Способ и устройство для измерения нелинейных воздействий в системе связи и для выбора каналов на основе результатов этого измерения

Способ и устройство для измерения нелинейных воздействий в системе связи и для выбора каналов на основе результатов этого измерения

Реферат

 

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения рабочих характеристик или влияния нелинейных воздействий на систему связи. Технический результат заключается в повышении точности измерения характеристик. Для этого генерируют множество сигналов ортогональных каналов, каждый из которых образован с использованием одного из набора предварительно выбранных ортогональных кодов, при этом каждый из каналов содержит передаваемые данные, генерируют расширенные по спектру сигналы, содержащие комбинацию двух или более упомянутых множеств сигналов информации с одним, являющимся нерабочим, измеряют величины мощности в каждом канале сигнала, используемом упомянутым расширенным по спектру сигналом передачи данных, включая упомянутый нерабочий канал, и генерируют отношения мощности по меньшей мере в одном нерабочем канале к средней мощности, обнаруженной по рабочим каналам. 4 с. и 20 з.п. ф-лы, 9 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к нелинейным аппаратам, более конкретно к способу определения воздействия характеристик нелинейных аппаратов на передачу сигналов в системе связи. Настоящее изобретение дополнительно относится к способу использования отношения мощности в рабочих каналах системы связи к мощности в нерабочих каналах системы связи в ортогональной системе связи МДКР, более конкретно к использованию коэффициента мощности Уолша для управления функционированием нелинейных каскадов, типа усилителей мощности.

Уровень техники

Один из типов систем связи множественного доступа, используемых для пересылки информации между большим количеством пользователей, основан на методах множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР) с разнесением сигнала по спектру. Такого типа системы связи раскрыты в патенте США 4901307 на изобретение под названием "Использование спутниковых или наземных ретрансляторов в системе связи множественного доступа с расширенным спектром", выданном 13 февраля 1990 г. и в патенте США 5691974 на изобретение под названием "Способ и устройство для использования полной передаваемой спектральной мощности в системе связи с расширенным спектром для отслеживания индивидуального приемного фазового времени и мощности", выданном 25 ноября 1997 г.

В упомянутых патентах раскрыты системы связи, в которых в общем мобильные или удаленные пользователи системы, или абоненты, используют приемопередатчики для связи с другими пользователями системы или получателями полезного сигнала, например через подсоединенную коммутируемую телефонную сеть общего пользования. Приемопередатчики передают сигналы через межсетевые шлюзы и спутники или через наземные базовые станции (также определяемые, как узлы ячейки или ячейки), используя при этом сигналы передачи данных МДКР с расширенным спектром.

В стандартной системе связи с расширенным спектром, один или более наборов или пар предварительно выбранных кодовых последовательностей псевдослучайных шумов (ПШ) используется для модуляции или расширения сигналов информации пользователя по предварительно определенной спектральной полосе перед модуляцией несущей для передачи в качестве сигналов передачи данных. ПШ-расширение является известным в технике способом, используемым для передачи данных с расширенным спектром, и образует сигнал передачи данных с шириной полосы частот, намного большей, чем ширина полосы частот базового сигнала данных. На линии связи от базовой станции или от межсетевого шлюза к пользователю, также определяемой как прямая линия связи, коды ПШ-расширения или двоичные последовательности, используются для различения сигналов, передаваемых от различных базовых станций, или различения сигналов разных лепестков, спутников или межсетевых шлюзов, а также для различения многолучевых сигналов. На линии связи от терминала пользователя к базовой станции, или к межсетевому шлюзу, также определяемой как обратная линия связи, коды ПШ-расширения или двоичные последовательности используются для различения сигналов, предназначенных для различных лепестков, спутников или межсетевых шлюзов, а также для различения многолучевых сигналов.

Упомянутые коды обычно используются совместно всеми сигналами передачи данных внутри данной ячейки или лепестка, при этом между смежными лепестками или ячейками упомянутые коды сдвинуты по времени, или смещены, для формирования различных кодов расширения. Смещения по времени обеспечивают уникальные идентификаторы лепестков, которые используются для выполнения процедуры передачи обслуживания при переходе "от лепестка к лепестку" и для определения синхронизации сигналов относительно основной синхронизации системы связи.

