CN101517923A - 多卫星通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星通信系统和方法。所述通信系统可以包括与两个卫星进行通信的网关。所述卫星被配置为接收来自第一多个用户的极化信号和来自第二多个用户的正交极化信号。所述信号可以是OFDM信号。用户终端可以包括指向至少一个卫星并被配置为接收OFDM信号的天线。OFDM信号时间与卫星所服务的地理区域内的所有用户终端的最长传送时间差成比例。本发明还公开了利用多个卫星的各种其他通信方案。

Description

多卫星通信系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2006年8月22日提交的题目为“Feeder LinkPolarization Diversity”的共同转让的美国临时申请No.60/823,126的优先权，针对所有目的其全部内容通过引用合并于此。

本申请要求2006年8月22日提交的题目为“Downstream BroadBeam Diversity”的共同转让的美国临时申请No.60/823,127的优先权，针对所有目的其全部内容通过引用合并于此。

本申请要求2006年8月22日提交的题目为“Downstream BroadBeam Diversity With Interference Cancellation”的共同转让的美国临时申请No.60/823,128的优先权，针对所有目的其全部内容通过引用合并于此。

本申请要求2006年8月22日提交的题目为“Downstream BroadBeam Diversity”的共同转让的美国临时申请No.60/823,131的优先权，针对所有目的其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开总体上涉及多卫星通信，涉及但不限于多卫星的功率受限的通信、利用正交频分复用的多路下游卫星通信系统。

背景技术

卫星是功率受限的。这就是说，卫星具有受限量的功率，必须用于通信、推进、处理、转向等。增大可用功率是非常昂贵的。因此，通常使用较紧的功率预算来设计卫星系统。向通信链路提供增大的功率是非常昂贵的。另一方面，通信链路的质量与通信链路的功率成比例。因此，在考虑通信链路的功率需求时，通常要达成质量和成本之间的平衡。

一些卫星提供较高功率的前向服务链路和较低功率的返回馈线链路。例如，卫星可以提供100W的前向服务链路和10W的返回馈线链路。用户终端通常较小并具有较宽的波束，因此需要来自卫星的较高功率的前向服务链路。另一方面，网关通常具有较大的窄波束，指向允许较低功率的返回馈线链路的卫星。

一些卫星使用右旋或左旋极化信号与网关或用户终端进行通信。这样做允许第二卫星使用相反极性在相同的带宽之内和在相同的地理区域内操作，而不干扰第一卫星，因此相对于单卫星系统提供了两倍带宽。其他系统使用除了右旋和左旋极化以外的其他正交信号。

此外，用户终端可以采用能够收集来自目标卫星邻近的卫星的潜在干扰信号的小孔径宽波束天线。例如，移动用户终端可以采用具有较大波束宽度的天线，以便在用户终端运动时更容易指向目标卫星。这些潜在干扰信号可以影响从目标卫星接收目标信号。通常，可以采用连续干扰消除技术来从目标信号中去除这些干扰信号，这种去除的成功程度是变化的。

另一方面，网关天线通常比用户终端天线更大。相应地，可以对卫星和网关之间的返回链路提供比卫星和用户终端之间链路的功率更低的功率。此外，由于这些通常具有较低功率的信号，网关和卫星之间的性能增益可能较为重要。

本领域中，通常需要在不极大地增加总体卫星系统的成本的情况下，提供卫星通信链路功率的增大。本领域中，还需要提供一种卫星通信系统，补偿来自邻近卫星的干扰效应。本领域中，通常还需要在不极大地增加总体卫星系统的成本的情况下，提供具有增大的信号强度的卫星通信链路。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供了一种卫星通信系统。所述卫星通信系统可以包括：网关；第一卫星以及第二卫星。第一卫星被配置为接收来自第一多个用户的极化信号和来自第二多个用户的正交极化信号。第一卫星向网关发送所述极化信号和所述正交极化信号。第一卫星还从网关接收第一馈线信号，并向第一多个用户发送第一馈线信号。第二卫星被配置为接收来自第一多个用户的极化信号和来自第二多个用户的正交极化信号。第二卫星向网关发送所述极化信号和所述正交极化信号。第二卫星还从网关接收第二馈线信号，并向第二多个用户发送第二馈线信号。

第一和第二卫星可以在相同的轨道槽(orbital slot)或不同的轨道槽内运行。网关可以包括两根天线。第一天线被配置为从第一和第二卫星接收极化信号，第二天线被配置为从第一和第二卫星接收正交极化信号。极化信号可以是左旋极化信号，正交极化信号可以是右旋极化信号。可选地，极化信号可以是右旋极化信号，正交极化信号可以是左旋极化信号。

在本发明的另一实施例中，网关包括：第一天线，被配置为从第一卫星接收极化信号；第二天线，被配置为从第一卫星接收正交极化信号；第三天线，被配置为从第二卫星接收极化信号；以及第四天线，被配置为从第二卫星接收正交极化信号。

本发明的实施例中的极化信号和正交极化信号可以包括扩频信号。这些信号可以采用TDM、TDMA、CDMA、SCDMA、FDM、OFDM、WDM、FHSS、DSSS等编码和/或接入方案。

根据本发明的一个实施例，提供了一种卫星通信方法。在第一卫星处，所述方法包括：接收来自第一多个用户的极化信号和来自第二多个用户的正交极化信号，以及向网关发送所述极化信号和所述正交极化信号。在第二卫星处，所述方法还包括：接收来自第一多个用户的极化信号和来自第二多个用户的正交极化信号，以及向网关发送所述极化信号和所述正交极化信号。还可以在第一和第二卫星处分别接收第一和第二馈线信号。第一卫星向第一多个用户发送第一馈线信号，第二卫星向第二多个用户发送第二馈线信号。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种包括两根天线的网关。所述网关包括，第一天线，被配置为从第一卫星和第二卫星接收极化信号，并被配置为向第一卫星发送信号。所述网关还包括第二天线，被配置为从第一卫星和第二卫星接收正交极化信号，并被配置为向第二卫星发送信号。第一天线被配置为，通过第一卫星向第一多个用户发送信号。第二天线被配置为，通过第二卫星向第二多个用户发送信号。第一和第二卫星可以位于相同轨道槽。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种包括四根天线的网关。所述网关包括：第一天线，被配置为从第一卫星接收极化信号；以及第二天线，被配置为从第一卫星接收正交极化信号。所述网关还包括：第三天线，被配置为从第一卫星接收极化信号；以及第四天线，被配置为从第二卫星接收正交极化信号。第一天线和/或第三天线向第一卫星发送馈线信号，第二天线和/或第四天线向第二卫星发送馈线信号。第一和第二卫星可以位于不同的轨道槽。

在本发明的又一实施例中，本公开提供了一种卫星通信系统，所述卫星通信系统包括多个卫星、网关和通过卫星与网关进行通信的多个用户终端。所述网关包括分别指向特定卫星的多根天线。每根天线可以向卫星发送相同的信号。所述信号可以是OFDM信号。用户终端可以包括指向至少一个卫星并被配置为接收OFDM信号的天线。OFDM信号时间与卫星所服务的地理区域内的所有用户终端的最长传送时间差成比例。所述传送时间差是至用户终端的最长传送路径上的信号传送时间与最短传送路径上的信号传送时间之间的差的度量。

OFDM信号内的正交子载波数目可以与OFDM符号时间成比例。网关使用正交幅度调制、相移键控或其他数字键控和/或调制方案来对信号进行调制。所述系统可以包括三个卫星和网关处的三根天线。卫星可以位于邻近、相邻和/或相同的轨道槽内。用户终端可以处于固定位置、运动中、海上、太空中、空中等。用户终端处的天线可以是具有大孔径的宽波束天线。

根据本发明的另一实施例，还提供了一种使用正交频分复用(OFDM)通过多个卫星与多个用户终端进行通信的方法。多个用户终端可以位于地理区域之内。所述方法可以将数据流转换为OFDM信号。OFDM符号时间可以与卫星所服务的地理区域内的用户终端处的最大传送时间差成比例。所述传送时间差可以被计算为：至用户终端的最长传送路径上的信号传送时间与最短传送路径上的信号传送时间之间的差值。可以对卫星所服务的地理区域内的每个用户终端来计算传送时间差。最大的差值可以用于设置OFDM符号时间。一旦准备好OFDM信号，则通过多根天线发送该信号。

还提供了另一种卫星通信系统。所述卫星通信系统包括：多个卫星、具有多根天线的网关以及固定的参考终端。所述系统还包括多个移动和/或固定的用户终端。网关处的多根天线分别指向所述多个卫星中的一个。固定的参考终端可以包括一根或多根天线，指向所述多个卫星并被配置为通过所述多个卫星从网关接收信号。网关可以被配置为对从网关发送至多个移动用户终端的信号进行预校正。定时预校正可以基于在参考终端处接收的信号之间的延时。可以在参考终端处记录定时延迟信息，并通过卫星或经由替代技术(如通过互联网等)将该定时延迟信息发送至网关。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种通过多于一个卫星中继与网关进行通信的用户终端。所述用户终端包括：天线、分离器模块和加法器模块。所述天线被配置为接收复合信号。所述复合信号可以包括通过第一卫星从第一用户发送的第一信号、通过第二卫星从第一用户发送的第二信号、以及通过第二卫星从第二用户发送的第三信号。所述第一信号和第二信号可以是作为来自发射机、网关或用户终端的相同信号发送至第一和第二卫星的。分离器模块可以被配置为从复合信号中分离第三信号，然后从第三信号中减去复合信号。然后，复合信号包括第一和第二信号，所述第一和第二信号是从相同发射机发送的相同信号。分离器可以包括RAKE接收机或迭代合并器。天线可以是宽波束天线。

根据本发明的另一实施例，提供了一种卫星通信系统。所述卫星通信系统包括：具有一根或多根天线的网关、至少包括第一和第二卫星的多个卫星；以及通过所述多个卫星与网关进行通信的多个用户终端。所述用户终端包括天线、分离器模块和加法器模块。如上所述来配置用户终端。所述多个卫星和/或第一和第二卫星可以位于相同、不同、相邻和/或邻近的轨道槽。网关可以包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10根或更多根天线。

卫星通信系统还可以至少包括第三卫星。在用户终端处接收的复合信号还可以包括：通过第三卫星从网关发送的第四信号，以及通过第三卫星从第二用户发送第五信号。当第一信号和第四信号从网关发送时，所述第一信号和第四信号可以是相同的信号。分离器模块可以被配置为从复合信号中分离第五信号。加法器模块可以被配置为从复合信号中减去第五信号。

