KR100506579B1 - 통신 시스템에서 주파수 오프셋 결정 - Google Patents

통신 시스템에서 주파수 오프셋 결정 Download PDF

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Abstract

통신시스템에 있어서 사용자 터미널의 발진기 에러 또는 도플러 효과에 의해 발생되는 주파수 오프셋을 결정하는 방법 및 장치를 제공한다. 상기 시스템 (100) 은, 하나 이상의 사용자 터미널 (124, 126) 및 소정의 궤도 위치 또는 패턴을 갖는 위성 (116, 118) 을 통해 통신하는 기지국 (112) 또는 게이트웨이 (120, 122) 를 구비한다. 통신신호 (500) 는, 사용되는 경우, 게이트웨이와 전송위성 사이와 같은, 주지된 도플러 효과에 대해 사전보정 (512) 된다. 상기 사용자 터미널은 기준 발진기 (516, 518) 에 대하여 신호주파수를 결정하고, 임의의 검출된 차이를 도플러로부터 완전히 유래한 것으로 다룬다. 상기 주파수 차이는 리버스 링크 송신 (524, 526) 의 데이터로서 전송되거나 또는 송신 (522, 526) 에 대한 사전보정 인자로서 사용된다. 리버스 링크 사용자 터미널 신호들의 주파수가 게이트웨이 (528) 에서 측정되고, 주지된 도플러 효과를 다시 보상하여, 공칭 에러 측정 (530) 을 제공한다. 그 다음에, 측정된 주파수 에러 또는 오프셋는 반으로 나누어져 도플러 시프트 에러에 도달하거나, 또는 반으로 나누어지고 적절한 주파수로 스케일링되어 사용자 터미널 발진기 에러 (532) 에 도달한다. 검출된 에러는 사용자 터미널 (534) 로 송신되어 발진기 출력주파수를 보정하는 데 사용되거나, 또는 사용자 터미널의 타이밍을 조정하거나, 또는 사용자 터미널에 대한 시간 트랙킹 할 수 있다. 선택적으로, 상기 검출된 에러는 게이트웨이 또는 기지국 (538, 540) 에 의한 사용을 위해 후속 신호의 데이터로서 포함될 수도 있다.

Description

통신 시스템에서 주파수 오프셋 결정{DETERMINATION OF FREQUENCY IN COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 주파수와 타이밍을 제어하는 것에 관한 것으로, 구체적으로 말하면, 통신 시스템의 수신기에서 사용되는 기준 발진기에서 주파수 에러를 결정하고 보상하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 송신기와 수신기 사이의 상대적인 움직임에 의해 발생되는 도플러 효과를 결정하고 보상하는 기술에 관한 것이다.
무선 데이타 또는 전화 시스템과 같은 일반적인 발전된 지역 통신 시스템은 하나 이상의 사용자 터미널 또는 시스템 가입자에게 통신 신호를 중계하고 하나 이상의 사용자 터미널 또는 시스템 가입자로부터의 통신 신호를 중계하기 위해 미리 정해진 지역내 또는 셀(cell)내의 셀사이트라고도 하는 기지국을 사용한다. 위성기반 통신 시스템은 게이트웨이와 하나 이상의 사용자 터미널 사이에서 통신 신호를 전달하기 위해 게이트웨이라고 하는 기지국 및 하나 이상의 위성을 사용한다. 기지국과 게이트웨이는 각 사용자 터미널로부터, 다른 사용자 터미널 또는 공중전화 스위칭 네트워크와 같은 연결된 다른 통신 시스템의 사용자로의 통신 링크를 제공하게 된다.
이러한 시스템에서의 사용자 터미널은 고정되거나 또는 이동 전화와 같이 이동가능한 것이며, 게이트웨이에 인접하여 위치하거나 원거리로 위치한다.
일부 통신 시스템은 코드분할 다중 접속(CDMA) 확산-스펙트럼 신호를 채용한다. 이에 대한 예는, 미국특허 제 4,901,307 (1990.2.13) ("Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite Or Terrestrial Repeaters") 및 1995년 1월 4일에 출원된 미국 특허출원 제 08/368,570 호 ("Method And Apparatus For Using Full Spectrum Transmitted Power In A Spread Spectrum Communication System For Tracking Individual Recipient Phase Time And Energy") 가 있으며, 이들 모두는 본 발명의 출원인에 양도된 것으로 여기서 참고로 하고 있다.
일반적인 확산-스펙트럼 통신 시스템에서, 하나 이상의 통신 신호로서의 전달을 위한 반송 신호를 변조하기 전에, 미리 정해진 스펙트럼의 대역에 대해 정보신호를 변조 또는 "확산" 하기 위해 하나 이상의 미리 선택된 의사(pseudo) 노이즈를 사용한다. PN 코드 스프레딩 - 당 기술분야에서 잘 알려져 있는 확산-스펙트럼 전송 방법 -은 데이타 신호 보다 훨씬 큰 대역폭으로 전송하기 위한 신호를 발생시킨다. 기지국 또는 게이트웨이-사용자 터미널 통신 경로 또는 링크에서, 다중경로 신호를 구별하기 위해서 뿐만 아니라, 다른 기지국에 의해 전달된 신호 또는 다른 빔들에 대한 신호를 구별하기 위해 PN 스프레딩 코드 또는 이진열을 사용한다. 이 것을 포워드 링크라고도 한다.
일반적인 CDMA 확산-스펙트럼 시스템에서, 포워드 링크상의 셀 또는 위성 서브빔내의 다양한 사용자 터미널을 위한 신호를 구별하기 위해 채널화 코드를 사용한다. 각 사용자 트랜시버는 고유의 "채널화" 직교 신호를 사용하여 포워드 링크에 제공된 고유 직교 채널을 갖고 있다. 이들 채널에 전송된 신호들은 일반적으로 "트래픽 신호" 라 한다. 추가적인 포워드 링크 채널 또는 신호가 "페이징", 동기화" 및 시스템 사용자에게 전송된 다른 신호를 위해 제공된다. 채널화 코드를 수행하기 위해 일반적으로 Walsh 함수를 사용한다.