В стандартной системе связи МДКР с расширенным спектром для различения сигналов, предназначенных различным пользователям внутри одной ячейки, или для различения сигналов пользователя, передаваемых внутри спутникового лепестка, или подлепестка, на прямой линии связи используют каналообразующие коды. Это означает, что каждый приемопередатчик пользователя имеет собственный ортогональный канал, обеспечиваемый на прямой линии связи путем применения уникального "покрывающего" или "каналообразующего" ортогонального кода. Обычно для реализации каналообразующего кода используются функции Уолша со стандартной длиной порядка 64 элементов кода для наземных систем и 128 элементов кода для спутниковых систем. В данной конфигурации каждая функция Уолша, длиной 64 или 128 элементов, определяется как элемент Уолша. Образование кодов Уолша более полно раскрыто в патенте США 5103459 на изобретение под названием "Система и способ для генерирования волновых форм сигнала в сотовой телефонной системе связи МДКР".

Межсетевые шлюзы или базовые станции и спутники, используемые в описанных выше системах связи, применяют усилители высокой мощности (УВМ) для увеличения мощности сигналов, передаваемых к спутникам, межсетевым шлюзам и терминалам пользователя в системе связи, или обслуживаемым системой связи, и для увеличения мощности сигналов, передаваемых от спутников, межсетевых шлюзов и терминалов пользователя в системе связи, или обслуживаемых системой связи.

Предпочтительно получить значительное повышение мощности сигналов, но при этом обеспечить только минимальные потери мощности. Это означает, что для усиления сигнала следует расходовать определенную мощность, но не более, чем это необходимо для получения требуемой линии связи. Это относится к необходимости сохранения мощности и, следовательно, энергетических ресурсов, требуемых для питания усилителей; и минимизации мощности сигнала для уменьшения взаимных помех сигналов и увеличения пропускной способности системы.

Также необходимо отметить, что в системе спутниковой связи количество энергии, которую можно затратить на передачу сигнала, ограничено генерируемой мощностью спутника. Для оптимизации использования этой мощности, необходимо точно распределить ее между сигналами трафика, предназначенными для передачи информации к пользователям и от пользователей, и пилот-сигналами, определяющими указатели фазы и времени. Если пилот-сигналу выделено слишком мало мощности, то терминалы пользователя не могут сконцентрировать мощность, достаточную для синхронизации их приемников с межсетевым шлюзом или базовой станцией. Напротив, если передается пилот-сигнал слишком большой мощности, то понижается количество мощности, используемой для сигналов трафика, и, таким образом, уменьшается число пользователей, которые могут поддерживаться системой.

Следовательно, чтобы максимизировать количество пользователей, которые могут обрабатываться спутником, величина мощности передаваемого пилот-сигнала должна быть четко регулируемой. Дополнительно имеются другие ресурсы общего пользования, типа сигналов персонального поискового вызова и сигналов синхронизации, используемых для передачи системной информации, которые функционируют подобно пилот-сигналам как ресурсы общего пользования. Такие сигналы также влияют на энергопотребление в спутниковых, или других системах связи с ограниченным или контролируемым энергопотреблением. Предпочтительно также минимизировать мощность упомянутых сигналов для уменьшения взаимных помех, для увеличения пропускной способности системы.

В системах связи, которые функционируют при высоких уровнях взаимной модуляции, подобных описанным выше, усилители мощности обычно работают в режиме, близком к своей точке насыщения. Точка насыщения является точкой, в которой с увеличением входной мощности выходная мощность усилителя более не увеличивается. То есть после того, как была достигнута точка насыщения, выходная мощность усилителя мощности становится в сущности постоянной, независимо от входной мощности. Таким образом, усилитель мощности при работе в режиме, близком к точке насыщения, проявляет нелинейные свойства. Область насыщения также определяется как область амплитудного сжатия.