根据本发明的另一实施例，公开了另一卫星通信方法。所述卫星通信方法可以包括：在用户终端处，从至少两个卫星接收复合信号。所述复合信号可以包括：通过第一卫星从第一用户发送的第一主要信号、通过第一卫星从第二用户发送的第一次要信号、通过第二卫星从第三用户发送的第二主要信号、以及通过第二卫星从第二用户发送的第二次要信号。第一次要信号和第二次要信号是作为相同的信号发送至第一和第二卫星的。所述方法还包括，从复合信号中分离第一和第二次要信号，然后复合信号中减去第一和第二次要信号。

根据本发明的一个实施例，提供了另一卫星通信网关。所述网关可以包括第一和第二天线。第一天线可以被配置为从第一卫星接收信号，所述信号至少包括来自第一用户的第一信号。第二天线可以被配置为从第二卫星接收第二信号，所述第二信号至少包括来自第二用户的第二主要信号、以及第二次要信号。第二次要信号可以包括来自第一用户的第一信号的版本。网关还可以包括：解调器-再调制器，被配置为从第二信号中分离第二主要信号；以及加法器，被配置为从第二信号中减去第二主要信号，剩下第二次要信号。网关还可以包括：合并器，被配置为将在第一天线处接收的第一信号与在第二天线处接收的第二次要信号进行合并。根据本发明的一个实施例，第一用户和/或网关未租用接入第二卫星。

卫星通信网关还可以包括第三天线，被配置为从第三卫星接收信号。所述第三信号至少包括来自第三用户的第三主要信号、以及第三次要信号。第三次要信号可以包括来自第一用户的第一信号的版本。网关还可以包括：解调器-再调制器，被配置为从第三信号中分离第三主要信号；以及加法器，被配置为从第三信号中减去第三主要信号，剩下第三次要信号。网关还可以包括：合并器，被配置为将在第一天线处接收的第一信号与在第三天线处接收的第三次要信号进行合并。根据本发明的一个实施例，第一用户和/或网关未租用接入第三卫星。

在一个实施例中，网关可以包括一个或多个合并器和/或再调制器/解调器。在另一实施例中，合并器可以是最大比合并器。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种卫星通信方法。所述方法包括：从第一卫星接收第一信号。来自第一卫星的信号可以至少包括来自第一用户的第一信号。所述方法还包括：从第二卫星接收第二信号。来自第二卫星的信号可以至少包括来自第二用户的第二主要信号、以及第二次要信号。第二次要信号可以包括第一信号的版本。可以从第二信号中消除第二主要信号。然后，可以将产生的第二信号与第一信号合并。所述方法还可以包括：在合并之前对第一或第二信号进行延迟。所述合并可以包括最大比合并。所述消除可以包括使用噪声消除技术和/或前向纠错(FEC)解码和/或编码来对第二信号进行解调。第一用户可以租用接入第一卫星，但未租用接入第二卫星。

根据本发明的另一实施例，所述卫星通信方法还可以包括：从第三卫星接收第三信号。来自第三卫星的第三信号至少包括来自第三用户的第三主要信号、以及第三次要信号。第三次要信号可以包括第一信号的版本。可以使用干扰消除技术从第三信号中消除第三主要信号。然后，可以将产生的第三信号与第一信号进行合并。第一用户未租用接入第三卫星。

根据本发明的一个实施例，提供了另一卫星通信方法。所述方法包括：从第一和第三卫星接收第一和第三信号。第一信号至少包括来自第一用户的第一主要信号和来自第二用户的第二信号。第三信号至少包括来自第三用户的第三主要信号以及所述第二信号。可以在网关处接收这些信号。所述方法还包括：从第一信号的版本中分离第二信号，并从第三信号中分离第二信号。然后可以将从第一信号中分离的第二信号和从第三信号中分离的第二信号进行合并。根据本发明的另一实施例，第二用户和/或网关未租用接入第一或第三卫星。

根据下文提供的详细描述，本公开的其他适用领域将变得显而易见。应当理解，尽管示出了各种实施例，但是，详细说明和具体示例仅仅为了示意，并不必须限制本公开的范围。

附图说明

图1A示出了根据本发明一个实施例的卫星通信系统的前向链路。

图1B示出了根据本发明一个实施例的卫星通信系统的返回链路。

图2示出了根据本发明一个实施例的图1B所示的卫星通信系统的返回链路的方框图。

图3示出了根据本发明一个实施例的在网关处具有四根天线的卫星通信系统。

图4示出了图3所示的卫星通信系统的返回链路的方框图。

图5示出了根据本发明另一实施例的从网关至用户终端的前向或下游信道。

图6示出了根据本发明另一实施例的可以用于在下游链路上发送数据的可变长度超帧结构。

图7是描述了根据本发明一个实施例的用于将从网关处的天线接收的复合信号进行合并的方法的方框图。

图8示出了根据本发明的另一实施例的用于将从网关处的天线接收的复合信号进行迭代合并的方法的方框图。

图9示出了根据本发明的另一实施例的用于将从两根分离的天线接收的信号进行合并的方法。

图10示出了根据本发明的一个实施例的卫星通信系统，包括具有三根天线的网关、三个卫星和移动用户终端。

图11示出了根据本发明的一个实施例在地理区域内两个不同用户终端120处接收的两个信号的路径。

图12A和12B分别示出了根据本发明一个实施例的在用户终端处从三个卫星接收的具有不同路径延迟的三个信号。

图12C示出了分解根据本发明一个实施例的在用户终端处从三个卫星接收的三个信号，这三个信号具有不同的路径延迟以及比其中的两个信号的路径延迟更短的符号时间。

图13A-C示出了根据本发明一个实施例的OFDM发射机的方框图。

图14A-C示出了根据本发明一个实施例的OFDM接收机的方框图。

图15是示出了根据本发明一个实施例的将数据流转换为OFDM信号的流程图。

图16示出了根据本发明一个实施例的具有宽波束参考终端的卫星通信系统。

图17示出了根据本发明一个实施例的具有窄波束参考终端的卫星通信系统，其中所述参考终端具有三根天线。

图18描述了示出多个用户终端的公共卫星通信系统，其中每个用户终端通过独立的卫星与网关进行通信。

图19A示出了根据本发明一个实施例的卫星通信系统。

图19B示出了根据本发明另一实施例的另一卫星通信系统。

图20示出了根据本发明一个实施例的用于将三个信号(A、B和C)进行合并的方法的流程图，其中所述三个信号是通过多个卫星在用户终端处作为复合信号来接收的。

图21示出了根据本发明另一实施例的另一卫星通信系统。

图22示出了根据本发明另一实施例的用于对从次要卫星接收的信号进行分离和相加的流程图。

图23示出了根据本发明一个实施例的卫星通信系统。

图24示出了根据本发明一个实施例的用于将从用户终端接收的信号进行合并的方法的流程图。

图25示出了根据本发明另一实施例的卫星通信系统。

图26示出了根据本发明另一实施例的又一卫星通信系统。

图27示出了根据本发明另一实施例的对从次要卫星接收的信号进行分离和相加的流程图。

在附图中，类似的组件和/或特征可以具有相同的参考标记。此外，可以通过参考标记之后添加用于在类似组件间进行区分的短划线和第二标记来对相同类型的各个组件进行区分。如果仅在说明书中使用第一参考标记，则不论第二参考标记如何，其描述适用于具有相同的第一参考标记的任一类似组件。

具体实施方式

以下描述仅提供优选的示例性实施例，并不意在限制本公开的范围、适用性或配置。更合理地，优选示例性实施例的以下描述将向本领域的技术人员提供用于实现优选示例性实施例的实现描述。应当理解，在不背离所附权利要求所述的精神和范围的前提下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

在一个实施例中，本公开提供了卫星通信系统，包括：网关、第一卫星和第二卫星。第一和第二卫星在轨道中的位置足够接近，使其均可以接收到由第一组和第二组用户终端发送的信号。第一组用户终端可以接收和发送第一极化的信号，第二组用户终端可以发送和接收正交极化信号。第一卫星通过第一前向馈线链路从网关接收第一信号，并且向第一组用户终端重新发送第一信号。类似地，第二卫星通过第二前向馈线链路从网关接收第二信号，并且向第二组用户终端发送第二信号。第一信号的极化可以与第二信号的极化正交。

第一用户终端可以向第一和第二卫星发送极化的返回信号。类似地，第二用户终端可以向第一和第二卫星发送正交极化的返回信号。因此，两个卫星均可以装配有天线和/或天线单元以及从第一和第二组用户终端接收极化和正交极化信号的接收机。例如，极化信号可以是右旋极化信号，正交极化信号可以是左旋极化信号。卫星天线还可以具有足够宽的波束大小，以便与第一和第二组用户终端内的所有或多数用户进行通信。第一和第二卫星可以向网关重新发送极化信号和正交极化信号。因此，可以建立两个卫星与网关的两条极化链路和两条正交极化链路。

在网关处，在第一天线接收复合极化信号，在第二天线接收复合正交极化信号。在两个天线处，网关均可以包括接收机。这些接收机可以包括将复合信号合并为单个信号的电路。由于程差，从第一卫星接收的信号和从第二卫星接收的信号在时间上可能不能对齐。可以采用迭代合并器或RAKE接收机(例如具有低自相关直接序列扩频信令)来对复合信号进行正确合并。

如果两个卫星中的每一个仅被装配为提供单个极化返回链路，则例如返回馈线链路仅可以提供10W的功率，前向服务链路可以提供90W的功率。使用本发明的实施例，通过向两个卫星中的每一个提供两条10W的馈线线路，可以使返回馈线链路加倍。因此，总通信功率预算中较小的增大，可以使返回馈线链路功率加倍。通过该示例，功率仅增大10％。而增益的增大却是双倍的。例如，在其他示例中，如果前向链路提供95W而返回链路提供5W，则功率仅增加5％。当然，上述功率数字仅是完全示例性的。根据返回和馈线链路的功率使用，可以使用其他各种功率预算。这些数字仅用来示出，卫星功率使用中较小的增大如何提供返回馈线链路功率的较大增大。

本发明的另一实施例提供了一种具有四根天线的网关，与至少两个卫星进行通信。两个卫星中的每一个提供与四根网关天线中的两根进行通信的极化和正交极化的返回馈线链路信号。这些卫星可以位于相同或不同轨道槽，但是距离足够远以便网关处的单根天线能够与单个卫星进行通信。相应地，第一卫星提供与第一网关天线之间的极化馈线链路和与第二网关天线之间的正交极化馈线链路。第二卫星提供与第三网关天线之间的极化馈线链路和与第四网关天线之间的正交极化馈线链路。在网关处对类似的极化信号进行合并。在该实施例中，使用先前公开的技术，考虑到路径延迟一般有多个符号长，对分离的信号进行迭代合并。

