JP6499376B2 - スパースパイロットを用いた周波数追跡 - Google Patents

スパースパイロットを用いた周波数追跡 Download PDF

Info

Publication number
JP6499376B2
JP6499376B2 JP2018515030A JP2018515030A JP6499376B2 JP 6499376 B2 JP6499376 B2 JP 6499376B2 JP 2018515030 A JP2018515030 A JP 2018515030A JP 2018515030 A JP2018515030 A JP 2018515030A JP 6499376 B2 JP6499376 B2 JP 6499376B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency offset
offset estimate
low noise
aliased
pilot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2018515030A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018537013A (ja
Inventor
チャン・ウー
ピーター・ジョン・ブラック
ジュン・マ
Original Assignee
クアルコム，インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by クアルコム，インコーポレイテッド filed Critical クアルコム，インコーポレイテッド
Publication of JP2018537013A publication Critical patent/JP2018537013A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6499376B2 publication Critical patent/JP6499376B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18513—Transmission in a satellite or space-based system
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/0014—Carrier regulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/16—Threshold monitoring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)
  • Superheterodyne Receivers (AREA)

Description

本明細書で説明する様々な態様は、衛星通信に関し、より詳細には、衛星によって送信されたスパースパイロット(sparse pilot)に基づいて、ユーザ端末における周波数追跡を改善することに関する。
従来の衛星ベースの通信システムは、ゲートウェイと、ゲートウェイと1つまたは複数のユーザ端末との間で通信信号を中継するための1つまたは複数の衛星とを含む。ゲートウェイは、通信衛星に信号を送信し、通信衛星から信号を受信するためのアンテナを有する地上局である。ゲートウェイは、ユーザ端末を、公衆交換電話網、インターネット、ならびに様々なパブリックネットワークおよび/またはプライベートネットワークなどの他の通信システムの他のユーザ端末またはユーザに接続するために、衛星を使用して通信リンクを提供する。衛星は、情報を中継するために使用される、軌道を周回する受信機およびリピータである。
衛星は、ユーザ端末が衛星の「フットプリント」内にある限り、ユーザ端末から信号を受信し、ユーザ端末に信号を送信することができる。衛星のフットプリントは、衛星の信号の範囲内の地表上の地理的領域である。フットプリントは通常、ビームフォーミングアンテナを使用することによって「ビーム」に地理的に分割される。各ビームは、フットプリント内の特定の地理的領域をカバーする。ビームは、同じ衛星からの2つ以上のビームが同じ特定の地理的領域をカバーするように向けられ得る。
静止衛星が通信のために長く使用されてきた。静止衛星は、地球上の所与の場所に対して静止しているので、地球上の通信トランシーバと静止衛星との間の無線信号伝搬においてタイミングシフトおよび周波数シフトはほとんどない。しかしながら、静止衛星は静止軌道(GSO)に制限されるので、GSOに配置され得る衛星の数は限られている。静止衛星に対する代替として、地球全体または地球の少なくとも大部分に通信カバレージを提供するために、地球低軌道(LEO)などの非静止軌道にある衛星のコンスタレーションを利用する通信システムが考案されている。
GSO衛星ベースの通信システムおよび地上波通信システムと比較して、LEO衛星ベースのシステムなどの非静止衛星ベースのシステムは、いくつかの課題を提示することがある。たとえば、LEO衛星は地球の表面上の所与の点に対して空を横切って速く移動するので、LEO衛星から送信されたビームは比較的速くユーザ端末を通り過ぎることがある。このことは、ユーザ端末において受信された通信信号の見かけのキャリア周波数におけるかなり大幅なドップラーシフティング(たとえば、LEO衛星通信システムでは>150KHz)をもたらす。ユーザ端末における発振器誤差(たとえば、受信された通信信号に適用されるべき周波数オフセット)を決定するとき、そのようなドップラー効果が考慮されるべきである。
周波数オフセット推定は、典型的には、衛星からユーザ端末に送信されるパイロット信号(たとえば、データの既知のパターンを含んでいる信号)に基づいて実行される。たとえば、多くの衛星通信システムは、衛星放送用のDVB-S2仕様に従う。DVB-S2仕様は、(たとえば、一般に「スパースパイロット」と呼ばれる)非常に長い間隔で周期的に送信されるパイロット信号を定義する。しかしながら、LEO衛星システムは、ユーザ端末によって観測される際に高いドップラーシフトを呈するので、2つ以上の連続するスパースパイロットに基づいた周波数オフセット推定は、受信されたパイロット信号においてエイリアスすることによって影響を受ける場合がある。ユーザ端末における周波数オフセットをより正確に推定するために、結果として生じたエイリアシング誤差が考慮されるべきである。
本開示の態様は、スパースパイロット信号に基づいて、ユーザ端末と非静止軌道(NGSO)における衛星との間の周波数オフセットを推定するための装置および方法を対象とする。一例では、受信された信号の周波数オフセットを推定する方法が開示される。方法は、送信機から複数のパイロット信号を受信するステップと、受信されたパイロット信号に基づいて、非エイリアス周波数オフセット推定値を決定するステップと、受信されたパイロット信号に基づいて、低雑音周波数オフセット推定値を決定するステップ(低雑音周波数オフセット推定値の推定雑音がしきい値雑音レベルを下回る)と、非エイリアス周波数オフセット推定値および低雑音周波数オフセット推定値に少なくとも部分的に基づいて、ハイブリッド周波数オフセット推定値を生成するステップであって、ハイブリッド周波数オフセット推定値が非エイリアスであり、非エイリアス周波数オフセット推定値よりも低い推定雑音を有する、ステップとを含み得る。
別の例では、ワイヤレス通信デバイスが開示される。ワイヤレス通信デバイスは、送信機から複数のパイロット信号を受信するための受信機と、1つまたは複数のプロセッサと、命令を記憶するメモリとを含み得る。1つまたは複数のプロセッサによる命令の実行は、ワイヤレス通信デバイスに、受信されたパイロット信号に基づいて、非エイリアス周波数オフセット推定値を決定することと、受信されたパイロット信号に基づいて、低雑音周波数オフセット推定値を決定すること(低雑音周波数オフセット推定値の推定雑音がしきい値雑音レベルを下回る)と、非エイリアス周波数オフセット推定値および低雑音周波数オフセット推定値に少なくとも部分的に基づいて、ハイブリッド周波数オフセット推定値を生成することであって、ハイブリッド周波数オフセット推定値が非エイリアスであり、非エイリアス周波数オフセット推定値よりも低い推定雑音を有する、生成することとを行わせることができる。
別の例では、ワイヤレス通信デバイスが開示される。ワイヤレス通信デバイスは、送信機から複数のパイロット信号を受信するための手段と、受信されたパイロット信号に基づいて、非エイリアス周波数オフセット推定値を決定するための手段と、受信されたパイロット信号に基づいて、低雑音周波数オフセット推定値を決定するための手段(低雑音周波数オフセット推定値の推定雑音がしきい値雑音レベルを下回る)と、非エイリアス周波数オフセット推定値および低雑音周波数オフセット推定値に少なくとも部分的に基づいて、ハイブリッド周波数オフセット推定値を生成するための手段であって、ハイブリッド周波数オフセット推定値が非エイリアスであり、非エイリアス周波数オフセット推定値よりも低い推定雑音を有する、手段とを含み得る。
別の例では、非一時的コンピュータ可読媒体が開示される。非一時的コンピュータ可読媒体は、ワイヤレス通信デバイス内に設けられた1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、ワイヤレス通信デバイスに、送信機から複数のパイロット信号を受信することと、受信されたパイロット信号に基づいて、非エイリアス周波数オフセット推定値を決定することと、受信されたパイロット信号に基づいて、低雑音周波数オフセット推定値を決定すること(低雑音周波数オフセット推定値の推定雑音がしきい値雑音レベルを下回る)と、非エイリアス周波数オフセット推定値および低雑音周波数オフセット推定値に少なくとも部分的に基づいて、ハイブリッド周波数オフセット推定値を生成することであって、ハイブリッド周波数オフセット推定値が非エイリアスであり、非エイリアス周波数オフセット推定値よりも低い推定雑音を有する、生成することとを行わせる命令を記憶し得る。
本開示の態様は例として示され、添付の図面の図に限定されるものではない。
例示的な通信システムのブロック図である。 図1のゲートウェイの一例のブロック図である。 図1の衛星の一例のブロック図である。 図1のユーザ端末(UT)の一例のブロック図である。 図1のユーザ機器(UE)の一例のブロック図である。 いくつかの実装形態による、例示的な周波数追跡ループのブロック図である。 スパースパイロットバーストに基づいた周波数オフセット推定における例示的なエイリアシング誤差を示す周波数図である。 いくつかの実装形態による、例示的なハイブリッド周波数オフセット検出器のブロック図である。 いくつかの実装形態による、例示的なスパースパイロットバーストを示すタイミング図である。 いくつかの実装形態による、例示的な分割パイロットバーストを示すタイミング図である。 分割パイロットバーストに基づいた周波数オフセット推定における例示的な雑音誤差を示す周波数図である。 図8に示すハイブリッド周波数オフセット検出器のより詳細な例のブロック図である。 いくつかの実装形態による、例示的なユーザ端末のブロック図である。 いくつかの実装形態による、例示的なハイブリッド周波数オフセット推定動作を示す例示的なフローチャートである。 いくつかの実装形態による、エイリアシングなしで低雑音周波数オフセットを推定するための動作を示す例示的なフローチャートである。 本明細書で教示するハイブリッド周波数オフセット推定動作をサポートするように構成された装置のいくつかの例示的な態様のブロック図である。
図面全体を通して、同様の参照番号は対応する部分を指す。
本明細書で説明する例示的な実装形態は、ユーザ端末が、NGSO衛星通信システムを介して受信された信号における周波数オフセットを推定することを可能にし得る。以下でより詳細に説明するように、周波数オフセットは、受信されたパイロット信号(具体的には、「スパースパイロット」)に基づいて推定され得る。非エイリアス周波数オフセット推定値は、たとえば、パイロットバーストを2つ以上の分割パイロットバーストに分割することによって、単一のパイロットバーストに基づいて決定され得る。低雑音周波数オフセット推定値は、2つ以上の連続するパイロットバーストに基づいて決定され得る。その後、非エイリアス周波数オフセット推定値は、非エイリアスであり、低い推定雑音を有する、受信された信号のハイブリッド周波数オフセット推定値を生成するために、低雑音周波数オフセット推定値と組み合わされ得る。
特定の例を対象とする以下の説明および関連する図面において、本開示の態様について説明する。本開示の範囲から逸脱することなく、代替例が考案され得る。加えて、本開示の関連する詳細を不明瞭にしないように、よく知られている要素については詳細に説明しないか、または省略する。
「例示的な」という語は、本明細書では、「例、事例、または例示としての役割を果たすこと」を意味するために使用される。「例示的な」として本明細書で説明するいずれの態様も、必ずしも他の態様よりも好ましいか、または有利であると解釈されるべきではない。同様に、「態様」という用語は、すべての態様が、論じられた特徴、利点、または動作モードを含むことを必要としない。「ロバストな」という語は、本明細書では(たとえば、他の信号と比較して)少量の雑音を有する信号を指すために使用され、「正確な」という語は、本明細書では(たとえば、他の信号と比較して)少量のエイリアシングを有する信号を指すために使用される。
本明細書で使用する用語は、特定の態様のみについて説明することを目的としており、態様を限定するものではない。本明細書で使用する単数形「a」、「an」および「the」は、文脈が別段に明確に示さない限り、複数形も含むものとする。「備える(comprises)」、「備える(comprising)」、「含む(includes)」、または「含む(including)」という用語は、本明細書で使用するとき、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、または構成要素の存在を明示するが、1つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、またはそれらのグループの存在または追加を除外しないことがさらに理解されよう。さらに、「または」という語は、ブール演算子「OR」と同じ意味を有し、すなわち、「いずれか」および「両方」の可能性を含み、別段に明記されていない限り、「排他的論理和」(「XOR」)に限定されないことを理解されたい。2つの隣接する語の間の記号「/」は、別段に明記されていない限り、「or」と同じ意味を有することも理解されたい。さらに、「〜に接続される」、「〜に結合される」、または「〜と通信している」などの句は、別段に明記されていない限り、直接接続に限定されない。
