CN1276594C - 增加卫星通信系统中馈线链路容量的系统与方法 - Google Patents

Abstract

增加卫星通信系统(100)中馈线链路容量的系统和方法，其中网关(108)在一馈线链路(112)上与卫星(102)进行通信，而卫星(102)在一用户链路(110)上与地面用户终端(106)进行通信。馈线链路信号(112)通过多路多路复用第一个二进制移相键控信号和第二二进制移相键控信号产生(402)。馈线链路信号(612)是正交移相键控调制，正交移相键控扩展(402)。把馈线链路信号(612)从网关(108)向卫星(102)传输。卫星(102)多路分解馈线链路信号(612)，恢复第一和第二二进制移相键控信号(702，704，706)。然后调制第一和第二二进制移相键控信号(502-508)(602-608)产生第一和第二用户链路信号(832，834)。用户链路信号(832，834)是二进制移相键控调制，正交移相键控扩展。把用户链路信号(832，834)从卫星(102)向用户终端(106)传输。

Description

增加卫星通信系统中馈线链路容量的系统与方法

发明背景

I.发明领域

此项发明一般与卫星通信有关，而更特别的是通过传输从两个BPSK信号形成的一个QPSK信号增加地面卫星通信的馈线链路容量。

II.相关技术

如今，竞争性的卫星通行系统以有竞争性的价格提供能达到世界最远地区移动的和固定的基于卫星的声音和数据服务。特别配备通信设备的用户直接与在头顶上沿轨道飞行的卫星进行通信，举例来说，这样比在传统蜂窝网络中与终端基站进行通信要好。卫星(在某些情况下，多于一颗卫星)接收、放大并转发这些信号到一个或更多地球站，在这里我们称之为网关或集线器。然后网关把这些信息传递到一个存在的通信网络(例如，公共交换电话网(PSTN)、公用陆地移动通信网(PLMN)、又一个网关)或在同一个网关内传递到其他信号接收者。相似地，从一个存在的网络产生的呼叫请求通过网关一直到卫星，然后下至目的用户。地球同步卫星的网络能提供对大片地面区域的覆盖。

卫星通信系统提供经济的长距离的传输(成本不必须是距离的函数)、广泛的服务覆盖、人为限制或自然障碍的解除比如地理政治的边界、无需添加昂贵的陆地电话基础结构而覆盖未发展地区的能力和新的服务性能比如定位。

随着这些卫星通信系统得到用户，甚至更多的用户想利用如此系统和容量，这成为一个愈加重要的问题。现存系统使用一个或更多信道化技术来增加容量，比如频分多址(FDMA)，码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、空间信道化(有时称作频率再用)和极化多路复用方案。

使用码分多址(CDMA)扩频信号的卫星通信系统的描述在1990年2月13日出版的美国专利号4901307题为《利用卫星或地面转发器的扩频多址通信系统》中和在1997年11月25日出版的美国专利号5691974题为《在跟踪各个接收者相位时间和能量的扩频通信系统中利用全频谱传递功率的方法和设备》中都有披露，这些都转让给此项发明的代理人，两者通过引用合并在这里。

在前向链路中，信息是从网关越过一条或更多通过利用聚束天线形成的波束传递到用户终端。每一条波束在卫星照射区内都覆盖一个特定的地理区域。这些波束通常包含许多覆盖一个普通地理区域的所谓子波束(也可称作为频分多址(FDMA)信道或CDMA信道)，每个子波束都占有一个不同的频带。更特别的是，传统的扩频通信系统中，在作为通信信号传输的载波信号上调制之前，一个或更多预选的伪随机噪声(PN)码序列被用来在预先确定的频谱带上调制或“扩展”用户信息信号。此外，信息信号通常既在使用PN_I扩展码的同相信道上传输，又在使用PN_Q码的正交相位信道上传输。PN扩展是在这一技术中著名的扩频传输的一种方法，它产生一个带宽比数据信号的带宽大得多的通信信号。在前向链路上，PN扩展码通常被所给子波束中的所有通信信号共享。

