Быстрое обнаружение и синхронизация сигнала для передач доступа

Быстрое обнаружение и синхронизация сигнала для передач доступа

Реферат

 

Изобретение относится к системам и сетям с расширенным спектром и множественным доступом, более конкретно к устранению (начальной) неопределенности синхронизации в передачах, принимаемых по каналам доступа в системе связи с расширенным спектром. Технический результат - устранение неопределенности синхронизации. Система и способ для быстрого обнаружения синхронизации передачи доступа используют зонд доступа, который передается ступенями. Первая ступень преамбулы зонда доступа расширена короткой псевдошумовой (ПШ) кодовой парой. Вторая ступень преамбулы зонда доступа расширена как короткой ПШ кодовой парой, так и длинным ПШ кодом. Передача зонда доступа ступенями уменьшает количество гипотез и, следовательно, время, необходимое приемнику, предпринимающему попытки обнаружить зонд доступа. 7 с. и 26 з.п.ф-лы, 2 табл., 10 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системам и сетям с расширенным спектром и множественным доступом. Более конкретно, настоящее изобретение относится к устранению (начальной) неопределенности синхронизации в передачах, принимаемых по каналам доступа в системе связи с расширенным спектром.

Уровень техники

Разработано множество различных систем и методов множественного доступа для передачи информации между большим количеством системных пользователей. Однако методы модуляции с расширенным спектром, к примеру, используемые в системах связи с множественным доступом и кодовым разделением каналов (МДКР), дают существенные преимущества по сравнению с другими системами модуляции, особенно при предоставлении услуг большому количеству пользователей системы связи. Такие методы раскрыты в патенте США №4901307, выданном 13 февраля 1990, "Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite or Terrestrial Repeaters" и патенте США №5691974, выданном 25 ноября 1997, "Method And Apparatus For Using Full Spectrum Transmitted Power In A Spread Spectrum Communication System For Tracking Individual Recipient Phase Time And Energy", права на которые принадлежат обладателю прав на настоящее изобретение.

В вышеупомянутых патентах раскрыты системы связи с множественным доступом, в которых каждый из большого числа обычно мобильных или удаленных системных пользователей использует по меньшей мере один приемопередатчик для связи с другими пользователями данной системы или пользователями других подсоединенных к ней систем, таких как телефонная коммутируемая сеть общего пользования. Приемопередатчики осуществляют связь через шлюзы и спутники или наземные базовые станции (которые иногда также называют сотовыми участками или сотами).

Базовые станции обеспечивают обслуживание в сотах, в то время как спутники обеспечивают обслуживание в зонах обслуживания или участках на поверхности земли. В любой системе повышение пропускной способности может быть достигнуто путем разбиения обслуживаемых географических регионов на секторы. Соты могут быть разделены на "секторы" путем использования направленных антенн на базовой станции. Подобным же образом зона спутника может быть географически разделена по "лучам" посредством применения системы антенн, формирующих такие лучи. Эти методы разделения региона обслуживания можно трактовать как создание обособленных зон путем использования взаимоувязанной направленности антенн или пространственного мультиплексирования. Кроме того, при наличии доступной полосы частот каждому из этих элементов разбиения, либо секторов, либо лучей, может быть присвоено множество каналов МДКР посредством использования частотного мультиплексирования (ЧМП). В спутниковых системах каждый канал МДКР определяется термином "сублуч", поскольку на один "луч" может приходиться несколько таких сублучей.

В системах связи, где используется МДКР, для передачи сигналов связи на шлюз или базовую станцию или от шлюза или базовой станции используются отдельные линии связи. Прямая линия связи относится к линии связи "базовая станция (шлюз) - терминал пользователя", при этом сигналы формируются в шлюзе или базовой станции и передаются системному пользователю или пользователям. Обратная линия связи относится к линии связи "терминал пользователя - базовая станция (шлюз)", причем сигналы формируются в терминале пользователя и передаются на шлюз или базовую станцию.