さらに、多くの態様について、たとえば、コンピューティングデバイスの要素によって実行されるべきアクションのシーケンスに関して説明する。本明細書で説明する様々なアクションは、特定の回路、たとえば、中央処理ユニット(CPU)、グラフィック処理ユニット(GPU)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、または様々な他のタイプの汎用もしくは専用のプロセッサもしくは回路によって実行されてもよく、1つまたは複数のプロセッサによって実行されるプログラム命令によって実行されてもよく、あるいは両方の組合せによって実行されてもよいことが認識されよう。加えて、本明細書で説明するこれらのアクションのシーケンスは、実行時に、関連するプロセッサに本明細書で説明する機能を実行させる、対応するコンピュータ命令のセットを記憶した任意の形態のコンピュータ可読記憶媒体内で完全に具現化されるものと見なされ得る。したがって、本開示の様々な態様は、請求される主題の範囲内にそのすべてが入ることが企図されている、いくつかの異なる形態において具現化され得る。加えて、本明細書で説明する態様ごとに、任意のそのような態様の対応する形態について、たとえば、説明するアクションを実行する「ように構成された論理」として本明細書で説明する場合がある。
以下の説明では、本開示の完全な理解を与えるために、具体的な構成要素、回路、およびプロセスの例などの多数の具体的な詳細が記載される。本明細書で使用する「結合された」という用語は、1つまたは複数の介在する構成要素または回路に直接接続されるか、またはそれらを介して接続されることを意味する。また、以下の説明では、説明の目的で、本開示の完全な理解を与えるために具体的な名称が記載される。しかしながら、これらの具体的な詳細が本開示の様々な態様を実践するのに必要とされない場合があることは当業者には明らかであろう。他の事例では、本開示を不明瞭にすることを回避するために、よく知られている回路およびデバイスは、ブロック図の形態で示されている。本開示の様々な態様は、本明細書で説明する特定の例に限定されるものと解釈されるべきではなく、むしろ、その範囲内に添付の特許請求の範囲によって定義されるすべての実装形態を含むものと解釈されるべきである。
図1は、非静止軌道、たとえば、地球低軌道(LEO)内の(例示を明快にするために1つの衛星300しか示されていないが)複数の衛星と、衛星300と通信しているゲートウェイ200と、衛星300と通信している複数のユーザ端末(UT)400および401と、UT400および401とそれぞれ通信している複数のユーザ機器(UE)500および501とを含む衛星通信システム100の一例を示す。各UE500または501は、モバイルデバイス、電話、スマートフォン、タブレット、ラップトップコンピュータ、コンピュータ、ウェアラブルデバイス、スマートウォッチ、オーディオビジュアルデバイス、またはUTと通信する能力を含む任意のデバイスなどのユーザデバイスであり得る。加えて、UE500および/またはUE501は、1つまたは複数のエンドユーザデバイスと通信するために使用されるデバイス(たとえば、アクセスポイント、スモールセルなど)であり得る。図1に示す例では、UT400およびUE500は、(順方向アクセスリンクおよび戻りアクセスリンクを有する)双方向アクセスリンクを介して互いと通信し、同様に、UT401およびUE501は、別の双方向アクセスリンクを介して互いと通信する。別の実装形態では、1つまたは複数の追加のUE(図示せず)は、受信のみを行い、したがって、順方向アクセスリンクのみを使用してUTと通信するように構成され得る。別の実装形態では、1つまたは複数の追加のUE(図示せず)はまた、UT400またはUT401と通信し得る。代替的に、UTおよび対応するUEは、たとえば、衛星と直接通信するための一体型衛星トランシーバおよびアンテナを有する携帯電話などの、単一の物理デバイスの一体部分であり得る。
ゲートウェイ200は、インターネット108または1つもしくは複数の他のタイプのパブリックネットワーク、セミプライベートネットワークもしくはプライベートネットワークへのアクセスを有し得る。図1に示す例では、ゲートウェイ200は、インフラストラクチャ106と通信しており、インフラストラクチャ106は、インターネット108または1つもしくは複数の他のタイプのパブリックネットワーク、セミプライベートネットワークもしくはプライベートネットワークにアクセスすることが可能である。ゲートウェイ200はまた、たとえば、光ファイバネットワークまたは公衆交換電話網(PSTN)110などの地上線ネットワークを含む、様々なタイプの通信バックホールに結合され得る。さらに、代替実装形態では、ゲートウェイ200は、インフラストラクチャ106を使用せずに、インターネット108、PSTN110、または1つもしくは複数の他のタイプのパブリックネットワーク、セミプライベートネットワークもしくはプライベートネットワークにインターフェースし得る。またさらに、ゲートウェイ200は、インフラストラクチャ106を介してゲートウェイ201などの他のゲートウェイと通信してもよく、または代替的に、インフラストラクチャ106を使用せずにゲートウェイ201と通信するように構成されてもよい。インフラストラクチャ106は、全体的にまたは部分的に、ネットワーク制御センター(NCC)、衛星制御センター(SCC)、ワイヤードおよび/もしくはワイヤレスのコアネットワーク、ならびに/または衛星通信システム100の動作および/もしくは衛星通信システム100との通信を容易にするために使用される任意の他の構成要素もしくはシステムを含み得る。
両方の方向での衛星300とゲートウェイ200との間の通信は、フィーダリンクと呼ばれ、両方の方向での衛星とUT400および401の各々との間の通信は、サービスリンクと呼ばれる。衛星300からゲートウェイ200またはUT400および401のうちの1つであり得る地上局への信号経路は、総称的にダウンリンクと呼ばれる場合がある。地上局から衛星300への信号経路は、総称的にアップリンクと呼ばれる場合がある。加えて、図示のように、信号は、順方向リンクおよび戻り方向リンクまたは逆方向リンクなどの、全般的な方向性を有することができる。したがって、ゲートウェイ200から始まり、衛星300を介してUT400において終わる方向における通信リンクは、順方向リンクと呼ばれ、UT400から始まり、衛星300を介してゲートウェイ200において終わる方向における通信リンクは、戻り方向リンクまたは逆方向リンクと呼ばれる。したがって、図1では、ゲートウェイ200から衛星300への信号経路を「順方向フィーダリンク」と示し、衛星300からゲートウェイ200への信号経路を「戻り方向フィーダリンク」と示している。同様にして、図1では、各UT400または401から衛星300への信号経路を「戻り方向サービスリンク」と示し、衛星300から各UT400または401への信号経路を「順方向サービスリンク」と示している。
図2は、図1のゲートウェイ201にも当てはまり得る、ゲートウェイ200の例示的なブロック図である。ゲートウェイ200は、いくつかのアンテナ205、RFサブシステム210、デジタルサブシステム220、公衆交換電話網(PSTN)インターフェース230、ローカルエリアネットワーク(LAN)インターフェース240、ゲートウェイインターフェース245、およびゲートウェイコントローラ250を含むことが示されている。RFサブシステム210は、アンテナ205およびデジタルサブシステム220に結合される。デジタルサブシステム220は、PSTNインターフェース230、LANインターフェース240、およびゲートウェイインターフェース245に結合される。ゲートウェイコントローラ250は、RFサブシステム210、デジタルサブシステム220、PSTNインターフェース230、LANインターフェース240、およびゲートウェイインターフェース245に結合される。
いくつかのRFトランシーバ212、RFコントローラ214、およびアンテナコントローラ216を含み得るRFサブシステム210は、順方向フィーダリンク301Fを介して衛星300に通信信号を送信することができ、戻り方向フィーダリンク301Rを介して衛星300から通信信号を受信することができる。簡単にするために図示されていないが、RFトランシーバ212の各々は、送信チェーンおよび受信チェーンを含み得る。各受信チェーンは、受信された通信信号をよく知られているやり方でそれぞれ増幅およびダウンコンバートするために、低雑音増幅器(LNA)およびダウンコンバータ(たとえば、混合器)を含み得る。加えて、各受信チェーンは、受信された通信信号を(たとえば、デジタルサブシステム220による処理のために)アナログ信号からデジタル信号に変換するために、アナログデジタルコンバータ(ADC)を含み得る。各送信チェーンは、衛星300に送信されるべき通信信号をよく知られているやり方でそれぞれアップコンバートおよび増幅するために、アップコンバータ(たとえば、混合器)および電力増幅器(PA)を含み得る。加えて、各送信チェーンは、デジタルサブシステム220から受信されたデジタル信号を衛星300に送信されるべきアナログ信号に変換するために、デジタルアナログコンバータ(DAC)を含み得る。
RFコントローラ214は、いくつかのRFトランシーバ212の様々な態様(たとえば、キャリア周波数の選択、周波数および位相の較正、利得の設定など)を制御するために使用され得る。アンテナコントローラ216は、アンテナ205の様々な態様(たとえば、ビームフォーミング、ビームステアリング、利得の設定、周波数同調など)を制御し得る。
デジタルサブシステム220は、いくつかのデジタル受信機モジュール222、いくつかのデジタル送信機モジュール224、ベースバンド(BB)プロセッサ226、および制御(CTRL)プロセッサ228を含み得る。デジタルサブシステム220は、RFサブシステム210から受信された通信信号を処理し、処理された通信信号をPSTNインターフェース230および/またはLANインターフェース240に転送することができ、PSTNインターフェース230および/またはLANインターフェース240から受信された通信信号を処理し、処理された通信信号をRFサブシステム210に転送することができる。
各デジタル受信機モジュール222は、ゲートウェイ200とUT400との間の通信を管理するために使用される信号処理要素に対応し得る。RFトランシーバ212の受信チェーンのうちの1つは、入力信号を複数のデジタル受信機モジュール222に与え得る。いくつかのデジタル受信機モジュール222は、任意の所与の時間に処理されている衛星ビームおよびあり得るダイバーシティモード信号のすべてを受け入れるために使用され得る。簡単にするために図示されていないが、各デジタル受信機モジュール222は、1つまたは複数のデジタルデータ受信機、サーチャ受信機、ならびにダイバーシティ合成器および復号器回路を含み得る。サーチャ受信機は、キャリア信号の適切なダイバーシティモードを探索するために使用されることがあり、パイロット信号(または他の比較的固定されたパターンの強い信号)を探索するために使用されることがある。
デジタル送信機モジュール224は、衛星300を介してUT400に送信されるべき信号を処理し得る。簡単にするために図示されていないが、各デジタル送信機モジュール224は、送信のためにデータを変調する送信変調器を含み得る。各送信変調器の送信電力は、(1)干渉低減およびリソース割振りの目的で最小レベルの電力を適用し、(2)送信経路の減衰および他の経路転送特性を補償することが必要とされるときに適切なレベルの電力を適用することができる、対応するデジタル送信電力コントローラ(簡単にするために図示されていない)によって制御され得る。
デジタル受信機モジュール222、デジタル送信機モジュール224、およびベースバンドプロセッサ226に結合される制御プロセッサ228は、限定はしないが、信号処理、タイミング信号生成、電力制御、ハンドオフ制御、ダイバーシティ合成、およびシステムインターフェースなどの機能を実施するために、コマンド信号および制御信号を与え得る。
制御プロセッサ228はまた、パイロットの生成および電力、同期、ならびにページングチャネル信号およびその送信電力コントローラへの結合(簡単にするために図示されていない)を制御し得る。パイロットチャネルは、データによって変調されない信号であり、反復的な変化しないパターンまたは変動しないフレーム構造タイプ(パターン)もしくはトーンタイプの入力を使用し得る。たとえば、パイロット信号のためのチャネルを形成するために使用される直交関数は、一般に、すべて1もしくはすべて0などの定数値、または、1と0が散在する構造化されたパターンなどのよく知られている反復的なパターンを有する。
ベースバンドプロセッサ226は、当技術分野でよく知られており、したがって、本明細書では詳細に説明しない。たとえば、ベースバンドプロセッサ226は、(限定はしないが)コーダ、データモデム、ならびにデジタルデータの切替え構成要素および記憶構成要素などの、様々な既知の要素を含み得る。
PSTNインターフェース230は、図1に示すように、直接または追加のインフラストラクチャ106を介してのいずれかで、外部PSTNに通信信号を与え、外部PSTNから通信信号を受信することができる。PSTNインターフェース230は、当技術分野でよく知られており、したがって、本明細書では詳細に説明しない。他の実装形態の場合、PSTNインターフェース230は、省略されることがあるか、または、ゲートウェイ200を地上ベースのネットワーク(たとえば、インターネット)に接続する任意の他の適切なインターフェースと置き換えられることがある。
LANインターフェース240は、通信信号を外部LANに与え、外部LANから通信信号を受信することができる。たとえば、LANインターフェース240は、図1に示すように、直接または追加のインフラストラクチャ106を介してのいずれかで、インターネット108に結合され得る。LANインターフェース240は、当技術分野でよく知られており、したがって、本明細書では詳細に説明しない。
ゲートウェイインターフェース245は、通信信号を図1の衛星通信システム100に関連付けられた1つまたは複数の他のゲートウェイ(および/または、簡単にするために図示されていない、他の衛星通信システムに関連付けられたゲートウェイ)に与え、これらのゲートウェイから通信信号を受信することができる。いくつかの実装形態の場合、ゲートウェイインターフェース245は、1つまたは複数の専用の通信回線またはチャネル(簡単にするために図示されていない)を介して他のゲートウェイと通信し得る。他の実装形態の場合、ゲートウェイインターフェース245は、PSTN110および/またはインターネット108(図1も参照)などの他のネットワークを使用して他のゲートウェイと通信し得る。少なくとも1つの実装形態の場合、ゲートウェイインターフェース245は、インフラストラクチャ106を介して他のゲートウェイと通信し得る。
