DE60028130T2

DE60028130T2 - Verminderung der Interferenz zwischen Kanälen in Synchronisationsburstern in einer Mehrstrahl Kommunikationsanordnung

Info

Publication number: DE60028130T2
Application number: DE60028130T
Authority: DE
Inventors: T. Stuart San Pedro Linsky; S. Gregory Hermosa Beach Caso; A. David Hermosa Beach Wright
Original assignee: Northrop Grumman Corp
Current assignee: Northrop Grumman Corp
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2020-06-07
Also published as: EP1059738A2; CA2307995A1; DE60028130D1; EP1059738A3; JP2001024571A; EP1059738B1; US6452962B1; CA2307995C; ATE327602T1; US6845085B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Verbessern einer Synchronisation zwischen einem Satelliten und einem Nutzerendgerät in einem TDMA-Kommunikationssystem. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Minimieren des Effekts der Co-Kanal-Interferenz zwischen den TDMA-Synchronisationsbursts eines Mehrstrahl-Kommunikationssystems.
In einem Mehrstrahl-verarbeitetenden Satellitensystem werden Signale gleicher Frequenz und gleicher Polarisation in mehrfachen Strahlen verwendet. Strahlen, welche Signale gleicher Frequenz und gleicher Polarisation verwenden, werden als Strahlen gleicher "Farbe" bezeichnet. In Kommunikationssystemen, welche keine Polarisation verwenden, werden Strahlen, welche sich den gleichen Teil des Frequenzspektrums teilen, als Strahlen gleicher Farbe bezeichnet.
Zwei Strahlen gleicher Farbe A und B betrachtend, kann ein Teil des Signals von Strahl B zu einigen Zeiten in Strahl A als unerwünschte Co-Kanal-Interferenz ("co-channel interference"; CCI) beobachtet werden. Beispielsweise kann CCI in Strahl B auftreten, falls Strahl A bei einer sehr hohen Übertragungsleistung arbeitet, um beispielsweise eine Interferenz zu überwinden, welche er von anderen Nutzern in anderen Zellen erfährt. CCI tritt hauptsächlich aufgrund der praktischen Beschränkungen beim Implementieren eines Antennensystems auf. Idealerweise würde das Antennensystem eine perfekte Zurückweisung von gleichfarbigen Signalen von anderen als dem gewünschten Strahl bereitstellen. Jedoch wird bei tatsächlichen Implementationen die durch Strahl A bereitgestellte Abdeckung unweigerlich eine gewisse Antwort auf Signale ergeben, die von Strahl B stammen, und umgekehrt.
Viele Mehrstrahl-Satellitensysteme verwenden typischerweise TDMA ("time division multiple access"; Zeitmultiplex-Mehrfachzugangs-Verfahren) an der aufwärts gerichteten Verbindung, um es verschiedenen Nutzerendgeräten zu erlauben, sich einen Frequenzkanal zur gleichen Zeit zu teilen ("time-sharing"). Beim TDMA wird ein einzelner Frequenzkanal typischerweise unter einer Anzahl von Nutzern durch Zuweisen von Zeitfenstern bzw. Zeitschlitzen zu jedem Nutzer aufgeteilt. Übertragungsbursts für jeden Nutzer treten innerhalb des dem Nutzer zugeordneten Zeitschlitzes auf.
TDMA verlangt, dass alle Nutzerendgeräte eine genaue Synchronisation aufrechterhalten, so dass ihre aufwärtsgerichteten Bursts am Satelliten auf eine nichtüberlappende Weise ankommen. Als Teil der benötigen Aktivität, um eine Synchroni sation aufrechtzuerhalten, kann jedes Nutzerendgerät von Zeit zu Zeit einen offenkundigen Synchronisationsburst (SB) in einem Zeitschlitz und auf einem Frequenzkanal senden, welcher dem Nutzerendgerät zugewiesen ist. Der Satellit verarbeitet den SB und vergleicht seine Ankunftszeit mit seiner eigenen Zeitsteuerung, so dass das Nutzerendgerät darüber benachrichtigt werden kann, ob seine Zeitsteuerung zu früh oder zu spät relativ zu der des Satelliten ist.
In bisherigen Systemen benutzte jeder Strahl gleicher Farbe den gleichen SB. Folgerichtigerweise koppelte, wenn ein SB in einem interferierenden Strahl gleicher Farbe (beispielsweise Strahl B) in der Zeit abgestimmt bzw. in Gleichlauf mit dem SB für einen Strahl A gleicher Farbe auftrat, das Signal von B (interferierte mit) dem Signal von A. Folglich wurde, da die Signalstruktur für beide Strahlen A und B identisch war, die CCI von B im gleichen Ausmaß wie die SB von A an der Antenne zum Empfangen von A verstärkt.
