Система, способ и пользовательский терминал в системе однозначного определения местоположения с использованием двух спутников на низкой околоземной орбите

Система, способ и пользовательский терминал в системе однозначного определения местоположения с использованием двух спутников на низкой околоземной орбите

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к определению местоположения объектов с использованием искусственных спутников и, более конкретно, к системе и способу определения местоположения пользовательского терминала в спутниковой системе связи с использованием измерений, выполняемых на обоих концах линии связи.

Предшествующий уровень техники

Типичная спутниковая система связи содержит по меньшей мере одну наземную базовую станцию (узел межсетевого сопряжения), по меньшей мере один пользовательский терминал (например, мобильный телефон), а также один или более спутников связи для ретрансляции сигналов связи между узлом межсетевого сопряжения и пользовательским терминалом. Упомянутый узел межсетевого сопряжения обеспечивает каналы связи от пользовательского терминала к другим пользовательским терминалам или системам связи, таким как наземная телефонная система.

Разработаны различные системы связи множественного доступа, предназначенные для передачи информации между большим числом пользователей системы. К этим методам относятся такие методы расширения спектра, как множественный доступ с временным разделением каналов (МДВР), множественный доступ с частотным разделением каналов (МДЧР) и множественный доступ с кодовым разделением каналов (МДКР), основы которых хорошо известны в технике. Использование методов МДКР в системе связи множественного доступа раскрыто в патенте США №4901307 от 13 февраля 1990 на “Систему связи множественного доступа с расширенным спектром, использующую спутниковые или наземные ретрансляторы” и в заявке на патент США №08/368570 от 4 января 1995 на “Способ и устройство для использования полной спектральной передаваемой мощности в системе связи с расширенным спектром для отслеживания фазы и энергии отдельного абонента”, которые переуступлены правопреемнику настоящего изобретения.

В вышеупомянутых патентных документах раскрываются системы связи множественного доступа, в которых большое число в общем случае мобильных или удаленных систем используют пользовательские терминалы для осуществления связи с другими пользователями системы или пользователями подсоединенных систем, таких как коммутируемая телефонная сеть общего пользования (КТСОП). Пользовательские терминалы осуществляют связь через узлы межсетевого сопряжения и спутники с использованием систем связи МДКР с расширенным спектром.

Спутники связи формируют лучи, которые подсвечивают “пятно” или облучаемую область путем направления спутниковых сигналов связи на поверхность Земли. Типовая диаграмма спутникового луча в таком пятне содержит ряд лучей, упорядоченных в предварительно определенной конфигурации рабочей зоны. В типовом случае каждый луч содержит ряд так называемых суб-лучей (также называемых каналами МДКР), перекрывающих всю территориальную область, причем каждый использует различную полосу частот.

В типовой системе связи с расширенным спектром используется набор предварительно выбранных последовательностей псевдослучайного шумового (ПШ) кода, предназначенных для модуляции (т.е. расширения спектра) информационных сигналов в предварительно определенной спектральной полосе перед осуществлением модуляции несущей частоты для передачи в виде сигналов связи. Расширение спектра за счет использования ПШ кода, представляющее собой широко известный из предшествующего уровня техники способ передачи с расширенным спектром, обеспечивает формирование передаваемого сигнала, ширина полосы которого намного больше, чем ширина полосы сигнала данных. В прямой линии связи (т.е. в линии связи, исходящей от узла межсетевого сопряжения и заканчивающейся в пользовательском терминале) используются ПШ коды расширения спектра или двоичные последовательности, обеспечивающие различение сигналов, передаваемых узлом межсетевого сопряжения в различных лучах, и различение сигналов многолучевого распространения. Такие ПШ коды в типовом случае совместно используются всеми сигналами связи в пределах данного суб-луча.