在传统的CDMA扩频通信系统中，“信道化”编码被用来在前向连接上的卫星子波束内区别不同的用户终端。信道化编码在通信信号传输的亚波束中形成正交的信道。那就是说，每个用户终端都有它自己的正交信道，该信道是在前面连接上通过使用唯一的信道化正交码提供。Walsh函数一般被用来执行信道码，也被称作为Walsh码或Walsh序列，从而建立所谓的Walsh信道。典型的正交码长度对于陆地系统是64位码芯片，对于卫星系统是128位码芯片。

当以上所讨论的系统使用信道化技术增加容量时，未来的容量需求可能需要比这些传统技术现在可以提供的多得多的容量。例如，每个卫星能服务的用户最大数量部分地是通过网关到卫星的通信链路容量确定的，在这里称为馈线链路的。这已被描述为馈线链路带宽缺乏问题，并且不管是否是使用信道化或调制技术都会发生。假设馈线链路容量对特定卫星服务的用户数量提供了一个上限，那么可用于馈线链路的带宽必须以有效的方式使用。

因此，存在了增加馈线链路容量的改进的系统和方法的需要。

发明概述

主要描述的是，指出此项发明的较佳实施例是卫星通信的系统和方法，其中至少有一个在馈线链路上与卫星进行通信的网关，以及在用户链路上与陆地用户终端进行通信的卫星。馈线链路信号通过多路复用第一个二进制移相键控(BPSK)信号和第二个BPSK信号产生。馈线链路信号是由正交移相键控(QPSK)信号调制，由QPSK扩展。馈线链路信号从网关传输到卫星。卫星多路分解馈线链路信号，恢复第一和第二个BPSK信号。然后调制第一和第二个BPSK信号产生第一和第二个用户链路信号。这两个用户链路信号。然后由BPSK调制，和由QPSK扩展。用户链路信号从卫星传输到一个或更多用户终端。

本发明通过在馈线链路上传输QPSK调制、QPSK扩展的信号来增加馈线链路容量，而不是通过传输BPSK调制、QPSK扩展的信号。馈线链路容量会近似加倍，这是因为两个信号都有近似相同的带宽，但是QPSK调制、QPSK扩展的信号可以携带双倍的信息。容量上的增加带来了附加系统复杂性的花费以及在网关和卫星上的硬件花费，这些与一些有另外容量限制的通信系统没有很大的关系。

此项发明的的一个有利点就是无需对已有的和用BPSK调制、QPSK扩展信号的卫星进行通信的用户设备施行修改就可以增加馈线链路容量。这使得不需要再重新调配大量的用户终端或无线设备来适应新的用户。QPSK调制、QPSK扩展的馈线链路信号在卫星中被多路分解，形成两个BPSK调制、QPSK扩展的信号，然后再把这两个信号传输到用户终端。

本发明的更进一步的特点和有利方面，以及本发明的不同实施例的结构和操作在以下会参照所附的图进行详细地描述。

附图简述

此项发明见参照所附带的图进行描述。在图中，相同的引用数字一般表示同样的，功能上近似的，和/或结构上近似的部分。在其中一个部分第一次出现的图由在相应的引用数字最左边的数字表示。

图1描述了用于此项发明的卫星通信环境；

图2A描述了前向馈线链路的较佳频率特性图；

图2B描述了用户链路波束的较佳频率特性图；

图3A描述了有分成波束的照射区的前向用户链路的较佳空间信道化；

图3B描述了有分成波束的照射区的反向用户链路的较佳空间信道化；

图4描述了说明增加馈线链路容量的较佳方法的流程图；

图5描述了更加详细地说明QPSK/QPSK馈线链路信号产生流程图；

图6描述了进行多路复用操作的较佳设备；

图7描述了更细致说明多路分解馈线链路信号的流程图；以及

图8描述了进行多路分解操作的较佳设备。

实施例具体描述

I.环境综述

此项发明是面向增加卫星通信系统中馈线链路容量的系统和方法。网关组合(多路复用)两个BPSK形成一QPSK信号。最终的QPSK信号，在这里称作为馈线链路信号，然后用馈线链路把它从网关传输到卫星。卫星分离(多路分解)馈线链路信号又回到两个BPSK信号，把它们传输到用户终端。因此馈线链路容量会近似地加倍，这是因为包含两个BPSK信号信息的QPSK馈线链路信号近似的有单独一个BPSK信号相同的带宽。

