CN107408978A - 用于非地球同步卫星通信系统中的时间或频率同步的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

提供了用于对通过卫星与网关通信的用户终端发射的无线电信号进行时间或频率同步的方法和设备。该卫星可以是非同步卫星通信系统的一部分，例如用于数据、语音或视频通信的低地球轨道(LEO)卫星通信系统的一部分。可以调节来自用户终端的返回链路无线电信号的传输时间，使得信号在没有大的时间延迟差的情况下到达卫星或网关。可以调节从用户终端发射的返回链路无线电信号的载波频率，使得信号在没有大的频偏差的情况下到达卫星或网关。

Description

用于非地球同步卫星通信系统中的时间或频率同步的方法和 设备
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2015年3月20日提交、被转让给本申请的受让人的标题为“METHOD AND APPARATUS FOR TIME OR FREQUENCY SYNCHRONIZATION IN NON-GEOSYNCHRONOUS SATELLITE COMMUNICATION SYSTEMS”的美国临时申请No.62/136137的权益，在此通过引用将该美国临时申请的全文明确并入本文。
技术领域
本文描述的各方面涉及卫星通信，并且更具体而言涉及在非地球同步卫星通信系统中的时间或频率同步。
背景技术
基于常规卫星的通信系统包括网关和一个或多个卫星以在网关和一个或多个用户终端之间转送通信信号。网关是具有用于向通信卫星发射信号并从通信卫星接收信号的天线的地球站。网关使用卫星提供通信链路，其用于将用户终端连接到其它用户终端或其它通信系统的用户，其它通信系统例如是公用交换电话网、因特网和各种公共和/或私有网络。卫星是用于转送信息的在轨道上运行的接收机和转发器。
假设用户终端在卫星的“覆盖区”之内，卫星能够从用户终端接收信号并向用户终端发射信号。卫星的覆盖区是地球表面上的在卫星信号范围之内的地理区域。覆盖区通常在地理上使用波束形成天线被分成“波束”。每个波束覆盖覆盖区内的特定地理区域。波束可以被定向，使得来自同一卫星的一个波束覆盖相同的地理区域。
地球同步卫星已经长期用于通信。地球同步卫星相对于地球上的给定位置是静止的，从而在地球上的通信收发器和地球同步卫星之间的无线电信号传播中有小的定时偏移和多普勒频移。然而，由于地球同步卫星被限制于地球同步轨道(GSO)，而地球同步轨道是在地球赤道正上方的半径为距地球中心大约为42164km的圆，所以可以放入GSO中的卫星数目是有限的。作为地球同步卫星的替代，利用非地球同步轨道(例如低地球轨道(LEO))中的卫星的星座的通信系统已经被设计成向整个地球或地球的至少大部分提供通信覆盖。
与基于GSO卫星的陆地通信系统相比，基于非地球同步卫星的系统(例如基于LEO卫星的系统)可能由于在不同时间卫星相对于地面上的通信装置(例如网关或用户终端(UT))的不同速度以及针对不同波束的不同载波频率而对时间或频率同步提出了几个挑战。例如，地面上的网关和LEO卫星之间的馈送链路可能经受随时间和载波频率而变化的多普勒频移的变化。馈送链路还可能经受卫星和网关之间的射频(RF)信号的随时间变化的传播延迟的变化。作为另一示例，卫星和各UT之间的服务链路可能经受卫星波束的覆盖范围之内的不同UT之间的多普勒频移的差。此外，这样的服务链路还可能经受卫星波束的覆盖范围之内的UT之间的信号传播延迟的差。通常希望消除或至少减小非地球同步卫星的波束覆盖范围之内的不同UT之间的微分多普勒频移和微分时间延迟。
发明内容
本公开的各方面涉及用于非地球同步卫星通信系统中的时间或频率同步的设备和方法。
在一个方面中，提供了一种控制与卫星通信的第一地面站处的第一信号的传输时间和射频的方法，所述方法包括：基于本地时间基准和接收到的信号或所述卫星的星历表来计算预校正时间值；应用所述预校正时间值来调节所述第一地面站处的所述第一信号的传输时间；基于本地频率基准和接收到的信号或所述卫星的星历表来计算预校正频率值；以及应用所述预校正频率值来调节所述第一地面站处的所述第一信号的射频。
在另一方面中，提供了一种配置为控制在与卫星通信的第一地面站处的第一信号的传输时间和射频的设备，所述设备包括：被配置为基于本地时间基准和接收到的信号或所述卫星的星历表来计算预校正时间值的逻辑单元；被配置为应用所述预校正时间值来调节所述第一地面站处的所述第一信号的传输时间的逻辑单元；被配置为基于本地频率基准和接收到的信号或所述卫星的星历表来计算预校正频率值的逻辑单元；以及被配置为应用所述预校正频率值来调节所述第一地面站处的所述第一信号的射频的逻辑单元。
在另一方面中，提供了一种用于控制在与卫星通信的第一地面站处的第一信号的传输时间和射频的设备，所述设备包括：用于基于本地时间基准和接收到的信号或所述卫星的星历表来计算预校正时间值的单元；用于应用所述预校正时间值来调节所述第一地面站处的所述第一信号的传输时间的单元；用于基于本地频率基准和接收到的信号或所述卫星的星历表来计算预校正频率值的单元；以及用于应用所述预校正频率值来调节所述第一地面站处的所述第一信号的射频的单元。
在又一个方面中，提供了一种包括指令的非暂态计算机可读介质，所述指令使计算机或处理器控制在与卫星通信的第一地面站处的第一信号的传输时间和射频，所述指令包括用于以下操作的指令：基于本地时间基准和接收到的信号或所述卫星的星历表来计算预校正时间值；应用所述预校正时间值来调节所述第一地面站处的所述第一信号的传输时间；基于本地频率基准和接收到的信号或所述卫星的星历表来计算预校正频率值；以及应用所述预校正频率值来调节所述第一地面站处的所述第一信号的射频。
附图说明
给出附图是为了辅助对本公开的各方面的描述并且提供它们仅仅是为了例示各方面而非对其进行限制。
图1是示例性通信系统的方框图。
图2是图1的网关的一个示例的方框图。
图3是图1的卫星的一个示例的方框图。
图4是图1的用户终端的一个示例的方框图。
图5是图1的用户设备的一个示例的方框图。
图6是示出了针对时间或频率的开环预校正的示例的图示。
图7是示出了针对时间或频率的闭环预校正的示例的图示。
图8是示出了针对时间或频率的开环预校正与闭环预校正结合的示例的图示。
图9是示出了为避免在切换时用户终端处的频率偏移的大跳跃而进行的每信道前向链路频率校正的示例的图示。
图10是示出了涉及网关和用户终端的系统级时间或频率校正的示例的图示。
图11示出了用于控制与卫星通信的地面站处的信号的时间和频率的设备的示例，其被表示为一系列相互关联的功能模块。
具体实施方式
本公开的各方面涉及用于通过非同步卫星通信系统中的卫星与网关通信的用户终端(UT)所发射的无线电信号的时间或频率同步的方法和设备，非同步卫星通信系统例如是用于数据、语音或视频通信的低地球轨道(LEO)卫星通信系统。在一个方面中，可以调节来自用户终端的无线电信号的传输时间，使得信号同时到达网关或者到达时间差在指定容差内。在另一个方面中，可以调节从用户终端发射的无线电信号的载波频率，从而消除网关处的频率偏移差，包括但不限于多普勒偏移差，或至少将频率偏移差减小到指定容差内。在一个方面中，提供了开环预校正以为时间或频率生成预校正值，可以应用该预校正值以调节传输时间，以均衡传播延迟或调节载波频率，从而消除或减小频率偏移差。在另一方面中，除了开环预校正之外还提供了闭环预校正，以为时间或频率提供更准确的校正值。下文还将更详细地描述本公开的各个其它方面。