이러한 형태의 전송 장치의 작동에 대한 추가적인 상세 내용은 미국특허 제 5,103,459 호("System And Method For Generating Signal Waveforms In A CDMA Cellular Telephone") 에서 알 수 있으며, 이 특허 또한 본 출원인에 양도된 것으로 여기서 참고로 관련되어 있다.
상기 미국특허에서 개시된 CDMA 확산-스펙트럼 통신 시스템에서는, 포워드 링크 사용자 터미널 통신을 위해 코히어런트 변조 및 복조를 사용하고 있다. 이러한 것을 사용하는 통신 시스템에서, "파일럿" 반송신호 또는 간단히 "파일럿 신호" 가 포워드링크 신호를 위한 코히어런트 위상 기준으로서 사용된다. 파일럿 신호는 일반적으로 데이타 변조를 포함하지 않는 신호이며, 커버리지 영역에 걸쳐 기준으로서 게이트웨이 또는 기지국에 의해 전송된다.
초기 시스템 동기화 및 기지국 또는 게이트웨이에 의해 전송된 다른 신호의 시간, 주파수 및 위상 트랙킹을 얻기 위해 파일럿 신호가 사용자 터미널에 의해 사용된다. 파일럿 신호 캐리어를 트랙킹해서 얻어진 위상 정보는 다른 시스템 신호 또는 트래픽(데이타) 신호의 코히어런트 복조를 위한 캐리어 위상 기준으로 사용된다. 이러한 기술은, 많은 트래픽 신호가 공통 파일럿 신호를 위상 기준으로서 공유할 수 있게 하고, 저렴하고 더욱 효과적인 트랙킹 메커니즘을 얻을 수 있게 한다. 일반적으로, 단일 파일럿 신호는 CDMA 채널 또는 서브빔이라고 불리며 사용된 각 주파수를 위한 각각의 기지국 또는 게이트웨이에 의해 통상적으로 전송되며, 그 소스로부터 그 주파수를 통해 신호를 수신하는 모든 사용자 터미널에 의해 공유된다.
사용자 터미널이 트래픽 신호를 수신하지 않거나 전송하지 않을 때, 페이징 신호 또는 채널로 알려진 하나 이상의 신호를 사용하여 정보를 터미널에 전달할 수 있다. 예컨대, 특별한 이동전화에 통화가 걸린 경우, 기지국 또는 게이트웨이는 페이징 신호를 사용해 그 이동전화를 울리게 한다. 페이징 신호는 통화의 존재를 지정하기 위해, 어떤 트래픽 채널을 사용할 것인가를 지정하기 위해 사용되며, 또한 시스템 가입자 특정 메시지와 함께 시스템 오버헤드 정보를 분배하기 위해 사용된다. 통신 시스템은 수개의 페이징 신호 또는 채널을 가질 수 있다. 시간 동기화를 용이하게 하는데 유용한 시스템 정보를 전달하는데 동기화 신호를 사용할 수 있다. 이러한 모든 신호는 파일럿 신호와 유사한 방식으로 공유된 소오스로서 작용한다.
사용자 터미널는 리버스 링크를 통해 액세스 신호를 보냄으로써 페이징 신호상의 메시지에 응답할 수 있다. 리버스 링크는 사용자 터미널로부터 기지국 또는 게이트웨이로의 신호경로이다. 통화를 발생시킬 때 액세스 신호는 또한 사용자 터미널에서 사용되며 또한 종종 액세스 프로브라고도 불린다. 또한, 직교가 아닌 추가적인 긴 PN 코드가 리버스 링크 트래픽 채널을 생성하기 위해 일반적으로 사용된다. 동시에, 리버스 링크 데이타 트랜스퍼를 개선하기 위해 한 세트의 직교 코드를 사용할 수 있다. 여느 통신 시스템에서 처럼, 포워드 링크 통신 신호가 사용자 터미널에 수신되어 다음 처리를 위해 베이스밴드 주파수로 다운컨버트된다. 일단 다운컨버트되면, 수신되고 있는 특정 파일럿 신호를 검출하고 또한 관련된 페이징, 동기화 및 트래픽 신호를 복조하기 위해 신호들이 디지탈 방식으로 처리된다. 확산 스펙트럼 시스템에서는, 신호를 디스프레딩하기 위해 PN 스프레딩 코드가 복조동안에 가해지게 되며 채널화 코드가 데이타를 주기 위해 신호들과 상관된다.
수신, 다운컨버젼 및 복조 처리가 이러한 시스템에서 정확히 작동하기 위해서는, 사용자 터미널은 처리되는 신호를 전송하는 기지국 또는 게이트웨이와 함께 공통 주파수 기준을 공유해야 한다. 즉, 정보가 신호 캐리어의 위상으로 전달되기 때문에, 캐리어 주파수는 정확히 검출되어야 하며, 다중 캐리어의 상대 위상의 위치도 결정되어야 한다. 정확한 주파수 조절이 없으면, 캐리어는 적절히 제거될 수 없으며 디지탈 신호도 정확하게 디스프레드 및 복조될 수 없게 된다.
