JP4409094B2 - 通信システムにおける交差偏波分離方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一度に１チャネルのみを選択的に復調する多重情報チャネルを受信者(recipients)に送信するための無線通信システムに関する。さらに明確には、本発明は多重ディジタル変調チャネルがシステムユーザに同時にそして同じ周波数で送信される衛星ベースの通信システムにおける信号ダイバーシティを確立しまたは維持するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
新しい通信サービスが移動サービスユーザまたは顧客に対して聴取毎の支払い(pay-per listen)タイプのサービスを供するために提案された。米国における展開のために最近認定された(authorized)された典型的な適用は、ディジタル・オーディオ・サービス（ＤＡＳ）またはディジタル・オーディオ・放送（ＤＡＢ）と呼ばれる消費者無線通信製品(radio product) である。このタイプのサービスは、ニュース，スポーツ，音楽，天気，または高品質オーディオで表現される他のテーマの娯楽(thematic entertainment)のような情報を運んでいる１組のチャネルの受信チャネルを意図している。音楽の品質レベルは、通常約１０：１の圧縮が使われるが、通例ＣＤと呼ばれるコンパクト（オーディオ／光学）ディスクのような光学蓄積媒体として見られるようなものに一般に代表される。これらのサービスは典型的に、約 2.3ＧＨｚの中心周波数（ユーザ受信周波数と呼ばれる）を有する約12.5ＭＨｚ以上の帯域幅で動作するように計画される。
【０００３】
そのような周波数で多数のシステムユーザにまたはそれらの間で情報を転送するために種々の通信技術が開発された。時分割多重（ＴＤＭ），周波数分割多重（ＦＤＭ），及び符号分割多重（ＣＤＭ）のような技術はスペクトラム技術を広げる。ＣＤＭの使用は例えば米国特許番号４，９０１，３０７，標題“衛星または地上中継器を使用しているスペクトラム拡散多重アクセス通信システム（Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｏｒ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒｅｐｅａｔｅｒｓ）”及び米国特許番号５，６９１，９７４，標題“個人受信位相の時間及びエネルギーを追跡するためのスペクトラム拡散通信システムにおける全スペクトラム送信パワーを使用するための方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ Ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｆｏｒ Ｕｓｉｎｇ Ｆｕｌｌ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｉｎ Ａ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｆｏｒ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ Ｒｅｃｉｐｉｅｎｔ Ｐｈａｓｅ Ｔｉｍｅ Ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ”に詳細記録され(documented)、それぞれが引用されてここに組み込まれる。
一方でＣＤＭのような技術は比較的高い信号利得を供給し、そしてもっと容易に克服すべきマルチパスフェージングのような問題を許し(permit)、それらは全くそのような問題を除去しない。従って、フェージングの有害な影響と相対的なユーザの動き(movement)に関連する追加の問題を減らすために、ある形態の信号ダイバーシティを準備することが望ましい。さらに、時折りの建物，群葉（樹木），または地理的地形（山と丘陵）による信号妨害(blockage)は、ある状態における適切な信号受信を妨げて、ある信号の過酷な減衰または完全な妨害の一因となる。
【０００４】
信号妨害の問題は長期間の通信リンクが望まれるところに重大性を加える。すなわち、比較的短いメッセージまたは通話(calls) の代わりに、数分またはそれ以上のオーダの伝送が望まれる。例えば、無線受信器のようなものまたは衛星を介したオーディオプログラムの転送、あるいは大量の専用の(dedicated) データ転送は、受信器に一度に数分または数時間、適切な信号を有することを要求する。このタイプのリンクを中断するのに十分な信号妨害は非常に有害であり、そして経済的損失と、リンクがサービスに対する料金(fee-for-service) タイプのリンクの一部である長期の顧客ベースの侵蝕を引き起こすことがあり得る。
【０００５】
信号の高品質及び中断しない受信を保証するために、ある形態の信号ダイバーシティが使用される必要がある。一般に、３タイプのダイバーシティが複数の通信システムによく使用され、そしてそれらは時間，周波数及びスペースダイバーシティである。時間ダイバーシティはデータ反復(data repetition) ，及びデータまたは信号成分のタイムインターリービング(time interleaving) を使用して得られる。周波数ダイバーシティの１形態は、信号エネルギーが広い帯域幅に渡って拡散されるＣＤＭのような技術によって本質的に供給される。スペースまたはパス(space or path) ダイバーシティは、地上システムのためには２またはそれ以上の基地局を介して、あるいは宇宙ベースのシステムのためには２またはそれ以上の衛星もしくは衛星ビームを介して、移動または遠隔信号受信者を有する同時リンクを通した多重信号パスを準備することにより得られる。
【０００６】
すなわち、衛星通信システムとしては、スペースまたはパスダイバーシティは、多重信号パスを通して送信すること，受信すること、そして各パスごとに別々に受信され処理されるべき異なるパスを通して信号を到着させることにより得られる。多重アクセス通信システムにおけるパスダイバーシティの使用例は、米国特許番号５，１０１，５０１，標題“ＣＤＭＡセルラ電話システムにおけるソフト・ハンドオフ（Ｓｏｆｔ Ｈａｎｄｏｆｆ Ｉｎ Ａ ＣＤＭＡ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）”及び５，１０９，３９０，標題“ＣＤＭＡセルラ電話システムにおけるダイバーシティ受信器（Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｉｎ Ａ ＣＤＭＡ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）”に記述され、それは引用されてここに組み込まれる。
【０００７】
強い信号またはスペースダイバーシティを供給するために、衛星ベースの通信システムまたは情報転送サービスは、どんな時も２またはそれ以上の衛星を通して予定された(intended)受信者に信号を転送することができる。信号はユーザ受信器がそれらの間を識別して適宜にそれらを処理できるような方法で符号化される。ＴＤＭシステムとしてはこれは異なるタイムスロットまたはスロットの組を割り当てることを意味し、そしてＣＤＭシステムとしてはこれは異なるＰＮコードオフセットまたは複数のコードを割り当てることを意味する。異なる周波数もまた、大いに好ましいことではないが、あるシステムにおいて使用され得る。符号化の多重レイヤ(multiple layers)またはレベルも使用され得る。一般に、ユーザ受信器は信号受信を成し遂げるために、それから一連のディジタル受信器またはレーク受信器(rake receiver) と呼ばれるものを使用する。
【０００８】
しかしながら、典型的な衛星システムは信号分離の望ましいマージンよりも低いマージンを有してよい。すなわち、確実な技術が使用されないと、パス変動(variations)などのため信号の分離を維持することは困難である。不幸にも、これらの技術は、好ましいものあるいは上記オーディオシステムとともに使用したい消費者製品におけるようないくつかの適用のためのある実用品よりも受信器をより高価にする回路またはソフトウェアを要する。例えば、大量販売用の規模での聴取毎の支払いタイプの移動体適用における使用のために受信器を製造する時には、コスト及び複雑さは極端に重要である。それぞれの小さいコスト増加は情報サービス企業の収益性に大きく影響することがありうるし、そして複雑さはコストと信頼性の両方に衝撃を与えることがありうる。
【０００９】
必要なことは、大量生産の消費者電子装置にふさわしい安くて信頼性のある受信器を供給している間、信号ダイバーシティを供給または強化することにより高品質の通信リンクを維持する技術または装置である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの目的は、適切な信号ダイバーシティを通して物理的構造物(structures)から信号妨害の影響を軽減することである。
【００１１】
本発明の長所は、ダイバーシティ受信が受信器の複雑さのいかなる増加も伴わずに維持され得ることである。実際、望ましい高品質リンクを維持している間、低コストのＲＦフロントエンドは調節され(accomodated) てよい。
【００１２】
本発明の特徴及び利点は、少なくとも２つの信号源，一般には衛星、及びエンドユーザ，顧客，またはサービス加入者に望ましい通信信号を転送するために偏波放射(polarized radiation) を使用することにより実現される。左手回り及び右手回りの偏波放射である好ましいモードを有する、２つの偏波モードが使用される。しかしながら、ある構成(configurations)では、垂直及び水平偏波放射が使用されてよい。チャネルの総数は偏波モードの間で分割されることができ、そして衛星間を選択的に切り替えるために受信器内の偏波切替えの使用によるか、あるいは送信用に使用された偏波モード間を切り替えるために衛星（信号源）内の切替え要素によってエンドユーザに転送されることが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は添付の図面を参照して記述される。図面において、同じ参照番号は同じかまたは機能的に同様な要素を示し、参照番号の最も左の数字は参照番号が最初に現れる図面を確認する(identify)。
【００１４】
上述したように、新しいディジタル通信サービスは、自動車，トラック，大量輸送手段，及び汽車を含む車のためのＣＤ品質無線受信器と呼ばれる物を供給するために提案された。このようなサービスは１つのテーマの動機(thematic motif)においてそれぞれ動作している一連の情報チャネルを供給することを意図している。すなわち、音楽あるいはニュース，天気またはスポーツのような情報の一連のたとえば(say) １２またはそれ以上のチャネルが用意され、エンドユーザはその中から１つを選択することができる。各チャネルはそれから情報または音楽のスタイルの１つのテーマを有し、このテーマはそれを運ぶプログラミングを決定する。
【００１５】
このタイプのサービスを供給するために、新しいディジタル通信システム及び技術は比較的良質の通信リンクを用意することを約束する。すべてのディジタル変調と受信スキームまたはシステムの使用は、システム出力がＣＤ品質受信のために使用された望ましいディジタル波形への最大のマッチングを可能とする。さらに、より新しい通信システムは、完全な新しいインフラストラクチャを構築するよりも少ないコストでそのような音楽サービスを転送しまたは供給することを可能とする使用できる余分の(excess)容量を有する。ＣＤＭＡタイプの通信システムは、高品質のディジタル信号を転送するのによく適している、そのような新しいシステムの１つである。
【００１６】
本発明が使用され得る提案された例示的無線情報，娯楽、または通信システム１００が図１に示される。システム１００は、いずれか与えられた時間で選択すべきシステムやサービス加入者，顧客，あるいはユーザのため１０乃至３０以上または以下の異なるチャネルを供給するニュースや音楽プログラムサービスであり得る。これらのチャネルのあるものは、全チャネルが等速で動作するという条件が無く、供給されているサービスにより、他のものよりも高速のデ−タを含むことができる。システム１００のための例示的予期されたデータ転送速度は、それぞれが１２８ｋｂｐｓの転送速度を使用している３０または４０の高速データチャネルを供給しているとして、全体として５Ｍｂｐｓのオーダーにある。これらのチャネルのそれぞれは、周知のように、希望により、より低速チャネル供給するためにさらに細分され得る。
【００１７】
図１において、通信システム１００は、遠隔または移動システムユーザに通信信号を伝えている情報を準備し転送するために、ＴＤＭやＣＤＭのような、既知の変調技術を使用する。図１に示された通信システムの部分では、１つの基地局１０２及び２つの衛星１０４と１０６が、そのほかに関連するゲートウエイまたはハブ(hub) １０８が、２つの移動局または無線受信器(radios)１１６と１１８、あるいは他のこのような局との通信を果たすために示される。このような装置または要素は、本発明により供給される信号を乗せる(accomodate)ために下記するように変更されてもよいが、一般的に周知の技術である。
【００１８】
移動局，ユーザ端末，または無線受信器１１６と１１８のそれぞれは、車内や手持ちの消費者無線受信器製品内で典型的に見いだされるかもしれないような、無線通信信号受信器を有するかそれで構成される。ここでは、ユーザ端末１１６は携帯型手持ち無線受信器として示される。これらの無線受信器が移動体であるものとして説明される一方で、本発明の教えが、多くの遠隔地域におけるように、遠隔無線サービスが望まれる、固定ユニットまたは他のタイプの端末に適用されることも理解される。
【００１９】
本発明を実現するために、２またはそれ以上の衛星が望ましいサービスエリアに信号を供給するために使用される。図１に示されるように、いずれかの所定の時に(at any given time) 無線受信器またはサービス加入者の視野内に(in view of)ある２つの衛星はスペースダイバーシティの望ましい最小レベルを供給する。典型的な衛星の構成は、大陸または望ましい地理的領域（地政学的(geopolitical)境界）のサイズを集合する(mass)陸地をカバーするために２つの地球同期(geosynchronous)衛星を準備する。例えば、２つの衛星は、８０゜と１１０゜の高度に位置し、そしてＣＯＮＵＳ（大陸の米国(continental US)）と呼ばれる範囲を有している米国にサ−ビスを供給するとして、典型的に考慮される。当分野でよく理解されるように、明らかに望ましい容量及びシステムコストを考慮して、より多くの衛星が使用されてよい。あるシステムでは、ＬＥＯまたは他の軌道が使用されてよいが、しかしそれは一般に衛星間を切り替えるためのより複雑な回路を同様に必要とし、そしてこれはこの時点で安い消費者製品としては好ましくない。しかしながら、本技術は、後述される地上の基地局を使用している実施例によっても見られるであろうように特定の発射プラットフォームに限られない。