Обратная линия связи состоит, по меньшей мере, из двух отдельных каналов: канала доступа и обратного канала трафика. Канал доступа используется одним или несколькими терминалами пользователя с разделением времени для инициирования сообщения или ответа на сообщение от шлюза или базовой станции. Этот процесс обмена информацией определяется как передача доступа или "зонд доступа". Обратный канал трафика используется для передачи информации пользователя и сигналов от терминала пользователя на один или несколько шлюзов или базовых станций во время "вызова" или установки вызова. Структура или протокол для каналов доступа, сообщений и вызовов раскрыты в Стандарте IS-95 Ассоциации промышленности средств электросвязи (TIA) "Mobil Station - Base - Station Compatibility Standard For Dual - Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System".

В обычной системе связи с расширенным спектром для модуляции, или "расширения" информационных сигналов пользователя на заранее определенной спектральной полосе перед модуляцией несущей для передачи в виде сигналов связи используются одна или несколько предварительно выбранных псевдошумовых (ПШ) кодовых последовательностей. ПШ расширение является методом передачи с расширенным спектром, хорошо известным специалистам в данной области техники, при котором создается сигнал для передачи с шириной полосы частот, намного большей, чем у сигнала данных. В прямой линии связи для различения сигналов, передаваемых различными базовыми станциями, или передаваемых по различным лучам, а также многолучевых сигналов, используются ПШ расширяющие коды или двоичные последовательности. Эти коды обычно используются совместно всеми сигналами связи в данной соте, луче или сублуче.

В некоторых системах связи тот же набор ПШ расширяющих кодов прямой линии связи используется также и в обратной линии связи, как для канала трафика, так и для канала доступа обратной линии связи. В других предложенных системах связи для прямой линии связи и обратной линии связи используются разные наборы ПШ расширяющих кодов. В некоторых других системах связи предложено использовать разные наборы ШП расширяющих кодов в канале трафика и канале доступа обратной линии связи.

ПШ расширение выполняется с использованием пары псевдошумовых (ПШ) кодовых последовательностей, или ПШ кодовой пары, для модуляции или "расширения" информационных сигналов. Обычно одна ПШ кодовая последовательность используется для модуляции синфазного (I) канала, в то время как другая ПШ кодовая последовательность используется для модуляции квадратурного (Q) канала. Эта ПШ модуляция или кодирование выполняется перед модуляцией информационных сигналов сигналом несущей и передачей шлюзом или базовой станцией в виде сигналов связи по прямой линии связи. Иногда ПШ расширяющие коды называют также короткими ПШ кодами или последовательностями, поскольку они относительно "коротки" по сравнению с другими ПШ кодами или кодовыми последовательностями, используемыми системой связи.

В конкретной системе связи могут быть использованы короткие ПШ кодовые последовательности с разной длиной в зависимости от того, используются ли каналы прямой линии связи или обратной линии связи. Для прямой линии связи короткие ПШ последовательности обычно имеют длину от 2¹⁰ до 2¹⁵ кодовых элементов. Эти короткие ПШ коды используются для различения сигналов, передаваемых разными спутниками или шлюзами и базовыми станциями. Кроме того, для распознавания лучей конкретного спутника, или сот, используются сдвиги синхронизации данного короткого ПШ кода.

Для обратной линии связи в спутниковой системе короткие ПШ коды имеют длину последовательности порядка 2⁸ кодовых элементов. Эти короткие ПШ последовательности используются для того, чтобы дать возможность приемнику шлюза быстро обнаружить терминалы пользователей, которые пытаются получить доступ в систему связи, обходя при этом сложности, связанные с использованием "более длинных" коротких ПШ кодов, применяемых в прямой линии связи. В данном контексте термин "короткие ПШ коды" относится к коротким ПШ кодовым последовательностям (2⁸ кодовых элементов), используемым в обратной линии связи.

Еще одна ПШ кодовая последовательность, относящаяся к коду формирования каналов, используется для различения сигналов связи, передаваемых различными терминалами пользователей в соте или сублуче. ПШ коды формирования каналов также относят к длинным кодам, поскольку они относительно "длиннее", по сравнению с другими ПШ кодами, используемыми в системе связи. Длинный ПШ код, как правило, имеет длину порядка 2⁴⁵ кодовых элементов. Обычно сообщение доступа модулируется длинным ПШ кодом или конкретной "маскированной" версией такого кода до модуляции его коротким ШП кодом и последовательной передачи в виде зонда доступа на шлюз или базовую станцию. Однако короткий ПШ код и длинный ПШ код можно также объединить до модуляции сообщения доступа.

