Определение сдвигов частоты в системах связи

Определение сдвигов частоты в системах связи

Реферат

 

Способ и устройство предназначены для определения сдвигов частоты, вызванных погрешностью генератора или доплеровскими эффектами в абонентском терминале в системе связи. Система включает по меньшей мере один абонентский терминал и базовую станцию или станцию сопряжения для установки связи через спутник. Сигнал (500) связи предварительно корректируется (512) с учетом известных доплеровских эффектов, например, станциями сопряжения и передающим спутником, если спутник используется, и передается к абонентскому терминалу. Абонентский терминал определяет частоту сигнала относительно генератора (516, 518) опорной частоты и трактует любую обнаруженную разность как возникающую полностью в результате доплеровского сдвига. Разность частот передается либо в качестве данных в передаче по обратным линиям (524, 526) связи, либо используется как коэффициент предварительной коррекции для таких передач (522, 526). Частота сигналов абонентского терминала обратной линии связи измеряется на станции (528) сопряжения, снова производя компенсацию на известные доплеровские эффекты, для обеспечения измерения номинальной погрешности (530). Измеренные погрешность частоты или сдвига частоты затем делятся пополам, чтобы получить погрешность доплеровского сдвига, или делятся пополам и масштабируются к соответствующей частоте, чтобы получить погрешность генератора (532) абонентского терминала. Обнаруженная погрешность может передаваться к абонентскому терминалу (534) для использования при коррекции выходной частоты генератора или для регулировки его синхронизации или временного слежения для абонентского терминала. С другой стороны, обнаруженная погрешность может быть включена в качестве данных в последующие сигналы для использования станциями сопряжения или базовыми станциями (538, 540). Технический результат - повышение быстродействия. 4 с. и 28 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к управлению частотой и синхронизацией, и, более точно, к способу определения и компенсации погрешностей частоты в генераторах опорной частоты, используемых в приемниках систем связи. Изобретение дополнительно относится к способу определения и компенсации доплеровских эффектов, вызванных относительным движением между передатчиками и приемниками.

Современные околоземные системы связи, такие как беспроводные системы передачи данных или телефонные системы, используют, в пределах предварительно заданных географических областей или сотовых зон, базовые станции, также называемые активными центрами сотовых зон для передачи сигналов связи к-и из одного или более абонентских терминалов или абонентов системы. Установленные на спутнике системы связи используют базовые станции, называемые станциями сопряжения, и один или более спутников для передачи сигналов связи между станциями сопряжения и одним или более абонентскими терминалами. Базовые станции и станции сопряжения обеспечивают линии связи от каждого абонентского терминала к другим абонентским терминалам или к пользователям других подсоединенных систем связи, таких как коммутируемая телефонная сеть общего пользования. Абонентские терминалы в таких системах могут быть фиксированными или подвижными, например, такими как мобильный телефон, а также могут быть расположены вблизи станции сопряжения или вдали от нее.

Некоторые системы связи используют МДСКР (CDMA) сигналы (сигналы множественного доступа в системах с кодовым разделением каналов) с расширенным спектром, например, раскрытые в патенте США 4901307 от 13 февраля 1990 г., озаглавленном "Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite Or Terrestrial Repeaters".

В обычной системе связи с расширением спектра используется одна или более предварительно выбранных псевдошумовых (PN) кодовых последовательностей для того, чтобы модулировать или "расширять" информационные сигналы в пределах заданной спектральной полосы перед модуляцией на сигнал несущей частоты для передачи в качестве сигналов связи. Расширение спектра псевдошумовым кодом - хорошо известный в технике способ передачи сигналов с расширенным спектром, который производит сигналы для передачи с такой шириной полосы, которая намного больше ширины полосы сигнала данных. В канале связи или линии связи от базовой станции или от станции сопряжения к абонентскому терминалу псевдошумовые коды расширения или двоичные последовательности используются для различения сигналов, передаваемых различными базовыми станциями или по другим различным радиолучам, а также многолучевых сигналов. Такая ситуация описывается в литературе как прямая линия связи.