В типовой системе МДКР с расширенным спектром используются канальные коды для обеспечения различения сигналов, предназначенных для конкретных пользовательских терминалов, передаваемых в пределах спутникового луча по прямой линии связи. Т.е. уникальный ортогональный канал обеспечен для каждого пользовательского терминала в прямой линии связи за счет использования уникального канального ортогонального кода. Обычно для реализации канальных кодов используются функции Уолша с типовой длиной порядка 64 элемента кода для наземных систем и 128 элементов кода для спутниковых систем.

Типовые системы связи МДКР с расширенным спектром, такие, как описано в патенте США №4901307, предусматривают использование когерентной модуляции и демодуляции для осуществления связи с пользовательскими терминалами по прямой линии связи. В системах связи, использующих этот метод. в качестве когерентной фазовой опоры используется пилот-сигнал несущей (далее пилот-сигнал). Это означает, что пилот-сигнал, обычно не имеющий модуляции информационным сигналом, передается узлом межсетевого сопряжения для всей зоны обслуживания. Один пилот-сигнал обычно передается каждым узлом межсетевого сопряжения для каждого луча, используемого для каждой частоты. Эти пилот-сигналы совместно используются всеми пользовательскими терминалами, принимающими сигналы от узла межсетевого сопряжения.

Пилот-сигналы используются пользовательскими терминалами для достижения первоначальной синхронизации в системе, а также для обеспечения слежения по времени, частоте и фазе за другими сигналами, передаваемыми узлами межсетевого сопряжения. Фазовая информация, получаемая в результате сопровождения несущей пилот-сигнала, используется в качестве опорной фазы несущей частоты для осуществления когерентной демодуляции других системных сигналов или сигналов трафика. Этот метод обеспечивает возможность множеству сигналов трафика совместно использовать общий пилот-сигнал в качестве опорной фазы, обеспечивая тем самым реализацию более экономичного и эффективного механизма слежения.

Если пользовательский терминал не участвует в сеансе связи (т.е. пользовательский терминал не принимает и не передает сигналы трафика), то узел межсетевого сопряжения может передавать информацию к конкретному пользовательскому терминалу с использованием сигнала, известного как сигнал поискового вызова (пейджинговый сигнал). Например, если вызов должен быть размещен на конкретный мобильный телефон, то узел межсетевого сопряжения уведомляет мобильный телефон с помощью пейджингового сигнала. Педжинговые сигналы также используются для распределения назначений каналов трафика, обеспечения доступа к назначенным каналам и для передачи служебной системной информации.

Пользовательский терминал может отвечать на пейджинговый сигнал путем передачи сигнала доступа или попытки доступа по обратной линии связи (это линия связи, исходящая из пользовательского терминала и завершающаяся в узле межсетевого сопряжения). Сигнал доступа также используется, когда пользовательский терминал инициирует вызов.

Когда необходимо осуществить информационный обмен с пользовательским терминалом, система может потребовать определения положения пользовательского терминала. Необходимость информации о местоположении пользовательского терминала обусловлена рядом причин. Одной из них является то, что система должна выбирать соответствующий узел межсетевого сопряжения для предоставления канала связи. Один из аспектов данной проблемы состоит в распределении линии связи надлежащему провайдеру обслуживания (например, телефонной компании). Провайдер обслуживания в типовом случае назначается конкретной географической территории и обслуживает все вызовы пользователей на этой территории. Если необходима связь с конкретным пользовательским терминалом, то система связи может назначить обслуживание данного вызова провайдеру обслуживания, базирующемуся на территории, где находится данный пользовательский терминал. Чтобы определить соответствующую территорию, системе необходима информация о местоположении пользовательского терминала. Аналогичные проблемы возникают и тогда, когда вызов должен быть назначен провайдерам обслуживания с учетом политических границ или в случае обслуживания, связанного контрактными обязательствами.