全体的なゲートウェイ制御は、ゲートウェイコントローラ250によって提供され得る。ゲートウェイコントローラ250は、ゲートウェイ200による衛星300のリソースの利用を計画し、制御することができる。たとえば、ゲートウェイコントローラ250は、傾向を分析し、トラフィック計画を生成し、衛星リソースを割り振り、衛星位置を監視(または追跡)し、ゲートウェイ200および/または衛星300の性能を監視することができる。ゲートウェイコントローラ250はまた、衛星300の軌道を維持および監視し、衛星使用情報をゲートウェイ200に中継し、衛星300の位置を追跡し、および/または衛星300の様々なチャネル設定を調整する、地上ベースの衛星コントローラ(簡単にするために図示されていない)に結合され得る。
図2に示す例示的な実装形態の場合、ゲートウェイコントローラ250は、ローカル時間、周波数、および位置基準251を含み、このローカル時間、周波数、および位置基準251は、ローカル時間および周波数の情報をRFサブシステム210、デジタルサブシステム220、ならびに/またはインターフェース230、240、および245に与え得る。時間および周波数の情報は、ゲートウェイ200の様々な構成要素を互いとおよび/または衛星300と同期させるために使用され得る。ローカル時間、周波数、および位置基準251はまた、衛星300の位置情報(たとえば、エフェメリスデータ)をゲートウェイ200の様々な構成要素に与え得る。さらに、ゲートウェイコントローラ250内に含まれるものとして図2に示すが、他の実装形態の場合、ローカル時間、周波数、および位置基準251は、ゲートウェイコントローラ250に(ならびに/またはデジタルサブシステム220およびRFサブシステム210のうちの1つもしくは複数に)結合された別個のサブシステムであり得る。
簡単にするために図2には示されていないが、ゲートウェイコントローラ250はまた、ネットワーク制御センター(NCC)および/または衛星制御センター(SCC)に結合され得る。たとえば、ゲートウェイコントローラ250は、たとえば、衛星300からエフェメリスデータを取り出すために、SCCが衛星300と直接通信することを可能にし得る。ゲートウェイコントローラ250はまた、ゲートウェイコントローラ250がそのアンテナ205のねらいを(たとえば、適切な衛星300に)正確に定め、ビーム送信をスケジュールし、ハンドオーバを協調させ、様々な他のよく知られている機能を実行することを可能にする、処理された情報を(たとえば、SCCおよび/またはNCCから)受信し得る。
図3は、例示のみを目的とする衛星300の例示的なブロック図である。特定の衛星構成は大幅に異なる場合があり、オンボード処理を含むことも含まないこともあることが諒解されよう。さらに、単一の衛星として示されているが、衛星間通信を使用する2つ以上の衛星が、ゲートウェイ200とUT400との間の機能的接続を提供することができる。開示は、任意の特定の衛星構成に限定されず、ゲートウェイ200とUT400との間の機能的接続を提供することができる任意の衛星または衛星の組合せは、本開示の範囲内と見なされ得ることが諒解されよう。一例では、衛星300は、順方向トランスポンダ310、戻りトランスポンダ320、発振器330、コントローラ340、順方向リンクアンテナ351〜352、および戻り方向リンクアンテナ361〜362を含むことが示されている。対応するチャネルまたは周波数帯域内の通信信号を処理し得る順方向トランスポンダ310は、第1のバンドパスフィルタ311(1)〜311(N)のそれぞれ1つ、第1のLNA312(1)〜312(N)のそれぞれ1つ、周波数変換器313(1)〜313(N)のそれぞれ1つ、第2のLNA314(1)〜314(N)のそれぞれ1つ、第2のバンドパスフィルタ315(1)〜315(N)のそれぞれ1つ、およびPA316(1)〜316(N)のそれぞれ1つを含み得る。PA316(1)〜316(N)の各々は、図3に示すように、アンテナ352(1)〜352(N)のそれぞれ1つに結合される。
それぞれの順方向経路FP(1)〜FP(N)の各々内で、第1のバンドパスフィルタ311は、それぞれの順方向経路FPのチャネルまたは周波数帯域内の周波数を有する信号成分を通過させ、それぞれの順方向経路FPのチャネルまたは周波数帯域外の周波数を有する信号成分をフィルタリングする。したがって、第1のバンドパスフィルタ311の通過帯域は、それぞれの順方向経路FPに関連付けられたチャネルの幅に対応する。第1のLNA312は、受信された通信信号を、周波数変換器313による処理に適したレベルまで増幅する。周波数変換器313は、それぞれの順方向経路FP内の通信信号の周波数を(たとえば、衛星300からUT400への送信に適した周波数に)変換する。第2のLNA314は、周波数変換された通信信号を増幅し、第2のバンドパスフィルタ315は、関連するチャネル幅の外側の周波数を有する信号成分をフィルタリングする。PA316は、フィルタリングされた信号を、それぞれのアンテナ352を介したUT400への送信に適した電力レベルまで増幅する。N個の戻り経路RP(1)〜RP(N)を含む戻りトランスポンダ320は、アンテナ361(1)〜361(N)を介して戻り方向サービスリンク302Rに沿ってUT400から通信信号を受信し、1つまたは複数のアンテナ362を介して戻り方向フィーダリンク301Rに沿って通信信号をゲートウェイ200に送信する。対応するチャネルまたは周波数帯域内の通信信号を処理し得る戻り経路RP(1)〜RP(N)の各々は、アンテナ361(1)〜361(N)のそれぞれ1つに結合され得、第1のバンドパスフィルタ321(1)〜321(N)のそれぞれ1つ、第1のLNA322(1)〜322(N)のそれぞれ1つ、周波数変換器323(1)〜323(N)のそれぞれ1つ、第2のLNA324(1)〜324(N)のそれぞれ1つ、および第2のバンドパスフィルタ325(1)〜325(N)のそれぞれ1つを含み得る。
それぞれの戻り経路RP(1)〜RP(N)の各々内で、第1のバンドパスフィルタ321は、それぞれの戻り経路RPのチャネルまたは周波数帯域内の周波数を有する信号成分を通過させ、それぞれの戻り経路RPのチャネルまたは周波数帯域外の周波数を有する信号成分をフィルタリングする。したがって、第1のバンドパスフィルタ321の通過帯域は、いくつかの実装形態の場合、それぞれの戻り経路RPに関連付けられたチャネルの幅に対応し得る。第1のLNA322は、すべての受信された通信信号を、周波数変換器323による処理に適したレベルまで増幅する。周波数変換器323は、それぞれの戻り経路RPの通信信号の周波数を(たとえば、衛星300からゲートウェイ200への送信に適した周波数に)変換する。第2のLNA324は、周波数変換された通信信号を増幅し、第2のバンドパスフィルタ325は、関連するチャネル幅の外側の周波数を有する信号成分をフィルタリングする。戻り経路RP(1)〜RP(N)からの信号が合成され、PA326を介して1つまたは複数のアンテナ362に与えられる。PA326は、合成された信号を、ゲートウェイ200への送信のために増幅する。
発振信号を生成する任意の適切な回路またはデバイスであり得る発振器330は、順方向局部発振器信号LO(F)を順方向トランスポンダ310の周波数変換器313(1)〜313(N)に与え、戻り局部発振器信号LO(R)を戻りトランスポンダ320の周波数変換器323(1)〜323(N)に与える。たとえば、LO(F)信号は、ゲートウェイ200から衛星300への信号の送信に関連付けられた周波数帯域から、衛星300からUT400への信号の送信に関連付けられた周波数帯域に通信信号を変換するために、周波数変換器313(1)〜313(N)によって使用され得る。LO(R)信号は、UT400から衛星300への信号の送信に関連付けられた周波数帯域から、衛星300からゲートウェイ200への信号の送信に関連付けられた周波数帯域に通信信号を変換するために、周波数変換器323(1)〜323(N)によって使用され得る。
順方向トランスポンダ310、戻りトランスポンダ320、および発振器330に結合されるコントローラ340は、(限定はしないが)チャネル割振りおよびビームステアリングを含む、衛星300の様々な通信動作を制御し得る。一態様では、コントローラ340は、プロセッサに結合されたメモリ(簡単にするために図示されていない)を含み得る。メモリは、プロセッサによって実行されると、衛星300に様々な通信動作を実行させる命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体(たとえば、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリ、ハードドライブなどの1つまたは複数の不揮発性メモリ要素)を含み得る。
UT400または401において使用するためのトランシーバの一例が図4に示されている。図4では、少なくとも1つのアンテナ410が(たとえば、衛星300から)順方向リンク通信信号を受信するために設けられ、順方向リンク通信信号はアナログ受信機414に転送され、そこでダウンコンバートされ、増幅され、デジタル化される。デュプレクサ要素412は、同じアンテナが送信機能と受信機能の両方をサービスすることを可能にするために使用されることが多い。代替的に、UTトランシーバは、異なる送信周波数および受信周波数において動作するための別個のアンテナを利用し得る。
アナログ受信機414によって出力されたデジタル通信信号は、少なくとも1つのデジタルデータ受信機416Aおよび少なくとも1つのサーチャ受信機418に転送される。当業者には明らかであろうように、追加のデジタルデータ受信機416B〜416Nは、許容できるレベルのトランシーバの複雑さに応じて、所望のレベルの信号ダイバーシティを取得するために使用され得る。
少なくとも1つのユーザ端末制御プロセッサ420は、デジタルデータ受信機416A〜416Nおよびサーチャ受信機418に結合される。制御プロセッサ420は、機能の中でも、基本的な信号処理、タイミング、電力およびハンドオフの制御または協調、ならびに信号キャリアに使用される周波数の選択を提供する。制御プロセッサ420によって実行され得る別の基本的な制御機能は、様々な信号波形を処理するために使用されるべき機能の選択または操作である。制御プロセッサ420による信号処理は、相対信号強度の決定および様々な関係する信号パラメータの計算を含むことができる。タイミングおよび周波数などの信号パラメータのそのような計算は、測定における効率または速度の向上または制御処理リソースの割振りの改善をもたらすための、追加のまたは別個の専用回路の使用を含み得る。
デジタルデータ受信機416A〜416Nの出力は、ユーザ端末内のデジタルベースバンド回路422に結合される。デジタルベースバンド回路422は、たとえば、図1に示すように、UE500との間で情報を転送するために使用される処理要素および提示要素を備える。図4を参照すると、ダイバーシティ信号処理が利用される場合、デジタルベースバンド回路422は、ダイバーシティ合成器および復号器を備え得る。これらの要素の一部は、制御プロセッサ420の制御下で、または制御プロセッサ420と通信して動作することもできる。
音声または他のデータが、ユーザ端末から発信する出力メッセージまたは通信信号として準備されるとき、デジタルベースバンド回路422は、送信のための所望のデータを受信し、記憶し、処理し、他の方法で準備するために使用される。デジタルベースバンド回路422は、このデータを制御プロセッサ420の制御下で動作する送信変調器426に与える。送信変調器426の出力は、電力コントローラ428に転送され、電力コントローラ428は、アンテナ410から衛星(たとえば、衛星300)への出力信号の最終的な送信のために、出力電力制御を送信電力増幅器430に提供する。
図4では、UTトランシーバは、制御プロセッサ420に関連付けられたメモリ432も含む。メモリ432は、制御プロセッサ420が実行するための命令、ならびに制御プロセッサ420が処理するためのデータを含み得る。
図4に示す例では、UT400は、たとえば、UT400の時間および周波数の同期を含む様々な用途のために、ローカル時間、周波数および/または位置情報を制御プロセッサ420に与え得る、任意選択のローカル時間、周波数および/または位置基準434(たとえば、GPS受信機)も含む。
デジタルデータ受信機416A〜Nおよびサーチャ受信機418は、特定の信号を復調し、追跡するために、信号相関要素を用いて構成される。サーチャ受信機418は、パイロット信号、または他の比較的固定されたパターンの強い信号を探索するために使用され、デジタルデータ受信機416A〜Nは、検出されたパイロット信号に関連付けられた他の信号を復調するために使用される。しかしながら、デジタルデータ受信機416は、獲得後にパイロット信号を追跡して、信号チップエネルギーと信号雑音の比率を正確に決定し、パイロット信号強度を定式化するために割り当てられ得る。したがって、これらのユニットの出力は、パイロット信号または他の信号におけるエネルギー、またはこれらの信号の周波数を決定するために監視され得る。これらの受信機は、復調されている信号についての現在の周波数およびタイミング情報を制御プロセッサ420に与えるために監視され得る周波数追跡要素も利用する。
制御プロセッサ420は、受信された信号が、同じ周波数帯域にスケーリングされるときに発振器周波数からどの程度までオフセットされるかを決定するために、そのような情報を適宜に使用し得る。この情報ならびに周波数誤差および周波数シフトに関する他の情報は、必要に応じてストレージまたはメモリ要素432に記憶され得る。
制御プロセッサ420はまた、UT400と1つまたは複数のUEとの間の通信を可能にするために、UEインターフェース回路450に結合され得る。UEインターフェース回路450は、必要に応じて、様々なUE構成との通信用に構成されてもよく、したがって、サポートされる様々なUEと通信するために利用される様々な通信技術に応じて、様々なトランシーバおよび関連する構成要素を含み得る。たとえば、UEインターフェース回路450は、1つまたは複数のアンテナ、ワイドエリアネットワーク(WAN)トランシーバ、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)トランシーバ、ローカルエリアネットワーク(LAN)インターフェース、公衆交換電話網(PSTN)インターフェースおよび/またはUT400と通信している1つもしくは複数のUEと通信するように構成された他の既知の通信技術を含み得る。