Взаимная модуляция является термином, который используется для описания нелинейности. Например, когда на нелинейное устройство поступает сигнал, имеющий много спектральных компонентов, выходной сигнал устройства состоит из спектральных компонентов, которые не присутствовали в исходном входном сигнале. Некоторые из компонентов могут быть удалены путем фильтрования и не вызовут значительных искажений. Однако другие компоненты не могут быть удалены путем фильтрования. Компоненты, которые не могут быть удалены с помощью фильтрования, приводят к нелинейному искажению. Эти компоненты обычно определяются как составляющие взаимной модуляции.

В большинстве систем связи эта взаимная модуляция приводит к нежелательному искажению. Например, в системе связи МДКР перед передачей по каналу связи происходит усиление сигнала МДКР. Обычно для обеспечения такого усиления используется нелинейный усилитель мощности. Сигналы МДКР, передаваемые в реальных системах связи, часто проявляют непостоянную огибающую, которая является следствием совместного мультиплексирования множества сигналов МДКР для формирования одного мультиплексированного сигнала МДКР. Такой сигнал может быть результатом нескольких сигналов МДКР, объединяемых на одной несущей для формирования канала МДКР, или нескольких каналов МДКР на различных частотах, объединяемых в сигнал для передачи. В любом случае мультиплексированный сигнал МДКР проявляет непостоянную огибающую. Наличие непостоянной огибающей могут вызвать также другие хорошо известные причины. В результате входная мощность на нелинейный усилитель спрямляет диапазон входной мощности усилителя.

Поскольку нелинейный усилитель является нелинейным по своему входному диапазону, выходной сигнал проявляет нежелательные нелинейные эффекты, типа составляющих взаимной модуляции.

Нелинейное искажение, типа искажения, вызванного взаимной модуляцией, является нежелательным эффектом, который может стать причиной уничтожения содержимого информации сигнала в системе связи. К сожалению, нелинейное искажение может также воздействовать на формы сигналов передачи данных МДКР, типа сигналов, соответствующих стандарту ИС-95, таким образом, что каналы перестают быть ортогональными. В сущности, нелинейная характеристика вызывает "утечку" или "перетекание" кодированных каналов друг в друга.

Обычно характеристика усилителей мощности и других нелинейных элементов, используемых для генерирования и усиления сигналов передачи данных количественно определяется двухтоновой, многотоновой проверками и проверкой шумовой нагрузки. В частности, проверка шумовой нагрузки определяется как коэффициент мощности шума, КМШ и измеряет количество энергетической плотности, перетекающей в узкий провал, или шум, вводимый в проверяемое нелинейное устройство.

Однако имеются некоторые ключевые различия между характеристикой взаимной модуляции шума и расширенными по спектру сигналами с прямой модуляцией последовательностью (РСПП). В частности, когда модуляция расширенных по спектру данных является, что называется одномерной, например, типа двоичной фазовой манипуляции (ДФМ), групповая статистика формы сигнала РСПП является отличной от шума. Даже при совместном мультиплексировании многих информационных сигналов, как это имеет место в системах связи МДКР (для МДК или МДКР) форма сигнала РСПП имеет групповую статистику, сильно отличающуюся от полосового шума, если упомянутые сигналы совместно используют одну и ту же несущую частоту и фазу несущей.

Полосовой шум имеет хи-квадратную функцию плотности вероятности (ФВП) мощности с двумя степенями свободы. Каналы или сигналы МДКР прямой линии связи, имеющие много пользователей, или сигналы пользователя (каналы трафика) имеют примерно хи-квадратную ФВП мощности с одной степенью свободы. Сигналы типа МДКР прямой линии связи, соответствующие стандарту МС-95, являются частным случаем, где сигналы МДК или МДКР остаются ортогональными с кодами Уолша. Такая форма кодирования может быть определена как ортогональный МДКР, или, для краткости, О-МДКР, однако это остается модуляцией ДФМ. Наличие значительного количества взаимных модуляций формы сигнала, соответствующего МС-95 означает, что каналы больше не являются ортогональными, они "утекают" или "перетекают" друг в друга.