图1描述了在其中此项发明有用的卫星通信环境100。在围绕地球104轨道上的卫星102在用户链路110上与用户终端106进行通信。卫星102也在馈线链路112上与网关108进行通信。

卫星102最好是简单、低成本的设计为使生产和发射成本最小的卫星。卫星102最好是在低地球轨道上，这能允许与低功率的用户终端106进行通信(例如，无线设备如便携式电话)。然而，熟练于此项技术的人都知道在这里所描述的原理既应用于不同复杂度和轨道的卫星，也应用于各种无线设备。

用户终端106可以表示许多不同的通信设备如无线电话、数据收发信机、或者寻呼或定位接收机，也可以是所需手提的、移动的、或装配在汽车上的、或固定电台单元，但并不仅限于此。一般的手提单元在设计上相似于传统的蜂窝电话。在较佳的实施例中，手提单元可以与地面蜂窝网进行通信也可以与卫星102进行通信。一般的移动用户终端包括手机和全套汽车工具。汽车工具提供了电池能源、高射频功率输出和高增益天线。固定电台单元与卫星102进行通信，但一般不与其它地面蜂窝网进行通信。固定电台单元一般被用来为不是地面蜂窝或无线网络服务的地区提供服务。它们用主用电源、高射频功率和固定高增益天线固定安装。

网关108通过卫星102将用户终端106与其他地面通信网络(例如，蜂窝系统、传统电话网、卫星系统)以及与其他网关联系在一起。例如，网关108从地面交换设备(没有显示)接收电话呼叫或其他的通信请求(如传真和文本信息)，并用馈线链路112和用户链路110把这些呼叫传输给适当的用户终端106。在返回方向上，用户终端106用用户链路110和馈线链路112传输到网关108。然后网关108连接通信连接或呼叫随后能通过标准电话系统连接其他所需信号接收器的地面交换设备。连接也可从网关直接建立到地面蜂窝用户或另一个用户终端106。在较佳实施例中，网关108使用一个或更多抛物面天线120建立馈线链路112。例如，网关108支持语音通信、寻呼、报文和数据传输。

馈线链路112表示卫星102与网关108之间的双向通信。在较佳实施例中，馈线链路包括所有由卫星102所服务的用户终端106和连接到网关108的地面通信网络之间的通信。馈线链路112也包括其他通信，如遥测和在网关108和卫星102或用户终端106之间传输的控制指令。

图2A描述了前向馈线链路112(也就是从网关108到卫星102)的较佳频率特性图。网关108和卫星102之间的通信使用FDMA、CDMA和极化多路复用方案来有效利用可用带宽。如图2A所示，馈线链路112的频带相应于用户链路110被分为两个或更多信道202。在较佳实施例中，该频带使用右手旋转极化(RHCP)被分为八个信道202(I、K、M、O、H、C、G和D)，使用左手旋转极化(LHCP)被分为八个信道202(L、N、P、J、A、F、E和B)。在典型的系统设计中，较佳情况放置在5091MHz和5250MHz之间每个信道202覆盖16.5MHz宽的带宽并以19.38MHz的带宽分隔。馈线链路112也包括在卫星102和网关108之间传递命令信息的命令信道204。

图2B描述了一举例信道202的较佳频率特性图。如图所示，每个信道由两个或更多(较佳是13)FDMA子信道204，也可称作为用户链路波束或CDMA通信系统中的CDMA信道。每个用户链路波束204进一步分为两个或更多用Walsh码序列执行的正交码信道(较佳地高达128)。例如，用户链路波束204可以包含128个信号或信号信道，每一个都由不同的用户终端106确定，在这里每个信号都根据传统的技术由BPSK调制。许多不同种类的信息可在每个CDMA信道上传输，包括语音和数据，但不仅限于此。