Folglich koppelte jeder Takt- bzw. Gleichlauffehler in dem Nutzerendgerät, welches Strahl B übertrug, in die Verarbeitungselektronik für Strahl A ein. Das Einkoppeln bewirkte eine falsche (zu) früh/(zu) spät-Entscheidungen für Strahl A. Auf gleiche Weise erzeugte der SB von A auch eine falsche früh/spät-Entscheidung für Strahl B.
US 4,901,307 an Gillhouse et al. beschreibt ein Kommunikationssystem, welches Verbindungen unter einer großen Anzahl von Nutzerendgeräten bereitstellt, welche Modulatoren und Demodulatoren verwenden, um Vorwärtsfehler-korrekturkodierte Kommunikationssignale unter Verwendung von CDMA-Spreizspektrumsübertragungssignalen verwenden. Zusätzlich verwendet das System eine geringfügige Isolation zwischen Nutzern, wie beispielsweise Mehrfachstrahl-Phasenarray-Antennenrelais, polarisationsverstärkte mobile Antennen, Interferenzgeneratoren zum Empfangen und Senden von Kommunikationssignalen, Sprach- oder Datenaktivitätsumschalten und eine abstimmbare Nutzerendgeräte-Leistungssteuerung.
US 5,875,182 an Hatzipapafotiou betrifft ein satellitenbasiertes TDMA-Kommunikationssystem, in welchem ein Nutzer eine Kommunikation durch Synchronisieren der TDMA-Schlitze beginnt und ein Zugangsabfragesignal in mindestens zwei Schlitzen überträgt. Der erste Schlitz enthält eine Zeit- und Frequenz-Pseudozufallsrauschsynchronisation, und der zweite Schlitz enthält entweder den Identifikationscode des Nutzerendgeräts oder einen Code, welcher die gewünschte Zugangsart darstellt. Nachdem diese Nachricht gesendet und empfangen worden ist, kann das Nutzerendgerät die Pseudozufallsrauschsynchronisationsinformation in einem dritten Schlitz senden, gefolgt von dem anderen Identifikationscode oder zugangsdarstellenden Code.
Daher hat lange ein Bedarf nach einem Verfahren zum Minimieren der CCI in aufwärts gerichteten Strahlen eines Kommunikationssatellitensystems bestanden, um einen falschen Empfang eines Synchronisationsbursts zu minimieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Co-Kanal-Interferenz ("co-channel interference"; CCI) zu verringern. Eine andere Aufgabe ist es, eine hochgradig verlässliche Aufrechterhaltung der Zeitsynchronisation zwischen einem Satelliten und einem Endgerät zu erlauben. Es ist eine weitere Aufgabe, eine hochgradig verlässliche Aufrechterhaltung der Zeitsynchronisation zwischen einem Satelliten und einem Endgerät in einem TDMA ("Time-Division Multiple Access")-Satellitenkommunikationssystem zu erlauben.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Kosten und die Komplexität der Hardware zu vermindern, welche verwendet wird, um die Co-Kanal-Interferenz bei der Synchronisation in einem Satellitenkommunikationssystem zu dämpfen.
Eine oder mehrere der oben genannten Aufgaben werden ganz oder teilweise mittels eines Verfahrens zum Abschwächen der Co-Kanal-Interferenz (CCI) zwischen Synchronisationsbursts (SB) in einem Mehrstrahlkommunikationssystem gelöst. Die vorliegende Erfindung verwendet unterschiedliche Pseudozufallsrausch ("pseudorandom noise"; PN)-Folgen zwischen jedem der verschiedenen gleichfarbigen Strahlen. Insbesondere können unterschiedliche Phasen der gleichen Maximallängen (ML)-Folge in jedem Strahl gleicher Farbe verwendet werden. Weil zwei SBs, welche auf unterschiedlichen Phasen einer ML-Folge beruhen, eine geringe Kreuzkorrelation aufweisen, wird eine SB-CCI zwischen den Strahlen gleicher Farbe am Empfänger minimiert. Eine Korrelationsverstärkung wird in der Verarbeitungselektronik für Strahl A bereitgestellt, wenn die Elektronik den SB für Strahl A empfängt. Aufgrund der niedrigen Kreuzkorrelation zwischen SBs stellt jedoch die verarbeitende Elektronik für Strahl A keine Korrelationsverstärkung für die von Strahl B erzeugte CCI bereit. Taktfehler bzw. Gleichlauffehler von Strahl B werden daher nicht in die Messungen eingekoppelt, die für Strahl A durchgeführt werden. Als ein Ergebnis ist der für Strahl A abgeleitete Gleichlauffehler viel verlässlicher.