Результатом этой утечки является то, что простые измерения шума на канале не отражают реальной характеристики или меры эффективности системы связи в режиме МДКР. Это означает, что критерий коэффициента мощности шума (КМШ) не может быть просто использован, чтобы измерить или определить влияние корректировки мощности или соответствующего уровня мощности для применения к конкретному усилительному каскаду в системе с расширенным спектром. Это действительно так, потому что шум в системе имеет тенденцию сдвинуть мощность в другие иные ортогональные каналы.

Другой вариант, где шумовая характеристика не обязательно отражает характеристику МДКР, разделяется на части, что определяется, как AM/AM и АМ/ФМ эффекты. И AM/AM и АМ/ФМ эффекты хорошо известны для воздействия на традиционные методы измерения шума, типа КМШ. Однако когерентная ДФМ демодуляция намного более чувствительна к AM/AM, чем к АМ/ФМ. Для иллюстрации этого момента выходная мощность и фазовые характеристики стандартного нелинейного усилителя мощности показаны на фиг.1.

Согласно фиг.1 кривая 102 иллюстрирует фазу выхода по отношению к фазе входной синусоидальной волны. Такая кривая обычно определяется, как трафик "АМ/ФМ". Кривая 104 иллюстрирует величину выходной мощности по отношению к входной мощности для синусоидального входа. Такая кривая обычно определяется как трафик "AM/AM". Кривая 102 показывает, что фаза выходной мощности по отношению к входной мощности является непостоянной по большей части области функционирования стандартного нелинейного усилителя мощности. Точно так же кривая 104 показывает, что величина выходной мощности является нелинейной в окрестности области 106 насыщения. В случае усилителя мощности, представленного на фиг.1, область 106 насыщения начинается около -4 дБ, отсчитываемых относительно уровня 1 мВт. Для специалистов в данной области техники очевидным является, что область насыщения может распространяться по различному диапазону значений.

Другой вариант, помимо просто проверки отклика или иным образом получения характеристики элемента системы связи, типа усилителя мощности, предусматривает во время функционирования выбор уровней мощности. В этой ситуации предпочтительно получить более точное измерение характеристики, которое могло бы использоваться по меньшей мере периодически, при развертывании или использовании системы связи, для характеристики ее функционирования и внесения изменений в функционирование нелинейных блоков.

Сущность изобретения

Следовательно, ввиду изложенных выше, а также других имеющихся в технике проблем одной задачей настоящего изобретения является обеспечение новой техники для более точной характеристики влияния нелинейных блоков на обработку сигнала в системе связи с расширенным спектром. Например, новая техника позволит правильно определять воздействие или корреляцию уровня мощности относительно уменьшения ортогональности в усилителях мощности.

Упомянутые и другие задачи, преимущества и цели обеспечиваются новым способом тестирования или характеристики отклика систем связи в целом, или блоков типа усилителей мощности, или других компонентов, используемых для формирования системы связи с расширенным спектром. Согласно новому подходу сигналы передают на вход тестируемых блока или системы, которые каналообразованы с использованием ряда или набора предварительно выбранных ортогональных кодов. Это означает, что генерируемый входной сигнал передачи данных содержит ряд отдельных сигналов канала "трафика", каждый из которых представляет информацию или сигналы данных, покрытые или каналообразованные с использованием индивидуального ортогонального кода. В одном варианте осуществления изобретения в качестве ортогональных кодов предпочтительно используются функции Уолша.

Каждый из каналов, кроме одного или более предварительно выбранных каналов, обеспечивается некоторого типа данными или информацией для передачи. Число пустых каналов основывается на степени ортогональности, которую требуется измерить. Данные могут быть сгенерированы случайным образом или выбраны из ряда известных тестовых сигналов или примеров. Предпочтительно, рабочие каналы используют один и тот же общий уровень входной мощности или усиления, и скорости передачи данных и общее содержимое примерно аналогично. Возникающие в результате сигналы канала объединяют или мультиплексируют в сигнал передачи данных МДКР, который передают через тестируемые блок или систему и измеряют мощности в соответствии с каналом. В одном варианте настоящего изобретения, это осуществляется путем определения, какие элементы данных были переданы с использованием элементов или блоков корреляции, и измерения суммы мощностей для каждого из принимаемых элементов с использованием сумматоров и элементов обработки квадратуры, кроме пустых каналов, где накапливается мощность. Измеренные значения используют для определения количества мощности на канал и в полном сигнале.