Принципиально важным моментом в определении местоположения в спутниковой системе связи является скорость. Если необходимо осуществлять связь с конкретным пользовательским терминалом, то узел межсетевого сопряжения, который выделяется для обслуживания данного пользовательского терминала, должен выбираться с высоким быстродействием. Например, для пользователя мобильного телефона, по всей вероятности, была бы недопустимой задержка более нескольких секунд при размещении вызова. Требования к точности позиционирования в данной ситуации менее важны, чем требования скорости. Ошибка менее 10 км рассматривается как вполне допустимая. В противоположность этому, большинство традиционных способов определения местоположения в спутниковых системах предъявляют повышенные требования к точности по сравнению с требованиями к скорости.

Один из известных подходов использован в системе TRANSIT ВМФ США. В этой системе пользовательский терминал выполняет непрерывные доплеровские измерения сигнала, передаваемого в широковещательном режиме спутником на низкой околоземной орбите. Такие измерения продолжаются в течение нескольких минут. Система обычно требует двух проходов спутников, что приводит к необходимости ожидания в течение более чем 100 минут. Кроме того, так как вычисления местоположения выполняются пользовательским терминалом, спутник должен передавать в широковещательном режиме информацию, относящуюся к его местоположению (также называемую эфемеридами”). Хотя система TRANSIT обеспечивает высокую точность (порядка одного метра), задержка, связанная с измерениями в этой системе, неприемлема для использования в коммерческих спутниковых системах связи.

Другой традиционный подход используется в системах ARGOS и SARSAT (спутниковая система поиска и спасения). При данном подходе пользовательский терминал передает прерывистый сигнал маяка к приемнику на спутнике, который осуществляет измерения частоты сигнала. Если спутник принимает более четырех сигналов маяков от пользовательского терминала, он может обычно определить местоположение пользовательского терминала. Поскольку сигнал маяка прерывистый, то продолжительные доплеровские измерения, такие как выполняемые системой TRANSIT, не реализуются. Кроме того, решение является неоднозначным, обеспечивая возможность получения решения с некоторой вероятностью на каждой стороне подспутниковой области (т.е. линии на земной поверхности, которая находится непосредственно под спутниковой траекторией).

Другой традиционный подход использован в глобальной системе определения местоположения (GPS). В данном методе каждый спутник передает в широковещательном режиме сигнал с временными метками, который включает в себя спутниковые эфемериды. Когда пользовательский терминал принимает сигнал системы GPS, пользовательский терминал измеряет задержку передачи относительно его собственного тактового генератора и определяет псевдодальность до местоположения передающего спутника. Система GPS требует использования трех спутников для двумерного позиционирования и четырех спутников для четырехмерного позиционирования.

Один из недостатков данного метода, основанного на использовании системы GPS, заключается в том, что по меньшей мере три спутника требуются для определения местоположения. Другим недостатком данного метода является то, что ввиду вычислений, выполняемых пользовательским терминалом, спутники системы GPS должны передавать в широковещательном режиме свои эфемериды, а пользовательский терминал должен располагать вычислительными ресурсами для выполнения требуемых вычислений.

Один из недостатков всех вышеописанных способов заключается в том, что пользовательский терминал должен иметь отдельный передатчик или приемник, в дополнение к тому, который требуется для обработки сигналов связи, чтобы использовать указанные способы.

Другой традиционный способ раскрыт в патенте США №5126748 от 30 июня 1992 на “Двухрежимную спутниковую навигационную систему и способ”. В данном способе используются два спутника для активного определения местоположения пользовательского терминала по трем сторонам. Недостатком данного способа является то, что решение является неоднозначным, обеспечивая получение двух возможных местоположений. Дополнительная информация необходима для разрешения указанной неоднозначности.

Таким образом, существует потребность в спутниковой системе определения местоположения, которая обеспечивает однозначное определение местоположения с высоким быстродействием.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение предусматривает систему и способ однозначного н с высоким быстродействием определения местоположения пользовательского терминала (например, мобильного телефона) в спутниковой системе связи, такой как система связи, использующая спутники на низких околоземных орбитах. Система включает в себя пользовательский терминал, по меньшей мере два спутника с известным местоположением и известными скоростями и узел межсетевого сопряжения (т.е. наземную базовую станцию) для осуществления связи с пользовательским терминалом через спутники. Способ включает этапы определения набора параметров, которые описывают временные и пространственные соотношения между пользовательским терминалом и спутниками. и вычисления местоположения пользовательского терминала с использованием некоторых или всех параметров, а также известных местоположений и известных скоростей спутников.