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung diskutiert oder klar.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt einen Synchronisationsburstprozessor (SBP) des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems.
2A zeigt die Antwort der Korrelation des SBP auf einen frühen Synchronisationsburst (SB).
2B zeigt die Antwort der Korrelation des SBP auf einen späten SB.
3 zeigt die Antwort des Korrelators auf einen gewünschten SB, einen unerwünschten SB und die kombinierte Antwort des erfindungsgemäßen Korrelators.
4 zeigt die Korrelationseigenschaften einer verschobenen 63-But-Maximallängen (ML)-Pseudozufallsrausch (PN)-Folge.
5 zeigt die Antwort, mit der Implementierung von SBs mit niedriger Kreuzkorrelation, des Korrelators auf einen gewünschten SB, einen unerwünschten SB, und die kombinierte Antwort des Korrelators.
6 zeigt ein Flussdiagramm einer beispielhaften Implementierung der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt ein beispielhaftes Satellitenkommunikationssystem unter Verwendung von Strahlen gleicher Farbe.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun Bezug nehmend auf die Zeichnungen, zeigt 7 ein beispielhaftes zellulares Satellitenkommunikationssystem 700. Das zellulare Satellitenkommunikationssystem 700 umfasst einen Satelliten 710, welcher einen Strahl A 715 erzeugt, welcher auf eine Zelle A 750 (bezeichnet mit "A") gerichtet ist, sowie einen Strahl B 720, welcher auf eine Zelle B 752 (bezeichnet mit "B") gerichtet ist. Zelle A 750 und Zelle B 752 sind Teil eines beispielhaften Frequenzwiederverwendungsmusters 790 einschliesslich einer Anzahl von Zellen, welche wie gezeigt angeordnet sind. Das Frequenzwiederverwendungsmuster 790 umfasst eine Anzahl von Zellen mit Strahlen gleicher Farbe (750–762).
7 zeigt, dass mehrfache identisch farbige Strahlen in dem Frequenzwiederverwendungsmuster 790 vorliegen können. Beispielsweise teilen sich die Zelle A 750 (gestützt durch Strahl A 715) und die Zelle B 752 (gestützt durch Strahl B 720) die gleiche Farbe. Jedoch kann jeder Strahl eine Co-Kanal-Interferenz (CCI) in einem anderen Strahl der gleichen Farbe erzeugen. Beispielsweise ist die Interferenz von Strahl B 720 in Strahl A 715 grafisch als eine gepunktete Linie 775 in 7 dargestellt. Darüber hinaus können zahlreiche zusätzliche Zellen gleicher Farbe (750 bis 762) in dem Frequenzwiederverwendungsplan 790 vorhanden sein. Daher sind, obwohl die Diskussion weiter unten mit Bezug auf die Strahlen A und B weiter geführt wird, die weiter unten diskutierten Techniken auch anwendbar auf zahlreiche zusätzliche Strahlen gleicher Farbe in jeglichem Frequenzwiederverwendungsplan.
1 zeigt einen Synchronisationsburst-Prozessor (SBP) 100 des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems. Der SBP 100 umfasst einen Synchronisationsburst-Abtastspeicher 106, einen P-Komponenten-Korrelator 116, einen Q-Komponenten-Korrelator 118, einen Betragsbilder 130 und eine Vergleichsschaltung 140. Um einen Gleichlauf bzw. einen Gleichtakt zwischen dem Satelliten und dem Endgerät aufrechtzuerhalten, sendet das Endgerät gelegentlich einen Synchronisationsburst (SB) an den Satelliten. Der SB kann beispielsweise in der Form von binären Phasenumtast ("Binary Phase-Shift Keyed"; BPSK)-Symbolen vorliegen.
Der SBP 100 nimmt die Taktinformation von dem aufwärts gerichteten Taktsystem des Satelliten an, um sein Abtasten und Verarbeiten der Ausgabe des Empfangsteils der Satellitenantenne während des SB-Intervalls zu koordinieren. Der SBP 100 kann von der Ausgabe der Satellitenantenne beispielsweise eine Folge von Abtastpaaren während des SB empfangen, welche die komplexen Werte der BPSK-Symbole des SB darstellen. Jedes Abtastpaar kann in eine P-Komponente 102 und eine Q-Komponente 104 (die In-Phase- bzw. Quadratur-Komponenten des Signals) aufgetrennt werden. Die Abtastpaare werden in einem Synchronisationsburst-Abtastspeicher 106 gespeichert, während der SBP den SB des Endgeräts abtastet.