Формируется отношение между суммой мощности, обнаруженной по всем "непустым", или рабочим, каналам и мощностью выбранного "пустого", или нерабочего, канала. Более конкретно, формируется отношение мощности в пустом канале к средней мощности в непустых каналах, для более правильной оценки числа используемых каналов. Упомянутое отношение подразумевает, какой процент мощности был смещен в пустой канал, а также примерное воздействие усиления на чистоту кода вывода и меру степени ухудшения ортогональности нелинейной характеристикой проверяемого блока. Сумма мощностей делится на число каналов, используемых для генерирования энергетической плотности, которая в дальнейшем используется для формирования требуемого отношения.

Способ по настоящему изобретению может быть реализован с использованием устройства, конструируемого, как специализированное тестовое оборудование, причем упомянутое устройство содержит часть передачи и часть приема для тестирования нелинейного блока на его функциональные характеристики в среде сигнала МДКР. Предназначенный для тестирования усилитель мощности или подобный аппарат соединяют в стандартном режиме с другой схемой, с которой он бы функционировал в обычных условиях.

Согласно другим вариантам осуществления тестовый сигнал передачи данных МДКР вводится или применяется к части передачи, схемой, или элементам внутри базовых станций или межсетевых шлюзов, имеющих много каналов данных. Это означает данные, предназначенные для передачи через многие отдельные каналы, сформированные путем использования ортогональных кодов, и один или более каналов, в которых отсутствуют данные (пустых). По меньшей мере один приемник принимает и демодулирует этот сигнал передачи данных и оценивает мощность в каждом из каналов. Полученные измерения мощности используют далее для формирования коэффициента мощности Уолша (КМУ) энергетической плотности в пустых каналах относительно полных, или рабочих, каналов.

В дополнительных аспектах настоящего изобретения, эта техника может быть использована для проверки части системы связи непосредственно во время функционирования. То есть соответствующие тестовые сигналы могут быть переданы во время эксплуатационных периодов или периодов, когда эксплуатация не происходит, для выполнения измерений и характеристики чувствительности системы в текущий момент. В качестве альтернативы, через систему может быть передан сигнал фиксированного шаблона (и пробел), чередуемый со стандартными сигналами канала трафика, для проверки системы в периодические интервалы времени, или другие предпочтительные моменты времени. Это позволяет получать информацию о характеристике системы в реальном времени и регулировать работу усилителей мощности на спутниках или других аппаратах, для обеспечения более качественного функционирования системы и улучшения пропускной способности.

Перечень чертежей

Признаки, объекты и преимущества настоящего изобретения очевидны из приведенного ниже подробного описания, сопровождаемого чертежами, на которых одинаковыми позициями обозначены одинаковые элементы.

Фиг.1 - отклик стандартного нелинейного усилителя по выходной мощности.

Фиг.2 - схематический общий вид варианта системы радиосвязи.

Фиг.3 - схема этапа передачи для межсетевого шлюза.

Фиг.4 - схема терминала пользователя.

Фиг.5 - схема устройства кодирования и расширения по спектру сигнала, которое используется в терминале пользователя, показанном на фиг.4.

Фиг.6 - схема стандартной схемы передачи сигнала передачи данных.

Фиг.7а и 7b - характерные формы сигнала на входе и на выходе схемы измерения КМУ.

Фиг.8а и 8b - характерные формы сигнала на входе и на выходе соответствующей схемы измерения КМШ.

Фиг.9 - функциональная схема устройства, в котором может быть предпочтительно реализована схема измерения КМУ.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

I. Введение

Способ и устройство по настоящему изобретению предназначены для более точного определения рабочих характеристик нелинейных, обрабатывающих сигнал элементов, используемых в системе связи с расширенным спектром. Более конкретно, в настоящем изобретении используют коэффициент мощности Уолша для более точной характеристики влияния нелинейных эффектов на характеристики системы или компонентов системы, для достижения лучшего управления функционированием нелинейных каскадов, типа усилителей высокой мощности в ортогональной системе связи МДКР.

