衛星通信系統和方法中帶有多用戶檢測和幹擾減少的自適應波束形成的製作方法
2023-05-25 07:40:16
專利名稱：衛星通信系統和方法中帶有多用戶檢測和幹擾減少的自適應波束形成的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信系統中的幹擾減少。更具體地說，本發明涉及利用衛星帶頻的地面頻率使用/再用的衛星通信系統和方法中的幹擾減少。
背景技術：
衛星通信系統和方法被廣泛用於無線電話通信。衛星通信系統和方法一般使用例如一個或多個衛星的至少一個基於空間的組件，其被配置為與多個無線終端進行無線通信。
衛星通信系統或方法可利用單個天線波束或天線方向圖覆蓋系統所服務的全部區域。作為備選或與上述方法結合，在蜂窩式衛星通信系統和方法中，提供多波束(小區或天線方向圖)以便共同服務整個衛星覆蓋區，多波束中的每一個都可在整個服務區中服務於基本上截然不同的地理區域。因此，與傳統的地面蜂窩式無線電話系統和方法中使用的結構相似的蜂窩式結構可在基於蜂窩式衛星的系統和方法中實現。衛星通常經由雙向通信路徑與無線終端進行通信，其中無線終端通信信號經由下行鏈路或前向鏈路(也稱為前向服務鏈路)從衛星傳送至無線終端，並經由上行鏈路或返回鏈路(也稱為返回服務鏈路)從無線終端傳送至衛星。
蜂窩式衛星通信系統和方法的整體設計和操作對本領域技術人員來說是公知的，本文無需進一步描述。此外，如本文所使用的，術語「無線終端」包括若干裝置，所述裝置包括例如蜂窩式和/或衛星無線電話的射頻收發信機；可將無線電話與數據處理、傳真和/或數據通信能力結合的個人通信系統(PCS)終端；可包括射頻收發信機和/或尋呼機、網際網路/內聯網接入、網絡瀏覽器、管理器、日曆和/或全球定位系統(GPS)接收機的個人數字助理(PDA)；和/或包括射頻收發信機的傳統的膝上型和/或掌上型計算機或其它設備。如本文所使用的，術語「無線終端」還包括任何其它輻射用戶裝置/設備/源，它們可具有隨時間變化的或固定的地理坐標，並且可以是便攜的、便於運輸的、安裝在運載工具(基於航空的、海洋的或陸地的運載工具)中、或位於和/或被配置為本地操作和/或以分布式在一個或多個地面和/或地球外位置上操作。本文中無線終端還可稱為「無線電話」、「無線電終端」、「移動終端」、「移動用戶終端」、「用戶裝置」或簡稱為「終端」。此外，如本文所使用的，術語「基於空間的」組件包括一個或多個衛星和/或具有在地球上方任何高度的軌道的一個或多個其它物體/平臺(例如飛機、氣球、無人駕駛飛行器、太空飛行器、飛彈等)。此外，如本文所使用的，涉及幹擾抵消或消除的術語「抵消」或「消除」意味著至少一個幹擾組件/元件的完全消除和/或至少一個幹擾組件/元件的減少。
被配置為通過使用和/或再用授權用於衛星系統的至少一些頻率而提供無線通信的地面網絡可增強衛星系統的可用性、效率和/或經濟生存能力。具體地，眾所周知衛星通信系統很難可靠地服務於人口稠密區域，因為衛星信號可能被高聳建築物阻擋和/或不能有效地透入建築物。結果，在這樣的區域可能未充分利用或未利用衛星頻譜。至少一些衛星系統頻率的地面使用和/或再用可減少或消除該潛在問題。
此外，因為地面頻率使用/再用可能比僅有衛星的(僅有基於空間的網絡)系統的更密集，所以包括基於地面和基於空間的網絡的整個系統的容量測量可通過引進授權用於基於空間的網絡的至少一些頻率的地面頻率使用/再用來增強。實際上，容量可在最需要它的地方被增強，即在人口稠密的市區/工業區/商業區被增強。結果，整個系統可變得經濟上更有生存能力，因為它能夠更有效和可靠地服務於更大的用戶基站。
衛星頻率的地面再用的一個例子在授予Karabinis的題為「Satellite Telecommunications Repeaters and RetransmissionMethods」的美國專利5937332中進行了描述，它的全部公開內容通過引用而結合到本文中。如本文所描述的，所提供的衛星電信轉發器接收、放大和本地轉發從衛星/無線電終端接收的下行鏈路/上行鏈路信號從而增加了衛星電信轉發器附近的有效下行鏈路/上行鏈路容限，並允許增加上行鏈路信號和下行鏈路信號透入建築物、植物、運輸工具和可減少鏈路容限的其他物體。提供了可攜式和非可攜式轉發器。參見美國專利5937332的摘要。
通過至少部分還被用於基於空間的通信的無線電終端使用的至少一些衛星頻帶的頻率的地面使用和/或再用從而具有地面通信能力的用於衛星通信系統或方法的無線電終端可比其它備選方案更節省成本和/或以美學觀點看更有吸引力，其中無線電終端被配置為通過使用對地面和基於空間的通信兩者基本上相同的空中接口進行地面以及經由基於空間的組件的通信。傳統的雙頻帶/雙模無線終端備選方案，例如眾所周知的Thuraya、Irdium和/或Globalstar雙模衛星/地面無線終端，複製某些組件(作為衛星和地面通信之間不同的頻帶和/或空中接口協議的結果)，這可導致無線終端的成本、大小和/或重量的增加。參見授予Karabinis的題為「Satellite SystemUtilizing a Plurality of Air Interface Standards and Method EmployingSame」的美國專利6052560。
可使用衛星頻率的地面再用的衛星通信系統和方法在授予Karabinis的題為「Systems and Methods for Terrestrial Reuse ofCellular Satellite Frequency Spectrum」的美國專利6684057、和Karabinis的題為「Systems and Methods for Terrestrial Reuse of Cellular SatelliteFrequency Spectrum」的公布的美國專利申請No.US 2003/0054760、Karabinis的題為「Spatial Guardbands for Terrestrial Reuse of SatelliteFrequencies」的公布的美國專利申請No.US 2003/0054761、Karabinis等人的題為「Systems and Methods for Monitoring Terrestrially ReusedSatellite Frequencies to Reduce Potential Interface」的公布的美國專利申請No.US 2003/0054814、Karabinis等人的題為「Additional Systemsand Methods for Monitoring Terrestrially Reused Satellite Frequencies toReduce Potential Interference」的公布的美國專利申請No.US2003/0073436、Karabinis的題為「Multi-Band/Multi-Mode SatelliteRadiotelephone Communications Systems and Methods」的公布的美國專利申請No.US 2003/0054762、Karabinis的題為「WirelessCommunications Systems and Methods Using Satellite-Linked RemoteTerninal Interface Subsystems」的公布的美國專利申請No.US2003/0153267、Karabinis的題為「Systems and Methods for ReducingSatellite Feeder Link Bandwidth/Carriers in Cellular Satellite Systems」的公布的美國專利申請No.US 2003/0224785、Karabinis等人的題為「Coordinated Satellite-Terrestrial Frequency Reuse」的公布的美國專利申請No.US 2002/0041575、Karabinis等人的題為「Integrated orAutonomous System and Method of Satellite-Terrestrial Frequency ReuseUsing Signal Attenuation and/or Blockage，Dynamic Assignment ofFrequency and/or Hysteresis」的公布的美國專利申請No.US2002/0090942、Karabinis等人的題為「Space-Based NetworkArchitectures for Satellite Radiotelephone Systems」的公布的美國專利申請No.US 2003/0068978、Karabinis的題為「Filters for CombinedRadiotelephone/GPS Terminals」的公布的美國專利申請No.US2003/0143949、Karabinis的題為「Staggered Sectorization for TerrestrialReuse of Satellite Frequencies」的公布的美國專利申請No.US2003/0153308、Karabinis的題為「Methods and Systems for ModifyingSatellite Antenna Cell Patterns In Response to Terrestrial Reuse ofSatellite Frequencies」的公布的美國專利申請No.US 2003/0054815中進行了描述，所有這些專利和專利申請均被轉讓給了本發明的受讓人，所有這些專利和專利申請的全部公開內容通過引用而結合到本文中。
一些衛星通信系統和方法可使用幹擾消除技術以允許增加的衛星頻率的地面使用/再用。例如，如上面引用的授予Karabinis的美國專利6684057中所描述的，使用幹擾消除技術，輔助地面網絡即使在正使用衛星通信頻率進行基於空間的通信的相同衛星小區中也可在地面上再用衛星通信頻率。此外，輔助地面網絡可使用修正範圍的衛星前向鏈路帶頻進行傳輸以減少至少一些帶外接收機的幹擾。輔助地面網絡使用的修正範圍的衛星前向鏈路帶頻可包括僅衛星前向鏈路帶頻的子集以提供輔助地面網絡使用的頻率和帶外接收機使用的頻率之間的防護頻帶，可包括作為增加/減少的頻率的函數而單調減少的功率電平和/或可包括沒有佔用的和/或以減少的最大功率傳輸的每禎中的兩個或多個相鄰間隙。輔助地面網絡的時分雙工操作還可經由至少部分衛星返回鏈路帶頻來提供。還可提供輔助地面網絡的全部或部分反模操作，其中至少一些前向鏈路和返回鏈路頻率與傳統的衛星前向鏈路和返回鏈路頻率交換。參見美國專利6684057的摘要。
發明內容
根據本發明實施例的衛星通信方法包括在基於空間的組件處通過基於空間的組件的頻帶接收來自基於空間的組件覆蓋區的多個終端的多個多址信號，多個多址信號包括依賴於由終端發送的信號的幹擾和不依賴於由終端發送的信號的幹擾；以及包括通過首先減少不依賴於由終端發送的信號的幹擾之後消除依賴於由終端發送的信號的幹擾來減少多個多址信號的幹擾。
一些方法還包括通過衛星頻帶在輔助地面組件處自/向衛星覆蓋區中的多個終端接收/發送無線通信信號。基於空間的組件還可接收作為對多址信號幹擾的無線通信信號。
通過衛星頻帶在基於空間的組件處接收來自衛星覆蓋區中的多個終端的多址信號可包括使用包括多個天線饋送元件的天線接收多址信號，所述的多個天線饋送元件可被配置為提供其間空間方向不同的天線方向圖，其中至少一些天線饋送元件還可被配置為在至少兩個不同的極化方向上接收電磁能量。
減少不依賴於終端發送的信號的幹擾可包括對多址信號執行同信道幹擾減少，多址信號包括由終端發送並由多個天線饋送元件接收的導頻信號和信息信號。這樣的幹擾減少可包括處理導頻信號並基於導頻信號的處理確定用於多個天線饋送元件的一組權重。
根據本發明一些實施例的方法還可包括基於導頻信號的處理生成至少一個導頻信號差錯。
可選擇用於多個天線饋送元件的該組權重以減少導頻信號差錯的均方測量從而提供幹擾被減少的接收導頻信號，並且根據本發明的一些方法還包括把該組權重應用於由多個天線饋送元件接收的信號以獲得幹擾被減少的接收信息信號。
對幹擾被減少的接收信息信號執行多址幹擾消除(或至少是幹擾減少)可包括基於幹擾被減少的接收信息信號和/或幹擾被減少的接收導頻信號確定一組信道估計、根據幹擾被減少的接收信息信號生成一組接收信息估計(例如位估計)、並使用該組信道估計和信息估計對幹擾被減少的接收信息信號執行多址幹擾消除(或至少幹擾減少)。
使用信道估計和信息估計對幹擾被減少的接收信息信號執行多址幹擾消除可包括生成第二幹擾被減少的接收信息信號和/或第二幹擾被減少的接收導頻信號。此外，根據本發明實施例的方法還可包括基於第二幹擾被減少的接收信息信號和/或第二幹擾被減少的接收導頻信號確定一組第二信道估計、根據第二幹擾被減少的接收信息信號生成一組第二接收信息估計、並使用第二信道估計和第二信息估計對第二幹擾被減少的接收信息信號執行多址幹擾消除。
一些方法還包括在基於空間的組件處使用至少一個極化方向上不同的至少兩個天線方向圖進行接收。
根據幹擾被減少的接收信息信號生成一組接收信息估計可包括使幹擾被減少的接收信息信號與一組由多個終端使用的已知信號擴頻碼相關。
對幹擾被減少的接收信息信號執行多址幹擾消除可包括生成多個幹擾被減少的信息估計，並且一些方法還可包括使用多個幹擾被減少的信息估計執行多址幹擾消除。
進一步根據本發明實施例的方法還可包括向衛星網關重傳多址信號，並且可在基於地面的衛星網關處執行減少多址信號中的幹擾。另外，對幹擾被減少的接收信息信號執行多址幹擾消除也可在衛星網關處執行。
一些方法還可包括重複減少依賴於整個地理區域內與基於空間的組件進行通信的多個終端的傳輸的幹擾直到滿足預定準則為止。該預定準則可包括位差錯率。
進一步根據本發明實施例的蜂窩式衛星系統包括基於空間的組件和多個終端，所述多個終端被配置為通過衛星頻帶在衛星覆蓋區中傳輸包括導頻信號和信息信號的相應多個多址信號，基於空間的組件被配置為通過衛星頻帶接收多個多址信號，基於空間的組件還在衛星頻帶中接收幹擾連同多個多址信號；以及減擾器，所述減擾器響應基於空間的組件並且被配置為對多個多址信號順序執行同信道幹擾減少和多址幹擾消除。
一些系統還可包括含有多個終端的輔助地面網絡，其中輔助地面網絡和/或終端被配置為通過衛星頻帶在衛星覆蓋區內發送無線通信信號。
基於空間的組件可包括具有多個天線饋送元件的天線，並且基於空間的組件可被配置為使用天線接收多個多址信號。
減擾器還可被配置為通過處理由多個終端發送並由基於空間的組件接收的導頻信號以及基於導頻信號的處理確定用於天線饋送元件的一組權重而對接收自多個終端的多址信號執行同信道幹擾減少。
減擾器還可被配置為基於導頻信號的處理生成至少一個導頻信號差錯。
減擾器還可被配置為為天線饋送元件確定一組權重以減少至少一個導頻信號差錯的均方測量，從而提供幹擾被減少的導頻信號。