Когда приемник в шлюзе или базовой станции принимает зонд доступа, он должен свернуть этот зонд доступа, чтобы получить сообщение доступа. Это выполняется путем формирования гипотез, или предположений, относительно того, какими длинными ПШ кодами и какими короткими ПШ кодовыми парами модулировано принимаемое сообщение доступа. Для определения того, какая из гипотез является наилучшей оценкой для данного зонда доступа, вычисляется корреляция между данной гипотезой и зондом доступа. Выбирается та гипотеза, которая дает наибольшую корреляцию, обычно по отношению к заранее заданному пороговому значению. Как только подходящая гипотеза определена, зонд доступа свертывается с использованием выбранной гипотезы для получения сообщения доступа.

Неопределенность синхронизации представляет проблему для систем связи с расширенным спектром. Эта неопределенность синхронизации соответствует неопределенности начала ПШ кодовых последовательностей, то есть начальной точки или синхронизации кода. С возрастанием неопределенности синхронизации требуется формулирование большего числа гипотез для определения начала ПШ кодовых последовательностей. Правильная демодуляция сигналов в таких системах связи зависит от "знания" (наличия информации) того, где различные ПШ кодовые последовательности имеют свое начало в принимаемом сигнале. Сбой распознавания начала ПШ кодовых последовательностей, или правильной их синхронизации в соответствующие моменты времени, делает невозможной демодуляцию принимаемого сигнала.

Однако в системах спутниковой связи зонд доступа обнаружить особенно трудно из-за изменения расстояния между терминалом пользователя и ретранслятором спутника. Когда спутник вращается по орбите вокруг Земли, расстояние между терминалом пользователя и спутником значительно изменяется. Максимальное расстояние имеет место тогда, когда спутник расположен у линии горизонта по отношению к терминалу пользователя. Минимальное расстояние имеет место тогда, когда спутник расположен непосредственно "над головой" терминала пользователя. Эта разница в расстоянии создает неопределенность при "односторонней" (то есть, от терминала пользователя к шлюзу) синхронизации зонда доступа, оцениваемой величиной до 20 миллисекунд (мс). В зависимости от конкретной системы эта неопределенность может быть гораздо большей.

Для устранения неопределенности синхронизации приемнику шлюза возможно потребуется проанализировать десятки тысяч гипотез. Такой анализ может занять несколько секунд, в результате чего при установлении линии связи возникнет задержка, неприемлемая для пользователя. Кроме того, из-за ограниченного количества каналов в системе связи конкретный пользователь может фактически потерять возможность доступа в систему связи в течение нескольких минут, поскольку один или несколько пользователей могут установить связь, или вызов, до него.

Подобная ситуация возникает в системах связи, где используется протокол или методика сигнала доступа ALOHA с разделением на временные интервалы (слоты). Согласно этой методике канал доступа делится на ряд кадров фиксированной длины, или временных интервалов (слотов), используемых для приема сигналов. Сигналы доступа обычно имеют "пакетную" структуру, причем пакеты состоят из преамбулы и части для сообщения и должны поступать в начале обнаруженного временного интервала (слота). Отсутствие обнаружения зонда доступа в течение периода конкретного кадра приводит к тому, что передатчик, добивающийся доступа, должен будет вновь послать зонд доступа, чтобы дать возможность приемнику снова обнаружить этот зонд во время следующего кадра. Множество сигналов доступа, поступающих вместе, "вступают друг с другом в конфликт" и их обнаружения не происходит, что требует их повторной посылки. В любом случае синхронизация последовательных передач доступа при неудачном обнаружении с первой попытки основывается на временной задержке, равной случайному числу временных интервалов (слотов) или кадров. Величина задержки при обнаружении зонда возрастает на задержку, связанную с установкой схем обнаружения в приемнике в исходное состояние, для просмотра различных гипотез и задержку, связанную с другими зондами, обнаруженными первыми, как упоминалось выше. В конечном счете, если не устранить неопределенность синхронизации, зонд доступа может быть вообще никогда не обнаружен, по меньшей мере в течение практически допустимого времени.