Настоящее изобретение особенно подходит для использования для мощных усилителей, применяемых в спутниковых системах связи МДКР. Однако, что является очевидным для специалистов в данной области техники, настоящее изобретение может также применяться в других типах систем связи, где используются блоки или компоненты, функционирующие с нелинейными характеристиками. Далее, перед описанием вариантов осуществления, описывается стандартная среда, в которой может быть применено настоящее изобретение.

Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения подробно изложен ниже. Следует отметить, что описываемые конкретные этапы, конфигурации и структуры приводятся исключительно в целях описания. Для специалистов в данной области техники очевидным является, что, не изменяя сущности и не выходя за рамки настоящего изобретения, могут быть использованы другие этапы, конфигурации и структуры. Настоящее изобретение может быть использовано для многих беспроводных систем связи и информации.

II. Возможный вариант среды функционирования

На фиг.2 представлен возможный вариант системы радиосвязи, типа системы радиотелефона, в которой может использоваться настоящее изобретение. Система 200 связи, показанная на фиг.2, при осуществлении связи между удаленными или мобильными терминалами системы связи и межсетевыми шлюзами или базовыми станциями системы связи использует сигналы передачи данных типа сигнала множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР) с расширенным спектром, с ортогональным кодированием. В части системы связи, представленной на фиг.2, для осуществления связи с двумя мобильными станциями или терминалами 200 и 222 пользователя показаны одна базовая станция 212, два спутника 214 и 216 и два присоединенных межсетевых шлюза или концентратора 224 и 226. Обычно базовые станции и спутники/межсетевые шлюзы являются компонентами отдельных систем связи, определяемыми как наземные и находящиеся на спутнике, хотя это не является обязательным признаком. Общее число базовых станций, межсетевых шлюзов и спутников в таких системах зависит от требуемой пропускной способности системы и от других факторов, хорошо известных в данной области техники. Межсетевые шлюзы 224 и 226 и базовая станция 212 могут использоваться как часть систем односторонней или двусторонней связи или просто для передачи сообщений или данных к терминалам 220 и 222 пользователя.

Каждая из мобильных станций или терминалов 220 и 222 пользователя имеет или содержит блок радиосвязи типа, но не обязательно, сотового телефона, приемопередатчик данных или блок передачи (например, компьютеры, персональные организаторы данных, факсимильный аппарат, пейджинговый приемник либо приемник определения местоположения. Обычно такие блоки являются карманными или по желанию устанавливаются в транспортном средстве, но также могут использоваться фиксированные блоки или другие типы терминалов, где требуется удаленное радиообслуживание. Этот последний тип обслуживания особенно подходит для использования спутниковых ретрансляторов в целях установления линий связи во многих удаленных областях мира.

Согласно рассматриваемому примеру спутники 214 и 216 обеспечивают много лепестков, направляемых для охвата, в общем, отдельных, не перекрывающихся географических областей. В общем, многие лепестки (лучи) на различных частотах также определяемые как каналы МДКР или подлепестки (подлучи) или сигналы МДЧР могут быть направлены для покрытия одной и той же области. Однако очевидно, что охват луча, или область обслуживания, для различных спутников или базовых станций в данной области могут полностью или частично перекрываться в зависимости от вида системы связи, предлагаемого типа обслуживания и пространственного разнесения, которое будет достигнуто. Например, каждый может предоставлять обслуживание различным наборам пользователей с различными особенностями на различных частотах, или данный мобильный блок может использовать многие частоты и/или много поставщиков услуг с перекрытием географической области.