图1A示出了根据本发明一个实施例的卫星通信系统的前向链路。具有两根天线131-A、131-B的网关130可以与例如互联网的网络(未示出)相耦合。网关130使用两根卫星天线131-A、131-B，通过馈线链路与卫星110-A、110-B进行双向通信。前向馈线链路136从网关130向卫星110传送信息。在该实施例中，第一馈线链路136-A是右旋极化的，第二馈线链路136-B是左旋极化的。尽管使用右旋和左旋极化来描述本发明的该实施例，但是可以采用其他正交方案。尽管未示出，在该系统中可以有多个网关130。

卫星110可以执行对来自网关的信号的交换，或者可以是将来自网关的信号转发至用户终端120的弯管(反之亦然)。信息可以双向通过每个卫星110。当与网关或用户终端进行通信时，卫星110可能使用一个或多个天线或相控阵列。在该实施例中，卫星110互相相距2°之内。即卫星可以在相同的轨道槽内。如图所示，第一卫星110-A通过第一天线131-A与网关进行通信，第二卫星110B通过第二天线131-B与网关进行通信。两个卫星通过独立的服务链路与第一和第二组用户终端进行通信。由于两个卫星110在相同的轨道槽内，因此网关130处的两根天线131均可以看到两个卫星110。第一网关天线131-A使用一个方向(例如右旋)极化的第一信号136-A与第一卫星110-A进行通信，第二网关天线131-B使用相反方向极化(例如左旋极化)的第二链路136-B与第二卫星110-B进行通信。

如图所示，第一卫星110-A使用第一下行链路信号126-A与第一组用户终端120-A进行通信，第二卫星110B使用第二链路信号126-B与第二组用户终端120-B进行通信。每个用户终端120可以包括天线115或各种天线单元。第一下行链路信号126-A可以是右旋极化信号，第二下行链路信号126-B可以是左旋极化信号，反之亦然。根据本发明的实施例，第一组用户终端处的天线115-A可以是右旋极化的，第二组用户终端处的天线115-B可以是左旋极化的。

可以将来自/发往卫星的通信数据聚集在窄波束中，该窄波束聚集在例如大城市区的局部地理区域上的。类似地，还可以将通信数据聚集在覆盖例如美国大陆(CONUS)的广大地理区域的宽波束中。还可以同时使用窄波束和宽波束来对数据进行通信。

来自卫星110的下行链路信号126可以包括：广播分量，被发送至宽波束内的所有用户终端；以及多个区域性或窄波束数据，仅被发送至特定窄波束内的用户终端120。窄波束可以指向特定地理位置。例如，第一卫星110-A可以与在一个地理位置内的用户终端120-A进行通信，第二卫星110-B可以与在第二地理位置内的用户终端120-B进行通信。在另一实施例中，第一组用户终端115-A和第二组用户终端115-B的地理位置可以重叠或覆盖相同的地理区域。可以使用例如TDM、FDM、OFDM、CDMA、两者结合、扩频方案或类似的复用方案来发送宽和窄波束内的数据。宽和窄波束内的数据可以使用相同的载波频率和/或频带。

该实施例中的用户终端120可以双向耦合至卫星110来提供与网关130的连接。每个用户终端120可以通过下行链路信号126从卫星110接收信息。用户终端包括可以用于的天线。

用户终端120可以具有与单个接收机相耦合的多根天线。用户终端120可以处在固定或移动的位置，或可以是移动的。在该实施例中，用户终端120与一个或两个卫星110中的单个收发机交互。其他实施例可能允许用户终端120与多个收发机交互，所述多个收发机与轨道或非轨道装置(例如基于空中、地面或海上)进行通信。用户终端120的一些实施例允许这些模式之间的切换。

在不同实施例中，网络(未示出)可以与网关130连接，可以是任何类型的网络，并可以包括例如：互联网、IP网络、内部网络、广域网(“WAN”)、局域网(“LAN”)、虚拟专用网、公共交换电话网络(“PSTN”)、计算机群和/或支持这里所述的设备间数据通信的任何其他类型的网络。网络120可以包括有线和无线连接，包括光链路。根据本公开，对于本领域的技术人员来说，许多其他示例是可能的而且显而易见。如多个实施例所述，网络可以将同样与卫星110进行通信的其他网关(未示出)与网关130相连接。

图1B示出了根据本发明一个实施例的卫星通信系统的返回链路。第一组用户终端120-A和第二组用户终端120-B均使用返回服务链路125向第一和第二卫星110发送数据。根据本发明的该实施例，来自第一组用户终端120-A的信号可以是右旋极化信号，来自第二组用户终端120-B的信号可以是左旋极化信号。两个卫星110均装配有可以接收右旋极化信号和左旋极化信号的天线。

然后，每个卫星110可以使用返回馈线链路135，向网关130发送右旋和左旋极化信号。网关处的两根天线131可以被指向和/或具有足够宽的波束来从两个卫星接收信号。在网关处，可以通过第一天线131-A接收右旋极化信号，可以通过第二天线131-B接收左旋极化信号。因此，网关从两个卫星110-A、110-B接收来自第一组用户终端115-A的数据，也可以从两个卫星110-A、110-B接收来自第二组用户终端115-B的数据。因此，在网关处从两个卫星接收到的信号比从单个卫星接收到的信号具有增大的增益。在以下情况下，该增大的增益可以是双倍。

图2示出了根据本发明的一个实施例的图1B所示卫星通信系统的返回路径部分的方框图。该方框图示出了与无线电装置122耦合的数字信号处理器121和作为每个用户终端120的一部分的天线115。卫星110也被示为弯管系统。在其他实施例中，卫星可以提供交换和/或其他信号处理。在与天线113耦合的接收机无线电装置111处，从用户终端120接收信号，并经由无线电装置112和天线114重新发送该信号。如图所示，每个卫星110包括两个接收机-发射机对，一个用于右旋极化，一个用于左旋极化。在其他实施例中，卫星还可以包括接收无线电和发送无线电之间的处理和/或切换。还示出了具有两根天线133的网关，两根天线133分别与无线电装置131和信号处理器132耦合。

图3示出了根据本发明的一个实施例的在网关处具有四根天线的卫星通信系统的返回路径部分。根据本发明的该实施例，卫星110足够远离，使得网关处的天线133不能同时看到两个卫星。例如，卫星可以处于不同的轨道槽。第一天线133-1从第一卫星110-A接收右旋极化信号135-A-1。第二天线133-2从第一卫星110-A接收左旋极化信号135-B-1。第三天线133-3从第二卫星110-B接收右旋极化信号135-A-2。第四天线133-4从第二卫星110-B接收左旋极化信号135-B-2。因此，每个卫星通过四根天线向网关提供左旋和右旋极化链路。

图4示出了图3所示的卫星通信系统的示例性方框图。除了具有四根天线133、无线电装置131和信号处理器132以外，该方框图类似于图2所示的方框图。

图5是根据本发明另一实施例的从网关115至用户终端120的前向或下游信道500。所有用户终端120可以从第一或第二卫星接收接收前向信道504。在该实施例中，不同的用户终端130共享固定符号速率的信道。然而，不同的用户可以根据其操作信噪比，采用不同的调制和码点来发送数据。前向信道204的每个子信道或队列块208发往特定用户终端130，并由前向信道204中的较大箭头内的箭头来表示。不同大小的箭头表示每个子信道208可以进行的编码和调制的差异。

如图6所示，系统使用可变长度超帧504结构来在下游发送数据。因此，每个超帧504可以包括首部和成帧开销(未示出)，以及针对不同用户的数据，使得每个用户终端120可以接收其自己的子信道508。在一些实施例中，子信道508和超帧504的大小可以改变。例如，超帧504可以包括两个子信道508(包含采用QPSK-2/3的数据)，接着是采用8PSK-8/9的三个子信道。

不同的用户可以根据其操作信噪比，以不同的调制和码点来发送数据。前向信道504中的每个子信道或队列块508发往特定用户终端120，并由前向信道504中的较大箭头内的箭头来表示。不同大小的箭头表示每个子信道508可以进行的编码和调制的差异。

本发明的实施例可以采用各种其他编码和调制方案。例如，馈线或服务链路可以是扩频信号。例如，链路还可以采用TDM、TDMA、CDMA、SCDMA、FDM、OFDM、WDM、FHSS、DSSS或类似的复用或信道接入方案。

图7是示出了根据本发明的一个实施例用于将来自网关处的天线的极化信号进行合并的方法的方框图。返回参照图1B，网关通过一根天线从至少两个卫星接收右旋极化信号，并从至少两个卫星接收左旋极化信号。当在相同极化期间发送信号时，所述信号由于传播至天线的不同程差而相对于彼此产生延迟。例如，可以使用RAKE接收机对两个信号进行合并。在方框705处，接收机可以首先使用低噪声放大器对接收的信号进行放大。然后，在方框1710处，对该放大的信号进行频率下转换。例如，频率下转换器可以使用混频器来将信号与来自本地振荡器的信号进行合并。例如，在方框715处，可以使用RAKE接收机对该信号进行分离。RAKE接收机在本领域是公知的。RAKE接收机可以简单地确定两个信号之间的延迟。在一些实施例中，RAKE接收机可以使用测试码来确定路径延迟。

在方框720，可以对信号之一或两者进行延迟，以便在时间上将两个信号对齐。例如，如果使用直接序列扩频码等对该信号进行编码，则在方框725，使用例如码产生器730来对相应信号进行解扩。在其他实施例中，根据系统所使用的调制方案，对每个信号进行解调或解码。例如，如果使用OFDM对信号进行调制，则使用快速傅立叶变换对信号进行解调。在方框735，可以将解扩或解调的信号相加。在一个实施例中，加法器735可以使用等增益合并，其中使用相等的权值来对每个信号进行相加。在另一实施例中，可以使用最大比合并对信号进行相加。可以基于合并的输出的信噪比(SNR)对信号进行合并。

图8是示例接收机结构800的基本框图，结构800适于处理包括从图1B中卫星110-A和110-B发送的各个信号中的成分的信号。结构800包括低噪声放大器(LNA)804、频率下转换器(DC)886、匹配滤波器(MF)808、迭代合并器(IC)810、处理模块(相位时间放大器)812以及数据检测器(检测)814。天线802接受要由接收机结构800处理的复合信号。在其他实施例中，输入802可以简单地是一种端口，通过该端口可以从另一设备传送复合信号。低噪声放大器804对复合信号进行放大，并且频率下转换器806使信号下变频至基带。使用适合的匹配滤波器808对该信号(现在是复信号)进行滤波，并且以每符号一次的速率对该信号进行采样。其结果是采样的复输出z(n)，将z(n)提供给迭代合并器810并提供给处理模块812。