在反向馈线链路112也较佳地使用相似的频率特性图，信道202的间隔是在6875MHz和7075MHz之间。除此之外，在图2A和图2B描述里的反向馈线链路112和正向馈线链路112是完全相同的。

用户链路110表示卫星102和卫星服务的用户终端106之间的双向通信。在较佳实施例中，用户链路110使用空间信道化有效利用可用频谱。空间信道化可以用来把卫星服务的地面区域分为两个或更多服务区，在这里地面区域被称作为卫星照射区。空间信道化通过产生波束的不同技术，也就是电磁能的方向传输是可能的。每个区域形成波束，这样大多数用波束传输的能量覆盖了服务区的地面。这允许一小组频率在整个照射区上以可知模式再使用。CDMA通信系统允许相同组的频率用于相邻区域。可以理解的是，相似技术可用来接收在卫星服务区内用户传输的信号。此外，在这里所述的一般概念也应用于使用另外不同的增加容量技术的其他实施例。

图3A描述了被分为穿过302P的波束302A的用户链路110的空间信道化，也可通称作为天线波束配置300A。天线波束结构300A外周长确定了卫星102服务的地理区域的近似限制。在这个区域内的那些用户终端106是(至少)由卫星102提供服务的。天线波束配置300A更适宜应用在前向(就是从卫星102到用户终端106)用户链路110上。在另一个实施例中，每个波束用基本上均匀的能量传输信号穿过图3中为其所确定的地区，包括地球曲率的适当补偿(也就是等通量模式)。然而，每个模式最好要考虑穿过每个波束用户终端的任意不均匀的分布，正如在一般拥有共同待决的美国专利申请序列号09/378562，在1999年8月19日提出申请的题为《利用宽固定波束和窄可控波束的卫星通信系统》所描述的，通过引用而加入于此。

图3B描述了另一个可选的天线波束配置300B，它更适宜运用在反向用户链路110(也就是从用户终端106到卫星102)。比较图3A和3B说明了前向和反向用户链路的天线波束配置较佳地是不同的。其他可选实施例在两者中用相同的天线波束配置。

卫星102本质上是作为转发器起作用的，它在馈线链路112上从网关、集线器、固定或基站108接收信号，再把它们在用户链路110上重新传输到用户终端106。卫星102把在馈线链路112上的信号多路分解为用于此处的两个或更多信道202和命令信道204。所有在给定波束302内为那些用户终端106所确定的通信都在单一信道202上传输。然后个人用户终端106根据熟练于此项技术的人所熟知的扩展频谱技术在子波束或CDMA信道内选择它们所分配的码信道。虽然这里没作讨论，但卫星102也作为用反向馈线链路112传递用户链路110到网关108的转发器起作用的。

卫星102的网络最好配制成有部分交迭的服务地区。正如所知道的，这个网络能为在大片地理区域上的用户终端提供服务。

在较佳实施例中，在用户链路110上传输的子信道信号或用户链路波束采取形式：

X*PN_I*cos(ω_ct)+X*PN_Q*)sin(ω_ct)

这里X是分配给特定用户链路波束204的那些用户终端106的二进制数据调制Walsh码的总和。PN_I是同相伪随机噪声(PN)扩展序列，PN_Q是正交相位扩展序列，以及ω_c是在其上传输信号的用户链路波束204的中心频率。这些信号被描述为被BPSK调制，QPSK扩展(BPSK/QPSK)：BPSK调制是因为X代表相同的信息信号X，它既调制同相也调制正交相位分量；而QPSK扩展是因为信号使用两个不同的扩展序列(PN_I和PN_Q)。这又与真正的QPSK调制不同，它仅有一个信号(X)都激励同相和正交相位分量。

用户终端106检索这个用户链路波束信号，用扩展序列分别扩展同相和正交相位分量，然后选择它们所分配码信道。这个BPSK/QPSK信号最好在用户链路110上传输。如以上所提到的，在更新的或下一代的卫星通信系统中增加附加的用户容量是希望的。这可能需要加上更多的在用户链路上的波束和在馈线链路上的相应子信道。然而，为了适应现存的系统，调整的频率配置并且再进一步有需求或愿望要保持在相同的所分配的馈线带宽内。因此，需要一项技术允许附加的波束在已存在的带宽之内的馈线链路上传输。甚至当附加带宽可用时，仍可以存在特定的约束而无法接受地限制了可能利用现有方法的波束的数量。

