尺寸單元(未圖示)接收正在搜索的波束的標(biāo)稱(chēng)方位。以1分鐘間隔接收該信息，結(jié)果，存在+/-5度方位不確定性，這是1分鐘中最大偏航轉(zhuǎn)向影響。
通過(guò)把UT本振引入的頻率不確定性與多普勒不確定性(包括因偏航轉(zhuǎn)向引起的方向不確定性引入的不確定性)相加，可確定與各波束相關(guān)的總頻率不確定性。一旦對(duì)各波束確定總頻率不確定性，即可向各接入信道接收機(jī)420分配頻率搜索空間。分配給接入信道接收機(jī)420的頻率搜索空間與分配該接入信道接收機(jī)420的波束的總頻率不確定性相當(dāng)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，整個(gè)衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)302上的頻率不確定性是95KHz，內(nèi)波束上的頻率不確定性是68KHz，外波束的頻率不確定性是57KHz。外波束的頻率不確定性遠(yuǎn)小于整個(gè)衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)302上的頻率不確定性。從而，通過(guò)考慮各波束而非整個(gè)衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)302的頻率和時(shí)間不確定性搜索，搜索較小的空間。較小搜索空間意味需與接入探查410比較的假設(shè)較少，也即指可用較少硬件獲得接入探查。
Ⅶ．接入探查詳況圖9表示接入探查結(jié)構(gòu)900。接入探查410包含接入探查前置部分(前置部分)920和接入探查消息(接入消息)930。接入探查前置部分920包含空數(shù)據(jù)(例如，全為“1”或“0”)。接入探查消息930包含有意義的信息。
根據(jù)本發(fā)明，以?xún)杉?jí)發(fā)送前置部分920第1級(jí)前置部分960和第2級(jí)前置部分970。第一級(jí)前置部分960僅由短PN碼對(duì)940調(diào)制。第2級(jí)前置部分970由短PN碼對(duì)940和長(zhǎng)PN碼950兩者調(diào)制。用戶(hù)終端206發(fā)送第2級(jí)前置部分970后，用戶(hù)終端發(fā)送消息級(jí)980。消息級(jí)980由接入消息930調(diào)制，而接入消息930由短PN碼對(duì)940和長(zhǎng)PN碼950調(diào)制。通過(guò)逐級(jí)發(fā)送前置部分920，可減少解決頻率和定時(shí)不確定性并獲得接入探查410所需的假設(shè)數(shù)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在發(fā)送和接收第1級(jí)前置部分960期間解決頻率不確定性，而在發(fā)送和接收第2級(jí)前置部分970期間，完全解決定時(shí)不確定性。在上述待批美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)(代理人檔案號(hào)NO.PA277)中敘述了發(fā)送接入探查410的系統(tǒng)。
Ⅷ．獲取接入探查圖10表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，在網(wǎng)關(guān)202獲取接入探查的過(guò)程。在步驟1002過(guò)程開(kāi)始。在步驟1002，各接入信道接收機(jī)420分配給衛(wèi)星204投射的特定波束。接著，向各接入信道接收機(jī)420分配搜索空間(步驟1004)。分配給特定接入信道接收機(jī)420的搜索空間與分配該特定接入信道接收機(jī)420的波束相應(yīng)的頻率和定時(shí)不確定性對(duì)應(yīng)。如上文參照?qǐng)D6～8所述那樣，確定頻率和定時(shí)不確定性。接著，接入信道接收機(jī)420搜索其所分配的搜索空間以解析與該接入探查410相關(guān)的定時(shí)和頻率不確定性(步驟1006)。即，使接入探查410與不同時(shí)間和頻率假設(shè)對(duì)相關(guān)，其中，所有時(shí)間和頻率假設(shè)對(duì)確定分配的搜索空間中的一點(diǎn)。搜索過(guò)程參照?qǐng)D12在后文詳述。最后，使用解析與接入探查410關(guān)聯(lián)的定時(shí)和頻率不確定性獲得的頻率增量和定時(shí)偏移，解調(diào)接入探查410的消息部分(步驟1008)。
Ⅸ．接入信道接收機(jī)在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)接入信道接收機(jī)420包含8個(gè)網(wǎng)關(guān)解調(diào)器(GDM)，在分配的搜索空間對(duì)接入探查進(jìn)行搜索。在該實(shí)施例中，搜索空間對(duì)應(yīng)于整個(gè)衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)302引入的頻率和時(shí)間不確定性。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，搜索空間對(duì)應(yīng)于各波束而非整個(gè)衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)302的頻率和時(shí)間不確定性。從而，通過(guò)考慮各波束而非整個(gè)波束覆蓋區(qū)302的頻率和定時(shí)不確定性并保持搜索時(shí)間常數(shù)，只需較少CDM即可進(jìn)行搜索。