处理模块812估计各个信号路径分量的相位、时间和幅度。在以下的论述中，相位和幅度的估计表示为w_l，而路径延迟的时间估计表示为τ_l。对于包括通过不同路径发送的L个单个信号中成分的复合信号，处理模块812针对L个单个信号中的每个信号，产生w_l的估计和τ_l的估计。在图1B所示的实施例中，L＝2。处理模块812可以以许多方式来实现。例如，一种技术可以使用接收信号的自相关，不同地接收到的分量将作为由接收信号分量的延迟扩展在时间上分离的相关峰值而出现。

迭代合并器810使用由处理模块812产生的w_l和τ_l来处理采样的复输出z(n)，以产生接收序列的估计。最后，检测器814可以使用接收序列的估计来创建接收机的数据流输出。在后续部分将更详细地描述接收机结构800的操作，特别是迭代合并器810和检测器814的操作。各种迭代合并技术或类似技术在本领域内是已知的，并且可以使用。

图9示出了根据本发明的另一实施例的信号合并器。图9所示的合并器可以与图3所示的四根天线的网关实施例一起使用。在两根不同的天线处从两个不同的卫星接收每个信号。图9示出了两根这样的天线133。天线133可以从两个分离的卫星仅接收右旋或左旋极化信号。一旦接收到信号，在方框905、910，每个信号通过滤波器和低噪声放大器。然后在方框915，对每个信号进行频率下转换。在方框920，在频率下转换之后可以加入信号之间的延迟。相关方法可以用于确定该延迟。测试信号可以用于将两个信号相关，并提供正确的延迟。一旦已知延迟，信号之一或两者均可以在时间上偏移，以便与其他信号对齐，因此，可选地，在方框930处对信号进行合并之前，在方框925对信号进行解扩。在加法器处可以使用软相加、等增益合并、最大比合并等。

尽管本发明的实施例已经描述了仅两个卫星与两组用户终端和网关进行通信，但是，可以采用多于两个卫星。例如可以使用3、4、5、6、7或8个卫星。卫星可以处于邻近的轨道槽或共享相同的轨道槽。每一个卫星可以提供极化和正交极化的信号。在其他实施例中，卫星可以提供多于两个正交链路。

在一个实施例中，本公开提供了一种卫星通信系统，包括通过多个卫星发送的空时码。例如，网关可以通过多于一个卫星从多于一根天线向多个用户终端发送相同的信号。本发明的实施例可以在发送之前，在网关处对信号进行预校正，使得当由卫星所服务的地理区域内的用户终端接收这些信号时，这些信号是同步的。预校正可以包括在信号中提供延迟和/或使用与用户终端处的最长传送时间差成比例的OFDM信号时间。以下将更加详细地描述本发明的各个其他实施例。

图10示出了根据本发明的一个实施例的卫星通信系统，包括具有三根天线131的网关130、三个卫星110和移动用户终端120。如图所示，网关130通过三个馈线链路127和三个服务链路126与用户终端进行通信。图中将移动用户终端120示作具有天线115的卡车。为了清楚起见，仅示出了一个用户终端，但是可以使用任意数目的用户终端。用户终端天线115可以指向目标卫星和/或卫星110。天线115可以具有小孔径和/或大波束宽度，例如，波束宽度可以是6°。在其他实施例中，天线波束宽度可以是3°、4°、5°、7°、8°、9°、10°等。用户终端120可以是静止的、移动的、空中的、海上的、太空中的等。如果使用多于一个用户终端120，则这些用户终端可以位于卫星所服务的地理区域内。例如，用户终端120可以位于美国大陆内(CONUS波束)或根据卫星110的波束大小而确定的较小地理区域内。可以采用各种波束大小。

卫星可以作为中继、交换或弯管卫星。在一个实施例中，卫星110可以从网关120接收信号，并且向用户终端重新发送该信号。还可以在不同轨道槽内找到卫星110，即它们在对地静止轨道内相距约2°。这些轨道槽可以是相邻或邻近的轨道槽。卫星110可以发送在重叠的宽和/或窄波束内的信号。波束大小可以在天线间改变。例如，第一卫星110-A可以具有较大的波束大小，而第二卫星110-B可以具有较小的波束大小。尽管示出了三个卫星110，但是可以采用卫星的各种其他组合。例如，可以使用2、4、5、6、7、8、9、10或更多卫星。

每个卫星110从网关130处的三根分离的天线131接收相同的信号127。如图10所示，将这些信号发送至用户终端120。相应地，用户终端120有效地通过三条不同路径从三个不同卫星110接收相同的信号。由于三个信号通过不同卫星在不同路径上传播，因此三个信号在不同时刻到达用户终端120，并且在一些情况下被认为是互相干扰的信号。

可以使用正交频分复用(OFDM)来发送这三个信号。OFDM使用大量密集间隔的正交子载波，这些子载波是使用传统调制方案(例如正交幅度调制或相移键控)以低符号速率来进行调制的。使用快速傅立叶变换(FFT)可以确定具有所分配的频带的正交子载波。在一个实施例中，符号时间可以明显长于网关和用户终端之间的最长和最短路径之间的时间差。

OFDM调制方案可以与多址接入方案(例如使用频率、时间或码的多址接入方案)结合来向多于一个用户终端120传送多个信号。例如，可以使用正交频分多址接入(OFDMA)。通过向不同的用户分配不同OFDM子信道来实现频分多址接入。被分配给用户的子信道数目可以取决于OFDM符号时间、所需符号速率和/或在用户终端处所需的服务质量。作为另一示例，可以通过向各个用户终端中的每一个分配通信时隙来将OFDM信号可以与时分多址接入(TDMA)或时域统计复用相结合。在另一示例中，通过向每一用户分配高带宽扩频码，可以采用码分多址接入(CDMA)。可以采用其他多址接入技术来提供多用户接入OFDM信号。

在卫星110所服务的地理区域内，传送程差根据用户终端位于该地理区域内的位置而改变。图11示出了根据本发明一个实施例的从网关发送并在地理区域1120内的两个不同用户终端120处接收的两个信号的路径。网关130处的第一天线131-A通过第一馈线链路路径204-A向第一卫星110A发送信号。网关130处的第二天线131-B通过第二馈线链路路径204-C向第三卫星110-C发送信号。两个卫星110-A、110-C将来自网关的信号重新发送至地理区域1120内的每个用户终端120。图11示出了该地理区域内的两个用户终端120-A、120-B。在该示例中，两个用户终端120从第一和第二卫星110-A、110-C接收信号。在每个用户终端处，可以计算最长和最短传送时间之间的差值。在网关处，可以使用最长时间差或平均时间差来对这些延迟进行预校正。本发明的各个实施例可以提供方法来补偿或校正通过不同路径到达的信号的传送差。

为了补偿两条路径之间的传送延迟，可以调整OFDM符号时间，使得符号时间足够长，从而在相同的时间段期间，在每个用户终端处接收来自三个卫星的每个信号内的符号。相应地，可以将符号时间设置为与地理区域1120内的任意点处的任意用户终端的最长传送时间差成比例，T_symbol＝A·ΔT，其中A是常数。在本发明的一个实施例中，A为10±0.5。在其他实施例中，A可以是4、5、6、7、8、9、11、12、13、14、15或16±0.5。

图12A和12B分别示出了根据本发明一个实施例的在用户终端处从三个卫星接收到的三个信号1210、1220、1230，这些信号具有不同的路径延迟。如图12A所示，每个信号中每个相应符号与其他两个信号中的相同符号重叠。图12B中信号之间的重叠更短许多。将信号1220相对于另两个信号进行延迟。增加网关处的符号时间将提供三个信号之间更大的重叠。

图12C示出了根据本发明一个实施例的在用户终端处从三个卫星接收三个信号1210、1220、1230，这三个信号具有不同的路径延迟以及比其中的两个信号的路径延迟更短的符号时间。相应地，可以认为信号1220受到其他两个信号1210、1230的干扰，反之亦然。在这种情况下，可以延长符号时间，以便提供符号之间的充分的重叠。在另一实施例中，可以在第一和第三信号1210、1230中加入延迟来补偿未对齐的信号。可以使用本领域已知的其他预校正方案。

图13A示出了根据本发明一个实施例的OFDM发射机的方框图。OFDM载波信号是多个正交子载波之和，通常使用某种正交幅度调制(QAM)、相移键控(PSK)、频移键控(FSK)或其他数字键控或调制来独立地对每个子载波上的基带数据或不同的数据进行调制。该复合基带信号通常用于调制主RF载波。发射机接收一个或多个串行信号s[n]。串行信号s[n]可以是二进制数的串行流。可以将该串行信号解复用为N个并行流，并且使用某种调制星座图(QAM、PSK等)1310将每个并行信号映射至(可能为复数的)符号流。星座图可以不同，并且可以承载比其他星座图更高的比特率。在其他实施例中，可以接收多个串行信号s[n]_i。然后，将这些串行信号中的每一个映射至提供N个并行数据流的一个或多个符号。

给定复时域样本的集合，对每个符号集合计算逆FFT 1320。FFT还将每个符号放入子载波频率内。可以使用本领域已知技术将这些样本正交混频至通带。使用数模转换器(DAC)1330将实和虚分量转换至模拟域。然后，使用这些模拟信号分别对载波频率f_c1350处的余弦波1340和正弦波1345进行调制。然后对这些信号进行求和1355，以给出从天线1360发送的发送信号s(t)。在不背离本发明的范围的情况下，还可以使用其他OFDM调制方案。

图13B示出了根据本发明另一实施例的OFDM发射机的另一方框图。在该实施例中，对多个数据流s_i[n]中的每一个进行调制并在子载波上发送，而不是将相同的信号调制到各子载波上。在另一实施例中，利用如图4C所示的可变子载波的子集，可以对多个数据流进行编码。用于发送单个信号的子载波的数目可以取决于符号时间、所需数据速率和/或可用带宽。

图14A示出了根据本发明的另一实施例的OFDM接收机的方框图。接收机在天线505处拾取信号r(t)，然后使用载波频率f_c1350处的余弦波1340和正弦波1345将该信号向下正交混频至基带。这还创建了以2f_c为中心的信号，因此使用低通滤波器来拒绝以2f_c为中心的信号。然后，使用模数转换器(ADC)1415对基带信号进行采样和数字化，使用前向FFT 1420将其转换回频域。FFT 1420返回N个并行流，使用适合的符号检测器530将每个并行流转换为二进制流。然后将这些流重新合并为串行流s[n]，s[n]是发射机处的原始二进制流的估计。

图14B示出了根据本发明另一实施例的另一OFDM接收机的方框图。在该方框图中，利用图13B所示的单个数据流对信号的每个子载波进行编码。接收机为这些接收信号中每一个或之一提供输出。在本发明的其他实施例中，使用子载波总数的子集来对信号进行编码，并如图14C所示进行解码。子集的大小可以根据符号时间、所需数据速率和/或可用带宽而改变。

