Определение местоположения с помощью одного спутника на низкой околоземной орбите

Определение местоположения с помощью одного спутника на низкой околоземной орбите

Реферат

 

Система и способ для определения местоположения абонентского аппарата (например, мобильного радиотелефона) в системе связи со спутником на низкой околоземной орбите. Система содержит абонентский аппарат, по меньшей мере, один спутник с известными положением и скоростью и узловую станцию (т.е. наземную базовую станцию) для осуществления связи с абонентским аппаратом через спутник. Способ включает в себя определение параметра дальности и параметра скорости изменения дальности. Параметр дальности представляет собой расстояние между спутником и абонентским аппаратом. Параметр скорости изменения дальности представляет собой относительную радиальную скорость между этим спутником и абонентским аппаратом. Затем определяют местоположение абонентского аппарата на поверхности Земли на основании параметра дальности, параметра скорости изменения дальности и известных положения и скорости спутника. Достигаемым техническим результатом является быстрое определение местоположения абонентского аппарата с помощью одного спутника. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

Область техники

Изобретение относится к определению местоположения объектов с помощью спутников, в частности к способу определения местоположения абонентского аппарата в спутниковой системе связи с использованием характеристик сигналов связи.

Уровень техники

Обычная спутниковая система связи содержит, по меньшей мере, одну наземную базовую станцию, представляющую собой узел межсетевого сопряжения и в дальнейшем именуемую как узловая базовая станция, по меньшей мере, один абонентский аппарат (например, мобильный радиотелефон) и, по меньшей мере, один спутник для ретрансляции сигналов связи между узловой станцией и абонентским аппаратом. Узловая станция обеспечивает каналы связи между абонентским аппаратом и другими абонентскими аппаратами или системами связи, например наземной системой телефонной связи.

Был разработан целый ряд систем связи с многостанционным доступом для передачи информации среди большого количества пользователей системы. Эти методы включают в себя методы с расширением спектра, основанные на множественном доступе с временным разделением каналов (МДВР), множественном доступе с частотным разделением каналов (МДЧР), множественном доступе с кодовым разделением каналов (МДКР), принципы которых хорошо известны в области связи. Использование методов МДКР в системе связи с множественным доступом раскрыто в патенте США №4901307 от 13.02.1990 г. на "Систему связи с расширенным спектром на основе множественного доступа с использованием спутниковых или наземных ретрансляторов", и в заявке на патент США №08/368570 от 4.01.1995 г. на "Способ и устройство для использования мощности передачи в полном спектре в системе связи с расширенным спектром для слежения за фазой, временем и энергией отдельного приемника", принадлежащих правопреемнику настоящего изобретения и упоминаемые здесь для сведения.

В вышеупомянутых патентных документах раскрыты системы связи с множественным доступом, в которых большое количество в основном мобильных или удаленных пользователей системы использует абонентские аппараты для связи с другими пользователями этой же системы или других подсоединенных систем, таких как коммутируемая телефонная сеть общего пользования. Абонентские аппараты осуществляют связь через узловые станции и спутники, используя сигналы связи типа сигналов МДКР с расширенным спектром.

Спутники связи формируют лучи, которые освещают "пятно", образованное в результате проецирования сигналов спутника на поверхность Земли. Типичная диаграмма излучения спутника в область пятна состоит из нескольких лучей, расположенных в заданной зоне обслуживания. Обычно каждый луч содержит несколько так называемых подлучей (также известных как каналы МДКР), обслуживающих общую географическую территорию, каждый из которых занимает разную полосу частот.

В типичной системе связи с расширением спектра используется набор заранее выбранных псевдошумовых (ПШ) кодовых последовательностей для модуляции (т.е. "расширения") информационных сигналов в заданной полосе спектра перед модуляцией на несущий сигнал для передачи как сигналов связи. Посредством ПШ расширения, способа передачи с расширением спектра, хорошо известного в области связи, формируется сигнал для передачи, имеющий гораздо большую ширину полосы, чем сигнал данных. В прямой линии связи (т.е. линии связи, начинающейся в узловой станции и заканчивающейся в абонентском аппарате) расширяющие ПШ коды и двоичные последовательности используются для различения сигналов, передаваемых узловой станцией в разных лучах, и для различения сигналов многолучевого распространения. Эти ПШ коды обычно совместно используются во всех сигналах связи в определенном подлуче.