在以下说明和相关附图中描述了本公开的具体示例。可以想到替代示例而不脱离本公开的范围。此外，将不会详细描述或将会省略公知的元件，以免使本公开的相关细节难以理解。
本文中使用“示例性”一词表示“充当示例、实例或例示”。本文描述为“示例性”的任何方面不一定被解释为相对于其它方面是优选或有利的。类似地，术语“方面”不要求所有方面都包括所论述的特征、优点或操作模式。
本文使用的术语仅仅是为了描述特定方面的目的，而并非要限制所述方面。如本文使用的，除非上下文另外明确指示，否则单数形式“一”和“所述”意在也包括复数形式。将要进一步理解，术语“包括”、“包含”在本文中使用时，指定所述特征、整数、步骤、操作、元件或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件或其组的存在或添加。此外，要理解“或”一词与布尔运算符“OR”具有相同的含义，亦即，其涵盖“任一个”和“两个”的可能性，且不限于“异或”(“XOR”)，除非另外明确表述。还要理解，除非另外明确表述，否则两个相邻词语之间的符号“/”与“或”具有相同的含义。此外，除非另外明确表述，否则诸如“连接到”、“耦合到”或“与……通信”的短语不限于直接连接。
此外，针对要由例如计算装置的元件执行的动作的序列描述了很多方面。将要认识到，可以由特定电路、由通过一个或多个处理器执行的程序指令、或由两者的组合来执行本文描述的各种动作，所述特定电路例如中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或各种其它类型的通用或专用处理器或电路。此外，可以认为本文描述的动作的序列完全体现在任何形式的计算机可读存储介质内，该存储介质中存储有对应的计算机指令集，在执行时，该计算机指令集会使相关联的处理器执行本文所述的功能。于是，本公开的各方面可以体现为若干不同的形式，它们全部都被设想为处在所主张主题的范围内。此外，对于本文所述的各方面中的每个方面而言，在本文中可以将任何这种方面的对应形式描述为例如“配置为”执行所述动作的“逻辑单元”。
图1示出了卫星通信系统100的示例，卫星通信系统100包括处于例如低地球轨道(LEO)的非地球同步轨道中的多个卫星(尽管为了例示清楚而仅示出了一个卫星300)、与卫星300通信的网关200、与卫星300通信的多个用户终端(UT)400和401、以及分别与UT 400和401通信的多个用户设备(UE)500和501。每个UE 500或501可以是用户装置，例如移动装置、电话、智能电话、平板计算机、膝上型计算机、计算机、可穿戴装置、智能手表、视听装置或包括与UT通信的能力的任何装置。此外，UE 500和/或UE 501可以是用于与一个或多个最终用户装置通信的装置(例如，接入点、小小区等)。在图1中所示的示例中，UT 400和UE 500经由双向接入链路(具有前向接入链路和返回接入链路)彼此通信，并且类似地，UT 401和UE501经由另一双向接入链路彼此通信。在另一种实施方式中，一个或多个额外的UE(未示出)可以被配置为仅接收，并且因此仅使用前向接入链路与UT通信。在另一种实施方式中，一个或多个额外的UE(未示出)还可以与UT 400或UT 401通信。替代地，UT和对应的UE可以是单个物理装置的组成部分，该物理装置例如是具有集成卫星收发器和用于与例如卫星直接通信的天线的移动电话。
网关200可以接入因特网108或一个或多个其它类型的公共、半私有或私有网络。在图1中所示的示例中，网关200与基础设施106通信，基础设施106能够接入因特网108或一个或多个其它类型的公共、半私有或私有网络。网关200还可以耦合到各种类型的通信回程，包括例如陆地线路网络，例如光纤网络或公用交换电话网(PSTN)110。此外，在替代的实施方式中，网关200可以在不使用基础设施106的情况下接口连接到因特网108、PSTN 110或一个或多个其它类型的公共、半私有或私有网络。此外，网关200可以通过基础设施106与诸如网关201的其它网关通信，或者替代地，网关200可以被配置为在不使用基础设施106的情况下与网关201通信。基础设施106可以完全或部分地包括网络控制中心(NCC)、卫星控制中心(SCC)、有线和/或无线核心网络、和/或用于方便卫星通信系统100的操作和/或方便与卫星通信系统100通信的任何其它部件或系统。
卫星300和网关200之间在两个方向上的通信被称为馈送链路，而卫星300和UT400和401中的每者之间在两个方向上的通信被称为服务链路。从卫星300到地面站的信号路径一般可以被称为下行链路，地面站可以是网关200或UT 400和401之一。从地面站到卫星300的信号路径一般可以被称为上行链路。此外，如所示，信号可以具有总的方向性，例如前向链路和返回链路或反向链路。因此，从网关200开始并通过卫星300在UT 400处结束的方向上的通信链路被称为前向链路，而在从UT 400开始并通过卫星300在网关200处结束的方向上的通信链路被称为返回链路或反向链路。这样一来，在图1中，从网关200到卫星300的信号路径被标记为“前向馈送链路”，而从卫星300到网关200的信号路径被标记为“返回馈送链路”。通过类似方式，在图1中，从每个UT 400或401到卫星300的信号路径被标记为“返回服务链路”，而从卫星300到每个UT 400或401的信号路径被标记为“前向服务链路”。
图2是网关200的示例性方框图，其也能够应用于图1的网关201。网关200被示为包括若干天线205、RF子系统210、数字子系统220、公共交换电话网(PSTN)接口230、局域网(LAN)接口240、网关接口245和网关控制器250。RF子系统210耦合到天线205和数字子系统220。数字子系统220耦合到PSTN接口230、LAN接口240和网关接口245。网关控制器250耦合到RF子系统210、数字子系统220、PSTN接口230、LAN接口240和网关接口245。
可以包括若干RF收发器212、RF控制器214和天线控制器216的RF子系统210可以经由前向馈送链路301F向卫星300发射通信信号，并且可以经由返回馈送链路301R从卫星接收通信信号。尽管为简单起见未示出，但RF收发器212的每者可以包括发射链和接收链。每个接收链可以包括低噪声放大器(LNA)和下变频器(例如，混频器)，以分别以公知方式对接收到的通信信号进行放大和下变频。此外，每个接收链可以包括模数转换器(ADC)，以将接收到的通信信号从模拟信号转换成数字信号(例如，用于由数字子系统220处理)。每个发射链可以包括上变频器(例如，混频器)和功率放大器(PA)以分别以公知方式对要发射到卫星300的通信信号进行上变频和放大。此外，每个发射链可以包括数模转换器(DAC)以将从数字子系统220接收的数字信号转换成要发射到卫星300的模拟信号。
RF控制器214可以用于控制若干RF收发器212的各个方面(例如，对载波频率的选择、频率和相位校准、增益设置等)。天线控制器216可以控制天线205的各个方面(例如，波束成形、波束转向、增益设置、频率调谐等)。
数字子系统220可以包括若干数字接收机模块222、若干数字发射机模块224、基带(BB)处理器226和控制(CTRL)处理器228。数字子系统220可以处理从RF子系统210接收的通信信号，并将经处理的通信信号转发到PSTN接口230和/或LAN接口240，并且数字子系统220可以处理从PSTN接口230和/或LAN接口240接收的通信信号并将经处理的通信信号转发到RF子系统210。
每个数字接收机模块222可以对应于用于管理网关200和UT 400之间的通信的信号处理元件。RF收发器212的接收链之一可以向数字接收机模块222提供输入信号。若干数字接收机模块222可以用于容纳所有的卫星波束和在任何给定时间处理的可能的分集模拟信号。尽管为简单起见未示出，每个数字接收机模块222可以包括一个或多个数字数据接收机、搜索接收机、以及分集组合器和解码器电路。搜索接收机可以用于搜索载波信号的适当分集模式，并可以用于搜索导频信号(或其它相对固定模式的强信号)。
数字发射机模块224可以处理要经由卫星300发射到UT 400的信号。尽管为简单起见未示出，每个数字发射机模块224可以包括调制数据以进行传输的发射调制器。每个发射调制器的传输功率可以由对应的数字发射功率控制器(为简单起见未示出)控制，其可以(1)应用最低水平的功率，以用于干扰降低和资源分配的目的，以及(2)在必要时应用适当的功率水平，以补偿传输路径中的衰减和其它路径传输特性。
耦合到数字接收机模块222、数字发射机模块224和基带处理器(BB)226的控制处理器(CTRL)228可以提供命令和控制信号以实现例如但不限于信号处理、定时信号生成、功率控制、切换控制、分集组合和系统接口连接的功能。
控制处理器(CTRL)228还可以控制导频的生成和功率、同步、以及寻呼信道信号及其与发射功率控制器(为简单起见未示出)的耦合。导频信道是未被数据调制的信号，并且可以使用重复不变的图案或不变的帧结构类型(图案)或音调类型输入。例如，用于形成用于导频信号的信道的正交函数一般具有恒定值，例如全为1或0，或者公知的重复图案，例如散布的1和0的结构化图案。
基带处理器(BB)226在现有技术中是公知的，并且因此在此不再详细描述。例如，基带处理器(BB)226可以包括各种已知的元件，例如(但不限于)编码器、数据调制解调器和数字数据交换和存储部件。
PSTN接口230可以直接或通过基础设施106向外部PSTN提供通信信号并从外部PSTN接收通信信号，如图1中所示。PSTN接口230在现有技术中是公知的，并且因此在此不再详细描述。对于其它实施方式，PSTN接口230可以被省略，或者可以被替换为将网关200连接到基于地面的网络(例如，因特网)的任何其它适当接口。
LAN接口240可以向外部LAN提供通信信号并从外部LAN接收通信信号。例如，LAN接口240可以直接或通过基础设施106耦合到因特网108，如图1中所示。LAN接口240在现有技术中是公知的，并且因此在此不再详细描述。
网关接口245可以向与图1的卫星通信系统100相关联的一个或多个其它网关提供通信信号并从其接收通信信号(和/或向与其它卫星通信系统(为简单起见未示出)相关联的网关提供通信信号/从其接收通信信号)。对于一些实施方式，网关接口245可以经由一个或多个专用通信线路或信道(为简单起见未示出)与其它网关通信。对于其它实施方式，网关接口245可以使用PSTN接口230和/或诸如因特网108(也参见图1)的其它网络与其它网关通信。对于至少一个实施方式，网关接口245可以经由基础设施106与其它网关通信。
总体网关控制可以由网关控制器250提供。网关控制器250可以规划并控制由网关200对卫星300的资源的利用。例如，网关控制器250可以分析趋势、生成业务计划、分配卫星资源、监测(或跟踪)卫星位置并监测网关200和/或卫星300的性能。网关控制器250还可以耦合到基于地面的卫星控制器(为简单起见未示出)，基于地面的卫星控制器维持并监测卫星300的轨道，将卫星使用信息转送到网关200，跟踪卫星300的位置，和/或调节卫星300的各种信道设置。
对于图2中所示的示例性实施方式，网关控制器250包括本地时间、频率和位置基准251，其可以向RF子系统210、数字子系统220和/或接口230、240和245提供本地时间或频率信息。时间或频率信息可以用于将网关200的各个部件彼此同步和/或与卫星300同步。本地时间、频率和位置基准251也可以向网关200的各个部件提供卫星300的位置信息(例如，星历表数据)。此外，尽管图2中被示为包括在网关控制器250内，但对于其它实施方式，本地时间、频率和位置基准251可以是耦合到网关控制器250(和/或数字子系统200和RF子系统210中一个或多个)的独立子系统。
尽管为简单起见在图2中未示出，但网关控制器250也可以耦合到网络控制中心(NCC)和/或卫星控制中心(SCC)。例如，网关控制器250可以允许SCC直接与卫星300通信，例如，以从卫星300检索星历表数据。网关控制器250还可以(例如，从SCC和/或NCC)接收经处理的信息，该信息允许网关控制器250适当瞄准天线205(例如，瞄准卫星300)，调度波束传输，协调切换，以及执行各种其它公知的功能。
图3是仅出于例示目的的卫星300的示例性方框图。要理解，具体的卫星构造可以显著变化，并可以或可以不包括板上处理。此外，尽管被示为单个卫星，但使用卫星间通信的两个或更多卫星可以提供网关200和UT 400之间的功能连接。要认识到，本公开不限于任何具体的卫星构造，并且能够在网关200和UT 400之间提供功能连接的任何卫星或卫星组合都可以被视为在本公开范围内。在一个示例中，卫星300被示为包括前向应答器310、返回应答器320、振荡器330、控制器340、前向链路天线352(1)-352(N)以及返回链路天线361(1)-361(N)。可以处理对应信道或频带内的通信信号的前向应答器310可以包括第一带通滤波器311(1)-311(N)中的相应一个、第一LNA 312(1)-312(N)中的相应一个、变频器313(1)-313(N)中的相应一个、第二LNA 314(1)-314(N)中的相应一个、第二带通滤波器315(1)-315(N)中的相应一个以及PA 316(1)-316(N)中的相应一个。PA 316(1)-316(N)中的每个耦合到天线352(1)-352(N)的相应一个，如图3中所示。
在相应前向路径FP(1)-FP(N)中的每个内，第一带通滤波器311(1)-311(N)使频率在相应前向路径FP(1)-FP(N)的信道或频带内的信号分量通过，并且过滤掉频率在相应前向路径FP(1)-FP(N)的信道或频带之外的信号分量。于是，第一带通滤波器311(1)-311(N)的通带对应于与相应前向路径FP(1)-FP(N)相关联的信道的宽度。第一LNA 312(1)-312(N)将接收到的通信信号放大到适合由变频器313(1)-313(N)处理的水平。变频器313(1)-313(N)对相应前向路径FP(1)-FP(N)中的通信信号的频率进行转换(例如，转换到适合从卫星300向UT 400发射的频率)。第二LNA 314(1)-314(N)放大经频率转换的通信信号，且第二带通滤波器315(1)-315(N)过滤掉频率在相关联的信道宽度之外的信号分量。PA 316(1)-316(N)将经过滤的信号放大到适合经由相应天线352(1)-352(N)发射到UT 400的功率水平。包括数量为N的返回路径RP(1)-RP(N)的返回应答器320经由天线361(1)-361(N)沿返回服务链路302R从UT 400接收通信信号，并经由一个或多个天线362沿返回馈送链路301R向网关200发射通信信号。可以处理对应信道或频带内的通信信号的返回路径RP(1)-RP(N)中的每者可以耦合到天线361(1)-361(N)中的相应一个，并可以包括第一带通滤波器321(1)-321(N)中的相应一个、第一LNA322(1)-322(N)中的相应一个、变频器323(1)-323(N)中的相应一个、第二LNA324(1)-324(N)中的相应一个以及第二带通滤波器325(1)-325(N)中的相应一个。
在相应返回路径RP(1)-RP(N)中的每个内，第一带通滤波器321(1)-321(N)使频率在相应返回路径RP(1)-RP(N)的信道或频带内的信号分量通过，并过滤掉频率在相应返回路径RP(1)-RP(N)的信道或频带之外的信号分量。于是，第一带通滤波器321(1)-321(N)的通带对于一些实施方式可以对应于与相应返回路径RP(1)-RP(N)相关联的信道的宽度。第一LNA322(1)-322(N)将所有接收到的通信信号放大到适合由变频器323(1)-323(N)处理的水平。变频器323(1)-323(N)对相应返回路径RP(1)-RP(N)中的通信信号的频率进行转换(例如，转换到适合从卫星300向网关200发射的频率)。第二LNA 324(1)-324(N)放大经频率转换的通信信号，且第二带通滤波器325(1)-325(N)过滤掉频率在相关联的信道宽度之外的信号分量。来自返回路径RP(1)-RP(N)的信号被组合并经由PA 326被提供给一个或多个天线362。PA 326放大组合的信号以发射到网关200。
可以是生成振荡信号的任何适当电路或装置的振荡器330向前向应答器310的变频器313(1)-313(N)提供前向本地振荡器LO(F)信号，并向返回应答器320的变频器323(1)-323(N)提供返回本地振荡器LO(R)信号。例如，LO(F)信号可以由变频器313(1)-313(N)用于将来自与从网关200到卫星300的信号的传输相关联的频带的通信信号转换到与从卫星300到UT 400的信号的传输相关联的频带。LO(R)信号可以由变频器323(1)-323(N)用于将来自与从UT 400到卫星300的信号的传输相关联的频带的通信信号转换到与从卫星300到网关200的信号的传输相关联的频带。
耦合到前向应答器310、返回应答器320和振荡器330的控制器340可以控制卫星300的各种操作，包括(但不限于)信道分配。在一个方面中，控制器340可以包括耦合到处理器(为简单起见未示出)的存储器。存储器可以包括存储指令的非暂态计算机可读介质(例如，一个或多个非易失性存储器元件，例如EPROM、EEPROM、闪速存储器、硬盘驱动器等)，该指令在由处理器执行时，使卫星300执行包括(但不限于)本文所述的那些操作的操作。
图4中示出了用于UT 400或401中的收发器的示例。在图4中，提供至少一个天线410以(例如，从卫星300)接收前向链路通信信号，该通信信号被传送到模拟接收机414，在此对其进行下变频、放大和数字化。双工器元件412常用于允许同一天线为发射和接收功能两者服务。替代地，UT 400可以采用独立的天线以在不同的发射和接收频率下操作。
模拟接收机414输出的数字通信信号被传送到至少一个数字数据接收机416A-416N以及至少一个搜索接收机418。数字数据接收机416A-416N可以用于取决于收发器复杂性的可接受水平而获得期望水平的信号分集，对于相关领域的技术人员而言这是显而易见的。
至少一个用户终端控制处理器420耦合到数字数据接收机416A-416N和搜索接收机418。控制处理器420提供基本信号处理、定时、功率和切换控制或协调、以及用于信号载波的频率选择等功能。控制处理器420可以执行的另一个基本控制功能是用于处理各种信号波形的功能的选择或操控。控制处理器420进行的信号处理可以包括确定相对信号强度以及计算各种相关信号参数。诸如定时和频率的信号参数的这种计算可以包括使用额外或独立的专用电路在测量中提供提高的效率或速度或控制处理资源的改进的分配。
数字数据接收机416A-416N的输出耦合到UT 400内的数字基带电路422。数字基带电路422包括用于向例如如图1所示的UE 500和从UE 500传送信息的处理和呈现元件。参考图4，如果采用分集信号处理，数字基带电路422可以包括分集组合器和解码器。这些元件中的一些也可以在控制处理器420的控制下进行操作或与控制处理器420通信。
在将语音或其它数据准备成源自UT 400的输出消息或通信信号时，使用数字基带电路422接收、存储、处理以及通过其它方式准备期望的数据以用于传输。数字基带电路422将该数据提供给在控制处理器420的控制下进行操作的发射调制器426。发射调制器426的输出被传送到数字发射功率控制器428，其向模拟发射功率放大器430提供输出功率控制，以用于最终从天线410向卫星(例如，卫星300)发射输出信号。
在图4中，UT 400还包括与控制处理器420相关联的存储器432。存储器432可以包括用于由控制处理器420执行的指令以及用于由控制处理器420处理的数据。在图4中所示的示例中，存储器432可以包括用于执行时间或频率调节的指令，该时间或频率调节要应用于要经由返回服务链路由UT 400向卫星300发射的RF信号。
在图4中所示的示例中，UT 400还包括可选的本地时间、频率和/或位置基准434(例如，GPS接收机)，其可以向控制处理器420提供本地时间、频率和/或位置信息以用于各种应用，包括例如对UT 400的时间或频率同步。
数字数据接收机416A-N和搜索接收机418被配置有信号相关元件，以对特定信号进行解调和跟踪。搜索接收机418用于搜索导频信号或其它相对固定图案的强信号，而数字数据接收机416A-N用于对与检测到的导频信号相关联的其它信号进行解调。然而，可以在采集之后分配数字数据接收机416A-N来跟踪导频信号，以准确确定信号芯片能量与信号噪声的比值并用公式表示导频信号强度。因此，这些单元的输出可以被监测以确定导频信号或其它信号中的能量或其频率。这些数字数据接收机416A-N还采用频率跟踪元件，其可以被监测以向控制处理器420提供针对正被解调的信号的当前频率和定时信息。
控制处理器420可以使用这种信息来适当地确定接收的信号与振荡器频率偏移到什么程度，何时缩放到相同频带。可以根据需要将这种信息和与频率误差和移频相关的其它信息存储在存储器432中。
控制处理器420还可以耦合到UE接口电路450，以允许UT 400和一个或多个UE之间的通信。UE接口电路450可以按需要被配置为用于与各种UE配置通信，并且因此取决于用于与所支持的各种UE通信的各种通信技术，UE接口电路450可以包括各种收发器和相关部件。例如，UE接口电路450可以包括一个或多个天线、广域网(WAN)收发器、无线局域网(WLAN)收发器、局域网(LAN)接口、公共交换电话网(PSTN)接口和/或被配置为与一个或多个与UT400通信的UE通信的其它已知通信技术。
图5是示出了UE 500的示例的方框图，其也可以应用于图1的UE 501。如图5中所示的UE 500可以是例如移动装置、手持计算机、平板计算机、可穿戴装置、智能手表、或能够与用户交互的任何类型的装置。此外，UE 500可以是向各种终极用户装置和/或向各种公共或私有网络提供连接的网络侧装置。在图5中所示的示例中，UE 500可以包括LAN接口502、一个或多个天线504、广域网(WAN)收发器506、无线局域网(WLAN)收发器508和卫星定位系统(SPS)接收机510。SPS接收机510可以与全球定位系统(GPS)、全球导航卫星系统(GLONASS)和/或任何其它全球或地区性基于卫星的定位系统兼容。在替代方面中，例如，UE 500可以包括WLAN收发器508，例如Wi-Fi收发器，有或没有LAN接口502、WAN收发器506和/或SPS接收机510。此外，UE 500可以包括额外的收发器，例如和其它已知的技术，有或没有LAN接口502、WAN收发器506、WLAN收发器508和/或SPS接收机510。因此，针对UE 500所例示的元件仅仅作为示例性构造而提供，并非意在根据本文公开的各方面限制UE的构造。