如果使用N个子载波，并且使用M个可选符号对每个子载波进行调制，则OFDM符号集包括M^N个合并符号。低通等效OFDM信号可以表示为：

$v\left(t\right)=\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{X}_k{e}^{i2\mathrm{\πkt}/T},0\≤t\≤T$

X_k是数据符号，N是子载波的数目，T是OFDM符号时间。子载波间隔1/T使符号在每个符号周期上正交；这种特性可以表示为：

$\frac{1}{T}{\∫}_0^T{e}^{i2\mathrm{\π}(k_2-k_1)t/T}\mathrm{dt}=\left\{\begin{array}{cc}1,& k_1=k_2\\ 0,& k_1\≠k_2\end{array}\right.$

如图13C和14C所示，在本发明的一些实施例中，通过n个不同的正交子载波来发送多个不同信号，其中N＝∑n_i。可以通过n个正交子载波的每一个来发送信号的不同符号。可以由 $R=\frac{n}{T}$ 来确定这些信号中的每一个的符号速率。如果符号时间增加，则在该符号时间内的正交子载波的数目也增加，以便维持符号速率。相应地，从网关发送的单个数据流可以包括多个信号，其中每个信号由n个子载波发送。

图15是根据本发明一个实施例的用于将数据流转换为OFDM信号的方法的流程图。在方框1505处，为卫星所服务的地理区域内的用户终端确定传送时间差。可以通过记录通过每个不同卫星向每个用户终端发送信号所花费的时间量来确定传送时间差。可以在每个用户终端处确定，或在网关处可以估计最长和最短传送时间之间的差。然后，可以将OFDM信号的符号时间设置为与上述卫星所服务的地理区域内的用户终端的最大传送时间差成比例。在本发明的另一实施例中，可以基于在卫星所服务的整个地理区域内的位置中找到的假想用户终端来确定传送时间差。在本发明的又一实施例中，位于地理覆盖区域中心的固定用户终端可以用于对定时预校正进行估计。

然后，在方框1510处确定OFDM符号时间。可以通过将最长传送差乘以常数A来确定OFDM符号时间，从而T_symbol＝A·ΔT。该常数可以取决于在用户终端处用于从卫星接收每个符号的空时码的特性。对于地理区域内的每个用户终端，OFDM符号时间可以相同，或者可以根据在每个用户终端处的特定传送差而改变。

然后，在方框1515处，确定承载正确数据速率的信号所需的正交子载波的数目。可以通过n＝R·T_symbol来确定正交子载波的数目。

由于传送差随着时间而改变(例如移动用户终端)，因此可以动态地执行方框1505、1510、1515中的确定步骤。在其他实施例中，针对卫星所服务的地理区域来确定这些确定步骤，并且进行设置，直到进行调整或基于固定参考终端为止。

在方框1530处接收数据流。然后，使用根据方框1510的OFDM时间和根据方框1515的OFDM子载波数目，将数据流转换为OFDM流。可以使用各种编码和调制技术以及逆傅立叶变换。然后，在方框1540，使用多根天线将OFDM信号从网关发送至多个卫星。

图17示出了根据本发明一个实施例的具有宽波束用户参考终端1705的卫星通信系统。在固定(或者可选地，已知)位置提供参考终端1705，参考终端1705包括指向全部三个卫星110的单根天线115。该天线可以包括小孔径和较宽的波束宽度，例如6°。直接使用本地发送方案或间接经由卫星通信系统，参考终端1705还可以向一个或多个移动用户终端120发送信号。固定参考终端1705向网关130提供正确同步，正确的同步对建立与参考终端1705周围邻近区域中的移动终端120一起使用的空时码而言是必要的。为了清晰起见，在该图中未示出卫星110和移动用户终端120之间的通信。可以通过返回信道向网关130提供信号延迟。如图所示，返回信道可以是地面信道1710(例如通过互联网)。在其他实施例中，返回信道可以通过卫星110之一进行。在整个发送过程中，可以通过周期性地发送预先确定的码来确定信号延迟信息。参考终端可以使用这些码来确定从三个卫星110接收的信号之间的相对延迟。延迟信息可以用于在网关处对信号进行预校正。预校正可以包括延长OFDM符号时间和/或OFDM信号内的子载波的数目。在另一实施例中，可以在一个或多个信号内引入延迟。还可以在网关处使用本领域已知的各种其他预校正方案。

在本发明的另一实施例中，仅使用参考终端1705来向网关提供定时校正。例如，可以在卫星110所服务的地理区域内的中心提供参考终端1705。这样放置参考终端1705，参考终端1705可以向网关130提供合理的平均定时延迟，用于位于卫星110所服务的地理区域内的用户终端120。尽管在每个用户终端120处接收的信号可以具有不同的延迟，但是，平均定时延迟可以提供参考终端附近的地理区域内的用户终端所需的定时延迟的合理估计。该地理区域可以是由卫星110所覆盖的点波束覆盖区域。根据本发明的另一实施例，该地理区域还可以包括卫星的波束区域内的小区。每个小区可以具有大致相同的延迟特性。小区可以包括三维体积，在该体积中可以向整个小区应用针对参考终端来计算的校正。

在本发明的又一实施例中，一个或多个移动终端可以确定如信号之间的延迟之类的预校正参数。如果使用多于一个移动终端，则在网关处可以使用平均或复合校正。

图17示出了根据本发明另一实施例的具有窄波束参考终端1705的卫星通信系统，其中窄波束参考终端1705具有三根天线115。这三根天线可以是大孔径天线115并指向仅与单个卫星110进行通信。这里针对每个信号，在网关处和参考终端1705处使用分离的天线。由于大孔径天线115，该技术可以利用大信噪比。在本发明的另一实施例中，如果用户终端120位于相同的地理区域内，从而其延迟特性与网关130一致，则网关130本身可以用作参考终端1705并且提供延迟和预校正数据。

本发明的一些实施例公开了：使用网关处的三根天线通过三个卫星来发送三个信号。在本发明的其他实施例中，网关通过2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多卫星来发送2、4、5、6、7、8、9、10或更多信号。

本发明的实施例还包括移动用户终端、空中用户终端、海上用户终端、太空用户终端和/或固定用户终端。用户终端还可以包括GPS设备，用于确定卫星所服务的地理区域内的用户终端的位置。可以向网关发送GPS数据来确定和/或估计OFDM或其他信号的预校正和/或定时。

本公开的实施例提供了一种卫星通信系统，利用多个卫星用于例如用户终端和网关之间的通信。图18示出了一种常见的卫星通信系统，示出了多个用户终端120，每个用户终端通过卫星110与网关130进行通信。如图所示，第一用户终端120-A通过经由第一卫星110-A而建立的第一链路与第一网关130-A进行通信。还示出了第二用户终端120-B，第二用户终端120-B通过经由第二卫星110-B而建立的第二链路与第二网关130-B进行通信。第三用户终端120-C通过经由第三卫星110-C而建立的第三链路与第三网关130-C进行通信。因此，三个用户终端120中的每一个独立地通过三个卫星110之一与网关130进行通信。实际上，每个网关将向多个终端(为了清晰起见未示出)提供服务。

三个用户终端120处的每根天线115和/或网关130的每根天线131均指向相应的卫星。例如，第一用户终端120-A处的天线115-A指向第一卫星110-A，等等。网关130和/或用户终端120的操作者可以租用或购买通过相应卫星110接入的通信。该租用的接入可以向操作者提供必需的编码和/或加密方案，以便通过卫星链路进行通信。三个卫星可以在相同的轨道槽内、在相邻的轨道槽内、或在邻近的轨道槽内。

可以认为在网关天线131-B处从第一卫星110-A和第三卫星110-C接收的信号受到第二网关天线131-B的干扰。类似地，可以认为在第一网关天线131-A处从第二卫星110-B和第三卫星110-C接收的信号受到第一网关天线131-A的干扰。可以认为在第三网关天线131-C处从第二卫星110-B和第一卫星110-A接收的信号受到第三网关天线131-C的干扰。

尽管每一用户终端指向一个主要卫星，但是可以从次要卫星接收到轴外信号。例如，从第一用户终端120-A的观点，第一卫星110-A是主要卫星。第一用户终端120-A可以指向第一卫星110-A。此外，第一用户终端110-A可以租用或购买接入与第一卫星通信，或被提供以接入与第一卫星110-A通信。可以认为第二卫星110-B和第三卫星120-C是第一用户终端110-A的次要卫星。第一网关天线131-A可以指向第一卫星110-A，并且可以认为第一卫星110-A是主要卫星，第二和第三卫星110-B、110-C是次要卫星。

本发明的一个实施例提供一种接收复合信号的用户终端，所述复合信号包括来自第一和第二卫星的信号。第一信号可以是从第一卫星接收的主要信号。第二信号可以包括均从第二卫星接收的主要信号和第一信号的版本。用户终端可以从复合信号中分离并减去该主要信号。各种干扰消除技术可以用于从复合信号中分离并去除该主要信号。

本发明的另一实施例可以包括第三卫星。复合信号可以包括来自另一用户的另一主要信号和从第三卫星接收的第一信号的版本。用户终端可以从复合信号中分离并减去从第三卫星接收的主要信号。

本发明的另一实施例提供了一种用户终端，接收来自第一卫星的第一信号和来自第二卫星的第二信号。第一信号可以包括主要分量和次要分量。第二信号也可以包括主要和次要信号，第一和第二次要信号可以从相同的发射机、网关或用户终端发送，并且可以源自相同的信号。可以使用本领域已知的任何干扰消除技术从复合信号中分离次要信号，并且从复合信号中减去次要信号。网关和/或用户终端可能未租用接入或被授权使用第一和/或第二卫星。

图19A示出了根据本发明一个实施例的卫星通信系统。用户终端120包括天线115。在图中，用户终端120可以是安装在卡车上的移动用户终端。在其他实施例中，用户终端120可以是静止的、太空中的、空中的和/或海上的。尽管未在图19A中示出，但是可以包括多于一个用户终端。用户终端120使用单个网关天线131通过主要卫星110-B和两个次要卫星110-A、110-C，经由返回服务链路126和返回馈线链路127与网关130进行通信。

用户终端天线115可以包括小孔径天线115。天线115还可以是可指向的。天线还可以具有相对较大的波束宽度。例如，波束宽度可以是1°、2°、3°、4°、5°、6°、7°、8°、9°、10°、11°或12°(及其分数)。在其他实施例中，波束宽度可以大于12°。

对于该实施例，第二卫星110-B是主要卫星，其他两个卫星是次要卫星110-A、110-C。卫星110可以位于相邻轨道槽内。相应地，卫星相隔至少2°。在另一实施例中，卫星110可以位于非相邻轨道槽。在又一实施例中，两个或多个卫星110还可以位于相同轨道槽或邻近的轨道槽内。还可以使用多于一个次要卫星。例如，可以使用1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个次要卫星，这些卫星可以位于相同、相邻和/或非相邻的轨道槽。

用户终端天线115可以指向主要卫星110-B。类似地，网关天线13也可以指向主要卫星110-B。网关130或用户终端的操作者可以租用或被提供以接入主要卫星110-B。该租用接入可以提供网关130和用户终端120之间的卫星传送中继。然而，在本发明的该实施例中，网关130未租用接入次要卫星110-A、110-C。用户终端120可能知道次要卫星110-A、110-C的操作参数。例如，用户终端120可能知道使用卫星110-A、110C的通信中所使用的接入和码结构。此外，用户终端120可能知道用于对通过次要卫星110-A、110-C发送的信号进行调制和/或编码的通信参数。在本发明的一个实施例中，用户终端120可能不知道如何对编码并通过次要卫星110-A、110-C发送的数据进行解密。在一个实施例中，可以使用商用编码器/解码器对来自次要卫星110-A、110-C的信号进行解码。

网关120使用单个天线131向全部三个卫星110广播信号127。尽管网关天线131指向主要卫星110-B，并向主要卫星110-B发送信号127-B，但是可以在次要卫星110-A、110-C处接收到来自天线131的轴外信号。次要卫星110-A、110-C可以接收并发送与来自网关的信号不相关的信号126-A、126-B。例如，各个其他用户已经租用或购买接入次要卫星110-A、110-C。用户终端120的操作者和网关130的操作者可能未租用接入次要卫星110-A、110-C以用于网关130和用户终端120之间的通信。尽管未租用或购买接入次要卫星110-A、110-C，但是次要卫星110-A、110-C接收到来自网关130的轴外信号127-A、127-C，并且通过次要天线131-A、131-C将其重新发送至用户终端120。假设所采用的信号不会与卫星110-A和110-C的主要使用产生干扰。这可以通过部署扩频信号、和/或将功率降至主要用户的功率以下等来实现。

次要卫星110-A、110-C从其他发射机接收主要信号，这些主要信号被重新广播至用户终端120。这些信号是次要卫星的主要信号。从次要卫星110-A、110-C将这些信号128重新发送至用户终端120，这些信号128对由网关130重新广播的次要信号126产生干扰。因此，可以在用户终端处接收复合信号，所述复合信号包括来自网关130和各其他发射机的信号。

本发明的其他实施例可以包括具有2、4、5、6、7、8、9、10、11或更多卫星的系统。相应地，除了从网关130发送的主要信号以外，用户终端120还可以接收具有许多其他信号的复合信号。

图19B示出了根据本发明另一实施例的另一卫星通信系统。在本发明的该实施例中，网关130包括三根天线131，分别指向图中所示的三个卫星110之一。在本发明的该实施例中，可以租用或不租用接入三个卫星110中的任一个。此外，三个卫星110中的任一个还可以从其他发射机、网关或用户终端接收也要被重新广播至用户终端120的信号。假设所采用的信号不会与卫星110-A和110-C的主要使用产生干扰。这可以通过部署扩频信号、和/或将功率降至主要用户的功率以下等来实现。

图20示出了根据本发明一个实施例的用于将通过卫星110在用户终端120处作为复合信号接收的三个信号(A、B和C)进行合并的方法的流程图。在方框2005，从三个卫星接收复合信号。将该信号分为三个信号来从复合信号中去除干扰信号。在方框2010，对其中两个信号进行独立解调以分离次要信号。在方框2015，使用任何类型的常用FEC编码器(诸如但不限于：卷积解码器、块解码器或turbo(迭代)解码器)，对已解调的信号进行FEC解码。然后在方框2020，对符号进行FEC编码，并且在方框2025对符号进行重新调制，其中将该符号整形为所接收的波形的主要分量的副本。重新调制-解调和解码-编码步骤从接收自三个卫星的复合信号中分离干扰信号A和C。本领域的技术人员将认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，存在各种方式来分离这些信号。例如，可以采用各种干扰消除技术。

一旦完成分离，在方框2030，可以对定时、相位和/或增益进行校正。然后在方框2035，可以从接收自卫星的复合信号中减去干扰信号A和C。可以将延迟添加入信号，以抵消任何路径长度变化。一旦已经减去干扰信号，则在方框2050，对产生的信号进行解调和解码。

可以使用RAKE接收机对在网关处接收的复合信号进行解码和/或解调。RAKE接收机可以包括与从三个卫星接收的信号相对应的三条路径或分支。此外，可以采用本领域已知的其他干扰消除技术来从复合信号中去除干扰信号。例如可以采用迭代合并。

图19A和19B所示的本发明的实施例示出了信号用户终端。在其他实施例中，多个用户终端可以通过三个中继卫星与网关进行通信。扩频信号可以用于在频率和/或时间上对信号进行扩展。还可以采用各种编码和/或复用方案。例如，信号可以是OFDM、FDM、CDMA等。

图21示出了根据本发明另一实施例的另一卫星通信系统。根据本发明的该实施例，网关130通过两个次要卫星110-A、110-B向用户终端120发送信号126。根据本发明的该实施例，网关130和/或用户终端120不向主要卫星发送信号。两个次要卫星110-A、110-C均不向用户终端和/或向网关提供租用接入。然后，将这些信号重新广播至用户终端120，并且接收这些信号作为复合信号，所述复合信号包括来自其他网关、发射机或用户终端的信号125。

图22示出了根据本发明的另一实施例用于对从图21所示的次要卫星110A、110-C接收的信号进行分离和相加的流程图。例如，可以在用户终端处接收并处理这些信号。在第一次要卫星110-A处接收主要信号A，并且在第二次要卫星110-C处接收主要信号C。两个次要卫星还接收信号B作为次要信号。流程图的目的是通过减去主要信号，然后合并次要信号来分离次要信号。在方框2205，在用户终端处接收复合信号。然后，在方框2210，对主要信号(信号A和信号C)进行解调，并且在方框2215对其进行解码。然后，在方框2220，对主要信号进行重新编码，并且在方框2225，对主要信号进行重新调制。然后，在方框2235，从接收信号中减去主要信号。一旦减去主要信号，留下次要信号(信号B)，在方框2240，使用最大比合并或任何其他软合并，将信号相加。在方框2250，对信号B进行解调。还可以在一个或两个通道中引入延迟。在方框2230，还可以在每个通道内进行定时、增益、和/或相位校正。

图23示出了根据本发明一个实施例的卫星通信系统。用户终端120包括天线115。在该实施例中，用户终端是安装在卡车上的移动用户终端。在其他实施例中，用户终端可以是静止的、太空中的、海上的、空中的。尽管未在图23中示出，但是可以使用多于一个用户终端。用户终端120通过主要卫星110-B，经由返回服务链路126-B和返回馈线链路127-B与使用天线131-B的网关130进行通信。网关130通过前向馈线链路128和前向服务链路129与用户终端进行通信。

网关130可以连接至网络(未示出)。在其他实施例中，网络可以是任何类型的网络，并可以包括例如：互联网、IP网络、内部网络、广域网(“WAN”)、局域网(“LAN”)、虚拟专用网、公共交换电话网络(“PSTN”)、计算机群和/或支持这里所述的设备间数据通信的任何其他类型的网络。网络120可以包括有线和无线连接，包括光链路。根据本公开，对于本领域的技术人员来说，许多其他示例是可能的而且显而易见。如多个实施例所述，网络可以将同样与卫星110进行通信的其他网关(未示出)与网关130相连接。

由于多种原因(例如便携性、易于开发等)，用户终端天线115可以具有小孔径。因此，该天线也可以具有相对较大的波束宽度。例如，波束宽度可以是4°、5°、6°、7°、8°、9°、10°、11°或12°(及其分数)。在其他实施例中，波束宽度可以大于12°。

为了呈现该实施例，第二卫星110-B是主要卫星，其他两个卫星是次要卫星110-A、110-C。卫星110可以位于相邻轨道槽内。相应地，卫星相隔至少2°。在另一实施例中，卫星110可以在非相邻的轨道槽。在又一实施例中，两个或多个卫星110还可以在相同的轨道槽内。还可以使用多于一个次要卫星。例如，可以使用1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个次要卫星，这些卫星可以位于相同、相邻和/或非相邻的轨道槽。

用户终端天线115可以指向主要卫星110-B。类似地，中间的网关天线131-B也可以指向主要卫星110-B。网关130的操作者可以租用接入主要卫星110-B。该主要接入可以提供网关130和用户终端120之间的卫星传送中继。网关130未租用接入图示的次要卫星110-A、110-C。然而，网关知道次要卫星110-A、110-C的操作参数。例如，网关或网关操作者可能知道使用卫星110-A、110-C的通信中所使用的接入和码结构。此外，网关可能知道用于对通过次要卫星110-A、110-C发送的信号进行调制和/或编码的通信参数。在本发明的一个实施例中，网关或网关操作者不知道如何对编码的并通过次要卫星110-A、110-C发送的数据进行解密。在一个实施例中，商用编码器/解码器可以用于对来自次要卫星110-A、110-C的信号进行解码。

用户终端120向全部三个卫星110广播返回链路信号126。尽管用户终端天线115指向卫星110-B，并且主要向主要卫星110-B发送信号126-B，但是来自天线115的轴外信号可能被广播至次要卫星110-A、110-C。次要卫星110-A、110-C接收并发送与从用户终端120接收的信号不相关的信号126-A、126-B。例如，各个其他用户已经租用或购买接入次要卫星110-A、110-C。用户终端120的操作者和网关130的操作者未租用接入次要卫星110-A、110-C以用于网关130和用户终端120之间的通信。尽管未租用或购买接入次要卫星110-A、110-C，但是次要卫星110-A、110-C接收到来自用户终端120的轴外信号126-A、126-B，并且通过天线131-A、131-C将其重新发送至网关130。

在次要卫星110-A、110-C处也接收主要信号，并且将其重新广播。这些信号可以接收自期望用户终端(未示出)，并且可以干扰来该用户终端的次要信号。将来自期望用户终端和用户终端120的信号作为复合信号127-A、127-C发送至网关。

图24是示出了根据本发明一个实施例的用于对通过卫星110从用户终端120接收的信号A、B和C进行合并的方法的流程图。在方框2405，从三个卫星接收信号。分别独立地接收并处理从次要卫星110-A、110-C接收的信号，以使用干扰消除技术来去除主要信号。在方框2410，对信号进行单独地解调。在方框2415，使用任意类型的常用FEC解码器(例如但不限于，卷积解码器、块解码器或turbo(迭代)解码器)对已解调信号进行解码。然后在方框2420，对符号进行FEC编码，并且在方框2425，对符号进行重新调制，其中，将其整形为接收波形的主要分量的副本。重新调制-解调和解码-编码步骤从接收自次要卫星的信号中分离主要信号A和C。本领域的技术人员将认识到，在不背离本发明的精神的情况下，存在各种其他方式来分离这些信号。例如，可以采用各种干扰消除技术。

一旦完成分离，在方框2430，可以对定时、相位和/或增益进行校正。然后，在方框2435，从接收自次要卫星的信号中减去分离的信号A和C。具体地，从接收自第一次要卫星110-A的信号中减去分离的信号A。从接收自第二次要卫星110-C的信号中减去分离的信号C。此外，调整信号的延迟，以便抵消任何路径长度的变化。一旦已经减去分离的主要信号，则次要信号保留，并在方框2440将其与接收自主要卫星110-B的信号相加。然后在方框2450，对信号B进行解调和解码。在本发明的另一实施例中，可以引入适合于所关心的信号的各种版本的延迟，以便在加法器之前对齐信号。

图25示出了根据本发明一个实施例的具有多个用户终端的卫星通信系统。根据本发明的该实施例，多个用户终端120通过卫星110与网关130进行通信。每个用户终端120类似于结合图23描述的用户终端。这就是说，每个用户终端120向全部三个卫星110广播返回链路信号126。尽管用户终端天线115指向卫星110-B，并且主要向主要卫星110-B发送信号126-B，但是轴外信号可能从天线115向次要卫星110-A、110-C广播。然后，将全部三个信号从卫星110重新发送至网关130。可以使用OFDM、TDMA、SCDMA、或其他编码技术和/或扩频技术对各个信号进行编码。

图26示出了根据本发明另一实施例的另一卫星通信系统。根据本发明的该实施例，用户终端120通过两个次要卫星110-A、110-C向网关130发送信号126。根据本发明的该实施例，用户终端不向主要卫星发送信号。两个次要卫星不提供向用户终端和/或向网关提供主要接入。

图27示出了根据本发明另一实施例的用于对从图26所示的次要卫星110-A、110-C接收的信号进行分离并相加的流程图。例如，在网关处可以接收并处理这些信号。在第一次要卫星110-A处接收主要信号A，并且在第二次要卫星110-C处接收主要信号C。两个次要卫星还接收信号B作为次要信号。流程图的目的是通过减去主要信号，然后将次要信号相加来分离次要信号。在方框2705，从相应的卫星接收信号A和C。然后，在方框2710对主要信号(信号A和信号C)进行解调，并且在方框2715对其进行解码。然后在方框2720，对主要信号进行重新编码，并且在方框2725对主要信号进行重新调制。然后在方框2735，从接收信号中减去主要信号。一旦减去主要信号，留下次要信号(信号B)。根据该实施例，两个通道产生两个信号，然后在方框2740，将这两个信号相加，并且在方框2745对其进行解调。可以在一个或两个通道中引入延时。可以使用最大比合并或任何其他软合并对信号进行相加。

上述描述中给出了具体细节，以提供对本发明的完整理解。然而，应当理解的是，在无需这些具体细节的情况下，也可以实现实施例。例如，可以以框图的形式示出电路，以免以不必要的细节模糊实施例。在其他情况下，没有必要详细地示出公知的电路、处理、算法、结构和技术，以免模糊实施例。

可以采用各种方式进行上述技术、模块、步骤和装置的实现。例如，这些技术、模块、步骤和装置可以以硬件、软件或其组合来实现。对于硬件实现，可以在被设计用来执行上述功能的一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、其他电子单元和/或其组合内实现处理单元。

同样，值得注意的是，可以将实施例描述为程序框图、流程图、数据流程图、结构图或方框图所示的处理。尽管流程图可能将操作描述为顺序处理，但许多操作可以并行或并发地执行。此外，可以重新布置操作的顺序。当完成操作时终止处理，但处理可以有其他未包括在图中的步骤。处理可以与方法、函数、过程、子过程、子程序等相对应。当处理与函数相对应时，其终止与函数返回至调用函数或主函数相对应。

此外，可以通过硬件、软件、脚本语言、固件、中间件、微代码、硬件描述语言和/或其任何组合来实现实施例。当以软件、固件、中间件、脚本语言和/或微代码来实现时，执行必需任务的程序代码或代码段可以存储在诸如存储介质之类的机器可读介质中。代码段或机器可执行指令可以表示过程、函数、子程序、程序、过程、子过程、模块、软件包、脚本、类、或指令的任何组合、数据结构和/或程序语句。代码段可以通过传送和/或接收信息、数据、变量、参数和/或存储器内容来与另一代码段连接。可以经由任何适合的方式，包括存储器共享、消息传送、令牌传送、网络传送等来传送、转发或发送信息、变量、参数、数据等。

对于固件和/或软件实现，可以利用执行这里所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现所述方法。可以使用具体实现指令的任何机器可读介质来实现这里所述的方法。例如，软件代码可以存储在存储器中。可以在处理器内部或处理器外部实现存储器。这里所使用的术语“存储器”是指任何类型的长期、短期、易失性、非易失性或其他存储介质，并且不限于任何具体类型的存储器或任意数目的存储器，或将其上存储有存储器的介质类型。

此外，如这里所示，术语“存储介质”可以表示用于存储数据的一个或多个设备，包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁RAM、磁心存储器、磁盘存储介质、光存储介质、闪存存储器设备和/或用于存储信息的其他机器可读介质。术语“机器可读介质”包括但不限于：便携式或固定存储设备、光存储设备、无线信道和/或能够存储、容纳或承载指令和/或数据的各种其他介质。

尽管以上结合特定装置和方法对本公开的原理进行了描述，但是应当清楚地理解，这种描述仅作为示例，而不作为对本公开范围的限制。

Claims (78)

1、一种卫星通信系统，包括：

网关；

第一卫星，被配置为：接收来自第一多个用户的极化信号和来自第二多个用户的正交极化信号；向网关发送所述极化信号和所述正交极化信号；从网关接收第一馈线信号；并向所述第一多个用户发送第一馈线信号；以及

第二卫星，被配置为：接收来自所述第一多个用户的极化信号和来自所述第二多个用户的正交极化信号；向网关发送所述极化信号和所述正交极化信号；从网关接收第二馈线信号；并向所述第二多个用户发送第二馈线信号。

2、根据权利要求1所述的卫星通信系统，其中，第一卫星和第二卫星在相同的轨道槽内运行。

3、根据权利要求1所述的卫星通信系统，其中，第一卫星和第二卫星在不同的轨道槽内运行。

4、根据权利要求1所述的卫星通信系统，其中，所述网关包括：第一天线，被配置为从第一卫星和第二卫星接收极化信号；以及第二天线，被配置为从第一卫星和第二卫星接收正交极化信号。

5、根据权利要求1所述的卫星通信系统，其中，所述网关包括：第一天线，被配置为从第一卫星接收极化信号；第二天线，被配置为从第一卫星接收正交极化信号；第三天线，被配置为从第二卫星接收极化信号；以及第四天线，被配置为从第二卫星接收正交极化信号。

6、根据权利要求1所述的卫星通信系统，其中，所述极化信号是左旋极化信号，所述正交极化信号是右旋极化信号。

7、根据权利要求1所述的卫星通信系统，其中，所述极化信号是右旋极化信号，所述正交极化信号是左旋极化信号。

8、根据权利要求1所述的卫星通信系统，其中，所述极化信号和所述正交极化信号包括扩频信号。

9、根据权利要求1所述的卫星通信系统，其中，使用时分复用对第一馈线信号进行复用，使用时分复用对第二馈线信号进行复用。

10、根据权利要求1所述的卫星通信系统，其中，使用扩频技术对所述极化信号进行复用。

11、根据权利要求1所述的卫星通信系统，其中，使用扩频技术对所述正交极化信号进行复用。

12、一种卫星通信方法，包括：

在第一卫星处，接收来自第一多个用户的极化信号和来自第二多个用户的正交极化信号；

从第一卫星向网关发送所述极化信号和所述正交极化信号；

在第二卫星处，接收来自所述第一多个用户的极化信号和来自所述第二多个用户的正交极化信号；

从第二卫星向网关发送所述极化信号和所述正交极化信号；

在第一卫星处，接收来自网关的第一馈线信号；

从第一卫星向所述第一多个用户发送第一馈线信号；

在第二卫星处，接收来自网关的第二馈线信号；以及

从第二卫星向所述第二多个用户发送第二馈线信号。

13、根据权利要求12所述的方法，其中，第一卫星和第二卫星位于不同的轨道槽。

14、根据权利要求12所述的方法，其中，第一卫星和第二卫星位于相同的轨道槽。

15、根据权利要求12所述的方法，其中，所述网关在第一天线处接收来自第一和第二卫星的极化信号，并在第二天线处接收来自第一和第二卫星的正交极化信号。

16、根据权利要求12所述的方法，其中，所述网关在第一天线处从第一卫星接收极化信号；所述网关在第二天线处从第一卫星接收正交极化信号；所述网关在第三天线处从第二卫星接收极化信号；以及所述网关在第四天线处从第二卫星接收正交极化信号。