В типичной системе МДКР с расширением спектра используются каналообразующие коды для различения между сигналами, предназначенными для конкретных абонентских аппаратов и передаваемыми в спутниковом луче на прямой линии связи. Это значит, что для каждого абонентского аппарата в прямой линии связи предусмотрен индивидуальный ортогональный канал за счет использования индивидуального каналообразующего ортогонального кода. Обычно для реализации каналообразующих кодов используются функции Уолша, типичная длина которых составляет 64 кодовых элемента для наземных систем и 128 кодовых элементов для спутниковых систем.

В типичных системах связи МДКР с расширением спектра, таких как описанная в патенте США №4901307, предусматривается использование когерентной модуляции и демодуляции для связи с абонентским аппаратом в прямой линии связи. В системах связи с использованием этого принципа в качестве когерентного фазового эталона для прямых линий связи используется высокочастотный пилот-сигнал. Это значит, что пилот-сигнал, который обычно не содержит информационной модуляции, передается с узловой станции во всю зону обслуживания. Обычно для каждого луча, используемого для каждой используемой частоты, передается один пилот-сигнал с каждой узловой станции. Эти пилот-сигналы совместно используются всеми абонентскими аппаратами, принимающими сигналы с данной узловой станции.

Пилот-сигналы используются абонентскими аппаратами для вхождения в синхронизм с системой и для слежения за временем, частотой и фазой других сигналов, передаваемых с узловой станции. Фазовая информация, полученная в результате отслеживания несущей пилот-сигнала, используется как эталон фазы несущей для когерентной демодуляции других сигналов системы и сигналов графика. Этот метод позволяет многим сигналам графика совместно использовать общий пилот-сигнал как эталон фазы, что обеспечивает более экономичный и эффективный механизм слежения.

Когда абонентский аппарат не участвует в сеансе связи (т.е. не принимает и не передает сигналы графика), узловая станция может посылать информацию на этот конкретный абонентский аппарат, используя сигнал, известный как сигнал радиовызова. Например, при поступлении вызова для конкретного мобильного телефона узловая станция предупреждает об этом данный мобильный телефон с помощью сигнала радиовызова. Сигналы радиовызова также используются для распространения назначений каналов трафика, назначений каналов доступа и системной служебной информации.

Абонентский аппарат может отреагировать на сигнал радиовызова посылкой сигнала доступа или сигнала попытки доступа по обратной линии связи (т.е. линии связи, начинающейся в абонентском аппарате и заканчивающейся в узловой станции). Сигнал доступа также используется, когда абонентский аппарат инициирует вызов.

Если необходимо установить связь с абонентским аппаратом, системе связи может понадобиться определить его местоположение. Необходимость в определении местоположения абонентского аппарата возникает по ряду причин. Одной из них является то, что системе необходимо выбрать соответствующую узловую станцию для обеспечения линии связи. Одним аспектом этой причины является выделение линии связи соответствующему поставщику услуг (например, телефонной компании). За поставщиком услуг обычно закреплена конкретная территория, на которой он обрабатывает все вызовы с находящимися на ней абонентами. Если требуется связь с конкретным абонентским аппаратом, система связи может распределить этот вызов поставщику услуг на основании территории, на которой находится данный абонентский аппарат. Чтобы определить соответствующую территорию, системе связи требуется знать местоположение абонентского аппарата. Подобная причина возникает, если необходимо распределять вызовы поставщикам услуг на основе политических границ или договорных услуг.