図5は、図1のUE501にも当てはまり得る、UE500の一例を示すブロック図である。図5に示すUE500は、たとえば、モバイルデバイス、ハンドヘルドコンピュータ、タブレット、ウェアラブルデバイス、スマートウォッチ、または、ユーザと対話することが可能な任意のタイプのデバイスであり得る。加えて、UEは、様々な最終的なエンドユーザデバイスにおよび/または様々なパブリックネットワークもしくはプライベートネットワークに接続性を提供するネットワーク側デバイスであり得る。図5に示す例では、UE500は、LANインターフェース502、1つまたは複数のアンテナ504、ワイドエリアネットワーク(WAN)トランシーバ506、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)トランシーバ508、および衛星測位システム(SPS)受信機510を備え得る。SPS受信機510は、全地球測位システム(GPS)、全地球航法衛星システム(GLONASS)および/または任意の他の全地球衛星もしくは地域衛星ベースの測位システムに適合し得る。代替態様では、UE500は、たとえば、LANインターフェース502、WANトランシーバ506、および/またはSPS受信機510を伴うまたは伴わない、Wi-FiトランシーバなどのWLANトランシーバ508を含み得る。さらに、UE500は、LANインターフェース502、WANトランシーバ506、WLANトランシーバ508および/またはSPS受信機510を伴うまたは伴わない、Bluetooth(登録商標)、ZigBeeおよび他の既知の技術などの追加のトランシーバを含み得る。したがって、UE500について示す要素は、単に例示的な構成として提供され、本明細書で開示する様々な態様によるUEの構成を限定するものではない。
図5に示す例では、プロセッサ512は、LANインターフェース502、WANトランシーバ506、WLANトランシーバ508およびSPS受信機510に接続される。任意選択で、動きセンサ514および他のセンサも、プロセッサ512に結合され得る。
メモリ516は、プロセッサ512に接続される。一態様では、メモリ516は、図1に示すように、UT400に送信され得るおよび/またはUT400から受信され得るデータ518を含み得る。図5を参照すると、メモリ516は、たとえば、UT400と通信するためのプロセスステップを実行するためにプロセッサ512によって実行されるべき、記憶された命令520も含み得る。さらに、UE500は、たとえば、光、音または触覚の入力または出力を介してプロセッサ512の入力または出力をユーザにインターフェースするためのハードウェアおよびソフトウェアを含み得る、ユーザインターフェース522も含み得る。図5に示す例では、UE500は、ユーザインターフェース522に接続された、マイクロフォン/スピーカ524、キーパッド526、およびディスプレイ528を含む。代替的に、ユーザの触覚の入力または出力は、たとえば、タッチスクリーンディスプレイを使用することによって、ディスプレイ528と一体化され得る。やはり、図5に示す要素は、本明細書で開示するUEの構成を限定するものではなく、UE500に含まれる要素は、デバイスの最終用途およびシステムエンジニアの設計選択に基づいて変化することが諒解されよう。
加えて、UE500は、たとえば、図1に示すように、UT400と通信しているがUT400とは別個の、モバイルデバイスまたは外部ネットワーク側デバイスなどのユーザデバイスであり得る。代替的に、UE500およびUT400は、単一の物理デバイスの一体部分であり得る。
上述のように、GSO衛星は、地球の表面から約35,000kmの上空にある静止軌道に展開され、地球自体の角速度で赤道軌道において地球の周りを回転する。対照的に、NGSO衛星は、非静止軌道に展開され、(たとえば、GSO衛星と比較して)比較的低い高度で地球の表面の様々な経路の上で地球の周りを回転する。さらに、NGSO衛星を用いる通信システムは、ユーザ端末(UT)と衛星との間で高度の相対的動きを呈する。このことは、かなり大幅なドップラーシフティング(たとえば、>150KHz)をもたらす。
図6は、例示的な周波数追跡ループ(FTL:frequency tracking loop)のブロック図を示す。例示的なFTL600は、衛星(たとえば、衛星300)から受信されたパイロット信号を処理し、UT400によって受信された信号における周波数オフセットを検出するように構成され得る。パイロット信号は、典型的には、順方向リンク信号のためのコヒーレント位相基準としてスペクトラム拡散通信システム(たとえば、衛星通信システム)において使用される。たとえば、パイロット信号は、衛星300によって送信され、その後、初期システム同期を得るために、また、衛星300によって送信された他の信号の時間、周波数、および位相の追跡を得るために、基準信号としてUT400によって使用され得る。たとえば、パイロット信号を追跡することから得られた位相情報は、衛星300から受信されたデータ信号のコヒーレント復調のためのキャリア位相基準として使用され得る。いくつかの態様では、受信されたパイロット信号は、それらのパイロット信号が衛星300によって非常にまれに送信されるという点で「スパース」である。いくつかの態様では、衛星300は、各パイロット信号をパイロットバースト(たとえば、1つまたは複数のパイロットシンボルを含むキャリアトラフィックのバースト)として送信し得る。
例示的なFTL600は、回転器610、間引器620、擬似雑音(PN)逆拡散器630、パイロット復号器640、累積器650、およびハイブリッド周波数オフセット検出器660を含むことが示されている。衛星300から(たとえば、図4のアナログ受信機414を介して)受信された信号602は、事前選択された周波数または位相回転で動作し得る回転器610に入力される。理想的には、回転器610は、受信された信号602のキャリア周波数と一致する中心周波数に合わせられる。衛星通信システム100は、通信信号の周波数帯域の固定セット内で動作するので、サービスリンクに関連付けられた中心または公称キャリア周波数が知られている。しかしながら、順方向サービスリンクにおけるドップラーシフトおよび/または周波数オフセットもしくはタイミングオフセットの他の原因により、回転器610の中心周波数は、最初のうちは受信された信号602の実際の周波数と一致しない場合がある。いくつかの態様では、回転器610は、以下でより詳細に説明するように、ハイブリッド周波数オフセット検出器660によって生成されたフィードバックに基づいて、その中心周波数(たとえば、したがって、受信された信号602に適用される位相回転の量)を動的に調整し得る。
回転器610から出力された回転サンプルのシーケンスは、たとえば、受信された信号602のサンプリングレートを下げるために、間引器620によってサブサンプリングされ得る。PN逆拡散器630は、既知のPNシーケンスを使用して間引器620によって与えられる間引きされたサンプルを逆拡散し、パイロット復号器640は、たとえば、既知の直交コード(たとえば、パイロット信号を生成するために使用されたコード)を使用して、逆拡散された信号からパイロット信号データを復元する。復元されたパイロット信号データは、シンボル期間にわたって累積器650に累積され得、累積器650は、累積されたパイロットシンボル604をハイブリッド周波数オフセット検出器660に出力する。ハイブリッド周波数オフセット検出器660は、累積されたパイロットシンボル604における位相誤差を識別し得、検出された位相誤差に基づいて、周波数オフセット推定値(FOE:frequency offset estimate)606を生成し得る。FOE606は、たとえば、調整係数として、回転器610にフィードバックされる。回転器610は、FOE606に少なくとも部分的に基づいて、受信された信号602に適用されるべき位相回転の量を調整(または再調整)し得る。
まれに送信されるパイロット信号は、「スパースパイロット」と呼ばれることがある。スパースパイロット間の間隔は、周波数オフセットに対する受信された信号の低いサンプリングレートをもたらし(たとえば、アナログ受信機414)、このことは、受信された信号602の推定周波数オフセットにおけるエイリアシングを引き起こす場合がある。たとえば、サンプリングレートが周波数オフセットの絶対値を下回るとき、推定周波数オフセットにおいてエイリアシングが生じる場合がある。すなわち、2つ(以上)の連続的なスパースパイロットに基づいた推定周波数オフセットは、信号の真の周波数オフセットのエイリアスであり得る。このエイリアシングは、(たとえば、NGSO衛星システムなどの)高いドップラーシフトを呈する通信システムにおいて生じ得る。
たとえば、図7の例示的な周波数図700を参照すると、ユーザ端末によって受信された信号の「真の」周波数オフセットは、fOFFによって示される。しかしながら、エイリアシングにより、2つ以上の連続的なスパースパイロットに基づいた推定周波数オフセットは、エイリアシング誤差(NfA)をもたらす場合がある。したがって、推定周波数オフセット(fC)は、
として表され得、式中、fAはエイリアシング周波数であり、NはN個のエイリアシング間隔を表す整数値であり、nは推定の雑音成分である。図7に示すように、2つの連続するパイロットバーストに基づいた推定周波数オフセットfCは、集合{…, fOFF-2 fA, fOFF-fA, fOFF+ fA, fOFF+2fA,…}からのエイリアス周波数オフセットとすることができる。
たとえば、ハイブリッド周波数オフセット検出器660は、2つ以上の連続的に受信されたパイロット信号またはバーストに基づいて低い推定雑音を用いてエイリアス周波数オフセット推定値を生成し得、単一の受信されたパイロット信号またはバーストに基づいて高い推定雑音を用いて非エイリアス周波数オフセット推定値を生成し得、2つの推定値を組み合わせて、周波数オフセットの非エイリアスで雑音の少ない推定値を生成し得る。言い換えれば、非エイリアス(で雑音の多い)推定値は、エイリアスで雑音の少ない推定値をエイリアス解除するために使用され得る。
図8は、いくつかの実装形態による、例示的なハイブリッド周波数オフセット検出器800のブロック図を示す。ハイブリッド周波数オフセット検出器800は、図6のハイブリッド周波数オフセット検出器660の特定の実装形態であり得る。
例示的なハイブリッド周波数オフセット検出器800は、マルチバースト周波数弁別器810、シングルバースト周波数弁別器820、およびエイリアス解除モジュール830を含むことが示されている。マルチバースト周波数弁別器810は、(たとえば、図6の累積器650から)パイロットバースト802のシーケンスを受信し、2つ以上の連続的なパイロットバースト802に基づいて、低雑音周波数オフセット推定値(fLN)を生成する。いくつかの実装形態では、マルチバースト周波数弁別器810は、当技術分野で知られている任意の適切な周波数弁別器(たとえば、クロス積弁別器)であり得る。たとえば、図9Aの例示的なタイミング図900Aを参照すると、マルチバースト周波数弁別器810は、第1のパイロットバースト910と第2のパイロットバースト920のベクトルクロス積を取ることによって、低雑音周波数オフセット推定値fLNを生成し得る。しかしながら、図9Aに示すように、(たとえば、パイロットバースト910および920がスパースであるので)連続的なパイロットバースト910と920との間に長い持続時間(ΔT)があり、このことは、(たとえば、図6に関して上記で説明したように)周波数オフセット推定値fLNにおけるエイリアシング誤差を引き起こす場合がある。
シングルバースト周波数弁別器820は、パイロットバースト802を受信し、パイロットバースト802のうちの単一のパイロットバーストに基づいて、非エイリアス周波数オフセット推定値(fUN)を生成する。いくつかの実装形態では、シングルバースト周波数弁別器820は、同じパイロットバーストの2つの半分に基づいて、非エイリアス周波数オフセット推定値fUNを生成し得る。たとえば、図9Bの例示的なタイミング図900Bを参照すると、シングルバースト周波数弁別器820は、単一のパイロットバースト930を2つ(以上)の分割パイロット(SP)バースト932および934に分けることができる。次いで、シングルバースト周波数弁別器820は、第1の分割パイロットバースト932と第2の分割パイロットバースト934のベクトルクロス積を取ることによって、周波数オフセット推定値fUNを生成し得る。図9Bに示すように、分割パイロットバースト932および934は同じパイロットバースト930の別個の半分に対応するので、これらの分割パイロットバーストの間に短い持続時間(たとえば、ΔT≒0)がある。したがって、周波数オフセット推定値fUNにおけるエイリアシング誤差はない。
パイロットバーストを半分(または「パイロットサブバースト」)に分割することは非エイリアス周波数オフセット推定値をもたらすが、結果として得られる周波数オフセット推定値fUNは、周波数オフセット推定値fLNよりも雑音を受けやすい。一般に、マルチバースト周波数オフセット弁別器810によって生成された周波数オフセット推定値fLNは、エイリアスされてはいるが、シングルバースト周波数オフセット弁別器820によって生成された周波数オフセット推定値fUNよりも雑音を受けにくい。
エイリアス解除モジュール830は、非エイリアスであり、低い雑音を有するハイブリッド周波数オフセット推定値fHを生成するために、低雑音周波数オフセット推定値fLNを非エイリアス周波数オフセット推定値fUNと組み合わせる。いくつかの実装形態の場合、エイリアス解除モジュール830は、低雑音周波数オフセット推定値fLNをエイリアス解除する(たとえば、低雑音周波数オフセット推定値fLNからエイリアシング誤差を取り除く)ために、非エイリアス周波数オフセット推定値fUNを使用し得る。fUNでは、推定雑音は、典型的には、エイリアシング周波数よりもはるかに小さい(たとえば、
)。エイリアス解除モジュールは、fH=fLN+M*fAとして実装され得、式中、Mは、結果として得られるfHがfUNに最も近くなるような整数値となるように選ばれる。fAは、パイロットバースト間の時間間隔によって決定される既知のパラメータであることに留意されたい。
いくつかの態様では、エイリアス解除モジュール830は、実際の周波数オフセット推定値fOFFの初期(たとえば、「粗い」)周波数範囲を決定するために、非エイリアス周波数オフセット推定値fUNを使用し得る。エイリアス解除モジュール830は、周波数オフセット推定値を(たとえば、実際の周波数オフセット推定値fOFFに向けて)精錬するために、非エイリアス周波数オフセット推定値fUNを低雑音周波数オフセット推定値fLNと比較し得る。たとえば、この比較に基づいて、エイリアス解除モジュール830は、ハイブリッド周波数オフセット推定値(fH)に達するように周波数オフセット推定値fLNを効果的にエイリアス解除するであろうエイリアシングの程度を決定し得る。