【００２０】
衛星１０４と１０６が一般にオーバーラップした地理的地域をカバーしているビームを供給することはこの例として期待される。異なる衛星のためのビーム範囲またはサービスエリア，及び地上サイトのためのアンテナパターンが、通信システム設計と提供されているサービスのタイプとにより所定の地域内で完全にまたは部分的にオーバーラップしていることは、容易に理解される。スペースダイバーシティはまた、さらに後で説明するように、これらの通信領域または装置のいずれかの間で達成される。
【００２１】
図１には、いくつかの可能な信号路が、ユーザ無線受信器１１６と１１８及び地上の基地局１０２の間に、あるいは衛星１０４と１０６とを通して１つまたはそれ以上のゲートウエイ，衛星基地局か，集中されたハブ１０８に、設定されている通信のために示されている。基地局１０２及びユーザ無線受信器１１６と１１８との間の通信リンクの基地局−ユーザ部分は、線１２０及び１２２によりそれぞれ示される。衛星１０４を介したゲートウエイ１０８及び無線受信器１１６と１１８との間の通信リンクの衛星−ユーザ部分は、線１２４及び１２６によりそれぞれ示される。衛星１０６を介したゲートウエイ１０８及び無線受信器１１６と１１８との間の通信リンクの衛星−ユーザ部分は、線１２８及び１３０によりそれぞれ示される。これらの通信リンクのゲートウエイ−衛星部分は一連の線１３２，及び１３４により示される。
【００２２】
図１に見られるように、通信システム１００は一般にシステムコントローラまたはコントロールセンタ１１０を使用し、それは基地局及びゲートウエイと通信するために情報サービス交換局（ＩＳＳＯ）と呼ばれる交換網を使用する。ＩＳＳＯ１１０は典型的に、時限，同期，チャネル設定，及び、周知のように、直交符号の割当て，タイムスロットの定義と割当てなどを含み、そして情報チャネルのルーティングを制御するために、ゲートウエイまたは基地局のため確実な動作を通してシステム全体の制御を供給するためのインターフェイス及び処理回路を含む。ＩＳＳＯ１１０を種々のシステムのゲートウエイまたは基地局に接続している通信リンク１１２は、高速データ専用線(dedicated line)，光ファイバリンク，またはマイクロウェーブか専用衛星通信リンクのような、しかしこれには限らない、既知の技術を使用して設定され得る。
【００２３】
情報発生またはプログラムコントロールセンタ１１４は、コントロールセンタ１１０に放送されるべく情報を供給して示される。音楽または他の情報はセンタ１１４での種々の既知のソース(源)から発生されることができ、あるいはまた既知の無線受信器とネットワークニュースまたは経済情報サービス，もしくは音楽信号発生または編集設備かスタジオのような遠隔に位置している発生源またはサービスから供給され得る。この入力は特殊化された（高速データの）交換網または他の既知の専用通信リンクを通して供給され得る。ゲートウエイは一般にこのようなソースと直接インターフェイスし、そしてこの機能のためにＩＳＳＯの使用を必要としなくてよい。あるいはまた、これも衛星と直接に通信する地上運用命令及びコントロールセンタのような他のコントロール及び命令センタは一般にゲートウエイに接続される。下に続いて説明される種々のタイムスロット及びチャネルの割当ては一般にゲートウエイまたはコントロールセンタ１００によって制御される。
【００２４】
図１に示された各衛星は加入者への情報の送信チャネルを負わされる。これは、上で説明したように直交ＣＤＭコードまたはＴＤＭタイムスロットのような、既知の技術を使用してチャネル化(channelized) される多重チャネル通信信号を送信するために（下記のように）衛星または地上基地局を使用して、その時は彼等がどのチャネルに“合わせる(tuned to)”かによって異なるシステムユーザまたは加入者に異なる情報を供給することである。しかしながら、望ましい信号を衛星から単純に放送することは十分ではない。高品質の信号を保証しそして長期に亘る種々の条件下での受信を保証するために、上述したように、信号におけるスペースダイバーシティを維持することは、信号妨害及び他の影響が防げないまたは適切な受信をきびしく損なわないことを保証するために、そして信号を改善された品質に組み合わせるために、非常に望ましいことである。
【００２５】
従って、衛星ベースの通信システムまたは情報転送サービス１００では、信号は一般に少なくとも２つの衛星を介して予定された受取人加入者に転送される。信号は準備されそして衛星基地局またはゲートウエイから衛星に、すなわちある構成内の地上サービス基地局によって、本質的に同時に送信される。信号はスペースダイバーシティの使用を可能とするために衛星のそれぞれから本質的には同時に同じ周波数で順番に再送信される。信号は受信器がそれらの間を識別しそしてそれらを受信器内で適宜に処理することを可能とするような方法で符号化される。ＴＤＭシステムとしてはこれは異なるタイムスロットまたはスロットの組を割り当てることを意味し、そしてＣＤＭシステムとしてはこれは異なるＰＮ符号時間または位相オフセット，あるいはコードを割り当てることを意味する。ＣＤＭシステムは一般にパワーモニタ及び復調のためのパイロット信号を使用する。大いに望ましくはないが、異なる周波数もまたあるシステムでは使用され得る。追加の符号化，インターリービング，及びデータの処理は、周知の技術を使用してシステム設計の中で望まれるように行われることが可能である。
【００２６】
典型的なダイバーシティモードの受信は１つまたはそれ以上の基地局から信号を受信するために使用される。これは各ソース（衛星または基地局）から信号を、ディジタル“レーク(rake)受信器内でフィンガ(fingers) を処理している分離信号で受信しまたは処理することにより成し遂げられる。各フィンガのためのそれぞれのディジタル受信器の出力は、それからエンドユーザへの提出のため先の符号化等のための単一の出力を形成するために他の出力と結合される。極大比率結合(maximal ratio combining) のような既知の技術がこの処理に使用され得る。これは典型的なレーク受信器構造２００が例示される図２に示される。移動受信器または無線受信器が、都会のセンタのかなり外側の田舎の地域内にあるような地上型の基地局によってサービスされている地域から出るとき、信号は１つまたはそれ以上の衛星を介してゲートウエイから受信される。再び、レーク受信器は望ましい出力で到着するようにこれらの信号を処理するために使用される。
【００２７】
図２において、無線受信器または受信器２００は通信信号受信用のアンテナ２０２と共に復調部を有し、それはＩＦまたはベースバンド周波数に翻訳されそしてフィルタリング及び先の増幅を受ける前に、信号がダウンコンバート，増幅，及びディジタル化されるアナログ受信器２０４に接続される。チャネル信号のためのＲＦ−ＩＦ−ベ−スバンド周波数へのダウンコンバージョン及びアナログ−ディジタル変換用の種々のスキームは周知の技術である。ディジタル化された信号はアナログ受信器２０４によって出力され、そして少なくとも１つのディジタルデータ受信器２０６Ａに供給される。追加のディジタルデータ受信器（２０６Ｂ−２０６Ｎ）は代わりの信号路を介して信号ダイバーシティを得るために使用され、そしてレーク(RAKE)設計受信器のフィンガを形成する。これらのデータ受信器は、単独または結合状態で、ダイバーシティモード処理を供給するためにいくつかの可能な伝搬路に沿って加入者信号を追跡して受信する。当分野の技術者は、この数の最初の選択を準備するために使われる、使用可能なダイバーシティの典型的なレベル，複雑性，製造の信頼性，コスト等のような、使用されているディジタル受信器の数を決定するファクタを容易に認めるであろう。
【００２８】
無線受信器または加入者ユニットもまたデータ受信器２０６Ａ−２０６Ｎと連結された少なくとも１つの制御プロセッサ２１０を含み、それは他の機能の中の、基本的信号処理，時限，ハンドオフ制御または調整(coordination)，及びダイバーシティ結合(combining) を供給する。制御プロセッサ２１０によってしばしば行われるもう１つの基本的な制御機能は、受信のために使用されるべき、技術次第であるが、適切な符号またはタイムスロットの選択である。
【００２９】
データ受信器２０６Ａ−２０６Ｎの出力はダイバーシティ結合器及びデコーダ２０８に連結され、これは無線受信器内のディジタルベースバンド回路２１２に単一の出力を供給する。この転送の時限と調整は一般にプロセッサ２１０により制御される。ベースバンド回路は処理の残り及び無線受信器ユーザに情報を転送するために無線受信器内で使用される提示要素(presentation elements) を含む。すなわち、一時的または長期のディジタルメモリのような信号あるいはデータの蓄積要素，ＬＣＤあるいはビデオ表示スクリーンのような出力装置，スピーカ，Ａ／Ｄ素子，及びアナログ信号処理要素等、すべてが周知の要素を使用する加入者ベースバンド回路の部分を形成する。
【００３０】
アナログ受信器２０４における１つの処理パスのより詳細な図は図３に示されており、ここではアンテナ２０２によって受信された信号がＲＦ増幅器３０２内で増幅されるダウンコンバータ部に連結され、そしてその後信号ミキサ３０４への入力として供給される。同調可能周波数シンセサイザ３０６の出力はミキサのための第２の入力として供給され、そして増幅されたＲＦ信号をＩＦ信号に翻訳するために行動する(acts)。周波数シンセサイザ３０６の出力は、周波数調整信号を使用して、少なくとも既知のフェージングの衝撃，及びドップラーシフトの影響を部分的に補償するような、ＶＣＯの場合のように電子的に制御され得る。
【００３１】
ＩＦ信号はその後ノイズ及び望ましくないスペクトラムを取り除くためにフィルタリング用のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３０８に転送され、そしてそれから先の増幅のための可変利得ＩＦ増幅器３１０に転送される。図３において、ＩＦ増幅器３１０以上の利得制御をもたらし、長期のフェージング，及びエネルギー損失または減衰を補償するために、電子工学分野で周知であるような、利得制御要素３１４が使用される。一般に、利得制御信号は、下記の説明のように復調器のあとの部分で発生される。
【００３２】
ＩＦ増幅器３１０によって生成された結果としての増幅されたＩＦ信号は、それらが適切なクロックレートでディジタル化されるアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ３１２、このＡ／Ｄコンバータは復調回路内のどこにでも、例えばディジタルデータ受信器にぴったりと連結された部分を形成して、在ることができるが、転送される。ディジタル化されたＩＦ信号はその後Ａ／Ｄコンバータ３１２からデータ受信器に出力される。当分野の技術者はＡ／Ｄコンバータ３１２がチャネル分割及び分離されたＡ／Ｄコンバータパスを供給するように構成され得ることを容易に認めるであろう。
【００３３】
図３内の要素についての上記説明は、アナログ受信器２０４によって受信されている信号のための１つの処理パスまたはダウンコンバージョンパスを述べている。追加の受信器部またはダウンコンバージョンパスは同時に受信された異なる周波数または偏波モードを有している各信号のために使用される。これらの通信信号は図３に関して説明したことと同様の方法で処理される。しかしながら、本発明はディジタル信号処理の前に特別なダウンコンバージョン及び他の処理要素の必要性を除去するために行動する(acts)。
【００３４】
しかしながら、典型的な衛星システムにおいて、信号パスの長さの変更及びマルチパス信号の影響により（信号間を識別する）信号の分離を維持することは一般に困難である。ある技術がダイバーシティモード受信を使用してこの処理を助けるために使用され得るが、しかし上述したように、受信器を希望値よりも高価にする回路及びソフトウエアが必要である。本発明は、マージンが増加したダイバーシティを供給するために、そして異なる周波数を使用せずに、そしてもっと複雑な多重受信器チェーン(multiple receiver chains)を必要とせずに、交差偏波分離(cross-polarization isolation)と呼ばれる、発生信号における分離スキームを使用することによりこの事態に取り組む(addresses) 。すなわち、本発明は、極小量の安いハードウエアにおいてそうすると同時に、追加の分離が異なるソース（例えば、衛星）から受信された信号間に供給されるように、スペースダイバーシティ，そしてある実施例では時間ダイバーシティ処理技術を実施する。受信器の複雑さは効果的に減らされ、それはまたある商品のために、より経済的な解答を準備する。
【００３５】
１つの形式では、本発明は、互いに関連して、異なる偏波モードを有するサービス加入者に信号を転送するために準備している２つの衛星から成る。すなわち、各衛星は、循環的に偏波されたビームを形成するために循環的に偏波された放射を使用して、それぞれが他に対して反対に（直交して）偏波される偏波モードを使用して、通信信号を送信すべく構成される。これはいろいろな既知の送信，トランスポンダ，及びアンテナ要素の１つを使用して成し遂げられ得る。線形に偏波されたビームのような他の偏波モードが本発明の教えの中で使用され得るが、しかし地球表面の湾曲(curvature) 及び軌道パターンを考慮して長距離に亘り直交性を望ましいレベルに維持することは一般にもっと困難である。従って、本発明の好ましい実施例では、１つの衛星は左手循環偏波(Left-Hand Circularly Polarized)（ＬＨＣＰ）放射(radiation) を使用して偏波放射を発射し、そして他は右手循環偏波(Right-Hand Circularly Polarized) （ＲＨＣＰ）を使用する。
【００３６】
循環偏波ビームの使用は一般に図４ａに示され、そこでは各衛星１０４と１０６はそれぞれビーム４０４または４０６を発射し、それは無線受信器１１８によって監視されまたは受信され、そしてそれぞれは明白に分かれた偏波モード（ここでは、循環または線形の、Ｍ 1 ，Ｍ2 ，…，）を有する。ビーム４０４はＬＨＣＰ放射であるかまたはそれを使用しており、一方ビーム４０６はＲＨＣＰ放射を使用する。しかしながら、後述されるように、これらの任務は明白に逆にされることができ、あるいは希望するようにダイナミックに変更することさえ可能である。