在图5中所示的示例中，处理器512连接到LAN接口502、WAN收发器506、WLAN收发器508和SPS接收机510。可选地，运动传感器514和其它传感器也可以耦合到处理器512。
存储器516连接到处理器512。在一个方面中，存储器516可以包括数据518，数据518可以被发射到UT 400和/或接收自UT 400，如图1中所示。参考图5，例如，存储器516还可以包括存储的指令520，指令520要由处理器512执行以执行用于与UT 400通信的处理步骤。此外，UE 500还可以包括用户接口522，其可以包括用于使处理器512的输入或输出与用户通过例如光、声或触觉输入或输出接口连接的硬件和软件。在图5中所示的示例中，UE 500包括连接到用户接口522的麦克风/扬声器524、小键盘526和显示器528。替代地，用户的触觉输入或输出可以通过使用例如触摸屏显示器而与显示器528集成。同样，图5中所示的元件并非意在限制本文公开的UE的构造，并且要理解，UE 500中包括的元件将基于装置的最终用途和系统工程师的设计选择而改变。
此外，UE 500可以是用户装置，例如与UT 400通信但与UT 400分隔开的移动装置或外部网络侧装置，例如，如图1中所示。替代地，UE 500和UT 400可以是单个物理装置的组成部分。
在图1中所示的示例中，两个UT 400和401可以经由波束覆盖范围内的返回和前向服务链路与卫星300进行双向通信。卫星可以与波束覆盖范围内的超过两个UT通信。从UT400和401到卫星300的返回服务链路因此是多到一信道。在波束覆盖范围内的不同UT之间可能存在大的时间延迟差和频偏差。频偏差可能由于波束覆盖范围内的UT所经受的由于例如卫星和UT的相对运动而产生的多普勒频移中的差异。例如，一些UT可以是移动的，而其它的可以是静止的。不同UT之间的频偏差也可能由其它因素造成，例如，由于波束覆盖范围中的一些UT的发射机链中的射频(RF)部件造成的频率漂移。
在诸如图1中所示示例的卫星通信系统中，波束覆盖范围内的多个UT 400和401可以是时分复用(TDM)的、频分复用(FDM)的或两者。波束覆盖范围内的UT 400和401之间的大的时间延迟差或大的频偏差会需要大的防护时间或大的防护频带以避免UT之间的时间或频率干扰，由此导致开销和容量损失。为了确保来自波束覆盖范围内的所有UT 400和401的返回链路信号都在无时间延迟差或至少没有大的时间延迟差的情况下到达网关200，则可以在UT 400和401处向返回链路发射信号的开始时间应用时间校正。同样，为了确保来自波束覆盖范围内的所有UT 400和401的返回链路信号都在无频偏差或至少没有大的频偏差的情况下到达网关200，则可以在UT 400和401处向返回链路发射信号应用频率校正。可以使用开环预校正、闭环预校正或两者的组合来实现时间校正和频率校正。下文参考图6-10描述开环预校正、闭环预校正和两者组合的示例。
图6是示出了用于时间或频率校正的开环预校正的一个方面的图示。在一个方面中，如果对于时间或频率而言没有或仅有相对小的系统或校准误差，则开环预校正能够生成充分准确的预校正时间或频率值。在典型的非地球同步卫星网络中，每个网关典型地具有其自己的本地GPS时间或频率基准，并且每个UT也典型具有其自己的本地GPS时间或频率基准。可以假设，在典型网络中，网关处的本地GPS时间或频率基准可以比UT处的本地GPS时间或频率基准更准确。
图6在方框600中示出了在UT之一中的开环预校正的一个方面。在一个方面中，在方框608中UT可以针对该特定UT通过使用在方框602中从卫星接收的输入前向链路信号波形来计算用于时间或频率的开环预校正值，并将输入前向链路信号的到达时间和载波频率与例如本地GPS基准606比较。在另一个方面中，在方框604中UT可以使用星历表数据，例如，包括但不限于基于卫星已知轨道的卫星在不同时刻的已知位置，以及基于方框606中的本地GPS基准的UT的本地位置，例如，以在方框608中计算用于时间或频率的开环预校正值。在又一个方面中，UT可以使用在方框602中从卫星接收的输入前向链路信号波形和方框604中的星历表数据的组合，结合方框606中的本地GPS基准，以在方框608中生成用于时间或频率的预校正值。
在一个方面中，给定通往波束覆盖范围内的所有UT的公共前向链路波形，前向链路波形的到达时间和本地时间基准(例如给定UT处的本地GPS时间基准)之间的比较是从卫星到例如该UT的时间延迟的度量。在另一个方面中，前向链路波形的观测频率相对于给定UT处的锁定频率基准的比较是从卫星到例如该UT的频偏差的度量。通过将前向链路波形的观测频率与UT处的锁定频率基准进行比较所获得的频偏差可能很大程度上是由卫星相对于UT的相对运动造成的多普勒频移导致的，但其它因素也可以对频偏差有贡献。
在一个方面中，通过比较前向链路波形的到达时间和每个UT处的本地时间基准所获得的时间延迟可以用于对每个UT的返回链路信号的传输时间进行预补偿，使得来自波束覆盖范围内的所有UT的返回链路信号将在没有时间延迟差或有处于容差内的小时间延迟差的情况下到达用于返回链路的卫星接收天线。类似地，通过比较前向链路波形的频率与每个UT处的锁定频率基准所获得的频偏差可以用于对每个UT的返回链路信号的发射频率进行预补偿，使得来自波束覆盖范围内的所有UT的返回链路信号都将在没有频偏差或有处于容差内的小频偏差的情况下到达卫星接收天线。
在一个方面中，跨UT的时间延迟或频偏差的主要分量是由于跨越波束覆盖范围的不同UT所经受的不同的时间延迟和不同的多普勒频移。在一个方面中，如果每个UT能够估计绝对时间延迟和其在接收到的前向链路波形上观测到的多普勒频移并使用所估计的绝对时间延迟和多普勒频移对上行链路传输时间和频率进行预校正，则可以将波束覆盖范围内的不同UT之间的时间延迟和频偏差减小到零或接近零。如上所述，在一个方面中，可以将观测到的到达时间与准确的本地时间基准(例如本地GPS时间基准)进行比较，以导出每个UT处的前向链路波形的到达的绝对时间延迟量。同样地，可以将前向链路波形的观测频率与每个UT处的准确的锁定频率基准进行比较，以导出每个UT处的绝对频移量。
用于对每个UT的返回链路信号的传输时间进行预补偿的预校正时间偏差值可以基于前向链路信号的观测到达时间和本地时间基准之间的比较，并且类似地，用于对每个UT的返回链路信号的发射频率进行预补偿的预校正频偏差值可以基于前向链路信号的观测频率与UT处的锁定频率基准的比较。在一个方面中，可以使用卫星的星历表来细化时间或频率校正值。例如，基于已知轨道在给定时间处卫星的位置或速度可以被用作用于估计UT处的前向链路信号的到达时间或多普勒频移的依据。在另一个方面中，波束覆盖范围中的一个或多个UT可以是移动的。针对移动UT的本地GPS数据(例如UT的位置或速度)也可以结合星历表用作用于估计到达时间或多普勒频移的依据。
在一个方面中，可以将预校正时间或频率值应用于对UT处的返回链路信号的传输时间或频率进行预补偿，使得在网关处接收的返回链路信号的时间延迟或频偏差被消除或至少被减小。在另一个方面中，将预校正时间或频率值应用于对卫星的波束覆盖范围中的UT处的返回链路信号的传输时间或频率进行预补偿，使得在卫星的接收天线处(来自各UT的返回链路信号被组合处的点)的时间延迟或频偏差被消除或至少被减小。如果从波束覆盖范围中的所有UT接收的返回链路信号的到达时间或载波频率在该卫星接收天线处被对准，则如果卫星仅仅为转发卫星，那么到达时间和载波频率也将在网关的接收天线处被对准。在另一个方面中，如果从UT接收的返回服务链路信号被卫星解调或处理，那么在波束覆盖范围中的每个UT处应用的预校正时间或频率值会在卫星的接收天线处而非网关处实现时间或频率对准。
当在方框608中由开环预校正获得用于时间或频率的预校正值之后，可以分别在方框610和612中将预校正值应用于时间或频率校正。在一个方面中，在方框610中可以调节每个UT处的返回链路信号的发射开始时间，使得波束覆盖范围内的所有UT发射的所有返回链路信号在其间没有大的时间延迟差的情况下到达卫星或网关。在每个UT中，例如，可以在方框610中通过将该返回链路信号的开始时间提前或推后在方框608中计算的时间预校正值的量来调节返回链路信号的发射开始时间。对于波束覆盖范围内的每个UT，时间预校正值可以为正或负。
仍如图6中所示，当在方框608中通过开环预校正获得频率预校正值之后，在方框612中可以使用在方框608中获得的预校正频率值调节每个UT处的返回链路发射信号的载波频率，使得波束覆盖范围内的所有UT所发射的所有返回链路信号在其间没有大的频偏差的情况下到达卫星或网关。在每个UT中，例如，可以在方框612中通过将该返回链路信号的载波频率增大或减小在方框608中计算的频率预校正值的量来调节返回链路信号的载波频率。对于波束覆盖范围内的每个UT，频率预校正值可以为正或负。例如，UT之间的频偏差可能是由于波束覆盖范围内的不同UT之间的多普勒频移的差异或由于其它因素，例如发射机中的频率漂移或多普勒频移和其它因素的一些组合。
图7是在方框700中示出了用于时间或频率的闭环预校正的一个方面的图示。在一个方面中，在方框702中当卫星或网关检测到从波束覆盖范围内的UT接收的返回链路信号之间的大的时间延迟差时，发起对时间的闭环预校正。在另一个方面中，在方框704中当卫星或网关检测到从波束覆盖范围内的UT接收的返回链路信号之间的大的频偏差时，发起对频率的闭环预校正。在方框702和704中卫星或网关可以经受到来自波束覆盖范围中的各UT的大的时间延迟差和大的频偏差，并且作为响应，可以对时间和频率都发起闭环预校正。
响应于在方框702中检测到在来自波束覆盖范围中的UT的返回链路信号之间的大的时间延迟差，在方框706中卫星或网关向UT发送时间提前或推后命令以调节返回链路信号的发射开始时间。卫星或网关可以发送对每个UT发射而言特有的独立的时间提前或推后命令。一些UT可以接收命令以使其发射开始时间提前，而其它UT可以接收命令以使其发射开始时间推后。对于波束覆盖范围中的每个UT，时间提前或推后的量可以不同。在每个UT都从卫星或网关接收到时间提前或推后命令时，它在方框710中调节该UT处的返回链路信号的传输时间，使得从所有UT接收的所有反向链路信号在没有大的时间延迟差的情况下到达卫星或网关。如果卫星仅仅为网关和UT之间的转发卫星，那么该网关可以向波束覆盖范围中的UT发送时间提前或推后命令。另一方面，如果卫星处理数据有效载荷，那么卫星可以向UT发送时间提前或推后命令。
为了进行频率校正，响应于在方框704中检测到来自波束覆盖范围中的UT的返回链路信号之间的大的频偏差，卫星或网关在方框708中向UT发送升频或降频命令，以调节返回链路信号的载波频率。卫星或网关可以发送对每个UT特定的独立的升频或降频命令。一些UT可以接收命令以增大其返回链路载波频率，而其它UT可以接收命令以减小其返回链路载波频率。对于波束覆盖范围中的每个UT，频率增大或减小的量可以不同。在每个UT都从卫星或网关接收到升频或降频命令时，它在方框712中调节该UT处的返回链路信号的载波频率，使得从所有UT接收的所有反向链路信号在没有大的频偏差的情况下到达卫星或网关。同样，如果卫星仅仅为转发卫星，那么网关可以向波束覆盖范围中的UT发送升频或降频命令。另一方面，如果卫星处理数据有效载荷，那么卫星可以向UT发送升频或降频命令。
图8是示出了包括开环预校正和闭环预校正的时间或频率预校正的示例的图示。在一个方面中，在方框802中在波束覆盖范围中的每个UT处执行开环预校正，以计算用于时间或频率的预校正值。当在方框802中执行开环预校正之后，做出关于除了开环预校正之外是否还需要闭环预校正以获得更准确的预校正时间或频率值的判断，如方框804中所示。可以基于各种因素通过各种方式判断除了开环预校正之外是否还需要闭环预校正。例如，如果网关检测到从波束覆盖范围中的UT接收的返回链路信号之间存在大的时间延迟差，那么它可以确定必需有对时间的闭环预校正。同样，如果网关检测到从波束覆盖范围中的UT接收的返回链路信号之间存在大的频偏差，那么它可以确定必需有对频率的闭环预校正。
如果在方框804中确定不需要闭环校正来产生更准确的预校正时间或频率，那么可以在方框806中由UT基于在方框802中由开环预校正计算的预校正时间或频率值来执行时间或频率调节，而无需求助于闭环预校正。上文关于图6描述了对时间或频率的开环预校正的示例。另一方面，如果在方框804中确定需要闭环预校正来获得更准确的预校正时间或频率值，则在方框808中执行闭环预校正以产生更准确的预校正时间或频率值，使得网关从波束覆盖范围中的各UT接收的返回链路信号不会呈现出大的时间延迟差或大的频偏差。上文关于图7描述了对时间或频率的闭环预校正的示例。例如，网关可以向UT发送时间提前或延迟命令，以调节其返回链路信号的发射开始时间，或者网关可以向UT发送升频或降频命令以调节其返回链路信号的载波频率。在从网关接收到时间提前或延迟命令或者升频或降频命令时，在方框810中波束覆盖范围中的每个UT可以例如调节其发射开始时间或载波频率。
图9是在方框900中示出了用以在UT经历波束间切换时避免频偏差的大跳跃的每信道前向链路频率校正的示例的图示。如果网关不针对前向馈送链路信号执行每信道频率预校正，则由于整个RF带宽上的多普勒差，可能会有大的残余频偏差。由于每个波束使用馈送链路信道，馈送链路中的残余频偏差可能会转入波束。如果不在网关处针对前向馈送链路上的每个信道执行频率预校正，那么在波束间切换期间UT可能会经受大的频偏差跳跃。
在方框902中可以在卫星或网关处针对前向链路发射信号执行每信道频率校正。在一个方面中，卫星或网关可以向上或向下调节前向馈送链路信号的每个信道的载波频率，使得在UT经历波束间切换时，它将不会在切换期间经受大的频偏差跳跃。如图9中所示，在方框904中在UT处发生波束间切换，并且在方框906中UT避免了在切换时经受前向链路中的频偏差的大跳跃，因为在方框902中卫星或网关已经执行了每信道前向链路频率预校正。如果卫星仅仅为转发卫星，则网关可以负责每信道频率校正，使得UT将避免在波束间切换期间经受大的频偏差跳跃。另一方面，如果卫星处理数据有效载荷，那么卫星可以负责每信道频率校正以避免在UT处在波束间切换期间的大的频偏差跳跃。
图10是在方框1000中示出了涉及卫星或网关和UT的系统级时间或频率校正的示例的图示。在各方面中，在系统级上，在卫星或网关处的时间或频率校正可以结合UT处的时间或频率校正来发挥重要作用。在图10中，在方框1002中在卫星或网关处执行时间校正，并在方框1004中在卫星或网关处执行频率校正。在一个方面中，在方框1006中，在方框1002中在卫星或网关处对馈送链路信号的时间校正可以使馈送链路时间延迟变化(如果有的话)对于UT而言是透明的。同样，在方框1008中，在方框1004中在卫星或网关处对馈送链路信号的频率校正可以由于多普勒变化或其它因素而使得馈送链路频偏差变化(如果有的话)对于UT而言是透明的。通过考虑馈送链路时间延迟变化或频偏差变化而在系统级上一起工作，每个UT可以通过使用开环预校正、闭环预校正或两者的组合(在图6-图8中例示并在上文描述了其示例)来执行方框1010中的时间校正或方框1012中的频率校正，以例如在每个UT处调节返回链路信号的发射开始时间或载波频率。
图11示出了用于控制与卫星通信的地面站处的信号的时间和频率的设备1100的示例，其被表示为一系列相互关联的功能模块。用于基于本地时间基准和接收到的信号或卫星的星历表而计算预校正时间值的模块1102可以至少在一些方面中对应于例如本文所述的通信控制器或处理器、或其部件(例如，控制处理器420等)。用于应用预校正时间值以调节第一地面站处的第一信号的传输时间的模块1104可以至少在一些方面中对应于例如本文所述的通信控制器或处理器、或其部件(例如，控制处理器420等)。用于基于本地频率基准和接收到的信号或卫星的星历表而计算预校正频率值的模块1106可以至少在一些方面中对应于例如本文所述的通信控制器或处理器、或其部件(例如，控制处理器420等)。用于应用预校正频率值以调节第一地面站处的第一信号的射频的模块1108可以至少在一些方面中对应于例如本文所述的通信控制器或处理器、或其部件(例如，控制处理器420等)。
可以通过符合本文教导的各种方式实施图11的模块的功能。在一些设计中，可以将这些模块的功能实现为一个或多个电气部件。在一些设计中，可以将这些块的功能实施为包括一个或多个处理器部件的处理系统。在一些设计中，可以使用例如一个或多个集成电路(例如，ASIC)的至少一部分来实施这些模块的功能。如本文所述，集成电路可以包括处理器、软件、其它相关部件或其一些组合。于是，例如，可以将不同模块的功能实施为集成电路的不同子集，实施为一组软件模块的不同子集、或其组合。而且，要理解，(例如，集成电路和/或一组软件模块的)给定子集可以为超过一个模块提供所述功能的至少一部分。
此外，可以使用任何适当单元实施图11代表的部件和功能，以及本文描述的其它部件和功能。这种单元也可以至少部分使用如本文教导的对应结构来实施。例如，上文结合图11的“用于……的模块”部件所描述的部件还可以对应于被类似指定的“用于……的单元”功能。于是，在一些方面中，可以使用如本文教导的处理器部件、集成电路或其它适当结构中的一个或多个来实施这种单元中的一个或多个。
本领域技术人员将理解，可以使用各种不同技术和技巧中的任一种来表示信息和信号。例如，在整个以上描述中可能提到的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和芯片可以由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子、或其任意组合来表示。
此外，本领域技术人员将理解，结合本文公开的方面描述的各例示性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地例示硬件和软件的这种可互换性，上文一般在其功能方面描述各例示性部件、块、模块、电路和步骤。这种功能被实施为硬件还是软件取决于特定应用和施加于整个系统的设计约束。技术人员可以通过针对每种特定应用的不同方式实施所述功能，但这种实施决策不应被解释为导致偏离本公开的范围。
结合本文公开的各方面描述的方法、序列或算法可以直接体现于硬件、由处理器执行的软件模块或两者的组合中。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪速存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移除盘、CD-ROM或现有技术中已知的任何其它形式的存储介质中。存储介质的示例耦合到处理器，使得处理器能够从存储介质读取信息并向存储介质写入信息。在替代方式中，存储介质可以与处理器成一整体。
因此，本公开的一个方面可以包括一种计算机可读介质，该计算机可读介质体现一种用于在非地球同步卫星通信系统中进行时间或频率同步的方法。因此，本公开不限于例示的示例，并且用于执行本文描述的功能的任何单元都包括在本公开的方面中。
尽管以上公开内容示出了各例示性方面，但应当指出，可以在其中做出各种改变和修改而不脱离所附权利要求的范围。除非另外明确表述，否则不必以任何特定次序执行根据本文描述的方面的方法权利要求的功能、步骤或动作。此外，尽管以单数形式描述或主张了各要素，但除非明确指出限制为单数，否则也设想到复数。

Claims (30)

1.一种控制在与卫星通信的第一地面站处的第一信号的传输时间和射频的方法，所述方法包括：
基于本地时间基准和接收到的信号或所述卫星的星历表来计算预校正时间值；
应用所述预校正时间值以调节所述第一地面站处的所述第一信号的所述传输时间；
基于本地频率基准和所述接收到的信号或所述卫星的星历表来计算预校正频率值；以及
应用所述预校正频率值以调节所述第一地面站处的所述第一信号的所述射频。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一地面站包括第一用户终端(UT)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述卫星能够操作用于与至少第二UT通信，并且其中，所述第二UT能够操作用于向所述卫星发射第二信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述卫星能够操作用于与网关通信，并且其中，所述网关能够操作用于通过所述卫星从所述第一UT接收所述第一信号并从所述第二UT接收所述第二信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，调节所述第一UT处的所述第一信号的所述传输时间以减小在所述网关处的所述第一信号和所述第二信号的到达时间之间的差，并且其中，调节所述第一UT处的所述第一信号的所述射频以减小在所述网关处的所述第一信号和所述第二信号的多普勒频移之间的差。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，调节所述第二UT处的所述第二信号的传输时间以减小在所述网关处的所述第一信号和所述第二信号的到达时间之间的差，并且其中，调节所述第二UT处的所述第二信号的射频以减小在所述网关处的所述第一信号和所述第二信号的多普勒频移之间的差。
7.根据权利要求4所述的方法，还包括：
从所述网关接收至少一个命令，以使所述第一UT处的所述第一信号的所述传输时间提前或推迟，以减小在所述网关处的所述第一信号和所述第二信号的到达时间之间的差，以及
从所述网关接收至少一个额外的命令，以增大或减小所述第一UT处的所述第一信号的所述射频，以减小在所述网关处的所述第一信号和所述第二信号的多普勒频移之间的差。
8.根据权利要求3所述的方法，其中，调节所述第一UT处的所述第一信号的所述传输时间以减小在所述卫星处的所述第一信号和所述第二信号的到达时间之间的差，并且其中，调节所述第二UT处的所述第二信号的射频以减小在所述卫星处的所述第一信号和所述第二信号的多普勒频移之间的差。
9.根据权利要求3所述的方法，其中，调节所述第二UT处的所述第二信号的传输时间以减小在所述卫星处的所述第一信号和所述第二信号的到达时间之间的差，并且其中，调节所述第一UT处的所述第二信号的射频以减小在所述卫星处的所述第一信号和所述第二信号的多普勒频移之间的差。
10.根据权利要求3所述的方法，还包括：
从所述卫星接收至少一个命令，以使所述第一UT处的所述第一信号的所述传输时间提前或推迟，以减小在所述卫星处的所述第一信号和所述第二信号的到达时间之间的差，以及
从所述卫星接收至少一个额外的命令，以增大或减小所述第一UT处的所述第一信号的所述射频，以减小在所述卫星处的所述第一信号和所述第二信号的多普勒频移之间的差。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述本地时间基准包括本地全球定位系统(GPS)时间基准。
12.一种被配置为控制在与卫星通信的第一地面站处的第一信号的传输时间和射频的设备，所述设备包括：
被配置为基于本地时间基准和接收到的信号或所述卫星的星历表来计算预校正时间值的逻辑单元；
被配置为应用所述预校正时间值以调节所述第一地面站处的所述第一信号的所述传输时间的逻辑单元；
被配置为基于本地频率基准和接收到的信号或所述卫星的星历表来计算预校正频率值的逻辑单元；以及
被配置为应用所述预校正频率值以调节所述第一地面站处的所述第一信号的所述射频的逻辑单元。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述第一地面站包括第一用户终端(UT)，其中，所述卫星能够操作用于与至少第二UT通信，并且其中，所述第二UT能够操作用于向所述卫星发射第二信号。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述卫星能够操作用于与网关通信，并且其中，所述网关能够操作用于通过所述卫星从所述第一UT接收所述第一信号并从所述第二UT接收所述第二信号。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，调节所述第一UT处的所述第一信号的所述传输时间以减小在所述网关处的所述第一信号和所述第二信号的到达时间之间的差，并且其中，调节所述第一UT处的所述第一信号的所述射频以减小在所述网关处的所述第一信号和所述第二信号的多普勒频移之间的差。
16.根据权利要求14所述的设备，其中，调节所述第二UT处的所述第二信号的传输时间以减小在所述网关处的所述第一信号和所述第二信号的到达时间之间的差，并且其中，调节所述第二UT处的所述第二信号的射频以减小在所述网关处的所述第一信号和所述第二信号的多普勒频移之间的差。
17.根据权利要求14所述的设备，还包括：
被配置为从所述网关接收至少一个命令以使所述第一UT处的所述第一信号的所述传输时间提前或推迟，以减小在所述网关处的所述第一信号和所述第二信号的到达时间之间的差的逻辑单元，以及
被配置为从所述网关接收至少一个额外的命令以增大或减小所述第一UT处的所述第一信号的所述射频，以减小在所述网关处的所述第一信号和所述第二信号的多普勒频移之间的差的逻辑单元。
18.根据权利要求13所述的设备，其中，调节所述第一UT处的所述第一信号的所述传输时间以减小在所述卫星处的所述第一信号和所述第二信号的到达时间之间的差，并且其中，调节所述第二UT处的所述第二信号的射频以减小在所述卫星处的所述第一信号和所述第二信号的多普勒频移之间的差。
19.根据权利要求13所述的设备，其中，调节所述第二UT处的所述第二信号的传输时间以减小在所述卫星处的所述第一信号和所述第二信号的到达时间之间的差，并且其中，调节所述第一UT处的所述第二信号的射频以减小在所述卫星处的所述第一信号和所述第二信号的多普勒频移之间的差。
20.根据权利要求13所述的设备，还包括：
被配置为从所述卫星接收至少一个命令以使所述第一UT处的所述第一信号的所述传输时间提前或推迟，以减小在所述卫星处的所述第一信号和所述第二信号的到达时间之间的差的逻辑单元，以及
被配置为从所述卫星接收至少一个额外的命令以增大或减小所述第一UT处的所述第一信号的所述射频，以减小在所述卫星处的所述第一信号和所述第二信号的多普勒频移之间的差的逻辑单元。
21.一种用于控制在与卫星通信的第一地面站处的第一信号的传输时间和射频的设备，所述设备包括：
用于基于本地时间基准和接收到的信号或所述卫星的星历表来计算预校正时间值的单元；
用于应用所述预校正时间值以调节所述第一地面站处的所述第一信号的所述传输时间的单元；
用于基于本地频率基准和所述接收到的信号或所述卫星的星历表来计算预校正频率值的单元；以及
用于应用所述预校正频率值以调节所述第一地面站处的所述第一信号的所述射频的单元。
22.根据权利要求21所述的设备，其中，所述第一地面站包括第一用户终端(UT)，其中，所述卫星能够操作用于与至少第二UT通信，并且其中，所述第二UT能够操作用于向所述卫星发射第二信号。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，所述卫星能够操作用于与网关通信，并且其中，所述网关能够操作用于通过所述卫星从所述第一UT接收所述第一信号并从所述第二UT接收所述第二信号。
24.根据权利要求23所述的设备，其中，调节所述第一UT处的所述第一信号的所述传输时间以减小在所述网关处的所述第一信号和所述第二信号的到达时间之间的差，并且其中，调节所述第一UT处的所述第一信号的所述射频以减小在所述网关处的所述第一信号和所述第二信号的多普勒频移之间的差。
25.根据权利要求22所述的设备，其中，调节所述第一UT处的所述第一信号的所述传输时间以减小在所述卫星处的所述第一信号和所述第二信号的到达时间之间的差，并且其中，调节所述第二UT处的所述第二信号的射频以减小在所述卫星处的所述第一信号和所述第二信号的多普勒频移之间的差。
26.一种包括指令的非暂态计算机可读介质，所述指令使计算机或处理器控制在与卫星通信的第一地面站处的第一信号的传输时间和射频，所述指令包括用于以下操作的指令：
基于本地时间基准和接收到的信号或所述卫星的星历表来计算预校正时间值；
应用所述预校正时间值以调节所述第一地面站处的所述第一信号的所述传输时间；
基于本地频率基准和所述接收到的信号或所述卫星的星历表来计算预校正频率值；以及
应用所述预校正频率值以调节所述第一地面站处的所述第一信号的所述射频。
27.根据权利要求26所述的非暂态计算机可读介质，其中，所述第一地面站包括第一用户终端(UT)，其中，所述卫星能够操作用于与至少第二UT通信，并且其中，所述第二UT能够操作用于向所述卫星发射第二信号。
28.根据权利要求27所述的非暂态计算机可读介质，其中，所述卫星能够操作用于与网关通信，并且其中，所述网关能够操作用于通过所述卫星从所述第一UT接收所述第一信号并从所述第二UT接收所述第二信号。
29.根据权利要求28所述的非暂态计算机可读介质，其中，调节所述第一UT处的所述第一信号的所述传输时间以减小在所述网关处的所述第一信号和所述第二信号的到达时间之间的差，并且其中，调节所述第一UT处的所述第一信号的所述射频以减小在所述网关处的所述第一信号和所述第二信号的多普勒频移之间的差。
30.根据权利要求27所述的非暂态计算机可读介质，其中，调节所述第一UT处的所述第一信号的所述传输时间以减小在所述卫星处的所述第一信号和所述第二信号的到达时间之间的差，并且其中，调节所述第二UT处的所述第二信号的射频以减小在所述卫星处的所述第一信号和所述第二信号的多普勒频移之间的差。
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