Таким образом, при наличии предполагаемых неопределенностей синхронизации необходимо иметь систему и способ для быстрого обнаружения зонда доступа в системах связи с расширенным спектром.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение представляет собой новую и улучшенную систему и способ быстрого обнаружения и синхронизации зонда доступа от терминала пользователя, ведущего передачу в системе связи с расширенным спектром. Предпочтительно сначала не расширять зонд доступа короткой псевдошумовой (ПШ) кодовой парой и длинным ПШ кодом, а выполнить расширение зонда доступа ступенями. Во время первой ступени преамбула зонда доступа, содержащая пустые данные, сначала расширяется только короткой ШП кодовой парой. Во время второй ступени преамбула зонда доступа расширяется как короткой ПШ кодовой парой, так и длинным ПШ кодом.

Целью расширения зонда доступа по ступеням является уменьшение общего количества гипотез, которые потребуются приемнику для устранения неопределенности синхронизации в зонде доступа. Во время первой ступени зонда доступа в приемнике используется функция или операция грубого поиска для определения короткой ПШ кодовой пары, которой модулированы пустые данные преамбулы, что может быть обеспечено посредством блока грубого поиска. Определение короткой ПШ кодовой пары частично устраняет неопределенность синхронизации в функции длины короткой ПШ кодовой пары. Во время второй ступени зонда доступа после того, как приемник определил используемую короткую ПШ кодовую пару, в приемнике используется функция или операция точного поиска для определения длинного ПШ кода, которым модулированы пустые данные преамбулы, которые также расширяются как короткой ПШ кодовой парой, так и длинным ПШ кодом, что может быть обеспечено блоком точного поиска. Определение длинного ПШ кода окончательно устраняет неопределенность синхронизации зонда доступа.

Признаком настоящего изобретения является уменьшение общего числа гипотез, необходимых приемнику при обнаружении сигнала или зонда доступа. Уменьшение количества гипотез приводит к уменьшению интервала времени, необходимого для захвата зонда доступа. Таким образом, терминал пользователя испытывает значительно меньшую задержку при доступе в систему связи по сравнению с системами, где используются известные методы. Уменьшение количества гипотез увеличивает также вероятность установления соединения между терминалом пользователя и шлюзом.

Перечень фигур

Цели, признаки и преимущества настоящего изобретения очевидны из нижеследующего подробного описания, приводимого вместе с сопроводительными чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают на всех чертежах одинаковые элементы и на которых:

Фиг.1 - пример системы беспроводной связи, построенной и функционирующей согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2 - пример реализации линий связи, используемых между шлюзом и терминалом пользователя в системе связи;

Фиг.3 - более подробное представление канала доступа;

Фиг.4 - известный протокол для передачи зонда доступа в обычной системе связи МДКР;

Фиг.5 - протокол для передачи зонда доступа согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.6 - структурная схема передатчика канала доступа согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.7 - структурная схема, более подробно иллюстрирующая переключатель ступеней преамбулы в передатчике канала доступа на фиг.6;

Фиг.8 - структурная схема, более подробно иллюстрирующая другой вариант переключателя ступеней преамбулы в передатчике канала доступа на фиг.6;

Фиг.9 - структурная схема приемника канала доступа согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения

и

Фиг.10 - диаграмма состояний, иллюстрирующая функционирование приемника канала доступа согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Настоящее изобретение направлено на создание системы и способа для быстрого обнаружения зонда доступа в системе связи с расширенным спектром. В одном варианте настоящего изобретения обнаруживаемый зонд доступа передается терминалом пользователя или мобильной станцией на шлюз или базовую станцию.

В обычной системе с МДКР базовая станция в заранее определенном географическом районе, или соте, использует несколько модемов с расширенным спектром или передающих или приемных модулей для обработки сигналов связи для системных пользователей в зоне обслуживания базовой станции. В каждом приемном модуле обычно используется цифровой приемник данных с расширенным спектром и по меньшей мере один поисковый приемник, а также соответствующие демодуляторы и т.п.

