專(zhuān)利名稱(chēng)：通信系統(tǒng)中頻率偏移的確定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及頻率和定時(shí)的控制，特別是涉及用于通信系統(tǒng)接收機(jī)中基準(zhǔn)振蕩器頻率誤差的確定和補(bǔ)償方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及確定和補(bǔ)償因發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的多普勒效應(yīng)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
典型的先進(jìn)陸基通信系統(tǒng)(例如無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)或電話(huà)系統(tǒng))利用預(yù)先劃分地理區(qū)域或小區(qū)內(nèi)的基站(又稱(chēng)為小區(qū)站點(diǎn))將通信信號(hào)中轉(zhuǎn)給一個(gè)或多個(gè)終端或系統(tǒng)訂戶(hù)。衛(wèi)星通信系統(tǒng)利用稱(chēng)為網(wǎng)關(guān)的基站和一顆或多顆衛(wèi)星在網(wǎng)關(guān)與一個(gè)或多個(gè)用戶(hù)之間中轉(zhuǎn)通信信號(hào)?；竞途W(wǎng)關(guān)向每位用戶(hù)終端提供了與其它用戶(hù)終端或者其它相連的通信系統(tǒng)(例如公用電話(huà)交換網(wǎng))用戶(hù)的通信鏈路。這類(lèi)系統(tǒng)中的用戶(hù)終端可以是固定用戶(hù)也可以是移動(dòng)用戶(hù)(例如移動(dòng)電話(huà))，可以是靠近網(wǎng)關(guān)也可以是相距較遠(yuǎn)。
正如在1990年2月13日授權(quán)的題為“利用衛(wèi)星或陸基中繼站的擴(kuò)展譜多址通信系統(tǒng)”的美國(guó)專(zhuān)利No.4,901,307和1995年1月4日提交的題為“在擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)中利用全譜發(fā)射功率跟蹤各接收方相位定時(shí)和能量的方法和裝置”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.08/368,570中所揭示的那樣，有些通信系統(tǒng)采用了碼分多址(CDMA)擴(kuò)展譜信號(hào)，上述專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)都已轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人，并作為參考文獻(xiàn)包含在本發(fā)明中。
在典型的擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)中，在將信息信號(hào)調(diào)制到載波信號(hào)上以作為通信信號(hào)發(fā)送之前，先利用一條或多條預(yù)先選定的偽噪聲(PN)代碼序列在預(yù)定的頻帶上調(diào)制或者“擴(kuò)展”信息信號(hào)。作為一種本領(lǐng)域內(nèi)公知的擴(kuò)展譜發(fā)送方法，PN代碼擴(kuò)展產(chǎn)生的發(fā)送信號(hào)，其帶寬遠(yuǎn)大于數(shù)據(jù)信號(hào)。在基站-用戶(hù)終端或網(wǎng)關(guān)-用戶(hù)終端的通信路徑或鏈路上，PN擴(kuò)展代碼或二進(jìn)制序列被用來(lái)區(qū)分不同基站發(fā)送的信號(hào)或者不同波束上的信號(hào)，同樣也被用來(lái)區(qū)分多路徑信號(hào)。這種鏈路又稱(chēng)前向鏈路。
在典型的CDMA擴(kuò)展譜系統(tǒng)中，信道化代碼被用來(lái)分辨小區(qū)內(nèi)或前向鏈路衛(wèi)星子波束上各用戶(hù)終端的信號(hào)。利用唯一的“信道化”正交代碼，每臺(tái)用戶(hù)收發(fā)機(jī)在前向鏈路上都有自己的正交信道。這些信道上傳送的信號(hào)通常被稱(chēng)為“業(yè)務(wù)信號(hào)”。附加前向信道或信號(hào)被用于“尋呼”、“同步”和向系統(tǒng)用戶(hù)發(fā)送的其它信號(hào)。Walsh函數(shù)通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)信道化代碼。
在題為“CDMA蜂窩電話(huà)中產(chǎn)生信號(hào)波形的系統(tǒng)和方法”的美國(guó)專(zhuān)利No.5,103,459中揭示了這種發(fā)射裝置的其它操作細(xì)節(jié)，該述專(zhuān)利已轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人，并作為參考文獻(xiàn)包含在本發(fā)明中。
諸如上述專(zhuān)利所揭示的CDMA擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)考慮在前向鏈路用戶(hù)終端通信中采用相干調(diào)制和解調(diào)。在利用這種方法的通信系統(tǒng)中，“導(dǎo)頻”載波信號(hào)(或者簡(jiǎn)稱(chēng)為“導(dǎo)頻信號(hào)”)被用作前向鏈路信號(hào)的相干相位基準(zhǔn)。導(dǎo)頻信號(hào)一般不包含數(shù)據(jù)調(diào)制，它由網(wǎng)關(guān)或基站作為基準(zhǔn)向整個(gè)所覆蓋地區(qū)發(fā)射。
導(dǎo)頻信號(hào)被用戶(hù)終端用來(lái)獲取初始的系統(tǒng)同步和定時(shí)、頻率以及基站或網(wǎng)關(guān)發(fā)射的其它信號(hào)的相位跟蹤。跟蹤導(dǎo)頻信號(hào)載波獲得的相位信息在相干解調(diào)其它系統(tǒng)信號(hào)或業(yè)務(wù)(數(shù)據(jù))信號(hào)時(shí)被用作載波相位基準(zhǔn)。這種技術(shù)使得許多業(yè)務(wù)信號(hào)可以將共同的導(dǎo)頻信號(hào)共享為相位基準(zhǔn)以提供低成本和更高效的跟蹤機(jī)制。每個(gè)基站或網(wǎng)關(guān)一般為每個(gè)所用頻率(稱(chēng)為CDMA信道或子波束)發(fā)射一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)，并且由接收來(lái)自該頻率上發(fā)射源信號(hào)的所有用戶(hù)終端共享該導(dǎo)頻信號(hào)。
當(dāng)用戶(hù)終端未接收或發(fā)射業(yè)務(wù)信號(hào)時(shí)，可以利用稱(chēng)為尋呼信號(hào)或?qū)ず粜诺赖囊粋€(gè)或多個(gè)信號(hào)將信息傳送給它們。例如，當(dāng)向某一移動(dòng)電話(huà)呼叫時(shí)，基站和網(wǎng)關(guān)借助尋呼信號(hào)提醒移動(dòng)電話(huà)。尋呼信號(hào)被用來(lái)指定呼叫的存在，使用哪個(gè)業(yè)務(wù)信道并分配系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)信息以及系統(tǒng)訂戶(hù)專(zhuān)用報(bào)文。通信系統(tǒng)可擁有幾種尋呼信號(hào)或?qū)ず粜诺馈Ｍ叫盘?hào)也可以用來(lái)傳送用于定時(shí)同步的系統(tǒng)信息。所有這些信號(hào)與導(dǎo)頻信號(hào)一樣被資源共享。
用戶(hù)終端可通過(guò)在反向鏈路上發(fā)送接入信號(hào)以響應(yīng)尋呼信號(hào)內(nèi)的報(bào)文。這是一條從用戶(hù)終端到基站或網(wǎng)關(guān)的信號(hào)路徑。接入信號(hào)也被用戶(hù)終端用來(lái)啟動(dòng)呼叫，所以有時(shí)被稱(chēng)為接入探測(cè)信號(hào)。此外，附加的非正交長(zhǎng)PN代碼一般用來(lái)生成反向連接業(yè)務(wù)信道。與此同時(shí)，采用正交代碼集的M-ary調(diào)制方式也可用來(lái)改善反向鏈路數(shù)據(jù)傳送。
對(duì)于任何通信系統(tǒng)，前向鏈路通信信號(hào)由用戶(hù)終端接收并下變頻為基帶頻率作進(jìn)一步處理。一旦完成下變頻，信號(hào)就以數(shù)字方式處理以檢測(cè)接收的特定導(dǎo)頻信號(hào)，并解調(diào)相關(guān)的尋呼、同步和業(yè)務(wù)信號(hào)。對(duì)于擴(kuò)展譜系統(tǒng)，PN擴(kuò)展碼在解調(diào)期間被用來(lái)解擴(kuò)展信號(hào)并且將信道化代碼與信號(hào)作相關(guān)處理以提供數(shù)據(jù)。
為了在這類(lèi)系統(tǒng)中正確地進(jìn)行接收、下變頻和解調(diào)處理，用戶(hù)終端必須與發(fā)射被處理信號(hào)的基站或網(wǎng)關(guān)共享同一頻率基準(zhǔn)。即，由于在信號(hào)載波的相位中攜帶了信息，所以必須精確檢測(cè)載波頻率并確定多個(gè)載波的相對(duì)相位。如果不能合理地準(zhǔn)確調(diào)諧頻率，則無(wú)法適當(dāng)?shù)厝コd波并精確地解擴(kuò)展和解調(diào)數(shù)字信號(hào)。
如果系統(tǒng)定時(shí)或信號(hào)同步不準(zhǔn)確，則無(wú)法精確地去除PN擴(kuò)展代碼和正交信道化代碼。如果采用不正確的同步處理代碼，則信號(hào)僅僅表現(xiàn)為噪聲并且傳送的不再是信息。確定衛(wèi)星、用戶(hù)終端的位置和這類(lèi)系統(tǒng)中所用的代碼定時(shí)偏移還需要精確確定時(shí)間或相對(duì)的時(shí)間偏移。用戶(hù)終端根據(jù)本地振蕩器的精度維持正確的時(shí)鐘速率、事件定時(shí)和相對(duì)基站或網(wǎng)關(guān)定時(shí)的相對(duì)時(shí)間值以及絕對(duì)定時(shí)記錄或關(guān)系。
為了有助于這種處理，用戶(hù)終端內(nèi)的本地振蕩器頻率源可以高精度運(yùn)行，或者可以植入高級(jí)定時(shí)電路或頻率發(fā)生器?？梢栽黾咏邮諜C(jī)接收“統(tǒng)一時(shí)間”維持定時(shí)精度，例如已知的GPS系統(tǒng)信號(hào)。但是出于各種原因，這類(lèi)單元通常是不值得的。首先，材料或制造成本阻礙其在許多商用領(lǐng)域(例如蜂窩電話(huà))內(nèi)的應(yīng)用。其次，其復(fù)雜性影響了用戶(hù)終端的可靠性，特別是對(duì)典型的商用環(huán)境而言。此外隨著復(fù)雜性或?qū)Ｓ秒娐窋?shù)量的增加，功耗也隨之增加，這縮短了便攜式通信設(shè)備的電池使用時(shí)間。
利用各種反饋控制也可以校驗(yàn)和調(diào)整或調(diào)諧基準(zhǔn)源的輸出頻率。但是采用非靜止軌道衛(wèi)星的通信系統(tǒng)使得用戶(hù)終端與衛(wèi)星之間存在較大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這在通信鏈路內(nèi)信號(hào)的表觀載波頻率上形成相當(dāng)嚴(yán)重的多普勒偏移。當(dāng)確定振蕩器使用期間誤差或者漂移必須考慮到這種多普勒偏移，否則就會(huì)妨礙普通鎖相環(huán)路和其它反饋控制的使用。而且要解決這些問(wèn)題，系統(tǒng)復(fù)雜性也不得不增加。對(duì)于與高速運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)用戶(hù)終端或其它類(lèi)型運(yùn)動(dòng)中繼站平臺(tái)進(jìn)行通信的非衛(wèi)星通信系統(tǒng)也存在同樣的問(wèn)題。
因此任何需要檢測(cè)振蕩器輸出頻率內(nèi)漂移或誤差的系統(tǒng)都必須能處理被傳送信號(hào)的多普勒效應(yīng)。遺憾的是，雖然網(wǎng)關(guān)與衛(wèi)星之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以精確確定，但是衛(wèi)星與用戶(hù)終端之間的卻無(wú)法精確確定。目前的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)還不能處理后一運(yùn)動(dòng)引起的多普勒效應(yīng)，特別是同時(shí)存在振蕩器誤差時(shí)。
一種有助于補(bǔ)償多普勒或振蕩器誤差的技術(shù)采用了稱(chēng)為去歪斜緩沖器的技術(shù)，它暫時(shí)存儲(chǔ)一部分接收信號(hào)，因此這部分信號(hào)可以隨時(shí)間偏移。去歪斜緩沖器的大小和存儲(chǔ)容量決定了可以補(bǔ)償?shù)念l率偏移或誤差量的極限。緩沖器的大小受到眾所周知的成本和電路設(shè)計(jì)因素的限制。遺憾的是，對(duì)于較大的多普勒偏移量，補(bǔ)償所需的信號(hào)存儲(chǔ)量超出了典型去歪斜緩沖器的容量。此外，如果用戶(hù)終端振蕩器漂移嚴(yán)重或者在通信期間持續(xù)漂移，就極有可能使采用便宜振蕩器的系統(tǒng)出現(xiàn)超出去歪斜緩沖器容量的頻率誤差并且失去通信鏈路的同步。