減擾器還可被配置為將該組權重應用於由多個天線饋送元件接收的信號以獲得幹擾被減少的接收信息信號。
減擾器還可被配置為基於幹擾被減少的接收信息信號和/或幹擾被減少的接收導頻信號確定一組信道估計、根據幹擾被減少的接收信息信號生成一組接收信息估計(例如位估計)、並使用該組信道估計和信息估計對幹擾被減少的接收信息信號執行多址幹擾消除從而生成第二幹擾被減少的接收信息信號。
減擾器還可被配置為基於第二幹擾被減少的接收信息信號確定一組第二信道估計、根據第二幹擾被減少的接收信息信號生成一組第二接收位估計、並使用第二信道估計和第二位估計對第二幹擾被減少的接收信息信號執行多址幹擾消除。
基於空間的組件可被配置為使用其間空間方向不同的至少兩個天線方向圖來接收多址信號和/或其中至少兩個天線方向圖在極化方向上不同。
減擾器還可被配置為根據幹擾被減少的接收信息信號生成多個幹擾減少的位估計，並使用多個幹擾被減少的位估計執行多址幹擾消除。
基於空間的組件還可被配置為向衛星網關重傳多址信號，並且減擾器可位於基於地面的衛星網關處。
進一步根據本發明實施例的衛星無線終端系統包括被配置為通過衛星頻帶接收來自衛星覆蓋區中的多個無線終端的多址無線通信信號的基於空間的組件、響應基於空間的組件並被配置為對多址無線通信信號執行同信道幹擾減少從而生成多個幹擾被減少的接收信息信號的減擾器、以及響應減擾器並被配置為對幹擾被減少的接收信息信號執行多址幹擾消除的檢測器。
根據本發明一些實施例的系統還可包括輔助地面網絡和基於空間的組件，所述輔助地面網絡包括被配置為通過衛星頻帶在衛星覆蓋區中發送多個無線通信信號的多個發射機，所述基於空間的組件還接收作為幹擾的無線通信信號連同多址無線通信信號。
基於空間的組件可包括具有多個天線饋送元件的天線，並且基於空間的組件可被配置為使用天線接收多個多址無線通信信號。
減擾器還可被配置為通過處理由無線終端發送的至少一個導頻信號並基於該至少一個導頻信號的處理為相應天線饋送元件組確定一組權重而對多址無線通信信號執行同信道幹擾減少。
減擾器還可被配置為基於處理生成至少一個導頻信號差錯。
減擾器還可被配置為為天線饋送元件選擇一組信號權重以減少至少一個導頻信號差錯的均方測量。
減擾器還可被配置為將該組信號權重應用於由多個天線饋送元件接收的信號以獲得幹擾被減少的接收信息信號。
檢測器還可被配置為基於幹擾被減少的接收信息信號確定一組信道估計、根據幹擾被減少的接收信息信號生成一組接收位估計、並使用該組信道估計和位估計對幹擾被減少的接收信息信號執行多址幹擾消除以生成第二幹擾被減少的接收信息信號。
檢測器還可被配置為基於第二幹擾被減少的接收信息信號確定一組第二信道估計、根據第二幹擾被減少的接收信息信號生成一組第二接收位估計、並使用第二信道估計和第二位估計對第二幹擾被減少的接收信息信號執行多址幹擾消除。
基於空間的組件還可被配置為使用至少一個極化方向和/或空間方向不同的至少兩個天線方向圖來接收信號。
檢測器還可被配置為根據幹擾被減少的接收信息信號生成多個幹擾被減少的位估計並使用多個幹擾被減少的位估計執行多址幹擾消除。
基於空間的組件還可被配置為向衛星網關重傳多址信號，並且減擾器可位於基於地面的衛星網關處。
根據本發明一些實施例的系統還可包括衛星網關，並且減擾器可位於基於空間的組件處，檢測器可位於衛星網關處，以及基於空間的組件還可被配置為向衛星網關發送幹擾被減少的接收信息信號。
本發明的一些實施例為衛星通信系統提供了幹擾減少檢測器，所述衛星通信系統包括被配置為通過衛星頻帶接收來自衛星覆蓋區中的多個無線終端的、含有同信道幹擾的多址無線通信信號的基於空間的組件，幹擾減少檢測器包括響應基於空間的組件並被配置為對多址無線通信信號執行同信道幹擾消除從而生成多個幹擾被減少的接收信息信號的減擾器以及被配置為對幹擾被減少的接收信息信號執行多址幹擾消除的檢測器。
幹擾減少檢測器的減擾器還被配置為通過處理由多個無線終端發送的導頻信號並基於導頻信號的處理為相應天線饋送元件組確定權重組而對自多個無線終端接收的多址無線通信信號執行同信道幹擾消除。
幹擾減少檢測器的減擾器還可被配置為基於處理生成至少一個導頻信號差錯。
幹擾減少檢測器的減擾器還可被配置為為天線饋送元件選擇一組信號權重以減少至少一個導頻信號差錯的均方測量。
幹擾減少檢測器的減擾器還可被配置為將該組信號權重應用於由多個天線饋送元件接收的信號以獲得多個幹擾被減少的接收信息信號。
幹擾減少檢測器的檢測器還可被配置為基於幹擾被減少的接收信息信號確定一組信道估計、根據幹擾被減少的接收信息信號生成一組接收位估計、並使用該組信道估計和位估計對幹擾被減少的接收信息信號執行多址幹擾消除以生成第二幹擾被減少的接收信息信號。
幹擾減少檢測器的檢測器還可被配置為基於第二幹擾被減少的接收信息信號確定一組第二信道估計、根據第二幹擾被減少的接收信息信號生成一組第二接收位估計、並使用第二信道估計和第二位估計對第二幹擾被減少的接收信息信號執行多址幹擾消除。
基於空間的組件還可被配置為使用至少空間和/或極化方向不同的至少兩個天線方向圖來接收信號。
幹擾減少檢測器的檢測器還可被配置為根據幹擾被減少的接收信息信號生成多個幹擾被減少的位估計並使用多個幹擾被減少的位估計執行多址幹擾消除。
基於空間的組件還可被配置為向衛星網關重傳多址無線通信信號，並且減擾器可位於基於地面的衛星網關處。
幹擾減少檢測器的減擾器可位於基於空間的組件處並且檢測器可位於遠離基於空間的組件處。
本發明的一些實施例為衛星無線終端系統提供了網關，所述衛星無線終端系統可包括被配置為通過衛星頻帶接收來自衛星覆蓋區中的多個無線終端的多址無線通信信號的基於空間的組件，網關包括響應基於空間的組件並被配置為對多址無線通信信號執行同信道幹擾減少以生成多個幹擾被減少的接收信息信號的減擾器以及被配置為對幹擾被減少的接收信息信號執行多址幹擾消除的檢測器。
網關的減擾器還可被配置為通過處理由多個無線終端發送的導頻信號並基於導頻信號的處理為一組天線饋送元件確定權重組而為對多址無線通信信號執行同信道幹擾減少。
網關的減擾器還可被配置為基於處理生成至少一個導頻信號差錯。
減擾器還可被配置為為天線饋送元件選擇一組信號權重以減少至少一個導頻信號差錯的均方測量。
網關的減擾器還可被配置為將該組信號權重應用於由多個天線饋送元件接收的信號以獲得多個幹擾被減少的接收信息信號。
網關的檢測器還可被配置為基於幹擾被減少的接收信息信號確定一組信道估計、根據幹擾被減少的接收信息信號生成一組接收位估計、並使用該組信道估計和位估計對幹擾被減少的接收信息信號執行多址幹擾消除從而生成第二幹擾被減少的接收信息信號。
網關的檢測器還可被配置為基於第二幹擾被減少的接收信息信號確定一組第二信道估計、根據第二幹擾被減少的接收信息信號生成一組第二接收位估計、並使用第二信道估計和第二位估計對第二幹擾被減少的接收信息信號執行多址幹擾消除。
基於空間的組件還可被配置為使用至少空間和/或極化方向不同的至少兩個天線方向圖來接收信號。
網關的檢測器還可被配置為根據幹擾被減少的接收信息信號生成多個幹擾被減少的位估計、並使用多個幹擾被減少的位估計執行多址幹擾消除。
根據本發明一些實施例的減少幹擾的方法包括使用空間和極化方向不同的至少第一和第二天線方向圖在基於空間的組件處接收信號分量、將信號分量提供給減擾器、並在減擾器處處理信號分量以減少信號的幹擾電平。
根據本發明一些實施例的基於空間的組件和無線電終端之間進行通信的方法包括通過基於空間的組件的第一天線方向圖向無線電終端發送第一信號、並通過基於空間的組件的至少第二天線方向圖向無線電終端發送第二信號，其中第二信號與第一信號差了至少一個時間延遲值。第一天線方向圖可與第二天線方向圖差了一個空間方向和/或極化方向。
根據本發明一些實施例的、與基於空間的組件進行通信的方法包括在無線電終端處通過基於空間的組件的第一天線方向圖接收第一信號並且通過基於空間的組件的至少第二天線方向圖接收第二信號、以及在無線電終端處處理第一信號和至少一個第二信號以改進至少一個通信性能測量。至少一個第二信號可與第一信號差了至少一個時間延遲值。
根據本發明一些實施例的、用於包括基於空間的組件和輔助地面網絡的無線通信系統的通信方法包括使用大於授權用於基於空間的組件以提供控制信道和/或業務信道通信的第二組頻率的授權用於基於空間的組件以提供控制信道和/或業務信道通信的第一組頻率從輔助地面網絡向多個第一無線電終端提供控制信道和業務信道通信、並使用第二組頻率從基於空間的組件向多個第二無線電終端提供控制信道和/或業務信道通信。在一些實施例中，輔助地面網絡不可使用第二組頻率。
被包括以提供對本發明的進一步理解並被結合以及構成本申請的一部分的附圖示出了本發明的某些實施例。在附圖中 圖1是根據本發明的實施例的蜂窩式衛星通信系統和方法的示意圖。
圖2A-2C是根據本發明的實施例的減擾器和組成組件的框圖。
圖3A-3B是根據本發明的實施例的減擾器和組成組件的框圖。
圖4A-4B是根據本發明的實施例的減擾器的框圖。
圖5-8是示出根據本發明的實施例的減少幹擾的系統和方法的流程圖。
圖9示出了衛星點波束，其中的一些包括ATC基礎配置。
圖10示出了天線饋送元件的增益和天線相位圖。
圖11是根據本發明的實施例的單用戶幹擾消除檢測器的框圖。
圖12是根據本發明的實施例的多用戶幹擾消除檢測器的框圖。
圖13是示出前向鏈路衛星點波束的配置和輔助地面網絡的發射機位置的美國大陸地圖。
圖14是示出由基於空間的組件的返回鏈路饋送元件形成的返回鏈路服務區配置和輔助地面網絡的發射機位置的美國大陸地圖。
圖15和圖16是根據本發明的實施例的不同接收機配置的位差錯率(BER)與信噪比(SIR)的關係曲線圖。
圖17是根據本發明的實施例的不同接收機配置的增量T/T增加與SIR的關係曲線圖。
圖18是用於由基於空間的組件天線饋送元件形成的天線方向圖的增益與方位角/仰角的三維關係曲線圖。
圖19是圖18的曲線圖的增益等高線圖。
圖20是使用多個天線饋送元件的、用於自適應形成的天線方向圖的增益與方位角/仰角的三維關係曲線圖。
圖21是圖20的曲線圖的增益等高線圖。
圖22-24是根據本發明的實施例的不同接收機配置的位差錯率(BER)與信噪比(SIR)的關係曲線圖。
圖25是天線饋送元件的增益等高線圖。
圖26-33是根據本發明的實施例的不同模擬條件下BER的曲線圖。
具體實施例方式將在下文中參考其中示出了本發明實施例的附圖對本發明的實施例進行更為充分的描述。然而，本發明可以包括在多種不同的形式中並且不應當被認為是受限於本文所列舉的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開內容是詳盡和完全的，並且將會充分地向本領域的技術人員傳達本發明的範圍。在全文中相同的數字指的是相同的元件。
將會理解，儘管在本文中術語第一和第二可用於描述不同的元件，但是這些元件不應當被這些術語限制。這些術語僅用於把一個元件與其它元件區分開。因此在不背離本發明的教導的情況下，下面的第一元件可被稱為第二元件，並且同樣地，第二元件可被稱為第一元件。正如在本文中所使用的，術語「和/或」包括一個或多個相關列舉項的任何和所有組合。符號「/」同樣被用作「和/或」的簡化符號。
本文使用的術語僅為了描述特定實施例而並不是為了限制本發明的。正如在本文中所使用的，單數形式「一」和「該」同樣用於包括複數形式，除非另外清楚地表示。還將會理解，當在本文中使用術語「包含」、「含有」、「包括」和/或「帶有」時，指記載的特徵、整數、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但並不排除一個或多個其它特徵、整數、步驟、操作、元件、組件和/或其它組的存在或添加。
除非另外定義，本文使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同含義。還將會理解，本文所使用的術語應當被解釋為具有與本說明書和相關領域的內容的含義相一致的含義，並且除非在本文中明確定義將不會以一種理想的或過分正式的意義進行解釋。
如本領域技術人員將意識到的，本發明可體現為方法、數據處理系統、和/或電腦程式產品。因此，本發明可採取完全硬體實施例、完全軟體實施例或結合軟體和硬體方面的實施例的形式，本文一般都稱為「電路」或「模塊」。此外，本發明可採取具有嵌入介質中的計算機可用程序代碼的計算機可用存儲媒介上的電腦程式產品的形式。可使用任何適當的計算機可讀介質，包括硬碟、CDROM、光存儲裝置、例如那些支持網際網路或內聯網的傳輸媒體或磁存儲裝置。
下面參考根據本發明的實施例的方法、系統和電腦程式產品的流程圖和/或框圖描述本發明。將會理解，流程圖和/或框圖的每個塊以及流程圖和/或框圖的塊的組合可以通過電腦程式指令來實現。可將這些電腦程式指令提供給通用計算機、專用計算機、或其它可編程數據處理設備的處理器以生產機器，使得通過計算機或其它可編程數據處理設備的處理器執行的指令創建用於實現流程圖和/或框圖的塊或若干塊中指定的功能/行為的部件。
這些電腦程式指令還可存儲在計算機可讀存儲器中，所述計算機可讀存儲器可引導計算機或其它可編程數據處理設備以特殊方式起作用，使得被存儲在計算機可讀存儲器中的指令產生包括實現流程圖和/或框圖的塊或若干決中指定的功能/行為的指令部件的製品。
還可將電腦程式指令加載到計算機或其它可編程數據處理設備上以引起一系列操作步驟在計算機或其它可編程設備上執行從而產生計算機實現的過程，使得在計算機或其它可編程設備上執行的指令提供實現流程圖和/或框圖的塊或若干塊中指定的功能/行為的步驟。
此外，正如本文所使用的，「基本上相同」的頻帶意味著兩個或多個被比較的頻帶基本上是重疊的，但也可有一些區域不重疊，如在頻帶的末端和/或其它地方。「基本上相同」的空中接口意味著兩個或多個被比較的空中接口是相似的但不必是同樣的。例如第一空中接口(即衛星空中接口)可包括相對於第二空中接口(即地面空中接口)的一些差異以便例如說明通信/傳播環境的一個或多個不同特徵和/或解決與第一和/或第二空中接口相關的其它性能方面和/或系統問題。
例如，與可用於地面通信的語音編碼率相比，不同的語音編碼率可用於衛星通信(例如對地面通信，音頻信號可以大約9到13kbps或更高的速率編碼，而對衛星通信，可使用大約2到4kbps的語音編碼率)。同樣地，與可用於地面通信的代碼、交錯深度，和/或擴頻碼(即Walsh碼、短碼、長碼、和/或跳頻碼)相比較，不同的前向差錯糾正碼、不同的交錯深度、和/或不同的擴頻碼也可用於例如衛星通信。