Во время обычных операций пользователю терминала для обеспечения передачи сигналов связи между базовой станцией и терминалом пользователя присваиваются конкретный передающий модуль и конкретный приемный модуль, или модем, на базовой станции. В некоторых случаях для обеспечения обработки сигналов с разнесением может быть использовано множество приемных модулей.

Для систем связи, где используются спутники, передающие и приемные модули обычно размещают на базовых станциях, называемых шлюзами или концентраторами, которые обеспечивают связь с системными пользователями путем передачи сигналов связи через спутники. Кроме того, могут быть предусмотрены и другие центры управления, которые осуществляют связь со спутниками или шлюзами для поддержания управления всем системным трафиком и синхронизации сигналов.

I. Общий обзор системы

На фиг.1 представлен пример беспроводной линии связи, построенной и функционирующей согласно настоящему изобретению. В системе 100 связи при связи с терминалами пользователей (показанными в виде терминалов 126 и 128), имеющими беспроводные терминалы данных и телефоны, используются методы модуляции с расширенным спектром. В наземных системах система 100 связи осуществляет связь с терминалами 126 и 128 пользователей через системные базовые станции (показанные в виде базовых станций 114 и 116). Системы типа сотовых телефонных систем в крупных столичных регионах могут иметь сотни базовых станций 114 и 116, которые обслуживают тысячи терминалов 126 и 128 пользователей, используя наземные ретрансляторы.

Мобильные станции, или терминалы пользователя, 126 и 128 имеют или содержат каждый блок беспроводной связи, такой как (но не обязательно именно это) сотовый телефон, приемопередатчик данных или блок пересылки данных (к примеру, компьютеры, персональные электронные помощники, факсимильные аппараты) или приемник для пейджинговой связи или определения местоположения. Обычно подобные блоки являются либо переносными, либо установленными на автомобиле, в зависимости от необходимости. Хотя здесь подразумевается, что указанные терминалы пользователей являются мобильными, очевидно, что концепция изобретения применима и к стационарным блокам либо другим типам терминалов, где требуется дистанционные беспроводные услуги связи. Последний тип услуг особенно подходит при использовании спутников для установления линий связи во многих удаленных регионах мира.

Примеры терминалов пользователей раскрыты в патенте США №5691974, на который делались ссылки выше, и в заявке №08/627830 на выдачу патента США на изобретение "Pilot Signal Strength Control For A Low Earth Orbiting Satellite Communication System", и в заявке №08/723725 на выдачу патента США на изобретение "Unambiguous Position Determination Using Two Low-Earth Orbit Satellite".

Если речь идет о спутниковых системах, то в системе 100 связи используются спутники (показанные в виде спутников 118 и 120) и системные шлюзы (показанные в виде шлюзов 122 и 124) для связи с терминалами 126 и 128 пользователей. Шлюзы 122 и 124 посылают сигналы связи на терминалы 126 и 128 пользователей через спутники 118 и 120. В спутниковых системах для обслуживания большего количества пользователей в более крупном географическом регионе обычно используется небольшое количество спутников.

В этом примере предполагается, что спутники обеспечивают множество лучей, направленных так, что они обычно охватывают не перекрывающиеся географические регионы. Множество лучей с различными частотами, которые также называют каналами МДКР, "сублучами" или сигналами ЧМП, частотными интервалами (слотами) или частотными каналами, могут быть направлены так, чтобы перекрывать один и тот же регион. Однако очевидно, что области покрытия или обслуживания луча для разных спутников, или диаграммы направленности антенн для наземных сотовых участков, могут полностью или частично перекрываться в данном регионе в зависимости от инженерных решений, заложенных в систему связи, и типа предоставляемых услуг. Между любыми из упомянутых регионов или блоков могут быть обеспечены разнесение и переключения каналов связи передачи обслуживания. Например, каждый блок может предоставлять услуги для различных наборов пользователей с различными особенностями на разных частотах, либо данный мобильный блок может использовать множество частот и/или множество поставщиков услуг, перекрывая при этом каждый географическую область обслуживания.