PN 스프레딩 코드 및 직교 채널화 코드는 적절한 시스템 타이밍 또는 신호 동기화가 없으면 정확히 제거될 수 없다. 상기 코드에 부정확한 동기화가 이루어지면, 신호는 단지 잡음이 되어 나타나게 되고 어떤 정보도 전달되지 않는다. 이러한 시스템에서 사용되는 위성, 사용자 터미널의 위치 및 코드 타이밍 오프셋의 결정도 시간 또는 상대 임시 변위에 대한 정확한 지식에 달려 있다. 적절한 클럭속도, 이벤트 타이밍 및 기지국 또는 게이트웨이에 대한 상대 시간치와 절대 연대 히스토리 또는 관계를 유지하기 위해 사용자 터미널은 국부 발진기의 정확성에 의존하게 된다.
이러한 처리를 도우기 위해, 사용자 터미널에 있는 국부 발진기 주파수원이 높은 정확도로 작동하도록 만들 수 있으며, 또는 매우 발전된 타이밍 회로 또는 주파수 발생기를 포함할 수 있다. 공지된 GPS 시스템 신호의 사용을 통해서 연대적인 정확성을 유지하기 위해 "유니버셜 타임" 을 검출하기 위한 수신기를 추가할 수 있다. 그러나, 이러한 구성요소는 일반적으로 몇몇 이유로 바람직하지 않다. 첫째로, 휴대폰과 같은 많은 상업적 분야에서 사용되기에는 그들의 재료 또는 제조비가 문제된다. 둘째는, 복잡성이 사용자 터미널의 신뢰성, 특히 일반적인 상업 환경에 영향을 준다. 또한, 더욱 복잡하고 특수하게 되어 있는 회로로 인해 전기소비도 늘어나게 되며, 이는 휴대용 통신장비에 있어서 파워셀의 수명에 나쁜 영향을 주게 된다.
기준 소오스의 출력 주파수는 다양한 형태의 피드백 제어를 통해 검사 및 조절할 수 있다. 그러나, 논-지오스테이션너리 궤도를 갖는 위성을 사용하는 통신 시스템은 높은 정도의 상대 사용자 터미널과 위성 운동을 나타내게 된다. 이리하여, 통신 링크내에서 신호의 겉보기 캐리어 주파수에서의 실질적인 도플러 변위가 얻어지게 된다. 이러한 도플러 효과는 발진기 에러를 결정할 때 또는 사용시 드리프트를 결정할 때 고려되어야 하며, 종래의 위상 잠금 루프 및 다른 피드백 제어의 사용을 줄여준다. 또한, 바람직하지 않는 복잡성이 문제를 해결하기 위해 필요하다. 이는, 이동 사용자 터미널과 통신하는 비위성 기지 통신 시스템 또는 고속으로 움직이는 다른 형태의 이동 리피터 플랫포옴에 대해서도 마찬가지이다.
그러므로, 발진기 출력 주파수에서의 드리프트 또는 부정확성을 검출할 필요성이 있는 시스템은 전달되는 신호에 대한 도플러 효과를 고려해야 한다. 불행히도, 게이트웨이와 위성간의 상대운동은 잘 규명되어 있지만, 위성과 사용자 터미널간의 상태운동은 그렇지가 않다. 현재 통신 시스템 설계는 특히 동시성 발진기 에러에서 후자의 상대운동 때문에 도플러 효과를 고려할 수 없었다.
도플러 또는 발진기 에러를 보상하기 위한 일 기술은 디스큐 버퍼 - 수신된 신호의 일부가 변위될 수 있도록 그 신호를 저장한다 - 라 불리는 것을 채용하는 것이다. 디스큐 버퍼의 크기와 저장용량은 이들이 보상할 수 있는 주파수 오프셋 또는 에러의 양의 한계를 결정하게 된다. 버퍼 크기는 비용과 회로 설계 요소에 의해 제한받는다. 불행히도, 다량의 도플러 변위에 대해서는, 보상해야할 신호 저장의 양은 일반적인 디스큐 용량을 초과하는 실정이다. 또한, 저렴한 발진기를 사용하는 시스템에서 처럼 사용자 터미널 발진기가 상당히 드리프트하거나 또는 통신중에 계속 드리프트하면, 주파수 에러는 디스큐 버퍼의 용량을 초과하며 또한 통신링크 동기화는 상실되게 된다.
그러므로, 통신 시스템 내의 사용자 터미널에 대한 발진기의 정확성 또는 주파수 튜닝 에러 및 통신 시스템 내의 사용자 터미널이 받는 도플러 효과를 분리 및 결정하기 위한 방법과 장치가 필요한 것이다. 이는 부당한 복잡성 또는 비용이 수반되지 않은 상태에서 매우 신뢰성 있게 이루어져야 한다. 특히, 사용자 터미널과 통신 신호를 전달하는 위성간의 도플러 효과를 고려하는 것이 중요하다.
(발명의 요약)
본 발명의 일 목적은 통신 시스템의 사용자 터미널에서 일어나는 수신기 발진기 에러 및 도플러 효과를 분리해 내는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 통신신호가 높은 레벨의 도플러 변위를 받게 되는 통신 시스템의 수신기 발진기에서의 에러의 상대 크기를 결정하는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 통신 시스템의 사용자 터미널에서 수신된 신호 주파수의 도플러 변위의 상대 크기를 결정하는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 이점은 최소한의 복잡성으로 상기 목적들이 이루어지며 또한 사용자 터미널 발진기 주파수를 조절할 필요가 없다는 것이다.
상기 사항 및 다른 목적, 이점 및 대상은 통신 시스템의 사용자 터미널에서 사용되는 발진기에서의 에러에 의해 생기는 것과 같은 주파수 오프셋 또는 도플러 변위를 신속히 검출하기 위한 방법과 장치로 달성된다. 일 예의 통신 시스템은 저지구궤도 위성을 사용하는 무선 확산 스펙트럼 CDMA 통신 시스템을 포함하며, 사용자 터미널는 일반적으로 무선전화이다. 그러나, 당 기술분야에 관련된 사람들에게는 명백하듯이, 본 발명은 다양한 위성 시스템 및 웨이브폼 또는 비위성 리피터 시스템에도 적용된다.