На фиг.2 показаны некоторые возможные тракты передачи сигналов для связи, устанавливаемой между терминалами 220 и 222 пользователя и базовой станцией 212 или через спутники 214 и 216 к одному или более межсетевым шлюзам или концентраторам 224 и 226. Части линий связи от базовой станции к пользователю между базовой станцией 212 и терминалами 220 и 222 пользователя показаны линиями 230 и 232 соответственно. Части линий связи от спутника к пользователю между межсетевыми шлюзами 224 и 226 и терминалами 220 и 222 пользователя через спутник 214 показаны линиями 234 и 236 соответственно. Части линий связи от спутника к пользователю между межсетевыми шлюзами 224 и 226 и терминалами 220 и 222 пользователя через спутник 216 показаны линиями 238 и 240 соответственно. Части линий связи спутник - межсетевой шлюз показаны рядом линий 242, 244, 246 и 248. Стрелки на линиях иллюстрируют возможные направления передачи сигналов для каждой линии связи, как прямой либо обратной линии связи, и присутствуют только для пояснения, а не для определения каких-либо образцов реальных сигналов или физических ограничений.

Система связи обычно использует много спутников 214 и 216, пересекающих разные орбитальные плоскости, и ряд низкоорбитальных спутников Земли (НОЗ), при этом предлагаются и другие многоспутниковые системы связи для обслуживания большого количества терминалов пользователя. Для специалистов в данной области техники очевидным является, что способы по настоящему изобретению применимы для ряда спутниковых и наземных систем связи.

Составляющая базовая станция и межсетевой шлюз в технике иногда используется взаимозаменяемо, с межсетевыми шлюзами, воспринимаемыми как специализированные базовые станции, которые направляют передачу данных через спутники, в то время как базовые станции используют наземные антенны для направления передачи данных внутри окружающей географической области. Терминалы пользователя в некоторых системах связи также иногда определяются как блоки абонента, мобильные блоки, мобильные станции, или просто "пользователи", "мобильники", или "абоненты", в зависимости от предпочтения.

Согласно описанному выше каждая базовая станция или межсетевой шлюз передает по области обслуживания пилот-сигнал. Для спутниковых систем, пилот-сигнал передается внутри каждого спутникового луча и инициирует межсетевые шлюзы, обслуживаемые спутником. Одиночный пилот-сигнал обычно передается каждым межсетевым шлюзом или базовой станцией для каждой частоты луча от спутника к пользователю. Этот пилот-сигнал используется всеми пользователями, принимающими сигналы по этому лучу. Данная техника позволяет многим каналам трафика или несущим сигналов пользователя совместно использовать общий пилот-сигнал для указания фазы несущей.

Пилот-сигналы во всей системе связи используют одну и ту же пару или набор кодов ПШ-расширения, но с разными относительными смещениями синхронизации кода для каждого луча, ячейки или части системы. В качестве альтернативы, между некоторыми базовыми станциями используются различные коды ПШ-расширения (порождающие полиномы). В системах спутниковой связи для использования внутри каждой орбитальной плоскости могут быть выделены различные наборы кодов ПШ. Это обеспечивает изоляцию сигнала, снижает помеху и позволяет легко различать лучи друг от друга. Каждый проект системы связи определяет распределение внутри системы кодов ПШ-расширения и смещений синхронизации согласно известным из уровня техники факторам.

На фиг.3 представлен вариант компановки части передачи, части аппаратуры базовой станции или межсетевого шлюза, используемого для реализации системы связи МДКР. В типичном межсетевом шлюзе для обеспечения обслуживания многим терминалам пользователя одновременно и для обеспечения в любое время обслуживания отдельным спутникам и лучам используется несколько таких частей передачи или систем. Число частей передачи, используемых межсетевым шлюзом, определяется известными в технике факторами, включая сложность системы, число видимых спутников, емкостью по абонентам, степень выбранного разнесения и т.д. Каждый вид системы связи также определяет число антенн, доступных для частей передачи, для использования при передаче сигналов.