Как показано на фиг.1, в системе 100 связи используются системный контроллер и коммутатор 112, называемый также центром коммутации мобильной связи (ЦКМС) в наземных системах и (наземным) командным центром управления для спутниковых систем. Такие контроллеры обычно содержат схемы интерфейса и обработки для обеспечения общесистемного управления для базовых станций 114 и 116 или шлюзов 122 и 124. Контроллер 112 обычно имеет также центральный пульт управления для маршрутизации телефонных вызовов между коммутируемой телефонной сетью общего пользования (КТСОП), базовыми станциями 114 и 116 или шлюзами 122 и 124 и мобильными блоками 126 и 128. Однако для непосредственного подсоединения к указанным сетям или линиям связи интерфейс КТСОП является обычно составной частью каждого шлюза. Линия связи, которая связывает контроллер 112 с различными базовыми станциями 114 и 116 системы или шлюзами 122 и 124, может быть установлена с использованием известных методов, таких как (но не только) выделенных телефонных линий, оптоволоконных линий или микроволновых или выделенных спутниковых линий связи.

На фиг.1 в виде линий 130, 132, 134 и 136 показаны некоторые из возможных путей прохождения сигналов для линий связи между базовыми станциями 114 и 116 и терминалами 126 и 128 пользователей. Стрелки на этих линиях показывают примерные направления сигналов для линии связи, являющейся либо прямой, либо обратной линией связи, которые показаны здесь лишь для определенности и которые не следует рассматривать как ограничение на действительную диаграмму направленности сигнала.

Подобным же образом, в виде линий 146, 148, 150 и 152 для линий связи "шлюз-спутник" и в виде линий 140, 142 и 144 для линий связи "спутник-пользователь" показаны пути распространения сигналов для линий связи между шлюзами 122 и 124, спутниками 118 и 120 и терминалами 126 и 128 пользователей. В некоторых конфигурациях также возможно и желательно установление непосредственных линий связи "спутник-спутник", показанных в качестве примера линией 154.

Как очевидно специалистам в данной области техники, настоящее изобретение применимо для наземных систем или спутниковых систем. Таким образом, далее в описании шлюзы 122 и 124 и базовые станции 114 и 116 будут все вместе называться для определенности шлюзом 122. Аналогично, спутники 118 и 120 будут вместе называться спутником 118, а терминалы 126 и 128 пользователей будут вместе называться терминалом 126 пользователя. Кроме того, хотя здесь подразумевается, что терминал 126 пользователя является мобильным, очевидно, что изобретение применимо и к стационарным блокам, для которых требуются дистанционные беспроводные услуги связи. Хотя на фиг.1 показано только два спутника, в системе связи обычно используется множество спутников, вращающихся в различных орбитальных плоскостях. Предложено множество различных мультиспутниковых систем связи, например система, в которой используется порядка 48 или более спутников, движущихся в восьми различных орбитальных плоскостях на низкой околоземной орбите (НОО), обслуживания большого количества терминалов пользователей. Однако для специалистов в данной области техники очевидной является возможность применения настоящего изобретения к разнообразным конфигурациям спутниковых систем и шлюзов, включая другие орбитальные расстояния и наборы спутников.

Термины "базовая станция" и "шлюз" иногда используются как взаимозаменяемые, причем шлюзы рассматриваются как специализированные базовые станции, которые направляют сообщения через спутники и имеют дополнительные функции с соответствующим оборудованием для поддержания указанных линий связи через движущиеся ретрансляторы, в то время как в базовых станциях используются наземные антенны для направления сообщений в пределах окружающего географического региона. Центры управления также обычно выполняют дополнительные функции, реализуемые при взаимодействии со шлюзами и спутниками. В некоторых системах связи терминалы пользователей иногда также называют абонентскими блоками, мобильными блоками, мобильными станциями или просто "пользователями", "мобильными объектами" или "абонентами" в зависимости от предпочтения.

II. Линии связи

На фиг.2 представлен пример реализации линий связи, которые используются между шлюзом 122 и терминалом 126 пользователя в системе 100 связи. Для облегчения передачи сигналов связи между шлюзом 122 и терминалом 126 пользователя в системе 100 связи используются, по меньшей мере, и как правило, две линии связи. Эти линии связи называются прямой линией 210 связи и обратной линией 220 связи. Прямая линия 210 связи обрабатывает сигналы 215 передачи, которые поступают от шлюза 122 (или базовых станций) на терминал 126 пользователя. Обратная линия 220 связи обрабатывает сигналы 225 передачи, которые передаются от терминала 126 пользователя на шлюз 122 (или базовую станцию).