В обычной МДСКР системе с расширением спектра канализирующие коды используются для того, чтобы различать сигналы, предназначенные для различных абонентских терминалов в пределах сотовой зоны или спутникового суб-луча на прямой линии связи. Каждый абонентский приемопередатчик имеет собственный ортогональный канал, обеспеченный на прямой линии связи путем использования уникального "канализирующего" ортогонального кода. Сигналы, передаваемые по этим каналам, в основном упоминаются как "сигналы радиообмена". Для "пэйджинговых" сигналов (сигналов системы поискового вызова), сигналов "синхронизации" и других сигналов, передаваемых к пользователям системы, обеспечиваются дополнительные каналы или сигналы прямой линии связи. Для реализации канализирующих кодов в основном используются функции Уолша.

Дополнительные подробности принципа действия этого типа устройства передачи находятся в патенте США 5103459, озаглавленном "System And Method For Generating Signal Waveforms In A CDMA Cellular Telephone".

МДСКР системы связи с расширением спектра, типа раскрытых в вышеупомянутых патентах, подразумевают использование когерентной модуляции и демодуляции для коммуникаций абонентских терминалов прямой линии связи. В системах связи, использующих этот подход, "пилот-сигнал" несущей или просто "пилот-сигнал" используется как когерентный сигнал опорной фазы для сигналов прямой линии связи. Пилот-сигнал представляет собой сигнал, который в основном не содержит модуляцию данных и передается станцией сопряжения или базовой станцией через всю зону обслуживания в качестве опорного сигнала.

Пилот-сигналы используются абонентскими терминалами для того, чтобы получать начальную синхронизацию системы и отслеживание времени, частоты и фазы других сигналов, передаваемых базовыми станциями или станциями сопряжения. Информация о фазе, получаемая в результате отслеживания несущей пилот-сигнала, используется как опорная фаза несущей для когерентной демодуляции других сигналов системы или сигналов (данных) радиообмена. Эта методика позволяет многочисленным сигналам радиообмена совместно использовать общий пилот-сигнал в качестве опорной фазы, обеспечивая менее дорогостоящий и более эффективный механизм отслеживания. Каждой базовой станцией или станцией сопряжения обычно передается единый пилот-сигнал для каждой используемой частоты, упоминаемый нами как сигнал системы с МДСКР каналами или суб-лучами, и который совместно используется всеми абонентскими терминалами, принимающими сигналы из этого источника на этой частоте.

Когда абонентские терминалы не принимают или не передают сигналы радиообмена, информация может быть передана к ним посредством использования одного или более сигналов, известных как сигналы или каналы поискового вызова. Например, когда запрос посылается в конкретный мобильный телефон, базовая станция или станция сопряжения предупреждает этот мобильный телефон посредством сигнала поискового вызова. Сигналы поискового вызова используются для того, чтобы определять наличие запроса, какой из каналов радиообмена использовать, а также дополнительную служебную информацию системы распределения, наряду со специальными сообщениями абонента системы. Система связи может иметь несколько сигналов или каналов поискового вызова. Сигналы синхронизации могут также использоваться для передачи системной информации, полезной для содействия временной синхронизации. Все эти сигналы действуют как совместно используемые ресурсы таким же образом, как и пилот-сигналы.

Посылая сигнал разрешения доступа по обратной линии связи, абонентские терминалы могут отвечать на сообщение, полученное на сигнале поискового вызова. То есть сигнал следует по пути от абонентского терминала к базовой станции или к станции сопряжения. Сигналы разрешения доступа также используются абонентскими терминалами, когда абонентские терминалы посылают запросы, и иногда эти сигналы упоминаются как сигналы определения возможности доступа. Кроме того, дополнительные длинные псевдошумовые коды, которые не являются ортогональными, обычно используются для создания каналов радиообмена обратной линии связи. Одновременно для улучшения передачи данных обратной линии связи может использоваться некоторая форма М-кратной модуляции, использующая набор ортогональных кодов.