На фиг.3 представлен вариант приемопередатчика 300 для использования в терминалах 220 и 222 пользователя. Приемопередатчик 300 использует по меньшей мере одну антенну 310 для приема сигналов передачи данных, которые передаются аналоговому приемнику 314, где они преобразуются с понижением частоты, усиливаются и оцифровываются. Элемент 312 дуплексера обычно используется для обеспечения возможности одной и той же антенне осуществлять и функцию передачи, и функцию приема. Выдаваемые аналоговым приемником 314 цифровые сигналы передачи данных передаются по меньшей мере одному приемнику 316_A цифровых данных и по меньшей мере одному поисковому приемнику 318. Могут быть использованы дополнительные приемники 316_B-316_N цифровых данных для получения требуемого уровня сигнального разнесения, в зависимости от допустимого уровня сложности блока, что должно быть понятно людям, знающим технику.

По меньшей мере один управляющий процессор 320 связан с приемниками 316_A-316_N цифровых данных и с поисковым приемником 318. Управляющий процессор 320 обеспечивает, кроме других функций, управление обработкой базового сигнала, синхронизацией, мощностью и процедурой передачи обслуживания, или координацию. Другой основной функцией управления, часто выполняемой управляющим процессором 320, является выбор или управление последовательностями кодов ПШ, или ортогональными функциями, которые будут использоваться для обработки форм сигнала передачи данных. Обработка сигнала управляющим процессором 320 может включать в себя определение относительной мощности сигнала и вычисление различных связанных с сигналом параметров. В некоторых вариантах осуществления для повышения эффективности или быстродействия при измерениях, или улучшения распределения управляющих обработкой ресурсов вычисление мощности сигнала может включать использование дополнительной или отдельной схемотехники, типа элемента 321 принимаемой мощности.

Выводы для приемников 316_A-316_N цифровых данных связаны со схемой 322 цифровой полосы частот пользователя. Схема 322 цифровой полосы частот пользователя содержит элементы обработки и представления информации, используемые для передачи информации к пользователю терминала пользователя и от пользователя терминала пользователя. То есть элементы хранения сигналов или данных, типа кратковременной или долговременной цифровой памяти; блоки ввода и вывода, типа экранов дисплея, громкоговорителей, клавиатуры, и телефонных трубок; аналого-цифровые (А/Ц) элементы, вокодеры и другие элементы обработки речевого и аналогового сигнала и т.д., все части форм схемы прямой передачи пользователя, использующей хорошо известные в технике элементы. Если используется обработка расширенного сигнала, то схема 322 цифровой полосы частот пользователя может содержать объединитель разнесения и декодер. Некоторые из этих элементов могут также функционировать под управлением управляющего процессора 320 или при наличии связи с управляющим процессором.

Когда речевые или другие данные подготовлены как сообщение вывода или сигнал передачи данных, инициируемый терминалом пользователя, схема 322 цифровой полосы частот пользователя используется для приема, хранения, обработки и иной подготовки данных, предназначенных для передачи. Схема 322 цифровой полосы частот пользователя передает эти данные модулятору 326 передачи, работающему под управлением управляющего процессора 320. Выходные данные модулятора 326 передачи передаются цифровому контроллеру 328 мощности передачи, который передает управление выходной мощностью аналоговому усилителю 330 мощности передачи для заключительной передачи выходного сигнала с антенны 310 к межсетевому шлюзу. Информация об измеренной мощности сигнала для принимаемых сигналов передачи данных или одного или более сигналов ресурса общего пользования может быть передана межсетевому шлюзу путем использования ряда известных в технике способов. Например, информация может быть передана как сигнал данных или может быть добавлена к другим сообщениям, подготовленным схемой 322 цифровой полосы частот пользователя. В качестве альтернативы, информация может быть вставлена, в качестве предварительно определенных служебных битов, модулятором 326 передачи или контроллером 328 мощности передачи под управлением управляющего процессора 320.

Аналоговый приемник 314 может обеспечивать вывод, определяющий мощность или энергию в принимаемых сигналах. В качестве альтернативы, элемент 321 принимаемой мощности может определить это значение путем выборки с выхода аналогового приемника 314 и выполнив хорошо известную в данной области техники обработку. Эта информация может использоваться непосредственно усилителем 330 мощности передачи или контроллером 328 мощности передачи для корректировки мощности сигналов, передаваемых терминалом пользователя. Эта информация может также использоваться управляющим процессором 320.

Цифровые приемники 316_A-316_N и поисковый приемник 318 конфигурирую