Прямая линия 210 связи включает в себя передатчик 212 прямой линии связи и приемник 218 прямой линии связи. В одном варианте осуществления изобретения передатчик 212 прямой линии связи реализован в шлюзе 122 (базовая станция) в соответствии с известными методами связи с МДКР, раскрытыми в патентах, на которые сделаны ссылки выше. В еще одном варианте осуществления изобретения приемник 218 прямой линии связи реализован в терминале 126 пользователя в соответствии с известными методами связи с МДКР, раскрытыми в патентах, на которые сделаны ссылки выше.

Обратная линия 220 связи включает в себя передатчик 222 обратной линии связи и приемник 228 обратной линии связи. В одном варианте осуществления изобретения передатчик 222 обратной линии связи реализован в терминале 126 пользователя. В еще одном варианте осуществления изобретения приемник 228 обратной линии связи реализован в шлюзе 122 (базовой станции).

Обратная линия 220 связи содержит, по меньшей мере, два канала: один или несколько каналов доступа и один или несколько обратных каналов трафика. Эти каналы могут быть реализованы с разными приемниками или с одним и тем же приемником, работающим в разных режимах. Как было раскрыто выше, канал доступа используется терминалами 126 пользователей инициирования сообщения или ответа на сообщения с помощью шлюза 122. В любой конкретный момент времени для каждого активного пользователя требуется отдельный канал доступа. В частности, каналы доступа совместно используются во времени несколькими терминалами 126 пользователей, причем передачи от каждого активного пользователя разделены во времени друг от друга. В системах может быть использован один или несколько каналов доступа в зависимости от таких известных факторов, как желаемый уровень сложности шлюза и синхронизация доступа. В предлагаемых вариантах используется от 1 до 8 каналов доступа на одну частоту. Далее канал доступа раскрыт более подробно.

III. Канал доступа

На фиг.3 канал 300 доступа представлен более подробно. Канал 300 доступа включает в себя передатчик 310 канала доступа, приемник 320 канала доступа и зонд 330 доступа. Передатчик 310 канала доступа входит в состав передатчика 222 обратной линии связи, раскрытого выше. Приемник 320 канала доступа входит в состав приемника 228 обратной линии связи, раскрытого выше.

Канал 300 доступа используется для обменов короткими сигнальными сообщениями, включая формирование вызова, ответы на вызовы пейджинговой (поисковой) связи и регистрации, исходящие от терминала 126 пользователя и предназначенные для шлюза 122. Для того чтобы терминал 126 пользователя инициировал сообщения или реагировал на сообщения с помощью шлюза 122 (или базовых станций), по каналу 300 доступа посылается сигнал, называемый сигналом доступа или зондом 330 доступа.

Обычно канал доступа ассоциирован с одним или несколькими специальными пейджинговыми каналами, используемыми в системе связи. Это позволяет более эффективно реагировать на пейджинговые сообщения (сообщения поискового вызова) с учетом того, что система имеет информацию о том, где искать передачи доступа терминала пользователя в ответ на пейджинговые сигналы (сигналы поискового вызова). Эта ассоциация или соответствие может быть известно исходя из инженерных решений, заложенных при проектировании системы, или может быть указана терминалам пользователей в структуре пейджинговых сообщений. Как известно, при использовании подхода, основанного на каналах доступа с временными интервалами (слотами), канал доступа делится на ряд кадров фиксированной длины, или временных интервалов (слотов), в течение которых от терминалов пользователей могут приниматься передачи или зонды доступа.