図11は、図8に示すハイブリッド周波数オフセット検出器のより詳細な例のブロック図を示す。ハイブリッド周波数オフセット検出器1100は、第1のクロス積生成器1110および第2のクロス積生成器1120と、パイロット分割器1130と、エイリアス解除モジュール1140と、遅延段1160とを含む。いくつかの態様では、パイロットバースト802は、パイロットシンボルのシーケンスによって表され得、各パイロットバースト802は、低い雑音を有する単一のパイロットシンボル(Yn)に累積されるパイロットシンボルの1つのシーケンスに対応する。各パイロットシンボルYnのコピーは、遅延パイロットシンボルYn+1を生成するために遅延段1160に通される。たとえば、遅延段1160は、YnとYn+1との間の時間期間だけ、パイロットシンボルYnを遅延させることができる。第1のクロス積生成器1110は、2つのシンボルYnとYn+1との間の位相誤差を決定するために、所与のパイロットシンボルYnと遅延パイロットシンボルYn+1との間のベクトルクロス積を形成する。このことは、受信された通信信号の周波数オフセットの正確な(たとえば、低雑音)推定値をもたらす。第1のクロス積生成器1110は、低雑音周波数オフセット推定値fLNを出力する。
パイロット分割器1130は、所与のパイロットシンボルYnを実質的に等しい長さの2つの半分(Yn1およびYn2)に分割する(たとえば、Yn1上で搬送されるシンボルの量は、Yn2上で搬送されるシンボルの量に等しい)。パイロット分割器1130は、第1の累積されたパイロットシンボルYn1が第1の分割パイロットバースト(たとえば、図9Bの分割パイロットバースト932)を示すことができ、第2の半分のパイロットシンボルYn2が第2の分割パイロットバースト(たとえば、図9Bの分割パイロットバースト934)を示すことができるように、パイロットバーストを半分に分けることができる。第2のクロス積生成器1120は、2つのシンボルYn1とYn2との間の位相差を決定するために、第1の半分のパイロットシンボルYn1と第2の半分のパイロットシンボルYn2との間のベクトルクロス積を形成する。このことは、受信された通信信号の周波数オフセットにおける誤差の非エイリアス推定値をもたらす。第2のクロス積生成器1120は、決定された位相差を表す非エイリアス周波数オフセット推定値fUNを出力する。
エイリアス解除モジュール1140は、周波数オフセット推定値fLNと周波数オフセット推定値fUNの両方を受信し、低雑音周波数オフセット推定値fLNをエイリアス解除するために非エイリアス周波数オフセット推定値fUNを使用する。上記で説明したように、低雑音周波数オフセット推定値fLNは、エイリアスされてはいるが、雑音によって影響されにくい(たとえば、
)。したがって、式1を書き直すことによって、低雑音周波数オフセット推定値fLNは次のように表され得る。
fLN≒fOFF+NfA (2)
対照的に、非エイリアス周波数オフセット推定値fUNは、(たとえば、低雑音周波数オフセット推定値fLNと比較して)雑音を受けやすいが、エイリアシングの影響を受けない(たとえば、fA=0)。したがって、式1を書き直すことによって、非エイリアス周波数オフセット推定値f UN は次のように表され得る。
fAは、2つのパイロットバースト間の時間間隔によって決定されるエイリアシング周波数の既知のパラメータである。エイリアス解除モジュールは、
fH=fLN+MfA (4)
として周波数オフセットのハイブリッド推定値を生成し、Mは、fHがfUNに最も近くなるような、すべての考えられる整数値から選ばれる整数値である。
の場合、Mは-Nに等しくなる。
図12は、いくつかの実装形態による、例示的なユーザ端末1200のブロック図を示す。ユーザ端末1200は、図4のUT400および/または401のいずれかの一実装形態であり得る。ユーザ端末1200は、トランシーバ1210と、プロセッサ1220と、メモリ1230と、1つまたは複数のアンテナ1240(1)〜1240(n)とを含む。トランシーバ1210は、衛星、UE、および/または他の適切なワイヤレスデバイスに信号を送信し、これらから信号を受信するために使用され得る。いくつかの態様では、トランシーバ1210は、任意の適切な数のアンテナ1240(1)〜1240(n)に結合され得る任意の数のトランシーバチェーン(簡単にするために図示されていない)を含み得る。簡単にするために図12には示されていないが、ユーザ端末1200は、トランシーバ1210のトランシーバチェーンをアンテナ1240(1)〜1240(n)に選択的に結合するためのアンテナ選択論理を含み得る。
メモリ1230は、累積されたパイロットシンボルおよび/またはトランシーバ1210を介して受信されたパイロット信号データを記憶するためのパイロットシンボルストア1232を含み得る。メモリ1230はまた、少なくとも以下のソフトウェア(SW)モジュールを記憶し得る非一時的コンピュータ可読媒体(たとえば、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリ、ハードドライブなどの1つまたは複数の不揮発性メモリ要素)を含み得る。
・たとえば、図13および図14の1つまたは複数の動作について説明するように、単一のパイロットバーストに基づいて第1の周波数オフセット推定値を決定するための分割パイロット(SP)周波数弁別ソフトウェアモジュール1234
・たとえば、図13および図14の1つまたは複数の動作について説明するように、2つ以上の連続的なパイロットバーストに基づいて第2の周波数オフセット推定値を決定するためのマルチパイロット(MP)周波数弁別ソフトウェアモジュール1236
・たとえば、図13および図14の1つまたは複数の動作について説明するように、第1の周波数オフセット推定値および第2の周波数オフセット推定値に少なくとも部分的に基づいて第3の周波数オフセット推定値を生成するためのハイブリッド周波数オフセットソフトウェアモジュール1238
各ソフトウェアモジュールは、プロセッサ1220によって実行されると、ユーザ端末1200に対応する機能を実行させる命令を含む。したがって、メモリ1230の非一時的コンピュータ可読媒体は、図13および図14の動作のすべてまたは一部分を実行するための命令を含む。
プロセッサ1220は、ユーザ端末1200に(たとえば、メモリ1230内に)記憶された1つまたは複数のソフトウェアプログラムのスクリプトまたは命令を実行することが可能な任意の適切な1つまたは複数のプロセッサであり得る。たとえば、プロセッサ1220は、単一のパイロットバーストに基づいて第1の周波数オフセット推定値を決定するために、SP周波数弁別ソフトウェアモジュール1234を実行し得る。第1の周波数オフセット推定値は、受信された単一のパイロットバーストを2つの半分に分割し、これらの2つの半分のベクトルクロス積を取ることによって生成され得る。その結果、第1の周波数オフセット推定値は、通常ならば連続的なパイロットバースト間で生じ得るエイリアシングによって影響されない。
プロセッサ1220はまた、2つ以上の連続的なパイロットバーストに基づいて第2の周波数オフセット推定値を決定するために、MP周波数弁別ソフトウェアモジュール1236を実行し得る。第2の周波数オフセット推定値は、2つ以上の連続的なパイロットバーストのベクトルクロス積を取ることによって生成され得る。第2の周波数オフセット推定値を生成するために、第1の周波数オフセット推定値の場合よりも多くのパイロット信号データが使用されるので、第2の周波数オフセット推定値は、第1の周波数オフセット推定値よりもロバストである(たとえば、雑音を受けにくい)場合がある。
プロセッサ1220は、第1の周波数オフセット推定値および第2の周波数オフセット推定値に少なくとも部分的に基づいて第3の周波数オフセット推定値を生成するために、ハイブリッド周波数オフセットソフトウェアモジュール1238を実行し得る。たとえば、プロセッサ1220は、ハイブリッド周波数オフセットソフトウェアモジュール1238を実行する際に、第2の周波数オフセット推定値をエイリアス解除するために第1の周波数オフセット推定値を使用し得る。その結果、第3の周波数オフセット推定値は、第1の周波数オフセット推定値よりもロバスト(たとえば、雑音が少ない)であり、第2の周波数オフセット推定値よりも正確(たとえば、非エイリアス)である場合がある。
図13は、いくつかの実装形態による、例示的なハイブリッド周波数オフセット推定動作1300を示す例示的なフローチャートを示す。たとえば、図8を参照すると、動作1300は、受信された通信信号のキャリア周波数に対する、対応するユーザ端末(たとえば、図4のUT400)の周波数オフセットを決定するために、ハイブリッド周波数オフセット検出器800によって実行され得る。ハイブリッド周波数オフセット検出器800は、非静止軌道における衛星から(たとえば、衛星300から)複数のパイロット信号を受信する(1310)。いくつかの態様の場合、受信されたパイロット信号は、連続的なパイロットバーストの受信の間に長い遅延があるという点で「スパース」である。したがって、UT400などのユーザ端末のハイブリッド周波数オフセット検出器800によって観測されるように、パイロット信号はドップラー効果を受けて受信され得る。
ハイブリッド周波数オフセット検出器800は、第1のパイロット信号に基づいて、第1の周波数オフセット推定値を決定し得る(1320)。いくつかの実装形態の場合、シングルバースト周波数弁別器820は、同じパイロットバーストの2つの半分に基づいて、非エイリアス周波数オフセット推定値fUNを生成し得る。たとえば、図9Bを参照すると、シングルバースト周波数弁別器820は、単一のパイロットバースト930を2つのシングルパイロットバースト932および934に分けることができる。次いで、シングルバースト周波数弁別器820は、非エイリアス周波数オフセット推定値fUNを生成するために、第1のシングルパイロットバースト932と第2のシングルパイロットバースト934のベクトルクロス積を取ることができる。
ハイブリッド周波数オフセット検出器800は、2つ以上の連続的なパイロット信号に基づいて、第2の周波数オフセット推定値を決定し得る(1330)。いくつかの実装形態の場合、マルチバースト周波数弁別器810は、2つの連続的に受信されたパイロットバーストに基づいて、低雑音周波数オフセット推定値fLNを生成し得る。たとえば、図9Aを参照すると、マルチバースト周波数弁別器810は、第1のパイロットバースト910と第2のパイロットバースト920のベクトルクロス積を取ることによって、低雑音周波数オフセット推定値fLNを生成し得る。
次いで、ハイブリッド周波数オフセット検出器800は、第1の周波数オフセット推定値および第2の周波数オフセット推定値に少なくとも部分的に基づいて、第3の周波数オフセット推定値を生成し得る(1340)。いくつかの実装形態の場合、エイリアス解除モジュール830は、低雑音周波数オフセット推定値fLNよりも正確(たとえば、非エイリアス)であり、非エイリアス周波数オフセット推定値fUNよりもロバストである(たとえば、雑音が少ない)ハイブリッド周波数オフセット推定値fHを生成するために、周波数オフセット推定値fLNおよび周波数オフセット推定値fUNを組み合わせ得る。一態様では、エイリアス解除モジュール830は、低雑音周波数オフセット推定値fLNをエイリアス解除するために、非エイリアス周波数オフセット推定値fUNを使用し得る。
たとえば、図10の例示的な周波数図1000を参照すると、非エイリアス周波数オフセット推定値fUNは、実際の周波数オフセット推定値fOFFの初期周波数範囲を与え得る。エイリアス解除モジュール830は、低雑音周波数オフセット推定値fLNをその初期周波数範囲内に置くであろうエイリアシングの程度を決定するために、非エイリアス周波数オフセット推定値fUNを低雑音周波数オフセット推定値fLNと比較し得る。次いで、エイリアス解除モジュール830は、ハイブリッド周波数オフセット推定値fHを生成するために、低雑音周波数オフセット推定値fLNからエイリアシング要因を取り除くことができる。
図14は、いくつかの実装形態による、エイリアシングなしで低雑音周波数オフセットを推定するための例示的な動作1400を示す例示的なフローチャートを示す。たとえば、図11を参照すると、動作1400は、受信された通信信号のキャリア周波数に対する、対応するユーザ端末(たとえば、図4のUT400)の周波数オフセット推定値を決定するために、ハイブリッド周波数オフセット検出器1100によって実行され得る。ハイブリッド周波数オフセット検出器1100は、非静止軌道における衛星から(たとえば、衛星300から)パイロットシンボルを受信する(1410)。上記で説明したように、ハイブリッド周波数オフセット検出器1100において受信されたパイロット信号は、NGSO衛星の移動によるドップラーシフティングを呈し得る。さらに、連続的なパイロットシンボル間に長い持続時間があり得る。
第1のクロス積生成器1110は、低雑音周波数オフセット推定値を生成するために、受信されたパイロットシンボルと以前のパイロットシンボルのベクトルクロス積を取る(1420)。たとえば、各受信されたパイロットシンボルYnのコピーは、1つのシンボル期間だけ遅延された遅延パイロットシンボルYn+1を生成するために、遅延段1160に通され得る。いくつかの実装形態では、第1のクロス積生成器1110は、2つのシンボルYnとYn+1との間の位相誤差を決定するために、所与のパイロットシンボルYnと先行するパイロットシンボルYn+1との間のベクトルクロス積を形成する。このことは、受信された通信信号の位相回転における誤差の低雑音(たとえば、ただしエイリアスされた)測度をもたらす。第1のクロス積生成器1110は、決定された位相誤差を表す低雑音周波数オフセット推定値fLNを出力し得る。
受信されたパイロットシンボルは、2つ以上の半シンボルに分けられる(1430)。たとえば、パイロット分割器1130は、受信されたパイロットシンボルYnを実質的に等しい長さの2つの半分Yn1およびYn2に分割し得る。いくつかの実装形態では、パイロット分割器1130は、第1の半シンボルYn1が事実上、第2の半シンボルYn2に時間的に「先行する」ように、パイロットシンボルYnごとの累積されたパイロット信号データをシンボル期間の半分に分けることができる。
第2のクロス積生成器1120は、非エイリアス周波数オフセット推定値を生成するために、半シンボルのベクトルクロス積を取る(1440)。いくつかの実施形態の場合、第2のクロス積生成器1120は、2つの半シンボル間の位相誤差を決定するために、第1の半分のパイロットシンボルYn1と第2の半分のパイロットシンボルYn2との間のベクトルクロス積を形成する。このことは、受信された通信信号の位相回転における誤差の非エイリアス(たとえば、ただし雑音が多い)測度をもたらす。第2のクロス積生成器1120は、決定された位相誤差を表す非エイリアス周波数オフセット推定値fUNを出力し得る。