正如以下所要描述的，根据此项发明，为在馈线链路112上传输BPSK/QPSK信号被QPSK调制/QPSK扩展信号(QPSK/QPSK信号)替代。结果无需增加需要的带宽，在馈线链路112上就可以传输两倍多的用户链路信号。因此，馈线链路112的容量被加倍了。

II.发明综述

图4描述了说明根据此项发明增加馈线链路112容量的较佳方法的流程图。在步骤402中，两个BPSK信号被一起多路复用产生一QPSK/QPSK馈线链路信号。这个多路复用操作最好是由网关108来完成的，虽然它也可以在其他任何想要的地方实现。在步骤404中，QPSK/QPSK馈线链路信号通过馈线链路112从网关108传输到卫星102。

在步骤406中，卫星102多路分解QPSK/QPSK信号使它回到两个原始的BPSK信号。在步骤408中，这两个BPSK信号被调制形成BPSK/QPSK用户链路信号。在步骤410中，用户链路信号通过用户链路110从卫星102传输到用户终端106。传输QPSK/QPSK信号而不是BPSK/QPSK信号能更有效地加倍馈线链路容量，因为它们都需要近似相同的带宽，而QPSK/QPSK携带两倍的信息。对于现有的通信系统设计，容量上的增加将会带来附加于多路分解和再调制QPSK/QPSK馈线链路信号的卫星102上的附加硬件的开销。

以下部分详细描述这些步骤。

III.产生QPSK/QPSK馈线链路信号

图5描述了更加详细地说明在步骤402中QPSK/QPSK馈线链路信号产生流程图。结合图6描述这些操作，图6描述了进行多路复用操作的较佳设备，多路复用器600。多路复用器600包括八个调制器602A、602B、602C、602D、604A、604B、604C和604D以及两个加法器608A和608B。然而，加法器608A和608B的功能可以通过单个的逻辑加法元件执行，虽然这样通常是不方便实现的。多路复用器600接收两个BPSK信号输入，如图6中X和Y所示，并输出一QPSK/QPSK馈线链路信号612。多路复用器600最好被定位在网关108中，但是熟练于此项技术的人会知道只要通信路径用网关100建立，这些操作在任何地方都是同样执行的。

在步骤502中，第一个BPSK信号，如图6中X所示，被同相PN扩展码(PN_I)和载波信号调制产生第一个信号分量606A。调制器602A通过PN_I调制X，一般是通过相乘，而调制器604A通过cos(ω_ct)调制调制器602A的输出。最终的第一信号分量可表示为X*PN_I*cos(ω_ct)。

在步骤504中，X被正交相位PN扩展码(PN_Q)和正交相位载波信号调制产生第二个信号分量606B。调制器602B通过PN_Q调制X，而调制器604B通过sin(ω_ct)调制调制器602B的输出。最终的第二信号分量可表示为X*PN_Q*sin(ω_ct)。

在步骤506中，第二个BPSK信号，如图6中Y所示，被PN_I和正交相位载波信号调制产生第三个信号分量606C。调制器602C通过PN_I调制Y，而调制器604C通过sin(ω_ct)调制调制器602C的输出。最终的第三信号分量可表示为Y*PN_Q*sin(ω_ct)。

在步骤508中，Y被同PN_Q和载波信号调制产生第四个信号分量。调制器602D通过PN_Q调制Y，而调制器604D通过cos(ω_ct)调制调制器602D的输出。最终的第四信号分量可表示为Y*PN_Q*cos(ω_ct)。