Могут быть использованы четыре параметра: дальность, скорость изменения дальности, разность дальностей и разность скоростей изменения дальностей. Параметр “дальность” представляет расстояние между спутником и пользовательским терминалом. Параметр “разность дальностей” представляет разность между (1) расстоянием между пользовательским терминалом и первым спутником и (2) расстоянием между пользовательским терминалом и вторым спутником. Параметр “скорость изменения дальности” представляет относительную радиальную скорость между пользовательским терминалом и спутником. Параметр “разность скоростей изменения дальностей” представляет разность между (1) относительной радиальной скоростью между пользовательским терминалом и первым спутником и (2) относительной радиальной скоростью между пользовательским терминалом и вторым спутником.

В первом варианте осуществления изобретения используются дальность, разность дальностей и разность скоростей изменения дальностей. Во втором варианте осуществления изобретения используются дальность, скорость изменения дальности и разность дальностей. В третьем варианте осуществления изобретения используются все четыре параметра. В предпочтительном варианте осуществления изобретения используется итеративный взвешенный способ наименьших квадратов Гаусса-Ньютона для вычисления местоположения пользовательского терминала на основе используемых параметров и известных местоположений и скоростей спутников.

Одним из преимуществ настоящего изобретения является то, что оно обеспечивает однозначное, характеризуемое высоким быстродействием определение местоположения.

Другим преимуществом настоящего изобретения является то, что оно обеспечивает определение местоположения с высоким быстродействием при использовании только двух спутников.

Еще одним преимуществом настоящего изобретения является то, что оно обеспечивает определение местоположения с высоким быстродействием, не требуя передачи со спутников к пользовательским терминалам информации об их эфемеридах для использования при определении местоположения.

Еще одним преимуществом настоящего изобретения является то, что оно обеспечивает определение местоположения с высоким быстродействием в системе связи, не требуя от пользовательских терминалов определения своего местоположения.

Краткое описание чертежей

Признаки и преимущества настоящего изобретения поясняются в изложенном ниже детальном его описании, иллюстрируемом чертежами, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены идентичные или функционально сходные элементы. Левая цифра ссылочной позиции указывает номер чертежа, на котором данная ссылочная позиция появилась впервые.

Фиг.1 - представление типовой спутниковой системы связи;

фиг.2 - блок-схема примера осуществления приемопередатчика для использования в пользовательском терминале;

фиг.3 - блок-схема устройства передачи и приема для использования в узле межсетевого сопряжения;

фиг.4 - блок-схема контура временного слежения для использования в пользовательском терминале;

фиг.5 - блок-схема контура слежения по скорости для использования в пользовательском терминале;

фиг.6 - изображение подспутниковых точек для двух спутников и проекции на земную поверхность изоконтуров параметров дальности, разности дальностей и разности скоростей изменения дальностей, относящихся к спутникам;

фиг.7 - иллюстрация случая, когда параметр скорости изменения дальности не может разрешить сингулярность ГСТ (геометрический фактор снижения точности), представленную способом позиционирования, использующим только параметры дальности и разности дальностей;

фиг.8 - изображение подспутниковых точек для двух спутников и проекции на земную поверхность изоконтуров параметров дальности, разности дальностей и скорости изменения дальностей, относящихся к спутникам;

фиг.9А - графическое представление компонентов частоты сигнала, измеренной в пользовательском терминале;

фиг.9В - графическое представление компонентов частоты сигнала, измеренной в узле межсетевого сопряжения;

фиг.10-12 - блок-схемы последовательностей операций согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения и

фиг.13 - блок-схема, иллюстрирующая компьютерную среду, в которой может быть осуществлено настоящее изобретение.