Jedes Abtastpaar wird folgend in seine entsprechende P-Komponente 112 und Q-Komponente 114 aufgetrennt. Die P-Komponente 112 jedes Abtastpaars wird zu einem P-Komponenten-Korrelator 116 gesandt. Die Q-Komponente 114 jedes Abtastpaars wird zu einem Q-Komponenten-Korrelator 118 gesandt. Jeder Korrelator korreliert die Abtastpaare mit einem vorbestimmten erwarteten Muster des SB. Zwei Korrelationen werden gebildet; eine stellt die Korrelation der Abtastpaare mit einem ein Halbsymbol früher erwarteten SB dar, und eine andere, welche die Korrelation der Abtastpaare gegen eine ein Halbsymbol später erwartete SB darstellt.
Der P-Komponenten-Korrelator 116 korreliert die P-Komponente 112 des SB mit einem bekannten Muster, welches einen ein Halbsymbol früheren SB (ein Halbsymbol vor dem erwarteten SB) darstellt und korreliert auch die P-Komponenten 112 des SB mit einem bekannten Muster, welches einen ein Halbsymbol späteren (ein Halbsymbol nach dem erwarteten SB) SB darstellt. Der Q-Komponenten-Korrelator 118 führt ähnliche Operationen für die Q-Komponenten 114 des SB durch.
Der P-Komponenten-Korrelator 116 erzeugt das Ergebnis, P_E 120, der Korrelation zwischen der P-Komponente 112 und dem erwarteten frühen SB-Muster. Auf gleiche Weise stellt P_L 122 das Ergebnis der Korrelation zwischen der P-Komponente 112 und dem erwarteten späten SB dar. Am Q-Komponenten-Korrelator 118 wird das Ergebnis der Korrelation zwischen der Q-Komponente 114 und dem erwarteten frühen SB mit Q_E 124 bezeichnet. Das Ergebnis der Korrelation zwischen der Q-Komponente 114 und dem erwarteten späten SB wird mit Q_L 126 bezeichnet. Als Korrelatorausgaben können P_E, P_L, Q_E und Q_L einen ganzen Wert darstellen.
P_E, P_L, Q_E und Q_L werden an einem Modulator 130 kombiniert, um den Betrag des SB für sowohl den frühen als auch den späten Fall zu bilden. Der Betrag von zwei ganzen Zahlen wird durch Quadrieren der ganzen Zahlen gebildet, Aufaddieren der sich ergebenden Werte und dem dann folgenden Ziehen der Quadratwurzel. Der Betrag der frühen Komponenten P_E und Q_E wird mit R_E 132 bezeichnet. Der Betrag der späten Komponenten P_L und Q_L wird mit R_L 134 bezeichnet.
R_E 132 und R_L 134 werden dann an der Vergleichsschaltung verglichen. Falls R_E 132 um einen vorbestimmten Schwellwert größer ist als R_L 134, sendet die Vergleichsschaltung 140 ein Spät-Signal an das Nutzerendgerät, um das Nutzerendgerät dahingehend zu alarmieren, seine Taktsynchronisation bzw. Gleichlaufsynchronisation mit der des Satelliten in Übereinstimmung zu bringen. Falls, als ein Beispiel, R_E 132 kleiner als R_L 134 ist, sendet die Vergleichsschaltung 140 ein Signal aus, welches angibt, dass der SB früh war. Die Früh/Spät-Signale können angeben, dass das Endgerät seinen Takt um ein Taktmaß anpassen sollte, typischerweise einen kleinen Bruchteil eines Symbolzeitraums.
2A und 2B zeigen die Antwort der Korrelation des SBP 100 auf zwei beispielhafte SBs. 2A zeigt die Korrelatorantwort 210 als auch eine frühe Korrelation 230 und eine späte Korrelation 240 eines beispielhaften SB, welcher mit SB1 bezeichnet ist, und eine gestrichelte Linie 220, welche den Punkt angibt, an welchen die frühe und späte Korrelationen gleich sein würden. Die horizontale Basis der dreieckigen Korrelatorantwort 210 kann als eine Zeitachse mit zur rechten ansteigender Zeit gedacht werden. Die dreieckige Form der Antwort der Korrelatorantwort 210 des SB ist für den beispielhaften Fall von rechteckigen phasenumgetasteten Signalen und einen angepassten Filter dargestellt. Die Antwort der Korrelation kann, abhängig von dem bestimmten System, andere Formen aufweisen.
2A zeigt einen Fall, bei dem der mit SB1 bezeichnete beispielhafte SB früh ist. Die gestrichelten Linien 220 geben die Punkte an der Korrelatorantwort 210 an, welche frühe und späte Korrelationen gleicher Größe ergeben (d.h., der SB würde genau in der Zeit ankommen). In 2A ist die frühe Korrelation von SB1 (SB1_E) 230 viel kleiner als die späte Korrelation von SB1 (SB1_L) 240. Daher sendet die Vergleichsschaltung 140 ein Signal an das Nutzerendgerät, dass der SB zu früh empfangen wurde. In 2B ist die späte Korrelation von SB2 (SB2_L) 250 weit kleiner als die frühe Korrelation von SB2 (SB2_L) 260. Daher sendet die Vergleichsschaltung 140 ein Signal an das Nutzerendgerät, dass der SB zu spät empfangen wurde.
3 zeigt die Antwort des Korrelators auf einen pünktlichen, gewünschten SB 300, einen unerwünschten CCI SB 330 und die kombinierte Antwort 360. Für alle Antworten geben die gestrichelten Linien 305 den Punkt an, an welchem die Korrelatorantwort 310 für den gewünschten SB frühe und späte Signale gleicher Größen ergibt.
Der pünktliche SB 300 umfasst eine frühe Korrelation 315 und eine späte Korrelation 320, von denen beide von gleicher Größe sind. Daher braucht der Takt bzw. der Gleichlauf keine Korrektur. Jedoch können, aus den oben erklärten Gründen, der pünktliche SB und ein unerwünschter CCI-SB in den Korrelator des gewünschten SB eingekoppelt werden und ein unerwünschtes Taktsignal erzeugen.
Wie in dem unerwünschten CCI SB 330 gezeigt, ist die Größe der frühen Korrelation 335 geringer als die Größe der späten Korrelation 340, und daher ist der SB früh. Der Korrelator ist nicht in der Lage, die gekoppelten Beiträge des pünktlichen SB 300 und des unerwünschten CCI SB 330 zu trennen, weil sie sich aus Strahlen gleicher Farbe ergeben und die gleiche SB-Struktur verwenden.
Daher gibt der Korrelator eine kombinierte Antwort 360 aus, in welcher die frühe Korrelation 365 kleiner ist als die späte Korrelation 370. Folglich wird ein Früh-Signal zum Nutzerendgerät des pünktlichen SB 300 gesandt. Dieses Früh-Signal kann die Auswirkung haben, die Gleichlaufsynchronisation des pünktlichen SB 300 zu verschlechtern, weil der pünktliche SB 300 ursprünglich richtig war. Jedoch kann das Früh-Signal zum Nutzerendgerät eine unerwünschte Verschiebung in der Zeitsynchronisation aufgrund der gekoppelten Korrelation des pünktlichen SB 300 und des ungewünschten CCI SB 330 bewirken.
Um die Auswirkung des unerwünschten CCI SB 330 auf die Zeitsynchronisation des pünktlichen SB zu verringern, verringert die vorliegende Erfindung die Korrelation des unerwünschten CCI SB 330 auf den pünktlichen SB 300. Die erfindungsgemäße Technik hat die Auswirkung, die Antwort des Interferierers, B, wie ein Rauschen aussehen zu lassen, wie es in dem Korrelator für das residente Signal A gesehen wird, was zu einer geringeren Neigung der Gleichlauffehler des Interferierers B führt, die SB-Antwort des residenten Nutzers A zu beeinflussen. Diese Auswirkung wird erreicht durch Verwendung von Pseudozufallsrausch-Maximallängen-Folgen niedriger Kreuzkorrelation für die SBs.
Typischerweise ist der SB eine Pseudozufallsrausch ("Pseudorandom Noise"; PN)-Folge, welche aus einer Maximallängen (ML)-Folge gebildet wird, welche unter Verwendung eines linearen Rückkopplungsschieberegisters erzeugt wird, dessen Rückkopplungsanordnung einem einfachen binären Polynom entspricht. Beim Bilden der frühen/späten Messung kann der Satellit den empfangenen SB mit seiner bekannten Folgenstruktur korrelieren, um das Signal-zu-Rausch-Verhältnis der Variablen zu verstärken, auf welchen die Gleichlauffehlerabschätzung beruht.
4 zeigt eine Pseudozufallsrausch (PN)-Folge, welche beispielsweise aus der Klasse der Maximallängen (ML)-Folgen gebildet wird. 4 umfasst einen numerischen Index 400, eine PN-ML-Folge A 410, eine PN-ML-Folge B 420 und einen Indikator bzw. Anzeiger 430 bezüglich der Übereinstimmung und Nichtübereinstimmung zwischen den Folgen. Die Folgen in 4 können unter Verwendung eines linearen Rückkopplungsschieberegisters erzeugt werden, dessen Rückkopplungsanordnung einem einfachen binären Polynom entspricht.