因此需要一種方法和裝置，用來(lái)分離和確定通信系統(tǒng)內(nèi)振蕩器精度或頻率調(diào)諧誤差與用戶(hù)終端經(jīng)受的多普勒效應(yīng)。這應(yīng)該是在不增加成本和復(fù)雜性的情況下實(shí)現(xiàn)。特別是需要一種測(cè)量和處理用戶(hù)終端與中繼通信信號(hào)的衛(wèi)星之間的多普勒效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種技術(shù)，用于分離通信系統(tǒng)內(nèi)用戶(hù)終端的接收機(jī)振蕩器誤差與多普勒效應(yīng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種技術(shù)，用于確定通信系統(tǒng)內(nèi)接收機(jī)振蕩器相對(duì)誤差量，其中通信信號(hào)包含嚴(yán)重的多普勒偏移。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種技術(shù)，用于確定通信系統(tǒng)內(nèi)用戶(hù)終端的接收信號(hào)頻率上相對(duì)多普勒偏移量。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)起來(lái)的復(fù)雜程度最低，它甚至無(wú)需調(diào)整用戶(hù)終端振蕩器的頻率。
上述以及其它目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)等實(shí)現(xiàn)于快速檢測(cè)頻率偏移的方法和裝置中，這些偏移由通信系統(tǒng)內(nèi)用戶(hù)終端所用振蕩器誤差或多普勒效應(yīng)產(chǎn)生。示例性的通信系統(tǒng)包含了利用低空地球軌道衛(wèi)星的無(wú)線(xiàn)擴(kuò)展譜CDMA通信系統(tǒng)，并且用戶(hù)終端一般包含無(wú)線(xiàn)電話(huà)。但是對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明也可以用于各種衛(wèi)星系統(tǒng)和波形或者非衛(wèi)星中繼站系統(tǒng)。
按照本發(fā)明的較佳實(shí)施例，利用模擬信號(hào)發(fā)射機(jī)從網(wǎng)關(guān)或基站向用戶(hù)終端在預(yù)定的載波頻率上發(fā)送信號(hào)。雖然也可以采用其它類(lèi)型的信號(hào)或信號(hào)指示，但是這里的信號(hào)一般是導(dǎo)頻信號(hào)或?qū)ず粜盘?hào)。比較好的是，對(duì)于發(fā)生于基站或網(wǎng)關(guān)與傳送信號(hào)衛(wèi)星之間的已知多普勒頻率偏移的第一多普勒因子，信號(hào)作預(yù)校正處理。當(dāng)信號(hào)傳送不使用衛(wèi)星時(shí)無(wú)需補(bǔ)償這種多普勒效應(yīng)。這種處理利用與基站或網(wǎng)關(guān)模擬發(fā)射機(jī)耦合的預(yù)校正單元，比較好的是該單元位于基帶輸入路徑上。
用戶(hù)終端接收機(jī)測(cè)量相對(duì)于到達(dá)用戶(hù)終端處信號(hào)的預(yù)期標(biāo)定發(fā)射載波頻率的頻率偏移量。該偏移相對(duì)于具有合適頻帶標(biāo)度的用戶(hù)終端振蕩器確定。所測(cè)得的偏移被視為單獨(dú)源自發(fā)生于衛(wèi)星與用戶(hù)終端之間的第二多普勒因子或多普勒偏移，并且建立所需的頻率預(yù)校正因子用于產(chǎn)生合適的返回或反向鏈路通信信號(hào)。如果不用衛(wèi)星從通信系統(tǒng)接收信號(hào)，則所測(cè)得的偏移就按照發(fā)生于基站與用戶(hù)終端之間的第二多普勒因子那樣處理。
用戶(hù)終端利用發(fā)射機(jī)產(chǎn)生反向鏈路通信信號(hào)以經(jīng)所用的同一顆衛(wèi)星向網(wǎng)關(guān)或基站發(fā)射。反向鏈路信號(hào)一般(但不是必須)產(chǎn)生于另一載波頻率上，但是包含了振蕩器誤差，由于是上變換所以這種誤差位于發(fā)射頻帶內(nèi)。該信號(hào)可以利用所需的預(yù)校正因子對(duì)頻率作預(yù)校正，或者將預(yù)校正因子附屬或嵌入信號(hào)內(nèi)作為頻率偏移信息發(fā)送。當(dāng)在網(wǎng)關(guān)上接收該反向鏈路信號(hào)時(shí)，例如通過(guò)調(diào)整接收機(jī)基準(zhǔn)頻率或利用旋轉(zhuǎn)器從測(cè)量頻率中移去了第一多普勒因子，如這里有的話(huà)。如果用戶(hù)終端未對(duì)第二多普勒因子作頻率預(yù)校正(加上誤差)，則網(wǎng)關(guān)利用用戶(hù)終端提供的信息作頻率預(yù)校正。
測(cè)量結(jié)果由頻率偏移或者第一多普勒因子校正的用戶(hù)終端反向鏈路信號(hào)頻率與網(wǎng)關(guān)預(yù)期的該用戶(hù)終端反向鏈路頻率之差構(gòu)成。該偏移提供了額定誤差量度，由于它代表兩倍的用戶(hù)終端振蕩器誤差，所以基站或網(wǎng)關(guān)可以利用一個(gè)或多個(gè)控制處理器將該數(shù)值除以2并標(biāo)度為終端振蕩器頻率，由此移去了反向鏈路通信路徑的多普勒效應(yīng)。
隨后可以將本發(fā)明檢測(cè)的誤差發(fā)送至用戶(hù)終端以供調(diào)節(jié)或補(bǔ)償振蕩器輸出頻率之用，或者由基站和網(wǎng)關(guān)用來(lái)補(bǔ)償接收信號(hào)中的頻率誤差。即，用戶(hù)終端可以調(diào)整或補(bǔ)償振蕩器的頻率誤差以逼近網(wǎng)關(guān)振蕩器的精度，從而減少終端的頻率誤差。這種調(diào)整可以一定的周期間隔進(jìn)行或者根據(jù)特定通信系統(tǒng)精度的要求進(jìn)行。
除了頻率以外，振蕩器誤差數(shù)據(jù)也可以用來(lái)調(diào)整用戶(hù)終端定時(shí)、時(shí)間跟蹤或相對(duì)時(shí)間。即，調(diào)整用戶(hù)終端的本地時(shí)間來(lái)處理振蕩器頻率誤差或不精確引起的誤差，從而更加精確地確定隨時(shí)間變化的參數(shù)。此外，可以調(diào)整定時(shí)和內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)從而通過(guò)提前或滯后預(yù)先確定的時(shí)隙施加代碼以處理振蕩器誤差引起的定時(shí)誤差，由此調(diào)整PN和正交代碼的定時(shí)。
在一些通信系統(tǒng)或終端中，對(duì)于用戶(hù)終端來(lái)說(shuō)根據(jù)精確的頻率校正需要對(duì)發(fā)射頻率進(jìn)行微調(diào)可能不大方便或者成本上不合算。作為替代方法，用戶(hù)終端可以不對(duì)振蕩器頻率進(jìn)行調(diào)整而是將誤差值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元或其它已知的存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)。隨后根據(jù)預(yù)先確定的依據(jù)檢索出誤差值并將其附屬或嵌入通信信號(hào)內(nèi)，以給定的定時(shí)通知接收網(wǎng)關(guān)大致的振蕩器誤差量。誤差值可以作為接入請(qǐng)求或探測(cè)報(bào)文或業(yè)務(wù)信號(hào)的一部分發(fā)送。也可以根據(jù)需要將誤差只作為特殊信號(hào)中的數(shù)據(jù)向網(wǎng)關(guān)發(fā)射。
本發(fā)明人將振蕩器基準(zhǔn)頻率實(shí)際上未經(jīng)校正的誤差數(shù)據(jù)的發(fā)送稱(chēng)為“虛擬預(yù)校正”。即，只要接收的信號(hào)包含這樣的數(shù)據(jù)，基站或網(wǎng)關(guān)就可以將其當(dāng)作預(yù)校正信號(hào)處理。
在替換實(shí)施例中，用戶(hù)終端處測(cè)得的頻率偏移被視為只源于振蕩器誤差，并且被用來(lái)建立反向鏈路通信信號(hào)的所需頻率預(yù)校正值。在這種結(jié)構(gòu)中，基站或網(wǎng)關(guān)處測(cè)得的反向鏈路信號(hào)的頻率除去了已知的網(wǎng)關(guān)-衛(wèi)星多普勒效應(yīng)，提供了衛(wèi)星-用戶(hù)終端或基站-終端的多普勒效應(yīng)的標(biāo)稱(chēng)估值。由于該數(shù)值表示用戶(hù)終端處兩倍的多普勒效應(yīng)，并且除去了用戶(hù)終端處振蕩器誤差，所以被除以2。如上所述，該多普勒估值被傳送至用戶(hù)終端，用來(lái)改善頻率預(yù)校正或者用于虛擬預(yù)校正中。
該結(jié)果就是快速地將振蕩器誤差從用戶(hù)終端多普勒效應(yīng)中分離的機(jī)理，從而無(wú)需過(guò)度復(fù)雜或昂貴的電路就能確定多普勒效應(yīng)。因此無(wú)需用戶(hù)終端校正這類(lèi)誤差或多普勒效應(yīng)就能實(shí)現(xiàn)。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明通過(guò)以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的描述可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的特征、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)，附圖中相同的部分采用相同的標(biāo)號(hào)，其中

圖1示出了采用本發(fā)明的典型通信系統(tǒng)；圖2示出了用戶(hù)終端內(nèi)所用示例性的收發(fā)機(jī)裝置；圖3示出了網(wǎng)關(guān)或基站內(nèi)所用示例性的發(fā)送和接收裝置；圖4示出了圖1通信系統(tǒng)內(nèi)接收機(jī)所用示例性的頻率跟蹤裝置；圖5示出了實(shí)現(xiàn)按照本發(fā)明的頻率誤差檢測(cè)過(guò)程的步驟；以及圖6示出了實(shí)現(xiàn)按照本發(fā)明的多普勒偏移檢測(cè)過(guò)程的步驟。
實(shí)施發(fā)明的較佳方式本發(fā)明是一種測(cè)量方法和裝置，用于測(cè)量存在多普勒效應(yīng)時(shí)用戶(hù)終端振蕩器頻率的誤差或變化，或者用于測(cè)量存在振蕩器誤差時(shí)的多普勒效應(yīng)。本發(fā)明有效地將振蕩器誤差從一定的正向鏈路多普勒偏移中分離從而進(jìn)行檢測(cè)和補(bǔ)償。為此本發(fā)明測(cè)量用戶(hù)終端接收的正向鏈路信號(hào)頻率(適當(dāng)預(yù)校正網(wǎng)關(guān)-衛(wèi)星多普勒效應(yīng))與本地基準(zhǔn)或者預(yù)期頻率之間的偏移。測(cè)得的偏移被視為完全是基站或衛(wèi)星與用戶(hù)終端之間多普勒效應(yīng)的結(jié)果，并且被用來(lái)建立反向鏈路通信信號(hào)的所需頻率預(yù)校正值或因子。測(cè)量的頻率偏移是從用戶(hù)終端到基站或網(wǎng)關(guān)的相對(duì)預(yù)期頻率的反向鏈路通信信號(hào)，已知的網(wǎng)關(guān)-衛(wèi)星多普勒效應(yīng)已經(jīng)去除從而提供了標(biāo)定的誤差測(cè)量結(jié)果。由于該測(cè)量結(jié)果表示用戶(hù)終端處振蕩器誤差的兩倍(反向鏈路通信路徑各部分的多普勒效應(yīng)已經(jīng)被除去)，所以它被除以2并標(biāo)度至用戶(hù)終端振蕩器頻率。
另一方面，用戶(hù)終端處測(cè)得的偏移也可被視為唯一源于用戶(hù)終端振蕩器誤差，并且被用來(lái)建立所需的頻率預(yù)校正值。此外，測(cè)量了到達(dá)基站或網(wǎng)關(guān)處的反向鏈路信號(hào)頻率偏移，其已知的網(wǎng)關(guān)-衛(wèi)星多普勒效應(yīng)已經(jīng)移除，從而提供了標(biāo)定的正向鏈路信號(hào)或者衛(wèi)星-用戶(hù)終端多普勒效應(yīng)估值。該數(shù)值隨后被除以2并用作用戶(hù)終端多普勒效應(yīng)估值。
本發(fā)明特別適用于采用低空地球軌道衛(wèi)星的通信系統(tǒng)。但是對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明的概念同樣可以用于非通信用途的衛(wèi)星系統(tǒng)。如果網(wǎng)關(guān)或基站與用戶(hù)終端之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)所接收的載波頻率足以產(chǎn)生重大影響，則本發(fā)明也可以用于衛(wèi)星在非LEO軌道上飛行的衛(wèi)星系統(tǒng)或非衛(wèi)星中繼器系統(tǒng)。
以下詳細(xì)論述本發(fā)明較佳實(shí)施例。雖然這里討論了特定的步驟、結(jié)構(gòu)和布局，但是這僅僅是示意性質(zhì)的。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將發(fā)現(xiàn)，在不偏離本發(fā)明范圍和精神實(shí)質(zhì)的前提下也可以采用其它的步驟、結(jié)構(gòu)和布局。本發(fā)明可以用于各種無(wú)線(xiàn)信息和通信系統(tǒng)，其應(yīng)用包括位置確定和衛(wèi)星以及陸基蜂窩電話(huà)系統(tǒng)。較佳的應(yīng)用是在一般采用衛(wèi)星中繼站的為移動(dòng)或便攜式電話(huà)服務(wù)的CDMA無(wú)線(xiàn)擴(kuò)展譜通信系統(tǒng)。