【００３７】
同時に、各受信器は、左手または右手偏波信号のいずれかを効率的に受信するために選択的に同調をとることができるＲＦ部またはアンテナ構成とともに製造される。従って偏波分離または交差偏波スキームは増加したマージンを有するダイバーシティを供給するために使用される。
典型的な受信器が図5に示されており、図では無線受信器即ち受信器５００は通信信号を受信するためのアンテナ５０２を有し、アンテナはアナログ受信器５０４に接続されており、受信器で信号は, 前のとおり、IFまたはベースバンド周波数に変換され、且つ濾波またさらに増幅される前に,ダウンコンバートされ、増幅され、デジタル化される。本発明を実施する為にアナログ受信器５０４は単一のダウンコンヴァージョン・チェーン（chain）を使用することに留意する。デジタル化信号はアナログ受信器５０４の出力であり、少なくとも一つのデジタルデータ受信器５０６Aの入力として供給される。望ましくは、二つの衛星（及び以下に論ぜられる地上送信用の追加のもの）を使用して供給された代替信号パスを通して信号ダイバーシティを獲得するために、二つ乃至それ以上のデジタルデータ受信器（206B-206N）が使用され、且つレーキー（RAKE）設計受信器のフインガーを形成する。これらのデータ受信器は、単独乃至は共同でダイバーシティモード処理を供給する為に幾つかの可能な伝播路に沿い加入者信号を追尾し受信する。前のごとく、当業者は使用されるデジタル受信器の数量を決定する要素を容易に認識するであろう。
【００３８】
無線受信器または加入者ユニット５００はデータ受信器506A-506Nに結合された少なくとも一つの制御プロセッサー５１０をも含み、それは他の機能に加え、基本信号処理、タイミング、ハンドオフ制御または調整（coordination）,及びダイバーシティ結合を提供する。制御プロセッサー５１０によりしばし遂行される他の基本制御機能は、技法に従って受信に使用される適正な符号またはタイムスロット(time slots)の選択である。
【００３９】
データ受信器506A-506Nの出力はダイバーシティ結合器、及び、無線通信機内でディジタルベースバンド回路５１２に単一の出力を供給する復号器５０８に接続されている。タイミングとこの転送の調整は一般的にプロセッサー５１０で制御される。ベースバンド回路は無線受信器使用者に情報を伝達するために無線受信器内で使用される処理と表示要素を具備する。即ち、信号、又は過渡的または長時間デジタルメモリーのようなデータ蓄積要素；LCDまたはビデオディスプレイ画面のような出力装置、A/D要素及びアナログ信号プロセス要素等々、全てが当技術でよく知られた要素を使用する加入者ベースバンド回路の一部を構成する。スピーカー、及び恐らく車中などでスピーカシステムを操作するために使われる、電力増幅器及び配線を表す“音声出力”と表示された典型的出力装置５１４が示されている。
【００４０】
以下に更に論じられるように、処理中の信号は同量のデータをより短い期間内に転送する為にデータの時間圧縮を使用する。この圧縮を適応する為に、一つまたはそれ以上の信号乃至データバッファが使用される。その様なバッファはより高いレートで短期間にデータの蓄積を可能にし、そしてそれからより遅いレートで受信器の中の他の要素にそのデータを転送する。時には時間圧縮バッファリングと呼ばれる。この例として、Dのデータレートで当初呈されたデータは2Dのデータレートで送受信される（レートはＮＤであり、ここでNは使用中のチャンネル・グループの数である）が、しかしバッファからはレートDで送られる。しかしながら、バッファ以降の段階での信号処理はある構成においてはD以外のレートを使用できる。信号或いはデータ・バッファ５２４は当該技術で知られているように、RAM集積回路または種々のタイプのフラッシュメモリー、磁気データ蓄積、等々の当該技術で熟知されている要素を具備する。
【００４１】
提示資料の数秒台に及ぶ提示資料のデータを保持するバッファは、DABシステムで使用されるべきと考えられる。典型的なシステムは八秒分のまたは四秒期間以上のデータを蓄積するバッファを使うよう提案されている。従って、システム設計者は転送中の基礎となる（underlying）情報のためのデータレート、情報が送信されるレート、ダイバーシティ（及び既知の他のもの）目的のためにデータが蓄積される時間量を決定し、且つその情報量を蓄積する為に要求されるビット数に基づきバッファの大きさを計算する。例えば、１２８kbpsで転送されるデータは、提示資料の八秒分を蓄積する為に１０２４キロビット（例えば、従前の１メガバイトRAM）のオーダー（order）のバッファが要求される。
【００４２】
バッファ出力に関する代替のレート（及び大きさ）は受信器の要求される動作特性、及び補正されるべき他の遅延に基づき選択出来る。即ちバッファ５２４、または追加バッファ（図示せず）は通信システム１００で経験される一定のパス遅延に対処（account for）する為に使用でき、且つ周波数事前/事後訂正、エラー調整、及びドップラーに関連する幾つかのタイミング問題を補償する。時としてデスキュー(de-skewing)バッファと称される要素が使用される。
【００４３】
無線受信器上の一連のボタン、または他の既知のユーザインターフェイス装置のような、チャンネル選択要素５２０が、希望のチャネル選択を制御プロセッサー５１０に通信し、プロセッサーはこの情報を、希望チャンネルに同調させるように、受信器要素の偏波(polarization)と他の特性を変更する為に順次使用する。この目的の為(to this end)、偏波選択要素５２２は受信器５００にて受信または送信される信号の偏波を選択する為に使用できる。偏波選択器５２２を製造するに有益な回路と構成要素は良く知られている。例えば、一定の偏波モード除き全てを拒絶する為に形成された一つ乃至それ以上の偏波フィルターが使える。これら要素は、既知のごとく、要望により、アンテナ構造に近接するか、またはその一部としてさえも形成でき、或いはアナログ受信器の一部として形成出来る。
各衛星は送信しようとする情報（信号）のチャネルの総数を二つの同等なグループに分割する。議論の目的のため、これらを’A’グループと’B’グループと称する。各衛星は一つのグループに含まれる全てのチャネルを送信し、そしてそれから他のグループに含まれる全てのチャンネルを送信する。従って、一つの衛星は所定の期間にわたりグループ’A’を放送し、一般的には衛星軌道または加入者の位置により生じる遅延変動に対処するため、所定のガード(guard)時間（帯域）またはデッド・時間(dead period))、例えば数ミリ秒のオーダー、が後続する。衛星はそれからの二つの信号グループ間で交互に、’B’グループのチャンネル信号等を送信する。二番目の衛星は、グループ’A’と’B’を形成するため、チャネルの同じグループまたはグループ化を使用するが、但し異なった順序でそれらを放送する。ここで,グループ’B’よりはじめ次にグループ’A’等々である。
【００４４】
本発明の一つの特徴は、信号多重化または波形形成のいかなる方法（TDM,CDM他）が使用されても、この交互チャネルグループ化と偏波が使用できることである。例えば、以下に図示され論ぜられるグループの各々は、個別チャネルまたは受信を意図され所定のチャネルに関連した情報を識別するために、既知のPN符号またはウォルシュ符号のような直交符号を使用して的確に“カバーされる“（covered）或いは符号化された情報のチャネルを具備することが出来る。あるいは、グループの各々は、事前選択されたチャネルに対応した一定のタイムスロットでデータが転送される、タイムスロットのグループ化を表すことができる。いずれの場合でも、情報信号は、チャネルと偏波モードを使用する時間に渡って（over time）処理され転送される、データのフレームとして転送される。このことは各信号に関する、1またはそれ以上の、一定数のデータのフレームは、与えられたモードの各期間内で転送され、追加のフレームは次の適当な期間内で転送される、等々、を意味する。例えば,第一期間内で一つのフレームn、次はn+1、そしてフレ−ムn+2とn+3は次の期間内で等々。
【００４５】
望ましい実施例では、一つの衛星上の一つのグループの送信と次の衛星上の後続の送信との間ではデッド時間乃至ガード期間が全然使用されない。この状況下では、受信器が、偏波切替を介して、他の衛星より受信するための切り換えの期間、多少のデータ記号が欠損しうる。然しながら、多数秒に及ぶ典型的な信号フレーム時間スケールにわたつて失われ得る記号の数は非常に少なく、且つ一般的には幾つかのチャンネルに拡散する。従って、いずれか一つの番組の有用な転送は問題となったり又は設定のためのガード期間を要するようなかなりの否定的影響は受けない。然しながら、その様な時間期間は追加的恩恵を供するための幾つかの構成で使用し得る。
【００４６】
時間期間またはガード時間が使用されるときは何時でも、それらは送信無し（non-transmission）乃至いずれかの信号の欠落の期間ではないが、一般的に、“存在しない““（null）即ち零値データが、衛星信号を追尾し或いは周波数同調または利得、等々を調整するような一定の回路が、信号を検知し及びそれに応じて動作することを可能にするために、転送される期間である。
【００４７】
このチャンネルのグループ化と偏波処理の結果は例示的な無線受信器１がグループAでチャネルの一つを受信しており、そして例示的な無線通信器２がグループBでチャネルの一つを受信している場合の下表１に示される。明白に、多数の無線通信器または受信器は、理解できるようにあるものはAグループを使用しそしてあるものはBグループを使用して、そしてあるものは二つのグループ間で切り換えを行って、信号を望ましくは常時受信しているであろう。表１に、第一の衛星はAそしてその後Bグループを放送し、一方第二の衛星はBその後Aを放送する。
【表１】
【００４８】
ダイバシティを実行する時間遅延が値「Ｔ」として設定される場合、そのときの全ＡおよびそのときのＢグループ時間は長さが２Ｔである。各ラジオ受信器に使用されるダウンコンバータチェインは、２つの偏波モード、したがって２つの衛星あるいは信号源をＴ秒毎に切り換えるように構成される。これは、一方のモードと他方のモード、ここでは右円偏波（ＲＨＣ）モードと左円偏波（ＬＨＣ）モードとの間で受信器アンテナあるいは受信素子を単に変えることによって行われる。
【００４９】
これは、各モード（ＲＨＣおよびＬＨＣ）に対する２つの異なるフィード接続部を有する円偏波パッチアンテナを使用するようないろいろの公知の素子の１つを使用して行われる。各フィードは、周知で、市販の低雑音増幅器（ＬＮＡ）のような増幅回路あるいは素子に接続できる。このモードは、フィードオンおよびオフ、すなわち接続／切り離しを機械的あるいは電子的に切り換えるかあるいは使用されないフィードに対するＬＮＡを減衰するかあるいは減衰しない、もしくはこのＬＮＡを単に停止するかのいずれかによって選択できる。これは、非常に低い複雑性コマンドおよび制御機能を提供し、アンテナで所望のモードの選択を行う。特に、両方のモードは、遠くに置かれているラジオに転送でき、それからモードが選択できる。
【００５０】
この結果は、全空間ダイバシティおよび全時間ダイバシティである。テストあるいはシミュレーションでは、この技術は、２つの衛星事例で機能される場合、受信信号のいくつかのｄＢ改良を生じた。
【００５１】
発生源間の干渉（衛星間）は、偏波の使用によって減少され、受信アンテナの偏波純度量に基づいている。この純度は当該技術分野で周知の要因の影響を受ける。上記にリストされたＣＯＮＵＳパターンあるいは高度は、かなり良好な偏波純度およびローオフボアサイト(low off boresight)（ビームセンター）劣化(degradation)と呼ばれるものを提供する。約１０ｄＢの典型的な分離が行われる場合、信号送信は、完全に無干渉に近似すべきである。さらに、この方式は、単一ダウンコンバータチェインの使用を必要とするだけであり、より信頼性のある安い受信器を有する。このような消費者ラジオに対して通常よりもわずかに高価なアンテナだけが若干の切り換え、余分のＬＮＡに対して必要とされる。
【００５２】
移動局あるいはラジオは、衛星からのＡＢＡＢＡあるいはＢＡＢＡＢＡパターンを一致させるためにチャネル多重化、インターリーブ、遅延要素あるいはバッファ処理、アンテナ切り換え、コードタイミング等のために使用されるような移動局あるいはラジオの受信／切り換え＋所定の受信器タイミング機能を同期化する必要がある。これは、ＧＰＳ探索システムに役立つようなシステム汎用時間参照を使用すること、ローカルクロックを補正し、周波数エラーあるいはドリフトのためのフィードバック要素を使用すること、同期チャネル等を使用することを含むが、これに限定されないいくつかの公知の技術の１つを使用して行うことができる。例えば、名称が「衛星通信システムの発振器エラーの決定」の米国特許出願第０８／７２３，７２４号および名称が「通信システムの時間および周波数を予め補正する方法および装置」の米国特許出願第０８／７３３，４９０号を参照せよ。この両特許は参照してここに組み込まれる。
【００５３】
本発明の技術を使用して所望の空間および時間ダイバシティを得るための他の方法は下記の表ＩＩおよびＩＩＩに示されている。表ＩＩおよびＩＩＩでは、ＡチャネルおよびＢチャネルの同じグループあるいはグルーピングは、使用されるが、これらは、時間にわたって変化するそれらそれぞれの連続あるいは送信に従って列挙される。すなわち、時間ｔ＝１で始まるグループＡを形成するチャネルの送信はチャネルＡ１を提供するのに対して、時間ｔ＝２で始まるグループＡを形成するチャネルの送信はチャネルＡ２を提供し、時間ｔ＝３で始まるグループＡを形成するチャネルの送信はチャネルＡ３等を提供する。グループＢはＢ１、Ｂ２、Ｂ３等を形成するので、同じことがグループＢに対して当てはまる。
【００５４】
表ＩＩでは、シーケンス（１、２、３、．．．）で同じ相対時間に始まるＡチャネルおよびＢチャネルの各ペアリングあるいは組は、対向する衛星あるいは信号源から送信される場合、互いに対してある程度予め選択された方法で順序を入れ替えられるかあるいは置き換えられる。したがって、チャネルグループＡ１は、一方の衛星から送信されるのに対して、チャネルグループＢ１は他方の衛星から送信され、チャネルグループＡ２は、一方の衛星から送信されるのに対して、チャネルグループＢ２は他方の衛星から送信される等である。
【表２】
【００５５】
表ＩＩＩでは、このパターンは、２つのグループがいわば順序を入れ替えられないで、互いに対して時間遅延されるという点で異なる。したがって、チャネルグループＡ１は、一方の衛星から送信されるのに対して、チャネルグループＢ０は他方の衛星から送信され（ヌルデータあるいは無チャネルと同等なものが初期フェーズ中第２の衛星から転送される）、チャネルＡ２は一方の衛星から送信されるのに対してチャネルＢ１は他方の衛星から送信され、チャネルＡ３は一方の衛星から送信されるのに対してチャネルＢ２は他方の衛星から送信される等である。この処理は、後述されるように、多数の分割あるいはグループにもまた拡張できる。