非エイリアス周波数オフセット推定値は、低雑音周波数オフセット推定値のエイリアシング間隔を決定するために使用され得る(1450)。上記で説明したように、低雑音周波数オフセット推定値fLNは、(たとえば、上記の式2に示すように)エイリアスされているが雑音に対してよりロバストであるが、非エイリアス周波数オフセット推定値fUNは、(たとえば、上記の式3に示すように)非エイリアスされているがより雑音を受けやすい。さらに、非エイリアス周波数オフセット推定値fUNにおける雑音に起因する周波数変動は、低雑音周波数オフセット推定値fLNにおけるエイリアシングに起因する周波数変動と比較して無視できるものであり得る(たとえば、
)。したがって、いくつかの実装形態では、エイリアス解除モジュール1140は、(たとえば、Nについて式4を解くことによって)エイリアシング間隔を決定するために、(たとえば、雑音成分nを除去した上で式3を式2に代入することによって)非エイリアス周波数オフセット推定値fUNを低雑音周波数オフセット推定値fLNと組み合わせ得る。
最後に、ハイブリッド周波数オフセット検出器1100は、低雑音周波数オフセット推定値をエイリアス解除するために、決定されたエイリアシング間隔を使用し得る(1460)。いくつかの実装形態の場合、エイリアス解除モジュール1140は、エイリアシング間隔Nを式2に代入し、実際の周波数オフセット推定値fOFFについて解くことによって、ハイブリッド周波数オフセット推定値fHを生成し得る。その結果、ハイブリッド周波数オフセット推定値fHは、低雑音周波数オフセット推定値fLNよりも正確(たとえば、非エイリアス)であり、非エイリアス周波数オフセット推定値fUNよりもロバストである(たとえば、雑音が少ない)場合がある。
図15は、一連の相互に関係する機能モジュールとして表される例示的なユーザ端末または装置1500を示す。単一のパイロットバーストに基づいて第1の周波数オフセット推定値を決定するためのモジュール1510は、いくつかの態様では、たとえば、本明細書で説明するプロセッサ(たとえば、プロセッサ1220)および/または本明細書で説明するシングルバースト周波数弁別器(たとえば、シングルバースト周波数弁別器820)に少なくとも対応し得る。複数のパイロットバーストに基づいて第2の周波数オフセット推定値を決定するためのモジュール1520は、いくつかの態様では、たとえば、本明細書で説明するプロセッサ(たとえば、プロセッサ1220)および/またはマルチバースト周波数弁別器(たとえば、マルチバースト周波数弁別器810)に少なくとも対応し得る。第1の周波数オフセット推定値と第2の周波数オフセット推定値の組合せに基づいてハイブリッド周波数オフセット推定値を決定するためのモジュール1530は、いくつかの態様では、たとえば、本明細書で説明するプロセッサ(たとえば、プロセッサ1220)および/またはエイリアス解除モジュール(たとえば、エイリアス解除モジュール830)に少なくとも対応し得る。
いくつかの実装形態の場合、モジュール1530は、第1の周波数オフセット推定値に基づいて第2の周波数オフセット推定値のエイリアシング間隔を決定するためのサブモジュール1532を含み得、サブモジュール1532は、いくつかの態様では、たとえば、本明細書で説明するプロセッサ(たとえば、プロセッサ1220)および/または本明細書で説明するエイリアス検出器(たとえば、エイリアス解除モジュール1140)に少なくとも対応し得る。モジュール1530は、エイリアシング間隔に基づいて第2の周波数オフセット推定値をエイリアス解除するためのサブモジュール1534をさらに含み得、サブモジュール1534は、いくつかの態様では、たとえば、本明細書で説明するプロセッサ(たとえば、プロセッサ1220)および/または本明細書で説明するエイリアス解除モジュール(たとえば、エイリアス解除モジュール1140)に少なくとも対応し得る。
図15のモジュールの機能は、本明細書の教示に一致する様々な方法で実装され得る。いくつかの設計では、これらのモジュールの機能は、1つまたは複数の電気構成要素として実装され得る。いくつかの設計では、これらのモジュールの機能は、1つまたは複数のプロセッサ構成要素を含む処理システムとして実装され得る。いくつかの設計では、これらのモジュールの機能は、たとえば、1つまたは複数の集積回路(たとえば、ASIC)の少なくとも一部分を使用して実装され得る。本明細書で説明するように、集積回路は、プロセッサ、ソフトウェア、他の関連する構成要素、またはそれらの何らかの組合せを含み得る。したがって、異なるモジュールの機能は、たとえば、集積回路の異なるサブセットとして、ソフトウェアモジュールのセットの異なるサブセットとして、またはそれらの組合せとして実装され得る。また、(たとえば、集積回路の、および/またはソフトウェアモジュールのセットの)所与のサブセットは、2つ以上のモジュールに関する機能の少なくとも一部分を実現する場合があることが諒解されよう。
加えて、図15によって表される構成要素および機能、ならびに本明細書で説明する他の構成要素および機能は、任意の適切な手段を使用して実装され得る。そのような手段はまた、少なくとも部分的に、本明細書で教示する対応する構造を使用して実装され得る。たとえば、図15の「ためのモジュール」構成要素に関して上記で説明した構成要素は、同様に指定された「ための手段」機能にも対応し得る。したがって、いくつかの態様では、そのような手段のうちの1つまたは複数は、プロセッサ構成要素、集積回路、または本明細書で教示する他の適切な構造のうちの1つまたは複数を使用して実装され得る。
例示のためにのみ、衛星通信システムの文脈において例示的な実装形態について説明した。例示的な実装形態は、他のワイヤレス通信システム(たとえば、セルラーネットワーク、ピコネットワーク、フェムトネットワークなど)に等しく適用可能であり得ることを理解されたい。たとえば、本明細書で説明する周波数オフセット推定技法は、IEEE802.11規格ファミリー、Bluetooth(登録商標)、HiperLAN(IEEE802.11規格に相当する、主にヨーロッパで使用されるワイヤレス規格のセット)、およびワイヤレスシグナリング技法によって支配される通信に適用可能であり得る。
当業者は、情報および信号が、様々な異なる技術および技法のいずれかを使用して表され得ることを諒解されよう。たとえば、上記の説明全体にわたって言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、光場もしくは光学粒子、またはそれらの任意の組合せによって表され得る。
さらに、当業者は、本明細書で開示する態様に関して説明する様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップが、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはその両方の組合せとして実装され得ることを諒解されよう。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップについて、上記では概してそれらの機能に関して説明した。そのような機能がハードウェアとして実装されるかソフトウェアとして実装されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課される設計制約に依存する。当業者は、説明した機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実装し得るが、そのような実装決定は、本開示の範囲からの逸脱を引き起こすものと解釈されるべきではない。
本明細書で開示する態様に関して説明する方法、シーケンスまたはアルゴリズムは、直接ハードウェアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、またはそれら2つの組合せにおいて具現化され得る。ソフトウェアモジュールは、RAMメモリ、フラッシュメモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、CD-ROM、または当技術分野で知られている任意の他の形態の記憶媒体内に存在し得る。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替として、記憶媒体はプロセッサと一体である場合がある。
したがって、本開示の一態様は、非静止衛星通信システムにおける時間および周波数の同期のための方法を具現化する非一時的コンピュータ可読媒体を含むことができる。「非一時的」という用語は、いかなる物理記憶媒体またはメモリも除外せず、特に、ダイナミックメモリ(たとえば、従来のランダムアクセスメモリ(RAM))を除外するのではなく、媒体が一時的な伝搬信号と解釈され得るという解釈のみを除外する。
上記の開示は例示的な態様を示すが、添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、本明細書において様々な変更および修正が行われ得ることに留意されたい。本明細書で説明する態様による方法クレームの機能、ステップまたはアクションは、別段に明記されていない限り、任意の特定の順序で実行される必要はない。さらに、要素は、単数形で説明または請求される場合があるが、単数形への限定が明示的に述べられていない限り、複数形が企図される。したがって、本開示は、図示の例に限定されず、本明細書で説明する機能を実行するための任意の手段は、本開示の態様に含まれる。
100 衛星通信システム、衛星システム
106 インフラストラクチャ
108 インターネット
110 PSTN
200、201 ゲートウェイ
205 アンテナ
210 RFサブシステム
212 RFトランシーバ
214 RFコントローラ
216 アンテナコントローラ
220 デジタルサブシステム
222 デジタル受信機モジュール
224 デジタル送信機モジュール
226 ベースバンドプロセッサ
228 制御プロセッサ
230 公衆交換電話網(PSTN)インターフェース、PSTNインターフェース
240 ローカルエリアネットワーク(LAN)インターフェース、LANインターフェース
245 ゲートウェイインターフェース
250 ゲートウェイコントローラ
251 ローカル時間、周波数、および位置基準
300 衛星
301F 順方向フィーダリンク
301R 戻り方向フィーダリンク
302F 順方向サービスリンク
302R 戻り方向サービスリンク
310 順方向トランスポンダ
311(1)〜311(N)、321(1)〜321(N) 第1のバンドパスフィルタ
312(1)〜312(N)、322(1)〜322(N) 第1のLNA
313(1)〜313(N)、323(1)〜323(N) 周波数変換器
314(1)〜314(N)、324(1)〜324(N) 第2のLNA
315(1)〜315(N)、325(1)〜325(N) 第2のバンドパスフィルタ
316(1)〜316(N)、326 PA
320 戻りトランスポンダ
330 発振器
340 コントローラ
351〜352 順方向リンクアンテナ
361〜362 戻り方向リンクアンテナ
352(1)〜352(N)、361(1)〜361(N) アンテナ
400、401 ユーザ端末(UT)、UT
410 アンテナ
412 デュプレクサ要素
414 アナログ受信機
416A〜416N デジタルデータ受信機
418 サーチャ受信機
420 ユーザ端末制御プロセッサ、制御プロセッサ
422 デジタルベースバンド回路
426 送信変調器
428 電力コントローラ
430 送信電力増幅器
432 メモリ、ストレージまたはメモリ要素
434 ローカル時間、周波数および/または位置基準
450 UEインターフェース回路
500、501 ユーザ機器(UE)、UE
502 LANインターフェース
504 アンテナ
506 ワイドエリアネットワーク(WAN)トランシーバ、WANトランシーバ
508 ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)トランシーバ、WLANトランシーバ
510 衛星測位システム(SPS)受信機、SPS受信機
512 プロセッサ
514 動きセンサ
516 メモリ
518 データ
520 命令
522 ユーザインターフェース
524 マイクロフォン/スピーカ
526 キーパッド
528 ディスプレイ
600 FTL
602 信号
604 パイロットシンボル
606 周波数オフセット推定値(FOE)、FOE
610 回転器
620 間引器
630 擬似雑音(PN)逆拡散器、PN逆拡散器
640 パイロット復号器
650 累積器
660 ハイブリッド周波数オフセット検出器
700 周波数図
800 ハイブリッド周波数オフセット検出器
802 パイロットバースト
810 マルチバースト周波数弁別器
820 シングルバースト周波数弁別器
830 エイリアス解除モジュール
900A タイミング図
900B タイミング図
910 第1のパイロットバースト
920 第2のパイロットバースト
930 単一のパイロットバースト
932 分割パイロット(SP)バースト、第1の分割パイロットバースト
934 分割パイロット(SP)バースト、第2の分割パイロットバースト
1000 周波数図
1100 ハイブリッド周波数オフセット検出器
1110 第1のクロス積生成器
1120 第2のクロス積生成器
1130 パイロット分割器
1140 エイリアス解除モジュール
1160 遅延段
1200 ユーザ端末
1210 トランシーバ
1220 プロセッサ
1230 メモリ
1232 パイロットシンボルストア
1234 分割パイロット(SP)周波数弁別ソフトウェアモジュール
1236 マルチパイロット(MP)周波数弁別ソフトウェアモジュール
1238 ハイブリッド周波数オフセットソフトウェアモジュール
1240(1)〜1240(n) アンテナ
1300 ハイブリッド周波数オフセット推定動作、動作
1400 動作
1500 ユーザ端末または装置
1510 単一のパイロットバーストに基づいて第1の周波数オフセット推定値を決定するためのモジュール
1520 複数のパイロットバーストに基づいて第2の周波数オフセット推定値を決定するためのモジュール
1530 第1の周波数オフセット推定値と第2の周波数オフセット推定値の組合せに基づいてハイブリッド周波数オフセット推定値を決定するためのモジュール
1532 第1の周波数オフセット推定値に基づいて第2の周波数オフセット推定値のエイリアシング間隔を決定するためのサブモジュール
1534 エイリアシング間隔に基づいて第2の周波数オフセット推定値をエイリアス解除するためのサブモジュール