圖1示出了利用本發(fā)明的示意性無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)。值得指出的是，雖然該通信系統(tǒng)采用CDMA通信信號(hào)，但是對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)卻不是必須的。在圖1所示通信系統(tǒng)100的某一部分內(nèi)，包括一個(gè)基站112、兩顆衛(wèi)星116和118以及兩個(gè)相關(guān)的網(wǎng)關(guān)或集線(xiàn)器120和122，用來(lái)實(shí)現(xiàn)與兩個(gè)遠(yuǎn)地用戶(hù)終端124和126的通信?；竞托l(wèi)星/網(wǎng)關(guān)一般是稱(chēng)為陸基和衛(wèi)星的分離的通信系統(tǒng)單元。正如本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員所理解的那樣，這類(lèi)系統(tǒng)內(nèi)基站、網(wǎng)關(guān)和衛(wèi)星的總數(shù)取決于所需的系統(tǒng)容量和其它因素。
用戶(hù)終端124和126包含諸如蜂窩電話(huà)、數(shù)據(jù)收發(fā)機(jī)或?qū)ず艋蚨ㄎ唤邮諜C(jī)之類(lèi)的無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備(但是不局限于上述設(shè)備)，并且可以是手持設(shè)備或者安裝在交通工具上。這里的用戶(hù)終端用手持電話(huà)舉例。但是應(yīng)該理解的是，本發(fā)明同樣可用于需要遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)服務(wù)的固定單元，包括“內(nèi)部”位置和“開(kāi)放空間”位置。
來(lái)自衛(wèi)星116和118的波束一般覆蓋預(yù)先確定的不同地理區(qū)域。不同頻率的波束(又稱(chēng)為CDMA信道或“子波束”)可以指向覆蓋同一區(qū)域。值得指出的是，對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是可以根據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和提供服務(wù)類(lèi)型以及是否取得空間分集將多顆衛(wèi)星的波束覆蓋或服務(wù)區(qū)域或多個(gè)基站的天線(xiàn)方向圖設(shè)計(jì)為完全或部分交疊于給定區(qū)域。
在已經(jīng)提出的各種多衛(wèi)星通信系統(tǒng)中采用了48顆以上飛行在低空地球軌道(LEO)8個(gè)不同軌道平面內(nèi)的衛(wèi)星，向大量用戶(hù)終端提供服務(wù)。但是，本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員將會(huì)很容易理解如何將本發(fā)明應(yīng)用于各種衛(wèi)星系統(tǒng)和網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)，包括其它的軌道距離和星座。同時(shí)，本發(fā)明也同樣可以應(yīng)用于各種基站結(jié)構(gòu)的陸基系統(tǒng)。
在圖1中示出了一些可能的信號(hào)路徑，用于在用戶(hù)終端124和126與基站112之間或者經(jīng)衛(wèi)星116和118與網(wǎng)關(guān)120和122建立通信?；?用戶(hù)終端通信鏈路用直線(xiàn)130和132表示。衛(wèi)星116和118與用戶(hù)終端124和126之間的基站-用戶(hù)終端通信鏈路用直線(xiàn)140、142和144表示。網(wǎng)關(guān)120和122與衛(wèi)星116和118之間的網(wǎng)關(guān)-衛(wèi)星通信鏈路用直線(xiàn)146、148和150表示。網(wǎng)關(guān)120和122以及基站112可以用作單向或雙向通信系統(tǒng)的一部分或者簡(jiǎn)單地將報(bào)文或數(shù)據(jù)傳送至用戶(hù)終端124和126。
通信系統(tǒng)100一般包含一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)廣域網(wǎng)控制器或交換網(wǎng)絡(luò)160。這種控制器內(nèi)的示意性單元是移動(dòng)電話(huà)交換局，它包括控制公用交換電話(huà)網(wǎng)(PSTN)與網(wǎng)關(guān)之間電話(huà)呼叫路由的接口和處理電路。其它示意性設(shè)備包括地面運(yùn)行控制和命令中心，它們?yōu)榫W(wǎng)關(guān)和衛(wèi)星提供了對(duì)定時(shí)的系統(tǒng)范圍的控制、PN和正交代碼和頻率分配、系統(tǒng)訪(fǎng)問(wèn)等等。將控制器160與各種網(wǎng)關(guān)或基站耦合的通信鏈路162可以利用已知的技術(shù)建立，例如但不局限于專(zhuān)用電話(huà)線(xiàn)路、光纖鏈路或微波或?qū)Ｓ眯l(wèi)星通信鏈路。
圖2示出了用戶(hù)終端內(nèi)所用的示意性收發(fā)機(jī)200。收發(fā)機(jī)200采用至少一根天線(xiàn)210接收傳送至模擬接收機(jī)214的通信信號(hào)，并進(jìn)行下變頻、放大和數(shù)字化。多路復(fù)用器單元212一般用來(lái)使同一天線(xiàn)兼具發(fā)射和接收功能。但是有些系統(tǒng)采用工作在不同發(fā)射和接收頻率的分離天線(xiàn)。
模擬接收機(jī)214輸出的數(shù)字通信信號(hào)被傳送至至少一臺(tái)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)216A和至少一臺(tái)數(shù)字搜索接收機(jī)218。附加的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)216B-216N可以用來(lái)根據(jù)單元復(fù)雜性的允許程度獲得信號(hào)分集的所需水平，這對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
至少一個(gè)用戶(hù)終端控制器220與數(shù)據(jù)接收機(jī)216A-216N和搜索器接收機(jī)218耦合?？刂铺幚砥?20提供了其它功能，包括基本的信號(hào)處理、定時(shí)、功率和切換控制或協(xié)調(diào)以及信號(hào)載波的頻率選擇。另一經(jīng)常由控制處理器220完成的基本控制函數(shù)是選擇和操縱處理通信信號(hào)波形所用的PN代碼序列或正交函數(shù)?？刂铺幚砥?20的信號(hào)處理可以包括相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的確定和各種相關(guān)信號(hào)參數(shù)的計(jì)算。這種信號(hào)參數(shù)計(jì)算(例如相對(duì)定時(shí)和頻率)可以包括利用新增或分立的專(zhuān)用電路在測(cè)量或改進(jìn)的控制處理資源分配時(shí)提供更高的效率或速度。
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)216A-216N的輸出與用戶(hù)終端內(nèi)的數(shù)字基帶電路222耦合。用戶(hù)數(shù)字基帶電路222包含用于將信息往來(lái)于用戶(hù)終端之間傳送的處理和表示的單元。即，信號(hào)或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(例如晶體管或長(zhǎng)期數(shù)字存儲(chǔ)器)、輸入和輸出設(shè)備(例如顯示器屏幕、揚(yáng)聲器、鍵盤(pán)終端和手機(jī))、A/D單元、聲碼器和其它聲音和模擬信號(hào)處理單元等都構(gòu)成了使用單元的訂戶(hù)基帶電路部分。如果采用分集信號(hào)處理，則用戶(hù)數(shù)字基帶電路222可以包含分集組合器和譯碼器。有些單元也可以在控制處理器220的控制或與其通信的基礎(chǔ)上運(yùn)行。
當(dāng)語(yǔ)音或其它數(shù)據(jù)準(zhǔn)備作為源于用戶(hù)終端的輸出報(bào)文或通信信號(hào)時(shí)，用戶(hù)數(shù)字基帶電路222被用來(lái)接收、存儲(chǔ)、處理和制作所需的發(fā)射數(shù)據(jù)。用戶(hù)數(shù)字基帶電路222向控制處理器220控制下運(yùn)行的發(fā)射調(diào)制器226提供該數(shù)據(jù)。發(fā)射調(diào)制器226的輸出被傳送至發(fā)射功率放大器230用于最后從天線(xiàn)210向網(wǎng)關(guān)發(fā)射輸出信號(hào)。
如上所述，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例，用戶(hù)終端可以采用一個(gè)或多個(gè)預(yù)校正單元或預(yù)校正器232和234。比較好的是，預(yù)校正單元232被用來(lái)調(diào)整數(shù)字功率控制器228在基帶頻率處的輸出。包含頻率調(diào)整的基帶頻譜信息在發(fā)射功率放大器230完成上變頻期間被轉(zhuǎn)換為合適的中心頻率。利用本領(lǐng)域已知的技術(shù)完成了預(yù)校正或頻率調(diào)整。例如，可以用復(fù)數(shù)信號(hào)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)預(yù)校正，它等同于將信號(hào)乘以因子eiωt，這里ω根據(jù)已知的衛(wèi)星方位和所需的信道頻率計(jì)算得到。當(dāng)通信信號(hào)作為同相(I)和正交相信道(Q)處理時(shí)這非常有用。直接數(shù)字合成設(shè)備可以被用來(lái)產(chǎn)生某些旋轉(zhuǎn)乘積。也可以采用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計(jì)算單元，它采用二進(jìn)制移位、加法和減法以完成一系列分立的旋轉(zhuǎn)，最終完成所需的整個(gè)旋轉(zhuǎn)。這種技術(shù)和有關(guān)硬件在本領(lǐng)域內(nèi)都是公知的。
作為替換實(shí)施例，預(yù)校正單元234可以位于發(fā)射功率放大器230輸出的發(fā)射路徑上以調(diào)整輸出信號(hào)的頻率。這可以利用熟知的技術(shù)完成，例如發(fā)射波形的上或下變換。但是由于經(jīng)常有一系列的濾波器整形波形形狀并且連接變化可能會(huì)干擾濾波過(guò)程，所以改變模擬發(fā)射機(jī)輸出頻率可能更為困難。另外，預(yù)校正單元234也可以構(gòu)成用戶(hù)終端模擬上變頻和調(diào)制階段(230)的頻率選擇或控制機(jī)構(gòu)部分從而采用合適調(diào)整的頻率在一步內(nèi)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為所需的發(fā)射頻率。
對(duì)應(yīng)接收的通信信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)用于接收通信信號(hào)的測(cè)量信號(hào)參數(shù)的信息或數(shù)據(jù)或者一個(gè)或多個(gè)共享資源信號(hào)可以利用本領(lǐng)域內(nèi)各種技術(shù)送至網(wǎng)關(guān)。例如信息可以作為分立的信息信號(hào)傳送或者將其附屬在用戶(hù)數(shù)字基帶電路222制作的其它報(bào)文內(nèi)。另外信息可以作為預(yù)定的控制比特由發(fā)射調(diào)制器226或者發(fā)射功率控制器228在控制處理器220的控制下插入。
數(shù)據(jù)接收機(jī)216A-N和搜索器接收機(jī)218由信號(hào)相關(guān)單元構(gòu)成以解調(diào)和跟蹤特定的信號(hào)。搜索器接收機(jī)218被用來(lái)搜索導(dǎo)頻信號(hào)或其它模式相對(duì)固定的強(qiáng)信號(hào)，而數(shù)字接收機(jī)216A-N被用來(lái)解調(diào)其它與檢測(cè)的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)的信號(hào)。因此可以監(jiān)視這些單元的輸出以確定導(dǎo)頻信號(hào)或其它信號(hào)的能量或頻率。這些接收機(jī)采用頻率跟蹤單元，可以對(duì)其監(jiān)視以在解調(diào)信號(hào)時(shí)向控制處理器220提供當(dāng)前頻率和定時(shí)信息。
控制處理器220采用這些信息來(lái)在標(biāo)度至同一頻帶時(shí)確定接收信號(hào)偏離預(yù)期接收頻率或振蕩器頻率的程度。與頻率誤差和多普勒偏移有關(guān)的各種信息如下所述可以根據(jù)需要存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)誤差/多普勒存儲(chǔ)或存儲(chǔ)器單元236內(nèi)。這些信息可以被控制處理器220用來(lái)調(diào)整振蕩器頻率或者可以傳送至利用各種通信信號(hào)的網(wǎng)關(guān)或基站。
至少一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)單元238被用來(lái)產(chǎn)生和存儲(chǔ)時(shí)間信息，例如日期和時(shí)間。這種信息的一種用途是幫助確定衛(wèi)星在已知軌道內(nèi)的位置。時(shí)間可以周期性地存儲(chǔ)和更新，并且可以采用GPS接收機(jī)的通用時(shí)間(UT)信號(hào)作為某些應(yīng)用場(chǎng)合下這種過(guò)程的一部分。該時(shí)間也可以由網(wǎng)關(guān)周期性地提供給用戶(hù)終端。此外，每次用戶(hù)終端進(jìn)入諸如“關(guān)閉”之類(lèi)的休眠模式時(shí)都存儲(chǔ)當(dāng)前時(shí)間。該時(shí)間與“開(kāi)啟”時(shí)間一起被用來(lái)確定各種隨時(shí)間變化的信號(hào)和用戶(hù)終端位置的變化。本地振蕩器通常作為時(shí)鐘電路基準(zhǔn)被用來(lái)產(chǎn)生或跟蹤時(shí)間基準(zhǔn)單元238內(nèi)的時(shí)間，并且其誤差可能會(huì)使“時(shí)間”漂移或不精確。
如圖2所示，本地或基準(zhǔn)振蕩器240被用作模擬接收機(jī)234將輸入信號(hào)下變頻為所需頻率基帶的基準(zhǔn)。根據(jù)需要它也可用于多個(gè)中間變頻步驟直到信號(hào)位于所需基帶頻率。如圖所示，振蕩器240也可以用作模擬接收機(jī)230將反向鏈路發(fā)射信號(hào)從基帶上變頻為所需載波頻率的基準(zhǔn)。因此本地振蕩器誤差影響著輸入和輸出信號(hào)處理。
振蕩器240也可以用作定時(shí)電路242的頻率標(biāo)準(zhǔn)或基準(zhǔn)。定時(shí)電路242在用戶(hù)終端200內(nèi)產(chǎn)生其它部分或處理單元(例如時(shí)間跟蹤電路或數(shù)字接收機(jī)216A-N和218內(nèi)的相關(guān)器或者發(fā)射調(diào)制器226、時(shí)間基準(zhǔn)單元238和控制處理器)所用的定時(shí)信號(hào)。振蕩器輸出頻率可以利用已知的電路調(diào)整以形成所需定時(shí)信號(hào)。這種定時(shí)信號(hào)對(duì)于許多電路都稱(chēng)為時(shí)鐘信號(hào)。定時(shí)電路242也可以配備為在處理器控制下產(chǎn)生相對(duì)時(shí)鐘信號(hào)定時(shí)的延遲或滯后或提前。即，時(shí)間跟蹤可以調(diào)整為預(yù)先確定的量。這也使得代碼可以提前或滯后于“正?！倍〞r(shí)施加(一般稱(chēng)為一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙周期)，從而可以根據(jù)需要以不同的定時(shí)施加構(gòu)成代碼的PN代碼。
由此可見(jiàn)振蕩器240的輸出在通信信號(hào)的接收和解調(diào)以及輸入通信信號(hào)產(chǎn)生中起著關(guān)鍵的作用。振蕩器240頻率輸出的誤差或者使用期間該頻率的漂移實(shí)際上影響著用戶(hù)終端200所有輸入和輸出部分的頻率值和定時(shí)。圖3示出了用于網(wǎng)關(guān)120和122或基站內(nèi)示意性的發(fā)射和接收裝置300。圖3示出的網(wǎng)關(guān)120、122部分包含一個(gè)或多個(gè)與天線(xiàn)310相連的模擬接收機(jī)314，用來(lái)接收通信信號(hào)，隨后利用本領(lǐng)域內(nèi)各種熟知的技術(shù)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行下變頻、放大和數(shù)字化。在有些通信系統(tǒng)中采用多根天線(xiàn)310。模擬接收機(jī)314輸出的數(shù)字信號(hào)作為輸入被提供給至少一個(gè)數(shù)字接收機(jī)模塊(在324處用虛線(xiàn)表示)。
每個(gè)數(shù)字接收機(jī)模塊324對(duì)應(yīng)用來(lái)管理網(wǎng)關(guān)120和122與用戶(hù)終端124或126之間通信的信號(hào)處理單元，當(dāng)然對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)也可以作一定的改動(dòng)。一臺(tái)模擬接收機(jī)314可以向多個(gè)數(shù)字接收機(jī)模塊324提供輸入，并且在網(wǎng)關(guān)102內(nèi)一般采用一定數(shù)量的這種模塊來(lái)容納所有的衛(wèi)星波束和任意給定時(shí)刻處理的可能分集模式信號(hào)。每個(gè)數(shù)字接收機(jī)模塊324包含一臺(tái)或多臺(tái)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)316和搜索器接收機(jī)318。搜索器接收機(jī)318一般搜索除導(dǎo)頻信號(hào)以外信號(hào)合適的分集模式。在通信系統(tǒng)中，多臺(tái)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)316A-316N被用于分集信號(hào)接收。
數(shù)據(jù)接收機(jī)316的輸出被提供給隨后的基帶處理單元322，它包含本領(lǐng)域內(nèi)熟知的轉(zhuǎn)增，再次不作贅述。示意性的基帶裝置包含將多路徑信號(hào)組合為每個(gè)用戶(hù)的一個(gè)輸出的組合器和譯碼器。示意性的基帶裝置還包括接口電路，它一般向數(shù)字開(kāi)關(guān)和網(wǎng)絡(luò)提供輸出數(shù)據(jù)。其它各種已知單元(例如但不局限于聲碼器、數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)交換和存儲(chǔ)單元)可以構(gòu)成基帶處理單元322的一部分。操縱這些單元以控制或?qū)?shù)據(jù)信號(hào)導(dǎo)向一個(gè)或多個(gè)發(fā)射模塊334。
向用戶(hù)終端發(fā)射的信號(hào)與一個(gè)或多個(gè)合適的發(fā)射模塊334耦合。典型的網(wǎng)關(guān)采用多個(gè)這樣的發(fā)射模塊334，一次向許多用戶(hù)終端124、126提供服務(wù)并一次向多顆衛(wèi)星和波束提供服務(wù)。網(wǎng)關(guān)120、122所用發(fā)射模塊334的數(shù)量根據(jù)各種因素確定，包括系統(tǒng)復(fù)雜性、衛(wèi)星數(shù)量、用戶(hù)容量、選擇的分集度等。
每個(gè)發(fā)射模塊334包括發(fā)射調(diào)制器326，它擴(kuò)展譜調(diào)制發(fā)射數(shù)據(jù)并包含與控制用于輸出數(shù)字信號(hào)發(fā)射功率的數(shù)字發(fā)射功率控制器328耦合的輸出。數(shù)字發(fā)射功率控制器328施加最低的功率電平以用于抑制干擾和資源分配，但是當(dāng)需要補(bǔ)償發(fā)射路徑衰減和其它路徑傳送特性時(shí)施加合適的功率電平。至少一個(gè)PN發(fā)生器332由發(fā)射調(diào)制器326用于擴(kuò)展信號(hào)。這種代碼生成也可以構(gòu)成網(wǎng)關(guān)122、124或基站112內(nèi)所用一個(gè)或多個(gè)控制處理器或存儲(chǔ)單元的功能部分，并且可以是時(shí)間共享的。
發(fā)射功率控制器328的輸出被傳送至求和器336，在那里與來(lái)自其它發(fā)射功率控制電路的輸出相加。這些輸出作為發(fā)射功率控制器328的輸出以同一頻率并在同一波束內(nèi)向其它用戶(hù)終端124、126發(fā)射。求和器336的輸出被提供給模擬發(fā)射機(jī)338，用于轉(zhuǎn)換為合適RF載波頻率的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換，作進(jìn)一步放大、濾波并輸出至一根或多根天線(xiàn)340以向用戶(hù)終端124、126發(fā)射。根據(jù)通信系統(tǒng)的復(fù)雜程度和通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，天線(xiàn)310和340可以是同一根天線(xiàn)。
至少一個(gè)網(wǎng)關(guān)控制處理器320與接收機(jī)模塊324、發(fā)射模塊334和基帶電路322耦合；這些單元可以在物理上是分隔的。控制處理器320提供了實(shí)現(xiàn)一定功能的命令和控制信號(hào)，例如(但不局限于)信號(hào)處理、定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生、功率控制、切換控制、分集組合和系統(tǒng)接口。此外，控制處理器320分配PN擴(kuò)展碼、正交代碼序列和特定發(fā)射機(jī)和接收機(jī)或者用于用戶(hù)通信中的模塊。
控制處理器320還控制導(dǎo)頻、同步和尋呼信道信號(hào)的產(chǎn)生和功率以及與發(fā)射功率控制器328的耦合。導(dǎo)頻信號(hào)或信道僅僅是未被數(shù)據(jù)調(diào)制的信號(hào)并且可以采用重復(fù)的非變化模式或者非變化幀結(jié)構(gòu)類(lèi)型輸入送至發(fā)射調(diào)制器326。即用于構(gòu)成導(dǎo)頻信號(hào)信道的正交函數(shù)Walsh代碼一般具有恒定的數(shù)值，例如全部為1或零或者熟知的重復(fù)模式，例如1與0交替。這使得只發(fā)送PN發(fā)生器332施加的PN擴(kuò)展代碼。
雖然處理器320可以直接與諸如發(fā)射模塊334或接收模塊324之類(lèi)的模塊單元耦合，但是每個(gè)模塊通常包含諸如發(fā)射處理器330或接收處理器321之類(lèi)的模塊專(zhuān)用處理器，它們控制模塊單元。因此，在較佳實(shí)施例中，如圖3所示，控制處理器320與發(fā)射控制器330和接收處理器321耦合。這樣，單個(gè)控制處理器320可以更有效地控制大量模塊和資源的運(yùn)行。發(fā)射處理器330控制導(dǎo)頻、同步、尋呼信號(hào)以及業(yè)務(wù)信道信號(hào)的產(chǎn)生和信號(hào)功率，這些信號(hào)與功率控制器328耦合。接收處理器控制搜索、PN擴(kuò)展解調(diào)代碼和監(jiān)視接收的功率。
對(duì)于諸如共享資源功率控制之類(lèi)的某些操作，網(wǎng)關(guān)120和122從用戶(hù)終端接收通信信號(hào)中諸如接收信號(hào)強(qiáng)度、頻率測(cè)量或其它接收信號(hào)參數(shù)之類(lèi)的信息。該信息可以由接收處理器321從數(shù)據(jù)接收機(jī)316的解調(diào)輸出中得出。此外，該信息可以在控制處理器320或接收處理器321監(jiān)視的信號(hào)預(yù)定位置上檢測(cè)到并被送至控制處理器320。控制處理器320利用該信息(如下所述)來(lái)控制被發(fā)射信號(hào)的定時(shí)和頻率并利用發(fā)射功率控制器328和模擬發(fā)射機(jī)338進(jìn)行處理。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例，采用一個(gè)或多個(gè)預(yù)校正器或預(yù)校正單元342和344。比較好的是，采用預(yù)校正單元342來(lái)調(diào)整處于基帶頻率的數(shù)字功率控制器328數(shù)字輸出的頻率。與在用戶(hù)終端內(nèi)一樣，包含頻率調(diào)整的基帶頻譜信息在模擬發(fā)射機(jī)338完成上變頻期間被轉(zhuǎn)移為合適的中心頻率。頻率預(yù)校正利用公知的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，例如上述復(fù)數(shù)信號(hào)旋轉(zhuǎn)，其中根據(jù)已知的衛(wèi)星方位和所需的信道頻率計(jì)算出旋轉(zhuǎn)角度。與在用戶(hù)終端中一樣，其它信號(hào)旋轉(zhuǎn)技術(shù)和相關(guān)的硬件都是熟知的。
在圖3中，預(yù)校正器342位于發(fā)射路徑上先于求和器336。這使得可以根據(jù)需要對(duì)每個(gè)用戶(hù)終端信號(hào)進(jìn)行單獨(dú)控制。但是當(dāng)預(yù)校正在求和器336之后時(shí)，由于用戶(hù)終端共享從網(wǎng)關(guān)到衛(wèi)星的同一發(fā)射路徑，所以可以采用單個(gè)頻率預(yù)校正單元。
作為替換，預(yù)校正器344可以位于模擬發(fā)射機(jī)338輸出的發(fā)射路徑上以利用公知的技術(shù)調(diào)整輸出信號(hào)的頻率。但是改變模擬發(fā)射機(jī)輸出頻率可能更加困難，并且可能干擾信號(hào)的濾波過(guò)程。模擬發(fā)射機(jī)338的輸出頻率也可以直接由控制處理器320調(diào)整以提供偏離中心頻率的偏移輸出頻率。
疊加在用戶(hù)終端信號(hào)正向鏈路上的頻率校正量是基于已知的建立通信的網(wǎng)關(guān)與每顆衛(wèi)星之間的多普勒效應(yīng)。處理衛(wèi)星多普勒效應(yīng)所需的偏移量可以由控制處理器320利用已知的衛(wèi)星軌道位置數(shù)據(jù)計(jì)算。該數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)單元346(例如查詢(xún)表或存儲(chǔ)器單元)內(nèi)并進(jìn)行檢索。該數(shù)據(jù)也可以根據(jù)需要從其它數(shù)據(jù)源提供。諸如RAM和ROM電路或磁存儲(chǔ)設(shè)備之類(lèi)的公知裝置可以用來(lái)構(gòu)成存儲(chǔ)單元346。該信息被用來(lái)在任意給定時(shí)刻建立被網(wǎng)關(guān)使用衛(wèi)星的多普勒效應(yīng)調(diào)整。
如圖3所示，時(shí)間和頻率單元(TFU)348為模擬接收機(jī)314提供了基準(zhǔn)頻率信號(hào)。來(lái)自GPS接收機(jī)的統(tǒng)一時(shí)間(UT)信號(hào)在一些應(yīng)用中可以用作該處理的一部分。它也可以根據(jù)需要用于多個(gè)中間變頻步驟中。如圖所示，TFU348還用作模擬發(fā)射機(jī)338的基準(zhǔn)。TFU348還向網(wǎng)關(guān)或基站300內(nèi)諸如數(shù)字接收機(jī)316A-N和318中相關(guān)器或發(fā)射調(diào)制器326和控制處理器320之類(lèi)的其它部分或處理單元提供定時(shí)信號(hào)。TFU348還配置為在處理器控制下對(duì)相對(duì)的信號(hào)定時(shí)(時(shí)鐘)延遲或提前預(yù)定的量。
在通信系統(tǒng)100運(yùn)行期間，網(wǎng)關(guān)(120,122)利用其生成的載波頻率fF向用戶(hù)終端(124,126)發(fā)射的通信信號(hào)s(t)由于多普勒效應(yīng)和其它效應(yīng)而經(jīng)歷了時(shí)間延遲、頻率偏移。首先當(dāng)從網(wǎng)關(guān)向衛(wèi)星(116,118)發(fā)送時(shí)，其次是從衛(wèi)星向用戶(hù)終端發(fā)射時(shí)。一旦接收到信號(hào)，則發(fā)送返回信號(hào)還有一定的延遲，并且有從用戶(hù)終端(124，126)向衛(wèi)星(116,118)和從衛(wèi)星到網(wǎng)關(guān)的多普勒效應(yīng)。
如果大氣效應(yīng)或衛(wèi)星收發(fā)器和發(fā)射機(jī)特性引起的變化可以忽略，則到達(dá)接收機(jī)信號(hào)的頻率基本上(表觀上)因多普勒效應(yīng)而偏離初始基準(zhǔn)值或基準(zhǔn)頻率fF。因此按照關(guān)系式衛(wèi)星在正向鏈路上從網(wǎng)關(guān)接收的通信信號(hào)具有新的或偏移的載波頻率fSatF。
fSatF＝fF(1-vgs/c)(1)這里vgs是網(wǎng)關(guān)-衛(wèi)星的相對(duì)速度或者舉例或范圍隨時(shí)間的變化(稱(chēng)為范圍速率)，并且c是光速，大約等于信號(hào)通過(guò)傳輸介質(zhì)(空氣)時(shí)的速度。
當(dāng)經(jīng)歷該多普勒偏移的通信信號(hào)由衛(wèi)星以同一頻率(fSatf)再次發(fā)送并且隨后由用戶(hù)終端接收時(shí)，按照關(guān)系式它們?cè)谛碌妮d波頻率fUrec上接收f(shuō)Urec＝fSatF(1-vsu/c)＝fF(1-vgs/c)(1-vsu/c)(2)這里vsu是衛(wèi)星相對(duì)用戶(hù)終端的速度或范圍速率。用戶(hù)終端接收的載波頻率fUrec是由多普勒效應(yīng)引起偏移后的發(fā)送載波頻率fSatF，其大小在該點(diǎn)是未知的。
如果用戶(hù)終端接收機(jī)調(diào)諧至接收新的頻率(fUrec)，并且以同一頻率返回或發(fā)射，則從用戶(hù)終端到達(dá)網(wǎng)關(guān)的返回鏈路信號(hào)按照關(guān)系式具有新的載波頻率fGrec＝fUrec(1-vsg/c)/(1-vus/c)(3)這里vus是用戶(hù)終端相對(duì)衛(wèi)星的速度或范圍速率，它等于vsu，并且vsg是衛(wèi)星相對(duì)網(wǎng)關(guān)的速度，它等于vgs。
上述關(guān)系假定采用單一的標(biāo)定頻率。但是衛(wèi)星通信系統(tǒng)一般采用不同的標(biāo)定頻率或頻帶用于各種正向和反向通信鏈路部分。例如，它們可以用來(lái)在衛(wèi)星內(nèi)減少干擾或增強(qiáng)某些放大器控制和增益功能。即，不同的中心頻率或標(biāo)定頻率被分別用于網(wǎng)關(guān)-衛(wèi)星、衛(wèi)星-用戶(hù)終端、用戶(hù)終端-衛(wèi)星和衛(wèi)星-網(wǎng)關(guān)鏈路上。例如網(wǎng)關(guān)可以在fF1上發(fā)送信號(hào)而正向鏈路衛(wèi)星-用戶(hù)終端信號(hào)發(fā)送可以采用標(biāo)定頻率fF2，用戶(hù)終端發(fā)送的反向鏈路信號(hào)可以采用標(biāo)定頻率fR1，而反向鏈路信號(hào)采用標(biāo)定頻率fR2。在這種情況下，這些鏈路的接收信號(hào)頻率fSatf、fUrec、fSatR和fGrec在受多普勒偏移影響之后分別為fSatF＝fF1(1-vgs/c) (4)fUrec＝fF2(1-vsu/c) (5)fSatR＝fR1(1-vus/c) (6)fGrec＝fR2(1-vsg/c) (7)
但是為便于闡述，在以下描述中只采用兩個(gè)頻率，分別用于用于整個(gè)網(wǎng)關(guān)-用戶(hù)正向鏈路和反向鏈路，鏈路信號(hào)關(guān)系為fUrec＝fF(1-vgs/c)(1-vsu/c)(8)fGrec＝fR(1-vus/c)(1-vsg/c)(9)這里fF＝fF1＝fF2并且fR＝fR1＝fR2。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是很容易將本發(fā)明應(yīng)用于各種多頻率環(huán)境中的。
在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，任意時(shí)刻衛(wèi)星在其軌道上的位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)具有很大的確定性。在某種程度上任意時(shí)刻的衛(wèi)星位置是變化的，本領(lǐng)域有精確確定這種變化或新位置和軌跡的技術(shù)。例如，信號(hào)可以從網(wǎng)關(guān)傳送至衛(wèi)星或者相反以確定與預(yù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)比較的速度和距離變化。因此利用諸如查詢(xún)表、存儲(chǔ)器單元、內(nèi)插和各種計(jì)算技術(shù)之類(lèi)的已知技術(shù)可以確定通信系統(tǒng)內(nèi)衛(wèi)星相對(duì)網(wǎng)關(guān)的位置和運(yùn)動(dòng)。該信息可被存儲(chǔ)或在網(wǎng)關(guān)處計(jì)算或者周期性地從集成控制中心提供。
在任一情況下，利用已知的衛(wèi)星位置和運(yùn)動(dòng)信息，可以確定網(wǎng)關(guān)-衛(wèi)星的多普勒因子(1-vgs/c)和衛(wèi)星-網(wǎng)關(guān)的多普勒因子(1-vsg/c)。這些多普勒值可以由網(wǎng)關(guān)產(chǎn)生或確定，用于任何衛(wèi)星與網(wǎng)關(guān)的通信鏈路組合。
因此通過(guò)將衛(wèi)星-網(wǎng)關(guān)路徑多普勒項(xiàng)標(biāo)為D1和衛(wèi)星-用戶(hù)終端路徑多普勒項(xiàng)標(biāo)為D2，可以將fGrec和fUrec的關(guān)系表示為fUrec＝fFD1D2(10)fGrec＝fFD12D22(11)對(duì)于單一標(biāo)定頻率模式(f＝fR＝fF)，則fGrec＝fRD2D1(12)對(duì)于雙標(biāo)定頻率模式(分開(kāi)的反向鏈路頻率，fR≠fF)，D2是信號(hào)傳送時(shí)網(wǎng)關(guān)(或用戶(hù)終端)唯一不知道的量。
由于衛(wèi)星方位或軌道位置對(duì)于網(wǎng)關(guān)是已知的，所以網(wǎng)關(guān)可以預(yù)校正多普勒效應(yīng)。即，網(wǎng)關(guān)在發(fā)送之前對(duì)正在使用的衛(wèi)星的網(wǎng)關(guān)-衛(wèi)星多普勒效應(yīng)(D1)作信號(hào)頻率調(diào)整。這可以利用圖3中討論的預(yù)校正單元完成。在這種情況下，接收頻率fGrec和fUrec變?yōu)閒Urec＝fFD2(13)fGrec＝fRD2D1(14)后一頻率由網(wǎng)關(guān)在接收之后調(diào)整以去除或補(bǔ)償已知的多普勒效應(yīng)(D1)。在替換實(shí)施例中，在某些系統(tǒng)的初始發(fā)送期間正向鏈路發(fā)送可以對(duì)反向鏈路已知的多普勒效應(yīng)(D1)作預(yù)校正。
但是如上所述，用戶(hù)終端內(nèi)的基準(zhǔn)振蕩器可能不是精確地在預(yù)期的接收頻率fF或發(fā)射頻率fR下工作。相反，由于不精確或振蕩器漂移，振蕩器的輸出偏移一個(gè)誤差x，它一般表示為所需頻率的百萬(wàn)分之幾(ppm)。這種誤差因子分別引起fF或fR的偏移foffF或foffR。即，振蕩器不是工作在合適的頻率下從而在通過(guò)所需變頻過(guò)程標(biāo)定頻率時(shí)提供所需或預(yù)期的fF或fR。歸一化的正向和反向鏈路信號(hào)頻率偏移(標(biāo)定頻率)與誤差x的關(guān)系為x＝fOffF/fF＝fOffR/fR對(duì)于兩個(gè)頻率模式，并且x＝fOffF1/fF1＝fOfff2/ff2＝fOffR1/fR1＝fOffR2/fR2對(duì)于四個(gè)頻率模式。
因此，當(dāng)通信信號(hào)由用戶(hù)終端接收時(shí)，“測(cè)量的”載波頻率fMUrec與發(fā)射頻率fF的關(guān)系為fMUrec(1＋fOffF/fF)＝fFD1D2fMUrec＝fFD1D2/(1＋fOffF/fF) (15)或者fMUrec＝fFD1D2/(1＋x)(16)如果對(duì)于所使用特定衛(wèi)星的網(wǎng)關(guān)-衛(wèi)星多普勒效應(yīng)(D1)的網(wǎng)關(guān)預(yù)校正信號(hào)，則變?yōu)閒MUrec＝fFD2/(1＋x)(17)用戶(hù)終端隨后在fR頻率上利用處理衛(wèi)星-用戶(hù)終端多普勒效應(yīng)(D2)的預(yù)校正發(fā)射反向鏈路信號(hào)。但是這種預(yù)校正因子包含了振蕩器誤差或頻率偏移因子(1＋x)，并且頻率誤差x或偏移foffR/fR將直接影響該信號(hào)的生成，導(dǎo)致到達(dá)衛(wèi)星的信號(hào)頻率fSatR為fSatR＝fR(1＋FOffR/fR)D2/(D2(1＋fOffF/fF))(18)或者fSatR＝fR(1＋x)D2/(D2(1＋x))2(19)＝fR(1＋x)2并且當(dāng)信號(hào)在網(wǎng)關(guān)處接收時(shí)
fGrec＝fR(1＋x)2D1(20)根據(jù)定義，網(wǎng)關(guān)或基站、振蕩器的頻率誤差不存在。該信號(hào)由網(wǎng)關(guān)通過(guò)施加負(fù)的多普勒偏移去除多普勒偏移值D1再次作多普勒補(bǔ)償。
上述振蕩器誤差的分析暗示另一種程度的不確定性或者在系統(tǒng)內(nèi)解決問(wèn)題的變數(shù)。但是發(fā)明人發(fā)現(xiàn)有一種不大復(fù)雜的方案來(lái)獲取頻率偏移并由此校正用戶(hù)終端振蕩器誤差。因此按照本發(fā)明，頻率信息和與往返雙程通信信號(hào)相關(guān)的多普勒效應(yīng)以唯一的方式處理以獲得隨后被補(bǔ)償?shù)恼袷幤髡`差。
首先，注意到fGrec的關(guān)系式可以表示為fGrec＝fFD1(1＋2x＋(x)2)(21)對(duì)于通信信號(hào)或系統(tǒng)，第三項(xiàng)指數(shù)項(xiàng)趨于零。這是頻率誤差項(xiàng)非常小的結(jié)果，通常是百萬(wàn)分之幾(10-6-10-5)，從而使得平方后基本上變?yōu)?10-12-10-10)。載波頻率(fF，fR)非常大，通常在幾吉赫量級(jí)(109)。例如，對(duì)于發(fā)射和接收采用1.618GHz和2.492GHz，典型的誤差10ppm(10-5)產(chǎn)生的頻率偏移分別為16.18kHz和24.92kHz，而產(chǎn)生的影響量級(jí)為0.16Hz和0.24Hz。
因此對(duì)于典型通信系統(tǒng)內(nèi)的信號(hào)，上述fGrec的關(guān)系可以簡(jiǎn)化為fGrec＝f0D1(1＋2x) (22)它作為確定頻率誤差的基礎(chǔ)用于本發(fā)明。
為了在本發(fā)明較佳實(shí)施例中確定和分離頻率誤差，假定在每個(gè)用戶(hù)終端處，網(wǎng)關(guān)接收的信號(hào)的額定載波頻率的偏移是多普勒D2的結(jié)果。即，通過(guò)調(diào)整發(fā)射頻率將fMUrec對(duì)基于振蕩器預(yù)期頻率fF(用作基準(zhǔn)fF)的偏離作為D2處理。因此在通過(guò)同一衛(wèi)星向同一網(wǎng)關(guān)發(fā)射信號(hào)時(shí)，用戶(hù)終端通過(guò)調(diào)整發(fā)射頻率對(duì)這種多普勒D2進(jìn)行補(bǔ)償。例如利用上述預(yù)校正單元將大小等于D2平方的負(fù)多普勒因子施加上去。
當(dāng)信號(hào)到達(dá)衛(wèi)星時(shí)，D22因子被補(bǔ)償，從而使得反向鏈路的接收信號(hào)頻率在衛(wèi)星處為fSatR＝fR(1＋2x) (23)并且在網(wǎng)關(guān)處為fGrec＝fRD1(1＋2x)(24)如上所述，網(wǎng)關(guān)知曉D1的數(shù)值并且一旦接收信號(hào)頻率確定，則可以補(bǔ)償已知的多普勒效應(yīng)并去除存在的D1因子。利用上述預(yù)校正單元將大小等于D1的負(fù)多普勒因子施加上去。因此網(wǎng)關(guān)處接收的環(huán)路頻率經(jīng)過(guò)多普勒補(bǔ)償后變?yōu)閒Grec＝fR(1＋2x) (25)或fGrec＝fR(1＋2fOffR/fR)＝fR＋2fOffR(26)由于網(wǎng)關(guān)知道接收載波信號(hào)的頻率fGrec(測(cè)量的)，并且預(yù)期發(fā)射頻率fR(在系統(tǒng)內(nèi)指定的)，所以按照關(guān)系式計(jì)算用戶(hù)終端內(nèi)誤差引起的鏈路的振蕩器誤差或偏移(fGrec—fR)/2fR＝x (27)并且(fR-fGrec)/2＝fOffR(28)這里fOffR/fR＝x。
用戶(hù)終端返回網(wǎng)關(guān)的信號(hào)僅僅包含兩倍于振蕩器誤差形成的頻率偏移或兩倍于誤差。當(dāng)用戶(hù)終端從網(wǎng)關(guān)處接收信號(hào)時(shí)考慮了這種誤差，并且跟蹤或測(cè)量頻率，并在產(chǎn)生向網(wǎng)關(guān)或基站返回的信號(hào)時(shí)再次跟蹤和測(cè)量。接收頻率于預(yù)期頻率之間的測(cè)量值差除以2以提供誤差偏移(這里是fOffR)并且標(biāo)定至用戶(hù)終端振蕩器頻率(fOffR/fR)以提供誤差x。
此時(shí)，網(wǎng)關(guān)或基站確定與其通信的特定用戶(hù)終端(124,126)的振蕩器誤差和所需的振蕩器誤差信息。用戶(hù)終端振蕩器誤差或偏移信息可以發(fā)送至響應(yīng)的用戶(hù)終端以使該終端校正振蕩器頻率。
圖4示出了實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量的一個(gè)實(shí)施例，它示出了用于用戶(hù)終端或網(wǎng)關(guān)接收機(jī)內(nèi)的頻率跟蹤環(huán)路400的總體圖。在圖4中，來(lái)自模擬接收機(jī)的通信信號(hào)被輸入旋轉(zhuǎn)器402，它工作在預(yù)選頻率或相位旋轉(zhuǎn)量下以向后續(xù)部分傳送樣本。旋轉(zhuǎn)樣本被傳送至一個(gè)或多個(gè)組合單元404(一般是乘法器)內(nèi)以分別同所用的合適的系統(tǒng)PN擴(kuò)展和正交代碼組合。這些代碼至少由一個(gè)代碼生成器或源406提供。對(duì)于頻率跟蹤，正交代碼一般用于生成導(dǎo)頻或?qū)ず粜盘?hào)。PN擴(kuò)展和正交代碼可以組合在一起隨后在單個(gè)步驟內(nèi)與樣本組合。在題為“正交Walsh調(diào)制的頻率跟蹤”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.08/625,481中示出了這種技術(shù)，該發(fā)明已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人并作為參考文獻(xiàn)包含在本文中。
在累加器414內(nèi)擴(kuò)展和譯碼信號(hào)在一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)累加以提供數(shù)據(jù)符號(hào)，其結(jié)果提供給矢量叉積生成單元或生成器418和符號(hào)時(shí)間延遲單元416。延遲單元416在向叉積生成器418發(fā)送符號(hào)之前提供一個(gè)符號(hào)周期的延遲。叉積生成器418形成給定符號(hào)于前一符號(hào)(符號(hào)周期)之間的矢量叉積以提供符號(hào)之間的相位誤差。對(duì)于導(dǎo)頻信號(hào)，這提供了輸入信號(hào)相位旋轉(zhuǎn)誤差的量度。叉積生成器418的輸出作為頻率誤差估值或者調(diào)制因子提供給旋轉(zhuǎn)器402和代碼生成器404。
對(duì)于抽取解擴(kuò)展和譯碼過(guò)程的定時(shí)控制由諸如定時(shí)控制電路424提供。如上所述，該定時(shí)可以作為一個(gè)或多個(gè)時(shí)間跟蹤環(huán)路或控制單元的輸出而提供。
每個(gè)搜尋器指或數(shù)字接收機(jī)調(diào)制相位或頻率以對(duì)準(zhǔn)輸入信號(hào)的量用來(lái)確定到達(dá)信號(hào)內(nèi)相對(duì)頻率偏移。即，十分之一抽取器必須調(diào)整至對(duì)準(zhǔn)信號(hào)的量表示到達(dá)信號(hào)頻率偏離接收機(jī)的預(yù)期或本地基準(zhǔn)頻率的量。
由于通信系統(tǒng)工作在通信信號(hào)的固定頻帶組內(nèi)，所以接收機(jī)知道所用或預(yù)期的中心或標(biāo)定載波頻率。但是由于多普勒效應(yīng)，到達(dá)的信號(hào)不在預(yù)期的中心頻率上。上述調(diào)整定義了一種偏移，它可以用來(lái)確定多普勒效應(yīng)和到達(dá)信號(hào)的實(shí)際頻率。
通過(guò)由頻率跟蹤環(huán)路400跟蹤變化總量很容易做到這一點(diǎn)。累加器422可以被用來(lái)簡(jiǎn)單地累加和求和預(yù)選周期上的每個(gè)誤差估值、信號(hào)或命令。這提供了對(duì)準(zhǔn)輸入信號(hào)和接收機(jī)信號(hào)所需的變化總量或凈變化量，并且表示了信號(hào)相對(duì)本地用戶(hù)終端或接收機(jī)頻率的頻率偏移(標(biāo)定至合適的頻帶)。
圖5示出了本發(fā)明方法和處理的流程圖。在該處理期間，確定了一個(gè)或多個(gè)用戶(hù)終端內(nèi)的相對(duì)頻率偏移或誤差。檢測(cè)的誤差隨后被用來(lái)補(bǔ)償信號(hào)解調(diào)期間的頻率誤差。
如圖5所示，在步驟500內(nèi)，網(wǎng)關(guān)處產(chǎn)生的通信信號(hào)的頻率為標(biāo)定頻率fF。該信號(hào)一般是諸如導(dǎo)頻信號(hào)之類(lèi)的共享資源信號(hào)，對(duì)于CDMA信道基本上通過(guò)基站(經(jīng)過(guò)分區(qū))或網(wǎng)關(guān)接收而服務(wù)所有用戶(hù)終端。信號(hào)也可以是其它共享資源或強(qiáng)信號(hào)，例如由網(wǎng)關(guān)定期發(fā)送的尋呼或同步信號(hào)。
在發(fā)送之前，在步驟512中對(duì)輸入信號(hào)作多普勒預(yù)校正。即，對(duì)網(wǎng)關(guān)于傳送信號(hào)的衛(wèi)星之間的信號(hào)的已知多普勒效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。預(yù)校正可以利用頻率預(yù)校正單元完成。在發(fā)送之前調(diào)整信號(hào)頻率的技術(shù)是本領(lǐng)域內(nèi)公知的技術(shù)并且不再贅述。在步驟510中，處理衛(wèi)星多普勒效應(yīng)所需的偏移量從查詢(xún)表或信息存儲(chǔ)設(shè)備中檢索，或利用已知的衛(wèi)星軌道位置數(shù)據(jù)計(jì)算。該信息被用來(lái)建立用于給定時(shí)刻正向鏈路上的多普勒調(diào)整。不用衛(wèi)星傳送正向鏈路信號(hào)時(shí)多普勒效應(yīng)一般是未知量并且此時(shí)不作補(bǔ)償。
由于所有有關(guān)的用戶(hù)終端都共享同一條從網(wǎng)關(guān)到衛(wèi)星的傳輸路徑，所以如果需要此時(shí)可以采用單個(gè)頻率預(yù)校正單元。當(dāng)衛(wèi)星將通信信號(hào)傳送至不同子波束內(nèi)位置不同的各用戶(hù)終端時(shí)發(fā)生了路徑差異。
雖然可以利用業(yè)務(wù)信號(hào)，但是在步驟514中，用戶(hù)終端通信信號(hào)再次作為導(dǎo)頻或?qū)ず粜盘?hào)發(fā)生或接收。每個(gè)用戶(hù)終端利用搜索器型接收機(jī)或接收機(jī)搜索可能的通信信號(hào)和尋呼以獲取從網(wǎng)關(guān)或基站到達(dá)的通信信號(hào)。作為處理的一部分，接收機(jī)搜索幾種頻率和PN代碼、假設(shè)或潛在的數(shù)值以檢測(cè)通信信號(hào)。在步驟516中，用戶(hù)終端跟蹤輸入通信信號(hào)的頻率并在步驟518中測(cè)量頻率或根據(jù)用戶(hù)終端振蕩器輸出確定相對(duì)預(yù)期正向鏈路頻率(由通信系統(tǒng)設(shè)定)的差值或偏移。
隨后在步驟520中用戶(hù)終端制作經(jīng)同一衛(wèi)星向網(wǎng)關(guān)發(fā)送的通信信號(hào)。用戶(hù)終端采用圖2所示基帶型數(shù)字調(diào)制和模擬電路。返回信號(hào)可以是請(qǐng)求呼叫的業(yè)務(wù)信道、對(duì)尋呼或廣播信號(hào)的響應(yīng)或者其它類(lèi)型的已知信號(hào)。該信號(hào)不是簡(jiǎn)單地利用振蕩器基準(zhǔn)制作，而是在制作基本信號(hào)之后在步驟522內(nèi)進(jìn)行頻率調(diào)整以補(bǔ)償衛(wèi)星與用戶(hù)終端之間的多普勒效應(yīng)。
在步驟522中，用戶(hù)終端施加的頻率預(yù)校正涉及利用上述頻率預(yù)校正器，并且對(duì)網(wǎng)關(guān)同樣如此。疊加在輸出用戶(hù)終端信號(hào)反向鏈路上的頻率校正量根據(jù)步驟518的結(jié)果確定。
每個(gè)用戶(hù)終端發(fā)送的信號(hào)在步驟526內(nèi)由合適的衛(wèi)星傳送至網(wǎng)關(guān)，在步驟528中網(wǎng)關(guān)測(cè)量頻率或者其相對(duì)預(yù)期反向鏈路信號(hào)頻率的頻率偏移。除非衛(wèi)星工作在對(duì)傳送信號(hào)進(jìn)行頻率預(yù)校正的結(jié)構(gòu)下，否則到達(dá)網(wǎng)關(guān)的信號(hào)包含多普勒效應(yīng)。因此網(wǎng)關(guān)首先通過(guò)減去根據(jù)測(cè)量頻率確定的已知多普勒偏移(步驟512)來(lái)補(bǔ)償多普勒效應(yīng)。在替換實(shí)施例中，所有從給定衛(wèi)星接收的信號(hào)在搜索接收機(jī)試圖獲取信號(hào)和確定其頻率偏移之前自動(dòng)校正多普勒效應(yīng)。
在任一情況下，隨著已知多普勒效應(yīng)的去除，在步驟530中，網(wǎng)關(guān)測(cè)量接收頻率fGrec與預(yù)期反向鏈路頻率fR的網(wǎng)關(guān)基準(zhǔn)(在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定并且是已知的)之差。在步驟532中其結(jié)果除以2以構(gòu)成估計(jì)的振蕩器偏移誤差(fOff)。這種偏移標(biāo)定至用戶(hù)終端振蕩器頻率以構(gòu)成最終的誤差值x。振蕩器誤差隨后在步驟534內(nèi)作為正向鏈路信號(hào)的一部分被送至相應(yīng)的用戶(hù)終端(124,126)。
在步驟536中，用戶(hù)終端利用本領(lǐng)域內(nèi)熟知的技術(shù)調(diào)整振蕩器輸出頻率。這種調(diào)整可以定期進(jìn)行，可以在建立通信鏈路之前或通信期間。根據(jù)所需的最低系統(tǒng)精度選擇校正間隔或定時(shí)并且也可以根據(jù)誤差閾值或前一校正后經(jīng)過(guò)的預(yù)定時(shí)間。這些都是本領(lǐng)域內(nèi)熟知的因素并且部分基于使用期間頻率的預(yù)期漂移和特定用戶(hù)終端振蕩器的變化，它們也可能受到工作環(huán)境的影響。
在有些系統(tǒng)中，用戶(hù)終端無(wú)頻率細(xì)調(diào)或精細(xì)的調(diào)諧能力。即，振蕩器可以預(yù)設(shè)為固定頻率而不在使用期間調(diào)整，或者配置為使用預(yù)選頻率組而不作微調(diào)。由于在一些通信系統(tǒng)中(其中以極低的成本提供通信是重要的考慮因素)要考慮到成本因素，所以可以采用這些結(jié)構(gòu)。在這類(lèi)系統(tǒng)中，許多用戶(hù)終端無(wú)法利用檢測(cè)的振蕩器誤差來(lái)實(shí)際改變振蕩器輸出。
但是即使當(dāng)用戶(hù)終端無(wú)法調(diào)整振蕩器頻率以補(bǔ)償誤差時(shí)，由于信息網(wǎng)關(guān)接收機(jī)可以用于從用戶(hù)終端獲取和跟蹤信號(hào)，所以它也可以在后續(xù)信號(hào)發(fā)送中包含誤差確定信息。用戶(hù)終端通知接收網(wǎng)關(guān)基準(zhǔn)頻率的調(diào)整量(如果能夠調(diào)整)。該信息在許多地方與采用已知的多普勒效應(yīng)一樣，被用于網(wǎng)關(guān)或基站來(lái)調(diào)整搜索器頻率以獲取和跟蹤信號(hào)。
此外，如果不能對(duì)振蕩器進(jìn)行微調(diào)，則無(wú)法對(duì)步驟522中所用接收信號(hào)作多普勒補(bǔ)償。在這種情況下，用戶(hù)終端可以在步驟518中確定偏移值，并向網(wǎng)關(guān)提供該信息。這可以象在步驟524中一樣通過(guò)將信息嵌入或附加在反向鏈路信號(hào)中完成，或者通過(guò)生成發(fā)送該信息作為數(shù)據(jù)的信號(hào)完成(520)。網(wǎng)關(guān)借助該數(shù)據(jù)和實(shí)際測(cè)量的來(lái)自用戶(hù)終端的反向鏈路信號(hào)確定振蕩器誤差，如前所述。
但是由于用戶(hù)終端不調(diào)整振蕩器頻率，所以用戶(hù)終端在步驟538中接收和存儲(chǔ)振蕩器誤差，例如在存儲(chǔ)器單元236內(nèi)。該信息隨后如在步驟540中那樣被附加、嵌入或在后續(xù)通信信號(hào)內(nèi)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送。這里如直線(xiàn)542所示沒(méi)有對(duì)頻率作預(yù)校正。
上述頻率校正可以定期進(jìn)行或根據(jù)特定通信系統(tǒng)精度的需要進(jìn)行。如果用戶(hù)終端將誤差值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)或其它已知的存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)，則可以根據(jù)預(yù)定的假設(shè)檢索誤差值以將給定時(shí)刻振蕩器誤差量告知接收的網(wǎng)關(guān)。誤差值可以作為接入請(qǐng)求報(bào)文的一部分傳送，或者可以構(gòu)成業(yè)務(wù)信號(hào)的一部分。誤差可以?xún)H僅作為特定信號(hào)中的數(shù)據(jù)根據(jù)需要向網(wǎng)關(guān)發(fā)送。
除了頻率以外，按照上述步驟確定誤差值也可以用來(lái)調(diào)整用戶(hù)終端定時(shí)或時(shí)間。例如，可以調(diào)整由用戶(hù)終端計(jì)算或存儲(chǔ)的本地時(shí)間以處理振蕩器頻率誤差引起的誤差。用戶(hù)終端控制處理器可以定期或在開(kāi)始時(shí)改變存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)的頻率誤差。在這種方式下，用戶(hù)終端維護(hù)的用于某些信號(hào)處理任務(wù)的時(shí)間和/或用戶(hù)終端存儲(chǔ)并更新的時(shí)間可以更加精確。由于當(dāng)從休眠進(jìn)入激活工作模式或者經(jīng)歷“冷”或“熱”啟動(dòng)時(shí)時(shí)間信息用來(lái)獲取信號(hào)，所以對(duì)于用戶(hù)終端狀態(tài)變化的情況這點(diǎn)特別重要。
此外，可以通過(guò)提前或滯后預(yù)定數(shù)量的時(shí)隙施加PN代碼來(lái)調(diào)整PN代碼定時(shí)以處理振蕩器誤差引起的定時(shí)誤差。這種調(diào)整可以利用上述時(shí)鐘/定時(shí)單元的控制輸入實(shí)現(xiàn)。也可以采用本領(lǐng)域內(nèi)其它電路接收或截獲并調(diào)整用戶(hù)終端所用信號(hào)的定時(shí)。
通信信號(hào)的頻率測(cè)量可以在建立通信鏈路期間或?qū)嶋H通信周期內(nèi)進(jìn)行。如果測(cè)量發(fā)生在呼叫設(shè)立或建立期間，則用戶(hù)終端124、126測(cè)量的信號(hào)通常作為尋呼信號(hào)從網(wǎng)關(guān)122、124發(fā)送。這種信號(hào)的“再發(fā)送”過(guò)程通常作為訪(fǎng)問(wèn)信號(hào)或訪(fǎng)問(wèn)信道探測(cè)的一部分完成。如果頻率測(cè)量在呼叫時(shí)進(jìn)行，則測(cè)量的信號(hào)從網(wǎng)關(guān)122、124發(fā)送并且作為正向和反向鏈路業(yè)務(wù)信號(hào)返回。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在不偏離本發(fā)明的前提下，測(cè)量的信號(hào)可以具有其它功能或者可以包含或構(gòu)成其它信號(hào)。
雖然上述方法使得改進(jìn)的技術(shù)能夠檢測(cè)和校正或補(bǔ)償用戶(hù)終端內(nèi)的振蕩器誤差，但是如果確定了衛(wèi)星-用戶(hù)終端多普勒偏移，則可以對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行作進(jìn)一步的改進(jìn)。通過(guò)返回上述表達(dá)式和預(yù)校正頻率誤差代替多普勒效應(yīng)完成改進(jìn)。
在本發(fā)明的替換實(shí)施例中，每個(gè)用戶(hù)終端假定網(wǎng)關(guān)接收的本地產(chǎn)生的載波中心頻率的偏移是振蕩器誤差或偏移的結(jié)果。在向網(wǎng)關(guān)或基站回送信號(hào)時(shí)，用戶(hù)終端通過(guò)調(diào)整發(fā)送頻率補(bǔ)償振蕩器誤差。當(dāng)信號(hào)到達(dá)衛(wèi)星時(shí)，振蕩器誤差經(jīng)過(guò)預(yù)校正(補(bǔ)償)，從而使得衛(wèi)星的反向鏈路信號(hào)的接收頻率fSatr為fSatRT＝fR(1＋x)D2/((1＋x)/D2)＝fRD22(29)并且當(dāng)信號(hào)在網(wǎng)關(guān)接收時(shí)fGrec＝fRD22D1(30)在校正已知的多普勒效應(yīng)并且插入多普勒因子(D2)的定義后變?yōu)閒Grec＝fR[1-2(vus/c)＋(vus/c3] (31)最后一項(xiàng)趨于零，或者對(duì)通信信號(hào)或系統(tǒng)的影響較小，可得fGrec＝fR[1-2(vus/c)](32)
并且(fGrec-fR)/2fR＝-(vus/c)(33)它可以用來(lái)估計(jì)或確定衛(wèi)星與用戶(hù)終端之間的多普勒效應(yīng)。
圖6示出了本發(fā)明補(bǔ)償衛(wèi)星與用戶(hù)終端之間多普勒偏移的方法和過(guò)程的流程圖。這里通信信號(hào)由網(wǎng)關(guān)一般在預(yù)校正多普勒效應(yīng)之后以頻率fF發(fā)送并由用戶(hù)終端獲取(與步驟500、510、514和516相同)。用戶(hù)終端隨后在步驟518內(nèi)根據(jù)振蕩器頻率測(cè)量相對(duì)預(yù)期正向鏈路頻率的差值或偏移，并且在步驟620內(nèi)制作通過(guò)同一衛(wèi)星向網(wǎng)關(guān)發(fā)送的通信信號(hào)。
與前面一樣，在步驟622中可以在制作基本信號(hào)之后預(yù)校正或調(diào)整頻率以補(bǔ)償用戶(hù)終端振蕩器誤差。在步驟622中的頻率預(yù)校正涉及利用上述頻率預(yù)校正器，并且根據(jù)步驟518的結(jié)果確定疊加的頻率校正量。本實(shí)施例的差別是施加預(yù)校正以去除振蕩器誤差而非多普勒偏移。
在步驟626中用戶(hù)終端發(fā)送的信號(hào)由合適的衛(wèi)星向網(wǎng)關(guān)發(fā)送，在步驟628中再測(cè)量頻率。除非衛(wèi)星對(duì)頻率作了預(yù)校正，否則網(wǎng)關(guān)通過(guò)減去測(cè)量頻率偏移引起的已知多普勒效應(yīng)(步驟512)進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)然對(duì)于利用基站的系統(tǒng)，無(wú)需對(duì)衛(wèi)星多普勒效應(yīng)進(jìn)行預(yù)校正。在替換實(shí)施例中，所有從給定衛(wèi)星接收的信號(hào)可以在接收機(jī)試圖獲取或跟蹤信號(hào)并確定頻率之前自動(dòng)校正多普勒效應(yīng)。
在任一情況下，隨著已知多普勒效應(yīng)的去除，在步驟530中，網(wǎng)關(guān)測(cè)量接收頻率fGrec與網(wǎng)關(guān)預(yù)期反向鏈路頻率fR的差值。在步驟532中其結(jié)果除以2并標(biāo)度至鏈路頻率以構(gòu)成估計(jì)的未知多普勒偏移。估計(jì)的多普勒效應(yīng)隨后在步驟536內(nèi)作為正向鏈路信號(hào)的一部分被送至相應(yīng)的用戶(hù)終端(124,126)。
在步驟540中，用戶(hù)終端利用本領(lǐng)域內(nèi)熟知的技術(shù)調(diào)整振蕩器輸出頻率。這種調(diào)整可以定期進(jìn)行，可以在建立通信鏈路之前或通信期間。與前述一樣，根據(jù)本領(lǐng)域內(nèi)熟知的因素選擇校正頻率，它們也可能受到工作環(huán)境的影響。
對(duì)于振蕩器誤差，如果無(wú)微調(diào)能力或者沒(méi)有必要，則由于信息網(wǎng)關(guān)接收機(jī)可以用于從用戶(hù)終端獲取和跟蹤信號(hào)，所以它也可以在后續(xù)信號(hào)發(fā)送中包含多普勒確定信息。用戶(hù)終端通知接收網(wǎng)關(guān)反向鏈路信號(hào)的調(diào)整量(如果能夠調(diào)整)。該信息在許多地方與采用已知的多普勒效應(yīng)一樣，被用于調(diào)整獲取和跟蹤信號(hào)的接收機(jī)頻率。此外該信息可以用于用戶(hù)終端以調(diào)整定時(shí)和時(shí)鐘信號(hào)。例如可以調(diào)整應(yīng)用PN代碼的定時(shí)以補(bǔ)償代碼多普勒效應(yīng)。
在這種情況下，用戶(hù)終端在步驟538中接收和存儲(chǔ)多普勒估值，例如在存儲(chǔ)器單元236內(nèi)。在步驟540中，該信息隨后被附加、嵌入或在后續(xù)通信信號(hào)內(nèi)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送。如直線(xiàn)542所示，頻率沒(méi)有經(jīng)過(guò)預(yù)校正。
此外，如果不能對(duì)振蕩器進(jìn)行微調(diào)，則無(wú)法對(duì)步驟522中所用接收信號(hào)作振蕩器誤差補(bǔ)償。在這種情況下，用戶(hù)終端可以在步驟416中確定偏移值，并在步驟524中向網(wǎng)關(guān)提供該信息。網(wǎng)關(guān)借助該數(shù)據(jù)和來(lái)自用戶(hù)終端的測(cè)量反向鏈路信號(hào)確定多普勒效應(yīng)。
如上所述，與多普勒效應(yīng)有關(guān)信息的調(diào)整或發(fā)送可以定期進(jìn)行或根據(jù)特定通信系統(tǒng)精度的需要進(jìn)行。此外該信息可以用于用戶(hù)終端以調(diào)整相對(duì)于頻率的定時(shí)和時(shí)鐘信號(hào)。
通過(guò)以上借助實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的描述，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以所不偏離本發(fā)明精神和范圍的前提下對(duì)本發(fā)明作出各種修改。因此本發(fā)明由后面所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種從通信系統(tǒng)內(nèi)至少一個(gè)用戶(hù)終端所需通信信號(hào)中心頻率中確定頻率偏移的方法，所述通信系統(tǒng)包含至少一臺(tái)固定信號(hào)收發(fā)機(jī)，用于在其與用戶(hù)終端之間傳送通信信號(hào)，所述方法包含以下步驟利用第一預(yù)先確定的載波頻率和已知通信鏈路多普勒效應(yīng)的第一多普勒效應(yīng)預(yù)校正值從至少一個(gè)固定信號(hào)收發(fā)機(jī)發(fā)送正向鏈路通信信號(hào)；在所述用戶(hù)終端處接收所述正向鏈路通信信號(hào)，并確定相應(yīng)接收載波頻率相對(duì)第一預(yù)先確定載波頻率的偏移；產(chǎn)生第二預(yù)先確定載波頻率上的反向鏈路通信信號(hào)，所述第二預(yù)先確定載波頻率還包含被標(biāo)度至其上的任何用戶(hù)終端振蕩器誤差；根據(jù)所述確定的偏移將頻率預(yù)校正施加在所述反向鏈路信號(hào)上；在再次施加已知的通信鏈路多普勒效應(yīng)的所述第一多普勒效應(yīng)預(yù)校正值之后，在所述固定信號(hào)收發(fā)機(jī)上接收所述反向鏈路通信信號(hào)，并確定相應(yīng)載波頻率相對(duì)所述第二預(yù)先確定頻率的偏移；以及將最終的差值除以2以產(chǎn)生通信期間被補(bǔ)償?shù)挠脩?hù)終端通信鏈路頻率偏移。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包含以下步驟根據(jù)所述確定的偏移應(yīng)用所述頻率預(yù)校正作為用戶(hù)終端-固定信號(hào)收發(fā)機(jī)多普勒效應(yīng)的第二多普勒值的校正；以及對(duì)除以2的所述最終差值進(jìn)行標(biāo)度以產(chǎn)生用戶(hù)終端基準(zhǔn)源頻率誤差值。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述基準(zhǔn)源包含本地振蕩器。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包含向所述用戶(hù)終端傳送振蕩器誤差值作為后續(xù)通信信號(hào)一部分的步驟。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包含以下步驟在所述用戶(hù)終端處接收振蕩器誤差值作為所述后續(xù)通信信號(hào)一部分；并且用所述誤差值調(diào)整所述振蕩器輸出頻率以使振蕩器輸出頻率逼近固定信號(hào)收發(fā)機(jī)基準(zhǔn)頻率。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包含以下步驟在所述用戶(hù)終端處接收振蕩器誤差值作為所述后續(xù)通信信號(hào)一部分；并且將所述誤差值插入發(fā)送至固定信號(hào)收發(fā)機(jī)的后續(xù)通信信號(hào)中。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述誤差值作為數(shù)據(jù)插入接入請(qǐng)求信號(hào)內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包含以下步驟根據(jù)所述確定的偏移應(yīng)用所述頻率預(yù)校正作為所述用戶(hù)終端內(nèi)基準(zhǔn)源頻率誤差的校正；以及將所述最終差值除以2以產(chǎn)生用戶(hù)終端-固定信號(hào)收發(fā)機(jī)的多普勒效應(yīng)值。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包含向所述用戶(hù)終端傳送用戶(hù)終端-收發(fā)機(jī)多普勒值作為后續(xù)通信信號(hào)一部分的步驟。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包含以下步驟在所述用戶(hù)終端處接收用戶(hù)終端-收發(fā)機(jī)多普勒效應(yīng)值作為所述后續(xù)通信信號(hào)一部分；并且將所述用戶(hù)終端-收發(fā)機(jī)多普勒效應(yīng)值插入發(fā)送至固定信號(hào)收發(fā)機(jī)的后續(xù)通信信號(hào)中作為已知的多普勒效應(yīng)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于把所述用戶(hù)終端-收發(fā)機(jī)多普勒效應(yīng)值作為數(shù)據(jù)插入接入請(qǐng)求信號(hào)內(nèi)。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述固定信號(hào)收發(fā)機(jī)包含基站。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述固定信號(hào)收發(fā)機(jī)包含網(wǎng)關(guān)并且使用衛(wèi)星與所述網(wǎng)關(guān)傳送所述正向和反向鏈路信號(hào)。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述衛(wèi)星通信系統(tǒng)包含無(wú)線(xiàn)擴(kuò)展譜CDMA通信系統(tǒng)。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述用戶(hù)終端包含無(wú)線(xiàn)電話(huà)。
16.一種從通信系統(tǒng)內(nèi)至少一個(gè)用戶(hù)終端的所需通信信號(hào)中心頻率中確定頻率偏移的裝置，所述通信系統(tǒng)包含至少一臺(tái)固定信號(hào)收發(fā)機(jī)，用于在其與用戶(hù)終端之間傳送通信信號(hào)，所述裝置包含利用第一預(yù)先確定的載波頻率和已知通信鏈路多普勒效應(yīng)的第一多普勒效應(yīng)預(yù)校正值從至少一個(gè)固定信號(hào)收發(fā)機(jī)發(fā)送正向鏈路通信信號(hào)的裝置；在所述用戶(hù)終端處接收所述正向鏈路通信信號(hào)并確定相應(yīng)接收載波頻率相對(duì)第一預(yù)先確定載波頻率的偏移的裝置；產(chǎn)生第二預(yù)先確定載波頻率上的反向鏈路通信信號(hào)的裝置，所述第二預(yù)先確定載波頻率還包含被標(biāo)度至其上的任何用戶(hù)終端振蕩器誤差；根據(jù)所述確定的偏移將頻率預(yù)校正施加在所述反向鏈路信號(hào)上的裝置；在再次施加已知的通信鏈路多普勒效應(yīng)的所述第一多普勒效應(yīng)預(yù)校正值之后，在所述固定信號(hào)收發(fā)機(jī)上接收所述反向鏈路通信信號(hào)并確定相應(yīng)載波頻率相對(duì)所述第二預(yù)先確定頻率的偏移的裝置；以及將最終的差值除以2以產(chǎn)生通信期間被補(bǔ)償?shù)挠脩?hù)終端通信鏈路頻率偏移的裝置。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于進(jìn)一步包含根據(jù)所述確定的偏移應(yīng)用所述頻率預(yù)校正作為用戶(hù)終端-固定信號(hào)收發(fā)機(jī)多普勒效應(yīng)的第二多普勒值的校正的裝置；以及對(duì)除以2的所述最終差值進(jìn)行標(biāo)度以產(chǎn)生用戶(hù)終端基準(zhǔn)源頻率誤差值的裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于所述基準(zhǔn)源包含本地振蕩器。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于進(jìn)一步包含向所述用戶(hù)終端傳送振蕩器誤差值作為后續(xù)通信信號(hào)一部分的裝置。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于進(jìn)一步包含在所述用戶(hù)終端處接收振蕩器誤差值作為所述后續(xù)通信信號(hào)一部分并用所述誤差值調(diào)整所述振蕩器輸出頻率以使振蕩器輸出頻率逼近網(wǎng)關(guān)基準(zhǔn)頻率的裝置。
21.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于進(jìn)一步包含在所述用戶(hù)終端處接收振蕩器誤差值作為所述后續(xù)通信信號(hào)一部分并且將所述誤差值插入發(fā)送至網(wǎng)關(guān)的后續(xù)通信信號(hào)中的裝置。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于所述誤差值作為數(shù)據(jù)插入接入請(qǐng)求信號(hào)內(nèi)。
23.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于進(jìn)一步包含根據(jù)所述確定的偏移應(yīng)用所述頻率預(yù)校正作為所述用戶(hù)終端內(nèi)基準(zhǔn)源頻率誤差的校正的裝置；以及將所述最終差值除以2以產(chǎn)生用戶(hù)終端-固定信號(hào)收發(fā)機(jī)的多普勒效應(yīng)值的裝置。
24.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于進(jìn)一步包含向所述用戶(hù)終端傳送用戶(hù)終端-收發(fā)機(jī)多普勒值作為后續(xù)通信信號(hào)一部分的裝置。
25.如權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于進(jìn)一步包含在所述用戶(hù)終端處接收用戶(hù)終端-收發(fā)機(jī)多普勒效應(yīng)值作為所述后續(xù)通信信號(hào)一部分并且用將所述用戶(hù)終端-收發(fā)機(jī)多普勒效應(yīng)值插入發(fā)送至固定信號(hào)收發(fā)機(jī)的后續(xù)通信信號(hào)中作為已知的多普勒效應(yīng)的裝置。
26.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于所述用戶(hù)終端-收發(fā)機(jī)多普勒效應(yīng)值作為數(shù)據(jù)插入接入請(qǐng)求信號(hào)內(nèi)。
27.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于所述固定信號(hào)收發(fā)機(jī)包含基站。
28.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于所述固定信號(hào)收發(fā)機(jī)包含網(wǎng)關(guān)并且使用衛(wèi)星與所述網(wǎng)關(guān)相互傳送所述正向和反向鏈路信號(hào)。
29.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于所述衛(wèi)星通信系統(tǒng)包含無(wú)線(xiàn)擴(kuò)展譜CDMA通信系統(tǒng)。
30.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于所述用戶(hù)終端包含無(wú)線(xiàn)電話(huà)。
31.一種從通信系統(tǒng)內(nèi)至少一個(gè)用戶(hù)終端的所需通信信號(hào)中心頻率中確定頻率偏移的裝置，所述通信系統(tǒng)包含至少一個(gè)網(wǎng)關(guān)和至少一顆在網(wǎng)關(guān)與用戶(hù)終端之間傳送通信信號(hào)的衛(wèi)星，所述裝置包含用第一預(yù)先確定的載波頻率和網(wǎng)關(guān)-衛(wèi)星通信鏈路多普勒效應(yīng)的第一多普勒效應(yīng)預(yù)校正值經(jīng)衛(wèi)星從至少一個(gè)網(wǎng)關(guān)發(fā)送正向鏈路通信信號(hào)的裝置；在所述用戶(hù)終端處接收所述正向鏈路通信信號(hào)并確定相應(yīng)載波頻率相對(duì)第一預(yù)先確定載波頻率的偏移的裝置；產(chǎn)生第二預(yù)先確定載波頻率上的反向鏈路通信信號(hào)的裝置，所述第二預(yù)先確定載波頻率還包含被標(biāo)度至其上的任何振蕩器誤差；根據(jù)所述確定的偏移將頻率預(yù)校正施加在用戶(hù)終端-衛(wèi)星多普勒效應(yīng)的第二多普勒效應(yīng)值的所述反向鏈路信號(hào)上的裝置；通過(guò)所述衛(wèi)星將所述反向鏈路通信信號(hào)發(fā)送給至少一個(gè)網(wǎng)關(guān)的裝置；在補(bǔ)償所述第一多普勒效應(yīng)預(yù)校正值之后，在所述網(wǎng)關(guān)上接收所述反向鏈路通信信號(hào)并確定相應(yīng)載波頻率相對(duì)所述第二預(yù)先確定頻率的偏移的裝置；以及將最終的差值除以2以產(chǎn)生通信期間被補(bǔ)償?shù)挠脩?hù)終端通信鏈路頻率偏移的裝置。
32.一種從通信系統(tǒng)內(nèi)至少一個(gè)用戶(hù)終端的所需通信信號(hào)中心頻率中確定頻率偏移的方法，所述通信系統(tǒng)包含至少一個(gè)網(wǎng)關(guān)和至少一顆在網(wǎng)關(guān)與用戶(hù)終端之間傳送通信信號(hào)的衛(wèi)星，所述方法包含以下步驟用第一預(yù)先確定的載波頻率和網(wǎng)關(guān)-衛(wèi)星通信鏈路多普勒效應(yīng)的第一多普勒效應(yīng)預(yù)校正值經(jīng)衛(wèi)星從至少一個(gè)網(wǎng)關(guān)發(fā)送正向鏈路通信信號(hào)；在所述用戶(hù)終端處接收所述正向鏈路通信信號(hào)并確定相應(yīng)載波頻率相對(duì)第一預(yù)先確定載波頻率的偏移；產(chǎn)生第二預(yù)先確定載波頻率上的反向鏈路信號(hào)，所述第二預(yù)先確定載波頻率還包含被標(biāo)度至其上的任何振蕩器誤差；根據(jù)所述確定的偏移將頻率預(yù)校正施加在用戶(hù)終端-衛(wèi)星多普勒效應(yīng)的第二多普勒效應(yīng)值的所述反向鏈路信號(hào)上；通過(guò)所述衛(wèi)星將所述反向鏈路信號(hào)傳送給所述網(wǎng)關(guān)；在再次施加已知的通信鏈路多普勒效應(yīng)的所述第一多普勒效應(yīng)預(yù)校正值之后，在所述網(wǎng)關(guān)上接收所述反向鏈路通信信號(hào)并確定相應(yīng)載波頻率相對(duì)與所述用戶(hù)終端通信有關(guān)的所述第二預(yù)先確定頻率的偏移；以及將最終的差值除以2以產(chǎn)生通信期間被補(bǔ)償?shù)挠脩?hù)終端振蕩器誤差值。
全文摘要
一種確定通信系統(tǒng)內(nèi)用戶(hù)終端振蕩器誤差或多普勒效應(yīng)引起的頻率偏移的方法和裝置。系統(tǒng)(100)包括至少一個(gè)用戶(hù)終端(124，126)和基站(112)或網(wǎng)關(guān)(120，122)以通過(guò)衛(wèi)星(116，118)通信。通信信號(hào)(500)的已知多普勒效應(yīng)被預(yù)先校正。用戶(hù)終端檢測(cè)相對(duì)基準(zhǔn)振蕩器(516，518)的信號(hào)頻率并將其視為完全由多普勒效應(yīng)引起。頻率差作為數(shù)據(jù)在反向鏈路發(fā)送(524，526)中傳送，或者用作這種發(fā)送(522，526)的預(yù)校正因子。反向鏈路用戶(hù)終端的頻率在網(wǎng)關(guān)(528)處再次測(cè)量以補(bǔ)償已知的多普勒效應(yīng)，從而提供標(biāo)稱(chēng)誤差測(cè)量(530)。測(cè)量的頻率誤差或偏移隨后除以2并標(biāo)度至測(cè)試的頻率。檢測(cè)的誤差可以送至用于校正振蕩器輸出頻率或調(diào)整用戶(hù)終端定時(shí)或時(shí)間跟蹤的用戶(hù)終端(534)內(nèi)。檢測(cè)的誤差也可以包含在后續(xù)信號(hào)內(nèi)供網(wǎng)關(guān)或基站(538，540)使用。
文檔編號(hào)H04B7/208GK1239612SQ97180219
公開(kāi)日1999年12月22日 申請(qǐng)日期1997年9月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月30日
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