4 ist eine Darstellung von zwei PN-ML-Codes der Länge N, wobei N = 63. Der numerische Index 400 gibt die Positionen der N = 63 Elemente des ML-Codes an. Die Folge A 410 ist der ursprüngliche ML-Code und ist dem einfachen Polynom x⁶ + x¹ + x⁰ zugeordnet, welches beispielsweise mittels eines 6-Stufen-Schieberegisters und eines einzelnen XOR (EXKLUSIV-ODER-Logikgatters) erzeugen lässt. Die Folge B 420 ist die Folge A 410 mit einer zyklischen Verschiebung von fünf Positionen. Das heißt, dass N(6) von Folge A 410 N(1) von Folge B 420 wird, und die Folgen danach weitergeführt werden, mit N(59) von Folge B 420 herumgehend, um den Wert von N(1) von Folge A 410 anzunehmen. Unter den Folgen A 410 und B 420 ist ein Indikator 430 vorhanden, um anzuzeigen, ob Folge A 410 und B 420 für dieses N übereinstimmen (angedeutet durch "a") oder nicht übereinstimmen (angedeutet durch "d"). Der Übereinstimmungs-/Nicht-Übereinstimmungs-Indikator 430 zeigt die niedrige Kreuzkorrelation zwischen den Folgen A 410 und B 420 dahingehend, dass die zwei Folgen an 31 Plätzen übereinstimmen und an 32 nicht übereinstimmen. Dadurch werden, durch zyklisches Verschieben der ML-PN-Folge, der gewünschte SB und der unerwünschte CCI SB so ausgeführt, dass sie eine niedrige Kreuzkorrelation aufweisen. Daher wird die Antwort des Korrelators des gewünschten SBs auf den unerwünschten CCI SB minimiert werden. Folge A 410 und Folge B 420 können in der Praxis unter Verwendung beispielsweise der verschiedenen Phasen einer ML-Folge erzeugt werden, welche von einem Schieberegister aufgestellt wird, und durch Verändern der Anfangszustände.
Allgemein weisen zwei Phasen (zyklische Verschiebungen) einer ML-Folge der Länge N = 2^m – 1 die Eigenschaft auf, dass sie sich an (N + 1)/2 Stellen unterscheiden und an (N – 1)/2 Stellen übereinstimmen. Da die Zahl der Übereinstimmungen und Nicht-Übereinstimmungen fast gleich ist, weisen zwei Wellenformen, die aus Folgen abgeleitet sind, welche auf unterschiedlichen Phasen der gleichen ML-Folge beruhen, eine geringe Kreuzkorrelation auf, wenn sie auf der Symbolebene zeitangepasst werden.
5 zeigt die Antwort des Korrelators für den gewünschten SB auf den gewünschten SB 500, die Antwort des Korrelators für den gewünschten SB auf den unerwünschten CCI SB 530 und die kombinierte Antwort 560 mit der Implementierung der zyklisch verschobenen ML-PN-Folge niedriger Kreuzkorrelation für den unerwünschten CCI SB 530. Wie in 3 zeigen die gestrichelten Linien 505 für alle Antworten den Punkt an, an welchem die Korrelatorantwort 510 für den gewünschten SB frühe und späte Signale gleicher Größen ergibt.
Der pünktliche SB 500 umfasst eine frühe Korrelation 515 und eine späte Korrelation 520, von denen beide von gleicher Größe sind. Daher benötigt der Takt bzw. der Gleichlauf keine Korrektur.
Bei der Korrelation des unerwünschten CCI SB 530 ist die Größe sowohl der frühen Korrelation 535 als auch der späten Korrelation 540 sehr klein im Vergleich zum frühen Teil 550 und zum späten Teil 520 des Korrelators 500 für den gewünschten SB, und zwar unabhängig vom Gleichlauffehler des interferierenden SBs. Die Korrelationsantwort 550 des unerwünschten CCI SB 530 weist eine unterschiedliche Form aufgrund der niedrigen Kreuzkorrelation der PN-ML-Folge des pünktlichen SB und des unerwünschten CCI SB auf. Die kombinierte Antwort 560 des Korrelators weist einen frühen Teil 565 und einen späten Teil 570 der im Wesentlichen gleichen Größe als Antwort auf den pünktlichen SB 300 auf, d.h., eine gleiche Größe. Daher wird kein unerwünschtes Früh- oder Spät-Signal an das Nutzerendgerät ausgesandt.
6 zeigt ein Flussdiagramm einer beispielhaften Implementierung 600 der vorliegenden Erfindung. Zuerst wird eine erste PN-ML-Folge erzeugt 610. Als Nächstes wird eine zweite PN-ML-Folge erzeugt 620. Die zweite PN-ML-Folge kann beispielsweise durch zyklisches Verschieben der ersten PN-ML-Folge um eine vorbestimmte Zahl von Positionen gebildet werden. Als Nächstes wird ein erster SB in einem ersten Strahl übertragen 630. Der erste SB umfasst die erste PN-ML-Folge. Als Letztes wird ein zweiter SB in einem zweiten Strahl 640 der gleichen Farbe wie der des ersten Strahls übertragen. Der zweite SB umfasst die zweite PN-ML-Folge.
In einem typischen System können viele gleichfarbige Strahlen existieren. Für jeden gleichfarbigen Strahl kann eine einzelne ML-PN-Folge vorgesehen und um einen unterschiedlichen Betrag (für bis zu N unterschiedliche gleichfarbige Strahlen) verschoben sein.
Die vorliegende Erfindung schwächt daher die CCI zwischen SBs von gleichfarbigen Strahlen ab. Als ein Ergebnis synchronisiert ein Satellitenkommunikationssystem genauer mit einem Nutzerendgerät. Die Auswirkungen des unerwünschten CCI SB werden minimiert. Die vorliegende Erfindung kann auch effizient implementiert werden und verringert daher die Kosten und die Komplexität eines Satelliten, während sie die Zuverlässigkeit erhöht. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung erweitert werden, um ML-PN-Folgen niedriger Kreuzkorrelation für bis zu N gleichfarbige Strahlen unter Verwendung der gleichen ML-PN-Folge bereitzustellen.
Während bestimmte Elemente, Ausführungsformen und Anwendungen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, ist es so zu verstehen, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, da Änderungen durch den Fachmann durchgeführt werden können, insbesondere im Licht der obigen Lehre. Daher sind die anliegenden Ansprüche dazu gedacht, solche Änderungen abzudecken und solche Merkmale zu umfassen, welche innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen.

Claims

Verfahren zum Abschwächen einer Co-Kanal-Interferenz (CCI) in einem Synchronisationsburst (SB) eines Satellitenkommunikationssystems mit einer Mehrzahl von Strahlen, von denen mindestens zwei der Strahlen die gleiche Farbe aufweisen, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer ersten Pseudozufallsrausch (PN)-Folge (610); Bereitstellen einer zweiten PN-Folge (620) mit einer niedrigen Kreuzkorrelation mit der ersten PN-Folge (610); Übertragen eines ersten SBs, der die erste PN-Folge (610) umfasst, zu einem Satelliten innerhalb eines ersten Strahls einer ersten Farbe (630); Übertragen eines zweiten SBs, der die zweite PN-Folge umfasst, zu einem Satelliten innerhalb eines zweiten Strahls der ersten Farbe (640); Empfangen des ersten und des zweiten SBs in mindestens einer ersten Aufwärtsverbindung; Ausgeben aus einem Korrelator (116, 118) eines früheren oder eines späteren Statussignals als Antwort auf den ersten und den zweiten SB; und Übertragen einer Taktkorrektur auf der Grundlage des Statussignals an mindestens ein erstes Nutzerendgerät.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bereitstellens einer ersten PN-Folge (610) den Schritt eines Bereitstellens einer ersten Maximallängen (ML)-PN-Folge umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Bereitstellens einer zweiten PN-Folge (620) den Schritt eines Bereitstellens einer zweiten ML-PN-Folge (620) mit einer niedrigen Kreuzkorrelation mit der ersten ML-PN-Folge (610) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Bereitstellens einer zweiten ML-PN-Folge (620) ferner den Schritt eines zyklischen Verschiebens der ersten ML-PN-Folge (610) um eine vorbestimmte Anzahl von Positionen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, weiterhin umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Mehrzahl verschiedener ML-PN-Folgen mit niedriger Kreuzkorrelation; und Übertragen einer Mehrzahl von SBs, welche die Mehrzahl der ML-PN-Folgen umfassen, zu einem Satelliten innerhalb einer Mehrzahl von Strahlen der gleichen Farbe wie der erste Strahl.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Empfangen des ersten und des zweiten SBs weiterhin umfasst: Auftrennen jedes Abtastpaars in In-Phasen- und Quadraturkomponenten; Korrelieren der In-Phasenkomponente jedes Abtastpaars mit sowohl einem ein halbes Symbol früher erwarteten SB als auch einem ein halbes Symbol später erwarteten SB; Korrelieren der Quadraturphasenkomponente jedes Abtastpaars mit sowohl dem ein halbes Symbol früher erwarteten SB als auch dem ein halbes Symbol später erwarteten SB; Kombinieren der Korrelationen, um einen Betrag des SBs für den ein halbes Symbol früher erwarteten SB zu bilden und um einen Betrag des SBs für den ein halbes Symbol später erwarteten SB zu bilden; und Vergleichen des Betrags des SBs für den ein halbes Symbol früher erwarteten SB mit dem Betrag des SBs für den ein halbes Symbol später erwarteten SB, um das frühere oder das spätere Statussignal zu erzeugen.