17、一种网关，包括：

第一天线，被配置为从第一卫星和第二卫星接收极化信号，并被配置为向第一卫星发送信号；以及

第二天线，被配置为从第一卫星和第二卫星接收正交极化信号，并被配置为向第二卫星发送信号。

18、根据权利要求17所述的网关，其中，所述第一天线被配置为通过第一卫星向第一多个用户发送信号。

19、根据权利要求17所述的网关，其中，所述第二天线被配置为通过第二卫星向第二多个用户发送信号。

20、根据权利要求17所述的网关，其中，第一和第二卫星位于相同的轨道槽。

21、一种网关，包括：

第一天线，被配置为从第一卫星接收极化信号；

第二天线，被配置为从第一卫星接收正交极化信号；

第三天线，被配置为从第一卫星接收极化信号；

第四天线，被配置为从第二卫星接收正交极化信号；

其中，第一天线和第三天线中的一个或另一个或两个向第一卫星发送馈线信号，以及第二卫星和第四卫星中的一个或另一个或两个向第二卫星发送馈线信号。

22、根据权利要求17所述的网关，其中，第一和第二卫星位于不同的轨道槽。

23、一种卫星通信系统，包括：

多个卫星；

具有多根天线的网关，其中，所述多根天线中的一根或多根指向所述多个卫星中的多于一个卫星，所述网关被配置为使用正交频分复用OFDM来发送数据流；以及

多个用户终端，其中，所述多个用户终端中的每一个包括指向所述多个卫星中的至少两个卫星的天线，所述天线被配置为通过所述多个卫星从所述网关接收OFDM信号，

其中，OFDM信号时间与卫星所服务的地理区域内的用户终端处的最大传送时间差成比例；以及

其中，所述传送时间差是用户终端处最长传送路径上的信号传送时间和最短传送路径上的信号传送时间之间的差值。

24、根据权利要求23所述的卫星通信系统，其中，OFDM信号内的正交子载波的数目与OFDM符号时间成比例。

25、根据权利要求23所述的卫星通信系统，其中，所述网关被配置为使用正交幅度调制来调制信号。

26、根据权利要求23所述的卫星通信系统，其中，所述网关被配置为使用相移键控来调制信号。

27、根据权利要求23所述的卫星通信系统，其中，所述多个卫星包括三个卫星。

28、根据权利要求23所述的卫星通信系统，其中，所述多根天线包括三根天线。

29、根据权利要求23所述的卫星通信系统，其中，所述多个卫星位于相邻的轨道槽。

30、根据权利要求23所述的卫星通信系统，其中，所述用户终端是移动的。

31、根据权利要求23所述的卫星通信系统，其中，所述用户终端的天线是宽波束天线。

32、一种使用正交频分复用OFDM通过多个卫星与多个用户终端进行通信的方法，其中，所述多个用户终端位于地理区域内，所述方法包括：

将数据流转换为OFDM信号，其中，OFDM信号时间与卫星所服务的地理区域内的用户终端处的最大传送时间差成比例，所述传送时间差是用户终端处最长传送路径上的信号传送时间和最短传送路径上的信号传送时间之间的差值；以及

通过所述多个卫星向所述多个用户终端发送OFDM数据串。

33、根据权利要求32所述的方法，其中，OFDM信号内的正交子载波的数目与OFDM符号时间成比例。

34、根据权利要求32所述的方法，还包括：利用正交幅度调制来对数据流进行调制。

35、根据权利要求32所述的方法，还包括：利用相移键控来对数据流进行调制。

36、根据权利要求32所述的方法，其中，所述多个卫星包括三个卫星。

37、一种卫星通信系统，包括：

多个卫星；

具有多根天线的网关，其中，所述多根天线中的一根或多根指向所述多个卫星中的多于一个卫星；以及

具有一根或多根天线的参考终端，所述一根或多根天线指向所述多个卫星，并被配置为通过所述多个卫星从所述网关接收信号。

38、根据权利要求37所述的卫星通信系统，其中，所述网关被配置为，向通过卫星从所述网关发送至多个移动用户终端的一个或多个信号提供定时预校正，其中所述定时预校正基于在参考终端处接收到的信号之间的延时。

39、根据权利要求37所述的卫星通信系统，其中，通过卫星将定时延迟从参考终端发送至网关。

40、根据权利要求39所述的卫星通信系统，其中，通过互联网来传送所述定时延迟。

41、根据权利要求37所述的卫星通信系统，其中，所述参考终端被配置为向一个或多个用户终端发送信号。

42、根据权利要求37所述的卫星通信系统，其中，从所述网关接收的信号是OFDM信号。

43、根据权利要求37所述的卫星通信系统，其中，所述多个卫星包括三个卫星。

44、一种通过多于一个卫星中继与网关进行通信的用户终端，包括：

天线，被配置为从多于一个卫星中继接收复合信号，其中，所述复合信号包括：通过第一卫星从第一用户发送的第一信号、通过第二卫星从第一用户发送第二信号、以及通过第二卫星从第二用户发送的第三信号，其中，第一信号和第二信号是作为相同的信号发送至第一和第二卫星的；

分离器模块，被配置为从复合信号中分离第三信号；以及

加法器模块，被配置为从复合信号中减去第三信号。

45、根据权利要求44所述的卫星通信系统，其中，所述分离器模块包括RAKE接收机。

46、根据权利要求44所述的卫星通信系统，其中，所述分离器模块包括迭代合并器。

47、一种卫星通信系统，包括：

网关，包括一根或多根天线；

多个卫星，至少包括第一和第二卫星；以及

多个用户终端，通过所述多个卫星与网关进行通信，其中，所述用户终端包括：

天线，被配置为从所述多个卫星接收复合信号，其中，所述复合信号包括：通过第一卫星从网关发送的第一信号、通过第二卫星从网关发送的第二信号、以及通过第二卫星从第一用户发送的第三信号，其中，当从网关发送时，所述第一信号和所述第二信号是相同的信号；

分离器模块，被配置为从复合信号中分离第三信号；以及

加法器模块，被配置为从复合信号中减去第三信号。

48、根据权利要求47所述的卫星通信系统，其中，第一和第二卫星在不同的轨道槽中运行。

49、根据权利要求47所述的卫星通信系统，其中，第一和第二卫星在相邻的轨道槽中运行。

50、根据权利要求47所述的卫星通信系统，其中，所述多个卫星包括三个卫星，所述网关包括三根天线。

51、根据权利要求47所述的卫星通信系统，其中，所述多个卫星包括三个卫星，所述网关包括一根天线。

52、根据权利要求47所述的卫星通信系统，其中，所述用户终端的天线包括宽波束宽度的天线。

53、根据权利要求47所述的卫星通信系统，其中，所述用户终端的天线包括6°波束宽度。

54、根据权利要求47所述的卫星通信系统，其中，所述用户终端的天线包括4°波束宽度。

55、根据权利要求47所述的卫星通信系统，其中：

所述多个卫星至少包括第三卫星；以及

所述用户终端还包括：天线，该天线还被配置为接收通过第三卫星从网关发送的第四信号以及通过第三卫星从第二用户发送的第五信号，其中，当从网关发送时，所述第一信号和所述第四信号是相同的信号；所述分离器模块被配置为从复合信号中分离第五信号，所述加法器模块被配置为从复合信号中减去第五信号。

56、根据权利要求47所述的卫星通信系统，其中，所述分离器模块包括RAKE接收机。

57、根据权利要求47所述的卫星通信系统，其中，所述分离器模块包括迭代合并器。

58、一种卫星通信方法，包括：

在用户终端处，从一个或多个卫星接收复合信号；其中，所述复合信号包括：通过第一卫星从第一用户发送的第一信号、通过第二卫星从第一用户发送的第二信号、以及通过第二卫星从第二用户发送的第三信号，其中，所述第一信号和所述第二信号是作为相同的信号发送至第一和第二卫星的；

从复合信号中分离第三信号；以及

从复合信号中减去第三信号。

59、根据权利要求58所述的方法，其中，所述复合信号包括：通过第三卫星从第一用户发送的第三信号以及通过第三卫星从第三用户发送的第五信号。

60、根据权利要求59所述的方法，还包括：从复合信号中分离第五信号，以及从复合信号中减去第五信号。

61、一种卫星通信方法，包括：

在用户终端处从至少两个卫星接收复合信号；其中，所述复合信号包括：通过第一卫星从第一用户发送的第一主要信号、通过第一卫星从第二用户发送的第一次要信号、通过第二卫星从第三用户发送的第二主要信号、以及通过第二卫星从第二用户发送的第二次要信号，其中，所述第一次要信号和所述第二次要信号是作为相同的信号发送至第一和第二卫星的；

从复合信号中分离第一次要信号；

从复合信号中分离第二次要信号；

从复合信号中减去第一次要信号；以及

从复合信号中减去第二次要信号。

62、根据权利要求61所述的卫星通信方法，其中，第二用户未租用接入第一卫星或第二卫星中的任一或两者。

63、一种卫星通信网关，包括：

第一天线，被配置为从第一卫星接收信号，其中，从第一卫星接收的信号至少包括来自第一用户的第一信号；

第二天线，被配置为从第二卫星接收第二信号，其中，所述第二信号至少包括来自第二用户的第二主要信号、以及第二次要信号；

解调器-重新调制器，被配置为从第二信号中分离第二主要信号；以及

加法器，被配置为从第二信号中减去第二主要信号；以及

合并器，被配置为将第一信号与第二次要信号进行合并，

其中，第二次要信号包括第一信号的版本。

64、根据权利要求63所述的卫星通信网关，还包括：

第三天线，被配置为从第三卫星接收信号，其中，从第三卫星接收的信号至少包括来自第三用户的第三主要信号、以及第三次要信号；

解调器-重新调制器，被配置为分离第三信号；以及

加法器，被配置为从第三信号中减去第三主要信号；

其中，所述合并器被配置为将第一信号、第二次要信号和第三次要信号进行合并，

其中，第三次要信号包括第一信号的版本。

65、根据权利要求63所述的卫星通信网关，其中，所述合并器是最大比合并器。

66、根据权利要求63所述的卫星通信网关，其中，第一用户租用接入第一卫星。

67、根据权利要求63所述的卫星通信网关，其中，第一用户未租用接入第二卫星。

68、根据权利要求64所述的卫星通信网关，其中，第一用户未租用接入第三卫星。

69、一种卫星通信方法，包括：

从第一卫星接收信号，其中，来自第一卫星的信号至少包括来自第一用户的第一信号；

从第二卫星接收信号，其中，来自第二卫星的信号至少包括来自第二用户的第二主要信号、以及第二次要信号；

从第二信号中消除第二主要信号；以及

将第二信号与第一信号进行合并，

其中，第二次要信号包括第一信号的版本。

70、根据权利要求69所述的方法，还包括：在合并之前，对第一或第二信号进行延迟。

71、根据权利要求69所述的方法，其中，所述合并包括最大比合并。

72、根据权利要求69所述的方法，其中，所述消除包括使用噪声消除技术来对第二信号进行解调。

73、根据权利要求69所述的方法，其中，第一用户租用接入第一卫星。

74、根据权利要求69所述的方法，其中，第一用户未租用接入第二卫星。

75、根据权利要求69所述的方法，还包括：

从第三卫星接收信号，其中，来自第三卫星的信号至少包括来自第三用户的第三主要信号、以及第三次要信号；

从第三信号中消除第三主要信号；以及

将第三信号、第二信号和第一信号进行合并，

其中，第三次要信号包括第一信号的版本。

76、根据权利要求75所述的方法，其中，第一用户未租用接入第三卫星。

77、一种卫星通信方法，包括：

从第一卫星接收第一信号，其中，第一信号至少包括来自第一用户的第一主要信号和来自第二用户的第二信号；

从第二卫星接收第三信号，其中，第三信号至少包括来自第三用户的第三主要信号、以及第二信号的版本；

从第一信号中分离第二信号；

从第三信号中分离第二信号；以及

将从第一信号中分离的第二信号和从第三信号中分离的第二信号进行合并。

78、根据权利要求77所述的卫星通信方法，其中，第二用户未租用接入第一卫星，第二用户未租用接入第三卫星。

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