Важным требованием к определению местоположения в спутниковой системе связи является быстродействие. Когда возникает необходимость в установлении связи с определенным абонентским аппаратом, нужно быстро выбрать узловую станцию, которая будет обслуживать данный абонентский аппарат. Например, для пользователя мобильного радиотелефона вряд ли будет приемлемой задержка продолжительностью более нескольких секунд при размещении вызова. В этой ситуации точность определения местоположения менее важна, чем потребность в быстродействии. Погрешность меньше 10 км считается допустимой. Однако во многих известных решениях определения местоположения с помощью спутников отдается предпочтение точности, а не быстродействию.

Одно известное решение используется в системе ВМС США TRANSIT. В этой системе абонентский аппарат выполняет непрерывные измерения доплеровского сдвига сигнала, передаваемого в широковещательном режиме спутником на низкой околоземной орбите (НОЗО). Эти измерения продолжаются в течение нескольких минут. Для системы обычно требуется два прохождения спутника, что приводит к необходимости ожидания в течение более 100 минут. Кроме того, поскольку вычисления местоположения выполняются в абонентском аппарате, спутник должен передавать в широковещательном режиме информацию о своем местоположении (так называемые эфемериды). Хотя упомянутая система TRANSIT может обеспечивать высокую точность (порядка одного метра), сопутствующие ей задержки неприемлемы для использования в коммерческой спутниковой системе связи.

Другое известное решение используется в системах ARGOS и SARSAT (поисково-спасательный спутник). В этом решении абонентский аппарат передает прерывистый сигнал радиомаяка приемнику на спутнике, который выполняет частотные измерения сигнала. Если спутник принимает больше четырех сигналов радиомаяка от абонентского аппарата, он обычно может определить его местоположение. Из-за того, что сигнал радиомаяка имеет прерывистый характер, здесь отсутствуют продолжительные доплеровские измерения, как в системе TRANSIT.

Еще одно известное решение используется в глобальной спутниковой системе местоопределения (ГСМО). Каждый спутник передает широковещательный сигнал с меткой времени, который включает в себя эфемериды спутника. Когда абонентский аппарат принимает сигнал ГСМО, он измеряет задержку передачи относительно собственного времени и определяет псевдодальность до положения передающего спутника. В системе ГСМО требуется использовать три спутника для определения двумерных координат, и четыре - для определения трехмерных координат.

Одним из недостатков системы ГСМО является то, что для определения местоположения требуется, по меньшей мере, три спутника. Другой ее недостаток состоит в том, что, поскольку вычисления выполняются в абонентском аппарате, спутники системы ГСМО должны передавать в широковещательном режиме информацию своих эфемерид, а абонентский аппарат должен обладать вычислительными ресурсами для выполнения необходимых вычислений.

Недостатком всех перечисленных выше решений является то, что для их реализации абонентский аппарат должен иметь отдельный передатчик или приемник в дополнение к тому, который необходим для обработки сигналов связи.

Еще одно известное решение раскрыто в патенте США №5126748 от 30.06.1992 на "Двухспутниковую систему навигации и способ". В этом решении используются два спутника для активного определения положения абонентского аппарата с помощью трилатерации. Несмотря на определенные преимущества, в этом решении требуется два спутника.

Таким образом, существует потребность в спутниковой системе определения местоположения, позволяющей быстро определять местоположение с помощью всего одного спутника.

Сущность изобретения

Предложены система и способ для быстрого определения местоположения абонентского аппарата (например, мобильного радиотелефона) с использованием всего одного спутника в спутниковой системе связи, например системе связи со спутником на низкой околоземной орбите. Система содержит абонентский аппарат, по меньшей мере, один спутник с известным местоположением и известной скоростью и узловую станцию (т.е. наземную базовую станцию) для связи с абонентским аппаратом через спутник. Способ заключается в том, что определяют параметры, описывающие временные и пространственные соотношения между абонентским аппаратом и спутником, и определяют местоположение абонентского аппарата, используя эти параметры и известные местоположение и скорость спутника.

Двумя используемыми параметрами являются дальность и скорость изменения дальности. Параметр дальности представляет собой расстояние между спутником и абонентским аппаратом.