衛星頻帶服務鏈路頻率的地面使用/再用已向聯邦通信委員會(FCC)和工業加拿大(IC)提議並被接受。參見例如2003年1月29日採用的、2003年2月10日發布的Report and Order and Noticeof Proposed Rulemarking，FCC03-15，「Flexibility for Delivery ofCommunications by Mobile Satellite Service Providers in the 2GHz Band，the L-Band，and the 1.6/2.4 Bands」，IB Docket No.01-185以及2004年5月的工業加拿大的Spectrum Management and TelecommunicationsPolicy DGTP-006-04，「Spectrum and Licensing Policy to PermitAncillary Terrestrial Mobile Services as Part of Mobile-Satellite ServiceOfferings」。也可參見例如2005年2月10日採用的、2005年2月25日發布的Memorandum Opinion and Order and second Order onReconsideration，FCC05-30，IB Docket No.01-185。
本發明的一些實施例利用衛星帶頻的地面使用/再用執行自適應信號處理，包括移動衛星系統(MSS)環境中的波束形成(如天線方向圖成形)、幹擾抑制，信道估計和多用戶檢測。基於最小均方差錯(MMSE)性能指數的波束形成例如可在特徵在於衛星服務鏈路頻率的顯著地面再用的環境中用於增加MSS鏈路的信號與噪聲加幹擾比。使用/再用衛星帶頻的輔助地面網絡的元件在本文中被稱為輔助地面組件(ATC)。
本發明的實施例可減輕移動衛星系統(MSS)環境中ATC引起的和非ATC引起的幹擾(可以是同頻/同信道和/或信道外/帶外)和多址幹擾(MAI)。此外，通過使用在衛星上接收的信號的空間和時間處理可獲得顯著的性能改進。在一些實施例中，通過處理一組天線饋送元件信號，基於導頻的MMSE算法可用於為用戶自適應形成波束(即天線方向圖)。波束形成之後(即天線方向圖形成)，導頻信號可用於估計用戶信道的參數。根據本發明的實施例的順序ATC和MAI幹擾消除器(SAMIC)可利用已知的導頻信號信息和接收信息的最初決定來順序執行幹擾抑制，然後進行多用戶檢測。SAMIC算法的性能通過模擬包含在美國大陸(CONUS)超過50個主要市場上ATC的廣泛部署的多波束同步地球衛星來示出。
儘管術語「幹擾消除器」和例如「幹擾消除」和「幹擾撤銷」的相關術語在本文中用於描述根據本發明的實施例的元件、系統和方法，但是將會意識到，雖然一些幹擾減少技術可稱為「幹擾消除」，但即使在「幹擾消除」之後一些剩餘的幹擾仍然可留在信號中。也就是說，如同任何物理過程一樣，即使在所謂的「最優」系統中，完全消除幹擾可能是不可能或不切實際的。
圖1是根據本發明的實施例的蜂窩式衛星通信系統和方法的示意圖。如圖1中所示，這些蜂窩式衛星通信系統和方法100包括基於空間的組件(SBC)110，例如地球同步或非同步軌道衛星。基於空間的組件110可被配置為有選擇地在地理上使用一組頻率並且通過一個或多個衛星前向服務鏈路(下行鏈路)頻率fD在包括一個或多個衛星小區130-130″″的衛星覆蓋區中向多個無線終端發送無線通信信號，其中只有一個無線終端在圖1中示出(終端120a)。基於空間的組件110還可被配置為通過一個或多個衛星返回服務鏈路(上行鏈路)頻率fU在衛星小區130中從例如無線終端120a的多個無線終端接收無線通信。
包括至少一個輔助地面組件(ATC)140的輔助地面網絡(ATN)被配置為通過在衛星頻帶中的上行鏈路頻率fU從例如至少一個無線終端120b接收無線通信信號，所述至少一個輔助地面組件(ATC)140可包括天線140a和電子系統140b。頻率fU可與用於和衛星小區130中的基於空間的組件(SBC)110進行通信的上行鏈路或下行鏈路頻率是一樣的，其中無線終端120b位於和/或鄰近或遠離衛星小區130。因此，如圖1所示，無線終端120a可使用衛星頻帶中的頻率與基於空間的組件110進行通信，而無線終端120b也可使用衛星頻帶中的頻率與輔助地面組件140進行通信。如圖1所示，基於空間的組件110不合要求地還從無線終端120b和/或衛星小區130中的ATC140接收作為幹擾的無線通信分量。此外，基於空間的組件110可通過與fU和/或fU一樣(和/或重疊)的衛星頻率從位於不同衛星小區中的無線終端和/或ATC(圖中未示出)接收無線通信分量。
更具體地說，潛在的幹擾路徑在150示出。在該潛在的幹擾路徑150中，由無線終端120b和/或ATC140發送的信號幹擾衛星通信。當發送的信號使用與討論的小區一樣的載頻(如fU＝fU)時，該幹擾一般將最強，因為在那種情況下，相同的返回鏈路頻率將用於基於空間的組件和輔助地面組件通信並且如果在相同的衛星小區上使用，則衛星小區之間將沒有實際的空間差別存在以減少幹擾電平。然而即使有空間差別，幹擾可減弱來自第一無線終端120a的信號。
仍然參考圖1，衛星通信系統/方法100的實施例可包括至少一個衛星網關160，所述至少一個衛星網關160可包括天線160a和電子系統160b。衛星網關160可連接到其它網絡162，其包括地面和/或其它有線和/或無線通信網絡，例如公用交換電話網絡和/或網際網路。衛星網關160通過衛星饋送鏈路112與基於空間的組件110進行通信。衛星網關160還可被配置為一般通過地面鏈路142與輔助地面網絡中的輔助地面組件140進行通信。
仍然參考圖1，幹擾減少(IR)信號處理器170還可至少部分在網關電子系統160b中提供。然而在其它備選方案中，替代或除了網關電子系統160b外，幹擾減少信號處理器170還可至少部分在蜂窩式衛星系統/方法100的其它組件中提供。例如，幹擾減少信號處理器170可至少部分在基於空間的組件110中提供。幹擾減少信號處理器170可響應基於空間的組件110和輔助地面組件140，並可被配置為減少來自基於空間的組件110接收的無線通信的幹擾。具體地，幹擾減少信號處理器170可被配置為減少至少部分由例如ATC140的ATC和例如與輔助地面網絡進行通信的無線終端120b的無線終端生成的幹擾。此外，幹擾減少信號處理器170還可被配置為減少來自例如在MSS和/或ATN之外工作的發射機的其它發射機的幹擾。
本申請中公開的系統和方法可有利地用於使用衛星帶頻的地面使用/再用的系統中。如上所述，在衛星連接不可靠的人口稠密地區，輔助地面網絡(ATN)使用/再用至少一些衛星頻帶服務鏈路頻率以提供可靠的通信。作為衛星帶頻的地面使用/再用的結果，對衛星鏈路的上行鏈路同信道幹擾可能會出現並且在衛星和地面鏈路間沒有足夠區別的某些條件下可能會變得有害。本發明的實施例可有利地用於與廣泛部署在例如美國大陸(CONUS)和/或其它地理區域的多個市場上的輔助地面網絡一起工作的現有技術的移動衛星系統(MSS)中。本發明的某些實施例尤其可用於使用例如cdma20001XRTT協議的擴頻多址通信協議的MSS/ATN系統中。然而，如本領域的技術人員將意識到的，本發明的實施例可應用於任何通信協議和/或空中接口。
多址幹擾(MAI)是可減少多址通信環境中衛星所接收到的信號質量的同信道幹擾的一種類型。在這種環境中，多個發射機使用共享的通信介質/載波/信道與單個接收機(例如衛星接收機)進行通信。
一般至少有三種基本的多址方案時分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)和頻分多址(FDMA)。在FDMA方案中，不同的發射機被分配不同的頻帶進行發送。在TDMA系統中，不同的發射機在特定頻帶內被賦予不同的時隙(即時間間隔)。因此，根據TDMA系統，發射機被賦予特定頻帶(如在FDMA中)，但臨時共享頻帶以便於改進頻帶利用率。在一般的CDMA方案中，多個發射機共享一個相對較寬的頻帶，但發射機不受限於特定時隙。相反，每個發射機被賦予在一些實施例中與其它發射機的每一個使用的擴頻碼正交的唯一擴頻碼(或「修整」碼)。每個發射機發送的信息使用發射機的擴頻碼進行調製。因此，被第一同頻(同信道)發射機廣播的信號在被添加到由第二同頻(同信道)發射機發送的信號上時可理想地表現為噪聲。更多高級的多址系統可結合FDMA、TDMA和/或CDMA的若干方面。一般，可要求多址系統中的接收機估計由於系統中其他發射機發送的信號而經歷了同信道MAI的發射機發送的信號。
在傳統的第三代(3G)CDMA系統中，信號檢測的潛在障礙一般是(i)多徑衰落和(ii)由使用未與期望用戶的信號正交的代碼的同信道傳輸所引起的MAI。通過緊密結合期望信號的可解析的多徑複製，耙式匹配濾波可有效地抗擊多徑衰落。包括多元件天線的接收機可被配置為結合耙式匹配濾波與信號的時空處理以減少MAI。
被配置為減少MAI的多用戶檢測系統可與檢測期望的用戶信號而不考慮MAI的單用戶檢測技術進行比較。根據本發明的一些實施例，通信接收機可配置有第一信號處理級，它對通過基於空間的組件的相應的多個天線方向圖供給通信接收機的多個接收信號進行操作，其中多個天線方向圖在空間方向上不同(即在基於空間的組件的服務區上投射不同的增益等高線)和/或可在一個或多個極化方向上不同。在一些實施例中，通過使用基於空間的組件的至少一個天線饋送元件，由基於空間的組件形成多個天線方向圖。在本發明的一些實施例中，多個天線方向圖中的至少其中一個包括提供信號給通信接收機的至少兩個不同極化方向的天線方向圖，所述通信接收機包括分別與多個天線方向圖中至少其中一個的至少兩個不同極化方向相關聯的至少兩個組件。在一些實施例中，至少兩個不同的極化方向包括基本上右手環形極化(RHCP)和基本上左手環形極化(LHCP)。在本發明的其它實施例中，多個天線方向圖中的每一個提供包括分別與至少兩個不同的極化方向相關聯的至少兩個組件的信號。通信接收機的第一信號處理級可對多個接收信號進行操作以減少其中的幹擾電平，從而使得第一級之後的通信接收機的第二級更有效地減少MAI並執行多用戶檢測(MUD)。
在一些實施例中，通信接收機被配置在一個或多個衛星網關處。在其它實施例中，通信接收機被配置在基於空間的組件處。在另外的實施例中，通信接收機可分布在基於空間的組件和至少一個衛星網關之間。
在本發明的一些實施例中，對通過基於空間的組件的相應的多個天線方向圖供給通信接收機的多個接收信號進行操作的通信接收機的第一信號處理級可選擇性地對由基於空間的組件的相應的預定多個天線方向圖供給通信接收機的預定多個接收信號進行操作。在本發明的一些實施例中，預定的多個接收信號可以是由基於空間的組件的相應的全體天線方向圖接收的全體信號的子集，並且預定的多個接收信號的選擇(即提供預定的多個接收信號的預定的多個天線方向圖的選擇)可響應於接收的返回鏈路控制信道信號。在本發明的一些實施例中，與接收的返回鏈路控制信道信號相關聯的位置和/或地理區域可用於選擇提供預定的多個接收信號的預定的多個天線方向圖。
在一些實施例中，返回鏈路控制信道信號被配置為佔據未被輔助地面網絡(ATN)和/或其它網絡使用/再用或最少使用/再用的頻率範圍，從而最小化或減少與返回鏈路控制信道信號相關聯的幹擾電平。因此，基於空間的組件基本上可自由接收返回鏈路控制信道信號，或在可另外由返回鏈路控制信道頻率的地面(和/或其它)使用/再用所引起的幹擾電平下接收返回鏈路控制信道信號。通過一個或多個基於空間的組件天線方向圖(由天線饋送元件形成的波束/小區和/或天線方向圖)，基於空間的組件可接收返回鏈路控制信道信號。響應接收返回鏈路控制信道信號的一個或多個基於空間的組件天線方向圖和/或響應相應的返回鏈路控制信道信號強度和/或與接收返回鏈路控制信道信號的一個或多個基於空間的組件天線方向圖相關聯的信號質量，與返回鏈路控制信道信號相關的源(如無線電終端源)相關聯的地理位置可被確定並用於選擇提供預定的多個接收信號的預定的多個天線方向圖。因此，相對發射返回鏈路控制信道信號的源，基於空間的組件可被配置為確定與源相關聯的地理位置並配置通信接收機以選擇性地對由基於空間的組件的相應的預定的多個天線方向圖供給通信接收機的預定的多個接收信號進行操作，對於與源相關聯的確定的地理位置來說，基於空間的組件的相應的預定的多個天線方向圖被確定為在使通信接收機能夠建立最大或接近最大的期望信號對幹擾和/或噪聲性能測量中是最優的或接近最優的。
將會理解，使用基本固定點波束和/或可能與基於空間的組件的一個或多個天線饋送元件(即接收天線饋送元件)相關聯的天線方向圖，基於空間的組件可接收返回鏈路控制信道信號。在本發明的一些實施例中，前向鏈路控制信道信號還可基於基本固定點波束和/或可能與基於空間的組件的一個或多個天線饋送元件(即發送天線饋送元件)相關聯的天線方向圖。使用跨越基於空間的組件的第一地理服務區的基於空間的組件的第一天線方向圖，基於空間的組件可發射前向鏈路控制信道信號。基於空間的組件還可被配置為使用跨越至少部分與基於空間的組件的第一地理區域重疊的基於空間的組件的第二地理區域的第二天線方向圖輻射前向鏈路控制信道信號。在前向鏈路控制信道信號相對於使用第一天線方向圖被基於空間的組件輻射的前向鏈路控制信道信號被延遲了第一延遲值之後，使用第二天線方向圖可輻射前向鏈路控制信道信號。基於空間的組件可還被配置為使用跨越至少部分與基於空間的組件的第一和/或第二地理區域重疊的基於空間的組件的第三地理服務區的第三天線方向圖輻射前向鏈路控制信道信號。在前向鏈路控制信道信號相對於使用第一天線方向圖被基於空間的組件輻射的前向鏈路控制信道信號延遲了第二延遲值之後，使用第三天線方向圖可輻射前向鏈路控制信道信號。
一般地，基於空間的組件還可被配置為使用跨越至少部分與基於空間的組件的第一、第二、第三......和/或第(N-1)地理服務區重疊的基於空間的組件的第N地理服務區的第N天線方向圖輻射前向鏈路控制信道信號。在前向鏈路控制信道信號相對於使用第一天線方向圖被基於空間的組件輻射的前向鏈路控制信道信號延遲了第(N-1)延遲值之後，使用第N天線方向圖可輻射前向鏈路控制信道信號。在本發明的一些實施例中，延遲值(第一到第(N-1))基本上可預定和/或基本上是可區別的。此外，可通過N個相應的天線方向圖被基於空間的組件輻射的信號的N個分量可以彼此不同的N個功率電平被輻射。根據本發明的實施例，N個相應功率電平的選擇可基於將要接收和處理信號的N個分量的無線電終端的地理位置和/或根據無線電終端方向的、與用於輻射N個相應的功率電平的N個相應的基於空間的組件天線方向圖相關聯的N個相應的增益值進行選擇。N個相應的功率電平還可被認為受到加在將用於使用N個相應的功率電平通過N個相應的天線方向圖輻射信號的N個分量的總基於空間的組件功率上的約束。在一些實施例中，無線電終端還可被配置為向基於空間的組件和/或基於空間的組件的網關(經由返回鏈路控制和/或業務信道)提供信息以幫助確定最優或接近最優的N個相應功率電平的選擇。
因此，被配置為接收和處理前向鏈路控制信道信號(或根據上面公開的原理被基於空間的組件輻射的任何其它前向鏈路信號)的裝置可包括接收機元件，它被配置為通過接收和處理經由第一天線方向圖被基於空間的組件輻射的信號以及經由出第一天線方向圖之外的天線方向圖被基於空間的組件輻射的其中至少一個延遲版本來增加或最大化期望信噪和/或幹擾比的測量。在本發明的一些實施例中，如本領域技術人員將意識到的，接收機元件是耙式接收機元件和/或橫向濾波器接收機元件。作為備選或與上面相結合，被基於空間的組件輻射的N個前向鏈路信號分量的每一個可具備接收裝置(例如無線電終端)可處理以獲得關於通過其中兩個或多個相應的天線方向圖被基於空間的組件輻射並在接收裝置處被接收的兩個或多個前向鏈路信號分量的最大比率合併(最大的或接近最大的期望信噪和/或幹擾功率比)的唯一特徵(如唯一的導頻信號、位序列、中置碼，前置碼和/或擴頻碼)。