Claims (21)

  1. 受信された信号の周波数オフセットを推定する方法であって、
    送信機から複数のパイロット信号を受信するステップと、
    前記複数のパイロット信号のうちの第1のパイロット信号を2つ以上の分割パイロット信号に分け、前記2つ以上の分割パイロット信号のベクトルクロス積を取ることによって、非エイリアス周波数オフセット推定値を決定するステップと、
    前記第1のパイロット信号と遅延された第1のパイロット信号との間のベクトルクロス積に基づいて、低雑音周波数オフセット推定値を決定するステップであって、前記低雑音周波数オフセット推定値が、前記非エイリアス周波数オフセット推定値よりも雑音を受けにくい、ステップと、
    前記非エイリアス周波数オフセット推定値および前記低雑音周波数オフセット推定値に少なくとも部分的に基づいて、ハイブリッド周波数オフセット推定値を生成するステップであって、前記ハイブリッド周波数オフセット推定値が非エイリアスであり、前記非エイリアス周波数オフセット推定値よりも低い推定雑音を有する、ステップと
    を備える、方法。
  2. 前記パイロット信号が、ドップラー効果を受けて受信される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記ハイブリッド周波数オフセット推定値を前記生成するステップが、
    前記非エイリアス周波数オフセット推定値および前記低雑音周波数オフセット推定値を組み合わせるステップ
    を備える、請求項1に記載の方法。
  4. 前記低雑音周波数オフセット推定値がエイリアスされる、請求項3に記載の方法。
  5. 前記組み合わせるステップが、
    前記非エイリアス周波数オフセット推定値を使用して前記低雑音周波数オフセット推定値をエイリアス解除するステップ
    を備える、請求項4に記載の方法。
  6. 前記エイリアス解除するステップが、
    前記低雑音周波数オフセット推定値のエイリアシング間隔を決定するために、前記非エイリアス周波数オフセット推定値を前記低雑音周波数オフセット推定値と比較するステップと、
    前記決定されたエイリアシング間隔に少なくとも部分的に基づいて、前記低雑音周波数オフセット推定値を再計算するステップと
    を備える、請求項5に記載の方法。
  7. ワイヤレス通信デバイスであって、
    送信機から複数のパイロット信号を受信するための受信機と、
    1つまたは複数のプロセッサと、
    前記1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、前記ワイヤレス通信デバイスに、
    前記複数のパイロット信号のうちの第1のパイロット信号を2つ以上の分割パイロット信号に分け、前記2つ以上の分割パイロット信号のベクトルクロス積を取ることによって、非エイリアス周波数オフセット推定値を決定することと、
    前記第1のパイロット信号と遅延された第1のパイロット信号との間のベクトルクロス積に基づいて、低雑音周波数オフセット推定値を決定することであって、前記低雑音周波数オフセット推定値が、前記非エイリアス周波数オフセット推定値よりも雑音を受けにくい、決定することと、
    前記非エイリアス周波数オフセット推定値および前記低雑音周波数オフセット推定値に少なくとも部分的に基づいて、ハイブリッド周波数オフセット推定値を生成することであって、前記ハイブリッド周波数オフセット推定値が非エイリアスであり、前記非エイリアス周波数オフセット推定値よりも低い推定雑音を有する、生成することと
    を行わせる命令を記憶するメモリと
    を備える、ワイヤレス通信デバイス。
  8. 前記パイロット信号が、ドップラー効果を受けて受信される、請求項7に記載のワイヤレス通信デバイス。
  9. 前記ハイブリッド周波数オフセット推定値を生成するための前記命令の実行が、前記ワイヤレス通信デバイスに、
    前記非エイリアス周波数オフセット推定値および前記低雑音周波数オフセット推定値を組み合わせる
    ことを行わせる、請求項7に記載のワイヤレス通信デバイス。
  10. 前記低雑音周波数オフセット推定値がエイリアスされる、請求項9に記載のワイヤレス通信デバイス。
  11. 前記非エイリアス周波数オフセット推定値および前記低雑音周波数オフセット推定値を組み合わせるための前記命令の実行が、前記ワイヤレス通信デバイスに、
    前記非エイリアス周波数オフセット推定値を使用して前記低雑音周波数オフセット推定値をエイリアス解除する
    ことを行わせる、請求項10に記載のワイヤレス通信デバイス。
  12. 前記低雑音周波数オフセット推定値をエイリアス解除するための前記命令の実行がさらに、前記ワイヤレス通信デバイスに、
    前記低雑音周波数オフセット推定値のエイリアシング間隔を決定するために、前記非エイリアス周波数オフセット推定値を前記低雑音周波数オフセット推定値と比較することと、
    前記決定されたエイリアシング間隔に少なくとも部分的に基づいて、前記低雑音周波数オフセット推定値を再計算することと
    を行わせる、請求項11に記載のワイヤレス通信デバイス。
  13. ワイヤレス通信デバイスであって、
    送信機から複数のパイロット信号を受信するための手段と、
    前記複数のパイロット信号のうちの第1のパイロット信号を2つ以上の分割パイロット信号に分け、前記2つ以上の分割パイロット信号のベクトルクロス積を取ることによって、非エイリアス周波数オフセット推定値を決定するための手段と、
    前記第1のパイロット信号と遅延された第1のパイロット信号との間のベクトルクロス積に基づいて、低雑音周波数オフセット推定値を決定するための手段であって、前記低雑音周波数オフセット推定値が、前記非エイリアス周波数オフセット推定値よりも雑音を受けにくい、手段と、
    前記非エイリアス周波数オフセット推定値および前記低雑音周波数オフセット推定値に少なくとも部分的に基づいて、ハイブリッド周波数オフセット推定値を生成するための手段であって、前記ハイブリッド周波数オフセット推定値が非エイリアスであり、前記非エイリアス周波数オフセット推定値よりも低い推定雑音を有する、手段と
    を備える、ワイヤレス通信デバイス。
  14. 前記パイロット信号が、ドップラー効果を受けて受信される、請求項13に記載のワイヤレス通信デバイス。
  15. 前記ハイブリッド周波数オフセット推定値を生成するための前記手段が、
    前記非エイリアス周波数オフセット推定値および前記低雑音周波数オフセット推定値を組み合わせる
    ことである、請求項13に記載のワイヤレス通信デバイス。
  16. 前記低雑音周波数オフセット推定値がエイリアスされる、請求項15に記載のワイヤレス通信デバイス。
  17. 前記非エイリアス周波数オフセット推定値を使用して前記低雑音周波数オフセット推定値をエイリアス解除するための手段
    をさらに備える、請求項16に記載のワイヤレス通信デバイス。
  18. 前記低雑音周波数オフセット推定値をエイリアス解除するための前記手段が、
    前記低雑音周波数オフセット推定値のエイリアシング間隔を決定するために、前記非エイリアス周波数オフセット推定値を前記低雑音周波数オフセット推定値と比較することと、
    前記決定されたエイリアシング間隔に少なくとも部分的に基づいて、前記低雑音周波数オフセット推定値を再計算することと
    である、請求項17に記載のワイヤレス通信デバイス。
  19. ワイヤレス通信デバイス内に設けられた1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、前記ワイヤレス通信デバイスに、
    送信機から複数のパイロット信号を受信することと、
    前記複数のパイロット信号のうちの第1のパイロット信号を2つ以上の分割パイロット信号に分け、前記2つ以上の分割パイロット信号のベクトルクロス積を取ることによって、非エイリアス周波数オフセット推定値を決定することと、
    前記第1のパイロット信号と遅延された第1のパイロット信号との間のベクトルクロス積に基づいて、低雑音周波数オフセット推定値を決定することであって、前記低雑音周波数オフセット推定値が、前記非エイリアス周波数オフセット推定値よりも雑音を受けにくい、決定することと、
    前記非エイリアス周波数オフセット推定値および前記低雑音周波数オフセット推定値に少なくとも部分的に基づいて、ハイブリッド周波数オフセット推定値を生成することであって、前記ハイブリッド周波数オフセット推定値が非エイリアスであり、前記非エイリアス周波数オフセット推定値よりも低い推定雑音を有する、生成することと
    を行わせる命令を記憶する、非一時的コンピュータ可読記録媒体。
  20. 前記ハイブリッド周波数オフセット推定値を生成するための前記命令の実行が、前記ワイヤレス通信デバイスに、
    前記非エイリアス周波数オフセット推定値および前記低雑音周波数オフセット推定値を組み合わせる
    ことを行わせる、請求項19に記載の非一時的コンピュータ可読記録媒体。
  21. 前記非エイリアス周波数オフセット推定値および前記低雑音周波数オフセット推定値を組み合わせるための前記命令の実行が、前記ワイヤレス通信デバイスに、
    前記非エイリアス周波数オフセット推定値を使用して前記低雑音周波数オフセット推定値をエイリアス解除する
    ことを行わせる、請求項19に記載の非一時的コンピュータ可読記録媒体。
JP2018515030A 2015-09-24 2016-09-13 スパースパイロットを用いた周波数追跡 Expired - Fee Related JP6499376B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/864,831 US9525477B1 (en) 2015-09-24 2015-09-24 Frequency tracking with sparse pilots
US14/864,831 2015-09-24
PCT/US2016/051547 WO2017053133A1 (en) 2015-09-24 2016-09-13 Frequency tracking with sparse pilots