IV. Неопределенность синхронизации в зонде доступа

Неопределенность при синхронизации зонда 330 доступа возникает из-за изменения расстояния или длины пути распространения сигнала между терминалом 126 пользователя и ретранслятором спутника 118, как результат вращения спутника 118 вокруг Земли. Эта неопределенность синхронизации находится в границах, определяемых минимальной и максимальной задержками распространения сигнала. Минимальная задержка распространения D_min представляет собой интервал времени прохождения сигнала от терминала 126 пользователя к спутнику 118, когда спутник 118 находится непосредственно над терминалом 126 пользователя. Максимальная задержка распространения D_max представляет собой интервал времени прохождения сигнала от терминала 126 пользователя к спутнику 118, когда спутник 118 расположен у заранее определенной удобной линии горизонта терминала 126 пользователя. Подобным образом некоторая неопределенность синхронизации может возникнуть в связи с относительным перемещением терминала пользователя и базовой станции 114, хотя обычно эта дополнительная неопределенность имеет меньшую величину.

Устранение неопределенности синхронизации необходимо для того, чтобы правильно обнаружить зонд 330 доступа. В частности, для того, чтобы свернуть зонд 330 доступа или содержание его сообщения с использованием длинного и короткого ПШ кодов, должна быть определена синхронизация (то есть, момент начала ПШ кодов). Это достигается посредством корреляции сигнала доступа, образующего зонд 330 доступа, с различными гипотезами синхронизации для определения той гипотезы синхронизации, которая дает наилучшую оценку для принятия решения по зонду 330 доступа. Гипотезы синхронизации сдвинуты во времени друг относительно друга и представляют собой различные оценки синхронизации зонда 330 доступа или ПШ кодов, используемых для формирования зонда. Гипотеза, которая формирует максимальную корреляцию с зондом 330 доступа, обычно та, которая превышает заранее определенное пороговое значение и является гипотезой с наиболее вероятной оценкой (считающейся "правильной") синхронизации для данного конкретного зонда 330 доступа. Как только указанным способом устранена неопределенность синхронизации, зонд 330 доступа может быть свернут с использованием данной оценки синхронизации и длинного и короткого ПШ кода в соответствии с известными способами.

V. Известный протокол для передачи зонда доступа

На фиг.4 представлена известная структура или протокол 400 для передачи известного сигнала 410 доступа, называемого также зондом доступа, по каналу доступа, используемому в известной системе связи с МДКР. Когда терминал 126 пользователя желает получить доступ в систему 100 связи, то есть инициировать сообщения или ответить на сообщения, терминал 126 пользователя передает известный сигнал или зонд 410 доступа на шлюз 122 в соответствии с известным протоколом 400. Известный зонд 410 доступа включает в себя преамбулу 420 зонда доступа (преамбулу) и сообщение 430 зонда доступа (сообщение доступа). Известный зонд 410 доступа передается передатчиком 310 канала доступа, находящимся в терминале 126 пользователя, на приемник 320 канала доступа, находящийся в шлюзе 122.

В известной системе с расширенным спектром как преамбула 420, так и сообщение 430 доступа подвергают квадратурному расширению с помощью пары коротких псевдошумовых кодовых последовательностей (короткая ПШ кодовая пара) 440, и для них формируют канал с помощью длинной псевдошумовой кодовой последовательности (длинного ПШ кода). Сначала, для того чтобы дать возможность приемнику 320 канала доступа обнаружить зонд 410 доступа до того, как будет послано сообщение 430 доступа, передается преамбула 420, обычно содержащая пустые данные (то есть, все "1" или все "0", либо заранее выбранная комбинация из "1" и "0").

Короткая ПШ кодовая пара 440 используется для модуляции или "расширения" информационных сигналов. Псевдошумовая модуляция или кодирование выполняется до того, как информационные сигналы модулируются сигналом несущей и передаются на шлюз 122. Короткая ПШ кодовая пара 440 используется для различения сигналов связи, передаваемых по отдельным каналам МДКР. В одном варианте осуществления настоящего изобретения короткая ПШ кодовая пара 440 используется для различения сигналов канала доступа и других сигналов связи, используемых в обратной линии 220 связи. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения в каждом шлюзе 122 используется своя собственная короткая ПШ кодовая пара 440. В других вариантах осуществления настоящего изобретения для каждой частотной полосы в шлюзе 122 на основе обеспечиваемого объема трафика связи используется отличная от других короткая ПШ кодовая пара 440. В этих вариантах предполагается использование до восьми коротких ПШ кодовых пар 440 на шлюз. Однако для этой функции может быть использовано и другое количество ПШ к