Детальное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

1. Введение

Настоящее изобретение относится к системе и способу для однозначного определения местоположения пользовательского терминала в спутниковой системе связи с использованием по меньшей мере двух спутников на низких околоземных орбитах. Как будет понятно для специалистов в данной области техники, принцип настоящего изобретения может быть применен к спутниковым системам, в которых спутники движутся и не на низких околоземных орбитах, если относительное перемещение между спутниками и пользовательским терминалом достаточно для того, чтобы обеспечить измерения скорости изменения дальности, как описано ниже.

Ниже детально описываются предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Хотя описываются конкретные этапы, конфигурации и устройства, однако специалистам в данной области техники должно быть ясно, что это сделано только для целей иллюстрации. Для специалиста в соответствующей области техники ясно, что могут быть использованы и другие этапы, другие конфигурации и устройства без изменения сущности и объема изобретения.

Настоящее изобретение будет описано в четырех разделах. Во-первых, будет описана типовая спутниковая система связи. Во-вторых, описываются параметры. используемые в способах позиционирования в системе. В-третьих, описываются собственно способы позиционирования на базе их физических представлений. И. наконец, описано осуществление этих способов позиционирования.

2. Типовая спутниковая система связи

На фиг.1 представлена типовая спутниковая система связи 100. Спутниковая система связи 100 содержит узел межсетевого сопряжения 102. спутники 104А и 104В и пользовательские терминалы 106. Пользовательские терминалы 106 обычно бывают трех типов: стационарные пользовательские терминалы 106А, которые в типовом случае встроены в стационарную конструкцию; мобильные пользовательские терминалы 106В, которые в типовом случае установлены в транспортном средстве, и портативные пользовательские терминалы 106С, которые в типовом случае являются переносными. Узел межсетевого сопряжения 102 осуществляет связь с пользовательскими терминалами 106 через спутники 106А и 106В.

Пример осуществления приемопередатчика 200 для использования в пользовательском терминале 106 показан на фиг.2. Приемопередатчик 200 использует по меньшей мере одну антенну 210 для приема сигналов связи, которые передаются к аналоговому приемнику 214, где они преобразуются с понижением частоты, усиливаются и преобразуются в цифровую форму. Для выполнения одной антенной функций как приема, так и передачи используется дуплексор 212. Однако в некоторых системах используются отдельные антенны, обеспечивающие возможность работы на различных частотах.

Цифровые сигналы связи с выхода аналогового приемника 214 подаются по меньшей мере на один цифровой приемник данных 216А и цифровой поисковый приемник 218. Могут использоваться дополнительные цифровые приемники данных 216B-216N в конфигурации, известной как многоотводный приемник, для обеспечения требуемых уровней разнесенной обработки сигнала, в зависимости от допустимого уровня сложности блоков, как это очевидно для специалистов в данной области техники. Приемник, выполненный в такой конфигурации, называется многоотводным приемником, причем каждый цифровой приемник данных 216 (A-N) называют “отводом”.

Отводы многоотводного приемника используются не только в целях обеспечения разнесения сигнала, но и для приема сигналов от множества спутников. Поэтому пользовательские терминалы, реализующие способ определения местоположения с помощью двух спутников, соответствующий изобретению, должны использовать в каждый данный момент времени по меньшей мере два цифровых приемника данных 216A-216N для приема сигналов от двух спутников. Кроме того, второй поисковый приемник 218 или несколько таких приемников могут использоваться для обеспечения обнаружения сигнала с высоким быстродействием, либо один или несколько приемников могут использоваться совместно для решения этой задачи.