圖11是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示范性GDM1000的框圖。GDM1100包含模一數(shù)(A/D)變換器1110、旋轉(zhuǎn)器1120、第1存儲(chǔ)器1125、快速阿達(dá)瑪(Hadamard)變換器(FHT)1130、第2存儲(chǔ)器1135、延時(shí)電路1140、加法器1145和1150、相干積分器1160、平方運(yùn)算器1165、信道加法器1170和非相干積分器1180。
A/D變換器1110接收來(lái)自天線203的IQ信道信號(hào)并量化接收信號(hào)。旋轉(zhuǎn)器1120調(diào)節(jié)接收信號(hào)的頻率以去除接收信號(hào)中因多普勒效應(yīng)及其它已知影響產(chǎn)生的頻率不確定性。
旋轉(zhuǎn)器1120的輸出存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器1125中。FHT1130根據(jù)熟知的技術(shù)執(zhí)行快速阿達(dá)瑪變換(FHT)運(yùn)算。FHT1130輸出存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器1135。存儲(chǔ)器1125和1135根據(jù)熟知的過(guò)程工作，在FHT運(yùn)算前后排列數(shù)據(jù)。該過(guò)程根據(jù)可能的定時(shí)不確定性，快速且有效地確定短PN碼對(duì)的可能偏移數(shù)。存儲(chǔ)器1125、FHT1130和存儲(chǔ)器1135的輸出是短PN碼對(duì)940的周期性自動(dòng)相關(guān)。
GDM1100的剩余部分根據(jù)熟知的通信技術(shù)計(jì)算接收信號(hào)的能量。延遲器1140和加法器1145、1150計(jì)算接收信號(hào)的同相與正交分量的估算。相干積分器1160在預(yù)選期間累加各同相與正交分量。通常，該期間相當(dāng)于碼元周期。平方運(yùn)算器1165通過(guò)對(duì)分量求平方確定各累加分量的幅值。這些幅值稱(chēng)為相干和。信道加法器1170組合同相和正交信道的兩個(gè)相干和。非相干積分器1180在以沃爾什(walsh)碼邊界開(kāi)始和結(jié)尾的間隔中累加組合的相干和，提供組合和1190。沃爾什碼是用于形成接收信號(hào)的是正交信道化碼。沃爾什碼允許多個(gè)用戶(hù)共用一個(gè)頻帶(CDMA信道)。非相干和1190與用短PN碼對(duì)940的特定定時(shí)偏移取相關(guān)或去擴(kuò)頻的通信信號(hào)的純能量有關(guān)。非相干和1190的值依據(jù)短PN碼對(duì)940的定時(shí)偏移是否相當(dāng)于所獲取通信信號(hào)的該定時(shí)偏移而變化。
非相干和1190與一個(gè)或多個(gè)閾值(未圖示)比較以建立最小能量電平，用于確定適當(dāng)?shù)男盘?hào)相關(guān)并由此對(duì)準(zhǔn)頻率和定時(shí)。非相干和超一個(gè)或多個(gè)閾值時(shí)，短PN碼對(duì)940的定時(shí)偏移是選定的定時(shí)偏移，該偏移隨后用于跟蹤和解調(diào)通信信號(hào)。若非相干和1190不超過(guò)閾值，則測(cè)試新定時(shí)偏移(即另一假設(shè))。并重復(fù)上述累加和閾值運(yùn)算。
Ⅹ．搜索過(guò)程圖12是說(shuō)明GDM1100的一個(gè)實(shí)施例工作的狀態(tài)圖。狀態(tài)圖包含粗搜索狀態(tài)1210、精搜索狀態(tài)1220和解調(diào)消息狀態(tài)1230。
GDM1100以粗搜索狀態(tài)1210開(kāi)始動(dòng)作。在粗搜索狀態(tài)1210期間，GDM1100對(duì)接入探查410執(zhí)行粗搜索。根據(jù)較佳實(shí)施例，粗搜索包含在分配給GDM1100的搜索空間按時(shí)間搜索和按頻率搜索。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，分配給GDM1100的搜索空間相應(yīng)于各波束而非整個(gè)衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)302上的時(shí)間和頻率不確定性。
按時(shí)間搜索試圖鎖定接入探查410所用的短PN碼對(duì)940。具體而言，該搜索試圖確定短PN碼對(duì)940的定時(shí)偏移。按頻率搜索試圖解決接入探查410的頻率不確定性。按時(shí)間搜索和按頻率搜索可串行進(jìn)行或并行進(jìn)行。由于預(yù)期定時(shí)不確定性大于頻率不確定性，一個(gè)實(shí)施例執(zhí)行按時(shí)間并行搜索和按頻率串行搜索。在GDM1100中可獲得FHT1130時(shí)，該實(shí)施例特別有用。在該實(shí)施例中，根據(jù)頻率不確定性的預(yù)定范圍，旋轉(zhuǎn)器1120把頻率增加一預(yù)定量。在各頻率增量，F(xiàn)HT1130對(duì)短PN碼對(duì)940的定時(shí)執(zhí)行并行搜索。短PN碼對(duì)940的特定頻率增量和特定定時(shí)使非相干積分器1180的輸出1190最大。如果最大輸出1180超過(guò)預(yù)定閾值，則粗搜索檢測(cè)接入探查410。這時(shí)，特定頻率增量解決頻率不確定性且短PN碼對(duì)940的定時(shí)部分解決定時(shí)不確定性。
如果最大輸出1190不超過(guò)預(yù)定閾值，粗搜索未檢測(cè)到接入探查410。在這種情況下，GDM1100保持粗搜索狀態(tài)1210。
一旦檢測(cè)到接入探查410,GDM1100從粗搜索狀態(tài)1210變?yōu)榫阉鳡顟B(tài)1220。在從粗搜索狀態(tài)1210變成精搜索狀態(tài)1220時(shí)，GDM1100改變特性以獲取長(zhǎng)PN碼950。具體而言，存儲(chǔ)器1125、1135和FHT1130對(duì)長(zhǎng)PN碼950與對(duì)短PN碼對(duì)940是不同的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，存儲(chǔ)器1125、1135和FHT1130重構(gòu)以搜索長(zhǎng)PN碼950。
在精搜索狀態(tài)1220期間，GDM1100執(zhí)行精搜索。根據(jù)較佳實(shí)施例，精搜索由在預(yù)定到達(dá)時(shí)間不確定空間按時(shí)間搜索構(gòu)成。該精搜索試圖鎖定在接入探查410所用的長(zhǎng)PN碼950上。在精搜索相間，在粗搜索狀態(tài)1210期間獲得的短PN碼對(duì)940的特定頻率增量和定時(shí)用于完全解決接入探查410的定時(shí)不確定性。
與上述對(duì)粗搜索相似的過(guò)程用于獲得或鎖定在第PN碼950。長(zhǎng)PN碼的特定定時(shí)使非相干積分器1180的輸出1190最大。如果最大輸出1190超過(guò)預(yù)定閾值，則精搜索已獲取接入探查410。這時(shí)，長(zhǎng)PN碼950的特定定時(shí)完全解決定時(shí)不確定性。
如果最大輸出1190不超過(guò)預(yù)定閾值，則精搜索不能獲取接入探查410。在這種情況下，GDM1100從精搜索狀態(tài)1220變成粗搜索狀態(tài)1210試圖檢測(cè)接入探查410。
一旦獲取接入探查410,GDM1100從精搜索狀態(tài)1220變成解調(diào)消息狀態(tài)1230。在解調(diào)消息狀態(tài)1230期間，GDM1100使用在精搜索狀態(tài)1120期間獲得的特定頻率增量和定時(shí)解調(diào)接入探查410中包含的消息930。通過(guò)解調(diào)該消息930，恢復(fù)其中所含的信息。
如果在解調(diào)消息狀態(tài)1230期間輸出1190低于預(yù)定閾值，則GDM1100未獲取接入探查410。發(fā)生這種結(jié)果有各種情況，包含完成接入探查410的發(fā)送或某些故障。不管何種原因，GDM1100從解調(diào)消息狀態(tài)1230改變至粗搜索狀態(tài)1210試圖檢測(cè)接入探查410。
Ⅺ．結(jié)論上述較佳實(shí)施例使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員可實(shí)施或使用本發(fā)明。本發(fā)明已參照其較佳實(shí)施例作了具體陳述，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，不脫離本發(fā)明的精神和范圍，可在形式和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
權(quán)利要求
1．一種獲取由用戶(hù)終端發(fā)送至衛(wèi)星并由該衛(wèi)星中繼至網(wǎng)關(guān)的信號(hào)的方法，其特征在于，該方法包括下述步驟根據(jù)通信波束的預(yù)定波束覆蓋范圍，對(duì)與所述衛(wèi)星關(guān)聯(lián)的通信波束確定到達(dá)時(shí)間和頻率搜索空間；搜索所述搜索空間以解決與所述信號(hào)關(guān)聯(lián)的定時(shí)和頻率不確定性；根據(jù)解決所述定時(shí)和頻率不確定性獲得的頻率增量和定時(shí)偏移，解調(diào)所述信號(hào)的消息部分。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定波束覆蓋范圍相當(dāng)于所述波束標(biāo)稱(chēng)覆蓋區(qū)域所含方位和俯仰范圍所限定的區(qū)域。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述搜索所述搜索空間的步驟包括下述步驟進(jìn)行所述搜索空間的粗搜索以解決與所述信號(hào)關(guān)聯(lián)的頻率不確定性；進(jìn)行精搜索以解決與所述信號(hào)關(guān)聯(lián)的定時(shí)不確定性。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述信號(hào)包含前置部分和消息部分。
5．如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述前置部分包含空數(shù)據(jù)。
6．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述前置部分具有第1級(jí)和第2級(jí)，所述第1級(jí)具有第1信號(hào)調(diào)制的數(shù)據(jù)，所述第2級(jí)具有第2信號(hào)調(diào)制的數(shù)據(jù)。
7．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第1信號(hào)和第2信號(hào)是偽隨機(jī)碼噪聲序列。
8．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述搜索空間由頻率和到達(dá)時(shí)間范圍限定。
9．一種在網(wǎng)關(guān)恢復(fù)由用戶(hù)終端發(fā)送并由衛(wèi)星中繼至網(wǎng)關(guān)的信號(hào)的消息部分中的信息的方法，其特征在于，該方法包括下述步驟向與所述衛(wèi)星關(guān)聯(lián)的波束分配網(wǎng)關(guān)中的接入信道接收機(jī)；向所述接入信道接收機(jī)分配搜索空間，所述搜索空間相應(yīng)于與分配所述接入信道接收機(jī)的所述波束關(guān)聯(lián)的頻率和定時(shí)不確定性；搜索所述搜索空間以獲取所述信號(hào)；如果在搜索所述搜索空間后獲取所述信號(hào)，則解調(diào)所述信號(hào)的消息部分以恢復(fù)其中所含信息。
10．如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述搜索所述搜索空間的步驟包括下述步驟進(jìn)行所述搜索空間的粗搜索以解決與所述信號(hào)關(guān)聯(lián)的頻率不確定性；進(jìn)行精搜索以解決與所述信號(hào)關(guān)聯(lián)的定時(shí)不確定性。
11．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述信號(hào)具有前置部分，該部分在發(fā)送消息部分前發(fā)送。
12．如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述前置部分包含第1級(jí)和第2級(jí)。
13．如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述網(wǎng)關(guān)接收所述前置部分的第1級(jí)時(shí)，執(zhí)行所述精搜索步驟。
14．如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述搜索空間由所述頻率和到達(dá)時(shí)間范圍限定。
15．一種在網(wǎng)關(guān)恢復(fù)由用戶(hù)終端發(fā)送至衛(wèi)星并由衛(wèi)星中繼至網(wǎng)關(guān)的信號(hào)的消息部分中的信息的系統(tǒng)，其特征在于，它包括所述網(wǎng)關(guān)中的接入信道接收機(jī)，所述接收機(jī)分配給與所述衛(wèi)星關(guān)聯(lián)的波束；分配給所述接入信道接收機(jī)的搜索空間，所述搜索空間相應(yīng)于分配所述接入信道接收機(jī)的波束關(guān)聯(lián)的頻率和定時(shí)不確定性；搜索所述搜索空間以獲取所述信號(hào)的裝置；解調(diào)搜索所述搜索空間后獲取的信號(hào)的消息部分以恢復(fù)其中所含信息的裝置。
16．如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述搜索所述搜索空間的裝置包括進(jìn)行所述搜索空間的粗搜索以解決與所述信號(hào)關(guān)聯(lián)的頻率不確定性的裝置；進(jìn)行精搜索以解決與所述信號(hào)關(guān)聯(lián)的定時(shí)不確定性的裝置。
17．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)具有前置部分，該前置部分在發(fā)送消息部分前發(fā)送。
18．如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述前置部分包含第1級(jí)和第2級(jí)。
19．如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述搜索空間由頻率和到達(dá)時(shí)間范圍限定。
全文摘要
一種減少衛(wèi)星通信系統(tǒng)中獲取接入發(fā)送所需頻率和時(shí)間假設(shè)數(shù)的方法。通過(guò)減少所需假設(shè)數(shù)可減少獲取接入發(fā)送所需硬件數(shù)。本發(fā)明的方法通過(guò)減小接入發(fā)送的可能頻率和定時(shí)值范圍來(lái)減少所需假設(shè)數(shù)。通過(guò)在各衛(wèi)星波束而非在整個(gè)衛(wèi)星波束覆區(qū)確定頻率和時(shí)間不確定性來(lái)減小頻率和定時(shí)可能值范圍。
文檔編號(hào)H04L7/00GK1324530SQ99812459
公開(kāi)日2001年11月28日 申請(qǐng)日期1999年8月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月27日
發(fā)明者A·喬卡林蓋姆, N·E·坦尼, D·S·米勒 申請(qǐng)人:夸爾柯姆股份有限公司