接下来，程序把第一、第二和第三个信号分量(606A、606B、606C)加在一起并减去或变换符号相加第四个信号分量(606D)。在步骤509中这可以被考虑为用单个的求和元件，就如在图6中所示的功能组合元件608A和608B来执行这个求和操作。然而，在较佳实施例中，利用图6中所示的各个求和元件608A和608B的求和过程被再细分为更小的步骤。这是作为一个范例实现技术而提出的并且更少的更复杂的或更不复杂的元件可以被用来执行想要的信号求和或组合操作，对于熟练与此项技术的人这是显而易见的。

在步骤50中，对第二和第三个信号分量606B和606C求和形成第五个信号分量。加法器608A执行这个求和操作。在步骤512中计算第一(606A)和第五信号分量的总和与第四信号分量(606D)之间的差别，而结果就是馈线链路信号。如图6所示，加法器608A执行这个差别操作把第一(606A)、第四(606D)和第五信号分量求和，而第四信号分量是一个负的输入。

对于熟练于此项技术的人又是懂得的是也可以不离开此项发明的指导使用其他二个或三个信号的分组和更多或更少的求和或组合逻辑元件，或求和信号的其他顺序和排列达到信号的期望求和和组合。

最终的馈线链路信号612可以表示为：

(X*PN_I-Y*PN_Q)cos(ω_ct)+(X*PN_Q+Y*PN_I)sin(ω_ct)

这里X*PN_I-Y*PN_Q是被称作为馈线链路信号612的同相分量，而X*PN_Q+Y*PN_I被称作为馈线链路信号612的正交相位分量。

在较佳实施例中，X代表分配给单个用户链路波束204的那些用户终端106的二进制数据调制正交Walsh码的总和。然而，在其他可选实施例中，X可以代表任何任意信号输入。例如，X可以代表一个单独信号或两个或更多信号的组合。此外，X不只限于数字调制，也可以代表模拟调制或未调制信号。

熟练的技工会知道多路复用器600可以以硬件、软件或两者的结合来实现。例如，调制器602或604(602A、602B、602C、602D、604A、604B、604C和604D)可以表示硬件乘法器或同等的相乘两个信号的软件程序。相似地，加法器608(608A，608B)可以表示硬件加法器或同等的相加两个或更多信号的软件程序。熟练本领域技术的人也会知道许多种的多路复用器可能有调制器、加法器和其他功能单元的不同组合，它们组合起来产生馈线链路信号612。如图6所示选择的多路复用器600的部件主要用于容易解释。

IV.多路分解馈线链路信号

回到图4，在步骤404中，根据传统卫星通信技术把馈线链路信号612从网关108传输到卫星102。如以上所述，最好在馈线链路112的特定用户链路波束204上传输馈线链路信号612。

在步骤406中，馈线链路信号612在卫星102中被多路分解，产生在网关108中被组合形成馈线链路信号612的两个BPSK信号(如图6中的X和Y)。图7描述了更详细说明步骤406的流程图。结合图8描述这些操作，它描述了进行多路分解操作的较佳设备转发器800。转发器800包括多路分解器802和用户链路调制器804，该转发器最好定位于卫星102中。

在步骤702中，馈线链路信号612被解调成同相和正交分量。如图8所示，多路分解器802包括六个解调器812A、812B、814A、814B、814C和814D，两个加法器816A和816B，压控振荡器(VCO)806和90度相位移相器808。多路分解器802从卫星102上的接收天线(没有显示)接收馈线链路信号612，把它传送给解调器812A和812B。熟练的技工会知道在天线和转发器800之间经常需要附加的调制级，比如把信号根据所分配的链路频率从一个RF频率转换成另一个，或从RF下变频到IF频率。在这里不再更进一步地描述和讨论这些附加级了，因为他们的设计和实现更属于传统技术范畴。

VCO806产生载波信号cos(ω_ct)，它与用于馈线链路信号612的载波信号是同相的。因此，多路分解器802最好是采用相干解调。使用传统技术能确保保持相干性。相位移相器808的输出是正交相位载波信号sin(ω_ct)。

解调器812A用载波信号解调馈线链路信号612，产生馈线链路信号612的同相分量X*PN_I-Y*PN_Q。解调器812B用正交相位载波信号解调馈线链路信号612，产生馈线链路信号612的正交相位分量X*PN_Q+Y*PN_I。