По меньшей мере один управляющий процессор 220 пользовательского терминала электрически связан с цифровыми приемниками данных 216A-216N и с поисковым приемником 218. Управляющий процессор 220 обеспечивает, в числе прочих функций, основную обработку сигнала, управление синхронизацией, мощностью и процедурой переключения каналов связи или координацией и выбором частоты, используемой в качестве несущих сигналов. Другая основная функция управления, часто выполняемая управляющим процессором 220, заключается в селекции или манипуляции псевдошумовыми кодовыми последовательностями или ортогональными функциями, предназначенными для использования при обработке сигналов связи. Обработка сигнала, осуществляемая управляющим процессором 220, может включать определение параметров, используемых в настоящем изобретении. Такие вычисления параметров сигналов, например относительного времени или частоты, могут включать использование дополнительных или отдельных специализированных схем для повышения эффективности или скорости измерений или для улучшения распределения ресурсов обработки, обеспечивающей управление.

Выходы цифровых приемников данных 216A-216N электрически связаны с пользовательскими схемами 222 цифровой обработки сигналов полосы модулирующих частот в составе пользовательского терминала. Пользовательские схемы 222 цифровой обработки сигналов полосы модулирующих частот содержат элементы обработки и представления, используемые для пересылки информации к пользовательскому терминалу и от пользовательского терминала. Это означает, что элементы запоминания сигналов или данных, такие как оперативная или долговременная цифровая память; устройства вода или вывода, такие как дисплейные экраны, громкоговорители, клавишные панели и телефонные трубки; и т.п. образуют составные части пользовательских схем обработки сигналов полосы модулирующих частот, хорошо известных в технике. Если используется обработка с разнесением сигналов, то пользовательские схемы 222 цифровой обработки сигналов полосы модулирующих частот могут включать блок объединения сигналов с разнесением и декодер. Некоторые из этих элементов могут работать при управлении от управляющего процессора 220 или при обмене информацией с ним.

Когда речевой или иной сигнал данных формируется в виде выходного сообщения или сигнала связи, исходящего из пользовательского терминала, то пользовательские схемы 222 цифровой обработки сигналов полосы модулирующих частот используются для приема, запоминания, обработки и иной подготовки необходимых данных для передачи. Пользовательские схемы 222 цифровой обработки сигналов полосы модулирующих частот выдают эти данные на модулятор передачи 226, работающий при управлении от управляющего процессора 220. Выходной сигнал модулятора передачи 226 передается на блок управления мощностью 228, который обеспечивает управление выходной мощностью усилителя передаваемой мощности 230 для передачи выходного сигнала с помощью антенны 210 к узлу межсетевого сопряжения.

Приемопередатчик 200 может также использовать один или более элементов предварительной коррекции 232 и 234. Работа таких элементов предварительной коррекции описана в совместно поданной заявке на патент того же заявителя на “Временную и частотную предварительную коррекцию для систем, использующих негеостационарные спутники” (номер дела патентного поверенного РА338). Предпочтительно, предварительная коррекция производится на выходе цифрового блока управления мощностью 228 на частоте полосы модулирующих частот. Спектральная информация полосы модулирующих частот, включающая в себя настройку по частоте, преобразуется на соответствующую центральную частоту в процессе преобразования с повышением частоты, выполняемого в усилителе передаваемой мощности 230. Предварительная коррекция или настройка частоты выполняется с использованием хорошо известных способов. Например. предварительная коррекция может осуществляться путем поворота фазы комплексного сигнала, что эквивалентно умножению сигнала на множитель е^jωt, где ω вычисляется на основе известных спутниковых эфемерид и требуемой канальной частоты. Весьма полезной является обработка сигналов связи с использованием синфазного (I) и квадратурного (Q) каналов. Устройства прямого цифрового синтеза могут быть использованы для генерирования продуктов такого поворота фазы. Как вариант, может использоваться цифровой вычислительный элемент для поворота координат, который использует двоичные операции сдвига. суммирования и вычитания для выполнения последовательности дискретных поворотов, с помощью которой может быть получен требуемый полный поворот. Такие методы и реализующие их аппаратные средства хорошо известны в технике.

