專利名稱：使用準(zhǔn)同步衛(wèi)星的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及以由移動(dòng)用戶終端接收的下行鏈路信號(hào)照射地球上感興趣的區(qū)域的方法。
尤其是在同步地球軌道(GEO)的通信衛(wèi)星提供將無(wú)線電信號(hào)從地球站中繼到多個(gè)直接入戶(DTH)的拋物面天線的有效平臺(tái)。商用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括空間部分和地面部分。原則上，GEO系統(tǒng)的空間系統(tǒng)通常包括操作軌道的衛(wèi)星，和控制與管理所述操作的跟蹤、遙測(cè)和命令(TT&C)設(shè)備。
對(duì)于大多數(shù)現(xiàn)存的同步衛(wèi)星系統(tǒng)的實(shí)際業(yè)務(wù)接收來(lái)說(shuō)，用戶需要用于準(zhǔn)無(wú)差錯(cuò)接收的50厘米拋物面天線。當(dāng)移動(dòng)用戶終端使用這種天線時(shí)，需要進(jìn)行自動(dòng)跟蹤。然而，自動(dòng)跟蹤僅可以通過(guò)閉環(huán)跟蹤衛(wèi)星上安裝的信標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)。很明顯，這樣的閉環(huán)跟蹤非常昂貴，甚至可能需要使用移動(dòng)天線的慣性控制平臺(tái)。通過(guò)同步衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信的另一種可能性是使用電子控制的天線。與機(jī)械跟蹤相比，這種解決方法簡(jiǎn)化了天線的安裝，但是仍然需要昂貴的閉環(huán)跟蹤系統(tǒng)。最后，在衛(wèi)星高仰角的情況下，可以考慮使用具有足夠大的3dB波束帶寬的固定的天頂定向天線。然而，這僅僅適用于地球上少量的感興趣的區(qū)域。
公知的便于在衛(wèi)星通信系統(tǒng)內(nèi)使用移動(dòng)接收機(jī)有下述幾種解決方案。
從US 5 463 656 A得知，使用視頻帶寬壓縮、擴(kuò)頻波形處理和電子控制，圓孔相控陣天線的組合以通過(guò)衛(wèi)星通信鏈路向飛行器提供高廣播質(zhì)量的視頻通信。認(rèn)為Ku頻段或C頻段的常規(guī)同步衛(wèi)星用于此目的。
從US 6 075 969 A得知，縮小現(xiàn)有衛(wèi)星構(gòu)造中C頻段和Ku頻段的接收天線的尺寸。為了避免所不希望的與其它衛(wèi)星的干擾，在潛在的干擾衛(wèi)星所處的軌道位置上不設(shè)計(jì)接收天線。而且，擴(kuò)展該帶寬將功率密度降低到FCC限制之下。
從US 3 836 969 A得知，操作相對(duì)于地球赤道平面具有選定的傾斜角的準(zhǔn)同步軌道上的通信衛(wèi)星。衛(wèi)星的傾斜角和方向如此設(shè)置，在衛(wèi)星的使用壽命期限內(nèi)其傾斜角始終由初始值限定，所以不需要星載(on board)南北站(north-south station)保持裝置。而且。其它衛(wèi)星工作在傾斜軌道上，其中每個(gè)衛(wèi)星軌道相對(duì)于其它任意一個(gè)軌道逐漸傾斜，并且其中有切換裝置在一年的選定時(shí)間執(zhí)行從一個(gè)衛(wèi)星到另一個(gè)衛(wèi)星的切換。這一公開內(nèi)容考慮了傾斜軌道上衛(wèi)星的操作以及衛(wèi)星有限的推進(jìn)劑，但是并不涉及移動(dòng)通信。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)，它能夠通過(guò)常規(guī)通信衛(wèi)星與地球上任意位置上的移動(dòng)用戶終端進(jìn)行通信。
以根據(jù)權(quán)利要求1-8的方法和根據(jù)權(quán)利要求9-11的用戶終端實(shí)現(xiàn)這一目的。
以下行鏈路信號(hào)照射地球上感興趣的區(qū)域的方法包括步驟操作傾斜軌道上的準(zhǔn)同步衛(wèi)星，并從所述準(zhǔn)同步衛(wèi)星向地球上所述感興趣的區(qū)域發(fā)送擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)s’(t)。
本發(fā)明中的術(shù)語(yǔ)“準(zhǔn)同步衛(wèi)星”是指相對(duì)于地球特定經(jīng)度基本上保持同步位置但由于相對(duì)于地球赤道面的選定傾斜受到擾動(dòng)的每個(gè)衛(wèi)星。
圖2表示由于非零傾斜角即在傾斜軌道上操作從地球站看到的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)。特別是這種運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致每天衛(wèi)星的南北振蕩。因?yàn)樾〕潭鹊膬A斜，這種運(yùn)動(dòng)不被常規(guī)寬帶傳輸所接受。
首先，在傾斜軌道上操作對(duì)于同步衛(wèi)星來(lái)說(shuō)是不可取的，因?yàn)榉橇銉A斜角導(dǎo)致衛(wèi)星每天8字形的運(yùn)動(dòng)，這將降低接收特性。然而，組合在傾斜軌道上操作與擴(kuò)頻通信產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)在于明顯的每日運(yùn)動(dòng)能夠使用分集的概念。即使衛(wèi)星相對(duì)于地球上所感興趣的區(qū)域處于不合適的位置期間，由于通過(guò)擴(kuò)頻調(diào)制能夠?qū)崿F(xiàn)的更高信噪比依然能夠進(jìn)行通信。由于更高信噪比所產(chǎn)生的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是移動(dòng)用戶終端的接收天線相對(duì)于下行鏈路天線的方向更能夠容忍可能由于相應(yīng)車輛運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的不對(duì)準(zhǔn)。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠更有效地使用同步衛(wèi)星有限的軌道縫隙。
擴(kuò)頻調(diào)制和解調(diào)是一種通信技術(shù)，其中傳輸調(diào)制是在信道上傳輸之前進(jìn)行帶寬擴(kuò)展(增加)，然后在接收機(jī)上以相同量解擴(kuò)(減少)帶寬。迄今為止，最流行的擴(kuò)頻技術(shù)是直接序列(DS)調(diào)制和跳頻(FH)調(diào)制。
直接序列調(diào)制是通過(guò)將偽隨機(jī)數(shù)生成器的輸出序列線性調(diào)制為脈沖串形成的，每個(gè)脈沖串具有稱作漂移時(shí)間的持續(xù)時(shí)間。這種調(diào)制通常和二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)信息信號(hào)一起使用。因?yàn)檫@樣的調(diào)制信號(hào)是首先將純信息比特流與偽噪聲序列相乘(模2)，然后使用得到的信號(hào)調(diào)制單純載波的相位形成的。
在接收機(jī)上，或者偽噪聲波形已經(jīng)可用，或者接收機(jī)必需首先獲取偽噪聲載波。即，在用于解擴(kuò)的接收機(jī)上生成偽噪聲波形的本地偽噪聲隨機(jī)生成器必需在所接收信號(hào)偽噪聲波形的一個(gè)碼片內(nèi)對(duì)準(zhǔn)(同步)。這是使用某種搜索算法實(shí)現(xiàn)的，所述搜索算法通常在碼片的部分(例如半個(gè)碼片)的時(shí)間內(nèi)順序地階躍(step)本地偽噪聲波形，并在每個(gè)位置上搜索接收的和本地的偽噪聲參考波形之間的高度相關(guān)性。當(dāng)相關(guān)性超過(guò)給定閾值時(shí)，這表示已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)，則終止搜索。在使兩個(gè)偽噪聲波形進(jìn)行方向?qū)?zhǔn)時(shí)，使用跟蹤算法來(lái)維持精確對(duì)準(zhǔn)。最常普及類型的跟蹤環(huán)是連續(xù)時(shí)間延遲鎖定環(huán)及其時(shí)間復(fù)用形式即tao-dither環(huán)。
跳頻調(diào)制是以偽隨機(jī)生成的頻移序列非線性地調(diào)制脈沖串形成的。這個(gè)調(diào)制信號(hào)是與復(fù)數(shù)多頻移鍵控(MFSK)信息信號(hào)相乘。在接收機(jī)，發(fā)送的信號(hào)和信道干擾之和以相同的跳頻調(diào)制進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘，這使發(fā)送的信號(hào)恢復(fù)成其原始的MFSK形式。類似于直接序列的情況，接收機(jī)必需獲取并跟蹤跳頻信號(hào)，以便解跳頻的波形盡可能地接近跳頻波形。
擴(kuò)頻通信的一個(gè)重要質(zhì)量是用以擴(kuò)頻帶寬和信號(hào)帶寬之比定義的系統(tǒng)處理增益。處理增益是降低干擾對(duì)接收機(jī)性能影響的度量。因此，即使衛(wèi)星執(zhí)行根據(jù)圖2從地球站所看到的移動(dòng)，并且因而不能使用常規(guī)的調(diào)制技術(shù)以直接入戶的盤狀衛(wèi)星天線來(lái)滿足接收要求，但是現(xiàn)在使用擴(kuò)頻技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)接收。
通過(guò)相應(yīng)地調(diào)整擴(kuò)頻比或擴(kuò)頻調(diào)制能夠得到接收和解擴(kuò)負(fù)載信號(hào)p’(t)的差錯(cuò)率。這可以在假定所述用戶終端天線的給定天線增益的情況下進(jìn)行，因此對(duì)于通常所用的天線，差錯(cuò)率足夠低。
通常，擴(kuò)頻調(diào)制包括生成偽噪聲信號(hào)PN(t)和以所述偽噪聲信號(hào)PN(t)調(diào)制負(fù)載信號(hào)p(t)生成所述擴(kuò)頻上行鏈路信號(hào)s(t)的步驟。因此，擴(kuò)頻解調(diào)包括相關(guān)所述擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)s’(t)與所述偽噪聲信號(hào)PN(t)以生成所述解擴(kuò)負(fù)載信號(hào)p’(t)的步驟。
有效地，所述擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)s’(t)與所述偽噪聲信號(hào)PN(t)的這種相關(guān)是通過(guò)延遲所述第一偽噪聲信號(hào)PN(t)并將所延遲的第一偽噪聲信號(hào)PN(t)與所述擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)s’(t)相乘實(shí)現(xiàn)的。偽噪聲信號(hào)PN(t)可以是利用反饋移位寄存器或者存儲(chǔ)偽噪聲信號(hào)的數(shù)值序列的存儲(chǔ)設(shè)備生成的二進(jìn)制偽噪聲序列。
在發(fā)送上行鏈路信號(hào)之前或者在衛(wèi)星上通過(guò)星載處理可以在地球站執(zhí)行擴(kuò)頻調(diào)制。
第一種情況包括步驟以確定的擴(kuò)頻比擴(kuò)頻調(diào)制來(lái)調(diào)制一個(gè)上行鏈路信號(hào)p(t)生成擴(kuò)頻上行鏈路信號(hào)s(t)，將所述擴(kuò)頻上行鏈路信號(hào)s(t)發(fā)送給所述準(zhǔn)同步衛(wèi)星，并將所述擴(kuò)頻上行鏈路信號(hào)s(t)轉(zhuǎn)換成所述擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)s’(t)。
第二種情況包括步驟將上行鏈路信號(hào)發(fā)送給所述準(zhǔn)同步衛(wèi)星，在所述準(zhǔn)同步衛(wèi)星中以確定擴(kuò)頻比的擴(kuò)頻調(diào)制來(lái)星載處理該上行鏈路信號(hào)以生成所述擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)s’(t)。
數(shù)字星載處理支持靈活的星載話務(wù)路由并按需要的容量分配。信號(hào)被發(fā)送給衛(wèi)星并由一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星模塊接收和處理。數(shù)字星載處理器包括解調(diào)器、解復(fù)用器、交換器、多路復(fù)用器、調(diào)制器和話務(wù)管理軟件，以便重新生成、交換和多路復(fù)用從不同位置接收的數(shù)據(jù)。這種星載處理器稱作“再生星載處理器”或與多波束接收/發(fā)射天線相結(jié)合稱作“再生多波束星載處理器”，并提供波束間路由功能和快速分組交換(例如ATM、IP、……)以支持單跳互連性?？梢灾С窒率龉δ芙M合通過(guò)多波束或單波束天線從衛(wèi)星組的一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星模塊接收的來(lái)自不同上行鏈路站/站址的信號(hào)。
數(shù)據(jù)再生、交換和多路復(fù)用。
基于請(qǐng)求的容量分配。而且能夠動(dòng)態(tài)管理接收覆蓋區(qū)。星載處理器支持全網(wǎng)格的互連性，允許從“任一站到任一站”交換信道/話務(wù)(波束間路由)。因此在單個(gè)的基礎(chǔ)上執(zhí)行信道和波束的交換(靈活路由)。
星載話務(wù)管理和費(fèi)用原始數(shù)據(jù)的收集。
星載處理器支持突發(fā)和恒定比特率應(yīng)用。
與可接受的下行鏈路標(biāo)準(zhǔn)相兼容的數(shù)據(jù)格式(MPEG、DVB、......)。
支持分組交換、電路交換和幀交換。
另一系列的星載處理器是DVB星載處理器，它將不同的上行鏈路信道重新多路復(fù)用為一個(gè)或多個(gè)DVB下行鏈路傳輸流。接收上行鏈路信號(hào)并發(fā)送到星載處理器以便重新多路復(fù)用，并且發(fā)送傳輸流到一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星組用于它們隨后的下行鏈路。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述衛(wèi)星的位置保持控制限制為經(jīng)度漂移校正和偏心率校正。這一特征使傾斜軌道上的衛(wèi)星能夠以非常小的有限推進(jìn)劑消耗工作。盡管衛(wèi)星上的通信設(shè)備是主要投資，但是衛(wèi)星的工作壽命通常僅為大約12年并且主要受其推進(jìn)劑可用性的限制。
為了有效地使用衛(wèi)星，推進(jìn)劑是位置保持和穩(wěn)定所必需的。理想地，同步軌道衛(wèi)星應(yīng)當(dāng)保持在固定位置上，因?yàn)樗惺艿奈碗x心力是相等的。但是，不幸地，對(duì)同步衛(wèi)星的吸引力不是恒定的。太陽(yáng)和月球?qū)ν叫l(wèi)星上的吸引力導(dǎo)致衛(wèi)星傾斜角度的改變。軌道計(jì)算還假設(shè)地球質(zhì)量是以完美的球形均勻分布的。實(shí)際上，地球呈輕微的雞蛋形狀。這誤差導(dǎo)致同步衛(wèi)星經(jīng)度的變化。
衛(wèi)星中的位置保持子系統(tǒng)提供小的推進(jìn)火箭，它們是周期地用來(lái)將衛(wèi)星移回到零度的傾斜角。而且，位置保持子系統(tǒng)還用于將同步衛(wèi)星保持在它們指定的經(jīng)度。用于位置保持的推進(jìn)火箭使用在衛(wèi)星容器內(nèi)存儲(chǔ)的氣體。聯(lián)氨氣體通常用于衛(wèi)星上的推進(jìn)器火箭。容器內(nèi)存儲(chǔ)的用于推進(jìn)火箭的氣體量是同步衛(wèi)星有效使用壽命的主要限制之一。
另一方面，由于波束變窄，安裝指向地球特定側(cè)的窄波束天線的同步衛(wèi)星要求越來(lái)越精確的位置保持。這個(gè)精度還允許使用固定指向的地面站天線。而且，為衛(wèi)星采用嚴(yán)格的位置保持容限允許更好地使用同步衛(wèi)星軌道和射頻頻譜。因此，對(duì)于承載高性能衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的衛(wèi)星，它的目的是擁有最準(zhǔn)確的位置保持。


圖1表示同步衛(wèi)星用的普通尺寸的位置保持窗口。因?yàn)閷?shí)際上它不能維持衛(wèi)星相對(duì)于地球絕對(duì)不移動(dòng)，衛(wèi)星相對(duì)于其原始中心位置的相對(duì)移動(dòng)可以允許的量典型的規(guī)定為經(jīng)度和緯度±0.05°，偏心率偏差4×10-4。為了將同步衛(wèi)星保持在位置保持窗口內(nèi)，在軌道的一點(diǎn)上向衛(wèi)星施加加速度增量Δv。這些加速度增量是在與軌道周期相比足夠短的周期內(nèi)在衛(wèi)星重心上以特定方向作用的力的結(jié)果，所以可以將這些增量視為脈沖?？梢钥闯?，方向上的脈沖修改傾斜角，r方向上的脈沖修改經(jīng)度和偏心率，而λ方向的脈沖修改偏移和偏心率。因此，在衛(wèi)星上安裝傳動(dòng)器，并能夠產(chǎn)生垂直于軌道控制傾斜角的力和切向力。不需要在r方向上生成推力，因?yàn)橛搔嗣}沖產(chǎn)生的漂移獲得經(jīng)度的修改，所述λ脈沖還允許控制偏心率。因此傳動(dòng)器允許獨(dú)立地控制軌道平面向外的運(yùn)動(dòng)，所謂的南北位置保持，和軌道平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，所謂的東西位置保持。
根據(jù)圖1由在λ方向正切該軌道作用的推力提供東西位置保持。可以看出東西位置保持對(duì)于通信衛(wèi)星的操作來(lái)說(shuō)是絕對(duì)必需的，因?yàn)榉駝t衛(wèi)星的自然漂移將導(dǎo)致偏心率變化，以至于衛(wèi)星不再保持與相對(duì)于赤道上規(guī)定位置的同步。
由垂直于軌道平面作用的推力實(shí)現(xiàn)南北位置保持，從而修改其傾斜角?？梢钥闯鰞H需要校正傾斜角矢量的長(zhǎng)期漂移，因?yàn)橹芷跀_動(dòng)的幅度在緯度上保持小于0.1°。長(zhǎng)期漂移的結(jié)果是每年大約0.8°-1°的傾斜角偏移。
在考慮根據(jù)圖1的位置保持窗口的情況下，南北控制和東西控制的位置保持的總成本的量級(jí)為南北控制(傾斜角校正)每年43-48m/s和東西控制(經(jīng)度漂移和偏心率校正)每年1-5m/s。
當(dāng)推進(jìn)劑耗盡時(shí)，不再提供位置保持，衛(wèi)星在各種擾動(dòng)的作用下漂移。具體而言，它采用在固定平衡點(diǎn)附近經(jīng)度上的振蕩運(yùn)動(dòng)，這導(dǎo)致它掃描接近其它同步衛(wèi)星軌道的空間部分。因此，采用特別的過(guò)程，旨在衛(wèi)星的壽命結(jié)束時(shí)將其從同步軌道上移走。使用為此目的保留的少量推進(jìn)劑，將衛(wèi)星放置在比同步衛(wèi)星更高緯度的軌道上。因此，在這一操作之后，衛(wèi)星不能再用于通信目的，所以通信設(shè)備的所有投資在衛(wèi)星的有限壽命內(nèi)必須是有利可圖的。
因?yàn)樵谶^(guò)去十年里衛(wèi)星發(fā)射開始愈加重要，在以后的幾年里由于它們的使用壽命即將到期，大量衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器將不得不停止使用。然而，通信轉(zhuǎn)發(fā)器依然可以再使用幾年，所以這些衛(wèi)星的使用壽命首先受到不斷減少的推進(jìn)劑可用性的限制。
另一方面，同步軌道中可用的軌道位置也是有限的，所以盡可能節(jié)省空間操作衛(wèi)星也越來(lái)越重要。
而且，一個(gè)非常重要的認(rèn)識(shí)是南北控制的位置保持預(yù)算遠(yuǎn)高于東西控制的位置保持預(yù)算的事實(shí)。因此，建議不再通過(guò)南北控制提供任何進(jìn)一步的傾斜角校正，而是將衛(wèi)星的位置保持控制限制為經(jīng)度漂移和偏心率校正。由于位置控制中的這種限制，負(fù)方向上存在自然漂移，所以衛(wèi)星的傾斜角每年降低大約0.8°。
在限制衛(wèi)星的位置保持為經(jīng)度漂移和偏心率校正之前，可以將衛(wèi)星定位在所允許的最大傾斜角上，所以初始傾斜角矢量與自然漂移的主方向平行并相對(duì)。特別地，在完全耗盡推進(jìn)劑容器之前其壽命結(jié)束時(shí)選擇在所允許最大傾斜角上定位衛(wèi)星的時(shí)刻。在不提供傾斜角校正的情況下，衛(wèi)星的傾斜角隨后每年降低大約0.8°，然后，在幾年后最終達(dá)到確定衛(wèi)星工作壽命結(jié)束的最大值。
然而，在正常工作期間，衛(wèi)星保持在其圖1所示的位置保持窗口內(nèi)，可以與固定指向的地面站天線之間進(jìn)行非常準(zhǔn)確和大寬帶的通信。在這階段期間，可以優(yōu)化通信信道的利用率，并在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)分期償還衛(wèi)星設(shè)備的投資成本。
然而，在衛(wèi)星使用壽命結(jié)束時(shí)，如上所述，在推進(jìn)劑完全耗盡之前衛(wèi)星可以定位在所允許的最大傾斜角上，所以初始傾斜角矢量與自然漂移的主方向平行并相對(duì)，并從此使用擴(kuò)頻通信。因此，在衛(wèi)星使用壽命結(jié)束時(shí)，衛(wèi)星可以有效地用于移動(dòng)通信業(yè)務(wù)，這在用戶終端需要小型的非定向天線。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)方面，另外的衛(wèi)星與所述準(zhǔn)同步衛(wèi)星共同放置工作，形成衛(wèi)星組。因此，可能在傾斜軌道上提供兩個(gè)或更多的衛(wèi)星，它們隨著時(shí)間漂移執(zhí)行相同的外形運(yùn)動(dòng)。因此，通過(guò)多個(gè)衛(wèi)星能夠更有效地使用相同的軌道位置。
所述衛(wèi)星組中的每個(gè)衛(wèi)星發(fā)送擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)。如果在所有衛(wèi)星中存在透明的轉(zhuǎn)發(fā)器，則所有下行鏈路信號(hào)可以是完全一樣的，但由于不同的傾斜軌道位置它可以照射地球上不同的感興趣區(qū)域。如果在所有衛(wèi)星中存在星載處理，則所述衛(wèi)星組中的每個(gè)衛(wèi)星可以發(fā)送獨(dú)立的擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)si’(t)。每個(gè)擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)si’(t)可以對(duì)碼分多址(CDMA)具有低的成對(duì)交叉相關(guān)的它自己的擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻。當(dāng)使用CDMA時(shí)，給該組中的每個(gè)信號(hào)提供其自身的擴(kuò)頻序列。因此，所有信號(hào)占用相同的帶寬并同時(shí)發(fā)送，但通過(guò)它們所使用的專用擴(kuò)頻碼在接收機(jī)上相互區(qū)分。有利地，使用同步CDMA和正交擴(kuò)頻序列。這意味著該組擴(kuò)頻序列具有在該組中的任意兩個(gè)序列之間相對(duì)低的成對(duì)交叉相關(guān)。如果存在同步操作，可能允許將正交序列用作消除用戶間干擾的擴(kuò)頻序列。因此，如果下行鏈路信號(hào)si’(t)在地球上的腳印相互重疊，則能夠增加可用帶寬。另外，如果不努力使序列同步，則系統(tǒng)異步工作，將引入信道間的多址干擾，因此最終的信道容量受到限制。然而，異步模式在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可以具有更靈活。
根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)用戶終端包括具有低方向性的移動(dòng)天線，適合于接收擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)s’(t)，該信號(hào)由傾斜軌道上工作的準(zhǔn)同步衛(wèi)星發(fā)射；和一個(gè)處理單元，通過(guò)擴(kuò)頻解調(diào)來(lái)解調(diào)所述擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)s’(t)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，移動(dòng)天線適合于接收10GHz頻率以上的信號(hào)。通常，大多數(shù)已知的移動(dòng)通信的應(yīng)用是基于1.5/1.6GHz的L頻段。這些頻率的優(yōu)點(diǎn)主要是可接受的發(fā)射特性和衛(wèi)星傳輸穩(wěn)定性的事實(shí)。然而，在這個(gè)頻段內(nèi)，不建議引入任何擴(kuò)頻技術(shù)，因?yàn)閷?duì)于當(dāng)今的通信目的而言該得到的帶寬太窄。然而，本發(fā)明使用擴(kuò)頻技術(shù)克服了因?yàn)樗鼈兊膫鬏斕匦圆顚?dǎo)致10GHz以上的頻率不適合于移動(dòng)通信的缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用戶終端包括一個(gè)小型和移動(dòng)的天線。引入處理增益的另一個(gè)重要結(jié)果是接收機(jī)側(cè)干擾降低的事實(shí)。因?yàn)樵跀U(kuò)頻發(fā)射信號(hào)之后引入了干擾，然而此后在接收機(jī)的解擴(kuò)操作使期望的信號(hào)恢復(fù)到其原始帶寬，同時(shí)它也以相同量值擴(kuò)頻帶寬內(nèi)不希望得到的信號(hào)(干擾)，因此降低了其功率譜密度。因此，根據(jù)本發(fā)明，提出了通信衛(wèi)星在其使用壽命結(jié)束全新的應(yīng)用。
特別地，用戶側(cè)的天線可以是非定向平板天線，它可以方便地內(nèi)置在車輛中或者可以集成在計(jì)算機(jī)終端或膝上計(jì)算機(jī)。另一種可能是在用戶側(cè)上使用基于平面技術(shù)的自適應(yīng)相陣天線。這樣的天線能夠自適應(yīng)地形成波束，在車輛移動(dòng)期間它甚至可以指向相應(yīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的主波束，所以能夠抑制來(lái)自潛在干擾衛(wèi)星的軌道位置的信號(hào)。這將顯著地降低干擾信號(hào)量，所以能夠降低處理增益，并能夠提供更寬的信號(hào)帶寬。另一種可能是使用直徑小于10厘米的小型拋物面天線，它可以人工指向衛(wèi)星，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，至少一個(gè)附加衛(wèi)星與準(zhǔn)同步衛(wèi)星共同放置工作。本發(fā)明的另一個(gè)認(rèn)識(shí)是這種星座圖可用于為接收機(jī)提供GPS信息數(shù)據(jù)。由于改進(jìn)的測(cè)距技術(shù)，能夠以低于1米的精度確定衛(wèi)星位置。因此，在地球站內(nèi)以相同的精度獲知這些衛(wèi)星的坐標(biāo)。為了給移動(dòng)用戶終端提供GPS信息數(shù)據(jù)，至少兩個(gè)衛(wèi)星中的每個(gè)衛(wèi)星發(fā)送參考信號(hào)，其中每個(gè)參考信號(hào)都包括一個(gè)參考時(shí)間信息和與發(fā)送衛(wèi)星有關(guān)的參考軌道信息。移動(dòng)用戶終端的處理單元包括一個(gè)位置處理器，根據(jù)參考信號(hào)確定移動(dòng)用戶終端的坐標(biāo)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，調(diào)整擴(kuò)頻比，使得在假定用戶終端天線的給定天線增益下解擴(kuò)負(fù)載信號(hào)p’(t)和負(fù)載信號(hào)p(t)之間的誤差率低于要求要的誤差率。要求的誤差率的合理值在10-8數(shù)量級(jí)。
為了最有效地達(dá)到要求的誤差率，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，擴(kuò)頻調(diào)制和解調(diào)與信道編碼和解碼相結(jié)合。通常的信道編碼和解碼方法是將已知比特或碼元周期地插入發(fā)射的信號(hào)，該信號(hào)可以用于檢測(cè)周期漂移的出現(xiàn)，然后克服得到的載波相位的不確定性。
前向錯(cuò)誤控制(FEC)編碼是取得好的功率和帶寬效率的又一個(gè)工具。FEC編碼技術(shù)的選擇取決于編碼為可識(shí)別組的比特?cái)?shù)量。首先，考慮僅幾十個(gè)比特編碼為一個(gè)碼字的情況。這種情況一般在多種環(huán)境下出現(xiàn)，包括包含信令信息或用戶數(shù)據(jù)的短數(shù)據(jù)分組、和用于大于幾個(gè)話音幀的附加延遲(由于編碼)是無(wú)法接受的數(shù)字話音傳輸以及以FEC編碼僅保護(hù)該幀內(nèi)最敏感的比特。對(duì)于這些情況，可以使用所謂的BCH碼。另一種可能是使用利用穿孔的卷積編碼以實(shí)現(xiàn)所期望編碼速率。通常，在卷積編碼之前，刷新比特字段添加到數(shù)據(jù)比特字段的末尾，因此要解碼的最后數(shù)據(jù)比特具有與其余數(shù)據(jù)比特類似程度的完整性。刷新比特字段可代表很短數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)闹匾_銷。因此，卷積對(duì)塊編碼是優(yōu)選的，因?yàn)樗子谑褂密浥袥Q。最終，在連續(xù)數(shù)據(jù)流(例如數(shù)字話音)傳輸?shù)那闆r下，使用以卷積碼作為內(nèi)碼和里得-索羅門(reed-solomon)碼作為外碼的所謂的鏈接編碼或者Turbo編碼。
一種適當(dāng)?shù)膮?shù)組合是BCH碼，其中用戶終端天線的天線增益是20dB，所要求的差錯(cuò)率是10-8，碼片速率在以QPSK調(diào)制和在KU頻段的載波頻率11GHz的33MHz的轉(zhuǎn)發(fā)器上是55M碼片/秒，處理增益是100，編碼增益是3.5和信息比特速率是400kb/s。根據(jù)這些系統(tǒng)參數(shù)，數(shù)據(jù)和/或聲音節(jié)目可以從地球站發(fā)送給用戶終端。如果使用具有較高天線增益的天線(例如自適應(yīng)相控陣列天線)，甚至可以實(shí)現(xiàn)用于發(fā)射電視節(jié)目的信息比特率。
應(yīng)當(dāng)理解上述本發(fā)明的所有方面不僅可以應(yīng)用于所述的組合中而且可以應(yīng)用于其它的組合或單獨(dú)應(yīng)用。
現(xiàn)在利用例子并參考附圖描述本發(fā)明。
圖1表示同步衛(wèi)星的具有常規(guī)尺寸的位置保持窗口；圖2表示如從地球站看到的由于非零傾斜角引起的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)；圖3表示根據(jù)本發(fā)明的寬帶寬傳輸和擴(kuò)頻傳輸之間的選擇；圖4表示在衛(wèi)星使用壽命結(jié)束期間擴(kuò)頻傳輸?shù)牡湫蛻?yīng)用；圖5表示根據(jù)本發(fā)明的信道編碼和擴(kuò)頻傳輸?shù)慕M合；圖6表示取決于編碼效率n/k由于引入信道編碼所引起的總速率降低；圖7表示取決于每信息比特的信噪比由于引入BCH編碼所引起的誤碼率的影響；和圖8表示在不同的傾斜角軌道上工作的多個(gè)衛(wèi)星。
圖1和圖2上面已經(jīng)描述了。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明在寬帶寬傳輸和擴(kuò)頻傳輸之間的選擇。根據(jù)圖1只要衛(wèi)星的星載上有足夠的推進(jìn)劑保持衛(wèi)星在位置保持窗口內(nèi)，就可以由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器執(zhí)行寬帶寬傳輸。典型地，可以提供38Mb/s的帶寬，從而幾個(gè)信道可以并行傳送。幾個(gè)信號(hào)源300的信號(hào)饋送給多路復(fù)用器302。典型地，一個(gè)信號(hào)源的信號(hào)可以通過(guò)如MPEG2的適當(dāng)?shù)膲嚎s算法來(lái)壓縮，對(duì)于MPEG2算法提供一個(gè)適當(dāng)?shù)木幋a器301。此后，在信號(hào)饋送給地球站的天線304之前執(zhí)行信道編碼和調(diào)制303。較高速率業(yè)務(wù)的最常用的調(diào)制技術(shù)的選擇是正交相移鍵控(QPSK)。
在接收機(jī)側(cè)提供直徑50厘米的拋物面天線。因此，在信號(hào)饋送給解復(fù)用器307并劃分為接收機(jī)309可以接收的若干接收信號(hào)之前執(zhí)行信道解碼和解調(diào)306。在壓縮技術(shù)的情況下，提供一個(gè)解壓縮器308。
只要衛(wèi)星到了它使用壽命末期，根據(jù)本發(fā)明，衛(wèi)星定位在允許的最大傾斜角上以使初始傾斜角矢量與自然漂移的主方向平行并相對(duì)，并省略進(jìn)一步的南北控制。同時(shí)，傳輸切換到擴(kuò)頻調(diào)制310，這導(dǎo)致例如2Mb/s的較低帶寬。由于處理增益，僅可以提供較小的帶寬。然而，另一方面，對(duì)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的位置保持和接收天線的天線增益的要求明顯低于所引入的處理增益。因此，可以提供移動(dòng)通信用的具有例如10平方厘米孔徑的平板天線。在信號(hào)饋送給解復(fù)用器307之前執(zhí)行相應(yīng)的解擴(kuò)312。
圖4表示在衛(wèi)星使用壽命末期期間擴(kuò)頻傳輸?shù)牡湫蛻?yīng)用。根據(jù)圖3，這個(gè)傳輸對(duì)應(yīng)于傳輸路徑310、311、312。一個(gè)自適應(yīng)相移陣列平板天線400可以用于提高接收側(cè)的天線增益。另一方面，在發(fā)送側(cè)可以使用類似MPEG4的高效壓縮算法401。因此，在擴(kuò)頻、信道編碼和調(diào)制402之前可以達(dá)到高達(dá)5Mb/s的信息比特率。編碼信號(hào)以38Mb/s在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器403上發(fā)送并由自適應(yīng)相移陣列天線400接收，所述天線例如可以安裝在車輛404內(nèi)。在接收側(cè)進(jìn)行擴(kuò)頻、信道解碼和解調(diào)405，而且如果需要還可以根據(jù)壓縮算法401壓縮。
根據(jù)圖1的應(yīng)用，因此可能提供電視節(jié)目傳輸?shù)娇砂惭b在車輛內(nèi)的移動(dòng)接收機(jī)。盡管帶寬效率是不可接受的，但是因?yàn)閮H僅在衛(wèi)星使用壽命末期提供建議的傳輸方式，依然能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)星設(shè)備投資成本的無(wú)虧損。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明的信道編碼和擴(kuò)頻傳輸?shù)慕M合。除了通過(guò)擴(kuò)頻技術(shù)增加處理增益之外，可以通過(guò)信道編碼引入編碼增益。在本文中，必須區(qū)分下述速率最高可能的速率是必須與信道編碼之后的編碼比特率501區(qū)別的碼片速率502。信源傳遞的信息比特速率簡(jiǎn)稱為比特率500。
為了將編碼增益加在處理增益，下面的情況是可能的首先以速率n/k的塊碼(或卷積碼)編碼信息，然后僅以PN序列擴(kuò)頻每個(gè)編碼比特。這種解決方法可以視為擴(kuò)頻作為內(nèi)碼和塊編碼作為外碼的簡(jiǎn)單級(jí)聯(lián)。
另一種可能是首先以非常高速率的塊碼編碼信息比特。然后編碼的比特可以加(模2)到PN序列的碼片。然而，在這種情況下，PN序列速率必須與編碼的比特速率完全相同的速率。
根據(jù)圖5，考慮級(jí)聯(lián)信道編碼和擴(kuò)頻的第一種情況。信號(hào)源510傳遞具有比特率500假定為b的信號(hào)。信道編碼(例如BCH編碼)傳遞從比特率b乘以編碼效率n/k所得到的編碼比特率501，其中n表示每個(gè)碼字的編碼比特?cái)?shù)，k表示每個(gè)碼字的信息比特?cái)?shù)。然后對(duì)編碼信號(hào)以處理增益Gp執(zhí)行擴(kuò)頻512。在通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送擴(kuò)頻信號(hào)時(shí)，擴(kuò)頻負(fù)載信號(hào)s(t)被噪聲和干擾惡化，所以在用戶終端收到接收信號(hào)s’(t)。接收信號(hào)s’(t)通常具有相當(dāng)差的信噪比Ec/N0。然而，在解擴(kuò)513之后，所期望的信號(hào)恢復(fù)到其原始帶寬，而在同時(shí)不需要的信號(hào)在帶寬內(nèi)以相同量擴(kuò)頻，因此可獲得增加的信噪比Ecb/N0。通過(guò)信道解碼514可以進(jìn)一步引入解碼增益，以便由接收機(jī)515接收更好的信噪比Eb/N0。
圖6表示取決于編碼效率n/k由于引入信道編碼引起的總的結(jié)果速率降低。必須看出，因?yàn)殡S著每碼字的編碼比特?cái)?shù)n增加，而且在新引入的比特存在失真的概率增加，編碼增益不能如人們希望的那樣增加。因此，必須有一個(gè)最大可獲得帶寬或與信道帶寬有關(guān)的最小總速率降低。圖6表示對(duì)于BCH編碼，對(duì)于組合n＝127和k＝92可以實(shí)現(xiàn)最小速率降低，而對(duì)于n＝31的情況，可獲得的最低值大于n＝127的情況的兩倍。而且，可以看出通過(guò)引入信道編碼，能夠獲得幾乎為2的附加編碼增益。
圖7表示取決于每信息比特的信噪比Eb/N0由于引入BCH編碼所引起的對(duì)誤碼率的影響。對(duì)于低的Eb/N0值，改善不是非常明顯，而對(duì)于大的Eb/N0值，信道編碼和無(wú)信道編碼之間的差別是明顯的。在低于大約4dB的確定閾值，信道編碼甚至比完全沒有信道編碼的效率更低。然而，這種情況應(yīng)當(dāng)通過(guò)選擇足夠的處理增益來(lái)避免。
圖8表示在相同經(jīng)度但不同傾斜角的軌道上工作的多個(gè)衛(wèi)星。、r和λ是每個(gè)衛(wèi)星內(nèi)的固定坐標(biāo)，其中是相應(yīng)衛(wèi)星的緯度、r是偏心率和λ是經(jīng)度。衛(wèi)星801是在傾斜角為零的正常軌道A上工作。衛(wèi)星802和803是在傾斜角為正的傾斜軌道B和C上工作，而衛(wèi)星804是在傾斜角為負(fù)的傾斜軌道D上工作。借助圖8，將描述根據(jù)本發(fā)明的一些可能的衛(wèi)星配置。
實(shí)施例1在傾斜軌道上的一個(gè)衛(wèi)星首先，考慮傾斜軌道上僅有一個(gè)衛(wèi)星的情況，例如軌道B上的衛(wèi)星802。具有這一傾斜，如從地球所看到的，衛(wèi)星執(zhí)行如圖2所示的運(yùn)動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)特別導(dǎo)致衛(wèi)星每天南北振蕩。通常，衛(wèi)星的這種8字形運(yùn)動(dòng)降低了移動(dòng)用戶終端的接收性能。然而，本發(fā)明使它能夠通過(guò)提供擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)完全使用衛(wèi)星802用于移動(dòng)通信目的。
這個(gè)連接中的重要質(zhì)量是由擴(kuò)頻帶寬和信號(hào)帶寬之比定義的系統(tǒng)處理增益。處理增益是減小干擾對(duì)接收機(jī)性能影響的測(cè)量。因此，即使衛(wèi)星進(jìn)行根據(jù)圖2從地球站看到的運(yùn)動(dòng)，并因此不能滿足使用常規(guī)調(diào)制技術(shù)通過(guò)直接入戶拋物面天線接收的要求，現(xiàn)在也可以使用擴(kuò)頻技術(shù)接收。
通過(guò)相應(yīng)地調(diào)整擴(kuò)頻比或擴(kuò)頻調(diào)制能夠?qū)崿F(xiàn)接收的和解擴(kuò)的負(fù)載信號(hào)p’(t)的差錯(cuò)率。這可以在所述用戶終端天線的給定天線增益的情況下進(jìn)行，以便對(duì)于典型地使用的天線來(lái)說(shuō)，差錯(cuò)率將足夠低。
然而，即使使用高處理增益時(shí)，也不能確保執(zhí)行完整的傳輸，因?yàn)榧俣ń邮諜C(jī)是移動(dòng)用戶終端。具體而言，必須考慮由于高層建筑、隧道和高山引起的衰落。除了由于在傾斜軌道上衛(wèi)星的外形運(yùn)動(dòng)引起的分集效應(yīng)之外，可以通過(guò)交織和緩沖來(lái)降低衰落影響。
一旦在用戶監(jiān)視器上開始實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流(例如視頻)，就必須以恒定速率提供數(shù)據(jù)。然而，該系統(tǒng)可以控制第一塊數(shù)據(jù)流何時(shí)傳遞給用戶的監(jiān)視器(等待時(shí)間)。緩沖數(shù)據(jù)越多，數(shù)據(jù)流啟動(dòng)等待時(shí)間越大，而且在服務(wù)器上服務(wù)請(qǐng)求塊的時(shí)間越長(zhǎng)。有利地，可以組合在傾斜軌道上衛(wèi)星的外形運(yùn)動(dòng)所引起的分集效應(yīng)與相同數(shù)據(jù)流的重復(fù)傳輸。
克服衰落效應(yīng)的另一種可能性是提供交織擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)s’(t)，它在解調(diào)之前被解交織。交織分開突發(fā)錯(cuò)誤并使它們看起來(lái)更加隨機(jī)，所以提高了準(zhǔn)確解碼的概率。交織塊編碼信號(hào)的若干塊長(zhǎng)度或者卷積編碼的信號(hào)的幾個(gè)約束長(zhǎng)度通常是足夠的。塊交織是最直接的前向方法，但延遲和存儲(chǔ)器要求是卷積和螺線交織技術(shù)的一半。以偽隨機(jī)交織避免周期地組合序列。交織原理和擴(kuò)頻調(diào)制的組合使得即使在很寬的帶寬上也能夠通過(guò)同步衛(wèi)星執(zhí)行移動(dòng)通信。如果確定的時(shí)間延遲是可接受的并且如果應(yīng)用前向存儲(chǔ)，甚至可以廣播視頻節(jié)目。
通過(guò)下述實(shí)施例本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將變得完全清楚了，所述實(shí)施例表示與第一實(shí)施例的最佳組合。
實(shí)施例2與實(shí)施例1組合的同步衛(wèi)星除了在軌道B上工作的衛(wèi)星802之外，現(xiàn)在假設(shè)具有固定位置和固定天線指向的同步衛(wèi)星801在軌道A上工作。顯然衛(wèi)星801可以以寬帶寬的常規(guī)方式工作。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，除了衛(wèi)星801之外，如上面針對(duì)實(shí)施例1所描述的，還可以提供衛(wèi)星802用于移動(dòng)通信。
實(shí)施例3用于GPS的傾斜軌道上的幾個(gè)衛(wèi)星GPS(全球定位系統(tǒng))已經(jīng)由美國(guó)國(guó)防部協(xié)調(diào)，并向用戶提供精確的定時(shí)和測(cè)距信息。該系統(tǒng)可能向普通用戶提供較低的精確度。
對(duì)于特定應(yīng)用，它對(duì)于獲得可用的替代GPS系統(tǒng)，例如因?yàn)槿哂嘣蚴怯杏玫?。在傾斜軌道上設(shè)置幾個(gè)衛(wèi)星就可以容易地實(shí)現(xiàn)這樣的系統(tǒng)。
確定接收機(jī)GPS坐標(biāo)的基本技術(shù)是以如下所述的三邊測(cè)量解決方法為基礎(chǔ)。例如，放置三個(gè)衛(wèi)星，其中每個(gè)衛(wèi)星的位置是已知的。如果能夠測(cè)量從每個(gè)衛(wèi)星到接收機(jī)的距離d1，d2和d3，則能夠確定接收機(jī)的未知位置。假設(shè)di表示每個(gè)衛(wèi)星相應(yīng)測(cè)量的距離，并假設(shè)(x，y，z)和(xi，yi，zi)分別表示接收機(jī)和每個(gè)衛(wèi)星Pi的卡笛爾坐標(biāo)。則下述關(guān)系成立di=(x-xi)2+(y-yi)2+(z-zi)2-(x-x0)2+(y-y0)2+(z-z0)2=fi(q→),]]>i＝1，2，3(1)其中q→=[x,y,z]T]]>是接收機(jī)的未知位置矢量。距離測(cè)量矢量表示為d→=f→(q→)----(2)]]>求解這個(gè)非線性等式中q的一般采用的方法是Gau β-Newton迭代法。 的最佳估計(jì)迭代地近似為 其中 是雅克比矩陣F→=∂f→∂q→∂f1∂x∂f1∂y∂f1∂z∂f2∂x∂f2∂y∂f2∂z∂f3∂x∂f3∂y∂f3∂z----(4)]]>然而，實(shí)際上不僅可以使用三邊測(cè)量結(jié)構(gòu)，也可以使用其它任意結(jié)構(gòu)，例如雙邊或四邊測(cè)量結(jié)構(gòu)。
如果接收機(jī)的時(shí)鐘偏移也是未知的，則需要四邊測(cè)量結(jié)構(gòu)。因此從接收機(jī)必須能夠看到所有的四個(gè)衛(wèi)星。在能夠以某種方式消除時(shí)鐘偏移的情況下，三邊測(cè)量結(jié)構(gòu)是足夠的。如果已經(jīng)可得到接收機(jī)的進(jìn)一步的坐標(biāo)，例如可以是海平線上的高度，甚至可以使用雙邊測(cè)量結(jié)構(gòu)。
為了執(zhí)行距離測(cè)量di，GPS配置中涉及的相應(yīng)的衛(wèi)星必須發(fā)送具有參考時(shí)間信息的參考信號(hào)。因此，可以計(jì)算出傳播時(shí)間以及距離di。在原理上，存在提供參考信號(hào)的兩種可能性，即通過(guò)透明的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器或通過(guò)星載處理。
如果GPS配置中涉及的所有衛(wèi)星都具有透明的轉(zhuǎn)發(fā)器，則由所有轉(zhuǎn)發(fā)器同時(shí)中繼包含該參考信號(hào)的相應(yīng)的上行鏈路信號(hào)。例如如果轉(zhuǎn)發(fā)器在下行鏈路上表現(xiàn)出不同的頻移，則能夠在接收機(jī)上實(shí)現(xiàn)分離。
如上所述的星載處理打開多個(gè)選擇以便發(fā)送參考信號(hào)給接收機(jī)。因?yàn)殡y以實(shí)現(xiàn)在公用上行鏈路信號(hào)基礎(chǔ)上的時(shí)間同步，還可能通過(guò)衛(wèi)星內(nèi)部通信實(shí)現(xiàn)GPS配置中所涉及的所有衛(wèi)星之間的時(shí)間同步。一旦如此實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星之間的時(shí)間同步，則例如使用如上面詳細(xì)描述的CDMA方案，可以由每個(gè)衛(wèi)星單獨(dú)地發(fā)送該參考信號(hào)。
權(quán)利要求
1.以下行鏈路信號(hào)照射地球上感興趣區(qū)域的方法，包括步驟操作傾斜軌道上的一個(gè)準(zhǔn)同步衛(wèi)星；和從所述準(zhǔn)同步衛(wèi)星向地球上感興趣的所述區(qū)域發(fā)送擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)s’(t)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括步驟以確定擴(kuò)頻比的擴(kuò)頻調(diào)制來(lái)調(diào)制上行鏈路信號(hào)p(t)，生成擴(kuò)頻上行鏈路信號(hào)s(t)，將所述擴(kuò)頻上行鏈路信號(hào)s(t)發(fā)送給所述準(zhǔn)同步衛(wèi)星，并將所述擴(kuò)頻上行鏈路信號(hào)s(t)轉(zhuǎn)換成所述擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)s’(t)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括步驟將上行鏈路信號(hào)發(fā)送給所述準(zhǔn)同步衛(wèi)星，在所述準(zhǔn)同步衛(wèi)星內(nèi)星載處理以確定擴(kuò)頻比的擴(kuò)頻調(diào)制的上行鏈路信號(hào)，生成所述擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)s’(t)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的方法，其中所述衛(wèi)星的位置保持被限制為經(jīng)度漂移校正和偏心率教正。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的方法，其中其它衛(wèi)星與組成衛(wèi)星組的所述準(zhǔn)同步衛(wèi)星共同放置工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述衛(wèi)星組中的每個(gè)衛(wèi)星發(fā)送單獨(dú)的擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)si’(t)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中給予每個(gè)擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)s’(t)具有低成對(duì)交叉相關(guān)性的、用于碼分多址(CDMA)的它自己的擴(kuò)頻序列。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7之一的方法，其中所述衛(wèi)星組的至少兩個(gè)衛(wèi)星發(fā)送參考信號(hào)，其中每個(gè)參考信號(hào)包括參考時(shí)間信息和與發(fā)送衛(wèi)星有關(guān)的參考軌道信息。
9.移動(dòng)用戶終端，包括低方向性的移動(dòng)天線，適合于接收擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)s’(t)，該信號(hào)由傾斜軌道上工作的準(zhǔn)同步衛(wèi)星發(fā)射；和一個(gè)處理單元，以擴(kuò)頻解調(diào)來(lái)解調(diào)所述擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)s’(t)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的移動(dòng)用戶終端，其中該移動(dòng)天線適合于接收10GHz頻率以上的信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9和10之一的移動(dòng)用戶終端，其中該移動(dòng)天線適合于接收從準(zhǔn)同步衛(wèi)星和與該準(zhǔn)同步衛(wèi)星共同放置工作的至少另一個(gè)衛(wèi)星發(fā)送的參考信號(hào)，其中每個(gè)參考信號(hào)包括參考時(shí)間信息和與該發(fā)送衛(wèi)星有關(guān)的參考軌道信息，并且其中該處理單元包括一個(gè)位置處理器，根據(jù)參考信號(hào)確定移動(dòng)用戶終端的坐標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有移動(dòng)用戶終端的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。為了提供通過(guò)常規(guī)通信衛(wèi)星就能在地球上所感興趣的任意區(qū)域與移動(dòng)用戶終端通信的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，一個(gè)準(zhǔn)同步衛(wèi)星工作在傾斜軌道上，并將擴(kuò)頻下行鏈路信號(hào)s’(t)發(fā)送給地球上所感興趣的所述區(qū)域，從而由移動(dòng)用戶終端接收和解擴(kuò)。
文檔編號(hào)H04B7/204GK1455992SQ01815450
公開日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2001年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月28日
發(fā)明者格哈德·貝特沙伊德, 居伊·阿勒 申請(qǐng)人:Ses阿斯特拉有限公司