Параметр скорости изменения дальности представляет собой относительную радиальную скорость между абонентским аппаратом и спутником.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения для определения местоположения абонентского аппарата на основании используемых параметров и известных положения и скорости спутника используется итерационный метод взвешенных наименьших квадратов Гаусса-Ньютона.

Одно из преимуществ изобретения заключается в том, что оно позволяет быстро определять местоположение, используя один спутник, например спутник на НОЗО.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием примеров его осуществления со ссылками на чертежи, на которых идентичные или функционально подобные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Кроме того, левая цифра ссылочной позиции указывает чертеж, на котором впервые появляется этот номер.

Фиг.1 - типичная спутниковая система связи,

фиг.2 - структурная схема примерного варианта приемопередатчика, используемого в абонентском аппарате,

фиг.3 - структурная схема примерного варианта приемопередающего устройства, используемого в узловой станции,

фиг.4 - структурная схема примерного варианта системы слежения за временем, используемой в абонентском аппарате,

фиг.5 - структурная схема примерного варианта системы слежения за частотой, используемой в абонентском аппарате,

фиг.6 - иллюстрация подспутниковой точки и проекции на поверхность Земли изоконтуров параметров дальности и скорости изменения дальности, относящихся в данному спутнику,

фиг.7А - графическое представление составляющих частоты сигнала, измеряемого в абонентском аппарате,

фиг.7В - графическое представление составляющих частоты сигнала, измеряемого в узловой станции,

фиг.8 - алгоритм, иллюстрирующий работу предпочтительного варианта изобретения,

фиг.9 - структурная схема, иллюстрирующая примерный вариант рабочей среды, в которой можно использовать изобретение.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения.

I. Введение

Предложены система и способ для быстрого определения местоположения абонентского аппарата в спутниковой системе связи с использованием всего одного спутника на низкой околоземной орбите (НОЗО). Специалистам будет понятно, что концепцию данного изобретения можно применить в спутниковых системах, в которых спутники вращаются не на НОЗО, если относительное перемещение спутников и абонентских аппаратов достаточно для обеспечения измерений скорости изменения дальности, описанных ниже.

В дальнейшем подробно обсуждается предпочтительный вариант изобретения. Несмотря на то, что описываются конкретные операции, конфигурации и компоновки, понятно, что это сделано только в целях иллюстрации. Для специалиста будут очевидны и другие операции, конфигурации и компоновки, не выходящие за рамки объема настоящего изобретения.

Описание изобретения состоит из четырех частей. В первой части описана типичная спутниковая система связи. Во второй части описываются параметры, используемые системой в способе определения местоположения. В третьей части способ определения местоположения описан в форме физического представления. И наконец, описано выполнение способа определения местоположения.

II. Типичная спутниковая система связи

На фиг.1 изображена типичная спутниковая система 100 связи. Спутниковая система 100 связи содержит узловую станцию 102, спутник 104 и абонентские аппараты 106. Абонентские аппараты 106 бывают, в основном, трех типов: стационарные абонентские аппараты 106А, обычно устанавливаемые в стационарных сооружениях, мобильные абонентские аппараты 106В, обычно устанавливаемые в транспортных средствах, и носимые абонентские аппараты 106С, обычно портативного типа. Узловая станция 102 осуществляет связь с абонентскими аппаратами 106 через спутник 104.

На фиг.2 изображен примерный вариант приемопередатчика 200, используемого в абонентском аппарате 106. Приемопередатчик 200 использует, по меньшей мере, одну антенну 210 для приема сигналов связи, которые подаются в аналоговый приемник 214, где они преобразуются с понижением частоты, усиливаются и дискретизируются. Обычно используется антенный переключатель 212, позволяющий одной и той же антенне выполнять как функции передачи, так и функции приема. Однако в некоторых системах используются отдельные антенны для работы на разных частотах.