【表３】
【００５６】
各衛星が２つの偏光モードの異なるモードで放送する場合、それぞれのチャネルを介して転送される信号のタイミングあるいはシンボルもしくはビットレートは、同じ情報量がより短い時間量で転送される。すなわち、情報あるいはデータの所与量を通常通り期間２Ｔにわたる１つの有効データレートで転送するために、この情報あるいはデータの所与量は、任意のチャネルの１グループの一部としてより短い期間Ｔにわたるこの速度の２倍で実際転送される。各グループのチャネルを形成するデータあるいは情報は、もしあれば、予め選択された保護時間あるいは休止期間が後に続けられる、最初の伝送速度に対して２：１タイミングあるいはスピードアップ率（２つのグループ［Ａ／Ｂ］構成に対して）で送信される。Ｍ個の全チャネルからのＮ個のグループのような他のチャネルのグルーピングは、配分される適切な期間にわたってデータを転送するためにＮ：１スピードアップ率あるいはより高い速度比を使用する。すなわち、全数はＮ個のグループに分割され、各々は、１／Ｎチャネルがこの速度のＮ倍で各グループで送信されるようにＮ個の異なる位相逐次送信される。
【００５７】
次に、受信信号は、各ラジオ受信器（１１２、１１４）における１つあるいはそれ以上のかなり大きいが安価なバッファに受信されるような蓄積あるいは記憶される。これによって、この結果生じる信号は、より高い転送速度で記憶し、伝送速度よりも遅い最初のより遅い速度で使い尽くすことができる。典型的なアプリケーションでは、４秒あるいはそれ以上のチャネル信号が任意の偏波モードで受信されるようにバッファが入力信号に相当するだけの約４秒あるいはそれ以上蓄積あるいは受け入れることが予想される。これは、偏波によりほぼ一定に回転させ、ダイバシティモードを保持する能力を与える。
【００５８】
衛星からの信号をラジオに転送する代替方法は、ラジオ受信器入力に対する偏波モードをいつでも固定されたままであり、時間にわたって衛星の出力を切り換えることを含む。チャネルは受信のために選択され、再びグループＡあるいはグループＢのいずれかに分かれる。しかしながら、次に、このグループは、使用される偏波モード、すなわちＬＨＣＰあるいはＲＨＣＰのいずれかあるいは使用されるときの他のモード（例えば、ＶおよびＨ）を決定する。各衛星は、送信される情報のチャネル（信号）を２つの同じグループに分割する。各衛星は、一方の偏波モードＭ１（例えばＲＨＣＰ）のＡグループおよび他方の偏波モードＭ２（例えばＬＨＣＰ）のＢグループ内に含まれた全チャネルを送信する。ここで、偏波モードは交互にされる。これは下記の表４および５に示される。
【表４】
【００５９】
【表５】
【００６０】
無線受信器は、受信される娯楽チャネルに応じて受信される信号に対してＲＨＣＰあるいはＬＨＣＰ偏波のいずれかを選択し、このリスニングセッション中この受信モードのままである。この技術は、受信器（１つのＬＮＡ）においてより少ないハードウェアおよび複雑さを可能にすることができる。
【００６１】
切り換えられる円偏波ビームの使用が、一般に、各衛星１０４および１０６が無線受信器１１８によって観測あるいは受信される２つのビーム４０４、４０８および４０６、４１０のそれぞれを投射する図４ｂに示される。ビーム４０４、４０８および４０６、４１０の各々は別個の偏波モードを有する。示されたビーム４０４および４１０はＬＨＣＰであるのに対して、ビーム４０６および４０８はＲＨＣＰである。しかしながら、これらの役割は明らかに反転でき、所望のように動的に変更される。
【００６２】
この後者の技術の１つの態様は、付加動作モードまで拡張あるいは一般化することはより困難であることである。すなわち、付加偏波モード、例えば付加分離モードを形成するために各衛星によって使用される線形あるいは他のパラメータがある場合、受信器に受け入れられない増加する複雑さおよびコストなしにこのモード中で選択させることは益々困難になる。
【００６３】
システム加入者に対するチャネルあるいは信号の上記のグルーピングを一般化できる。他の実施形態では、各衛星は、転送される情報（信号）のＭ個のチャネルの全数をＮ個の等しいグループに分割する。ここで、ＭはＮで割ることができる。したがって、各衛星は逐次順にこれらのグループを送信する。例えば、一実施形態では、各衛星は、情報（信号）のチャネルを検討する目的のためにＡ、Ｂ、およびＣと示される３つの等しい（Ｎ＝３）に分割する。各衛星は、下記のようなパターンの３つのグループ内に含まれる全チャネルを送信する。
【００６４】
ＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣ
ＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢ
ＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡ
さらにもう一つの例の実施形態では、各衛星は、情報のチャネルを検討する目的のためにＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤとして示される４つの等しいグループ（Ｎ＝４）に分割する。各衛星は、下記のようなパターンを生じる４つのグループ内に含まれる全チャネルを送信する。
【００６５】
ＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤ
ＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢ
ＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣ
ＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡ
又は
ＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤ
ＢＡＤＣＢＡＤＣＢＡＤＣＢＡＤＣＢＡＤＣ
ＣＤＡＢＣＤＡＣＢＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢ
ＤＣＢＡＤＣＢＡＤＣＢＡＤＣＢＡＤＣＢＡ
ここでは、Ｍ個のチャネルは、所望の伝送方式で到達するためにＮ個のグループおよび順序を入れ替えられるグループに分割される。
【００６６】
これらのパターンあるいは方式は、低仰角源、例えば約２５°あるいはそれよりも小さい角度から信号を受信するために役に立つ。これは、両方が通信システムで使用される地上送信機と衛星送信機との間の改善された分離を行う。この構成では、１つのアンテナポートあるいは出力が、２５°以上で受信されたＲＨＣＰ信号、２５°以上で受信された第２のＬＨＣＰ信号を使用し、残りの１つあるいは２つのポートが２５°以下以外で受信された信号を使用される場合、所望の信号受信パターンは、Ｎ＝３の場合、ポート１、ポート２、ポート３等から受信できる、あるいはＮ＝４の場合、ポート１、ポート３、ポート２、ポート４等から受信できる。
【００６７】
この種のアンテナ方式は、２５°以上の増加利得および２５°以下の減少利得を有するアンテナを利用する。２５°以下に対する第３のポートに関しては、衛星は分離され、地上送信機は衛星からより有効に分離される。さらに、このようなマルチポートアンテナ構造は、互いに対してもまたより高いかあるいはより低い複数の軌道の衛星から受信するために使用できる。それとは別に、所定の予め選択された仰角以上のより小さいあるいはより大きい利得を有するように同調される別個のアンテナは、衛星および／または地上送信機に対して望まれる範囲の全てあるいは各々を処理するために所望のように使用できる。扇形に区切られたアンテナは、送信機間の干渉を減らすために地上受信のために使用できる。
【００６８】
さらに、リンクの地上部に対して非偏波放射線を使用することは望ましいことであり得る。この場合、上記の複数のポート構造は、この放射線に対して最後の２つのポートを使用できるかあるいはより低い迎角でより高い利得等を有する別個の地上アンテナを使用できる。
【００６９】
信号が１つあるいはそれ以上の衛星および１つあるいはそれ以上の地上送信機の両方から受信されるこれらの領域あるいはアプリケーションに関して、異なる方式は適切なダイバシティを保証するために使用できる。ここで、周波数帯域は、所定の部分および衛星割当ての一方の部分および地上送信機の他方の部分に細分割される。例えば、全１２．５ＭＨｚバンドは、（約６．２５ＭＨｚを専有する）一方の半分を使用する２つ（あるいはそれ以上）および他方の半分を専有する地上送信機で単に半分に分割できる。偏波分離は衛星のために使用されるので、衛星は、全帯域幅の衛星の部分を共有でき、各個別衛星に対して別個の専用部分を必要としないで、衛星は地上送信機に対して残りの部分を残す。残りの帯域は、所望のように既知の周波数再使用パターンで地上送信機に割当てることができる。例えば、３つの部分を持つ再使用プランによって、多数の地上基地局は、顕著な干渉なしに広い領域をカバーするために使用できる。
【００７０】
さらに、より複雑な帯域幅割当ては、分離における更なる改善を得るために使用できる。例えば、表６に示されたような方式を使用できる。
【表６】
【００７１】
いくつかの長所が上記の処理を使用する際に生じる。１つは、異なる速度およびコードが地上送信機対衛星のために使用できることにある。さらに、１つの衛星および１つあるいはそれ以上の地上送信機は、他の衛星からの受信が阻止等される場合、ダイバシティ組合せで使用で使用できる。地上送信機は、所望される場合、特にこの用途のために割当てられた全周波数帯域の別個の部分（すなわち、衛星が他方の半分あるいは非地上部分で作動するように制約されている間の帯域の一方の部分あるいは他の部分）で放送される場合に変調の再生および異なる形式を使用できる。
【００７２】
ＣＤＭ波形方式を使用する場合に可能性のある長所を実現できる。この場合、異なるＰＮコードは、地上送信機（多分各々に対して異なる“コード”を発生するために位相ずれあるいは時間ずれを使用する一方のコードセット）および異なるＰＮコードを検出し、パイロット信号回復ループのためにおよび受信器においてこのようにループ帯域幅を自動的に調整するために使用できる衛星（多分各間の位相ずれを使用する他方のセット）のために使用できる。ループ制御パラメータあるいは設定を発生源のＰＮに根拠を置くことによって、このようなループの動作を改良する非常に高性能で有効な制御機構を提供できる。
【００７３】
２ポートあるいは３ポートのような複数のポートのアンテナあるいはアンテナ構造を長所のために使用できることに注目せよ。いくつかの用途では、単にいくつかの迎角あるいは方向でより多くの利得を有するように構成される複数のアンテナを使用できる。さらに、アンテナ５０２は、所望の信号（切り換えられる）を受信するために選択的に選択できる偏波モードに敏感である素子を使用して構成できる。
【００７４】
好ましい実施形態の前述の説明は、当業者が本発明を製造するかあるいは使用できるように行われる。本発明は、その好ましい実施形態を参照して特に図示され、説明されているが、形式および詳細におけるいろいろの変更が本発明の精神および範囲から逸脱しないでそれにおいて行うことができることが当業者によって理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の１実施例に従って構成され、動作している例示的な無線受信器情報システムを示す。
【図２】 図１のシステム内で見いだされた無線受信器において有用な例示的なダイバーシティモード受信器を示す。
【図３】 図２の無線受信器内で見いだされた有用な例示的な受信器ダウンコンバージョン回路を示す。
【図４】 図４ａは、図１のシステム内で本発明の１実施例を実現するために有用な例示的な偏波ビームパターンを示す。図４ｂは、図１のシステム内で本発明のもう１つの実施例を実現するために有用な例示的な代わりの偏波ビームパターンを示す。
【図５】 本発明の好ましい実施例に従って、図４ａ及び４ｂに示された信号を受信するための図１のシステムにおいて有用な例示的なダイバーシティモード受信器を示す。
【符号の説明】
１０８…ゲートウェイ、１０８の入力…信号源、１１０…制御センターＩＳＳＯ、１１４…音楽／情報発生およびプログラム制御、２０４…アナログ受信器、２０６Ａ…ディジタルデータ受信器、２０６Ｎ…ディジタルデータ受信器、２１０…制御プロセッサ、２０８…ダイバシティ結合器＆デコーダ、２１２…ユーザディジタルベースバンド回路、３０２の入力…アンテナ、３０２…高周波増幅器、３０６…周波数合成器、３０８…バンドパスフィルタ、３１０…中間周波数増幅器、３１４…自動利得制御、３１２…Ａ／Ｄ変換器、２０６Ｎの入力…タイミング、２０６Ｎの出力…ダイバシティ結合器およびデコーダ
【発明の属する技術分野】
本発明は一度に１チャネルのみを選択的に復調する多重情報チャネルを受信者(recipients)に送信するための無線通信システムに関する。さらに明確には、本発明は多重ディジタル変調チャネルがシステムユーザに同時にそして同じ周波数で送信される衛星ベースの通信システムにおける信号ダイバーシティを確立しまたは維持するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
新しい通信サービスが移動サービスユーザまたは顧客に対して聴取毎の支払い(pay-per listen)タイプのサービスを供するために提案された。米国における展開のために最近認定された(authorized)された典型的な適用は、ディジタル・オーディオ・サービス（ＤＡＳ）またはディジタル・オーディオ・放送（ＤＡＢ）と呼ばれる消費者無線通信製品(radio product) である。このタイプのサービスは、ニュース，スポーツ，音楽，天気，または高品質オーディオで表現される他のテーマの娯楽(thematic entertainment)のような情報を運んでいる１組のチャネルの受信チャネルを意図している。音楽の品質レベルは、通常約１０：１の圧縮が使われるが、通例ＣＤと呼ばれるコンパクト（オーディオ／光学）ディスクのような光学蓄積媒体として見られるようなものに一般に代表される。これらのサービスは典型的に、約 2.3ＧＨｚの中心周波数（ユーザ受信周波数と呼ばれる）を有する約12.5ＭＨｚ以上の帯域幅で動作するように計画される。
【０００３】
そのような周波数で多数のシステムユーザにまたはそれらの間で情報を転送するために種々の通信技術が開発された。時分割多重（ＴＤＭ），周波数分割多重（ＦＤＭ），及び符号分割多重（ＣＤＭ）のような技術はスペクトラム技術を広げる。ＣＤＭの使用は例えば米国特許番号４，９０１，３０７，標題“衛星または地上中継器を使用しているスペクトラム拡散多重アクセス通信システム（Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｏｒ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒｅｐｅａｔｅｒｓ）”及び米国特許番号５，６９１，９７４，標題“個人受信位相の時間及びエネルギーを追跡するためのスペクトラム拡散通信システムにおける全スペクトラム送信パワーを使用するための方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ Ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｆｏｒ Ｕｓｉｎｇ Ｆｕｌｌ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｉｎ Ａ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｆｏｒ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ Ｒｅｃｉｐｉｅｎｔ Ｐｈａｓｅ Ｔｉｍｅ Ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ”に詳細記録され(documented)、それぞれが引用されてここに組み込まれる。
一方でＣＤＭのような技術は比較的高い信号利得を供給し、そしてもっと容易に克服すべきマルチパスフェージングのような問題を許し(permit)、それらは全くそのような問題を除去しない。従って、フェージングの有害な影響と相対的なユーザの動き(movement)に関連する追加の問題を減らすために、ある形態の信号ダイバーシティを準備することが望ましい。さらに、時折りの建物，群葉（樹木），または地理的地形（山と丘陵）による信号妨害(blockage)は、ある状態における適切な信号受信を妨げて、ある信号の過酷な減衰または完全な妨害の一因となる。
【０００４】
信号妨害の問題は長期間の通信リンクが望まれるところに重大性を加える。すなわち、比較的短いメッセージまたは通話(calls) の代わりに、数分またはそれ以上のオーダの伝送が望まれる。例えば、無線受信器のようなものまたは衛星を介したオーディオプログラムの転送、あるいは大量の専用の(dedicated) データ転送は、受信器に一度に数分または数時間、適切な信号を有することを要求する。このタイプのリンクを中断するのに十分な信号妨害は非常に有害であり、そして経済的損失と、リンクがサービスに対する料金(fee-for-service) タイプのリンクの一部である長期の顧客ベースの侵蝕を引き起こすことがあり得る。
【０００５】
信号の高品質及び中断しない受信を保証するために、ある形態の信号ダイバーシティが使用される必要がある。一般に、３タイプのダイバーシティが複数の通信システムによく使用され、そしてそれらは時間，周波数及びスペースダイバーシティである。時間ダイバーシティはデータ反復(data repetition) ，及びデータまたは信号成分のタイムインターリービング(time interleaving) を使用して得られる。周波数ダイバーシティの１形態は、信号エネルギーが広い帯域幅に渡って拡散されるＣＤＭのような技術によって本質的に供給される。スペースまたはパス(space or path) ダイバーシティは、地上システムのためには２またはそれ以上の基地局を介して、あるいは宇宙ベースのシステムのためには２またはそれ以上の衛星もしくは衛星ビームを介して、移動または遠隔信号受信者を有する同時リンクを通した多重信号パスを準備することにより得られる。
【０００６】
すなわち、衛星通信システムとしては、スペースまたはパスダイバーシティは、多重信号パスを通して送信すること，受信すること、そして各パスごとに別々に受信され処理されるべき異なるパスを通して信号を到着させることにより得られる。多重アクセス通信システムにおけるパスダイバーシティの使用例は、米国特許番号５，１０１，５０１，標題“ＣＤＭＡセルラ電話システムにおけるソフト・ハンドオフ（Ｓｏｆｔ Ｈａｎｄｏｆｆ Ｉｎ Ａ ＣＤＭＡ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）”及び５，１０９，３９０，標題“ＣＤＭＡセルラ電話システムにおけるダイバーシティ受信器（Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｉｎ Ａ ＣＤＭＡ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）”に記述され、それは引用されてここに組み込まれる。
【０００７】
強い信号またはスペースダイバーシティを供給するために、衛星ベースの通信システムまたは情報転送サービスは、どんな時も２またはそれ以上の衛星を通して予定された(intended)受信者に信号を転送することができる。信号はユーザ受信器がそれらの間を識別して適宜にそれらを処理できるような方法で符号化される。ＴＤＭシステムとしてはこれは異なるタイムスロットまたはスロットの組を割り当てることを意味し、そしてＣＤＭシステムとしてはこれは異なるＰＮコードオフセットまたは複数のコードを割り当てることを意味する。異なる周波数もまた、大いに好ましいことではないが、あるシステムにおいて使用され得る。符号化の多重レイヤ(multiple layers)またはレベルも使用され得る。一般に、ユーザ受信器は信号受信を成し遂げるために、それから一連のディジタル受信器またはレーク受信器(rake receiver) と呼ばれるものを使用する。
【０００８】
しかしながら、典型的な衛星システムは信号分離の望ましいマージンよりも低いマージンを有してよい。すなわち、確実な技術が使用されないと、パス変動(variations)などのため信号の分離を維持することは困難である。不幸にも、これらの技術は、好ましいものあるいは上記オーディオシステムとともに使用したい消費者製品におけるようないくつかの適用のためのある実用品よりも受信器をより高価にする回路またはソフトウェアを要する。例えば、大量販売用の規模での聴取毎の支払いタイプの移動体適用における使用のために受信器を製造する時には、コスト及び複雑さは極端に重要である。それぞれの小さいコスト増加は情報サービス企業の収益性に大きく影響することがありうるし、そして複雑さはコストと信頼性の両方に衝撃を与えることがありうる。
【０００９】
必要なことは、大量生産の消費者電子装置にふさわしい安くて信頼性のある受信器を供給している間、信号ダイバーシティを供給または強化することにより高品質の通信リンクを維持する技術または装置である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの目的は、適切な信号ダイバーシティを通して物理的構造物(structures)から信号妨害の影響を軽減することである。
【００１１】
本発明の長所は、ダイバーシティ受信が受信器の複雑さのいかなる増加も伴わずに維持され得ることである。実際、望ましい高品質リンクを維持している間、低コストのＲＦフロントエンドは調節され(accomodated) てよい。
【００１２】
本発明の特徴及び利点は、少なくとも２つの信号源，一般には衛星、及びエンドユーザ，顧客，またはサービス加入者に望ましい通信信号を転送するために偏波放射(polarized radiation) を使用することにより実現される。左手回り及び右手回りの偏波放射である好ましいモードを有する、２つの偏波モードが使用される。しかしながら、ある構成(configurations)では、垂直及び水平偏波放射が使用されてよい。チャネルの総数は偏波モードの間で分割されることができ、そして衛星間を選択的に切り替えるために受信器内の偏波切替えの使用によるか、あるいは送信用に使用された偏波モード間を切り替えるために衛星（信号源）内の切替え要素によってエンドユーザに転送されることが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は添付の図面を参照して記述される。図面において、同じ参照番号は同じかまたは機能的に同様な要素を示し、参照番号の最も左の数字は参照番号が最初に現れる図面を確認する(identify)。
【００１４】
上述したように、新しいディジタル通信サービスは、自動車，トラック，大量輸送手段，及び汽車を含む車のためのＣＤ品質無線受信器と呼ばれる物を供給するために提案された。このようなサービスは１つのテーマの動機(thematic motif)においてそれぞれ動作している一連の情報チャネルを供給することを意図している。すなわち、音楽あるいはニュース，天気またはスポーツのような情報の一連のたとえば(say) １２またはそれ以上のチャネルが用意され、エンドユーザはその中から１つを選択することができる。各チャネルはそれから情報または音楽のスタイルの１つのテーマを有し、このテーマはそれを運ぶプログラミングを決定する。
【００１５】
このタイプのサービスを供給するために、新しいディジタル通信システム及び技術は比較的良質の通信リンクを用意することを約束する。すべてのディジタル変調と受信スキームまたはシステムの使用は、システム出力がＣＤ品質受信のために使用された望ましいディジタル波形への最大のマッチングを可能とする。さらに、より新しい通信システムは、完全な新しいインフラストラクチャを構築するよりも少ないコストでそのような音楽サービスを転送しまたは供給することを可能とする使用できる余分の(excess)容量を有する。ＣＤＭＡタイプの通信システムは、高品質のディジタル信号を転送するのによく適している、そのような新しいシステムの１つである。
【００１６】
本発明が使用され得る提案された例示的無線情報，娯楽、または通信システム１００が図１に示される。システム１００は、いずれか与えられた時間で選択すべきシステムやサービス加入者，顧客，あるいはユーザのため１０乃至３０以上または以下の異なるチャネルを供給するニュースや音楽プログラムサービスであり得る。これらのチャネルのあるものは、全チャネルが等速で動作するという条件が無く、供給されているサービスにより、他のものよりも高速のデ−タを含むことができる。システム１００のための例示的予期されたデータ転送速度は、それぞれが１２８ｋｂｐｓの転送速度を使用している３０または４０の高速データチャネルを供給しているとして、全体として５Ｍｂｐｓのオーダーにある。これらのチャネルのそれぞれは、周知のように、希望により、より低速チャネル供給するためにさらに細分され得る。
【００１７】
図１において、通信システム１００は、遠隔または移動システムユーザに通信信号を伝えている情報を準備し転送するために、ＴＤＭやＣＤＭのような、既知の変調技術を使用する。図１に示された通信システムの部分では、１つの基地局１０２及び２つの衛星１０４と１０６が、そのほかに関連するゲートウエイまたはハブ(hub) １０８が、２つの移動局または無線受信器(radios)１１６と１１８、あるいは他のこのような局との通信を果たすために示される。このような装置または要素は、本発明により供給される信号を乗せる(accomodate)ために下記するように変更されてもよいが、一般的に周知の技術である。
【００１８】
移動局，ユーザ端末，または無線受信器１１６と１１８のそれぞれは、車内や手持ちの消費者無線受信器製品内で典型的に見いだされるかもしれないような、無線通信信号受信器を有するかそれで構成される。ここでは、ユーザ端末１１６は携帯型手持ち無線受信器として示される。これらの無線受信器が移動体であるものとして説明される一方で、本発明の教えが、多くの遠隔地域におけるように、遠隔無線サービスが望まれる、固定ユニットまたは他のタイプの端末に適用されることも理解される。
【００１９】
本発明を実現するために、２またはそれ以上の衛星が望ましいサービスエリアに信号を供給するために使用される。図１に示されるように、いずれかの所定の時に(at any given time) 無線受信器またはサービス加入者の視野内に(in view of)ある２つの衛星はスペースダイバーシティの望ましい最小レベルを供給する。典型的な衛星の構成は、大陸または望ましい地理的領域（地政学的(geopolitical)境界）のサイズを集合する(mass)陸地をカバーするために２つの地球同期(geosynchronous)衛星を準備する。例えば、２つの衛星は、８０゜と１１０゜の高度に位置し、そしてＣＯＮＵＳ（大陸の米国(continental US)）と呼ばれる範囲を有している米国にサ−ビスを供給するとして、典型的に考慮される。当分野でよく理解されるように、明らかに望ましい容量及びシステムコストを考慮して、より多くの衛星が使用されてよい。あるシステムでは、ＬＥＯまたは他の軌道が使用されてよいが、しかしそれは一般に衛星間を切り替えるためのより複雑な回路を同様に必要とし、そしてこれはこの時点で安い消費者製品としては好ましくない。しかしながら、本技術は、後述される地上の基地局を使用している実施例によっても見られるであろうように特定の発射プラットフォームに限られない。
【００２０】
衛星１０４と１０６が一般にオーバーラップした地理的地域をカバーしているビームを供給することはこの例として期待される。異なる衛星のためのビーム範囲またはサービスエリア，及び地上サイトのためのアンテナパターンが、通信システム設計と提供されているサービスのタイプとにより所定の地域内で完全にまたは部分的にオーバーラップしていることは、容易に理解される。スペースダイバーシティはまた、さらに後で説明するように、これらの通信領域または装置のいずれかの間で達成される。
【００２１】
図１には、いくつかの可能な信号路が、ユーザ無線受信器１１６と１１８及び地上の基地局１０２の間に、あるいは衛星１０４と１０６とを通して１つまたはそれ以上のゲートウエイ，衛星基地局か，集中されたハブ１０８に、設定されている通信のために示されている。基地局１０２及びユーザ無線受信器１１６と１１８との間の通信リンクの基地局−ユーザ部分は、線１２０及び１２２によりそれぞれ示される。衛星１０４を介したゲートウエイ１０８及び無線受信器１１６と１１８との間の通信リンクの衛星−ユーザ部分は、線１２４及び１２６によりそれぞれ示される。衛星１０６を介したゲートウエイ１０８及び無線受信器１１６と１１８との間の通信リンクの衛星−ユーザ部分は、線１２８及び１３０によりそれぞれ示される。これらの通信リンクのゲートウエイ−衛星部分は一連の線１３２，及び１３４により示される。
【００２２】