Nutzerendgerät, das eine verbesserte Abschwächung einer Co-Kanal-Interferenz (CCI) in einem Synchronisationsburst (SB) bereitstellt, wobei das Nutzerendgerät umfasst: einen Speicher (106) zum Speichern einer ersten Pseudozufallsrausch (PN)-Folge (610) und einer zweiten PN-Folge (620) mit einer niedrigen Kreuzkorrelation mit der ersten PN-Folge (610); einen ersten Sender, der eine erste Aufwärtsverbindung einer ersten Farbe erzeugt und der SBs, welche die erste PN-Folge (610) beinhalten, in der ersten Aufwärtsverbindung überträgt; und einen zweiten Sender, der eine zweite Aufwärtsverbindung der ersten Farbe erzeugt und der SBs, welche die zweite PN-Folge (620) beinhalten, in der zweiten Aufwärtsverbindung überträgt.
Nutzerendgerät nach Anspruch 7, wobei die erste und die zweite PN-Folge PN-ML-Folgen sind und die zweite PN-ML-Folge durch zyklisches Verschieben der ersten PN-ML-Folge erzeugt wird.
Nutzerendgerät nach Anspruch 7, weiterhin umfassend: mindestens eine zusätzliche PN-Folge mit niedriger Kreuzkorrelation; und mindestens einen zusätzlichen Sender, der eine zusätzliche Aufwärtsverbindung der gleichen Farbe wie die erste Aufwärtsverbindung erzeugt, wobei der zusätzliche Sender in der zusätzlichen Aufwärtsverbindung SBs überträgt, welche die zusätzliche PN-Folge beinhalten.
Satellitenkommunikationssystem, das eine verbesserte Abschwächung einer Co-Kanal-Interferenz (CCI) in einem Synchronisationsburst (SB) bereitstellt, wobei das Satellitenkommunikationssystem umfasst: ein erstes Nutzerendgerät, umfassend einen Speicher, der eine erste Pseudozufallsrausch (PN)-Folge speichert, und einen ersten Sender; ein zweites Nutzerendgerät, umfassend einen Speicher, der eine zweite PN-Folge mit einer niedrigen Kreuzkorrelation bezüglich der ersten PN-Folge speichert, und einen zweiten Sender; wobei der erste Sender SBs, welche die erste PN-Folge beinhalten, in einer ersten Aufwärtsverbindung der ersten Farbe erzeugt; wobei der zweite Sender SBs, welche die zweite PN-Folge beinhalten, in einer zweiten Aufwärtsverbindung der ersten Farbe erzeugt; einen Empfänger zum Empfangen der SBs in zumindest der ersten Aufwärtsverbindung; eine Synchronisationsburst-Verarbeitungseinheit (100), der eine früheres oder ein späteres Statussignal als Antwort auf die SBs ausgibt; und einen Sender zum Übertragen einer Taktkorrektur auf der Grundlage des Statussignals zumindest zu dem ersten Nutzerendgerät.
Satellitenkommunikationssystem nach Anspruch 10, wobei die Synchronisationsburst-Verarbeitungseinheit (100) umfasst: einen Separator zum Auftrennen jedes Abtastpaars, das den komplexen Wert des Signals der SBs darstellt, in Inphasen- und Quadraturkomponenten; einen Synchronisationsburstspeicher (106) zum Speichern jedes Abtastpaares, während die Synchronisationsburst-Verarbeitungseinheit (100) die SBs von dem ersten und dem zweiten Endgerät abtastet; einen P-Komponenten-Korrelator zum Korrelieren der Inphasenkomponente mit sowohl einem ein halbes Symbol früher erwarteten SB als auch einem ein halbes Symbol später erwarteten SB; einen Q-Komponenten-Korrelator zum Korrelieren der Quadraturphasenkomponente mit sowohl einem ein halbes Symbol früher erwarteten SB als auch einem ein halbes Symbol später erwarteten SB; eine Betragseinheit (130) zum Kombinieren der Korrelationen, um einen Betrag des SBs für den ein halbes Symbol früher erwarteten SB zu bilden und um einen Betrag des SBs für den ein halbes Symbol später erwarteten SB zu bilden; und eine Vergleichsschaltung (140) zum Vergleichen des Betrags des SBs für den ein halbes Symbol früher erwarteten SB mit dem Betrag des SBs für den ein halbes Symbol später erwarteten SB, um das frühere oder das spätere Statussignal zu erzeugen.