본 발명의 한 바람직한 실시예에 따르면, 아날로그 신호 송신기를 사용하여,신호는 소정의 캐리어 주파수로 게이트웨이 또는 기지국으로부터 사용자 터미널로 송신된다. 다른 형태의 신호도 사용될 수 있지만, 일반적으로 상기 신호는 파일럿 신호 또는 페이징 신호이다. 바람직하게는, 상기 신호는 기지국 또는 게이트웨이와 신호 전송에 사용되는 위성 사이에서 발생하는 도플러 주파수 변위에 대한 제 1 도플러 팩터에 대해 사전에 보정된다. 신호 전송에 위성이 사용되지 않을 때 이러한 도플러는 일반적으로 보상되지 않는다. 이러한 처리는 베이스 밴드 입력 경로에서 기지국 또는 게이트웨이 아날로그 송신기에 연결된 사전보정 소자를 사용한다.
사용자 터미널 수신기는 사용자 터미널에 도착하는 신호에 대해 예상되는 공칭 전송 캐리어에 대한 주파수 오프셋의 양을 측정한다. 이 오프셋은 사용자 터미널 발진기에 대해 상대적으로 결정되며 적절한 주파수 대역에 대해 스케일링된다. 이렇게 측정된 오프셋은 위성과 사용자 터미널 사이에서 생기는 제 2 도플러 팩터 또는 도플러 변위로부터의 결과로서 취급되며, 적절한 리턴 또는 리버스 링크 통신 신호를 발생시키는데 사용될 수 있는 요구되는 주파수 사전보정 팩터를 만들게 된다. 통신 시스템으로부터 신호를 받을 때 위성을 사용하지 않으면, 측정된 오프셋은 제 2 도플러 팩터와 동일하게 취급되지만, 기지국과 사용자 터미널 사이에서 발생한다.
사용자 터미널은 사용될 때 동일한 위성을 통해 게이트웨이 또는 기지국으로의 전송을 위해 리버스 링크 통신 신호를 발생시키기 위해 전송기를 사용한다. 반드시 그런 것은 아니지만 일반적으로 리버스 링크 신호는 다른 캐리어 주파수에서 발생되지만, 발진기 에러를 포함하며 업-컨버젼 때문에 전송 주파수 대역으로 스케일링된다. 이 신호는 요구되는 사전보정 팩터의 사용으로 그의 주파수를 사전에 보정할 수 있으며, 또는 사전보정 팩터가 주파수 오프셋 정보로서 전송 신호에 딸릴 수 있다. 리버스 링크 신호가 게이트웨이에서 수신되면, 제 1 도플러 팩터가, 수신기 기준 주파수를 조절하여 또는 회전기의 사용으로 주파수 측정으로부터 제거된다. 사용자 터미널이 제 2 도플러 팩터(에러 포함)에 대해 주파수 사전보정을 하지 않았으면, 게이트웨이는 그러한 보정을 하기 위해 사용자 터미널에 의해 제공된 정보를 사용하게 된다.
사용자 터미널 링크를 위해, 제 1 도플러 팩터가 보정된 사용자 터미널 리버스 링크 신호의 주파수와 게이트웨이에서 예상되는 리버스 링크 주파수 사이의 주파수 오프셋 또는 차가 측정된다. 상기 오프셋은 값은, 리버스 링크 통신 경로에 대한 도플러가 제거된 상태에서 사용자 터미널에 대해 발진기 에러의 두배를 나타내기 때문에, 절반으로 나누며, 그것을 사용자 터미널 발진기 주파수로 스케일링하기 위해 공칭 에러 측정 - 하나 이상의 제어 프로세서를 사용하여 기지국 또는 게이트웨이에 의해 이루어질 수 있다 - 을 제공하게 된다.
다음 본 발명에 의해 검출된 에러는 발진기의 출력 주파수의 조절 또는 그에 대한 보상시 더 사용되기 위해 사용자 터미널에 전달되거나, 또는 수신된 신호에서의 주파수 에러를 보상하기 위해 기지국 또는 게이트웨이에서 사용될 수 있다. 즉, 게이트웨이 발진기의 정확성에 접근하기 위해 발진기의 주파수 에러를 조절 및 보상을 할 수 있어, 사용자 터미널에서의 주파수 에러가 감소된다. 이러한 조절은 주기적으로 이루어질 수 있으며 특정 통신 시스템의 정확성을 위해 필요하다.
주파수 이외에 사용자 터미널 타이밍, 타임 트랙킹 또는 상대 시간을 조절하기 위해 발진기 에러 데이타를 사용할 수 있다. 즉, 발진기 주파수 에러 또는 부정확성에 기인한 에러를 고려하기 위해 사용자 터미널의 국소 시간이 조절되므로, 시간 의존성 파라미터들이 더욱 정확히 결정된다. 또한, 발진기 에러에 의한 타이밍 에러를 고려하기 위해, 소정의 칩만큼 PN 및 직교 코드의 적용을 진전 또는 지연시킴으로써 상기 코드의 타이밍을 조절할 수 있도록 타이밍 및 내부 클럭 신호를 조절할 수 있다.
일부 통신 시스템 또는 터미널에서는, 사용자 터미널이 정확한 주파수 보정에 필요한 정교한 전송 주파수를 만드는 것이 편리하지 않고 비용상 효율적이지 않을 수 있다. 또는, 사용자 터미널은 발진기 주파수를 조절하지 않지만, 기억소자 또는 다른 저장장치에 에러값을 저장한다. 다음, 상기 에러값은 주어진 시간에 발진기 에러의 근사량을 게이트웨이에 알려주기 위해, 미리 정해진 일부 근거에 의해 재생되어 통신 신호에 딸리게 된다. 상기 에러값은 액세스 요청, 프로브 메시지 또는 트래픽 신호의 일부로서 보내질 수 있다. 필요에 따라서는, 상기 에러는 특정 신호에서 단지 데이타로서 전송될 수도 있다.