Как и для любой системы связи, сигналы прямой линии связи принимаются абонентским терминалом и преобразуются с понижением частоты в полосу частот модулирующих сигналов для дополнительной обработки. Сразу после преобразования с понижением частоты сигналы обрабатываются в цифровой форме, чтобы детектировать конкретный пилот-сигнал или принимаемые сигналы и чтобы демодулировать связанные сигналы поискового вызова, синхронизации и радиообмена. Для систем с расширением спектра псевдошумовые коды расширения применяются во время демодуляции для свертки сигналов и канализирующие коды коррелируются с сигналами для представления данных.

Для приема, преобразования с понижением частоты и демодуляции, а также для корректной работы в таких системах абонентский терминал должен использовать общую опорную частоту совместно с базовыми станциями или станциями сопряжения, передающими обрабатываемые сигналы. То есть из-за того, что информация передается в фазе несущей сигнала, частота несущей должна точно детектироваться и положение относительных фаз множественных несущих должно также определяться. Без достаточно точной настройки частоты несущая не может быть удалена должным образом и цифровые сигналы не могут быть точно свернуты и демодулированы.

Псевдошумовые коды расширения и ортогональные канализирующие коды не могут быть точно удалены без соответствующей синхронизации системы или синхронизации сигнала. Если коды применяются с неправильной синхронизацией, сигналы будут просто появляться в виде шума, и нельзя будет передать никакой информации. Определение положений спутников, абонентских терминалов и временных сдвигов кодовой синхронизации, используемых в таких системах, также зависят от точного знания времени или относительного временного смещения. Абонентские терминалы полагаются на точность гетеродинов для поддержания соответствующей тактовой частоты, синхронизации событий и относительных значений времени по отношению к синхронизации базовой станции или станции сопряжения и абсолютного хронологического описания последовательности событий или зависимостей.

Для содействия этому процессу источники частоты гетеродина в абонентских терминалах могут быть выполнены таким образом, чтобы работать с высокой точностью, или могут включать в себя наиболее усовершенствованные схемы синхронизации или генераторы частоты. Приемники могут быть добавлены для того, чтобы детектировать "универсальное время" для поддержания хронологической точности, например, посредством использования известных сигналов системы GPS (система глобального позиционирования).

Однако такие элементы в основном нежелательны по нескольким причинам. Во-первых, стоимость их материала или изготовления препятствует использованию во многих коммерческих применениях, таких как телефоны для сотовой связи. Во-вторых, их сложность влияет на надежность абонентского терминала, особенно для обычных коммерческих окружающих сред. Кроме того, потребление энергии может увеличиться для более сложных или специализированных схем, что отрицательно влияет на срок службы элемента питания для мобильных устройств связи.

Выходная частота опорных источников могла бы также проверяться, регулироваться или настраиваться, используя различные формы управления с обратной связью. Однако системы связи, использующие спутники с негеостационарными орбитами, проявляют высокую степень относительного движения абонентского терминала и спутника. Это создает довольно значительный доплеровский сдвиг частоты в кажущейся частоте несущей сигналов в пределах линий связи. Такие доплеровские эффекты должны также учитываться при определении погрешности генератора или дрейфа во время использования и снижают полезность обычных систем фазовой автоподстройки частоты ФАПЧ, а также других систем управления с обратной связью. Опять же для осуществления этих решений необходима нежелательная сложность. Это также справедливо для систем связи, расположенных не на спутниках, которые устанавливают связь с подвижными абонентскими терминалами или с перемещающимися платформами с ретрансляторами другого типа, которые двигаются на высоких скоростях.

Поэтому любая система, которую хотят использовать для детектирования дрейфа или погрешностей выходных частот генератора, должна быть способна также учитывать влияние доплеровских эффектов на передаваемые сигналы. К сожалению, в то время как относительное движение между станциями сопряжения и спутниками определяется хорошо, движение между спутниками и абонентскими терминалами - нет. Известные схемы систем связи были неспособны учитывать воздействие доплеровских эффектов, обусловленное этим последним движением, особенно при наличии одновременных погрешностей генератора.