在步骤704中，第一个BPSK信号X是通过把与PN_I相乘的同相分量和与PN_Q相乘的正交相位分量相加求得的。解调器814A把同相分量与PN_I相乘产生X*PN_I ²-Y*PN_IPN_Q。解调器814B把正交相位分量与PN_Q相乘产生X*PN_Q ²+Y*PN_IPN_Q。值得注意的是，卫星102必须知道扩展码PN_I和PN_Q，扩展码必须和馈线链路信号的码元606同步。加法器816A把解调器814A的输出和解调器814B的输出累加起来，产生2*X。(记得 ${\mathrm{PN}}_I^2={\mathrm{PN}}_Q^2=1$ )

在步骤706中，第二个BPSK信号Y是通过得到与PN_Q相乘的同相分量和与PN_I相乘的正交相位分量之间的差来求得的。解调器814C把同相分量与PN_Q相乘产生X*PN_IPN_Q-Y*PN_Q ²。解调器814D把正交相位分量与PN_I相乘产生X*PN_IPN_Q+Y*PN_I ²。加法器816B把解调器814C的输出和解调器814D的负的或符号相反的输出累加起来，产生2*Y。

因此，多路分解器802由两个输出2*X和2*Y。

V.用户链路调制

再回到图4，在步骤408中，调制两个BPSK信号产生两个经BPSK调制的、QPSK扩展的用户链路信号。如图8所示，用户链路调制器804包括八个解调器822A、822B、822C、822D、824A、824B、824C、824D，两个加法器826A、826B，一个压控振荡器818和一个90度相位移相器820。

第一个BPSK/QPSK信号832通过解调器822A、822B、824A和824B以及加法器826A的操作产生。解调器822A用PN_Q解调加法器816A的输出2*X，然后在把其输出在解调器824A中乘以sin(ω_ct)产生2*X*PN_Q sin(ω_ct)。频率ω_c是当在用户链路110上特定波束内传输适当用户链路波束之时的中心频率(如上所述)。解调器822B用PN_I解调加法器816A的输出，然后在把其输出在解调器824B中乘以cos(ω_ct)产生2*X*PN_Icos(ω_ct)。加法器826A把解调器824A的输出加上解调器824B的输出，产生第一BPSK/QPSK用户链路信号832，给出的形式是：

2*X*PN_Icos(ω_ct)+2*X*PN_Q sin(ω_ct)

值得注意的是，如上所述用户链路信号832在用户链路110上传输有其特有的形式。

第二个BPSK/QPSK信号834通过解调器822C、822D、824C和824D以及加法器826B的操作产生。解调器822A用PN_Q解调加法器816B的输出2*Y，然后在把其输出在解调器824C中乘以cos(ω_ct)产生2*Y*PN_Q cos(ω_ct)。解调器822D通过PN_I解调加法器816B的输出，然后再把其输出在解调器824D中乘以sin(ω_ct)产生2*Y*PN_Isin(ω_ct)。加法器826B把解调器824C的输出加上解调器824D的输出，产生第二BPSK/QPSK用户链路信号834，给出的形式是：

2*Y*PN_Qcos(ω_ct)+2*Y*PN_I sin(ω_ct)

值得注意的是，如上所述用户链路信号814在用户链路110上传输有其适当的形式。

回到图4，在步骤410中用户链路信号832和834通过用户链路110传输到用户终端106。这个传输是根据以上所述的和传统卫星到地面通信技术来完成的。

VI.结论

在前面提供的较佳实施例的描述以使任何熟练于此项技术的人都能创造和使用此项发明。当利用涉及它的较佳实施例来特别演示和描述本发明时，对于那些熟练于此项技术的人知道的是，在那里会有在形式和细节上做出各种的变化而不离开本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种卫星通信的方法，其特征在于网关在馈线链路上与卫星进行通信，以及卫星在用户链路上与地面用户终端进行通信，该方法包含的步骤有：

多路复用第一BPSK信号和第二BPSK信号，产生馈线链路信号，其特征在于所述的馈线链路信号被QPSK调制、QPSK扩展；

把所述馈线链路信号从网关传输到卫星；

多路分解所述馈线链路信号，产生所述第一和第二BPSK信号；

调制所述第一BPSK信号，产生第一用户链路信号，其中所述第一用户链路信号被BPSK调制、QPSK扩展；

调制所述第二BPSK信号，产生第二用户链路信号，其中所述第二用户链路信号被BPSK调制、QPSK扩展；以及

把第一和第二用户链路信号从卫星传输到用户终端。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述多路复用第一BPSK信号和第二BPSK信号的步骤包含的步骤有：

用同相PN码和载波信号调制所述第一BPSK信号，产生第一信号分量；

用正交相位PN码和所述载波信号的正交相位调制所述第一BPSK信号，产生第二信号分量；

用所述同相PN码和所述载波信号的所述正交相位调制所述第二BPSK信号，产生第三信号分量；

用所述正交相位PN码和所述载波信号调制所述第二BPSK信号，产生第四信号分量；

把所述第一、第二和第三信号分量与所述第四信号分量的负数相加，产生馈线链路信号。

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于所述相加的步骤包含的步骤有：

相加所述第二和第三信号分量，产生第五信号分量；以及

把所述第一和第五信号分量与所述第四信号分量的负数相加，产生所述馈线链路信号。

4.按权利要求2所述的方法，其特征在于所述多路分解所述馈线链路信号的步骤包含的步骤有：

把所述馈线链路信号解调为一个同相分量和一个正交分量；

把与所述同相PN码相乘的所述同相分量和与所述正交相位PN码相乘的所述正交相位分量，求出所述的第一BPSK信号；以及

求得与所述正交相位PN码相乘的所述同相分量和与所述同相PN码相乘的所述正交相位分量之间的差，求出所述第二BPSK信号。

5.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一BPSK信号包含由二进制数据调制的Walsh码的第一总和，以及其特征在于所述第二BPSK信号包含由二进制数据调制的Walsh码的第二总和。

6.一个卫星通信系统，其特征在于网关在馈线链路上与卫星进行通信，以及卫星在用户链路上与地面用户终端进行通信，包含：

多路复用第一BPSK信号和第二BPSK信号，产生馈线链路信号的装置，所述的馈线链路信号被QPSK调制、QPSK扩展；

把所述馈线链路信号从网关传输到卫星的装置；

多路分解所述馈线链路信号，产生所述第一和第二BPSK信号的装置；

调制所述第一BPSK信号，产生第一用户链路信号的装置，其中所述第一用户链路信号被BPSK调制、QPSK扩展；

调制所述第二BPSK信号，产生第二用户链路信号的装置，所述第二用户链路信号被BPSK调制、QPSK扩展；以及

把第一和第二用户链路信号从卫星传输到用户终端的装置。

7.按权利要求6所述的系统，其特征在于所述多路分解的装置包含：

用同相PN码和载波信号调制所述第一BPSK信号，产生第一信号分量的装置；

用正交PN码和所述载波信号的正交相位调制所述第一BPSK信号，产生第二信号分量的装置；

用所述同相PN码和所述载波信号的所述正交相位调制所述第二BPSK信号，产生第三信号分量的装置；

用所述正交PN码和所述载波信号调制所述第二BPSK信号，产生第四信号分量的装置；

把所述第一、第二和第三信号分量与所述第四信号分量的负数相加，产生馈线链路信号的方法。

8.按权利要求7所述的系统，其特征在于所述多路分解的装置包含：

把所述馈线链路信号解调为一个同相分量和一个正交分量的装置；

把与所述同相PN码相乘的所述同相分量和与所述正交相位PN码相乘的所述正交相位分量，求出所述的第一BPSK信号的装置；以及

求得与所述正交相位PN码相乘的所述同相分量和与所述同相PN码相乘的所属正交相位分量之间的差，求出所述第二BPSK信号的装置。

9.按权利要求6所述的系统，特征在于所述第一BPSK信号包含由二进制数据调制的Walsh码的第一总和，以及其特征在于所述第二BPSK信号包含由二进制数据调制的Walsh码的第二总和。

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