발진기 기준 주파수를 실제로 보정하기 않고 에러 데이타를 전송하는 것을 본 발명자들은 "가상 사전 보정(virtual pre-correction)" 이라 한다. 즉, 수신된 신호는 이 데이타를 갖는 한 사전 보정되는 것처럼 기지국 또는 게이트웨이에서 처리될 수 있다.
다른 실시예에서, 사용자 터미널에서 측정된 주파수 오프셋은 사용자 터미널에서의 발진기 에러의 결과로서만 취급되며, 리버스 링크 통신 신호를 위한 요구되는 주파수 사전 보정값을 만드는데 사용된다. 이러한 구성으로, 공지된 게이트웨이-위성 도플러가 제거된 상태에서 기지국 또는 게이트웨이에서 측정된 리버스 링크 신호의 주파수는 위성-사용자 터미널 또는 기지국-사용자 터미널 도플러에 대한 공칭 추정값을 제공하게 된다. 이 값은, 사용자 터미널에 대한 발진기 에러가 제거된 상태에서 사용자 터미널에서의 도플러 변위의 두배를 나타내기 때문에, 절반으로 나뉘어진다. 전술한 바와 같이, 도플러 예측값은 개선된 주파수 사전보정을 위해 또는 가상 사전보정에서 사용되기 위해 사용자 터미널에 전달된다.
결과적으로, 사용자 터미널에서 도플러 효과로부터 발진기 에러를 신속하게 분리할 수 있는 매커니즘을 얻을 수 있어, 구조가 복잡하지 않고 비용이 저렴하게 된다. 이는 사용자 터미널이 이러한 에러 또는 도플러 효과를 보정할 필요없이 이루어질 수 있다.
본 발명의 특징, 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참고로 이하 설명한 상세한 설명으로부터 잘 알 수 있을 것이며, 동일한 참조번호는 도면 전체에서 대응되는 것을 나타내며, 참조번호에서 맨 앞자리에 있는 숫자는 참조번호가 가장 먼저 나타나는 도면을 나나낸다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 전형적인 통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2 는 사용자 터미널에 사용되는 트랜시버 장치의 일예를 나타내는 도면이다.
도 3 은 게이트웨이 또는 기지국에서 사용되는 전송 및 수신 장치의 일예를 나타내는 도면이다.
도 4 는 도 1 의 통신 시스템에서의 수신기에 사용되는 주파수 트랙킹 장치의 일예를 나타내는 도면이다.
도 5 는 본 발명에 따라 주파수 에러 검출 처리를 실행하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 6 은 본 발명에 따라 도플러 변위 검출 처리를 실행하는 단계를 나타내는 도면이다.
본 발명은 도플러의 존재하에서, 사용자 터미널의 발진기주파수의 발진기에러 또는 변화를 측정하거나, 또는 발진기에러의 존재하에서 도플러를 측정하는 방법 및 장치이다. 본 발명은 소정 포워드링크 도플러 시프트로부터 발진기 에러를 효율적으로 분리하므로 이들 에러는 검출되고 보상될 수 있다. 본 발명은 적당한 경우에 게이트웨이-위성 도플러에 대해 사전보정된, 사용자 터미널에 의해서 수신된 포워드링크 신호의 주파수와 국부기준 또는 기대된 주파수간의 오프셋을 측정함으로써 이를 달성한다. 측정된 오프셋는 기지국 또는 위성과 사용자 터미널간의 도플러로부터 단지 발생하는 것으로 간주되고, 그리고 리버스링크 통신신호에 대한 원하는 주파수 사전보정값 또는 인자를 확립하는데 사용된다. 주파수 오프셋는 공칭 에러 측정을 제공하도록 공지된 게이트웨이-위성 도플러가 적당한 경우에 제거되면서, 기대된 주파수에 대하여 사용자 터미널로부터 기지국 또는 게이트웨이에 도달하는 리버스링크 신호에 대하여 측정된다. 이 측정은 2으로 나누어지고 사용자 터미널 발진기 주파수로 스케일링되는데 그 이유는 이것이 사용자 터미널에 대한 발진기에러의 2배를 나타내기 때문이며 리버스링크 통신경로의 모든 부분에 대한 도플러가 제거되었다.
다르게는, 사용자 터미널에서 측정된 오프셋는 사용자 터미널 발진기 에러로부터 단지 발생할 때 프로세싱되고 원하는 주파수 사전보정값을 확립하는데 사용된다. 이 스테이션에서, 공칭 포워드링크 또는 위성대 사용자 터미널 도플러추정을 제공하도록 기지국 또는 게이트웨이에 도달하는 리버스링크 신호의 주파수 오프셋는 공지된 게이트웨이-위성 도플러가 제거되면서, 측정된다. 그 후, 이 값은 2로 나누어지고 사용자 터미널 도플러추정으로서 사용된다.
본 발명은 특히, 낮은 지구궤도위성을 사용하는 통신시스템에서 사용하는데 적당하다. 그러나, 관련분야의 숙련자는 본 발명의 개념이 통신목적을 위하여 사용되지 않는 위성시스템에도 또한 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 또한 수신되어 있는 캐리어 주파수에 충격을 주기에 충분한 게이트웨이 또는 기지국간의 상대운동이 있다면 위성이 비-LEO (Low earth Orbit) 궤도에서 운행하는 위성시스템 또는 비위성 반복기 시스템에도 사용가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예는 하기에 상세하게 설명된다. 특정 단계, 형상 및 배열이 논의되어 있지만, 이것은 단지 예시된 목적의 대용임을 알 수 있을 것이다. 관련분야의 숙련자는 다른 단계, 형상 및 배열이 본 발명의 취지 및 범위를 일탈함이 없이 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 위치결정을 위하여 의도된 시스템을 포함하는 다양한 무선 정보 및 통신시스템과, 위성 및 지상 셀룰러 텔레폰시스템에 사용될 수 있다. 일반적으로, 위성 반복기를 사용하는 자동차 또는 휴대용 텔레폰 서비스용 CDMA 무선 확산스펙트럼 통신시스템에서 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명이 사용되는 전형적인 무선 통신시스템은 도 1 에서 예시되어 있다. 이 통신시스템은 CDMA 타입 통신신호를 사용하나 이것은 본 발명에 의해서 요구되지 않는다는 것을 예상할 수 있다. 도 1 에서 예시된 통신시스템 (100) 의 일부에서, 하나의 기지국 (112), 2개의 위성 (116 및 118) 및 2개의 관련된 게이트웨이 또는 허브 (120 및 122) 는 2개의 리모트 사용자 터미널 (124 및 126) 과 통신하기 위하여 도시된다. 일반적으로, 기지국 및 위성/게이트웨이는 지상과 위성에 근거하여 언급되는 별개의 통신시스템의 구성요소이며 이것은 불필요하다. 이러한 시스템에서의 기지국, 게이트웨이 및 위성의 전체 수는 원하는 시스템용량 및 이 분야에서 공지된 다른 인자에 좌우된다.
사용자 터미널 (124 및 126) 각각은 무선 통신장치를 포함하나, 셀룰러폰, 데이타트랜스시버, 또는 페이징 또는 위치결정 수신기로 한정되는 것이 아니고 필요에 따라서 손에 쥐거나 차량에 장착될 수 있다. 여기서, 사용자 터미널은 헨드헬드 텔레폰으로서 예시된다. 그러나, 본 발명의 기술은 '실내' 뿐만 아니라 '실외' 위치를 포함하여 리모트 무선서비스가 필요한 고정 유니트에 사용될 수 있다.
일반적으로, 위성 (116 및 118) 으로부터의 빔은 미리정해진 패턴으로 다른 지리적 영역을 커버한다. CDMA 채널 또는 "서브빔" 으로 언급되는 다른 주파수의 빔은 동일한 영역을 오버랩하도록 향할 수 있다. 이 분야의 숙련자는 다중 위성에 대한 빔커버율 또는 서비스영역, 또는 다중 기지국에 대한 안테나패턴은 제공되는 통신시스템설계 및 서비스타입과, 공간변화가 달성되었는지의 여부에 따라 좌우되는 주어진 영역에서 완전하게 또는 부분적으로 오버랩하도록 설계될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
다양한 다중 위성 통신시스템으로는 다수의 사용자 터미널을 서비스하기 위하여 낮은 지상궤도 (LEO) 에서 8개의 다른 궤도평면으로 운행하는 48 개이상의 위성을 사용하는 전형적인 시스템이 제안되었다. 그러나, 이 분야의 숙련자는 본 발명의 기술이 어떻게 다른 궤도거리 및 배열을 포함하는 다양한 위성시스템 및 게이트웨이형상에 사용가능한지를 알 수 있을 것이다. 동시에, 본 발명은 다양한 기지국형상의 지상에 있는 시스템에 동일하게 사용될 수 있다.
도 1 에서, 몇몇 신호경가 사용자 터미널 (124 및 126) 과 기지국 (112) 사이에서, 또는 위성 (116 및 118) 을 통하여 게이트웨이 (120, 122) 로 확립되어 있는 통신을 위하여 예시되어 있다. 기지국-사용자 터미널통신링크는 라인 (130 및 132) 으로 예시된다. 위성 (116 및 118) 과 사용자 터미널 (124 및 126) 사이의 위성-사용자 터미널 통신링크는 라인 (140, 142 및 144) 으로 예시된다. 게이트웨이 (120 및 122) 와 위성 (116 및 118) 사이의 게이트웨이통신링크는 라인 (146, 148, 150 및 152) 으로 예시된다. 게이트웨이 (120 및 122) 와 기지국 (112) 는 한방향 또는 양방향 통신시스템의 일부로서 또는 메세지 또는 데이타를 사용자 터미널 (124 및 126) 로 전송하도록 간단하게 사용될 수 있다.
통신시스템 (100) 에는 일반적으로 하나 이상의 시스템 와이드제어기 또는 스위칭 네트워크 (160) 가 포함된다. 이러한 제어기에서 사용된 전형적인 구성요소는 MTSO (mobile telephone switching office) 이고, 이것은 PSTN (public switched telephone network) 와 게이트웨이사이에서 텔레폰콜의 루팅을 제어하는 인터페이스 및 프로세싱회로를 포함한다. 다른 전형적인 장치에는 게이트웨이 및 위성에 대하여 타이밍에 걸친 시스템와이드제어, PN 및 직각 코드 및 주파수 지정, 시스템액세스 등을 제공하는 지상작동콘트롤 및 커맨드센터가 포함된다. 다양한 게이트웨이 또는 기지국에 제어기 (160) 를 연결하는 통신링크 (162) 는 공지된 기술을 사용함으로써 확립될 수 있으나 전용 텔레폰라인, 광섬유링크 또는 마이크로웨이브 또는 전용 위성통신링크로 한정되지 않는다.
사용자 터미널 (124 및 126) 에서 사용하는 전형적인 트랜시버 (200) 는 도 2 에 예시된다. 트랜시버 (200) 는 통신신호가 다운컨버트되고, 증폭되고, 그리고 디질탈화되는 경우 아날로그 수신기 (214) 로 전송되는 통신신호를 수신하는 하나 이상의 안테나 (210) 를 사용한다. 듀플렉서 구성요소 (212) 는 일반적으로 동일한 안테나가 송신 및 수신기능을 하도록 하는데 사용된다. 그러나, 몇몇 시스템은 다른 송신 및 수신 주파수에서 작동하는 별개의 안테나를 사용한다.
아날로그 수신기 (214) 에 의해서 출력된 디지탈 통신신호는 하나 이상의 디지탈 데이타 수신기 (216A) 와 하나 이상의 디지탈 탐색기 수신기 (218) 로 전송된다. 추가의 디지탈 데이타 수신기 (216B - 216N) 는 관련분야의 숙련자는 알 수 있는 바와 같이, 허용되는 수준의 유니트 복잡성에 따라 원하는 수준의 신호변화를 획득하는데 사용될 수 있다.
하나 이상의 사용자 터미널 제어프로세서 (220) 는 데이타 수신기 (216A - 216N) 와 탐색기 수신기 (218) 에 연결된다. 제어프로세서 (220) 는 다른 기능중에서, 기본 신호프로세싱, 타이밍, 파워 및 핸드오프 제어 또는 조정 (coordination) 및 신호캐리어에 사용되는 주파수의 선택을 제공한다. 제어프로세서 (220) 에 의해서 종종 수행되는 다른 기본 제어기능은 통신신호파형을 프로세싱하는데 사용되는 PN 코드 시퀀스 또는 직교 기능의 선택 또는 조작이다. 제어프로세서 (220) 신호 프로세싱은 상대적 신호강도의 결정 및 다양한 관련 신호 매개변수의 산정을 포함할 수 있다. 상대적 타이밍 및 주파수와 같은 이러한 신호매개변수의 산정은 추가 또는 별개의 전용 회로의 사용을 포함하여 측정효율 또는 속도를 증가시키거나 제어프로세싱자원의 할당을 향상시킨다.
디지탈 데이타수신기 (216A - 216N) 에 대한 출력은 사용자 터미널내의 디지탈 베이스밴드회로 (222) 에 결합된다. 사용자 디지탈 베이스밴드회로 (222) 는 사용자 터미널로, 그리고, 터미널로부터 정보를 전송하는데 사용되는 프로세싱 및 프리젠테이션 구성요소를 포함한다. 다시 말해서, 단기 또는 장기 디지탈메모리와 같은 신호 또는 데이타저장구성요소; 디스플레이 스크린, 스피커, 키이패드터미널 및 핸드셋과 같은 입력 및 출력장치; A/D 구성요소, 보코더 및 다른 보이스 및 아날로그신호 프로세싱 구성요소 등 모두는 이 분야에서 공지된 구성요소를 사용하여 서브스크라이버 베이스밴드회로의 부분을 형성한다. 동일하지 않은 신호프로세싱이 사용된다면, 사용자 디지탈 베이스밴드회로 (222) 는 동일하지 않은 결합기 및 디코더를 포함할 수 있다. 이들 구성요소중의 약간은 제어 프로세서 (220) 의 제어하에서, 또는 제어 프로세서와 통하여 작동할 수 있다.
보이스 또는 다른 데이타가 사용자 터미널로 발신하는 출력 메세지 또는 통신신호로서 준비될 때, 사용자 디지탈 베이스밴드회로 (222) 는 송신을 위하여 원하는 데이타를 수신, 저장, 처리하고, 기타 준비하는데 사용된다. 사용자 디지탈 베이스밴드회로 (222) 는 이 데이타를 제어프로세서 (220) 의 제어하에서 작동하는 송신변조기 (226) 에 제공한다. 송신변조기 (226) 의 출력은 안테나 (210) 로부터 게이트웨이로 출력신호의 최종송신을 위하여 출력전력제어를 송신전력증폭기 (230) 로 제공하는 전력제어기 (228) 로 전송된다.
하기에 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예를 충족시키기 위하여, 사용자 터미널 (200) 은 또한 하나 이상의 사전보정소자 또는 사전보정기 (232 및 234) 를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 사전보정소자 (232) 는 베이스 밴드주파수에서 디지탈전력제어기 (228) 의 디지탈출력의 주파수를 조정하는데 사용된다. 주파수조정을 포함하는 베이스밴드스펙트럼정보는 송신파워증폭기 (230) 에서 수행된 업컨버젼동안 적당한 센터주파수로 중계된다. 사전보정 또는 주파수조정은 이 분야에서 공지된 기술을 사용하여 수행된다. 예를 들면, 사전보정은 ω가 공지된 위성천체력과 원하는 채널주파수에 기초하여 산정되는 경우에 인자 ejωt 로 신호를 곱하는 것과 같은 콤플렉스 신호회전에 의해서 실행될 수 있다. 이것은 통신신호가 동상 채널 (in-phase channel; I) 및 직교 위상 채널 (quadrature phase channel; Q) 로서 프로세싱되는 경우에 매우 유용하다. 다이렉트디지탈합성장치는 약간의 회전프로덕트를 발생시키는데 사용될 수 있다. 다른 방법으로, 좌표식 회전디지탈산정구성요소 (coordinate rotation digital computation element) 는 2진 시프트, 덧셈 및 뺄셈을 사용하여 일련의 불연속 회전을 수행하여 원하는 전체 회전을 발생시키는데 사용될 수 있다. 이러한 기술 및 관련 하드웨어는 이 분야에서 공지되어 있다.