Одно из технических решений, используемых для того, чтобы содействовать компенсации доплеровских эффектов или погрешностей генератора, состоит в том, чтобы использовать то, что называется буферным устройством для устранения искажений из-за перекоса, которое временно запоминает часть принятых сигналов так, что они могут сдвигаться во времени. Размер и объем памяти буферного устройства для устранения искажений из-за перекоса определяет пределы величины сдвига частоты или погрешности, которую может компенсировать устройство. Размеры буферного устройства ограничиваются известными факторами стоимости и конструкции. К сожалению, для больших величин доплеровского смещения величина памяти сигнала, необходимая для осуществления компенсации, превышает обычный объем памяти буферного устройства для устранения искажений из-за перекоса. Кроме того, если генератор абонентского терминала в значительной степени дрейфует или продолжает дрейфовать во время связи, что является вероятным для систем, использующих недорогие генераторы, то погрешности частоты также превышают объем памяти буферного устройства для устранения искажений из-за перекоса, и синхронизация линии связи теряется.

Следовательно, имеется необходимость в способе и устройстве для разделения и определения как погрешностей точности генератора или частотной синхронизации, так и погрешностей, вызванных доплеровскими эффектами, испытываемыми абонентскими терминалами, действующих в системе связи. Это решение должно быть обеспечено очень надежно, без неуместной сложности или увеличения стоимости. Особенно желательно измерять и учитывать доплеровские эффекты, возникающие между абонентскими терминалами и спутниками, ретранслирующими сигналы связи.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания способа для разделения погрешностей генератора приемника и доплеровских эффектов, возникающих в абонентских терминалах, действующих в пределах системы связи.

Другой задачей настоящего изобретения является разработка способа определения относительной величины погрешностей в генераторах приемников системы связи, в которых сигналы связи испытывают высокие уровни доплеровского смещения.

Еще одной задачей изобретения является разработка способа определения относительной величины доплеровского смещения частоты принимаемого сигнала в абонентских терминалах в системах связи.

Преимущество изобретения состоит в том, что оно может быть осуществлено с минимальным усложнением и даже не требуя настройки частоты генератора абонентского терминала.

Эти и другие задачи и преимущества реализуются в способе и устройстве для быстрого обнаружения сдвигов частоты, например, таких, которые вызваны погрешностями в генераторах, используемых абонентскими терминалами в системах связи, или доплеровскими сдвигами. Иллюстративные системы связи включают беспроводные МДСКР системы связи с расширением спектра, использующие низкоорбитальные спутники Земли, а абонентские терминалы обычно содержат радиотелефоны. Однако специалисту должно быть очевидно, что настоящее изобретение может также применяться к разнообразным спутниковым системам и формам сигналов или к неспутниковым ретрансляционным системам.

Согласно предпочтительному варианту воплощения настоящего изобретения сигнал передается на заданной несущей частоте от станции сопряжения или базовой станции к абонентскому терминалу, с использованием передатчиков аналоговых сигналов. Этот сигнал обычно является пилот-сигналом или сигналом поискового вызова, хотя могут также использоваться и сигналы других типов или названий. Предпочтительно, чтобы сигнал предварительно корректировался с учетом коэффициента доплеровского сдвига для известного доплеровского смещения частоты, возникающего между базовой станцией или станцией сопряжения и спутником, используемым для передачи сигнала. Когда для передачи сигнала спутник не используется, такой доплеровский сдвиг обычно не компенсируется. Этот процесс использует элемент предварительной коррекции, связанный с аналоговым передатчиком базовой станции или станции сопряжения, предпочтительно на входном тракте полосы частот модулирующих сигналов.

Приемник абонентского терминала измеряет величину сдвига частоты относительно ожидаемой номинальной несущей частоты передачи для сигналов, достигающих абонентского терминала. Этот сдвиг определяется относительно генератора абонентского терминала, масштабированного для соответствующей полосы частот. Измеренный сдвиг трактуется как возникающий в результате исключительно второго коэффициента доплеровского сдвига или доплеровского сдвига, возникающего между спутником и абонентским терминалом, и определяет желаемый коэффициент предварительной коррекции частоты, который может использоваться для генерации соответствующих сигналов обратной линии связи. В системах, в которых для приема сигналов от системы связи спутник не используется, измеренный сдвиг трактуется также как второй коэффициент доплеровского сдвига, но только возникающий между абонентским терминалом и базовой станцией.

Абонентский терминал использует передатчик для генерации сигналов обратной линии связи для передачи к станции сопряжения или к базовой станции, через тот же спутник, в тех системах, в которых спутник используется. Сигналы обратной линии связи обычно, но не обязательно, генерируются номинально на другой несущей частоте, но включают любую погрешность генератора, масштабированную к полосе частот передачи из-за преобразования с повышением частоты. Этот сигнал может либо иметь частоту, предварительно скорректированную с использованием желаемого коэффициента предварительной коррекции, либо коэффициент предварительной коррекции может быть присоединен или введен в сигнал для передачи в качестве информации о сдвиге частоты. Когда этот сигнал обратной линии связи принимается на станции сопряжения, то первый коэффициент доплеровского сдвига, там где имеется только он один, удаляется из частотных измерений, например, путем настройки опорной частоты приемника или путем использования фазовращателя. Если в абонентском терминале не применялась предварительная коррекция частоты в отношении второго коэффициента доплеровского сдвига (плюс погрешность), то станция сопряжения для этого использует информацию, обеспеченную абонентским терминалом.

Для линии связи этого абонентского терминала выполняется измерение частотного сдвига или разности между частотой сигнала обратной линии связи абонентского терминала, скорректированного относительно первого коэффициента доплеровского сдвига, и частотой обратной линии связи, ожидаемой станцией сопряжения. Этот сдвиг обеспечивает измерение номинальной погрешности, на которую может воздействовать базовая станция или станция сопряжения, например, используя один или более управляющих процессоров для того, чтобы разделить значение пополам и масштабировать его к частоте генератора абонентского терминала, потому что оно представляет собой удвоенную погрешность генератора для абонентского терминала с удаленным доплеровским сдвигом для канала обратной линии связи.

Погрешность, обнаруженная в соответствии с настоящим изобретением, может затем передаваться к абонентскому терминалу для дальнейшего использования при настройке или компенсации выходной частоты генератора, или может использоваться базовыми станциями и станциями сопряжения для компенсации погрешностей частоты в принимаемых сигналах. То есть абонентский терминал может регулировать или компенсировать погрешность частоты генератора, чтобы приблизиться к точности генератора станции сопряжения, таким образом, снижая погрешность частоты в терминале. Такая регулировка может иметь место на периодических интервалах или тогда, когда это желаемо, для обеспечения точности конкретной системы связи.

Данные о погрешностях генератора могут также использоваться для регулировки синхронизации абонентского терминала, отслеживания времени или относительного времени, в дополнение к настройке частоты. То есть местное время в абонентском терминале регулируется с целью учета погрешностей, вызванных ошибками или погрешностью частоты генератора, таким образом, чтобы параметры, зависящие от времени, были определены более точно. Кроме того, синхронизация и внутренние тактовые сигналы могут регулироваться таким образом, чтобы синхронизация псевдошумовых и ортогональных кодов регулировалась путем опережения или задержки применения таких кодов на заданное число чипов, с целью учета погрешностей синхронизации, вызванных погрешностями генератора.

В некоторых системах связи или терминалах для абонентского терминала такой метод может оказаться неудобным или нерентабельным для выполнения точных настроек по частоте передачи, необходимых для точной коррекции частоты. С другой стороны, абонентский терминал не регулирует частоту генератора, а запоминает значение погрешности в элементе памяти или другом известном запоминающем устройстве. Затем значение погрешности восстанавливается на некоторой предварительно заданной основе и добавляется или вводится в сигналы связи, чтобы информировать приемные станции сопряжения о приблизительной величине погрешности генератора в данный момент. Значение величины погрешности может посылаться как часть запроса доступа, или зондирующих сообщений, или сигналов радиообмена. Погрешность при желании может также посылаться к станции сопряжения в качестве исключительных данных в отдельном сигнале.

Перенос данных о погрешности без фактической коррекции опорной частоты генератора упоминается как "виртуальная предварительная коррекция". То есть принимаемые сигналы могут обрабатываться базовыми станциями или станциями сопряжения так, как будто они были предварительно скорректированными на протяжении всего времени, когда они имеют эти данные.

В альтернативном варианте воплощения частотные сдвиги, измеренные в абонентском терминале, трактуются как получающиеся исключительно в результате погрешности генератора в абонентском терминале, и это используется для того, чтобы установить желаемое значение предварительной коррекции частоты для сигналов обратной линии связи. В этой конфигурации частота сигналов обратной линии связи, измеренная на базовой станции или станции сопряжения, с известным устраненным доплеровским сдвигом, возникающим на пути от станции сопряжения к спутнику, обеспечивает номинальную оценку доплеровского сдвига, возникающего на пути от спутника к абонентскому терминалу или на пути от базовой станции к абонентскому терминалу. Это значение может быть разделено пополам, поскольку оно представляет собой удвоенный доплеровский сдвиг на абонентском терминале с исключенной погрешностью генератора для абонентского терминала. Как и ранее, эта оценка доплеровского сдвига может передаваться к абонентскому терминалу для улучшения предварительной коррекции частоты или для использования в виртуальной предварительной коррекции.

Результатом является быстрый механизм для отделения погрешности генератора от доплеровских эффектов в абонентском терминале, так, что погрешности могут быть определены без требования чрезмерно сложных или дорогих схем. Это может быть выполнено без требования к абонентскому терминалу как исправления таких погрешностей, так и исправления доплеровских эффектов.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых фиг.1 изображает известную систему связи, в которой используется настоящее изобретение; фиг. 2 изображает схему устройства приемопередатчика для использования в абонентском терминале; фиг. 3 изображает схему устройства передачи и приема для использования в станции сопряжения или базовой станции; фиг. 4 изображает схему устройства слежения за частотой, предназначенное для использования в приемниках в системе связи согласно фиг. 1; фиг.5 изображает шаги, используемые для введения процесса детектирования погрешности по частоте согласно настоящему изобретению; фиг.6 изображает шаги, используемые для введения процесса детектирования доплеровского сдвига согласно настоящему изобретению.

Настоящее изобретение представляет собой способ и устройство для измерения погрешности генератора или изменений частоты генератора в абонентском терминале при наличии доплеровского эффекта или для измерения доплеровского сдвига при наличии погрешностей генератора. Настоящее изобретение эффективно отделяет погрешности генератора от некоторых доплеровских сдвигов прямой линии связи таким образом, чтобы они могли быть обнаружены и скомпенсированы. Изобретение осуществляет это посредством измерения сдвигов между локальной опорной или ожидаемой частотой и частотой сигналов прямой линии связи, принимаемых абонентским терминалом, предварительно скорректированной относительно доплеровского сдвига, возникающего на пути спутник - станция сопряжения, там где это уместно. Измеренные сдвиги трактуются как возникающие исключительно в результате доплеровского сдвига между базовой станцией или спутником и абонентским терминалом, и используются для того, чтобы установить желаемое значение предварительной коррекции частоты или коэффициент для сигналов обратной линии связи. Сдвиг частоты измеряется для таких сигналов обратной линии связи, поступающих на базовую станцию или станцию сопряжения от абонентского терминала, относительно ожидаемой частоты, с устраненным, где это необходимо, известным доплеровским сдвигом на линии спутник - станция сопряжения, для измерения номинальной погрешности. Это измерение делится пополам и масштабируется к частоте генератора абонентского терминала, потому что оно представляет собой удвоенную погрешность генератора для абонентского терминала с устраненным доплеровским сдвигом для всех участков тракта обратной линии связи.

С другой стороны, сдвиги, измеренные в абонентском терминале, трактуются как возникающие исключительно в результате погрешности генератора абонентского терминала и используются, чтобы установить желаемое значение предварительной коррекции частоты. В этой ситуации сдвиг частоты сигналов обратной линии связи, поступающих на базовые станции или станции связи, измеряется с устраненным известным доплеровским сдвигом, возникающим на пути спутник - станция сопряжения, с целью обеспечения номинальной оценки доплеровского сдвига прямой линии связи или линии связи от спутника к абонентскому терминалу. Затем это значение делится пополам и используется в качестве оценки доплеровского сдвига абонентского терминала.

Настоящее изобретение особенно подходит для использования в системах связи, использующих низкоорбитальные спутники Земли. Однако специалисту должно быть понятно, что концепция настоящего изобретения может также применяться к спутниковым системам, которые не используются для целей связи. Изобретение также применимо к спутниковым системам, в которых спутники перемещаются не по низким орбитам, или к не спутниковым ретрансляционным системам, если в них имеется относительное перемещение между станциями сопряжения или базовыми станциями и абонентскими терминалами, достаточное для того, чтобы влиять на принимаемые частоты несущей.

Предпочтительный вариант воплощения изобретения обсуждается подробно далее. Специалист признает, что могут использоваться и другие шаги, конфигурации и компоновки без отступления от сущности и рамок настоящего изобретения. Настоящее изобретение может найти применение в разнообразных беспроводных системах передачи информации и связи, включая предназначенные для определения положения, а также в спутниковых и наземных сотовых телефонных системах. Предпочтительным применением является применение в беспроводных МДСКР системах связи с расширением спектра, предназначенных для подвижной или мобильной телефонной службы сервиса, обычно использующей спутниковые ретрансляторы.

На фиг.1 иллюстрируется пример системы радиосвязи, в которой оказывается полезным применение настоящего изобретения. Подразумевается, что эта система связи использует сигналы связи МДСКР типа, но это не обязательно. В части системы 100 связи (фиг.1) показаны одна базовая станция 112, два спутника 116 и 118 и две связанных станции сопряжения или концентратора 120 и 122, предназначенные для осуществления связи с двумя отдаленными абонентскими терминалами 124 и 126. Обычно базовые станции и спутники/станции сопряжения являются компонентами отдельных систем связи, упоминаемых как наземные и спутниковые, хотя это необязательно. Общее количество базовых станций, станций сопряжения и спутников в таких системах зависит от желаемой пропускной способности системы и других факторов, хорошо изученных в технике.

Каждый из абонентских терминалов 124 и 126 имеет или содержит устройство беспроводной связи, такое как телефон сотовой связи, приемопередатчик данных или приемник поискового вызова или определения положения, и по желанию может быть ручным или может быть установленным на транспортном средстве. Здесь абонентские терминалы иллюстрируются в виде ручных телефонов. Однако концепции изобретения применимы к неподвижным модулям, где желательно наличие службы сервиса дальней беспроводной связи, включая "внутренние", а также "открытые" местоположения.

Вообще лучи от спутников 116 и 118 охватывают различные географические территории в заданных конфигурациях. Лучи на различных частотах, также называемые как МДСКР каналы или "суб-лучи", могут направляться так, чтобы перекрывать одну и ту же область. Специалистам также должно быть понятно, что зона охвата луча или зона обслуживания для многочисленных спутников, или конфигурации антенн для многочисленных базовых станций, могут рассчитываться так, чтобы перекрыться полностью или частично в данной области в зависимости от структуры системы связи и типа предлагаемой службы сервиса, и от того, достигается ли пространственное разнесение.

К настоящему времени было предложено большое количество многоспутниковых систем связи с иллюстративной системой, использующей порядка 48 или более спутников, движущихся в восьми различных орбитальных плоскостях на низкой околоземной орбите для обслуживания большого количества абонентских терминалов. Однако специалист легко поймет, как концепции настоящего изобретения применимы к разнообразным спутниковым системам и конфигурациям станций сопряжения, включая другие орбитальные расстояния и расположения спутников. В то же самое время изобретение одинаково применимо к наземным системам различных конфигураций базовых станций.

Некоторые возможные пути прохождения сигналов иллюстрируются для сообщений, передаваемых между абонентскими терминалами 124 и 126 и базовой станцией 112, или через спутники 116 и 118 со станциями сопряжения 120 и 122. Линии связи базовая станция - абонентский терминал показаны линиями 130 и 132. Линии связи спутник - абонентский терминал между спутниками 116 и 118 и абонентскими терминалами 124 и 126 показаны линиями 140, 142 и 144. Линии связи станция сопряжения - спутник, между станциями сопряжения 120 и 122 и спутниками 116 и 118, показаны линиями 146, 148, 150 и 152. Станции сопряжения 120 и 122 и базовая станция 112 могут использоваться как часть одно- или двусторонних систем связи или просто для того, чтобы передавать сообщения или данные к абонентским терминалам 124 и 126.

Система связи 100 в основном включает один или более глобальных контроллеров 160 системы или коммутирующих сетей. Иллюстративными элементами, используемыми в таких контроллерах, являются службы переключения мобильной телефонной связи (MTSO, СПМТ), которые включают интерфейс и схемы обработки для управления маршрутизацией телефонных звонков между коммутируемой телефонной сетью общего пользования (PSTN, КТСОП) и станциями сопряжения. Другое примерное оборудование включает центры управления наземными операциями и командные центры, которые обеспечивают глобальный контроль системы над синхронизацией, псевдошумовым и ортогональным кодом и присвоением частот, доступом к системе и т.д. для станций сопряжения и спутников. Линия 162 связи, соединяющая контроллеры 160 с различными станциями сопряжения или базовыми станциями, может быть установлена, используя известные методы, такие как закрепленные телефонные линии, оптоволоконные линии связи или микроволновые или выделенные линии спутниковой связи, но не ограничиваясь ими.

На фиг.2 иллюстрируется пример приемопередатчика 200 для использования в абонентском терминале 106. Приемопередатчик 200 использует по меньшей мере одну антенну 210 для приема сигналов связи, которые передаются в аналоговый приемник 214, где они преобразуются с понижением частоты, усиливаются и преобразуются в цифровую форму. Элемент антенного переключателя (дуплексора) 212 обычно используют для того, чтобы обеспечить возможность одной антенне выполнять и функции приема, и функции передачи. Однако некоторые системы используют отдельные антенны для работы на разных частотах приема и передачи.

Цифровые сигналы связи с выхода аналогового приемника 214 передаются по меньшей мере к одному приемнику 216А цифровых данных и по меньшей мере к одному цифровому приемнику 218 поискового устройства. Дополнительные приемники 216B-216N цифровых данных могут использоваться для получения желаемых уровней разнесения сигналов, в зависимости от приемлемого уровня сложности модулей, что должно быть очевидно для специалиста.

По меньшей мере один процессор 220, управляющий абонентским терминалом, соединяется с приемниками 216A-216N данных, а также с приемником 218 поискового устройства. Управляющий процессор 220 обеспечивает, наряду с другими функциями, основную обработку сигнала, синхронизацию, управление или координацию мощности и перераспределения каналов связи от одной ячейки к другой и выбор частоты, используемой для несущих сигналов. Другая основная функция управления, часто выполняемая управляющим процессором 220, представляет собой выбор или манипуляцию псевдошумовых кодовых последовательностей или ортогональных функций, которые должны использоваться для обработки форм сигналов связи. Обработка сигналов управляющим