將會理解，基於空間的組件的任何天線方向圖可是基於空間的組件的第一天線方向圖。還將會理解，基於空間的組件可包括多個第一天線方向圖並且基於空間的組件的每個前向鏈路天線方向圖可是基於空間的組件的第一天線方向圖。根據本發明的一些實施例，與基於空間的組件相關聯的多個第一天線方向圖可是等於或少於與基於空間的組件相關聯的天線方向圖總數的多個第一天線方向圖。在本發明的一些實施例中，與基於空間的組件相關聯的天線方向圖總數可是與基於空間的組件相關聯的波束/小區和/或天線饋送元件天線方向圖的總數(如與基於空間的組件相關聯的前向服務鏈路波束/小區和/或前向服務鏈路天線饋送元件天線方向圖的總數)。在本發明的一些實施例中，基於空間的組件的至少部分或全部第一天線方向圖與相鄰/鄰近的第二、第三......和/或第N天線方向圖相關聯，如前所述，它們輻射相關前向鏈路信號的相應的第二、第三......和/或第N延遲版本和/或包括唯一特徵的前向鏈路信號的相應版本。在一些實施例中，對比相關前向鏈路信號的代碼和/或位序列，唯一特徵可包括不同的代碼和/或不同的位序列。將會理解，上述前向鏈路控制信道信號相關的技術可應用於任何前向鏈路控制信道信號和/或任何前向鏈路業務信道信號。
在本發明的一些實施例中，至少一個前向鏈路通信信道和/或至少一個返回鏈路通信信道可優先用於基於空間的通信和/或被保留並僅用於基於空間的通信，同時一個或多個前向鏈路通信信道和/或一個或多個返回鏈路通信信道可用於基於空間的通信和地面通信和/或優先用於地面通信。因此，被保留並僅用於基於空間的通信和/或優先用於基於空間的通信的至少一個前向鏈路通信信道和/或至少一個返回鏈路通信信道可用於在地理上靠近使用/再用基於空間的組件的至少一些頻率提供地面通信的系統元件(輔助地面組件)的地理區域內提供基於空間的通信，從而減少或避免可另外由地面通信到基於空間的通信引起的幹擾。因此，使用被保留並僅用於基於空間的通信和/或優先用於基於空間的通信的至少一個前向鏈路通信信道和/或至少一個返回鏈路通信信道，可使參與地面模式通信並處在提供地面通信的系統元件的地理服務區域的邊緣或邊緣外的地理距離處的通信裝置可轉變成基於空間的模式通信。將會理解，被保留並僅用於基於空間的通信和/或優先用於基於空間的通信的至少一個前向鏈路通信信道和/或至少一個返回鏈路通信信道還可用於在地理上遠離提供地面通信的系統元件的地理區域內提供基於空間的通信。
本發明的實施例可提供用於減少基於空間的組件接收的信號中的多址幹擾(MAI)和其它(非MAI)同信道幹擾的系統和方法。如上所述，通過包括例如基站發射機和用戶裝置發射機的基礎發射機的輔助地面網絡(ATN)，通過衛星頻帶(基於空間的組件頻帶)頻率的至少一些的地面使用/再用可生成同信道幹擾。
現代衛星可使用包括多個接收天線饋送元件的天線系統以形成多個服務區域點波束(或天線方向圖)。天線系統可包括物理上排列成二維陣列的多個(L個)天線饋送元件。由用戶裝置(如無線電終端)和/或其它發射機發送的電磁信號被L個天線饋送元件中的每一個接收。在第一天線饋送元件處接收的電磁信號被稱為y1。在L個天線饋送元件處接收的信號集合被稱為yL。
接收的電磁信號可被表示為復值(即具有實部和虛部的值)。因此，接收的電磁信號可被稱為「複數信號」並可使用涉及但不限於例如常量、變量、函數、矢量和/或矩陣的復值量的數學工具進行分析和處理。
在天線系統中，L個複數權重(wL)的集合可應用於接收的信號；也就是說，複數權重w1可應用於在天線系統的L個饋送元件的每一個處接收的信號y1。應用於在一個饋送元件處接收的信號y1上的複數權重可與應用於在不同饋送元件處接收的信號上的複數權重y1相同或不同。通過適當選擇複數權重，依賴於相對天線方向接收信號的方位角和仰角，在L個饋送元件的每一個處接收的信號相互之間可基本上有建設性地進行組合或基本上有破壞性地進行組合。一般，可選擇每組複數權重以使從期望方向(方位角/仰角組合)到達接收機的信號功率被最大化或接近最大化，同時從不同於期望方向的一個或多個相應方向到達接收機的一個或多個信號的功率被抑制。因此，例如把第一組L個複數權重應用於被L個天線饋送元件接收的信號可促使天線相對地響應從第一方位角/仰角組合周圍接收的信號並且相對地不響應從其它方位角/仰角組合接收的信號。第二組L個複數權重可促使天線相對地響應從第二方位角/仰角組合周圍接收的信號並且相對地不響應從其它方位角/仰角組合接收的信號等等。
通過選擇合適的L個複數權重的組合，天線可被配置為選擇性地從一個或多個重疊或非重疊的服務區接收信號，它們中的每一個都通過由唯一的一組複數權重限定的點波束來輻射照射。因此，「點波束」指的是天線基於給定的一組L個複數權重所響應的特定方位角/仰角組合周圍的區域。點波束可因此限定地理區域。選擇適當的複數權重以便限定對特定方位角/仰角組合具有期望響應的點波束的過程被稱為「波束形成」。
在例如Thuraya和Inmarsat-4的一些衛星系統中，通過將複數權重應用於接收的複數信號然後以上述方式形成信號的線性組合，在衛星上數位化處理由衛星接收天線饋送元件提供的信號。然而在其它系統中，在接收天線饋送元件接收的信號可經由一個或多個衛星饋送鏈路傳輸給輔助衛星網關並且根據一個或多個性能準則在衛星網關處進行處理。這被稱為基於地面的波束形成。
為了減少同信道幹擾，根據本發明一些實施例的系統和/或方法可限制可用頻帶的使用以使在特定衛星小區中用於衛星通信的頻帶可不被位於衛星小區中的ATN(例如固定和/或移動發射機)的元件使用。然而為了增加可用帶寬的利用，在特定衛星小區中用於衛星通信的頻帶可在衛星小區外被空間再用。通過在衛星小區外(即在點波束外)使用這種再用頻率，經由ATN發送的信號仍然可被衛星連同來自衛星小區(即在點波束內)的預定的衛星通信接收為同信道幹擾。這種幹擾在本文中被稱為ATN引起的或ATC引起的同信道幹擾。然而在根據本發明的一些實施例中，在特定小區內用於衛星通信的頻率可以和例如美國專利6,684,057中所討論的幹擾減少技術的另外的幹擾減少技術一起被地面再用。
在本發明的一些實施例中，在衛星接收天線饋送元件處接收的導頻信號用於執行自適應波束形成以減輕ATN引起的同信道幹擾和/或波束間同信道幹擾。然後通過操作幹擾被減少的樣本，使用多用戶檢測，減擾器移除至少一些波束內MAI。在一些實施例中空間處理(波束形成)可在時間處理(多用戶檢測)前執行，因為如果不首先減少佔優勢的ATN-引起的同信道幹擾，則難以執行有效的信號檢測(如果並非不可能的話)。在一些實施例中自適應波束形成器使用由衛星用戶終端發送的導頻信號的先驗知識，如cdma2000返回鏈路波形。波束形成後，導頻信號用於估計多用戶信道。在一些實施例中檢測器可是最大可能的檢測器。
根據本發明的一些實施例，包括自適應波束形成器14和減擾器16的單用戶幹擾減少檢測器200示出在圖2A-2C中。如圖2A所示，波束形成器14接收在天線的L個饋送元件(圖中未示出)處接收的L個輸入信號的矢量yL。波束形成器14還接收和/或已存儲K個導頻信號擴頻碼的矢量pK。導頻信號擴頻碼的矢量pK包括用於向衛星或基於空間的組件(SBC)(圖中未給出)發送多址信號的K個多址發射機(即衛星用戶)的每一個的一個導頻信號擴頻碼。因此，波束形成器具有導頻信號和導頻信號擴頻碼兩者的先驗知識，據此已知的導頻信號由K個發射機的每一個來發送。該先驗知識不僅用於定位(在時間上)導頻信號還用於減少影響由K個用戶(發射機)的每一個發送的信息信號的幹擾。波束形成器14還為導頻搜索器12提供的K個發射機的每一個接收延遲信息τk作為輸入。
波束形成器14生成複數權重 的L×K矩陣 也就是說，波束形成器為K個發射機的每一個生成L個複數權重的矢量 如上所述，每個複數權重矢量 規定一組複數權重，當應用於被L個天線饋送元件接收的該組L個信號時，該組複數權重形成在接收的導頻信號中減少同信道幹擾的波束。例如，權重矢量 規定一組L個權重，當應用於被L個天線饋送元件接收的該組L個信號時，該組L個權重形成在從第一發射機接收的導頻信號中減少幹擾的波束，等等。在一些實施例中，複數權重矢量 規定一組複數權重，當應用於被L個天線饋送元件接收的該組L個信號時，該組複數權重形成在第K個接收的導頻信號中最小化同信道幹擾的波束。在一些實施例中，波束形成器12可使用最小均方差錯(LMSE)算法來確定最小化在接收的導頻信號中的同信道幹擾的一組複數權重。
複數權重矩陣 連同在天線的L個饋送元件處接收的信號yL被提供給減擾器16。減擾器16使用由波束形成器14提供的複數權重陣列 生成一組具有減少的幹擾的K個信號(每個信號對應K個發射機的每一個)YK。基於信號YK的值，「限幅器」18(例如判定級)生成被K個發射機的每一個發送的位的估計_k。在圖2A的實施例中，波束形成器14和減擾器16可能基本上是相似的，因為兩者都減少幹擾。然而，波束形成器14是自治元件，因為它通過處理至少一個導頻信號和/或至少一個信息信號獲得一組用於減少幹擾的係數；而減擾器不是自治元件，因為它不獲得係數；相反，減擾器16使用由波束形成器14提供的係數以減少幹擾。然而，將會理解，在本發明的一些實施例中，通過處理一個或多個導頻信號和/或一個或多個信息信號，減擾器16還可被配置為獲得係數，而不是從波束形成器14接收係數或與來自波束形成器14的接收係數組合。
根據本發明的一些實施例，波束形成器14在圖2B中被更為詳細的示出。正如那裡所示的，波束形成器14可包括每饋送元件的K個導頻信號估計器的陣列20。波束形成器14可被配置為接收L個接收信號yL、K個導頻信號擴頻碼pK和K個延遲時間τk。在一些實施例中，波束形成器14可包括導頻信號擴頻碼並且還可被配置為確定K個延遲時間。正本文所使用的，「估計器」可包括解擴器和積分器。通過把擴頻信號和已被擴頻信號的發射機使用的擴頻碼相乘(使相關)，解擴器可執行解擴擴頻信號的功能，並且積分器可在一段時間間隔積分被解擴的擴頻信號的功率以獲得被解擴的擴頻信號的能量測量。導頻信號估計器的陣列20生成L×K導頻信號估計的矩陣。也就是說，導頻信號估計器的陣列20為L個天線饋送元件的每個元件生成K個導頻信號估計的矢量(每個估計對應K個接收的導頻信號的每一個)。空間組合器22使用一組最初假定的權重 組合L×K導頻信號估計並生成K個導頻信號估計 的矢量。差錯檢測器24把導頻信號估計和與導頻信號相關聯的已知量進行比較，並生成K個差錯信號的差錯矢量eK，每個對應於K個導頻信號的每一個。差錯矢量eK被反饋給空間組合器22，空間組合器22使用差錯矢量eK至少基於差錯矢量eK的值將假定的權重 的值調整為新的值。在一些實施例中，可調整權重直到差錯矢量eK在LMS差錯的意義上被最小化。可使用其它算法以減少或最小化差錯矢量。可重複該過程直至系統找到減少或最小化差錯矢量eK的測量的權重 的解決方案。滿足期望準則的權重的解決方案接著作為輸出矩陣 由波束形成器14提供。將會理解，為了建立最優或接近最優的權重矩陣的處理可在擴頻波形的碼片級進行。也就是說，取代解擴擴頻波形、積分解擴的擴頻波形的功率以及基於解擴的波形和其中的能量測量獲得差錯量，通過比較接收的擴頻波形的碼片級和參考級(例如接收的擴頻波形的理想版本的碼片級)，可獲得碼片級差錯量。同樣地，如本領域技術人員將意識到的，可至少部分消除導頻信號估計器20的至少一些功能，並且空間組合器22和/或減擾器16可被配置為操作碼片級(解擴之前)信號。在這些實施例中，解擴器可設置在波束形成器和/或減擾器之後。
根據本發明的意些實施例的減擾器16在圖2C中被更為詳細的示出。正如本文所示的，減擾器16可包括每饋送元件的K個業務信號相關器(解擴器)的陣列26。也就是說，減擾器16可包括L×K業務信號相關器，其生成提供給空間組合器28的業務信號估計的L×K矩陣ZK，L(s)。使用波束形成器14的權重 矩陣，空間組合器28形成L×K業務信號估計ZK，L(s)的線性組合以生成具有減少幹擾的K個(解擴)接收信號(每個對應於K個發射機的每一個)的一組YK。如前所述，本領域技術人員將意識到減擾器16可被配置為操作碼片級(解擴前)信號。在這些實施例中，解擴器可設置在減擾器之後並且可能不需要由業務信號相關器26執行的至少一些功能。
如上所述，位限幅器18可用於從具有K個接收信號的組YK生成位估計_k。在一些實施例中，限幅器18可實現為比較器，所述比較器的輸出不時地基於時間延遲τk被採樣用於K個發射機的每一個。
幹擾減少檢測器200在圖11中被更為詳細的示出。如圖所示的，幹擾減少檢測器200包括向檢測器200提供L個信號的L個饋送元件1105。例如天線的L個天線饋送元件(圖中未示出)可接收L個信號。將L個接收信號提供給使接收信號與已知導頻信號擴頻碼pK相關的一組k個導頻信號相關器1120。用於導頻信號相關器1120的定時信息由K個導頻搜索器1112提供。解相關導頻信號被積分器1125積分Q個周期(例如信息符號的Q個周期)並且被組合器1122空間組合以生成K個接收的導頻信號估計。通過差錯檢測器1124將導頻信號估計與導頻信號有關的已知值進行比較以生成K個導頻信號差錯矢量信號eK，將其反饋給空間組合器1122並用於改進權重。將會理解，L個饋送元件1105可位於基於空間的組件處並且幹擾減少檢測器200的至少一些其它元件可位於遠離基於空間的組件處。
L個饋送元件1105提供的L個信號(yL)還被提供給一組K個業務信號相關器1126，它基於已知業務信號擴頻碼sK解擴信號。解擴信息信號然後通過空間組合器1128進行組合，空間組合器1128使用由空間組合器1122生成的權重以生成K個接收信息信號YK。K個接收的信息信號的每一個然後通過限幅器1118進行處理以生成位估計(信道位估計)。
進一步根據本發明的實施例的、被配置為執行同信道幹擾減少和多址幹擾減少的幹擾減少檢測器300在圖3A-3B中示出。幹擾減少檢測器300中的一些元件與圖1A中示出的幹擾減少檢測器200的相應元件相似。也就是說，檢測器300包括導頻搜索器12和波束形成器14。如在檢測器200中，導頻搜索器12為K個發射機的每一個生成延遲信息τk並把延遲信息連同天線的L個饋送元件處接收的L個輸入信號的矢量yL提供給波束形成器14。波束形成器14還接收和/或已存儲K個導頻信號擴頻碼的矢量並生成複數權重 的L×K矩陣 根據例如上述的LMSE的算法，複數權重 通過波束形成器14而被自適應/遞歸地改進。
複數權重矩陣 連同來自天線的L個饋送元件的每一個的接收信號YL被提供給減擾器30(它與減擾器16相似)。在系統300中，減擾器30為K個信號的每一個提供解擴信號YK並且還為K個用戶信號的每一個提供碼片級信號rK。碼片級信號被信道估計器32用於為在天線饋送元件處接收的K個用戶信號的每一個生成信道估計 信道估計 連同限幅器31生成的K個位估計_K和K個碼片級信號rK被提供給序列ATC和MAI幹擾消除(SAMIC)檢測器34。根據本發明的一些實施例，SAMIC檢測器34生成碼片級信號rK的MAI消除版本。由SAMIC檢測器34生成的碼片級信號 然後被具有被K個發射機的每一個使用的擴頻碼sK的先驗知識的業務信號解擴器36處理以生成K個MAI-減少的位估計 的矢量。
根據本發明的一些實施例的減擾器30在圖3B中被示出。正如那裡所示，減擾器30可包括空間組合器38，它被配置為接收該接收信號矢量yL連同由波束形成器14生成的複數權重矩陣 空間組合器38使用複數權重 形成輸入信號矢量YL值的線性組合以生成K個接收的碼片級信號rK的矢量，它被提供為減擾器30的第一輸出。減擾器30還可包括被配置為解擴接收的信息信號rK的業務信號解擴器40以生成K個接收信號YK的矢量，它被提供為減擾器30的第二輸出。接收信號YK可由限幅器(圖3A)31處理以提供k個位估計_K。
幹擾減少檢測器300在圖12中被更為詳細的示出。正如那裡所描述的，如圖11中所示的幹擾減少檢測器，幹擾減少檢測器300包括向檢測器300提供L個信號的L個饋送元件1105。L個信號可被例如天線的L個天線饋送元件(圖中未示出)接收。L個接收信號被提供給使接收信號與已知的導頻信號擴頻碼pK相關的一組K個導頻信號相關器(解擴器)1120。用於導頻信號相關器1120的定時信息由K個導頻搜索器1112提供。解相關導頻信號被積分器1125積分Q個周期並被組合器1122空間組合以生成K個接收的導頻信號估計。通過差錯檢測器1124將導頻信號估計與已知導頻信號值進行比較以生成K個導頻信號差錯矢量信號eK，將其反饋給空間組合器1122並用於改進權重。
由L個饋送元件1105提供的L個信號(yL)也被提供給使用由空間組合器1122生成的權重的一組K個空間組合器1238以生成具有減少的同信道幹擾的K個接收的碼片級信號rK。K個幹擾被減少的碼片級信號然後通過K個業務信號相關器1240和限幅器1218進行處理從而為K個檢測信號生成K個位估計_K。
K個幹擾被減少的碼片級信號rK還被提供給為K個信號的每一個生成K個信道估計αK的一組信道估計器1232。信道估計αK，K連同碼片級信號rK和由限幅器1218生成的位估計_K被提供給使用信道估計αK，K和位估計_K對幹擾被減少的碼片級信號rK執行多址幹擾消除的一組SAMIC檢測器1234。得到的MAI減少的接收碼片級信號 然後通過一組K個業務信號相關器/限幅器1246進行處理以生成MAI減少的位估計 在本發明的一些實施例中，第二SAMIC檢測器可用於進一步改進幹擾減少。正圖4A中所示，示出了進一步根據本發明的實施例的、被配置為執行同信道幹擾減少和多址幹擾減少的幹擾減少檢測器400A。系統400A可包括來自系統300的元件，即基於接收導頻信號的分析生成複數權重 矩陣的波束形成器14、被配置為生成位估計_K(經由限幅器31)和接收碼片級信號rK的減擾器30、被配置為從接收碼片級信號rK生成信道估計 的第一信道估計器32以及被配置為接收位估計_K、信道估計 和接收碼片級信號 並生成初步幹擾被減少的碼片級信號 的第一SAMIC檢測器34。第一業務信號解擴器36生成幹擾被減少的位估計 除了第一SAMIC檢測器34，系統400A還包括第二信道估計器42、第二SAMIC檢測器44和第二業務信號解擴器46。第二信道估計器42接收初步MAI減少的碼片級信號 並生成第二信道估計 矩陣。因為第二信道估計基於由第一SAMIC檢測器34生成的初步MAI減少的信號 而生成，它們可是更為精確的傳輸信道估計。在系統400A中，第一業務信號解擴器36生成MAI減少的初步位估計 它連同第二信道估計器42生成的第二信道估計 被提供給第二SAMIC檢測器44。第二SAMIC檢測器44使用MAI減少的初步位估計 和第二信道估計 以生成第二MAI減少的碼片級信號 它然後通過第二業務信號解擴器(相關器/限幅器)46進行處理以提供最終的MAI減少的位估計 將會理解，與第一和第二SAMIC級相關的上述過程在一些實施例中可被重複以便提供附加的SAMIC級。
本發明另外的實施例在示出檢測器400B的圖4B中被示出。在檢測器400B中，使用SAMIC檢測器的多級幹擾減少被示出。如那裡所示的，檢測器400B可包括單個SAMIC檢測器34。多級SAMIC檢測可通過把SAMIC檢測器34生成的MAI減少的接收碼片級信號 反饋至信道估計器32並把業務信號解擴器36生成的MAI減少的位估計 反饋至SAMIC檢測器34來實現。可將MAI減少的接收碼片級信號 反饋至信道估計器32一次或多次並且可將由業務信號解擴器36生成的位估計信號 反饋至SAMIC檢測器34一次或多次。反饋環路的每一次迭代可通過SAMIC檢測器34生成一系列幹擾被減少的碼片級信號 本發明的一些實施例在圖5-8中被示出。如圖5中實施例所示，在單級SAMIC檢測的過程中通過L個饋送元件接收信號陣列(塊510)。對接收信號執行同信道幹擾減少(塊520)以檢測來自K個發射機的信號。最後，對K個幹擾被減少的信號執行SAMIC檢測以減少接收信號中的多址幹擾(塊530)。
雙級SAMIC檢測在圖6中示出。如那裡所示，通過L個饋送元件接收信號陣列(塊610)。對接收信號執行同信道幹擾減少(塊620)以檢測來自K個發射機的信號。對K個幹擾被減少的信號執行第一級SAMIC檢測以減少接收信號中的多址幹擾(塊630)。然後使用幹擾被減少的信號作為第二級SAMIC檢測器的輸入執行第二級SAMIC檢測(塊640)。因此，第二級SAMIC檢測器使用來自第一級SAMIC檢測器的初步位估計 和第二信道估計 以生成第二MAI減少的碼片級信號 它然後被處理以提供最終的(假設沒有附加的SAMIC級)MAI減少的位估計 多級SAMIC檢測在圖7的流程圖中示出。如在單級和雙級SAMIC檢測中，通過L個饋送元件接收信號陣列(塊710)並且對接收信號執行同信道幹擾減少(塊720)以檢測來自K個發射機的信號。對MAI減少的信號執行SAMIC檢測以提供幹擾被減少的位估計(塊730)。計算位差錯率(BER)並將其與閾值進行比較(塊740)。如果計算的位差錯率是可接受的，則使用計算的位估計。如果不是可接受的，則使用幹擾被減少的位估計作為輸入執行後續級的SAMIC檢測。過程可重複直到滿足預定的出口準則。例如過程可重複直到獲得可接受的BER、最大數目的迭代發生、BER收斂，或者滿足一些其它準則。
單級SAMIC檢測在圖8中更為詳細的示出。如那裡所示，通過天線系統的L個饋送元件接收信號陣列(塊810)。用於K個用戶的每一個的定時信息由導頻搜索器來確定(塊820)。獲得用於K個用戶的每一個的導頻擴頻碼和信號擴頻碼(塊830)。將會理解，在某些情況下，導頻擴頻碼和/或信號擴頻碼可提前知道並且不需要動態獲得。此外，導頻擴頻碼和/或信號擴頻碼可存儲在減擾器、接收機和/或遠程資料庫中。因此，獲得擴頻碼可包括從本地和/或遠程資料庫中取回擴頻碼。
一旦導頻信號擴頻碼已知，則獲得導頻信號估計(塊840)。具體地，K個導頻信號估計(每個對應於K個發射機的每一個)可被獲取用於L個天線饋送元件的每一個。在某些情況下，可在Q個周期上平均導頻信號估計以便於增加導頻信號的信噪比。可在空間上組合導頻信號估計以便為K個發射機的每一個提供單個導頻信號估計。基於導頻信號估計，確定最優權重 (塊850)。在某些情況下，可選擇權重 以提供導頻信號估計的LMS差錯。將計算的權重應用於L個接收信號以獲得K個複數的接收碼片級信號rK(塊860)，然後使用已知的信號擴頻碼對其進行解擴(塊870)。
一旦檢測到接收的碼片級信號rK，則獲得位估計(塊880)。信道估計 還可從接收的碼片級信號rK獲得(塊890)。然後可使用SAMIC檢測器基於接收的碼片級信號rK、幹擾被減少的位估計_K和信道估計 執行MAI幹擾減少(塊900)。得到的MAI減少的碼片級信號 可用於獲得第二位估計 (塊910)。
現在將被更為詳細地描述根據本發明一些實施例的方法和系統。下面的描述組織如下在第1節，闡述了系統模型和所關注的問題。在第2節，隨後開發了基於導頻的最小均方差錯(MMSE)幹擾消除單用戶檢測器。在第3節，提出了根據本發明的一些實施例的SAMIC多用戶檢測器。在第4節，提供了通過使用代表性的衛星系統設計和美國大陸上的ATN覆蓋區說明幹擾消除算法的性能的模擬結果。
1.系統模型 在本文所討論的衛星系統模型中，假定衛星前向鏈路形成固定點波束。每一個固定前向鏈路點波束相似於地面小區，儘管在地理上更大些。如圖9中所述，假定了三個小區的頻率再用群集大小。如圖9中所示，多個ATC塔可存在於點波束中。ATC和與之通信的無線終端可使用相鄰點波束的頻率以便增加或最大化可用衛星帶頻的地面和衛星再用之間的隔離。圖9還示出了「禁區」 (虛線圓)，在禁區內部被包圍的衛星小區的頻率不可用於任何包含其中的ATC。圖9還示出了返回鏈路衛星天線饋送元件的典型的更大的地理覆蓋區。由這些返回鏈路天線饋送元件提供給衛星網關的信號可用於執行包括波束形成、幹擾消除、信道估計和多用戶檢測的自適應(返回鏈路)信號處理。
假定衛星通信信道是Rician平坦衰落，儘管也可假定其它信道模型。對於第k個返回鏈路衛星用戶，跨L個饋送元件的矢量信道脈衝響應可寫成hk(τ，t)＝ak(θk，_k)βk(t)δ(τ-τk)(1)其中ak(θk，_k)＝[ak，l(θk，_k)，…ak，L(θk，_k)]T∈CLxl(2)是位於仰角θk和方位角_k的第k個用戶的衛星返回鏈路天線饋送元件的複數響應矢量。典型的饋送元件的3維複數增益曲線在圖10中示出。量
βk(t)＝ρkexp{j(2πfkt+ψk)}(3)是第k個用戶的返回鏈路路徑增益，fk是都卜勒頻移，ψk是固定相移，τk是第k個用戶的時間延遲。
利用矢量信道脈衝響應模型，對於總計有K個用戶的一般多用戶系統，L饋送元件輸出的數據矢量可被表示為 其中bk(t)和sk(t)分別是具有M碼片/位的第k個用戶的信息位和擴頻序列；pk(t)是第k個用戶的導頻碼片序列；以及gs和gp分別(所有K個用戶一樣)是業務數據信號和導頻信號的幅值。量vn(t)表示模擬複數高斯噪聲的第n個ATC服務區的總幹擾信號，以及gn是相關的幅值。最後，n(t)∈CLxl表示附加的複數高斯噪聲矢量。
對於第l個天線饋送元件，如果通過使接收信號與用於每一個碼間隔的碼片波形相關而對接收信號執行匹配的濾波，第l個元件中的接收信號可寫為 其中sk和pk分別是對應於sk(t-Tk)和Pk(t-Tk)的碼片匹配濾波器的M矢量。假定信號和導頻的擴頻碼被標準化從而具有單位能量‖sk‖＝1，‖pk‖＝1，並且對於給定用戶(即sk，pk＝0)它們是正交的；vn是對應於第n個ATC幹擾的複數M矢量的高斯噪聲，並且nl是在第l個天線饋送元件處對應於高斯噪聲的複數M矢量。
通過引入一些新的矩陣符號，等式(5)可被重寫為yl=SAlbgs+PA11Kgp+VAl(n)1Ngn+nl---(6)]]>
其中S＝[s1s2…sK]∈CMxK≡數據擴頻碼矩陣Al＝diag{a1，l(θ1，_1)β1…aK，l(θK，_K)βK}∈CKxK≡第l個饋電元件信道矩陣 ≡數據位的K-矢量P＝[p1p2…pK]∈CMxK≡導頻擴頻碼矩陣 ≡1的u-矢量V＝[v1v2…vN]∈CMxN≡ATC幹擾矩陣 ≡N個ATC第l個饋電元件矩陣 噪聲矢量nl∈CMxl是零均值的複數高斯矢量，它的分布可根據實部和虛部寫為Re(nl)Im(nl)~0M0M,2IM0MxM0MxMIM---(7)]]>矩陣和矢量的實部和虛部被定義為Re(X)＝(X+X*)/2和Im(X)＝(X-X*)/2，其中「*」表示共軛複數。
ATC幹擾矢量vn∈CMxl(對第n個ATC，n＝1，2，...N)被模擬為零均值的複數高斯矢量。假定所有N個ATC的每一個都有相同的功率(變量＝λ2)，則ATC幹擾矢量的分布可寫為Re(vn)Im(vn)~0M0M,2IM0MxM0MxMIM---(8)]]>本文所關注的問題是根據yl(l＝1，2，...L)估計bk(k＝1，2，...K)。
2.基於導頻的MMSE幹擾消除 本節描述了在例如根據本發明的一些實施例的cdma2000衛星返回鏈路中的最小均方差錯(MMSE)的差錯減少準則下，如何可獲得組合權重的估計。因為MMSE準則應用於具有ATC幹擾的接收信號，因此在最小均方差錯的意義上，得到的解決方案對於ATC幹擾消除可是最優的。
2.1導頻空間信道MMSE估計器 假設zl(p)是與用戶延遲的導頻信號p1p2…pK匹配的一組K個濾波器的K-複數矢量輸出，它的輸入(yL)是在饋送元件l處接收的基帶信號。假定用於這些用戶的每一個的定時估計通過導頻搜索器獲得。對於第l個元件，來自該組K個匹配濾波器的K-複數矢量輸出是接收導頻信號的解擴版本，它由下式給出zl(p)=PHyl=R(p)Al1Kgp+R(ps)Albgs+R(pv)An1Ngn+PEnlCKxl---(9)]]>其中(·)H表示複數共軛轉置，並且R(p)＝PHP∈CKxK≡沿主對角線是1的導頻相關矩陣R(ps)＝PHS∈CKxK≡沿主對角線是0的導頻/信號交叉相關矩陣R(pv)＝PHV∈CKxN≡導頻/ATC交叉相關矩陣 由等式(9)可獲得標準化的解擴導頻信道輸出矢量為 假定饋送元件和信道響應經過Q個符號的周期後未改變，則導頻估計可通過平均Q個連續的d1(p)實例而被改進。在模擬研究中，下面使用了用於使用長碼的平均估計的近似d^1(p)=1Qgpq=1Qzl,q(p)]]>=Al1K+1Q(R(p)-Ik)Al1K+1QR(ps)Albgsgp+1QR(pv)An1Ngngp+n1---(11)]]>其中複數高斯噪聲項具有如下分布nl~{0K,gp(-2)2R(p)/Q}.]]> 由等式(11)可看出，通過Q個符號窗口平均導頻信號估計將MAI、ATC幹擾和噪聲的變化減少到原來Q分之一。另一引人關注的方面是如果使用短碼，則對於導頻幹擾項(R(p)-Ik)AlK將沒有 因子，因為在窗口上該值保持恆定。因此，在長碼情形中經歷導頻估計。但是這種潛在的缺點可通過引入具有已知導頻序列的 因子而被移除。
因為導頻信號估計包含ATC幹擾和MAI，下一問題是通過利用多個饋送元件和已知導頻信號(移除MAI將在後面處理)減輕ATC幹擾。如果跨L個饋送元件的第K個用戶的導頻矢量的估計被定義為yk(p)=d^1(p)(k)d^2(p)(k)d^L(p)(k)TCLxl---(12)]]>其中 在(10)中定義，然後可獲得基於導頻的MMSE幹擾消除準則。
MMSE準則試圖最小化波束形成器的輸出和期望的用戶響應之間的差別。更具體地說，對於第k個用戶，權重給出為wk=argminwk{J(wk)}=argminwk{E[|wkHyk(p)-dk|2]]]>=d2-wkHrk-rkHwk+wkHRkwk---(13)]]>其中，yk(p)是陣列輸出，dk是期望的響應，d2=E{|dk|2},]]>Rk=E[yk(p)(yk(p))H]---(14)]]>是第k個用戶的空間協方差矩陣，並且rk=E[yk(p)dk*]---(15)]]>是輸入數據和期望的dk之間的交叉相關矢量。最小化MSE的最優解決方案由下式給出wk=Rk-1rk---(16)]]> MMSE幹擾消除器可以例如利用計算有效的最小均方(LMS)自適應算法來實現。差錯表面的梯度矢量是wk(n)=wkJ(wk)|wk=wk(n)=-2rk+2Rkwk(n)---(17)]]>在最陡下降梯度方向上調整權重矢量導致LMS自適應算法，其由下式給出wk(n+1)=wk(n)+yk(p)(n)ek*(n)CLxl---(18)]]>其中ek(n)=dk(n)-wkH(n)yk(p)(n)]]>是差錯信號，以及μ是應當被選為01Trace[Rk]]]>的步長係數。收斂率由Rk的本徵值分布控制。
在用於ATC幹擾消除的自適應波束形成之後，把權重 應用於第k個用戶的導頻矢量yk(p)產生導頻符號的估計如下p^(symb)k=w^kHyk(p)=w^kHd^1(p)(k)d^2(p)(k)d^L(p)(k)T=l=1Lw^kH(l)d^l(p)(k)---(19)]]>2.2單用戶業務信號檢測器 得到的第k個用戶的權重矢量 表示基於導頻信道減少ATC同信道幹擾加熱噪聲的空間MMSE解決方案。因為導頻信號和業務數據信號通過相同的饋送元件和傳播信道來接收，估計的權重 同樣可應用於業務數據信道以執行幹擾消除。如圖11中所示，減擾器是每饋送元件的一組K個相關器1126(每個對應於每一個用戶)的總稱，隨後是用於幹擾消除的空間組合器1128。
K個相關器與擴頻碼s1s2…sK匹配。在饋送元件l處，得到的K矢量輸出給出為zl(s)=SHyl=R(s)Albgs+R(sp)Al1Kgp+R(sv)Al(n)1Ngn+SHnlCKxl---(20)]]>其中R(s)＝SHS∈CKxK≡沿主對角線是1的通信信號相關矩陣R(sp)＝SHP∈CKxK≡沿主對角線是0的通信信號和導頻交叉相關矩陣R(sv)＝SHV∈CKxK≡通信信號和ATC交叉相關矩陣 饋送元件l處的第k個用戶的相關器輸出被 加權。通過定義幹擾消除權重矩陣W^l=diag(w^1)l(w^2)l(w^K)lCKxK---(21)]]>其中(·)l表示矢量的第l個要素。對於所有K個用戶，被加權和組合的輸出可獲得如下
Y=Re(l=1LW^lHzl(s))]]>=Re(l=1LW^lHR(s)Albgs+l=1LW^lHR(sp)Al1Kgp+l=1LW^lHR(sv)Al(n)1Ngn+l=1LW^lHSHnl)---(22)]]>為了簡化表達式，可提供如下定義X(s)Re(l=1LW^lHR(s)Al)---(23)]]>X(sp)Re(l=1LW^lHR(sp)Al)---(24)]]>X(sv)Re(l=1LW^lHR(sp)Al(n))---(25)]]>nRe(l=1LW^lHSHnl)---(26)]]>那麼，等式(22)可重寫為 並且第k個用戶的單用戶數據符號估計由第k個分量的代數符號給出如下_k＝sgn(Yk)(28) 注意n~(0k,2X^(n)),]]>其中X^(n)Re(l=1LW^lHR(s)W^l),]]>並且第k個用戶的位差錯率(BER)給定為Pk=Q((X(s)Ikbgs+X(sp)1Kgp)kgn(X(sv)1N)k+(X^(n))k)---(29)]]>可以看出，BER依賴於其它用戶的位、ATC幹擾的數量和電平、饋送元件/信道係數和幹擾消除權重估計。
上面得到的單用戶檢測器是單用戶檢測器的ATC幹擾消除版本。對於包括多於一個用戶的情況(K＞1)，單用戶檢測器一般將受到來自其它用戶的多址幹擾的影響。數學上，該MAI導致非零分量不在交叉相關矩陣R(S)的主對角線上。如下面導出的，通過在ATC引起的同信道幹擾消除之後利用來自導頻信道的形成波束/信道估計，本發明的另外實施例提供了多用戶檢測算法以移除MAI。
3.結合ATC幹擾消除的多用戶檢測 ATC引起的幹擾包括可通過自適應幹擾減少檢測器有效解決的波束間、同信道幹擾。不同於ATC幹擾，多址幹擾(MAI)包括無法僅通過空間處理技術有效移除的波束內幹擾。本發明的一些實施例為ATC幹擾消除之後的MAI的有效減少提供算法。在執行ATC幹擾減少和單用戶檢測中，獲得定時信息和形成波束/信道估計。因此，重構MAI並從波束形成後的信號中減去它是可能的。
暫時假定對於第k個用戶，在波束形成後，可獲得形成波束/信道估計(^k,j,jk)]]>並且考慮到第k個用戶的並行幹擾消除，由所有幹擾(j＝1...K，j≠k)引起的MAI可通過使用它們相應的形成波束/信道估計(^k,j,jk)]]>和位估計(_j，j≠k)進行重構。重構的MAI可從波束形成信號rk中減去。通過把(18)中的權重 應用於(6)中的yl，可獲得碼片級的波束形成信號如下rk=l=1L(w^kH)lylCMxl]]>=l=1L(w^kH)lSAlbgs+l=1L(w^kH)lPAl1Kgp+l=1L(w^kH)lVAl(n)1Ngn+l=1L(w^kH)lnl]]>=SA~kbgs+PA~k1Kgp+VA~k(n)1Ngn+n~k---(30)]]>其中A~k=l=1L(w^kH)lAl---(31)]]>A~k(n)=l=1L(w^kH)lAl(n)---(32)]]>n~k=l=1L(w^kH)lnl---(33)]]>注意第k個用戶的波束形成信號正是ATC消除信號，但仍具有來自其它K-l個同波束/同頻率用戶影響的MAI。
如圖12所示，第k個用戶的幹擾消除器是使用(30)中的權重 的空間組合器1238，它後面是使接收信號rK與擴頻碼sk相關的相關器1240。通過下式可獲得幹擾消除的位估計b^k=Sgn(xk(s))---(34)]]>其中xk(s)=Re(skHrk)---(35)]]>3.1形成的波束/信道估計 為了減輕MAI，首先需要的是使用導頻信號為每個用戶估計形成波束/信道。波束形成的信號rk可應用於與用戶的延遲導頻信號p1p2…pK匹配的一組k個濾波器，如下z~k(p)=PHrk=R(p)A~k1kgp+R(ps)A~kbgs+R(pv)A~k(s)1Ngn+PHn~kCKsl---(36)]]>如果K-矢量^k=^k,1^k,2^k,KTCKxl]]>被定義為第k個用戶的形成波束/信道估計，那麼 可通過導頻幅度對 進行標準化而獲得a^k=z~k(p)gp=A~k1K+(R(p)-Ik)A~k1K+R(ps)A~kbgsgp+R(pv)A~k(n)1Ngngp+1gpPHn~k---(37)]]>形成波束/信道估計可通過Q個導頻符號周期的積分而得到改進，以使剩餘的ATC幹擾和MAI以及噪聲經過低通過濾^k=1Qgpq=1Qz~k,q(p)]]>=A~k1K+1Q(R(p)-Ik)A~k1K+1QR(ps)A~kbgsgp+1QR(pv)A~k(n)1Ngngp+1QgpPHn~k---(38)]]>利用第k個用戶(^k,j,jk)]]>的形成波束/信道估計和位估計(_j，j≠k)還有以及擴頻碼片矢量(sj，j≠k)，可以為幹擾消除重構MAI項。
3.2序列ATC和MAI幹擾消除(SAMIC)檢測器 根據本發明的一些實施例，可被配置為減少一組多址信號幹擾的序列ATC和MAI幹擾消除(SAMIC)檢測器至少部分基於一個認識，在ATC引起的同信道(和/或非同信道)幹擾和/或不依賴於該組多址信號的其它(非ATC引起的)幹擾減少之後，MAI消除可能更有效。代替依靠在幹擾被減少的信號rk上檢測與第k個多址用戶相關聯的最終信息，基於幹擾被減少的信號上幹擾的進一步減少，SAMIC檢測器檢測與第k個多址用戶相關聯、通過從幹擾被減少的信號中減去MAI估計而獲得的最終信息，如下面的公式所述r~k=rk-j=1,jkK^k,jsjgsb^jCMxl(k=1...K)---(39)]]>其中如在等式(38)中從幹擾減少後(如在圖12中，級1238之後的級1232)的導頻信道中獲得信道估計 並且如在等式(34)中幹擾減少後(如在圖12中，級1238之後的級1218)獲得位估計。把 和_j，sj(j≠k)代入等式(39)得到 將MAI減少的 提供給匹配擴頻碼sk的相關器。因此，第k個用戶的最大可能的檢測信號如下skHr~k=skHSA~kbgs+skHPA~k1Kgp+skHVA~k(n)1Ngn+nk-j=1,jkK^k,jk,jgsb^j---(40)]]>其中k,j=skHsj,(kj)---(41)]]>nk=skHn~k=skHl=1L(w^kH)lnl---(42)]]> 由SAMIC檢測器提供的限幅器輸入給出為X~k(s)=Re(skHr~k)=kgs+kgp+vkgn+n~k-kgs]]>其中k=Re(skHSA~kb)---(43)]]>k=Re(skHPA~k1K)---(44)]]>vk=Re(skHVA~k(n)1N)---(45)]]>k=Re(j=1,jkK^k,jk,jb^j)---(46)]]>n~k=Re(nk)---(47)]]> 幹擾消除的符號/位的最終判定是限幅器的輸出，即b~^k=sgn(x~k(s))---(48)]]> 假定噪聲項具有統計分布n~k~(0,||w^k||22),]]>則第k個用戶的最終BER給定為Pk=Q[|kgs+kgp-kgs|2||w^k||2+gnVar(vk)]---(49)]]>4.模擬例子 在本節中，提出了表示根據本發明的一些實施例的、用於單用戶檢測的ATC幹擾消除器和用於多用戶檢測的SAMIC檢測器的性能的模擬例子。考慮了具有來自衛星天線饋送元件的信號輸入的返回鏈路自適應波束形成。模擬使用由衛星製造商和代表性的美國大陸上的ATC覆蓋區提供的饋送元件增益/相位數據。前向鏈路中的衛星點波束基於如衛星製造商提供的固定波束形成。前向鏈路固定點波束在這裡僅用於示出頻率再用概念並確定同頻ATC被禁止的禁區。圖13示出了前向鏈路點波束輪廓和ATC的位置，而圖14示出了返回鏈路饋送元件輪廓和美國大陸上ATC的位置。
4.1假設和參數 本文描述的模擬結果基於具有速率為78.6ksps下的無線配置34的cdma2000 1×RTT標準。1×RRT cdma2000在1.2288Mcps的碼片率、信道帶寬1.25MHz下工作。用於業務信道的擴頻增益等於16(M＝16碼片/位)。具體地，對於cdma2000，用於導頻信道和業務信號信道的碼片序列矢量滿足sk=W416pk,]]>其中，W416=+1+1+1+1-1-1-1-1+1+1+1+1-1-1-1-1T]]>是Walsh覆蓋的16個碼片，並且(·)代表兩個相同維度矢量或矩陣的元素與元素的乘積。其它假設和參數包括1)所有ATC幹擾源位於根據跨美國大陸的ATC覆蓋區的位置。
2)每個ATC源被模擬為獨立的高斯噪聲的點源。
3)每個ATC發送相等的功率。由所有ATC發送的總功率被稱為「射向衛星的總ATC功率。」4)前向鏈路的全部175個固定點波束覆蓋如圖13所示的美國大陸。
5)頻率再用群集大小被認為是3。同頻波束如圖13中所示。
6)波束的同頻ATC禁區被定義為半徑0.3(每個波束半徑為0.2)的區域。禁區中的所有ATC不允許再用相應禁區包圍的衛星波束的頻率。
7)如圖14所示，返回鏈路自適應波束形成使用在88個饋送元件中選擇的多個輸入。
8)通過使用在每種情況下挑選最多ATC的饋送元件，接收機(或輸入)的數量從7到35不等。
9)第一接收機的最大信噪比(Eb/No)是8.4dB。
10)所有模擬在每一點收斂之後運行200幀(20毫秒/幀)，它相當於4秒的數據長度。
根據cdma2000標準設置業務信道幅度gs和導頻信道幅度gp。在其中僅發送業務信道和導頻信道的情況下，Ptraffic給定為Ptraffic(dBm)=Ppilot(dBm)+0.12530dB=Ppilot(dBm)+3.75dB---(50)]]> 當業務信道gs的幅度被設為1.0時，導頻信道gp的幅度應根據等式(50)被設為0.65。所有相關的饋送元件增益相對於為期望的用戶選擇最多的饋送元件的最大增益被標準化。
ATC幹擾功率由幹擾增益gn和變量λ2確定。因為假定每個ATC具有相等的功率，則設定gn＝1，(n＝1，…，N)是可能的。λ2和SIR間的關係(即業務信號相對射向衛星的ATC幹擾功率的比率)由下式給出SIR=10log10(1N2)---(51)]]>
終端噪聲變量σ2由 確定。處理增益等於M(M＝16)時， 比率給出為EbNo=10log10(M2)---(52)]]> 在上面假設的條件下，可給出例子的模擬結果。
4.2單用戶幹擾消除檢測器 在本節中，提出了基於根據本發明的一些實施例的、單用戶幹擾消除檢測器的模擬結果。將首先分析其中50個城市的每一個的ATC被模擬為單個點源的情況。然後，將分析其中ATC被模擬為分布點源群集的情況。性能問題將集中在BER和ΔT/T與SIR和用於自適應波束形成的饋送元件的數量的關係。除了4.1中的假設和參數，模擬結果基於K＝1、μ＝0.0001和Q＝1(即僅將16碼片積分用於導頻符號)。儘管使用不同的μ和/或Q可產生稍好或稍差的性能，但是除非另外說明步長μ被設為μ＝0.0001。
案例A-點ATC 假定期望的移動用戶終端(MT)位於饋送元件#21[2.1，0.05](如θ＝2.1°，_＝0.05°)的覆蓋區中心，則在禁區移除後全部16個ATC被包括作為同信道ATC。用作幹擾消除器輸入的饋送元件如下a)7個饋送元件饋送元件#21、20、13、14、22、28、27b)17個饋送元件除了a)中的7個饋送元件外還有饋送元件#33、34、35、29、23、26、19、12、15、9c)23個饋送元件除了b)中的17個饋送元件外還有饋送元件#46、47、82、84、70、78 圖15示出了接收機(或饋送元件)數量對BER性能的影響。隨著使用的返回鏈路天線饋送元件(接收機)數量的增加，性能得以改進。然而23個接收機的情況提供了比17個接收機的情況僅僅非常輕微(如果有也很少)的良好性能。這是因為17個接收機提供足夠的自由度以便減弱來自16個ATC的同信道幹擾。如圖15所示，對於17個接收機的情況，當信號幹擾比(SIR)大於17dB時沒有差錯被檢測到，並且在高干擾地區減擾器做得很好。
為了顯示最好的性能，具有17個接收機的BER在圖16中給出。在低幹擾地區，步長μ被設為0.0002以改進性能。相應的ΔT/T vs SIR曲線在圖17中給出。表1給出相應的ΔT/T值。
表1.ΔT/T vs.SIR
值得注意的是ΔT/T是負的直到SIR變為小於-22dB。這顯然是來自經過處理的多個天線饋送元件的期望信號集合的結果。
返回鏈路自適應波束形成通過生成最優波束(即天線方向圖)以消除儘可能多的ATC幹擾來實現。對於17個饋送元件的情況，如表2所示自適應波束形成器收斂為一組權重。為每個饋送元件生成一個複數權重。這些權重形成波束，只要有充分的自由度它將會為每個ATC幹擾創造一個空值。圖18和19示出了波束方向圖和等高線以及波束形成前的ATC分布(即使用一個饋送元件-饋送元件#21)。隨著自適應波束形成，形成波束方向圖和等高線分別示出在圖20和21中。在等高線圖中，每個等高線環表示相對最近的下一個內等高線的10dB的減少。幹擾消除效應可通過比較波束形成前和波束形成後的圖清楚地證明。基於空間的組件的接收天線的至少一個接收天線饋送元件可被配置為提供與天線饋送元件的兩個不同極化方向相對應的兩個信號。如本領域技術人員將意識到的，波束形成器和/或減擾器可被配置為利用這兩個信號提供極化分集處理。本文提出的模擬結果不包括極化分集處理。
表2.幹擾消除器生成的波束形成權重
案例B-擴展ATC 在該案例中，幹擾消除器的性能通過把前一案例的每一個點源ATC擴展為具有9個ATC的群集來研究。擴展ATC的每一個群集在0.05°×0.05°(大約25×25英裡)的地理區域上均勻分布。
在圖22中通過使用23個饋送元件，將擴展ATC案例的結果與點源ATC案例的結果進行比較。可以看到當SIR大於-22dB時擴展ATC在性能上沒有很大的影響。然而當幹擾變得比那更強時，ATC擴展效應變得清晰。相應的ΔT/T vs SIR如表3所示。
表3.ΔT/T vs.SIR
注意上述結果通過使用μ＝0.0001得到。對於擴展ATC案例，當SIR接近於-22 dB時ΔT/T的值達到了6％。如果μ翻一倍達到0.0002，結果改進如表2所示的案例。
案例C-移動MT位置 這裡移動終端位置從案例A中的最大饋送元件增益位置[2.1，0.05]移動到本案例中的[2.2，0.15]。假定MT仍然發送相同的功率，由於MT現在離開饋送元件#21的峰值，則從饋送元件#21接收的Eb/No減小0.8dB。因此本案例中Eb/No是7.6dB。用于波束形成的饋送元件與案例A中一樣。
圖23示出了隨著饋送元件的數量從1變化到23時BER性能與SIR的關係曲線。再次當饋送元件的數量大於17時，性能強收斂。對於23個饋送元件的情況，擴展ATC效應示出在圖24中。表4列出了具有23個饋送元件的點ATC和擴展ATC的ΔT/T vs SIR。
表4.ΔT/T vs SIR
4.3 SAMIC多用戶檢測器 在本節中，提出了ATC幹擾下的多用戶環境中使用SAMIC多用戶檢測器的模擬結果。假定同波束多用戶在波束#122內是隨機均勻分布的。ATC幹擾覆蓋區和衛星饋送元件與前面的單用戶情況保持相同。除了考慮4.1節的假設和參數中具有數據率為78.6kpbs、擴頻增益為16的cdma2000反向業務信道，模擬結果還包括數據率分別為38.4kbps和19.2kbps、擴頻增益分別為32和64(M＝32碼片/位和64碼片/位)。對於擴頻增益為32的情況，假定導頻信道和業務信號信道的碼位序列矢量滿足sk=W832pk,]]>其中W832是Walsh覆蓋的32碼位，並且(·)代表兩個相同維度矢量或矩陣的元素與元素乘積。同樣對於擴頻增益為64的情況，導頻信道和業務信號信道的碼位序列矢量滿足sk=W1664pk,]]>其中W1664代表Walsh覆蓋的64碼位。假定波束#122內的所有用戶具有相同的EIRP。進一步假定每個用戶具有相同的EbNo=8.4dB.]]>圖25示出了波束#122(與饋送元件#21重疊)內50個用戶的均勻分布隨機位置連同ATC覆蓋區和饋送元件#21的增益圖等高線。禁區消除後全部16個同頻ATC被包括。用作幹擾消除器輸入的饋送元件如下a)對於1個接收機，即L＝1的情況饋送元件#21。
b)對於17個接收機，即L＝17的情形饋送元件#21、20、13、14、22、28、27、33、34、35、29、23、26、19、12、15和9。
案例A-擴頻增益M＝16(cdma2000RC34) 本案例由數據率為78.6kbps的cdma2000無線電配置34規定。首先解決具有相同EIRP的5個同波束MT用戶(K＝5)的情形。圖26示出了所有五個用戶平均的BER與SIR的關係曲線，它被規定為射向衛星的衛星信號與ATC功率比。在圖26中，給出了來自單用戶檢測器(SUD)和具有1個接收機和17個接收機的SAMIC和SAMIC2檢測器的模擬結果。SAMIC2檢測器是兩級SAMIC檢測器，其中第二級SAMIC使用來自第一級SAMIC的位估計作為它的位估計輸入。不同於位估計輸入來自ATC幹擾消除器的輸出判定的SAMIC檢測器，第二級SAMIC使用來自第一級SAMIC的位估計以便進一步改進多用戶檢測性能。在一個接收機的情況下，SAMIC檢測器僅在ATC幹擾減少到某一電平時表現出超過SUD的優越性。然而在17個接收機的情況下，與SUD檢測器相比，SAMIC的優勢是顯著的。
SAMIC2檢測器的性能要比SAMIC檢測器稍微改進一些。為了在該方案中優化性能，我們設定LMS算法的μ＝0.0002和Q＝1(即將16碼片積分用於導頻符號)以及SAMIC檢測器的Q＝96(即將1536碼片或1PCG積分用於信道估計)。圖27給出了當SIR＝-12dB時BER的平均值與活動用戶數量的關係曲線。對於一個接收機的情況(沒有ATC幹擾消除)，當K大於25時SAMIC和SAMIC2檢測器將會比SUD更差，這是因為當沒有ATC幹擾消除時ATC和MAI幹擾的組合將會使SAMIC檢測器產生更多的差錯。在有ATC幹擾消除的情況下(即17個接收機的情況)，SAMIC檢測器證明了比SUD更優越的性能。當K大於20時，最佳執行SAMIC2檢測器超過1％BER。為了改進性能，可能希望增加擴頻增益。
案例B-擴頻增益M＝32 在本案例中，擴頻增益增加到32，它有效地導致38.4kbps的業務數據率。使用了和案例A中相同的模擬假設和參數，除了LMS的碼片積分長度被優化到32碼片並且信道估計的碼片積分長度被優化到3072碼片(2PCG)，它與擴頻增益成比例，因為 對每個用戶固定為8.4dB。根據50個用戶簡檔考慮最初的10個活動同波束相等功率的用戶，圖28示出了10個用戶的BER平均與SIR的關係曲線。顯然對於17個用戶的情況，跨SIR範圍內SAMIC和SAMIC2檢測器提供勒比SUD更好的性能。SAMIC2檢測器的BER平均範圍從SIR＝0dB的10-4變動到SIR＝-40dB的6×10-3。圖29示出了當SIR＝-10dB時BER平均與活動同波束用戶數量的關係曲線。與M＝16的情況進行比較，顯然增加擴頻增益使得SAMIC/SAMIC2檢測器在1個接收機和17個接收機中都更有效。當K＝40時SAMIC2檢測器的平均BER仍然低於1％。為了在所有活動用戶間觀察BER性能，圖30中SAMIC2檢測器的BER擴展被提供以L＝17情況的除平均BER之外的最大和最小值。證明了由SAMIC2提供的優於SUD的顯著性能改進。
案例C-擴頻增益M＝64 為了進一步評估性能與擴頻增益的關係曲線，可將擴頻增益增加到64同時仍然具有合理的19.2kbps的業務數據率。模擬假設和參數再次與案例B中相同。為了優化性能，可將LMS的碼片積分長度增加到64碼位並且信道估計的碼位積分長度增加到6144碼位(4PCG，它顯然僅比2PCG稍微好些)。圖31示出了根據50個用戶簡檔的最初10個用戶的BER平均與SIR的關係曲線。SAMIC和SAMIC2檢測器顯著地勝過SUD檢測器。因為僅考慮10個用戶，對於高處理的情況SAMIC2檢測器優於SAMIC檢測器的好處沒有顯現。然而SAMIC2優於SAMIC檢測器的優勢隨著用戶數量的增加越來越明顯。因為高處理增益，即使在僅有一個接收機的情況下，SAMIC和SAMIC2檢測器都比SUD作得更好。圖32給出SIR＝-10dB情況下平均BER與用戶K數量的關係曲線。
可以看到活動用戶越多，則對於考慮的用戶數量範圍來說SAMIC2越優於SAMIC。當用戶數量接近50，SAMIC2檢測器可保持低於10-3的平均BER。圖33給出L＝17情況下平均BER連同所有相關用戶間的最大和最小BER。再次，在整個範圍內，SAMIC2檢測器明顯勝過SUD。在最佳方案中，SAMIC檢測器提供K＝45的6.5×10-5BER和K＝50的2.3×10-4BER。
返回鏈路自適應波束形成已結合用於基於衛星的CDMA系統得多用戶檢測進行了分析。提供了一組等式以描述在波束間多用戶環境中消除ATC幹擾和MAI幹擾的算法。若干模擬例子表明了單用戶ATC幹擾消除器的性能以及具有一組衛星饋送元件輸入和美國大陸上的ATC覆蓋區的多用戶SAMIC檢測器的性能。
LMS幹擾算法基於使用期望用戶的導頻信號最小化空間ATC幹擾的影響。已經表明，LMS算法可有效地減輕點源ATC和擴展ATC的ATC幹擾。幹擾消除器可使用大約17個饋送元件輸入和用於LMS的適當的步長和積分長度。使用多於17個饋送元件僅可提供性能輕微的改進和強收斂。然而空間操作的LMS顯然不能消除多址幹擾。已經提出了SAMIC檢測器以提供序列ATC幹擾消除和MAI消除。在波束間多用戶的情況中，SAMIC檢測器利用已知的ATC被消除的位估計和擴頻碼序列/定時以及信道估計來有效地順序地消除ATC幹擾並減輕MAI。結合LMS算法，取決於擴頻增益，與SUD檢測器相比，SAMIC檢測器可顯著提升系統能力。通過使用第二級SAMIC，SAMIC2檢測器可進一步改進性能。通過對波束形成的碼片級信號使用導頻匹配濾波並在一段時間間隔內積分，可獲得信道估計。當Eb/No固定時，信道估計的積分長度顯然是與擴頻增益成比例的PCG數。對於M＝16的情況，SAMIC2檢測器可容忍SIR＝-12dB的大約15個用戶。通過把擴頻增益加倍到32，SAMIC2檢測器可增加容量到SIR＝-10dB的40個用戶。最終對於擴頻增益為64、SIR＝-10dB的情況，SAMIC2檢測器具有50個用戶的10-3的平均BER。
將會理解，基於空間的組件可使用任何空中接口協議以提供基於空間的通信。同樣地，將會理解，輔助地面網絡可使用任何空中接口協議以提供地面通信，同時在地面上使用/再用授權用於基於空間的組件的至少一些頻率。在一些實施例中，基於空間的組件的空中接口協議可是基於GSM的，同時輔助地面網絡的空中接口協議可是基於CDMA的。
在附圖和/或說明書中，已公開了本發明的實施例並且，儘管使用了特定的術語，它們僅用於一般性的和描述性的含義而不是出於限制的目的，本發明的範圍在下面的權利要求書中提出。
權利要求
1.一種通信方法，包括在基於空間的組件處通過基於空間的組件頻帶接收多個信號，所述多個信號包括依賴於與地理區域上所述基於空間的組件進行通信的多個終端的傳輸的幹擾，和不依賴於與所述地理區域上所述基於空間的組件進行通信的多個終端的傳輸的幹擾；以及通過首先減少不依賴於與所述地理區域上所述基於空間的組件進行通信的所述多個終端的傳輸的幹擾，然後減少依賴於與所述地理區域上所述基於空間的組件進行通信的所述多個終端的傳輸的幹擾，來順序地減少所述多個信號的幹擾。
2.如權利要求1所述的方法，其中不依賴於與所述地理區域上所述基於空間的組件進行通信的所述多個終端的傳輸的幹擾包括依賴於通過輔助地面網絡和/或通過與所述輔助地面網絡進行通信的一個或多個終端的傳輸的幹擾，並且其中所述輔助地面網絡和/或與其進行通信的所述一個或多個終端使用所述基於空間的組件的至少一些頻率。
3.如權利要求1所述的方法，其中在所述基於空間的組件處接收的步驟包括使用多個天線饋送元件進行接收。
4.如權利要求3所述的方法，其中順序地減少所述多個信號的幹擾的步驟包括處理導頻信號並基於所述導頻信號的處理為所述多個天線饋送元件確定權重。
5.如權利要求4所述的方法，還包括基於所述處理生成至少一個導頻信號差錯。
6.如權利要求5所述的方法，其中選擇所述天線饋送元件的權重以減少所述至少一個導頻信號差錯的均方測量。
7.如權利要求4所述的方法，還包括將權重應用於由所述天線饋送元件接收的信號以獲得幹擾被減少的信號。
8.如權利要求7所述的方法，其中減少依賴於與所述地理區域上所述基於空間的組件進行通信的所述多個終端的傳輸的幹擾的步驟包括基於所述幹擾被減少的信號確定一組信道估計，根據所述幹擾被減少的信號生成一組位估計，並使用所述一組信道估計和位估計對所述幹擾被減少的信號執行幹擾減少。
9.如權利要求8所述的方法，其中使用所述信道估計和位估計對所述幹擾被減少的信號執行幹擾減少的步驟包括生成第二幹擾被減少的信號，並且其中所述方法還包括基於所述第二幹擾被減少的信號確定一組第二信道估計，根據所述第二幹擾被減少的信號生成一組第二位估計，並使用所述第二信道估計和第二位估計對所述第二幹擾被減少的信號執行幹擾減少。
10.如權利要求1所述的方法，其中在所述基於空間的組件處接收的步驟包括使用至少極化方向上不同的至少兩個天線方向圖在所述基於空間的組件處進行接收。
11.如權利要求8所述的方法，其中根據所述幹擾被減少的信號生成一組位估計的步驟包括使幹擾被減少的信號與擴頻碼相關。
12.如權利要求1所述的方法，其中減少依賴於與所述地理區域上所述基於空間的組件進行通信的所述多個終端的傳輸的幹擾的步驟包括生成位估計，並且所述方法還包括使用所生成的位估計執行幹擾減少。
13.如權利要求1所述的方法，還包括向至少一個衛星網關發送所述多個信號中的至少一些，其中減少所述多個信號的幹擾的步驟在所述至少一個衛星網關處執行。
14.如權利要求13所述的方法，其中所述至少一個衛星網關是基於地面的。
15.如權利要求1所述的方法，其中減少所述多個信號的幹擾的步驟至少部分地在基於空間的組件處以及至少部分地在基於地面的衛星網關處執行。
16.一種系統，包括多個終端，被配置為在基於空間的組件覆蓋區中通過基於空間的組件的頻帶發送多個多址信號；基於空間的組件，被配置為通過基於空間的組件的頻帶接收所述多個多址信號，所述基於空間的組件還接收基於空間的組件頻帶中的幹擾連同所述多個多址信號，所述幹擾包括依賴於所述多個多址信號的分量和不依賴於所述多個多址信號的分量；以及減擾元件，它響應所述基於空間的組件並被配置為對不依賴於所述多個多址信號的幹擾和依賴於所述多個多址信號的幹擾順序執行幹擾減少。
17.如權利要求16所述的系統，還包括輔助地面網絡，包括被配置為通過所述基於空間的組件的頻帶的至少一些發送多個波形的多個發射機，並且其中不依賴於所述多個多址信號的幹擾包括依賴於所述多個波形的分量。
18.如權利要求16所述的系統，其中所述基於空間的組件包括具有多個天線饋送元件的天線，並且所述基於空間的組件被配置為使用具有所述多個天線饋送元件的天線接收所述多個多址信號。
19.如權利要求18所述的系統，其中所述減擾元件還被配置為通過處理由多個終端發送的導頻信號並基於所述導頻信號的處理為所述天線饋送元件確定一組權重來對多個多址信號執行幹擾減少。
20.如權利要求19所述的系統，其中所述處理生成至少一個導頻信號差錯。
21.如權利要求20所述的系統，其中所述減擾元件還被配置成為所述天線饋送元件選擇一組權重以減少至少一個導頻信號差錯的均方測量。
22.如權利要求21所述的系統，其中所述減擾元件還被配置為將所述組權重應用於由所述多個天線饋送元件接收的信號以獲得幹擾被減少的信號。
23.如權利要求22所述的系統，其中所述減擾元件還被配置為基於所述幹擾被減少的信號確定一組信道估計，根據所述幹擾被減少的信號生成一組位估計，並使用所述一組信道估計和所述一組位估計對所述幹擾被減少的信號執行幹擾減少從而生成第二幹擾被減少的信號。
24.如權利要求23所述的系統，其中所述減擾元件還被配置為基於所述第二幹擾被減少的信號確定一組第二信道估計，根據所述第二幹擾被減少的信號生成一組第二位估計，並使用所述一組第二信道估計和所述一組第二位估計對所述第二幹擾被減少的信號執行幹擾減少。
25.如權利要求16所述的系統，其中所述基於空間的組件使用至少極化方向不同的至少兩個天線方向圖接收所述多個多址信號。
26.如權利要求22所述的系統，其中所述減擾元件還被配置為根據所述幹擾被減少的信號生成多個幹擾被減少的位估計，並使用所述多個幹擾被減少的位估計執行幹擾減少。
27.如權利要求16所述的系統，其中所述基於空間的組件還可被配置為向衛星網關重傳所述多址信號，並且其中所述減擾元件位於所述衛星網關處。
28.如權利要求27所述的系統，其中所述衛星網關是基於地面的。
29.一種系統，包括基於空間的組件，被配置為通過衛星頻帶接收來自衛星覆蓋區中的多個終端的多址信號；減擾器，它響應所述基於空間的組件並被配置為對所述多址信號執行同信道幹擾減少以生成多個幹擾被減少的信號；以及檢測器，它響應所述減擾器並被配置為對所述幹擾被減少的信號執行多址幹擾減少。
30.如權利要求29所述的系統，還包括輔助地面網絡，包括被配置為在所述衛星覆蓋區中使用所述衛星頻帶的至少一些頻率來發送多個無線通信信號的多個發射機；其中所述基於空間的組件還通過所述衛星頻帶的至少一些頻率在所述衛星覆蓋區內的所述輔助地面網絡中接收來自所述發射機的所述無線通信信號作為幹擾連同所述多址信號。
31.如權利要求29所述的系統，其中所述基於空間的組件包括具有多個天線饋送元件的天線，並且所述基於空間的組件被配置為使用具有所述多個天線饋送元件的天線接收所述多址信號。
32.如權利要求31所述的系統，其中所述減擾器還被配置為通過處理由所述多個終端發送的導頻信號並基於所述導頻信號的處理為所述天線饋送元件確定一組權重而對所述多址信號執行同信道幹擾減少。
33.如權利要求32所述的系統，其中所述處理生成至少一個導頻信號差錯。
34.如權利要求33所述的系統，其中所述減擾器還被配置成為所述天線饋送元件選擇一組權重以減少所述導頻信號差錯的均方測量。
35.如權利要求34所述的系統，其中所述減擾器還被配置為將所述組權重應用於由所述多個天線饋送元件接收的信號以獲得所述多個幹擾被減少的信號。
36.如權利要求35所述的系統，其中所述檢測器還被配置為基於所述幹擾被減少的信號確定一組信道估計，根據所述幹擾被減少的信號生成一組位估計，並使用所述一組信道估計和所述一組位估計對所述幹擾被減少的信號執行多址幹擾減少從而生成第二幹擾被減少的信號。
37.如權利要求36所述的系統，其中所述檢測器還被配置為基於所述第二幹擾被減少的信號確定一組第二信道估計，根據所述第二幹擾被減少的信號生成一組第二位估計，並使用所述一組第二信道估計和所述一組第二位估計對所述第二幹擾被減少的信號執行多址幹擾減少。
38.如權利要求36所述的系統，其中所述基於空間的組件被配置成使用至少極化方向不同的至少兩個天線方向圖接收所述多址信號。
39.如權利要求35所述的系統，其中所述檢測器還被配置為根據所述幹擾被減少的信號生成多個位估計，並使用所述多個位估計執行多址幹擾減少。
40.如權利要求29所述的系統，其中所述基於空間的組件還被配置為向衛星網關重傳所述多址信號，並且其中所述減擾器和/或所述檢測器位於所述衛星網關處。
41.如權利要求40所述的系統，其中所述衛星網關是基於地面的。
42.如權利要求29所述的系統，還包括至少一個衛星網關，並且其中所述減擾器位於所述基於空間的組件處，所述檢測器位於所述至少一個衛星網關處，並且所述基於空間的組件還被配置為向所述至少一個衛星網關發送所述幹擾被減少的信號。
43.一種用於衛星通信系統的幹擾減少檢測器，所述衛星通信系統包括被配置為接收多址無線通信信號的基於空間的組件，所述多址無線通信信號包括通過衛星頻帶來自衛星覆蓋區中的多個無線終端的同信道幹擾，所述幹擾減少檢測器包括減擾器，它響應所述基於空間的組件並被配置為對所述多址無線通信信號執行同信道幹擾減少以生成多個幹擾被減少的信號；以及檢測器，被配置為對所述幹擾被減少的信號執行多址幹擾消除。
44.如權利要求43所述的幹擾減少檢測器，其中所述減擾器還被配置為通過處理由所述多個無線終端發送的導頻信號並基於所述導頻信號的處理為所述基於空間的組件的一組天線饋送元件確定一組權重而對所述多址無線通信信號執行同信道幹擾減少。
45.如權利要求44所述的幹擾減少檢測器，其中所述減擾器還被配置為生成至少一個導頻信號差錯。
46.如權利要求45所述的幹擾減少檢測器，其中所述減擾器還被配置成為所述天線饋送元件選擇一組權重以減少所述至少一個導頻信號差錯的均方測量。
47.如權利要求46所述的幹擾減少檢測器，其中所述減擾器還被配置為將所述組權重應用於由所述天線饋送元件接收的信號以獲得所述多個幹擾被減少的信號。
48.如權利要求46所述的幹擾減少檢測器，其中所述檢測器還被配置為基於所述幹擾被減少的信號確定一組信道估計，根據所述幹擾被減少的信號生成一組被接收的位估計，並使用所述一組信道估計和所述一組被接收的位估計對所述幹擾被減少的信號執行多址幹擾消除從而生成第二幹擾被減少的信號。
49.如權利要求48所述的幹擾減少檢測器，其中所述檢測器還被配置為基於所述第二幹擾被減少的信號確定一組第二信道估計，根據所述第二幹擾被減少的信號生成一組第二被接收的位估計，並使用所述一組第二信道估計和所述一組第二被接收的位估計對所述第二幹擾被減少的信號執行多址幹擾消除。
50.如權利要求43所述的幹擾減少檢測器，其中所述基於空間的組件使用至少極化方向不同的至少兩個天線方向圖接收包括同信道幹擾的多址無線通信信號。
51.如權利要求43所述的幹擾減少檢測器，其中所述檢測器還被配置為根據所述幹擾被減少的信號生成多個幹擾被減少的位估計，並使用所述多個幹擾被減少的位估計執行多址幹擾消除。
52.如權利要求43所述的幹擾減少檢測器，其中所述基於空間的組件還被配置為向至少一個衛星網關重傳所述多址無線通信信號，並且所述減擾器位於所述至少一個衛星網關處。
53.如權利要求52所述的幹擾減少檢測器，其中所述至少一個衛星網關是基於地面的。
54.如權利要求43所述的幹擾減少檢測器，其中所述減擾器位於所述基於空間的組件處並且所述檢測器遠離所述基於空間的組件。
55.一種用於衛星無線終端系統的網關，所述衛星無線終端系統包括被配置為通過衛星頻帶從衛星覆蓋區中的多個無線終端接收多址無線通信信號的基於空間的組件，所述網關包括減擾器，它響應所述基於空間的組件並被配置為對所述多址無線通信信號執行同信道幹擾減少以生成多個幹擾被減少的信號；以及檢測器，被配置為對所述幹擾被減少的信號執行多址幹擾消除。
56.如權利要求55所述的網關，其中所述減擾器還被配置為通過處理由所述多個無線終端發送的導頻信號並基於所述導頻信號的處理為所述基於空間的組件的一組天線饋送元件確定一組權重而對所述多址無線通信信號執行同信道幹擾減少。
57.如權利要求56所述的網關，其中所述減擾器還被配置為生成至少一個導頻信號差錯。
58.如權利要求57所述的網關，其中所述減擾器還被配置成為所述饋送元件選擇一組信號權重以減少所述導頻信號差錯的均方測量。
59.如權利要求58所述的網關，其中所述減擾器還被配置為將所述一組信號權重應用於由多個天線饋送元件接收的信號以獲得所述多個幹擾被減少的信號。
60.如權利要求58所述的網關，其中所述檢測器還被配置為基於所述幹擾被減少的信號確定一組信道估計，根據所述幹擾被減少的信號生成一組被接收的位估計，並使用所述一組信道估計和所述一組被接收的位估計來對所述幹擾被減少的信號執行多址幹擾消除從而生成第二幹擾被減少的信號。
61.如權利要求60所述的網關，其中所述檢測器還被配置為基於所述第二幹擾被減少的信號確定一組第二信道估計，根據所述第二幹擾被減少的信號生成一組第二被接收的位估計，並使用所述一組第二信道估計和所述一組第二被接收的位估計對所述第二幹擾被減少的信號執行多址幹擾消除。
62.如權利要求55所述的網關，其中所述基於空間的組件使用至少極化方向不同的至少兩個天線方向圖接收所述多址無線通信信號。
63.如權利要求55所述的網關，其中所述檢測器還被配置為根據所述幹擾被減少的信號生成多個幹擾被減少的位估計，並使用所述多個幹擾被減少的位估計執行多址幹擾消除。
64.如權利要求55所述的網關，其中所述減擾器通過處理已被所述基於空間的組件提供給所述減擾器的至少兩個信號而對所述多址無線通信信號執行同信道幹擾減少，其中所述基於空間的組件使用至少極化方向不同的至少兩個天線方向圖接收所述至少兩個信號。
65.如權利要求64所述的網關，其中所述至少兩個天線方向圖是基本上左手圓形極化(LHCP)天線方向圖和基本上右手圓形極化(RHCP)天線方向圖。
66.一種用於基於空間的組件的減擾器，所述基於空間的組件被配置為使用在空間方向和極化方向上不同的至少第一和第二天線方向圖來接收信號的分量，其中所述基於空間的組件被配置為向所述減擾器提供所述信號的分量並且所述減擾器被配置為處理所述信號的分量以減少所述信號的幹擾電平。
67.一種用於基於空間的組件的發射機，它被配置為通過經由第一天線方向圖向無線電終端發送第一信號以及經由至少第二天線方向圖向所述無線電終端發送至少一個第二信號而與所述無線電終端進行通信，其中所述至少一個第二信號與所述第一信號的不同之處至少在於時間延遲值。
68.一種無線電終端，被配置為通過經由基於空間的組件的第一天線方向圖接收第一信號以及經由所述基於空間的組件的至少第二天線方向圖接收至少一個第二信號而與所述基於空間的組件進行通信，其中所述至少一個第二信號與所述第一信號的不同之處至少在於時間延遲值；所述無線電終端被配置為處理所述第一信號以及所述至少一個第二信號以改進至少一個通信性能測量。
69.一種無線通信系統，包括基於空間的組件和輔助地面網絡，其中所述輔助地面網絡通過使用第一組頻率來向多個第一無線電終端提供控制信道和業務信道通信，所述第一組頻率被授權用於基於空間的組件來提供控制信道和/或業務信道通信，並大於授權用於基於空間的組件來提供控制信道和/或業務信道通信的第二組頻率；其中所述第二組頻率優先被所述基於空間的組件用於向地理區域中的多個第二無線電終端提供控制信道和業務信道通信。
70.如權利要求69所述的無線通信系統，其中所述輔助地面網絡不使用所述第二組頻率。
71.一種用於基於空間的組件的減擾器，所述基於空間的組件被配置為從無線電終端接收波形，所述波形包括依賴於來自所述無線電終端的波形的幹擾和不依賴於來自所述無線電終端的波形的幹擾，其中所述減擾器被配置為減少不依賴於來自所述無線電終端的波形的幹擾和減少依賴於來自所述無線電終端的波形的幹擾；並且其中所述減擾器還被配置為重複地減少依賴於來自所述無線電終端的波形的幹擾直到滿足預定準則。
72.如權利要求1所述的方法，還包括重複地減少依賴於所述地理區域上與所述基於空間的組件進行通信的所述多個終端的傳輸的幹擾直到滿足預定準則。
73.如權利要求72所述的方法，其中所述預定準則包括位差錯率。
74.一種減小幹擾的方法，包括使用空間方向和極化方向不同的至少第一和第二天線方向圖在基於空間的組件處接收信號的分量；向減擾器提供所述信號的分量；以及在所述減擾器處理所述信號的分量以減少所述信號的幹擾電平。
75.一種在基於空間的組件和無線電終端之間進行通信的方法，包括經由第一天線方向圖向所述無線電終端發送信號作為第一信號；以及經由至少第二天線方向圖向所述無線電終端發送信號作為第二信號，其中所述第二信號與所述第一信號的不同之處至少在於時間延遲值。
76.如權利要求75所述的方法，其中所述第一天線方向圖與所述第二天線方向圖的不同之處在於空間方向和/或極化方向。
77.如權利要求75所述的方法，其中所述第一天線方向圖跨越第一地理服務區並且所述第二天線方向圖跨越至少部分與所述第一地理服務區重疊的第二地理服務區。
78.如權利要求77所述的方法，還包括經由至少第三天線方向圖向所述無線電終端發送信號作為第三信號，其中所述時間延遲值包括第一時間延遲值，並且所述第三信號與所述第二信號的不同之處至少在於第二時間延遲值。
79.一種在基於空間的組件和無線電終端之間進行通信的方法，包括經由第一天線方向圖向所述無線電終端發送信號作為第一信號；以及經由至少第二天線方向圖向所述無線電終端發送信號作為第二信號，其中所述第二信號與所述第一信號的不同之處在於唯一的特徵。
80.如權利要求79所述的方法，其中所述唯一的特徵包括時間延遲值、導頻信號、位序列、中置碼、前置碼和/或所述信號的擴頻碼。
81.一種與基於空間的組件進行通信的方法，包括經由所述基於空間的組件的第一天線方向圖接收第一信號並且經由所述基於空間的組件的至少第二天線方向圖接收至少一個第二信號，其中所述至少一個第二信號與所述第一信號的不同之處至少在於時間延遲值；以及處理所述第一信號和所述至少一個第二信號以改進至少一個通信性能測量。
82.一種用於無線通信系統的通信方法，所述無線通信系統包括基於空間的組件和輔助地面網絡，所述方法包括使用大於授權用於所述基於空間的組件以提供控制信道和/或業務信道通信的第二組頻率的授權用於所述基於空間的組件以提供控制信道和/或業務信道通信的第一組頻率，從所述輔助地面網絡向多個第一無線電終端提供控制信道和業務信道通信；以及使用所述第二組頻率，從所述基於空間的組件向地理區域中的多個第二無線電終端提供控制信道和業務信道通信。
83.如權利要求82所述的方法，其中所述輔助地面網絡不使用所述第二組頻率。
84.一種減小幹擾的方法，包括使用相應的多個不同的天線方向圖在基於空間的組件處接收信號的多個分量；選擇用於處理的所述接收信號分量的子集；向減擾器提供所選擇的所述接收信號分量的子集；以及在所述減擾器處理所選擇的所述接收信號分量的子集以減少所述信號的幹擾電平。
85.如權利要求84所述的方法，其中所述天線方向圖差別在於空間方向和/或極化方向。
86.如權利要求84所述的方法，其中選擇所述接收信號分量的子集的步驟包括基於所述信號的特徵選擇所述接收信號分量的子集。
87.如權利要求86所述的方法，其中所述信號的特徵包括與所述信號相關聯的地理位置、與所述信號相關聯的信號強度或與所述信號相關聯的信號質量。
88.如權利要求84所述的方法，其中所述信號包括返回鏈路控制信道信號。
89.如權利要求84所述的方法，還包括確定所述信號的源的地理位置；其中選擇用於處理的所述接收信號分量的子集的步驟包括選擇接收信號分量的子集以使針對所確定的地理位置，為所述信號提供改進的性能測量。
90.如權利要求89所述的方法，其中所述性能測量包括信號幹擾比和/或信噪比。
全文摘要
衛星通信方法包括通過衛星頻帶在基於空間的組件處接收來自衛星覆蓋區中的多個無線終端的、包含同信道幹擾的通信信號以及通過(a)對通信信號執行同信道幹擾減少以生成多個幹擾被減少的信號和通過(b)對幹擾被減少的信號執行多址幹擾消除來減少通信信號中的幹擾。一種用於衛星通信系統的幹擾減少檢測器包括被配置為對通信信號執行同信道幹擾減少以生成多個幹擾被減少的信號的減擾器和被配置為對幹擾被減少的信號執行多址幹擾消除的檢測器。還公開了包括幹擾減少檢測器的衛星通信系統和衛星網關。
文檔編號H04B7/185GK101095297SQ200580045897
公開日2007年12月26日 申請日期2005年12月21日 優先權日2005年1月5日
發明者D·鄭, P·D·卡拉比尼斯 申請人:Atc科技有限責任公司