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018537013A JP2018537013A (ja) 2018-12-13
JP6499376B2 true JP6499376B2 (ja) 2019-04-10

Family

ID=56997571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018515030A Expired - Fee Related JP6499376B2 (ja) 2015-09-24 2016-09-13 スパースパイロットを用いた周波数追跡

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9525477B1 (ja)
EP (1) EP3353969B1 (ja)
JP (1) JP6499376B2 (ja)
CN (1) CN108028819B (ja)
WO (1) WO2017053133A1 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JOP20200018A1 (ar) * 2017-08-01 2022-10-30 Viasat Inc تخفيف التوهج في عُقَد الوصول الخاصة بالأقمار الصناعية الموزعة جغرافيًا
US10756860B2 (en) 2018-11-05 2020-08-25 XCOM Labs, Inc. Distributed multiple-input multiple-output downlink configuration
US10812216B2 (en) 2018-11-05 2020-10-20 XCOM Labs, Inc. Cooperative multiple-input multiple-output downlink scheduling
US10659112B1 (en) 2018-11-05 2020-05-19 XCOM Labs, Inc. User equipment assisted multiple-input multiple-output downlink configuration
US10432272B1 (en) 2018-11-05 2019-10-01 XCOM Labs, Inc. Variable multiple-input multiple-output downlink user equipment
KR20210087089A (ko) 2018-11-27 2021-07-09 엑스콤 랩스 인코퍼레이티드 넌-코히어런트 협력 다중 입출력 통신
US11063645B2 (en) 2018-12-18 2021-07-13 XCOM Labs, Inc. Methods of wirelessly communicating with a group of devices
US10756795B2 (en) 2018-12-18 2020-08-25 XCOM Labs, Inc. User equipment with cellular link and peer-to-peer link
US11330649B2 (en) 2019-01-25 2022-05-10 XCOM Labs, Inc. Methods and systems of multi-link peer-to-peer communications
US10756767B1 (en) 2019-02-05 2020-08-25 XCOM Labs, Inc. User equipment for wirelessly communicating cellular signal with another user equipment
US10735057B1 (en) 2019-04-29 2020-08-04 XCOM Labs, Inc. Uplink user equipment selection
US10686502B1 (en) 2019-04-29 2020-06-16 XCOM Labs, Inc. Downlink user equipment selection
US11411778B2 (en) 2019-07-12 2022-08-09 XCOM Labs, Inc. Time-division duplex multiple input multiple output calibration
US11411779B2 (en) 2020-03-31 2022-08-09 XCOM Labs, Inc. Reference signal channel estimation
US11259250B2 (en) * 2020-04-10 2022-02-22 Totum Labs, Inc. System and method for selecting zero doppler transmission
CN113126131B (zh) * 2021-03-25 2022-04-22 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种超低失真导航信号采集及无混叠分离方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6606363B1 (en) * 1999-12-28 2003-08-12 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and apparatus for estimating a frequency offset by combining pilot symbols and data symbols
AU2002952566A0 (en) 2002-11-07 2002-11-21 Dspace Pty Ltd Pilot symbol patterns in communication systems
US8064528B2 (en) 2003-05-21 2011-11-22 Regents Of The University Of Minnesota Estimating frequency-offsets and multi-antenna channels in MIMO OFDM systems
US7961696B2 (en) 2004-06-24 2011-06-14 Nortel Networks Limited Preambles in OFDMA system
US8045628B2 (en) 2007-10-18 2011-10-25 Nokia Corporation Digital video broadcast service discovery
US7652980B2 (en) 2007-11-02 2010-01-26 Nokia Corporation Orthogonal frequency division multiplexing synchronization
US8270502B2 (en) * 2007-12-14 2012-09-18 Agere Systems Inc. Timing-frequency offset and carrier-frequency offset estimations for multi-carrier modulated signals using pilot tones
CN101630961B (zh) * 2008-07-18 2014-11-12 美满电子科技(上海)有限公司 频偏估计设备、方法和通信装置
CN102342072B (zh) * 2009-03-06 2015-09-23 瑞典爱立信有限公司 补偿正交频分复用无线无线电传送系统中载频偏移的方法和设备
KR101505091B1 (ko) * 2009-05-19 2015-03-31 삼성전자주식회사 직교주파수분할 방식 기반의 무선통신 시스템에서 초기 동기화를 위한 장치 및 방법
CN102148789A (zh) * 2010-02-08 2011-08-10 清华大学 多载波调制信号的接收方法和装置
EP2876837B1 (en) * 2012-08-24 2017-05-10 Huawei Technologies Co., Ltd. Method and device of frame synchronization of wireless system and wireless system
EP4024703A1 (en) * 2013-09-12 2022-07-06 Vayyar Imaging Ltd. Apparatus and methods for signal generation, reception, and self-calibration

Also Published As

Publication number Publication date
US9525477B1 (en) 2016-12-20
JP2018537013A (ja) 2018-12-13
EP3353969A1 (en) 2018-08-01
EP3353969B1 (en) 2020-12-02
CN108028819B (zh) 2019-05-07
CN108028819A (zh) 2018-05-11
WO2017053133A1 (en) 2017-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6499376B2 (ja) スパースパイロットを用いた周波数追跡
CN107408978B (zh) 用于时间或频率同步的方法、设备和介质
KR102046733B1 (ko) 저궤도 (leo) 위성 시스템들에서의 위성간 핸드오버들을 위한 방법 및 장치
TWI691175B (zh) 衛星通訊系統中的通道品質回饋
KR102291892B1 (ko) Ｎｇｓｏ 위성들을 위한 ｅｐｆｄ 커버리지의 개선
JP6731941B2 (ja) 対地球非静止衛星システムの干渉制限値の超過を回避するための方法および装置
JP6412294B1 (ja) コンパスなしでのｌｅｏ衛星の獲得
US9538538B2 (en) Satellite beam power backoff
KR102449640B1 (ko) 자율적 위성 자동 이득 제어

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181203

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190218

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190314

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6499376

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees