專利名稱：通信系統(tǒng)中用于交叉偏振隔離的方法和裝置的制作方法
背景I.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及將多信道信息傳送到收信人而由收信人有選擇地一次僅解調(diào)一個(gè)信道的無線通信系統(tǒng)。本發(fā)明尤其涉及在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中建立或保持信號分集的方法和裝置，而在所述的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，多數(shù)字調(diào)制信道是同時(shí)并且采用相同的頻率傳送到系統(tǒng)用戶的。
II.相關(guān)技術(shù)已經(jīng)有人建議采用新的通信設(shè)施向移動(dòng)服務(wù)用戶或消費(fèi)者提供一種付費(fèi)一接聽類型的服務(wù)。目前已在美國允許采用的這種新的通信設(shè)施是一種稱作是數(shù)字音頻服務(wù)(DAS)或數(shù)字音頻廣播(DAB)的用戶無線產(chǎn)品。這種類型的服務(wù)用來接收一組帶有信息的信道，這些信息如，新聞、體育、氣象或帶有很高聲音質(zhì)量的其他主題娛樂節(jié)目。音樂的質(zhì)量通常是與光儲存介質(zhì)(如致密(聲/光)盤，通常稱為CD)上所看到的是相同的，盡管通常采用的壓縮比為10∶1。這些服務(wù)通常是工作在12.5MHz的頻帶上，其中心頻率約為2.3GHz(稱為用戶接收頻率)。
人們已經(jīng)采用各種各樣的通信技術(shù)，在這樣一些頻率下，在大量的系統(tǒng)用戶之間傳送信息。所采用的技術(shù)如時(shí)分多路復(fù)用(TDM)、頻分多路復(fù)用(FDM)和碼分多路復(fù)用(CDM)擴(kuò)展譜技術(shù)。CDM的使用見美國專利4,901,307，其標(biāo)題是“SpreadSpectrum Multiple Access Communication System Using Satellite OrTerrestrial Repeaters”；以及美國專利5,691,974，其標(biāo)題是“Method AndApparatus For Using Full Spectrum Transmitted Power In A Spread SpectrumCommunication System For Tracking Individual Recipient Phase Time AndEnergy”。
盡管諸如CDM的技術(shù)具有相當(dāng)高的信號增益，并且克服了多徑衰落之類的問題，但這些技術(shù)并沒有解決所有的問題。所以，這就要求人們具有某種形式的信號分集，以減少與相關(guān)用戶移動(dòng)有關(guān)的衰落等問題所造成的不利影響。另外，由于建筑物、植物(樹木)或地理特征(山巒)所造成的信號阻塞也會引起信號一定程度的衰耗甚至完全阻塞，從而在某些情況下會妨礙信號的正常接收。
信號阻塞問題的另一個(gè)重要性在于，人們需要的是長期的信號線路。即，人們需要的不是相對較短的傳言信息或呼叫，人們需要的是長達(dá)幾分鐘或更長時(shí)間的信號傳送。例如，通過衛(wèi)星進(jìn)行的無線電傳輸或音頻節(jié)目傳播，或者大量的專用數(shù)據(jù)傳輸，要求接收機(jī)一次能接收好幾分鐘或好幾小時(shí)的信號。足以中斷這種類型的線路的信號阻塞是很糟糕的，會造成經(jīng)濟(jì)損失，和長時(shí)間的用戶板侵蝕(customer base erosion)，而這時(shí)的線路是收費(fèi)服務(wù)線路的一部分。
為了確保高質(zhì)量和不間斷的信號接收，需要采用某種形式的信號分集。通常，有三種類型的分集可以用在通信系統(tǒng)中，即，時(shí)間分集、頻率分集和空間分集。時(shí)間分集可以采用數(shù)據(jù)重復(fù)和數(shù)據(jù)或信號分量的時(shí)間交錯(cuò)來得到。一種形式的頻率分集是采用如CDM之類的技術(shù)來提供的，這時(shí)，在一個(gè)較寬的帶寬上對信號能量進(jìn)行擴(kuò)展?？臻g或路徑分集是通過使經(jīng)過同時(shí)線路的多信號路徑具有經(jīng)過兩個(gè)或多個(gè)用于地面系統(tǒng)的基站或者兩個(gè)或多個(gè)的衛(wèi)星或衛(wèi)星束用于空間系統(tǒng)的移動(dòng)或遠(yuǎn)程信號收信人而得到的。
即，對于衛(wèi)星通信系統(tǒng)來說，空間分集或路徑分集是通過在多信號路徑上進(jìn)行傳送和接收并且使在不同路徑上到達(dá)的信號對于每一路徑來說是分開接收和處理的而獲得的。多址通信系統(tǒng)中采用路徑分集的例子見美國專利5,101,501，其標(biāo)題是“Soft Handoff In A CDMA Cellular Telephone System”；以及5,109,390，其標(biāo)題是“Diversity Receiver In A CDMA Cellular Telephone System”，它們均通過參考引入于此。
為了提供強(qiáng)有力的信號和空間分集，衛(wèi)星通信系統(tǒng)和信息轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)可以通過兩個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星，在任何時(shí)候?qū)⑿盘栟D(zhuǎn)發(fā)到所要求的收信人。信號是以這樣的方式進(jìn)行編碼的，即，使用戶接收機(jī)能夠在它們之間進(jìn)行鑒別，并對它們作相應(yīng)的處理。對于TDM系統(tǒng)來說，這意味著分配不同的時(shí)隙或時(shí)隙組，而對于CDM系統(tǒng)來說，這意味著分配不同的PN碼偏移或編碼。不同的頻率還可以用在某些系統(tǒng)中，盡管這是人們非常不希望的。還可以采用多層或多級編碼。通常，用戶接收機(jī)接著采用一系列的數(shù)字接收機(jī)或稱作是瑞克(rake，分離多徑)接收機(jī)的接收機(jī)，用來完成信號接收。
然而，典型的衛(wèi)星系統(tǒng)可以具有低于所要求的容限的信號分離。即，除非采用某些技術(shù)，否則由于路徑的變化等原因，很難保持信號的分離。不幸的是，這些技術(shù)使得在某些應(yīng)用場合下如在用于上述音頻系統(tǒng)的易耗產(chǎn)品中，需要的電路或軟件使接收機(jī)價(jià)格昂貴、不實(shí)用。例如，當(dāng)在較大的市場規(guī)模下制造用于付費(fèi)一接聽移動(dòng)電話的接收機(jī)時(shí)，成本和復(fù)雜性是極其重要的。哪怕是很小的成本增加都有可能對信息服務(wù)行業(yè)的利潤產(chǎn)生重大的影響，并且復(fù)雜性也會影響成本和可靠性。
人們所需要的技術(shù)和裝置是通過提供或增強(qiáng)信號分集并且同時(shí)提供廉價(jià)的和可靠的適合用于大批量生產(chǎn)消耗電子產(chǎn)品的接收機(jī)，來保持高質(zhì)量的通信線路。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)目的是通過合適的信號分集，減小由于物理結(jié)構(gòu)而造成的信號阻塞的影響。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，在不增加接收機(jī)復(fù)雜性的情況下，保持分集接收。事實(shí)上，可以在保持更低成本的RF前端的時(shí)候，保持所要求的高質(zhì)量線路。
采用至少兩個(gè)信號源(通常是衛(wèi)星)和偏振輻射將所要求的通信信號轉(zhuǎn)發(fā)到終端用戶、客戶或服務(wù)用戶，可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。采用兩種偏振模式，而最好的模式是左手圓偏振輻射和右手圓偏振輻射。然而，在某些結(jié)構(gòu)的情況下，可以采用垂直的和水平偏振的輻射?？梢栽谄衲Ｊ街g劃分信道總數(shù)，并通過在接收機(jī)中進(jìn)行偏振變換以有選擇地在衛(wèi)星之間切換，或者切換衛(wèi)星(源)中的元件以在偏振模式之間作轉(zhuǎn)換用于傳輸而轉(zhuǎn)發(fā)到終端用戶。
附圖簡述下面參照附圖描述本發(fā)明。附圖中，相同的標(biāo)號表示相同的或功能相似的元件，標(biāo)號中最左面的數(shù)字表示該標(biāo)號第一次出現(xiàn)時(shí)的圖。附圖中，

圖1描述的是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例構(gòu)筑和操作的典型的無線電信息系統(tǒng)；圖2描繪的是圖1中所示系統(tǒng)中的無線電接收機(jī)內(nèi)使用的典型分集模式接收機(jī)；圖3描繪的是圖2中的無線電接收機(jī)內(nèi)使用的典型接收機(jī)下變頻電路；圖4a描繪的是用于圖1所示系統(tǒng)中本發(fā)明實(shí)施例的典型偏振束方案；圖4b描繪的是用于圖1所示系統(tǒng)中本發(fā)明另一實(shí)施例的另一種典型偏振束方案；以及圖5描繪的是按照本發(fā)明的較佳實(shí)施例用于圖1所示系統(tǒng)中接收圖4a和4b所示信號的典型分集模式接收機(jī)。
較佳實(shí)施例的描述正如上文中所討論的那樣，人們建議采用一種新的數(shù)字通信服務(wù)提供一種用于車輛(包括汽車、卡車、大型運(yùn)輸車和火車)的稱作是CD的高質(zhì)量無線電接收機(jī)。這樣一種服務(wù)用來提供一系列的信息信道，每一個(gè)信道都工作在某一種主題下。即，提供有一系列的(比方說有12個(gè)或更多的)音樂或信息頻道，如新聞、氣象或體育頻道，而終端用戶可以選擇其中的一個(gè)。接著，每一頻道可以有一種信息主題或音樂風(fēng)格，確定該頻道所攜帶的節(jié)目編排。
為了提供這種類型的服務(wù)新的數(shù)字通信系統(tǒng)和技術(shù)能夠提供質(zhì)量相當(dāng)好的通信線路。全數(shù)字調(diào)制和接收方案或系統(tǒng)的使用使得系統(tǒng)的輸出能夠最大限度地與用作CD質(zhì)量接收所要求的數(shù)字波形匹配。另外，更新型的通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備高超的能力，應(yīng)當(dāng)可以用來傳送音樂服務(wù)，或者使這樣的一種音樂服務(wù)具備比起構(gòu)筑整個(gè)新的基礎(chǔ)設(shè)施來說低得多的成本。CDMA型的通信系統(tǒng)就是這樣一種新系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能夠很好地傳送高質(zhì)量的數(shù)字信號。
可以采用本發(fā)明的一種示例的無線信息、娛樂或通信系統(tǒng)100如圖1中所示。系統(tǒng)100可以是一種新聞或音樂節(jié)目服務(wù)設(shè)施，它提供10到30個(gè)(或者更多，或者更少)頻道，使得在任一給定的時(shí)間，系統(tǒng)或服務(wù)用戶、客戶或使用者能夠進(jìn)行選擇。某些頻道與其他的頻道相比，可以包含更高的數(shù)據(jù)速率，這完全視所提供的服務(wù)而定，并不要求所有的頻道都必須以相同的速率進(jìn)行工作。系統(tǒng)100的一種典型的預(yù)期全數(shù)據(jù)傳送速率是5Mbps的數(shù)量級，給出30到40個(gè)高數(shù)據(jù)速率頻道，每一頻道采用128kbps的傳送速率。正象讀者知道的那樣，根據(jù)需要，每一頻道還可以細(xì)分，給出更低速率的頻道。
圖1中，通信系統(tǒng)100采用已知的調(diào)制技術(shù)，如TDM或CDM，來準(zhǔn)備或傳送帶有信息的通信信號至遠(yuǎn)端系統(tǒng)用戶或移動(dòng)系統(tǒng)用戶。在圖1中所描述的通信系統(tǒng)部分中，有一個(gè)基站102和兩個(gè)衛(wèi)星104和106，以及一個(gè)相關(guān)的匯接局或樞紐108，用來實(shí)施與兩個(gè)移動(dòng)站或無線電裝置116和118或其他這種裝置的通信。這樣的裝置或元件在本領(lǐng)域中通常是眾所周知的，盡管在下文的描述中還可以改進(jìn)，以適用于本發(fā)明所提供的信號。
移動(dòng)站、用戶終端或無線電裝置116和118都可以包含或具有一個(gè)無線通信信號接收機(jī)，例如車輛或手持無線電裝置所具有的接收機(jī)。這里，用戶終端116是一種便攜式手持無線電裝置。盡管這里所討論的這些無線電裝置是移動(dòng)裝置，但讀者能夠理解，本發(fā)明的原理可以適用于要求遠(yuǎn)程無線服務(wù)的固定裝置或其他類型的終端，如在許多遠(yuǎn)端區(qū)域中所需要的那樣。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，采用兩個(gè)或更多個(gè)衛(wèi)星，向所要求的服務(wù)區(qū)域提供信號。如圖1所示，從無線服務(wù)用戶看來的兩個(gè)衛(wèi)星在任一給定的時(shí)候都提供最低水平的空間分集。一種典型的衛(wèi)星配置給出兩個(gè)地球同步衛(wèi)星，能夠覆蓋一個(gè)州或所要求的地理區(qū)域。例如，通常可以考慮用兩個(gè)衛(wèi)星向美國提供服務(wù)。它所覆蓋的范圍稱作是CONUS(美洲大陸)，并且定位在80°到110°的高度。當(dāng)然，正如本領(lǐng)域中的技術(shù)人員能夠理解的那樣，從容量和系統(tǒng)成本的角度考慮，還可以采用更多的衛(wèi)星。在某些系統(tǒng)中，可以采用LEO或其他的軌道，但這樣會要求具備更復(fù)雜的電路在衛(wèi)星之間轉(zhuǎn)換，在使用價(jià)格不太昂貴的產(chǎn)品的時(shí)候，最好不要這樣做。但是，讀者將從實(shí)施例的描述中看到，本發(fā)明的技術(shù)并非局限于特定的傳送平臺，還可以采用將在后文中描述的地面基站。
人們注意到，在本例中，衛(wèi)星104和106提供的波束能夠覆蓋一定的地理區(qū)域。應(yīng)當(dāng)理解，不同衛(wèi)星的波束覆蓋區(qū)或服務(wù)覆蓋區(qū)以及地面站的天線圖形可以完全或部分覆蓋某一給定的區(qū)域，這要視通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和所提供的服務(wù)類型而定。還可以在這些通信區(qū)域或裝置之間實(shí)現(xiàn)空間分集，這將在下文中討論。
圖1中，描述了某些可能的信號路徑，用于在用戶無線電裝置116和118以及地面基站102之間，或者通過衛(wèi)星104和106至一個(gè)或多個(gè)匯接局、衛(wèi)星基站或中央樞紐108建立起通信?；?02和用戶無線電裝置116和118之間通信線路的基站一用戶部分分別用線段120和122表示。匯接局108和無線電裝置116和118之間通過衛(wèi)星104的通信線路的衛(wèi)星—用戶部分分別用線段124和126表示。匯接局108和無線電裝置116和118之間通過衛(wèi)星106的衛(wèi)星—用戶部分分別用線段128和130表示。這些通信線路的匯接局—衛(wèi)星部分用線段132和134表示。
從圖1中可以看到，通信系統(tǒng)100通常采用系統(tǒng)控制器或控制中心110，它采用一種交換網(wǎng)(也可以稱作是一種信息服務(wù)交換局(ISSO))與基站和匯接局進(jìn)行通信。ISSO 110通常包括接口和處理電路，在時(shí)間、同步、信道的建立方面提供系統(tǒng)控制，以及對匯接局或基站實(shí)行某些操作，包括正交碼的分配、時(shí)隙定義和分配等，并且如人們所知的那樣，控制信息信道的路由選擇?？梢圆捎靡阎募夹g(shù)，如高數(shù)據(jù)速率專用線、光纖線路或微波或?qū)Ｓ眯l(wèi)星通信線路，建立起將ISSO 110與各種系統(tǒng)匯接局或基站連接起來的通信線路112。
圖中的信息生成或節(jié)目(program)控制中心114將要傳送的信息提供到控制中心110。音樂或其他的信息可以在中心114處從各種已知的來源得到，也可以從位于遠(yuǎn)端的來源或?qū)嵤┑玫剑鐝臒o線電和網(wǎng)絡(luò)新聞或財(cái)政信息服務(wù)中心或音樂信號發(fā)生或編撰機(jī)構(gòu)或創(chuàng)作室得到。這一輸入可通過規(guī)定的(高速率)轉(zhuǎn)接網(wǎng)絡(luò)或其他已知的專用通信線路來提供。通常，匯接局直接與這樣的來源介面相連，并且無需采用一種ISSO來實(shí)現(xiàn)這種功能。另外，其他的控制和命令中心，如，地面操作命令和控制中心也與衛(wèi)星直接通信，它們通常是與匯接局相連的。將在下文中討論的各種時(shí)隙和信道序列的分配通常是由匯接局或控制中心100控制的。
圖1中所示的每一衛(wèi)星負(fù)責(zé)將信息信道傳送給用戶。即，采用衛(wèi)星或地面基站(將在下文中討論)來發(fā)送多信道通信信號，這些信號用已知的技術(shù)如上文中討論過的正交CDM碼或TDM時(shí)隙信道化，根據(jù)該時(shí)刻要“調(diào)諧”到的信道，將不同的信息提供到不同的系統(tǒng)用戶。然而，這還不足以簡單地傳送來自衛(wèi)星的所要求的信號。為了確保長時(shí)間里，在各種條件下都有高質(zhì)量的信號和接收，如上文中討論的那樣，要求能保持信號中的空間分集，以確保信號阻塞和其他的影響不會嚴(yán)重影響接收，并將信號混合起來，用以使信號質(zhì)量得到提高。
所以，在衛(wèi)星通信系統(tǒng)或信息轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)施100中，信號是通過至少兩個(gè)衛(wèi)星傳送到所要求的收信用戶的。準(zhǔn)備信號，并將信號從衛(wèi)星基站或匯接局傳送到衛(wèi)星，或者在某種配置下，大體同時(shí)地由地面服務(wù)基站來進(jìn)行。接著，在相同的頻率下，這些信號再次從每一個(gè)衛(wèi)星大體同時(shí)地傳送出去，使得能夠使用空間分集。以相同的方式對信號進(jìn)行編碼，使得接收機(jī)能夠在它們之間作出鑒別，并在接收機(jī)中作出相應(yīng)的處理。對于TDM系統(tǒng)來說，這意味著分配不同的時(shí)隙或時(shí)隙集合，而對于CDM系統(tǒng)來說，這意味著分配不同的PN碼時(shí)間或相位偏移或編碼。CDM系統(tǒng)通常采用導(dǎo)頻信號進(jìn)行功率監(jiān)視和解調(diào)。某些系統(tǒng)中還可以采用不同的頻率，盡管最好不要這樣。根據(jù)需要，用本領(lǐng)域中眾所周知的技術(shù)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以進(jìn)行其他的編碼交錯(cuò)和數(shù)據(jù)處理。
典型的分集模式接收用來接收來自一個(gè)或多個(gè)基站的信號。這是通過在數(shù)字“瑞克接收機(jī)”中在分開的信號處理圖中，接收或處理來自每一來源(衛(wèi)星或基站)的信號而實(shí)現(xiàn)的。每一圖中各個(gè)數(shù)字接收機(jī)的輸出與其他的輸出混合，形成一個(gè)輸出，用于作進(jìn)一步的譯碼等，而呈現(xiàn)給終端用戶。已知的技術(shù)，如最大比混合可以用于這一過程中。這示于圖2中，圖中描述了一種典型的瑞克接收機(jī)結(jié)構(gòu)200。當(dāng)從地面基站如遠(yuǎn)離市中心的郊區(qū)中移去一個(gè)移動(dòng)接收機(jī)或無線電裝置時(shí)，信號是從匯接局通過一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星接收的。再有，采用瑞克接收機(jī)來處理到達(dá)所要求的輸出的這些信號。
圖2中，無線電裝置200有一個(gè)解調(diào)器部分，它帶有一個(gè)天線，用來接收通信信號，該天線202與模擬接收機(jī)204相連，信號在轉(zhuǎn)換成IF或基帶頻率并作濾波和進(jìn)一步的放大之前，被下變頻、放大和數(shù)字化。各種RF—IF—基帶頻率下變頻以及信道信號的?！獢?shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)在本領(lǐng)域中是眾所周知的。數(shù)字化的信號由模擬接收機(jī)204輸出，并且作為輸入提供到至少一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)206A。其他的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)(206B-206N)用來得到通過另一些信號路徑的信號分集，并形成RAKE設(shè)計(jì)接收機(jī)的手指(finger)。這些數(shù)據(jù)接收機(jī)單獨(dú)地或組合在一起地沿幾種可能的傳播路徑跟蹤和接收用戶信號，并提供分集模式處理。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將能夠理解，這些因素將決定所采用的數(shù)字接收機(jī)的數(shù)目，如通常的分集水平、復(fù)雜性、制造可靠性、成本等，所有這些都將用來提供數(shù)字接收機(jī)數(shù)目的初始選擇。
無線電接收機(jī)或用戶單元還包括至少一個(gè)控制處理器210，它與數(shù)據(jù)接收機(jī)206A-206N耦合，具有基本信號處理、定時(shí)、越區(qū)轉(zhuǎn)換控制和協(xié)調(diào)以及分集組合等等功能?？刂铺幚砥?10所經(jīng)常執(zhí)行的另一個(gè)基本控制功能是根據(jù)要用于進(jìn)行接收的技術(shù)，選擇合適的編碼和時(shí)隙。
數(shù)據(jù)接收機(jī)206A-206N的輸出與分集組合器和譯碼器208耦合，向無線電裝置中的數(shù)字基帶電路212提供一個(gè)輸出。這種定時(shí)和協(xié)調(diào)通常是由處理器210來控制的?；鶐щ娐钒跓o線電接收機(jī)中將信息轉(zhuǎn)發(fā)到無線電用戶的其他處理和顯示(presentation)元件。即，信號或數(shù)據(jù)儲存元件，如臨時(shí)或長期的數(shù)字存儲器；輸出裝置，如LCD或視頻顯示屏、揚(yáng)聲器、A/D元件以及模擬信號處理元件等。所有這些都形成使用本領(lǐng)域中眾所周知的元件的用戶基帶電路的部分。
模擬接收機(jī)204中一條處理路徑更詳細(xì)的圖示見圖3所示，這里，由天線202接收的信號與下變頻部分耦合，信號在RF放大器302中經(jīng)放大，并且隨后作為輸入提供給信號混合器304。可調(diào)諧的頻率合成器306的輸出作為混合器的第二個(gè)輸入，并用來將經(jīng)放大的RF信號轉(zhuǎn)換成IF頻率。頻率合成器306的輸出是受電子控制的，在VCO的情況下，是用頻率調(diào)節(jié)信號來進(jìn)行的，從而至少部分地補(bǔ)償了已知衰落以及多普勒頻移效應(yīng)的影響。
IF信號接著傳送到帶通濾波器(BPF)308進(jìn)行濾波，以去除噪聲和不需要的頻譜，隨后在傳送到可變增益IF放大器310作進(jìn)一步的放大。圖3中，用增益控制元件314對IF放大器310實(shí)施增益控制，以補(bǔ)償長時(shí)間的衰落和能量損耗或衰耗，這是電子領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員知道的。通常，增益控制信號是由解調(diào)器的后續(xù)部分產(chǎn)生的，這將在下文中作進(jìn)一步的說明。
IF放大器310所產(chǎn)生的經(jīng)放大的IF信號被傳送到?！獢?shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器312，在合適的時(shí)鐘速率下數(shù)字化，盡管A/D轉(zhuǎn)換器可以隨意置于解調(diào)電路中的任何地方，例如，形成與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)緊密耦合的一部分。數(shù)字化的IF信號接著從A/D轉(zhuǎn)換器312輸出到數(shù)據(jù)接收機(jī)。本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將會理解，A/D轉(zhuǎn)換器312可以構(gòu)成而提供信道分離和兩條分立的A/D轉(zhuǎn)換器路徑。
上文中描述的圖3中的元件表示由模擬接收機(jī)204所接收的信號的一種處理或下變頻路徑。其他的接收機(jī)部分或下變頻路徑用于在相同時(shí)間以不同頻率或偏振模式接收的每一信號。這些信號以與圖3中所討論的相似的方式處理。然而，本發(fā)明在數(shù)字信號處理之前，無需額外的下變頻和其他的處理元件。
然而，由于信號路徑長度的變化以及多徑信號的影響，很難在典型的衛(wèi)星系統(tǒng)中保持信號的分離(即對它們作出鑒別)。采用某些技術(shù)將有助于這一處理，采用分集模式接收，但需要更昂貴的接收機(jī)的電路和軟件，這已在上文中作了討論。本發(fā)明針對的是這樣的情況，即，在產(chǎn)生信號時(shí)利用隔離技術(shù)，也稱作是交叉偏振隔離，以提供具有容限增加了的分集，但無需采用不同的頻率，也無需更復(fù)雜的多個(gè)接收機(jī)鏈。即，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種空間分集，并且在某些實(shí)施例中是時(shí)間分集處理技術(shù)，從而在從不同來源(例如是衛(wèi)星)接收的信號之間提供了另外的隔離，并且這樣做時(shí)所采用的廉價(jià)硬件數(shù)為最少。這樣就有效降低了接收機(jī)的復(fù)雜程度，對于某些商業(yè)產(chǎn)品來說提供了更經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方案。
采用某種形式，本發(fā)明提供了兩個(gè)衛(wèi)星，采用相互間不同的偏振模式，將信號傳送到服務(wù)用戶。即，每一衛(wèi)星采用圓偏振輻射形成圓偏振波束來輻射通信信號，每一個(gè)均采用相互間相反(正交)偏振模式。這可以用各種已知的傳輸元件、轉(zhuǎn)發(fā)器元件和天線元件中的一種元件來完成。采用本發(fā)明的原理，還可以采用諸如線偏振波束的其他偏振模式，但考慮到地球表面的曲率和軌道圖形，通常很難在長距離范圍內(nèi)將正交性保持在所要求的水平上。所以，在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，一個(gè)衛(wèi)星用左旋圓偏振(LHCP)輻射而另一個(gè)用右旋圓偏振(RHCP)投射圓偏振輻射。
采用圓偏振波束的情況見圖4a所示，其中，每一個(gè)衛(wèi)星104和106分別投射波束404或406，這是由無線電裝置118觀察或接收到的，并且每一個(gè)具有明顯獨(dú)立的偏振模式(M1，M2，…，圓偏振或線偏振)。示出的波束404采用的是LHCP輻射，盡管波束406采用的是RHCP輻射。然而，很明顯，這些作用可以是可逆的，甚至可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)變化，這將在下面討論。
同時(shí)，每一接收機(jī)都是用RF部分或天線結(jié)構(gòu)制造的，它們可以調(diào)諧成有效接收左旋或右旋偏振信號。所以，偏振隔離或交叉偏振技術(shù)用來提供具有提高了容限的分集。
圖5中示出了一種典型的接收機(jī)，其中的無線電裝置或接收機(jī)500具有接收通信信號的天線502，它與一模擬接收機(jī)504相連，在將信號轉(zhuǎn)換成IF或基帶頻率并經(jīng)過濾波作進(jìn)一步的放大之前，與以前一樣，信號被下變頻、放大和數(shù)字化。注意，模擬接收機(jī)504采用一個(gè)下變頻鏈來實(shí)施本發(fā)明。數(shù)字化信號由模擬接收機(jī)504輸出，并提供輸入到至少一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)506A。最好用兩個(gè)或多個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)(206B-206N)，通過用兩個(gè)衛(wèi)星(和另外將在下文中討論的用于地面發(fā)射機(jī)的衛(wèi)星)提供的信號路徑來獲得信號分集，并形成瑞克設(shè)計(jì)接收機(jī)的分支。這些數(shù)據(jù)接收機(jī)單獨(dú)地或組合起來，沿幾種可能的傳播路徑跟蹤和接收用戶信號，以提供分集模式處理。與以前一樣，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將能夠理解決定所采用的數(shù)字接收機(jī)的數(shù)目的因素。
無線電接收機(jī)或用戶單元500還包括至少一個(gè)與數(shù)據(jù)接收機(jī)506A-506N耦合的控制處理器510，該處理器具有基本的信號處理、定時(shí)、越區(qū)轉(zhuǎn)換控制或協(xié)調(diào)和分集組合等功能?？刂铺幚砥?10經(jīng)常執(zhí)行的另一基本控制功能是根據(jù)所采用的技術(shù)選擇用于接收的合適的編碼或時(shí)隙。
數(shù)據(jù)接收機(jī)506A-506N的輸出與分集組合器和譯碼器508耦合，向無線電接收機(jī)中的數(shù)字基帶電路512提供一個(gè)輸出。該信號傳輸?shù)亩〞r(shí)和協(xié)調(diào)通常是由處理器510控制的?；鶐щ娐钒迷跓o線電接收機(jī)中將信息傳送到一個(gè)無線電用戶的處理和顯示元件。即，信號或數(shù)據(jù)儲存元件，如臨時(shí)的或長期的數(shù)字存儲器；輸出裝置如LCD或顯示屏、A/D元件和模擬信號處理元件等等，所有這些都形成采用本領(lǐng)域中眾所周知的元件的用戶基帶電路。圖中標(biāo)有“音頻輸出”的典型的輸出裝置514代表揚(yáng)聲器，也可以是功率放大器和用來操作如車輛中的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的連線。
正如將在下文中討論的那樣，被處理的信號對數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間壓縮，以便在更短的時(shí)間里傳送相同的數(shù)據(jù)量。為了進(jìn)行這種壓縮，使用一個(gè)或多個(gè)信號或數(shù)據(jù)緩存器524。這樣的緩存器可以在更高的速率下，在短時(shí)間里對數(shù)據(jù)進(jìn)行累加，并且隨后在更慢的速率下，將該數(shù)據(jù)傳送到接收機(jī)中其他的元件。有時(shí)也稱為時(shí)間壓縮緩沖。對于本例，一開始在數(shù)據(jù)速率D下出現(xiàn)的數(shù)據(jù)在2D的數(shù)據(jù)速率下傳送和接收(速率是ND，這里，D是所采用的信道組數(shù))，但從緩存器傳遞時(shí)，是在速率D下進(jìn)行的。然而，在緩存器以后的階段中進(jìn)行的信號處理可以采用某些配置中除D以外的速率。信號或數(shù)據(jù)緩沖器524包含本領(lǐng)域中眾所周知的元件，如RAM集成電路或各種類型的按塊擦除存儲器、磁性數(shù)據(jù)存儲器等，這在本領(lǐng)域中是眾所周知的。
可以期待將保持有包括幾秒數(shù)量級的顯示材料的數(shù)據(jù)的緩沖器是要用在DAB系統(tǒng)中的。建議采用一種典型的系統(tǒng)，它采用的緩沖器可以儲存8秒鐘時(shí)間的數(shù)據(jù)，或可以長出4秒時(shí)間。所以，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員確定的數(shù)據(jù)速率用于支持正傳送的信息，即，將要傳送的信息的速率以及應(yīng)當(dāng)累加用于分集(以及其他已知用途)的數(shù)據(jù)的時(shí)間，并根據(jù)儲存該信息量所需的數(shù)據(jù)位數(shù)，計(jì)算緩沖器的大小。例如，在128kbps下傳送的數(shù)據(jù)需要大小在1024千位數(shù)量級的緩沖器(例如，傳統(tǒng)的1兆比的RAM存儲器)，以儲存8秒的顯示材料。
可以根據(jù)接收機(jī)所要求的操作特征和要補(bǔ)償?shù)钠渌舆t來選擇緩沖器輸出的其他速率(和大小)。即，緩沖器524或其他的緩沖器(未示出)可以用于通信系統(tǒng)100中所經(jīng)受的某些路徑延遲，并補(bǔ)償與校正前/校正后、誤差調(diào)整以及多普勒相關(guān)的某些定時(shí)問題。有時(shí)，也采用稱為去偏移(de—skewing)緩沖器的元件。
信道選擇元件520如無線電裝置上一系列的按鈕或其他已知的用戶接口裝置可以用來將所要求的信道選擇接通到控制處理器510，該處理器510接著采用該信息來改變接收機(jī)元件的偏振和其他的特征，以調(diào)整到所要求的信道。為此，可以用一種偏振選擇元件522來選擇要由接收機(jī)500接收或傳送到接收機(jī)500內(nèi)的信號的偏振。用于制造偏振選擇器522的電路和元件是人們所熟知的。例如，可以采用一個(gè)或多個(gè)偏振濾波器，來拒絕除某些偏振模式外的所有偏振模式。這些元件可以貼近天線或者甚至是其一部分，或者根據(jù)需要，也可以是模擬接收機(jī)504的一部分。
每一衛(wèi)星將要傳送的信息(信號)信道的總數(shù)分成相等的兩組。為了便于進(jìn)行討論，將它們標(biāo)上‘A’組和‘B’組。每一個(gè)衛(wèi)星發(fā)送一個(gè)編組內(nèi)所包含的所有的信道，隨后發(fā)送另一編組中所包含的所有的信道。所以，一個(gè)衛(wèi)星在預(yù)選的時(shí)間周期內(nèi)傳送‘A’組信號，隨后通常是一預(yù)選的保護(hù)時(shí)間(時(shí)段)或空載時(shí)間，比方說是幾個(gè)毫秒的時(shí)間數(shù)量級，以考慮到由衛(wèi)星軌道和用戶的位置所產(chǎn)生的延遲變化。接著，衛(wèi)星發(fā)送‘B’組信道信號，等等，在兩組信號之間交替。第二個(gè)衛(wèi)星采用相同的信道編組，形成‘A’組和‘B’組，但以不同的先后順序傳播之。這里，是從‘B’組開始，隨后是‘A’，等等。
本發(fā)明的一個(gè)特征是，不管采用什么樣的波形發(fā)生方法(TDM，CDM，等等)或信號多路復(fù)用方法，都可以采用這種交替的信道編組和偏振。例如，下面描述和討論的每一種編組可以包含用已知的PN碼或正交碼如沃爾什碼恰當(dāng)“包含”或編碼的信息信道，以鑒別各個(gè)信道，或者要接收和與給定信道相關(guān)的信息。也可以是，每一編組可以代表在對應(yīng)于預(yù)選信道的給定時(shí)隙內(nèi)傳送數(shù)據(jù)的時(shí)隙編組。不管是哪一種情況下，信息信號是作為數(shù)據(jù)幀而傳送的，并且是用信道和偏振模式隨時(shí)間而處理和傳送的。這就意味著每一信號的一個(gè)或多個(gè)給定數(shù)量的數(shù)據(jù)幀是以給定的模式，在每一時(shí)間周期內(nèi)傳送的，而附加的幀是在下一個(gè)合適的周期內(nèi)傳送的，等等。例如，在第一個(gè)周期內(nèi)，一個(gè)幀n，隨后是n＋1，在下一個(gè)周期內(nèi)，先是幀n＋2，隨后是n＋3，等等。
在一種較佳實(shí)施例中，在一個(gè)衛(wèi)星上一個(gè)編組的傳輸和下一個(gè)衛(wèi)星上后一次傳輸之間是不使用空載時(shí)間或保護(hù)時(shí)間的。在這樣的情況下，在接收機(jī)轉(zhuǎn)換到從另一衛(wèi)星通過偏振轉(zhuǎn)換進(jìn)行接收時(shí)，是可以丟失幾個(gè)數(shù)據(jù)碼元的。然而，在通常的信號幀時(shí)間標(biāo)定(持續(xù)許多秒)上可以損失的碼元數(shù)是很小的，并且通常在幾個(gè)信道上擴(kuò)展開來。所以，任何一個(gè)節(jié)目有用的傳送都不足以從負(fù)面成為一個(gè)問題，也不需要進(jìn)行保護(hù)時(shí)間的設(shè)定。但是，在某些配置下可以采用這樣的時(shí)間周期，這樣可以有其他的好處。
無論什么時(shí)候采用時(shí)間周期或保護(hù)時(shí)間，它們都不是沒有傳輸?shù)闹芷?，也不是沒有信號，但通常是一個(gè)傳送“零”數(shù)據(jù)的周期，使得某些電路如跟蹤衛(wèi)星信號或調(diào)整頻率調(diào)諧或增益等的電路具有檢測的信號，并作相應(yīng)的操作。
信道編組和偏振處理的結(jié)果示于表I中，其中，典型的無線電裝置1接收編組A中的一個(gè)信道，而典型的無線電裝置2接收編組B中的一個(gè)信道。很清楚，許多的無線電裝置或接收機(jī)最好在任何時(shí)候都接收信號，有些是采用編組A，有些是采用編組B，而有些是在兩個(gè)編組之間變換，這是人們所知道的。表1中，第一個(gè)衛(wèi)星傳送編組A，隨后是編組B，而第二個(gè)衛(wèi)星傳送編組B，隨后是編組A。
表I
這里，￠表示在該時(shí)間周期內(nèi)，是不從表中的衛(wèi)星進(jìn)行接收的，或者是，將接收的噪聲或信號當(dāng)作是預(yù)定的零數(shù)據(jù)。
如果將實(shí)施分集的時(shí)延設(shè)置在T值，那么全部A組隨后是B組的循環(huán)時(shí)間就是2T。每一無線電接收機(jī)中使用的下行轉(zhuǎn)換器鏈被配置成在兩種偏振模式之間轉(zhuǎn)換，因此也就是在兩個(gè)衛(wèi)星或信號源之間在每一T秒內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這是通過在一種模式與另一種模式之間(這里是右旋圓偏振(RHC)模式和左旋圓偏振(LHC)模式之間)簡單地改變接收機(jī)天線或接收元件來完成的。
這可以采用各種已知的元件如采用圓偏振接插式天線來完成，圓偏振接插式天線有兩個(gè)不同的饋送連接，分別用于兩種模式(RHC和LHC)。每一種饋送方式可以連接到放大電路或放大元件，如人們熟知并且市場上有出售的低噪聲放大器(LNA)。通過機(jī)械地或電氣地將饋送連接切換成接通和斷開，即連接/斷開或者是衰耗/不衰耗，或者簡單地對不使用饋送斷開LNA的電連接，可以對模式進(jìn)行選擇。這就使得命令和控制特性很容易，并且可以對天線的工作方式作出選擇。否則，可以將兩種模式傳送到一個(gè)位于遠(yuǎn)端的無線電裝置，然后作出選擇。
結(jié)果是全空間分集和全時(shí)間分集。在測試和模擬中，這種技術(shù)已經(jīng)使得工作在雙衛(wèi)星的時(shí)候，接收信號提高了幾個(gè)dB。
采用偏振的方式，減小了源間干擾(即衛(wèi)星之間的干擾)，而這種源間干擾是基于接收天線的偏振純度的。該純度受限于本領(lǐng)域中人們所熟知的幾個(gè)因素。CONUS方式或上表中列舉的高度給出了相當(dāng)好的偏振純度，并且稱作是低于視軸(low offboresight)(波束中心)劣化。如果典型的隔離是在10dB的數(shù)量級上，那么信號傳輸應(yīng)當(dāng)很接近無干擾的情況的。另外，這種方法僅需要采用一個(gè)下行轉(zhuǎn)換器鏈，而保持更多可靠的并且是廉價(jià)的接收機(jī)。僅僅需要價(jià)格稍稍比普通情況下高的天線用于這樣有些用戶無線電裝置，它有某些轉(zhuǎn)換功能，和額外的LNA。
移動(dòng)站或無線電裝置需要使它們的接收/轉(zhuǎn)換同步，加上某些接收機(jī)定時(shí)功能，例如用作信道多路復(fù)用、交錯(cuò)、延遲元件或緩沖器處理、天線轉(zhuǎn)換、編碼定時(shí)等，以便使來自衛(wèi)星的ABABA或BABABA方式匹配。這可以通過采用包括(但并非局限于)系統(tǒng)通用時(shí)間基準(zhǔn)如GPS定位系統(tǒng)已有的時(shí)間基準(zhǔn)、采用校正本地時(shí)鐘以及用于頻率誤差或頻率漂移的反饋元件、采用同步信道等等的幾種已知的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。例如，讀者可參見美國專利申請08/723,724，其標(biāo)題是“DeterminationOf Oscillator Error In Satellite Communication System”；以及美國專利申請08/733,490，其標(biāo)題是“Method And Apparatus For Precorrecting Time AndFrequency In Communications Systems”，它們均通過參考引入于此。
另一種實(shí)現(xiàn)所要求的空間和時(shí)間分集的方法采用了本發(fā)明的技術(shù)，見下面的表II和表III所示。在表II和表III中，采用的是相同的編組A和B，但它們采用的是按照各種隨時(shí)間而變的進(jìn)展(progression)或傳送來標(biāo)記的。即，在t—1時(shí)刻開始形成A組的信道傳送提供信道A1，而在t—2時(shí)刻開始形成A組的信道傳送提供信道A2，在t—3時(shí)刻開始形成A組的信道傳送提供信道A3，等等。對于B組，形成B1，B2，B3等等時(shí)的情況也是這樣。
在表II中，當(dāng)從相對的衛(wèi)星或信號源傳送出來時(shí)，在序列(1，2，3，…)中相同相對時(shí)間開始的每一對或每一組A和B信道是相互間以某種預(yù)選的方式置換或轉(zhuǎn)換而形成的。所以，信道組A1從一個(gè)衛(wèi)星傳送而來，而B1從另一個(gè)衛(wèi)星傳送而來，A2從一個(gè)衛(wèi)星傳送而來，而B2從另一個(gè)衛(wèi)星傳送而來，等等、等等。
表II
在表III中，模式的不同點(diǎn)在于，與以前相比，兩組不發(fā)生了置換，但相互間發(fā)生了時(shí)延。所以，信道編組A1是從一個(gè)衛(wèi)星傳送出去的，而信道編組B0是從另一個(gè)衛(wèi)星傳送出去的(這等效于在一開始時(shí)，全零數(shù)據(jù)或沒有信道從第二個(gè)衛(wèi)星傳送出去)，A2從一個(gè)衛(wèi)星傳送出去，而B1從另一個(gè)衛(wèi)星傳送出去，A3從一個(gè)衛(wèi)星傳送出去，而B2從另一個(gè)衛(wèi)星傳送出去，等等、等等。如下所述，這一處理過程可以擴(kuò)展成更大數(shù)量的編組。
表III
當(dāng)每一衛(wèi)星以兩種偏振模式中不同的一種模式進(jìn)行傳播時(shí)，增加了在各信道上傳送的信號的定時(shí)或碼元速率或數(shù)據(jù)位速率，從而能夠在更短的時(shí)間里傳送相同數(shù)量的信息。即，為了能夠在時(shí)間周期2T里與往常一樣以一種有效數(shù)據(jù)速率傳送給定數(shù)量的信息或數(shù)據(jù)，實(shí)際上是在更短的周期T里以兩倍于該速率的速度進(jìn)行傳送的，作為任何一個(gè)信道編組的一部分。每一編組中形成信道的數(shù)據(jù)或信息是以相對于原始傳輸速率的2∶1的定時(shí)或加速倍數(shù)(對于一種有兩個(gè)編組〔A/B〕配置)進(jìn)行傳輸?shù)?，而如果需要，后面是預(yù)選的保護(hù)時(shí)間或空載時(shí)間。信道其他的編組方式，如M個(gè)總信道中N個(gè)編組將采用N∶1加速倍數(shù)，或更高的速率比值，以便在分配的合適的周期內(nèi)傳送數(shù)據(jù)。即，將總數(shù)分成N個(gè)編組，而每一個(gè)編組以N種不同的相位順序傳送，從而在N倍速度下，在每一編組中傳送1/N個(gè)信道。
隨后，當(dāng)接收在一個(gè)或更多個(gè)相當(dāng)大但廉價(jià)的緩沖器內(nèi)時(shí)，將接收的信號累加或儲存在每一無線電接收機(jī)(112，114)中。這使得合成的信號能夠以更高的傳送速率儲存起來，而在低于傳送速率的原始的較低的速率下重現(xiàn)。在一種典型的應(yīng)用場合，可以期望緩沖器將累加或寄存約4秒或以上的輸入信號，從而以任何一種偏振模式接收4秒或更多的信道信號。這就能夠提供一種大體恒定通過偏振而旋轉(zhuǎn)并保持分集模式的能力。
另一種將信號從衛(wèi)星傳送到無線電裝置的方法包含將偏振模式留給在任何時(shí)候都固定的無線電接收機(jī)輸入，并隨時(shí)間的推移轉(zhuǎn)換衛(wèi)星的輸出。信道的選擇用于接收，并且將再次落在編組A或編組B內(nèi)。但是，該編組決定要使用的偏振模式，即，是LHCP還是RHCP，或者是采用其他的模式(如垂直(V)還是水平(H)的)。每一衛(wèi)星將要傳送的信息信道分成兩個(gè)相同的編組A和B。每一衛(wèi)星以一種偏振方式M1(比方說是RHCP)發(fā)送所有包含在編組A中的信道，以及以另一偏振模式M2(比方說是LHCP)發(fā)送所有包含在編組B中的所有的信道。這里，偏振模式是交替的。這示于下面的表IV和表5中。
表IV
表V
根據(jù)要接收的娛樂頻道的不同，無線電接收機(jī)選擇是RHCP還是LHCP偏振模式用于要接收的信號，并在收聽期間保持這種接收方式。這種技術(shù)可以使得接收機(jī)中所使用的硬件較少，復(fù)雜性較低(一個(gè)LNA)。
使用轉(zhuǎn)換的圓偏振波束見圖4b所示，其中，每一衛(wèi)星104和106分別投射兩個(gè)波束404、408和406、410，這些波束是由無線電裝置118接收到和觀察到的。波束404、408以及406、410中的每一個(gè)都具有一種獨(dú)立的偏振模式，圖中，波束404和410是LHCP，而波束406和408是RHCP。但是，它們的作用是可以反向的，可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)改變。
后一種技術(shù)的一個(gè)方面在于很難將其擴(kuò)展或一般化成其他的工作方式。即，如果采用其他的偏振模式，如線性的，或其他由每一衛(wèi)星用來產(chǎn)生其他隔離模式的參數(shù)，那么就更難使接收機(jī)在不會增加無法容忍的復(fù)雜性和成本的情況下在模式中作出選擇。
可以使上述系統(tǒng)用戶的信道或信號編組一般化。在其他的實(shí)施例中，每一衛(wèi)星將要傳送的M個(gè)信息信道的總數(shù)分成N個(gè)相等的編組，這里，M是可以被N除盡的。每一個(gè)衛(wèi)星接著順序發(fā)送這些編組。例如，在一種實(shí)施例中，每一個(gè)衛(wèi)星將信息(信號)信道分成三個(gè)相等的編組(N＝3)，為便于討論，標(biāo)以A、B、C。每一衛(wèi)星以一種如下的方式發(fā)送所有包含在這三個(gè)編組中的信道A B C A B C A B C A B C A B CC A B C A B C A B C A R C A B
B C A B C A B C A B C A B C A在又一種典型的實(shí)施例中，每一衛(wèi)星將信息信道分成4個(gè)相等的編組(N＝4)，為便于討論，以A、B、C、D標(biāo)記之。每一衛(wèi)星以一種如下的方式發(fā)送這4個(gè)編組中所包含的所有的信道A B C D A B C D A B C D A B C D A B C DC D A B C D A B C D A B C D A B C D A BD A B C D A B C D A B C D A B C D A B CB C D A B C D A B C D A B C D A B C D A或A B C D A B C D A B C D A B C D A B C DB A D C B A D C B A D C B A D C B A D CC D A B C D A B C D A B C D A B C D A BD C B A D C B A D C B A D C B A D C B A這里，M個(gè)信道被分成N個(gè)編組，并進(jìn)行置換，以便實(shí)現(xiàn)所要求的傳輸方案。
這些方案或方式可以用C的周期或C和D的周期組合起來，從低高度源，比方說是25度或更低的地方接收信號。這可以用來從地面基站接收信號，而更高高度的信號是從衛(wèi)星到達(dá)的。這就改進(jìn)了地面發(fā)射機(jī)和衛(wèi)星發(fā)射機(jī)之間的隔離，而這二者是用于通信系統(tǒng)中的。在這種結(jié)構(gòu)中，如果一個(gè)天線端口或輸出采用在25°以上接收到的RHCP信號，第二個(gè)LHCP信號是在25°以上接收到的，而其余的一個(gè)或兩個(gè)端口用于低于25°的信號，那么在N-3的情況下，所要求的信號接收方式可以從端口1、端口2、端口3加以接收等等；在N＝4的情況下，是端口1、端口3、端口2、端口4，等等。
這種類型的天線方案利用了天線在25°以上時(shí)增益增大而低于該高度時(shí)增益降低的優(yōu)點(diǎn)。采用一個(gè)RHC和一個(gè)LHC端口。當(dāng)?shù)谌齻€(gè)端口低于25°時(shí)，衛(wèi)星被隔開，而地面將被更有效地與衛(wèi)星隔開。另外，這樣一種多端口結(jié)構(gòu)可以用來從多個(gè)軌道中的衛(wèi)星進(jìn)行接收，這些軌道相互間比較高或低。此外，根據(jù)需要，可以采用獨(dú)立的天線，采用這些天線可以在某些預(yù)選的高度角度上具有更小或更大的增益，從而能夠覆蓋衛(wèi)星和/或地面發(fā)射機(jī)所要求的所有或每一個(gè)范圍。分扇區(qū)的或扇區(qū)化的天線可以用于地面接收，以減小發(fā)射機(jī)之間的干擾。
另外，可以要求采用非偏振的輻射用于線路的地面部分。這時(shí)，上述多端口結(jié)構(gòu)可以使用最后兩個(gè)端口用于該輻射，或者可以采用在較低高度角時(shí)具有更高增益的獨(dú)立地面天線。
對于從一個(gè)或多個(gè)天線以及一個(gè)或多個(gè)地面發(fā)射機(jī)接收信號的那些區(qū)域或應(yīng)用場合，可以用不同的技術(shù)方案來確保恰當(dāng)?shù)姆旨?。這里，將頻帶再細(xì)分成一些部分，將衛(wèi)星分配給一個(gè)部分，而地面發(fā)射機(jī)分配給其他的部分。例如，整個(gè)12.5MHz可以被簡單地一分為二，兩個(gè)(或更多個(gè))衛(wèi)星使用一半(約占6.25MHz)，而地面發(fā)射機(jī)占用另一半。由于偏振隔離用于衛(wèi)星，它們可以享有總帶寬中屬于它們的一半，而不需要單獨(dú)的專用部分用于每一個(gè)衛(wèi)星，而其余的用于地面發(fā)射機(jī)。其余的頻帶根據(jù)需要可以分配給具有已知頻率重復(fù)使用的地面發(fā)射機(jī)。例如，3倍的重復(fù)使用計(jì)劃應(yīng)當(dāng)使要使用的大量地面基站能夠覆蓋較大的范圍，而不會有顯著的干擾。
另外，可以用更復(fù)雜的帶寬分配方法來進(jìn)一步改進(jìn)隔離。例如，可以使用表VI中所示的方案。
表VI
采用上述過程有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)不同的衛(wèi)星可以采用不同的速率和編碼用于地面發(fā)射機(jī)。另外，一個(gè)衛(wèi)星和一個(gè)或多個(gè)地面發(fā)射機(jī)可以用在從其他衛(wèi)星進(jìn)行的接收受到阻塞等的時(shí)候進(jìn)行分集組合。如果需要，特別是在分配給這一應(yīng)用場合的總頻帶的獨(dú)立部分中進(jìn)行傳播時(shí)，地面發(fā)射機(jī)可以采用再生和不同的調(diào)制形式(衛(wèi)星受到限制而不能在另一半或非地面部分中進(jìn)行工作時(shí)頻帶的一半或其他的部分)。
采用CDM波形方法時(shí)可以有一個(gè)潛在的優(yōu)點(diǎn)。這時(shí)，不同的PN碼可以用于地面發(fā)射機(jī)(可能是一個(gè)編碼組使用相移或時(shí)移來產(chǎn)生用于每一個(gè)的不同的“編碼”)和衛(wèi)星(可能是另一組采用相互間的相移)，這使得能夠檢測不同的PN碼，并用來自動(dòng)調(diào)節(jié)接收機(jī)中用于導(dǎo)頻信號恢復(fù)環(huán)路等的環(huán)路帶寬。將環(huán)路擴(kuò)展參數(shù)或設(shè)置建立在來源的PN上可以提供一種強(qiáng)有力和有效的控制機(jī)制來改進(jìn)這些環(huán)路的運(yùn)行。
注意，多端口(如2-端口或3-端口)天線或天線結(jié)構(gòu)的使用是具備優(yōu)點(diǎn)的。在某些應(yīng)用場合，可以使用多個(gè)天線，這些天線在某些高度或方向上有更大的增益。另外，可以使用對偏振模式敏感的專用天線。例如，天線502可以用對偏振模式敏感的元件構(gòu)成，它可以有選擇地選擇接收所需的信號(在其間進(jìn)行轉(zhuǎn)換)。
前文較佳實(shí)施例的描述使得本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。盡管本發(fā)明的描述是針對較佳實(shí)施例來描述的，但本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員能夠理解，在不偏離本發(fā)明的精神和發(fā)明范圍的基礎(chǔ)上，還可以對實(shí)施例的細(xì)節(jié)和形式作各種修正。
權(quán)利要求
1.一種隔離來自多個(gè)信號源的通信信號多信道傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟?，它包含下述步驟將所述信道分成N組信道；用第一偏振模式從一個(gè)信號源傳送N組信道中的一組信道；以及用大體與第一種模式正交的第二種偏振模式從第二信號源傳送所述N組信道中的另一組信道。
2.一種隔離來自多個(gè)信號源的通信信號多信道傳輸?shù)姆椒?，其特征在于，它包含下述步驟將所述信道分成N組信道；用第一偏振模式從一個(gè)信號源傳送N組信道中的一組信道，并且大體同時(shí)地用大體與第一種模式正交的第二種偏振模式，從第二信號源發(fā)送所述N組信道中的第二組信道；以及用所述第一偏振模式從所述一個(gè)信號源發(fā)送所述N組信道中的第三組信道，并且大體同時(shí)地用所述第二種偏振模式，從所述第二信號源發(fā)送所述N組信道中的第四組信道。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述N是2，而所述第一和第三組包含相同的信道，所述第二和第四組包含相同的信道。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述N是4，并且所述第一和第三組包含相同的信道。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述信號源包含兩個(gè)或更多的衛(wèi)星。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述衛(wèi)星處于地球同步軌道中。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述信號源包含兩個(gè)或更多的地面發(fā)射機(jī)。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述信號包含CDM類型的通信信號。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述信號源包含TDM類型的通信信號。
10.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述信號源包含兩個(gè)或更多的衛(wèi)星和兩個(gè)或更多的地面發(fā)射機(jī)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述衛(wèi)星傳送整個(gè)分配的帶寬中一個(gè)或多個(gè)預(yù)定部分中的信號，并且所述地面發(fā)射機(jī)發(fā)送所述分配的帶寬中一個(gè)或多個(gè)其余預(yù)定部分中的信號。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述衛(wèi)星和所述地面發(fā)射機(jī)發(fā)送CDM類型的信號，這些信號采用位于所述衛(wèi)星和所述發(fā)射機(jī)之間不同的PN擴(kuò)展碼。
13.一種隔離來自多個(gè)信號源的通信信號多信道傳輸?shù)难b置，其特征在于，它包含將所述信道分成N組信道的裝置；用第一偏振模式從一個(gè)信號源傳送N組信道中的一組信道的裝置，并且所述裝置大體同時(shí)地用大體與第一種模式正交的第二種偏振模式，從第二信號源發(fā)送所述N組信道中的第二組信道；以及用所述第一偏振模式從所述一個(gè)信號源發(fā)送所述N組信道中的第三組信道的裝置，并且所述裝置大體同時(shí)地用所述第二種偏振模式，從所述第二信號源發(fā)送所述N組信道中的第四組信道。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，它還包含用帶有偏振模式選擇元件的接收機(jī)從一個(gè)所述信號源接收所述N組信道中的一組信道的裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，它還包含構(gòu)成所述偏振元件而在一個(gè)預(yù)選的時(shí)間周期內(nèi)從所述一個(gè)信號源接收N組信道中的一組信道的裝置，并且所述裝置還在后續(xù)的預(yù)選時(shí)間周期內(nèi)從所述一個(gè)信號源接收N組信道中的第二組信道。
16.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，它還包含一個(gè)構(gòu)成第一和第二信號源的裝置，用以采用第一種偏振模式，在一個(gè)預(yù)選的時(shí)間周期內(nèi)發(fā)送N組信道中的所述一組信道，以及用第二偏振模式，在后續(xù)的預(yù)選時(shí)間周期內(nèi)，從所述一個(gè)信號源發(fā)送所述N組信道中的第二組信道。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述N組信道中的每一組信道是在總信道數(shù)的1/N倍的速率下，在一個(gè)預(yù)選的時(shí)間周期內(nèi)傳送的。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述N組信道中的每一組信道是在總信道數(shù)的1/N倍的速率下，在一個(gè)預(yù)選的時(shí)間周期內(nèi)傳送的。
全文摘要
采用至少兩個(gè)信號源,通常是衛(wèi)星(104,106)以及偏振輻射,將信息信號傳送到終端用戶或服務(wù)客戶(116,118)。盡管也可以采用其他的偏振方式,但本發(fā)明采用兩種偏振模式,其中,較佳的模式是左旋和右旋圓偏振輻射?？梢栽谄衲Ｊ街袆澐中诺赖目倲?shù),并通過采用在接收機(jī)(522)中偏振轉(zhuǎn)換來有選擇地在衛(wèi)星之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換,或者切換衛(wèi)星(信號源)終端元件從而在用于傳輸?shù)钠衲Ｊ街g進(jìn)行轉(zhuǎn)換來傳送到終端用戶。
文檔編號H04J11/00GK1332913SQ99815316
公開日2002年1月23日 申請日期1999年11月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月9日
發(fā)明者F·P·安東尼奧, L·N·希夫, W·G·埃姆斯 申請人:高通股份有限公司