Цифровые сигналы связи с выхода аналогового приемника 214 поступают в, по меньшей мере, один цифровой приемник 216А данных и, по меньшей мере, один цифровой поисковый приемник 218. Могут использоваться дополнительные цифровые приемники 216A-216N данных, выполненные в многоотводной конфигурации для получения заданных уровней разнесения сигналов, в зависимости от допустимого уровня сложности блока, как будет понятно специалистам. Приемник, выполненный таким образом, называется многоотводным приемником, а каждый цифровой приемник 216 данных называется отводом. Отводы многоотводного приемника используются не только для разнесения сигналов, но также для приема сигналов от множества спутников. Кроме того, можно использовать дополнительные поисковые приемники 218 для высокоскоростного обнаружения сигнала.

По меньшей мере, один управляющий процессор 220 абонентского аппарата электрически подключен к цифровым приемникам 216A-216N данных и к поисковому приемнику 218. Управляющий процессор 220 обеспечивает, помимо прочих функций, основную обработку сигналов, управление определением времени, мощностью и переключением каналов связи или координацией и выбором частоты, используемой для несущей сигнала. Другой основной функцией управления, которую часто выполняет управляющий процессор 220, является выбор или манипуляция кодовыми ПШ последовательностями или ортогональными функциями, которые должны использоваться для обработки форм сигналов связи. Обработка сигналов в управляющем процессоре 220 может включать в себя определение параметров, используемых в данном изобретении. Такие вычисления параметров сигнала, относящихся, например, к относительному времени и частоте, могут включать использование дополнительных или отдельных специальных электронных схем для повышения эффективности или скорости измерений, или улучшения распределения управляющих ресурсов обработки.

Выходы цифровых приемников 216A-216N данных электрически подсоединены к пользовательским цифровым электронным схемам 222 основной полосы (полосы частот модулирующих сигналов). Пользовательские цифровые электронные схемы 222 основной полосы включают в себя элементы обработки и представления, используемые для передачи информации в сторону пользователя абонентского аппарата и от него. Они включают в себя элементы хранения сигналов и данных, такие как кратковременные или долгосрочные запоминающие устройства; устройства ввода и вывода, такие как экраны дисплеев, динамики, клавиатуры и микротелефонные трубки; аналого-цифровые элементы, вокодеры и прочие элементы обработки речевых и аналоговых сигналов и т.п. Все вместе они образуют части абонентских электронных схем основной полосы, хорошо известных в области связи. Если используется обработка сигналов с разнесением, то пользовательские цифровые электронные схемы 222 основной полосы могут содержать объединитель разнесения и декодер. Некоторые из элементов могут также работать под управлением управляющего процессора 220 или посредством связи с ним.

Когда речевые или другие данные готовятся как выходное сообщение или сигнал связи, исходящий из абонентского аппарата, пользовательские цифровые электронные схемы 222 основной полосы используются для приема, хранения, обработки и иной подготовки к передаче требуемых данных. Пользовательские цифровые электронные схемы 222 основной полосы подают эти данные в модулятор 226 передачи, работающий под управлением управляющего процессора 220. Сигнал с выходя модулятора 226 передачи подается в регулятор 228 мощности, который обеспечивает регулировку выходной мощности в усилителе 230 мощности передачи для окончательной передачи выходного сигнала с антенны 210 в узловую станцию.

Приемопередатчик 200 может также использовать один или несколько элементов предкоррекции или предкорректоров 232 и 234. Работа таких предкорректоров описана в совместно рассматриваемой заявке на изобретение "Предкоррекция времени и частоты для негеостационарных спутниковых систем" за номером____(будет присвоен, дело патентного поверенного РА338), упоминаемой здесь для сведения. Предкоррекция предпочтительно происходит на выходе цифрового регулятора 228 мощности на частоте основной полосы. Спектральная информация основной полосы, включающая в себя корректировку частоты, переводится в соответствующую среднюю частоту несущей при повышающем преобразовании, выполняемом в усилителе 230 мощности передачи. Предкоррекцию или корректировку мощности выполняют с помощью известных методов. Например, предкоррекцию можно выполнять с помощью комплексного поворота сигнала, что эквивалентно умножению сигнала на коэффициент е^jt , где вычисляют на основании известных эфемерид спутника и требуемой частоты канала. Это очень полезно в тех случаях, когда сигналы связи обрабатываются как синфазные (I) и квадратурные (Q) каналы. Для формирования некоторых продуктов поворота можно использовать устройство прямого цифрового синтеза. Альтернативно, можно использовать цифровой вычислительный элемент для поворота координат, в котором используются двоичные сдвиги, сложения и вычитания для выполнения ряда дискретных поворотов, дающих в результате заданный общий поворот. Такие методы и аппаратные средства для их реализации хорошо известны в области связи.

В качестве альтернативы элемент 234 предкоррекции можно установить в тракте передачи на выходе усилителя 230 мощности передачи для коррекции частоты исходящего сигнала. Это можно реализовать с помощью известных методов, таких как повышающее или понижающее преобразование сигнала передачи. Но изменение частоты на выходе аналогового передатчика может быть более трудоемким, так как всегда имеется ряд фильтров, используемых для формирования сигнала, и изменения на этом соединении могут влиять на процесс фильтрации. Альтернативно, элемент 234 предкоррекции может быть частью механизма выбора или регулировки частоты в аналоговом каскаде 230 повышающего преобразования и модуляции в абонентском аппарате, чтобы использовать соответственно скорректированную частоту для преобразования цифрового сигнала на заданную частоту передачи за одну операцию.

Информация или данные, соответствующие одному или нескольким параметрам сигнала для принимаемых сигналов связи или одному или нескольким сигналам совместно используемого ресурса, могут посылаться в узловую станцию с использованием ряда известных методов. Например, эту информацию можно посылать как отдельный информационный сигнал или присоединять к другим сообщениям, подготовленным пользовательскими цифровыми электронными схемами 222 основной полосы. Альтернативно, информацию можно вводить в виде заданных битов управления модулятором 226 передачи или регулятором 228 мощности передачи под управлением управляющего процессора 220.

Цифровые приемники 216A-N данных и поисковый приемник 218 выполнены с элементами корреляции сигналов для демодуляции и отслеживания специальных сигналов. Поисковый приемник 218 используется для поиска пилот-сигналов или других сигналов высокой мощности с относительно устойчивой формой, а приемники 216A-N данных используются для отслеживания пилот-сигналов или демодуляции сигналов, связанных с обнаруженными пилот-сигналами. Следовательно, можно контролировать выходные сигналы этих блоков, чтобы обеспечить информацию, используемую для вычисления параметров согласно изобретению. Информацию об измерениях, выполненных абонентским аппаратом 106 на принимаемых сигналах связи или сигналах совместно используемого ресурса, можно посылать в узловую станцию с использованием ряда известных методов. Например, эту информацию можно передавать как отдельный сигнал данных или присоединять к другим сообщениям, подготовленным пользовательскими цифровыми электронными схемами 222 основной полосы. Приемники 216(A-N) данных также используют элементы слежения за частотой, которые можно контролировать для получения текущей информации о частоте и времени для управления процессором 220 в отношении демодулируемых сигналов. Этот аспект обсуждается в дальнейшем со ссылками на фиг.4 и 5.

Управляющий процессор 220 использует эту информацию для определения, в какой мере принимаемые сигналы сдвинуты относительно ожидаемой частоты, на основании частоты гетеродина при масштабировании ее в ту же полосу частот. При необходимости эта и другая информация, относящаяся к сдвигам частоты, погрешностям и доплеровским сдвигам, может сохраняться в одном или нескольких элементах 236 памяти ошибок/доплеровского сдвига. Эту информацию можно использовать в управляющем процессоре 220 для корректировки его рабочей частоты или можно передавать в узловую станцию, используя разные сигналы связи.

Для формирования и хранения хронологической информации, такой как дата и время суток, позволяющей определить положения спутника, используется, по меньшей мере, один элемент 238 эталона времени. Это время можно запоминать и периодически корректировать. Его можно также периодически передавать с узловой станции. Кроме того, текущее время запоминается каждый раз, когда абонентский аппарат входит в нерабочий режим, т.е. "выключается". Это значение времени вместе с временем "включения" используется для определения разных зависящих от времени параметров сигнала и изменений в местоположении абонентского аппарата.

Кроме того, для хранения специальной информации о параметрах, обсуждаемых более подробно ниже, можно использовать элементы 240 и 242 памяти. Например, элемент 240 памяти может хранить измерения, выполненные абонентским аппаратом и относящиеся к параметру скорости изменения дальности, например изменения в относительных сдвигах частоты между двумя приходящими сигналами. Элемент 242 памяти можно использовать для хранения измерений, выполненных абонентским аппаратом и относящихся к параметру разности дальности, например разность времени прихода двух сигналов. В этих элементах памяти используются конструкция и схемы, хорошо известные в области связи, и они могут быть выполнены в виде отдельных элементов или как более крупная унифицированная конструкция, в которой эта информация сохраняется с возможностью управления для последующего ее извлечения.

Как показано на фиг.2, гетеродин 250 или генератор опорной частоты используется в качестве эталона в аналоговом приемнике 214 для понижающего преобразования входящего сигнала в основную полосу на заданной частоте. При желании его также можно использовать во множестве промежуточных операций преобразования до тех пор, пока сигнал не достигнет заданной частоты основной полосы. Как показано на чертеже, гетеродин 250 также используется в качестве эталона в аналоговом передатчике 230 для повышающего преобразования из основной полосы на заданную частоту несущей для передачи в обратной линии связи, и в качестве стандарта или эталона частоты для схемы 252 тактирования. Схема 252 тактирования формирует тактовые сигналы для других каскадов или элементов обработки в абонентском аппарате 200, например, для схем слежения, корреляторов в цифровых приемниках 216A-N и 218, модулятора 226 передачи, элемента 238 эталона времени и управляющего процессора 220. Схему 252 тактирования можно также выполнить с возможностью создания задержек в целях запаздывания или опережения относительно тактирования тактовых сигналов под управлением процессора. Таким образом, слежение за временем можно корректировать на заданные величины. Это также позволяет применять коды, которые должны опережать "нормальное" тактирование или отставать от него, обычно на один или несколько периодов элемента сигнала, чтобы при желании можно было применить ПШ коды или элементы сигнала, образующие эти коды, с другим тактированием.

На фиг.3 показан примерный вариант приемопередающего устройства 300, используемого в узловой станции 102. Часть узловой станции 102, показанная на фиг.3, имеет один или несколько аналоговых приемников 314, подсоединенных к антенне 310, для приема сигналов связи, которые затем преобразуются с понижением частоты, усиливаются и дискретизируются с помощью разных известных цифровых схем. В некоторых системах связи используется несколько антенн 310. Дискретные сигналы с выхода аналогового приемника 314 подаются на вход, по меньшей мере, цифрового приемного модуля 324, показанного штриховыми линиями.

Каждый цифровой приемный модуль 324 соответствует элементам обработки сигнала, используемым для управления связью между узловой станцией 102 и одним абонентским аппаратом 106, хотя известны и другие варианты. Один аналоговый приемник 314 может подавать входные сигналы в несколько цифровых приемных модулей 324, и обычно в узловых станциях 102 используется несколько таких модулей для обеспечения обработки всех лучей спутников и возможных разнесенных сигналов в любой момент времени. Каждый цифровой приемный модуль 324 имеет один или несколько цифровых приемников 316 данных и поисковые приемники 318. Поисковый приемник 318 в основном осуществляет поиск соответствующих режимов разнесения сигналов, отличных от пилот-сигналов, и для повышения скорости поиска может параллельно использоваться несколько поисковых блоков. При реализации в системе связи для приема сигналов с разнесением используется множество цифровых приемников 316A-N.

Выходные сигналы цифровых приемников 316 данных подаются в следующие элементы 322 обработки в основной полосе, которые известны в области связи и не показаны в деталях. Возможный вариант устройства обработки в основной полосе содержит объединители разнесения и декодеры для объединения сигналов многолучевого распространения в один выходной сигнал для абонента. Устройство обработки в основной полосе также содержит интерфейсные схемы для обеспечения выходных данных обычно для цифрового коммутатора или сети. Часть элементов 322 обработки в основной полосе может быть реализована в виде целого ряда других известных элементов, таких как вокодеры, модемы данных и цифровые компоненты коммутации и хранения данных, не ограничиваясь перечисленным. Эти элементы служат для управления или направления передачи сигналов данных в один или несколько передающих модулей 334.

Каждый сигнал, подлежащий передаче в абонентские аппараты 106, электрически подается в один или несколько передающих модулей 334. Типичная узловая станция использует несколько таких передающих модулей 334, чтобы одновременно обслуживать множество абонентских аппаратов 106, а также несколько спутников и лучей. Количество передающих модулей 334, используемых в узловой станции 102, определяется известными факторами, включая сложность системы, число спутников, обычно находящихся в поле зрения, абонентскую пропускную способность, выбранную степень разнесения и т.п.

Каждый передающий модуль 334 содержит модулятор 326 передачи, который модулирует с расширением спектра данные для передачи и имеет выход, электрически связанный с цифровым регулятором 328 мощности передачи, который регулирует мощность передачи, используемую для исходящего цифрового сигнала. Цифровой регулятор 328 мощности передачи использует минимальный уровень мощности для снижения уровня помех и распределения ресурсов и соответствующие уровни мощности, когда это требуется для компенсации ослабления на тракте передачи и других характеристик передачи на тракте. ПШ генератор 332 используется модулятором 326 передачи для расширения сигналов. Эта генерация кода может составлять функциональную часть одного или нескольких управляющих процессоров или элементов памяти, используемых в узловой станции 102.

Выходной сигнал регулятора 328 мощности передачи подается в сумматор 336, где он суммируется с выходными сигналами других схем управления мощности. Эти выходные сигналы должны передаваться другим абонентским аппаратам 106 на той же частоте и с тем же лучом, что выходной сигнал регулятора 328 мощности передачи. Выходной сигнал сумматора 336 подается в аналоговый передатчик 338 для цифроаналогового преобразования, преобразования на соответствующую несущую частоту, последующего усиления, фильтрации и подачи в одну или несколько антенн 340 для излучения в сторону абонентских аппаратов 106. Антенны 310 и 340 могут быть одними и теми же антеннами, в зависимости от сложности и конфигурации данной системы связи.

По меньшей мере, один управляющий процессор 320 узловой станции электрически подсоединен к приемным модулям 324, передающим модулям 334 и электронным схемам обработки 322 в основой полосе. Эти блоки могут быть физически разделены. Управляющий процессор 320 обеспечивает команды и сигналы управления для осуществления, не ограничиваясь перечисленным, таких функций, как обработка сигналов, формирование тактового сигнала, управление мощностью, управление переключениями каналов связи, объединение сигналов разнесения и сопряжение систем. Кроме того, управляющий процессор 320 назначает расширяющие ПШ коды, ортогональные кодовые последовательности и конкретные передатчики и приемники или модули для использования в абонентских сеансах связи. Управляющий процессор 320 можно также использовать для вычисления параметров и осуществления предложенного способа определения местоположения.

Управляющий процессор 320 также управляет формированием и мощностью канальных пилот-сигналов, синхросигналов и сигналов радиовызова, а также их связью с регулятором 328 мощности передачи. Канал пилот-сигнала представляет собой просто сигнал, который не модулирован данными и может использовать многократную, постоянную комбинацию или неизменную структуру кадра. Это значит, что ортогональная функция, используемая для формирования канала пилот-сигнала, имеет по существу постоянное значение, например, все 1, или все 0, или известную комбинацию перемежающихся 1 и 0.

Хотя управляющий процессор 320 может быть напрямую электрически связан с элементами какого-то мо