В качестве возможного варианта, элемент предварительного кодирования 234 может быть включен в тракт передачи на выходе усилителя 230 передаваемой мощности для настройки частоты исходящего сигнала. Это может быть реализовано с использованием хорошо известных операций, таких как преобразование с повышением и понижением частоты передаваемого сигнала. Однако изменение частоты на выходе аналогового передатчика может оказаться более трудным, так как для получения требуемой формы сигнала часто используется ряд фильтров, и изменение этой последовательности соединения может создать помехи процессу фильтрации. Как вариант, элемент 234 предварительной коррекции может являться частью механизма частотной селекции или управления для каскада (230) аналого-цифрового преобразования и модуляция пользовательского терминала, так что соответствующим образом преобразованная частота используется для преобразования цифрового сигнала на требуемую частоту передачи с помощью одного этапа обработки.

Информация или данные, относящиеся к одному или нескольким измеренным параметрам для принятых сигналов связи, или сигналов одного или нескольких совместно используемых ресурсов, могут передаваться к узлу межсетевого сопряжения с использованием различных способов, известных в технике. Например, информация может передаваться в виде отдельного информационного сигнала или добавляться к другим сообщениям, подготовленным пользовательскими схемами 222 цифровой обработки сигналов полосы модулирующих частот. Как вариант, информация может быть введена в виде предварительно определенных битов управления с помощью модулятора передачи 226 или блока управления 228 передаваемой мощностью при управлении от управляющего процессора 220.

Цифровые приемники данных 216A-N и поисковые приемники 218 содержат элементы корреляционной обработки сигналов для осуществления демодуляции и слежения за конкретными сигналами. Поисковые приемники 218 используются для поиска пилот-сигналов или других мощных сигналов с относительно постоянной характеристикой, в то время как цифровые приемники данных 216A-N используются для слежения за пилот-сигналами или для демодуляции сигналов, связанных с обнаруженными пилот-сигналами. Поэтому выходные сигналы этих блоков могут контролироваться для получения информации, используемой для вычисления параметров, используемых в настоящем изобретении. Информация измерений, осуществленных пользовательским терминалом 106 над принятыми сигналами связи или сигналами совместно используемых ресурсов, может быть передана в узел межсетевого сопряжения с использованием различных методов, известных в технике. Например, информация может передаваться как отдельный сигнал данных, или она может добавляться к другим сообщениям, сформированным пользовательскими схемами 222 цифровой обработки сигналов полосы модулирующих частот. Цифровые приемники данных 216 (A-N) также используют элементы слежения за частотой, которые могут управляться так, чтобы выдавать на управляющий процессор 220 информацию о текущей частоте и времени для демодулируемых сигналов. Это обсуждается ниже со ссылками на фиг.4 и 5.

Управляющий процессор 220 использует такую информацию для определения того, в какой степени принятые сигналы смещены относительно ожидаемой частоты, на основе частоты гетеродина и при преобразовании в одну и ту же полосу частот, как это необходимо. Эта и иная информация, относящаяся к сдвигам частоты, ошибкам и доплеровским сдвигам, может запоминаться в одном или нескольких элементах памяти 236 ошибок и доплеровских сдвигов, если это необходимо. Данная информация может использоваться управляющим процессором 220 для настройки рабочей частоты или может быть передана в узел межсетевого сопряжения с использованием различных сигналов связи.

По меньшей мере один элемент 238 опорного времени используется для генерирования и запоминания хронологической информации, такой как дана и время суток, для поддержки определения положений спутника. Время может запоминаться и обновляться периодически. Время может также периодически выдаваться в узел межсетевого сопряжения. Кроме того, текущее время запоминается каждый раз, когда пользователь переходит в неактивный режим, т.е. когда он выключается. Это значение времени используется совместно с временем включения для определения различных параметров сигналов, зависящих от времени, и изменений местоположения пользовательского терминала.

Кроме того, элементы памяти 240, 242 могут использоваться для хранения конкретной информации о параметрах, что более подробно будет рассмотрено ниже. Например, элемент памяти 240 может хранить данные измерений пользовательского терминала, выполненных в связи с таким параметром, как скорость изменения дальности, например, разность относительных сдвигов частот между двумя приходящими сигналами. Элемент памяти 242 может использоваться для хранения данные измерений пользовательского терминала, выполненных в связи с таким параметром, как разность по дальности, например разность по времени прихода двух сигналов. Это элементы памяти используют структуры и схемы, хорошо известные в технике, и могут быть выполнены как отдельные элементы или как большая объединенная структура, в которой указанная информация хранится таким образом, чтобы иметь возможность ее поиска и извлечения.

Как показано на фиг.2, гетеродин 250 используется в качестве опорного источника для аналогового приемника 214 для осуществления понижающего преобразования приходящего сигнала в полосу частот модулирующих сигналов на требуемую частоту. Оно может быть осуществлено с применением нескольких промежуточных этапов преобразования, если это желательно, до тех пор, пока сигнал не окажется в требуемой полосе частот модулирующих сигналов. Гетеродин 250 также используется в качестве опоры для аналогового передатчика 230 для осуществления повышающего преобразования сигнала из полосы частот модулирующих сигналов на требуемую несущую частоту для передачи по обратной линии связи, а также в качестве частотного стандарта или опоры для схемы тактирования 252. Схема тактирования 252 генерирует тактовые сигналы для различных каскадов или элементов обработки в пользовательском терминале 200, таких как схемы временного слежения, корреляторы в цифровых приемниках 216А-N и 218, модулятор 226 передачи, элемент 238 опорного времени и управляющий процессор 220. Схема тактирования 252 может быть выполнена с возможностью формирования задержек для обеспечения запаздывания или опережения в относительном тактировании синхросигналов или тактовых сигналов, что осуществляется при управлении процессором. Это означает, что временное слежение может регулироваться на предварительно определенную величину. Могут также применяться коды с задержкой или с опережением относительно “нормального” тактирования в типовом случае на один или несколько периодов следования кодовых элементов, чтобы ПШ коды или элементы, образующие эти коды, могли применяться с различным тактированием, если это необходимо.

Возможный вариант осуществления устройства 300 передачи и приема для использования в узле межсетевого сопряжения 102 представлен на фиг.3. Часть узла межсетевого сопряжения 102, представленная на фиг.3, содержит один или несколько аналоговых приемников 314, связанных с антенной 310, предназначенной для приема сигналов связи, которые затем преобразуются с понижением частоты, усиливаются и преобразуются в цифровую форму с использованием различных схем, хорошо известных в технике. В некоторых системах связи могут использоваться множество антенн 310. Преобразованные в цифровую форму сигналы с выхода аналогового приемника 314 подаются на вход по меньшей мере одного модуля 324 цифровых приемников.

Каждый модуль 324 цифровых приемников соответствует элементам обработки сигнала, используемым для управления информационным обменом между узлом межсетевого сопряжения 102 и одним пользовательским терминалом 106, хотя некоторые модификации рассматриваемого варианта известны в технике. Один аналоговый приемник 314 может обеспечивать входные сигналы для нескольких модулей 324 цифровых приемников, а определенное число таких модулей в типовом случае используется в узлах межсетевого сопряжения 102 с учетом всех спутниковых лучей и возможных сигналов режима разнесенного приема, обрабатываемых в любой конкретный момент времени. Каждый модуль 324 цифровых приемников содержит один или несколько цифровых приемников данных 316 и поисковых приемников 318. Поисковый приемник 318 в общем случае осуществляет поиск сигналов, соответствующих необходимым режимам разнесенного приема, иных, чем пилот-сигналы, причем несколько приемников поиска могут использоваться параллельно для повышения скорости поиска. В системе связи множество цифровых приемников данных 316А-316N используются для разнесенного приема с