図１に見られるように、通信システム１００は一般にシステムコントローラまたはコントロールセンタ１１０を使用し、それは基地局及びゲートウエイと通信するために情報サービス交換局（ＩＳＳＯ）と呼ばれる交換網を使用する。ＩＳＳＯ１１０は典型的に、時限，同期，チャネル設定，及び、周知のように、直交符号の割当て，タイムスロットの定義と割当てなどを含み、そして情報チャネルのルーティングを制御するために、ゲートウエイまたは基地局のため確実な動作を通してシステム全体の制御を供給するためのインターフェイス及び処理回路を含む。ＩＳＳＯ１１０を種々のシステムのゲートウエイまたは基地局に接続している通信リンク１１２は、高速データ専用線(dedicated line)，光ファイバリンク，またはマイクロウェーブか専用衛星通信リンクのような、しかしこれには限らない、既知の技術を使用して設定され得る。
【００２３】
情報発生またはプログラムコントロールセンタ１１４は、コントロールセンタ１１０に放送されるべく情報を供給して示される。音楽または他の情報はセンタ１１４での種々の既知のソース(源)から発生されることができ、あるいはまた既知の無線受信器とネットワークニュースまたは経済情報サービス，もしくは音楽信号発生または編集設備かスタジオのような遠隔に位置している発生源またはサービスから供給され得る。この入力は特殊化された（高速データの）交換網または他の既知の専用通信リンクを通して供給され得る。ゲートウエイは一般にこのようなソースと直接インターフェイスし、そしてこの機能のためにＩＳＳＯの使用を必要としなくてよい。あるいはまた、これも衛星と直接に通信する地上運用命令及びコントロールセンタのような他のコントロール及び命令センタは一般にゲートウエイに接続される。下に続いて説明される種々のタイムスロット及びチャネルの割当ては一般にゲートウエイまたはコントロールセンタ１００によって制御される。
【００２４】
図１に示された各衛星は加入者への情報の送信チャネルを負わされる。これは、上で説明したように直交ＣＤＭコードまたはＴＤＭタイムスロットのような、既知の技術を使用してチャネル化(channelized) される多重チャネル通信信号を送信するために（下記のように）衛星または地上基地局を使用して、その時は彼等がどのチャネルに“合わせる(tuned to)”かによって異なるシステムユーザまたは加入者に異なる情報を供給することである。しかしながら、望ましい信号を衛星から単純に放送することは十分ではない。高品質の信号を保証しそして長期に亘る種々の条件下での受信を保証するために、上述したように、信号におけるスペースダイバーシティを維持することは、信号妨害及び他の影響が防げないまたは適切な受信をきびしく損なわないことを保証するために、そして信号を改善された品質に組み合わせるために、非常に望ましいことである。
【００２５】
従って、衛星ベースの通信システムまたは情報転送サービス１００では、信号は一般に少なくとも２つの衛星を介して予定された受取人加入者に転送される。信号は準備されそして衛星基地局またはゲートウエイから衛星に、すなわちある構成内の地上サービス基地局によって、本質的に同時に送信される。信号はスペースダイバーシティの使用を可能とするために衛星のそれぞれから本質的には同時に同じ周波数で順番に再送信される。信号は受信器がそれらの間を識別しそしてそれらを受信器内で適宜に処理することを可能とするような方法で符号化される。ＴＤＭシステムとしてはこれは異なるタイムスロットまたはスロットの組を割り当てることを意味し、そしてＣＤＭシステムとしてはこれは異なるＰＮ符号時間または位相オフセット，あるいはコードを割り当てることを意味する。ＣＤＭシステムは一般にパワーモニタ及び復調のためのパイロット信号を使用する。大いに望ましくはないが、異なる周波数もまたあるシステムでは使用され得る。追加の符号化，インターリービング，及びデータの処理は、周知の技術を使用してシステム設計の中で望まれるように行われることが可能である。
【００２６】
典型的なダイバーシティモードの受信は１つまたはそれ以上の基地局から信号を受信するために使用される。これは各ソース（衛星または基地局）から信号を、ディジタル“レーク(rake)受信器内でフィンガ(fingers) を処理している分離信号で受信しまたは処理することにより成し遂げられる。各フィンガのためのそれぞれのディジタル受信器の出力は、それからエンドユーザへの提出のため先の符号化等のための単一の出力を形成するために他の出力と結合される。極大比率結合(maximal ratio combining) のような既知の技術がこの処理に使用され得る。これは典型的なレーク受信器構造２００が例示される図２に示される。移動受信器または無線受信器が、都会のセンタのかなり外側の田舎の地域内にあるような地上型の基地局によってサービスされている地域から出るとき、信号は１つまたはそれ以上の衛星を介してゲートウエイから受信される。再び、レーク受信器は望ましい出力で到着するようにこれらの信号を処理するために使用される。
【００２７】
図２において、無線受信器または受信器２００は通信信号受信用のアンテナ２０２と共に復調部を有し、それはＩＦまたはベースバンド周波数に翻訳されそしてフィルタリング及び先の増幅を受ける前に、信号がダウンコンバート，増幅，及びディジタル化されるアナログ受信器２０４に接続される。チャネル信号のためのＲＦ−ＩＦ−ベ−スバンド周波数へのダウンコンバージョン及びアナログ−ディジタル変換用の種々のスキームは周知の技術である。ディジタル化された信号はアナログ受信器２０４によって出力され、そして少なくとも１つのディジタルデータ受信器２０６Ａに供給される。追加のディジタルデータ受信器（２０６Ｂ−２０６Ｎ）は代わりの信号路を介して信号ダイバーシティを得るために使用され、そしてレーク(RAKE)設計受信器のフィンガを形成する。これらのデータ受信器は、単独または結合状態で、ダイバーシティモード処理を供給するためにいくつかの可能な伝搬路に沿って加入者信号を追跡して受信する。当分野の技術者は、この数の最初の選択を準備するために使われる、使用可能なダイバーシティの典型的なレベル，複雑性，製造の信頼性，コスト等のような、使用されているディジタル受信器の数を決定するファクタを容易に認めるであろう。
【００２８】
無線受信器または加入者ユニットもまたデータ受信器２０６Ａ−２０６Ｎと連結された少なくとも１つの制御プロセッサ２１０を含み、それは他の機能の中の、基本的信号処理，時限，ハンドオフ制御または調整(coordination)，及びダイバーシティ結合(combining) を供給する。制御プロセッサ２１０によってしばしば行われるもう１つの基本的な制御機能は、受信のために使用されるべき、技術次第であるが、適切な符号またはタイムスロットの選択である。
【００２９】
データ受信器２０６Ａ−２０６Ｎの出力はダイバーシティ結合器及びデコーダ２０８に連結され、これは無線受信器内のディジタルベースバンド回路２１２に単一の出力を供給する。この転送の時限と調整は一般にプロセッサ２１０により制御される。ベースバンド回路は処理の残り及び無線受信器ユーザに情報を転送するために無線受信器内で使用される提示要素(presentation elements) を含む。すなわち、一時的または長期のディジタルメモリのような信号あるいはデータの蓄積要素，ＬＣＤあるいはビデオ表示スクリーンのような出力装置，スピーカ，Ａ／Ｄ素子，及びアナログ信号処理要素等、すべてが周知の要素を使用する加入者ベースバンド回路の部分を形成する。
【００３０】
アナログ受信器２０４における１つの処理パスのより詳細な図は図３に示されており、ここではアンテナ２０２によって受信された信号がＲＦ増幅器３０２内で増幅されるダウンコンバータ部に連結され、そしてその後信号ミキサ３０４への入力として供給される。同調可能周波数シンセサイザ３０６の出力はミキサのための第２の入力として供給され、そして増幅されたＲＦ信号をＩＦ信号に翻訳するために行動する(acts)。周波数シンセサイザ３０６の出力は、周波数調整信号を使用して、少なくとも既知のフェージングの衝撃，及びドップラーシフトの影響を部分的に補償するような、ＶＣＯの場合のように電子的に制御され得る。
【００３１】
ＩＦ信号はその後ノイズ及び望ましくないスペクトラムを取り除くためにフィルタリング用のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３０８に転送され、そしてそれから先の増幅のための可変利得ＩＦ増幅器３１０に転送される。図３において、ＩＦ増幅器３１０以上の利得制御をもたらし、長期のフェージング，及びエネルギー損失または減衰を補償するために、電子工学分野で周知であるような、利得制御要素３１４が使用される。一般に、利得制御信号は、下記の説明のように復調器のあとの部分で発生される。
【００３２】
ＩＦ増幅器３１０によって生成された結果としての増幅されたＩＦ信号は、それらが適切なクロックレートでディジタル化されるアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ３１２、このＡ／Ｄコンバータは復調回路内のどこにでも、例えばディジタルデータ受信器にぴったりと連結された部分を形成して、在ることができるが、転送される。ディジタル化されたＩＦ信号はその後Ａ／Ｄコンバータ３１２からデータ受信器に出力される。当分野の技術者はＡ／Ｄコンバータ３１２がチャネル分割及び分離されたＡ／Ｄコンバータパスを供給するように構成され得ることを容易に認めるであろう。
【００３３】
図３内の要素についての上記説明は、アナログ受信器２０４によって受信されている信号のための１つの処理パスまたはダウンコンバージョンパスを述べている。追加の受信器部またはダウンコンバージョンパスは同時に受信された異なる周波数または偏波モードを有している各信号のために使用される。これらの通信信号は図３に関して説明したことと同様の方法で処理される。しかしながら、本発明はディジタル信号処理の前に特別なダウンコンバージョン及び他の処理要素の必要性を除去するために行動する(acts)。
【００３４】
しかしながら、典型的な衛星システムにおいて、信号パスの長さの変更及びマルチパス信号の影響により（信号間を識別する）信号の分離を維持することは一般に困難である。ある技術がダイバーシティモード受信を使用してこの処理を助けるために使用され得るが、しかし上述したように、受信器を希望値よりも高価にする回路及びソフトウエアが必要である。本発明は、マージンが増加したダイバーシティを供給するために、そして異なる周波数を使用せずに、そしてもっと複雑な多重受信器チェーン(multiple receiver chains)を必要とせずに、交差偏波分離(cross-polarization isolation)と呼ばれる、発生信号における分離スキームを使用することによりこの事態に取り組む(addresses) 。すなわち、本発明は、極小量の安いハードウエアにおいてそうすると同時に、追加の分離が異なるソース（例えば、衛星）から受信された信号間に供給されるように、スペースダイバーシティ，そしてある実施例では時間ダイバーシティ処理技術を実施する。受信器の複雑さは効果的に減らされ、それはまたある商品のために、より経済的な解答を準備する。
【００３５】
１つの形式では、本発明は、互いに関連して、異なる偏波モードを有するサービス加入者に信号を転送するために準備している２つの衛星から成る。すなわち、各衛星は、循環的に偏波されたビームを形成するために循環的に偏波された放射を使用して、それぞれが他に対して反対に（直交して）偏波される偏波モードを使用して、通信信号を送信すべく構成される。これはいろいろな既知の送信，トランスポンダ，及びアンテナ要素の１つを使用して成し遂げられ得る。線形に偏波されたビームのような他の偏波モードが本発明の教えの中で使用され得るが、しかし地球表面の湾曲(curvature) 及び軌道パターンを考慮して長距離に亘り直交性を望ましいレベルに維持することは一般にもっと困難である。従って、本発明の好ましい実施例では、１つの衛星は左手循環偏波(Left-Hand Circularly Polarized)（ＬＨＣＰ）放射(radiation) を使用して偏波放射を発射し、そして他は右手循環偏波(Right-Hand Circularly Polarized) （ＲＨＣＰ）を使用する。
【００３６】
循環偏波ビームの使用は一般に図４ａに示され、そこでは各衛星１０４と１０６はそれぞれビーム４０４または４０６を発射し、それは無線受信器１１８によって監視されまたは受信され、そしてそれぞれは明白に分かれた偏波モード（ここでは、循環または線形の、Ｍ 1 ，Ｍ2 ，…，）を有する。ビーム４０４はＬＨＣＰ放射であるかまたはそれを使用しており、一方ビーム４０６はＲＨＣＰ放射を使用する。しかしながら、後述されるように、これらの任務は明白に逆にされることができ、あるいは希望するようにダイナミックに変更することさえ可能である。
【００３７】
同時に、各受信器は、左手または右手偏波信号のいずれかを効率的に受信するために選択的に同調をとることができるＲＦ部またはアンテナ構成とともに製造される。従って偏波分離または交差偏波スキームは増加したマージンを有するダイバーシティを供給するために使用される。
典型的な受信器が図5に示されており、図では無線受信器即ち受信器５００は通信信号を受信するためのアンテナ５０２を有し、アンテナはアナログ受信器５０４に接続されており、受信器で信号は, 前のとおり、IFまたはベースバンド周波数に変換され、且つ濾波またさらに増幅される前に,ダウンコンバートされ、増幅され、デジタル化される。本発明を実施する為にアナログ受信器５０４は単一のダウンコンヴァージョン・チェーン（chain）を使用することに留意する。デジタル化信号はアナログ受信器５０４の出力であり、少なくとも一つのデジタルデータ受信器５０６Aの入力として供給される。望ましくは、二つの衛星（及び以下に論ぜられる地上送信用の追加のもの）を使用して供給された代替信号パスを通して信号ダイバーシティを獲得するために、二つ乃至それ以上のデジタルデータ受信器（206B-206N）が使用され、且つレーキー（RAKE）設計受信器のフインガーを形成する。これらのデータ受信器は、単独乃至は共同でダイバーシティモード処理を供給する為に幾つかの可能な伝播路に沿い加入者信号を追尾し受信する。前のごとく、当業者は使用されるデジタル受信器の数量を決定する要素を容易に認識するであろう。
【００３８】
無線受信器または加入者ユニット５００はデータ受信器506A-506Nに結合された少なくとも一つの制御プロセッサー５１０をも含み、それは他の機能に加え、基本信号処理、タイミング、ハンドオフ制御または調整（coordination）,及びダイバーシティ結合を提供する。制御プロセッサー５１０によりしばし遂行される他の基本制御機能は、技法に従って受信に使用される適正な符号またはタイムスロット(time slots)の選択である。
【００３９】
データ受信器506A-506Nの出力はダイバーシティ結合器、及び、無線通信機内でディジタルベースバンド回路５１２に単一の出力を供給する復号器５０８に接続されている。タイミングとこの転送の調整は一般的にプロセッサー５１０で制御される。ベースバンド回路は無線受信器使用者に情報を伝達するために無線受信器内で使用される処理と表示要素を具備する。即ち、信号、又は過渡的または長時間デジタルメモリーのようなデータ蓄積要素；LCDまたはビデオディスプレイ画面のような出力装置、A/D要素及びアナログ信号プロセス要素等々、全てが当技術でよく知られた要素を使用する加入者ベースバンド回路の一部を構成する。スピーカー、及び恐らく車中などでスピーカシステムを操作するために使われる、電力増幅器及び配線を表す“音声出力”と表示された典型的出力装置５１４が示されている。
【００４０】
以下に更に論じられるように、処理中の信号は同量のデータをより短い期間内に転送する為にデータの時間圧縮を使用する。この圧縮を適応する為に、一つまたはそれ以上の信号乃至データバッファが使用される。その様なバッファはより高いレートで短期間にデータの蓄積を可能にし、そしてそれからより遅いレートで受信器の中の他の要素にそのデータを転送する。時には時間圧縮バッファリングと呼ばれる。この例として、Dのデータレートで当初呈されたデータは2Dのデータレートで送受信される（レートはＮＤであり、ここでNは使用中のチャンネル・グループの数である）が、しかしバッファからはレートDで送られる。しかしながら、バッファ以降の段階での信号処理はある構成においてはD以外のレートを使用できる。信号或いはデータ・バッファ５２４は当該技術で知られているように、RAM集積回路または種々のタイプのフラッシュメモリー、磁気データ蓄積、等々の当該技術で熟知されている要素を具備する。
【００４１】
提示資料の数秒台に及ぶ提示資料のデータを保持するバッファは、DABシステムで使用されるべきと考えられる。典型的なシステムは八秒分のまたは四秒期間以上のデータを蓄積するバッファを使うよう提案されている。従って、システム設計者は転送中の基礎となる（underlying）情報のためのデータレート、情報が送信されるレート、ダイバーシティ（及び既知の他のもの）目的のためにデータが蓄積される時間量を決定し、且つその情報量を蓄積する為に要求されるビット数に基づきバッファの大きさを計算する。例えば、１２８kbpsで転送されるデータは、提示資料の八秒分を蓄積する為に１０２４キロビット（例えば、従前の１メガバイトRAM）のオーダー（order）のバッファが要求される。
【００４２】
バッファ出力に関する代替のレート（及び大きさ）は受信器の要求される動作特性、及び補正されるべき他の遅延に基づき選択出来る。即ちバッファ５２４、または追加バッファ（図示せず）は通信システム１００で経験される一定のパス遅延に対処（account for）する為に使用でき、且つ周波数事前/事後訂正、エラー調整、及びドップラーに関連する幾つかのタイミング問題を補償する。時としてデスキュー(de-skewing)バッファと称される要素が使用される。
【００４３】
無線受信器上の一連のボタン、または他の既知のユーザインターフェイス装置のような、チャンネル選択要素５２０が、希望のチャネル選択を制御プロセッサー５１０に通信し、プロセッサーはこの情報を、希望チャンネルに同調させるように、受信器要素の偏波(polarization)と他の特性を変更する為に順次使用する。この目的の為(to this end)、偏波選択要素５２２は受信器５００にて受信または送信される信号の偏波を選択する為に使用できる。偏波選択器５２２を製造するに有益な回路と構成要素は良く知られている。例えば、一定の偏波モード除き全てを拒絶する為に形成された一つ乃至それ以上の偏波フィルターが使える。これら要素は、既知のごとく、要望により、アンテナ構造に近接するか、またはその一部としてさえも形成でき、或いはアナログ受信器の一部として形成出来る。
各衛星は送信しようとする情報（信号）のチャネルの総数を二つの同等なグループに分割する。議論の目的のため、これらを’A’グループと’B’グループと称する。各衛星は一つのグループに含まれる全てのチャネルを送信し、そしてそれから他のグループに含まれる全てのチャンネルを送信する。従って、一つの衛星は所定の期間にわたりグループ’A’を放送し、一般的には衛星軌道または加入者の位置により生じる遅延変動に対処するため、所定のガード(guard)時間（帯域）またはデッド・時間(dead period))、例えば数ミリ秒のオーダー、が後続する。衛星はそれからの二つの信号グループ間で交互に、’B’グループのチャンネル信号等を送信する。二番目の衛星は、グループ’A’と’B’を形成するため、チャネルの同じグループまたはグループ化を使用するが、但し異なった順序でそれらを放送する。ここで,グループ’B’よりはじめ次にグループ’A’等々である。
【００４４】
本発明の一つの特徴は、信号多重化または波形形成のいかなる方法（TDM,CDM他）が使用されても、この交互チャネルグループ化と偏波が使用できることである。例えば、以下に図示され論ぜられるグループの各々は、個別チャネルまたは受信を意図され所定のチャネルに関連した情報を識別するために、既知のPN符号またはウォルシュ符号のような直交符号を使用して的確に“カバーされる“（covered）或いは符号化された情報のチャネルを具備することが出来る。あるいは、グループの各々は、事前選択されたチャネルに対応した一定のタイムスロットでデータが転送される、タイムスロットのグループ化を表すことができる。いずれの場合でも、情報信号は、チャネルと偏波モードを使用する時間に渡って（over time）処理され転送される、データのフレームとして転送される。このことは各信号に関する、1またはそれ以上の、一定数のデータのフレームは、与えられたモードの各期間内で転送され、追加のフレームは次の適当な期間内で転送される、等々、を意味する。例えば,第一期間内で一つのフレームn、次はn+1、そしてフレ−ムn+2とn+3は次の期間内で等々。
【００４５】
望ましい実施例では、一つの衛星上の一つのグループの送信と次の衛星上の後続の送信との間ではデッド時間乃至ガード期間が全然使用されない。この状況下では、受信器が、偏波切替を介して、他の衛星より受信するための切り換えの期間、多少のデータ記号が欠損しうる。然しながら、多数秒に及ぶ典型的な信号フレーム時間スケールにわたつて失われ得る記号の数は非常に少なく、且つ一般的には幾つかのチャンネルに拡散する。従って、いずれか一つの番組の有用な転送は問題となったり又は設定のためのガード期間を要するようなかなりの否定的影響は受けない。然しながら、その様な時間期間は追加的恩恵を供するための幾つかの構成で使用し得る。
【００４６】
時間期間またはガード時間が使用されるときは何時でも、それらは送信無し（non-transmission）乃至いずれかの信号の欠落の期間ではないが、一般的に、“存在しない““（null）即ち零値データが、衛星信号を追尾し或いは周波数同調または利得、等々を調整するような一定の回路が、信号を検知し及びそれに応じて動作することを可能にするために、転送される期間である。
【００４７】
このチャンネルのグループ化と偏波処理の結果は例示的な無線受信器１がグループAでチャネルの一つを受信しており、そして例示的な無線通信器２がグループBでチャネルの一つを受信している場合の下表１に示される。明白に、多数の無線通信器または受信器は、理解できるようにあるものはAグループを使用しそしてあるものはBグループを使用して、そしてあるものは二つのグループ間で切り換えを行って、信号を望ましくは常時受信しているであろう。表１に、第一の衛星はAそしてその後Bグループを放送し、一方第二の衛星はBその後Aを放送する。
【表１】
ダイバシティを実行する時間遅延が値「Ｔ」として設定される場合、そのときの全ＡおよびそのときのＢグループ時間は長さが２Ｔである。各ラジオ受信器に使用されるダウンコンバータチェインは、２つの偏波モード、したがって２つの衛星あるいは信号源をＴ秒毎に切り換えるように構成される。これは、一方のモードと他方のモード、ここでは右円偏波（ＲＨＣ）モードと左円偏波（ＬＨＣ）モードとの間で受信器アンテナあるいは受信素子を単に変えることによって行われる。
【００４９】
これは、各モード（ＲＨＣおよびＬＨＣ）に対する２つの異なるフィード接続部を有する円偏波パッチアンテナを使用するようないろいろの公知の素子の１つを使用して行われる。各フィードは、周知で、市販の低雑音増幅器（ＬＮＡ）のような増幅回路あるいは素子に接続できる。このモードは、フィードオンおよびオフ、すなわち接続／切り離しを機械的あるいは電子的に切り換えるかあるいは使用されないフィードに対するＬＮＡを減衰するかあるいは減衰しない、もしくはこのＬＮＡを単に停止するかのいずれかによって選択できる。これは、非常に低い複雑性コマンドおよび制御機能を提供し、アンテナで所望のモードの選択を行う。特に、両方のモードは、遠くに置かれているラジオに転送でき、それからモードが選択できる。
【００５０】
この結果は、全空間ダイバシティおよび全時間ダイバシティである。テストあるいはシミュレーションでは、この技術は、２つの衛星事例で機能される場合、受信信号のいくつかのｄＢ改良を生じた。
【００５１】
発生源間の干渉（衛星間）は、偏波の使用によって減少され、受信アンテナの偏波純度量に基づいている。この純度は当該技術分野で周知の要因の影響を受ける。上記にリストされたＣＯＮＵＳパターンあるいは高度は、かなり良好な偏波純度およびローオフボアサイト(low off boresight)（ビームセンター）劣化(degradation)と呼ばれるものを提供する。約１０ｄＢの典型的な分離が行われる場合、信号送信は、完全に無干渉に近似すべきである。さらに、この方式は、単一ダウンコンバータチェインの使用を必要とするだけであり、より信頼性のある安い受信器を有する。このような消費者ラジオに対して通常よりもわずかに高価なアンテナだけが若干の切り換え、余分のＬＮＡに対して必要とされる。
【００５２】
移動局あるいはラジオは、衛星からのＡＢＡＢＡあるいはＢＡＢＡＢＡパターンを一致させるためにチャネル多重化、インターリーブ、遅延要素あるいはバッファ処理、アンテナ切り換え、コードタイミング等のために使用されるような移動局あるいはラジオの受信／切り換え＋所定の受信器タイミング機能を同期化する必要がある。これは、ＧＰＳ探索システムに役立つようなシステム汎用時間参照を使用すること、ローカルクロックを補正し、周波数エラーあるいはドリフトのためのフィードバック要素を使用すること、同期チャネル等を使用することを含むが、これに限定されないいくつかの公知の技術の１つを使用して行うことができる。例えば、名称が「衛星通信システムの発振器エラーの決定」の米国特許出願第０８／７２３，７２４号および名称が「通信システムの時間および周波数を予め補正する方法および装置」の米国特許出願第０８／７３３，４９０号を参照せよ。この両特許は参照してここに組み込まれる。
【００５３】
本発明の技術を使用して所望の空間および時間ダイバシティを得るための他の方法は下記の表ＩＩおよびＩＩＩに示されている。表ＩＩおよびＩＩＩでは、ＡチャネルおよびＢチャネルの同じグループあるいはグルーピングは、使用されるが、これらは、時間にわたって変化するそれらそれぞれの連続あるいは送信に従って列挙される。すなわち、時間ｔ＝１で始まるグループＡを形成するチャネルの送信はチャネルＡ１を提供するのに対して、時間ｔ＝２で始まるグループＡを形成するチャネルの送信はチャネルＡ２を提供し、時間ｔ＝３で始まるグループＡを形成するチャネルの送信はチャネルＡ３等を提供する。グループＢはＢ１、Ｂ２、Ｂ３等を形成するので、同じことがグループＢに対して当てはまる。
【００５４】
表ＩＩでは、シーケンス（１、２、３、．．．）で同じ相対時間に始まるＡチャネルおよびＢチャネルの各ペアリングあるいは組は、対向する衛星あるいは信号源から送信される場合、互いに対してある程度予め選択された方法で順序を入れ替えられるかあるいは置き換えられる。したがって、チャネルグループＡ１は、一方の衛星から送信されるのに対して、チャネルグループＢ１は他方の衛星から送信され、チャネルグループＡ２は、一方の衛星から送信されるのに対して、チャネルグループＢ２は他方の衛星から送信される等である。
【表２】
表ＩＩＩでは、このパターンは、２つのグループがいわば順序を入れ替えられないで、互いに対して時間遅延されるという点で異なる。したがって、チャネルグループＡ１は、一方の衛星から送信されるのに対して、チャネルグループＢ０は他方の衛星から送信され（ヌルデータあるいは無チャネルと同等なものが初期フェーズ中第２の衛星から転送される）、チャネルＡ２は一方の衛星から送信されるのに対してチャネルＢ１は他方の衛星から送信され、チャネルＡ３は一方の衛星から送信されるのに対してチャネルＢ２は他方の衛星から送信される等である。この処理は、後述されるように、多数の分割あるいはグループにもまた拡張できる。
【表３】
各衛星が２つの偏光モードの異なるモードで放送する場合、それぞれのチャネルを介して転送される信号のタイミングあるいはシンボルもしくはビットレートは、同じ情報量がより短い時間量で転送される。すなわち、情報あるいはデータの所与量を通常通り期間２Ｔにわたる１つの有効データレートで転送するために、この情報あるいはデータの所与量は、任意のチャネルの１グループの一部としてより短い期間Ｔにわたるこの速度の２倍で実際転送される。各グループのチャネルを形成するデータあるいは情報は、もしあれば、予め選択された保護時間あるいは休止期間が後に続けられる、最初の伝送速度に対して２：１タイミングあるいはスピードアップ率（２つのグループ［Ａ／Ｂ］構成に対して）で送信される。Ｍ個の全チャネルからのＮ個のグループのような他のチャネルのグルーピングは、配分される適切な期間にわたってデータを転送するためにＮ：１スピードアップ率あるいはより高い速度比を使用する。すなわち、全数はＮ個のグループに分割され、各々は、１／Ｎチャネルがこの速度のＮ倍で各グループで送信されるようにＮ個の異なる位相逐次送信される。
【００５７】
次に、受信信号は、各ラジオ受信器（１１２、１１４）における１つあるいはそれ以上のかなり大きいが安価なバッファに受信されるような蓄積あるいは記憶される。これによって、この結果生じる信号は、より高い転送速度で記憶し、伝送速度よりも遅い最初のより遅い速度で使い尽くすことができる。典型的なアプリケーションでは、４秒あるいはそれ以上のチャネル信号が任意の偏波モードで受信されるようにバッファが入力信号に相当するだけの約４秒あるいはそれ以上蓄積あるいは受け入れることが予想される。これは、偏波によりほぼ一定に回転させ、ダイバシティモードを保持する能力を与える。
【００５８】
衛星からの信号をラジオに転送する代替方法は、ラジオ受信器入力に対する偏波モードをいつでも固定されたままであり、時間にわたって衛星の出力を切り換えることを含む。チャネルは受信のために選択され、再びグループＡあるいはグループＢのいずれかに分かれる。しかしながら、次に、このグループは、使用される偏波モード、すなわちＬＨＣＰあるいはＲＨＣＰのいずれかあるいは使用されるときの他のモード（例えば、ＶおよびＨ）を決定する。各衛星は、送信される情報のチャネル（信号）を２つの同じグループに分割する。各衛星は、一方の偏波モードＭ１（例えばＲＨＣＰ）のＡグループおよび他方の偏波モードＭ２（例えばＬＨＣＰ）のＢグループ内に含まれた全チャネルを送信する。ここで、偏波モードは交互にされる。これは下記の表４および５に示される。
【表４】
【表５】
無線受信器は、受信される娯楽チャネルに応じて受信される信号に対してＲＨＣＰあるいはＬＨＣＰ偏波のいずれかを選択し、このリスニングセッション中この受信モードのままである。この技術は、受信器（１つのＬＮＡ）においてより少ないハードウェアおよび複雑さを可能にすることができる。
【００６１】
切り換えられる円偏波ビームの使用が、一般に、各衛星１０４および１０６が無線受信器１１８によって観測あるいは受信される２つのビーム４０４、４０８および４０６、４１０のそれぞれを投射する図４ｂに示される。ビーム４０４、４０８および４０６、４１０の各々は別個の偏波モードを有する。示されたビーム４０４および４１０はＬＨＣＰであるのに対して、ビーム４０６および４０８はＲＨＣＰである。しかしながら、これらの役割は明らかに反転でき、所望のように動的に変更される。
【００６２】
この後者の技術の１つの態様は、付加動作モードまで拡張あるいは一般化することはより困難であることである。すなわち、付加偏波モード、例えば付加分離モードを形成するために各衛星によって使用される線形あるいは他のパラメータがある場合、受信器に受け入れられない増加する複雑さおよびコストなしにこのモード中で選択させることは益々困難になる。
【００６３】
システム加入者に対するチャネルあるいは信号の上記のグルーピングを一般化できる。他の実施形態では、各衛星は、転送される情報（信号）のＭ個のチャネルの全数をＮ個の等しいグループに分割する。ここで、ＭはＮで割ることができる。したがって、各衛星は逐次順にこれらのグループを送信する。例えば、一実施形態では、各衛星は、情報（信号）のチャネルを検討する目的のためにＡ、Ｂ、およびＣと示される３つの等しい（Ｎ＝３）に分割する。各衛星は、下記のようなパターンの３つのグループ内に含まれる全チャネルを送信する。
【００６４】
ＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣ
ＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢ
ＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡ
さらにもう一つの例の実施形態では、各衛星は、情報のチャネルを検討する目的のためにＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤとして示される４つの等しいグループ（Ｎ＝４）に分割する。各衛星は、下記のようなパターンを生じる４つのグループ内に含まれる全チャネルを送信する。
【００６５】
ＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤ
ＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢ
ＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣ
ＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡ
又は
ＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢＣＤ
ＢＡＤＣＢＡＤＣＢＡＤＣＢＡＤＣＢＡＤＣ
ＣＤＡＢＣＤＡＣＢＤＡＢＣＤＡＢＣＤＡＢ
ＤＣＢＡＤＣＢＡＤＣＢＡＤＣＢＡＤＣＢＡ
ここでは、Ｍ個のチャネルは、所望の伝送方式で到達するためにＮ個のグループおよび順序を入れ替えられるグループに分割される。
【００６６】
これらのパターンあるいは方式は、低仰角源、例えば約２５°あるいはそれよりも小さい角度から信号を受信するために役に立つ。これは、両方が通信システムで使用される地上送信機と衛星送信機との間の改善された分離を行う。この構成では、１つのアンテナポートあるいは出力が、２５°以上で受信されたＲＨＣＰ信号、２５°以上で受信された第２のＬＨＣＰ信号を使用し、残りの１つあるいは２つのポートが２５°以下以外で受信された信号を使用される場合、所望の信号受信パターンは、Ｎ＝３の場合、ポート１、ポート２、ポート３等から受信できる、あるいはＮ＝４の場合、ポート１、ポート３、ポート２、ポート４等から受信できる。
【００６７】
この種のアンテナ方式は、２５°以上の増加利得および２５°以下の減少利得を有するアンテナを利用する。２５°以下に対する第３のポートに関しては、衛星は分離され、地上送信機は衛星からより有効に分離される。さらに、このようなマルチポートアンテナ構造は、互いに対してもまたより高いかあるいはより低い複数の軌道の衛星から受信するために使用できる。それとは別に、所定の予め選択された仰角以上のより小さいあるいはより大きい利得を有するように同調される別個のアンテナは、衛星および／または地上送信機に対して望まれる範囲の全てあるいは各々を処理するために所望のように使用できる。扇形に区切られたアンテナは、送信機間の干渉を減らすために地上受信のために使用できる。
【００６８】
さらに、リンクの地上部に対して非偏波放射線を使用することは望ましいことであり得る。この場合、上記の複数のポート構造は、この放射線に対して最後の２つのポートを使用できるかあるいはより低い迎角でより高い利得等を有する別個の地上アンテナを使用できる。
【００６９】
信号が１つあるいはそれ以上の衛星および１つあるいはそれ以上の地上送信機の両方から受信されるこれらの領域あるいはアプリケーションに関して、異なる方式は適切なダイバシティを保証するために使用できる。ここで、周波数帯域は、所定の部分および衛星割当ての一方の部分および地上送信機の他方の部分に細分割される。例えば、全１２．５ＭＨｚバンドは、（約６．２５ＭＨｚを専有する）一方の半分を使用する２つ（あるいはそれ以上）および他方の半分を専有する地上送信機で単に半分に分割できる。偏波分離は衛星のために使用されるので、衛星は、全帯域幅の衛星の部分を共有でき、各個別衛星に対して別個の専用部分を必要としないで、衛星は地上送信機に対して残りの部分を残す。残りの帯域は、所望のように既知の周波数再使用パターンで地上送信機に割当てることができる。例えば、３つの部分を持つ再使用プランによって、多数の地上基地局は、顕著な干渉なしに広い領域をカバーするために使用できる。
【００７０】
さらに、より複雑な帯域幅割当ては、分離における更なる改善を得るために使用できる。例えば、表６に示されたような方式を使用できる。
【表６】
いくつかの長所が上記の処理を使用する際に生じる。１つは、異なる速度およびコードが地上送信機対衛星のために使用できることにある。さらに、１つの衛星および１つあるいはそれ以上の地上送信機は、他の衛星からの受信が阻止等される場合、ダイバシティ組合せで使用で使用できる。地上送信機は、所望される場合、特にこの用途のために割当てられた全周波数帯域の別個の部分（すなわち、衛星が他方の半分あるいは非地上部分で作動するように制約されている間の帯域の一方の部分あるいは他の部分）で放送される場合に変調の再生および異なる形式を使用できる。
【００７２】
ＣＤＭ波形方式を使用する場合に可能性のある長所を実現できる。この場合、異なるＰＮコードは、地上送信機（多分各々に対して異なる“コード”を発生するために位相ずれあるいは時間ずれを使用する一方のコードセット）および異なるＰＮコードを検出し、パイロット信号回復ループのためにおよび受信器においてこのようにループ帯域幅を自動的に調整するために使用できる衛星（多分各間の位相ずれを使用する他方のセット）のために使用できる。ループ制御パラメータあるいは設定を発生源のＰＮに根拠を置くことによって、このようなループの動作を改良する非常に高性能で有効な制御機構を提供できる。
【００７３】
２ポートあるいは３ポートのような複数のポートのアンテナあるいはアンテナ構造を長所のために使用できることに注目せよ。いくつかの用途では、単にいくつかの迎角あるいは方向でより多くの利得を有するように構成される複数のアンテナを使用できる。さらに、アンテナ５０２は、所望の信号（切り換えられる）を受信するために選択的に選択できる偏波モードに敏感である素子を使用して構成できる。
【００７４】
好ましい実施形態の前述の説明は、当業者が本発明を製造するかあるいは使用できるように行われる。本発明は、その好ましい実施形態を参照して特に図示され、説明されているが、形式および詳細におけるいろいろの変更が本発明の精神および範囲から逸脱しないでそれにおいて行うことができることが当業者によって理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の１実施例に従って構成され、動作している例示的な無線受信器情報システムを示す。
【図２】 図１のシステム内で見いだされた無線受信器において有用な例示的なダイバーシティモード受信器を示す。
【図３】 図２の無線受信器内で見いだされた有用な例示的な受信器ダウンコンバージョン回路を示す。
【図４】 図４ａは、図１のシステム内で本発明の１実施例を実現するために有用な例示的な偏波ビームパターンを示す。図４ｂは、図１のシステム内で本発明のもう１つの実施例を実現するために有用な例示的な代わりの偏波ビームパターンを示す。
【図５】 本発明の好ましい実施例に従って、図４ａ及び４ｂに示された信号を受信するための図１のシステムにおいて有用な例示的なダイバーシティモード受信器を示す。
【符号の説明】
１０８…ゲートウェイ、１０８の入力…信号源、１１０…制御センターＩＳＳＯ、１１４…音楽／情報発生およびプログラム制御、２０４…アナログ受信器、２０６Ａ…ディジタルデータ受信器、２０６Ｎ…ディジタルデータ受信器、２１０…制御プロセッサ、２０８…ダイバシティ結合器＆デコーダ、２１２…ユーザディジタルベースバンド回路、３０２の入力…アンテナ、３０２…高周波増幅器、３０６…周波数合成器、３０８…バンドパスフィルタ、３１０…中間周波数増幅器、３１４…自動利得制御、３１２…Ａ／Ｄ変換器、２０６Ｎの入力…タイミング、２０６Ｎの出力…ダイバシティ結合器およびデコーダ
Claims (16)
- 下記工程を具備する、通信信号上で多重チャネルの送信を多重の信号源から分離する方法：
前記チャネルをＮ個のチャネル・グループに分割する；
第１の偏波モードを使用して第１の信号源からＮ個のチャネル・グループ中の第１のグループを送信し、その間に前記第１の偏波モードに実質的に直交する第２の偏波モードを使用して第２の信号源から前記Ｎ個のチャネル・グループ中の第２のグループを実質的に同時に送信する；及び
前記第１および第２のグループを送信した後、それに続いて前記第１の偏波モードを使用して前記第１の信号源から前記Ｎ個のチャネル・グループ中の第３のグループを送信し、その間に前記第２の偏波モードを使用して前記第２の信号源から前記Ｎ個のチャネル・グループ中の第４のグループを実質的に同時に送信する。 - Ｎが２であり、前記第１および第３のグループが同じチャネルを含み、かつ前記第２および第４のグループが同じチャネルを含む、請求項１の方法。
- Ｎが４であり、かつ前記第１および第３のグループが同じチャネルを含む、請求項１の方法。
- 前記信号源が２つあるいはそれ以上の衛星を含む、請求項１の方法。
- 前記衛星が静止軌道にある、請求項４の方法。
- 前記信号源が２つあるいはそれ以上の地上送信器を備える、請求項１の方法。
- 前記信号がＣＤＭ型通信信号を含む、請求項１の方法。
- 前記信号源がＴＤＭ型通信信号を含む、請求項１の方法。
- 前記信号源が２つあるいはそれ以上の衛星および２つあるいはそれ以上の地上送信器を備える、請求項１の方法。
- 前記衛星が、全ての割当てられた帯域幅中の１つあるいはそれ以上の所定の部分で信号を転送し、かつ前記地上送信器が、前記割当てられた帯域幅中の残りの１つあるいはそれ以上の所定の部分で信号を送信する、請求項９の方法。
- 前記衛星および前記地上送信器が、前記衛星と前記送信器とで異なるＰＮ拡散コードを使用するＣＤＭ型信号を送信する、請求項９の方法。
- 下記を具備する、多重信号源から通信信号上で多重チャネルの送信を分離する装置：
前記チャネルをＮ個のチャネル・グループに分割する手段；
第１の偏波モードを使用して第１の信号源からＮ個のチャネル・グループ中の第１のグループを送信し、その間に前記第１の偏波モードに実質的に直交する第２の偏波モードを使用して第２の信号源から前記Ｎ個のチャネル・グループ中の第２のグループを実質的に同時に送信する手段；
前記第１および第２のグループを送信した後、それに続いて前記第１の偏波モードを使用して前記第１の信号源から前記Ｎ個のチャネル・グループ中の第３のグループを送信し、その間に前記第２の偏波モードを使用して前記第２の信号源から前記Ｎ個のチャネル・グループ中の第４のグループを実質的に同時に送信する手段。 - 偏波モード選択要素を有する受信器を使用して前記信号源の中の１つから前記Ｎ個のチャネル・グループ中の１つを受信する手段をさらに具備する、請求項１２の装置。
- １つの予め選択された時間期間の間に前記第１の信号源から前記Ｎ個のチャネル・グループ中の前記第１のグループを、および引き続く時間期間の間に前記第１の信号源から前記Ｎ個のチャネル・グループ中の前記第３のグループを受信するように前記偏波要素を形成するための手段を更に具備する、請求項１３の装置。
- 前記第１および第２の信号源のそれぞれは、前記第１の偏波モードを使用して１つの予め選択された時間期間の間に前記Ｎ個のチャネル・グループ中の前記第１のグループを送信し、および引き続く予め選択された時間時間の間に前記第２の偏波モードを使用して前記Ｎ個のチャネル・グループ中の前記第２のグループを送信する手段をさらに具備する、請求項１３の装置。
- 前記Ｎ個のチャネルの各々が、１つの予め選択された時間期間の間に、全チャネル数の１／Ｎ倍のレートで転送される、請求項１２の装置。
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