다른 방법으로, 사전보정소자 (234) 는 송신전력증폭기 (230) 의 출력에 송신경로에서 배치되어 아웃고잉신호 (outgoing signal) 의 주파수를 조정한다. 이것은 송신파형의 업 또는 다운컨버젼과 같은 공지된 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 그러나, 아날로그 송신기의 출력의 주파수를 변화시키는 것은 파형을 형성하는데 사용된 일련의 필터가 종종 있어 더욱 어려울 수 있고, 그리고 이런 중대한 시기에 변화는 필터링프로세스를 방해할 수 있다. 대안에서, 사전보정구성요소 (234) 는 사용자 터미널의 아날로그 업컨버젼 및 변조스테이지 (230) 에 대한 주파수 선택 또는 제어기구의 일부를 형성하므로 적당하게 조정된 주파수는 디지탈신호를 원하는 주파수로 하나의 스텝으로 전환시키는데 사용된다.
수신된 통신신호에 대한 하나 이상의 측정된 신호매개변수 또는 하나 이상의 공용자원신호 (shared resource signals) 에 상응하는 정보 또는 데이타는 이 분야에서 공지된 다양한 기술을 사용하여 게이트웨이로 보내질 수 있다. 예를 들면, 이 정보는 별개의 정보신호로서 전송되거나 사용자 디지탈 베이스밴드회로 (222) 에 의해서 준비된 다른 메세지로 추가될 수 있다. 다르게는, 이 정보는 제어프로세서 (220) 의 제어하에서 송신 변조기 (226) 또는 송신 파워제어기 (228) 에 의해서 이미 결정된 제어비트로서 삽입될 수 있다.
데이타 수신기 (216A - N) 및 탐색기 수신기 (218) 는 신호상관구성요소로 구성되어 특정 신호를 복조화하고 추적한다. 탐색기 수신기 (218) 는 파일럿 신호 또는 다른 상대적으로 고정된 패턴 스트롱 신호에 대하여 탐색하는데 사용되는 반면에, 디지탈 수신기 (216A - N) 는 검출된 파일럿 신호와 결합된 다른 신호를 복조화하는데 사용된다. 그러므로, 이들 유닛의 출력은 파일럿 신호 또는 다른 신호의 에너지인 (energy in) 또는 주파수를 결정하기 위해 모니터될 수 있다. 이들 수신기는 복조화되고 있는 신호에 대하여 현주파수 및 타이밍정보를 제어프로세서 (220) 에 제공하도록 모니터될 수 있는 주파수 트랙킹 소자를 사용한다.
제어 프로세서 (220) 는 적당하게 동일한 주파수밴드로 스케일링될 때 수신된 신호가 기대된 수신 주파수 또는 발진기 주파수로부터 어느 정도 오프셋되었는지를 결정하는데 이러한 정보를 사용한다. 하기에 설명되는 바와 같이, 주파수에러 및 도플러시프트와 관련된 이 정보 및 다른 정보는 필요하다면, 하나 이상의 에러/도플러 저장 또는 메모리구성요소 (236) 에서 저장될 수 있다. 이 정보는 발진기 동작 주파수를 조정하도록 제어프로세서 (220) 에 의해서 사용될 수 있거나, 다양한 통신신호를 사용하여 게이트웨이 또는 기지국으로 전송될 수 있다.
하나 이상의 시간 기준 소자 (238) 가 날짜 및 시간과 같은 연대순의 정보를 발생하고 저장하는데 사용된다. 이 정보의 한번 사용은 공지된 궤도내의 위성위치의 결정을 돕는다. 이 시간은 주기적으로 저장 및 업데이트될 수 있고 GPS 수신기로부터의 세계시 (Universal Time) 신호는 몇몇 애플리케이션에서 이 프로세스의 일부로서 사용될 수 있다. 이 시간은 게이트웨이에 의해서 주기적으로 사용자 터미널에 공급될 수 있다. 또한, 현시간은 사용자 터미널이 "턴오프" 될 때와 같은 정지모드로 들어가는 시간마다 저장된다. 이 시간값은 "턴온" 시간과 관련하여 사용되어 다양한 시간종속신호매개변수와 사용자 터미널위치변화를 결정한다. 일반적으로, 국부 발진기는 시간기준소자 (238) 에서 시간을 발생시키거나 추적하는데 사용되는 클록 회로에 대한 기준으로서 작용하고 에러는 "시간" 을 드리프트하거나 틀리게 할 수 있다.
도 2 에서 도시된 바와 같이, 국부 또는 기준 발진기 (240) 는 아날로그 수신기 (214) 에 대한 기준으로서 사용되어 원하는 주파수로 착신 신호 (incoming signal) 를 베이스밴드로 다운 컨버트한다. 국부 또는 기준 발진기 (240) 는 신호가 원하는 베이스 밴드 주파수가 될 때까지 필요하다면, 다중 중간컨버젼 단계에서 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 발진기 (240) 는 또한 베이스 밴드로부터 소망의 리버스 링크 송신기용 캐리어 주파수로 업컨버젼하기 위하여 아날로그 송신기 (230) 에 대한 기준으로서 사용된다. 그러므로, 국부 발진기에러는 입력 및 출력신호프로세싱에 영향을 미친다.
발진기 (240) 는 또한 타이밍회로 (242) 에 대한 주파수 표준 또는 기준으로서 사용된다. 타이밍 회로 (242) 는 시간 트랙킹 회로 또는 디지탈 수신기 (216A-N 및 218) 의 상관기, 또는 송신 변조기 (226), 시간 기준소자 (238), 및 제어 프로세서 (220) 와 같은 사용자 터미널 (200) 내의 다른 스테이지 또는 프로세싱 소자 용 타이밍 신호들을 발생한다. 발진기 출력의 주파수는, 공지의 회로를 사용하여, 당해 분야에 주지된 바와 같이 소망의 타이밍 신호들을 형성하기 위하여 조정될 수도 있다. 그러한 타이밍 신호들은 통상 많은 회로용 클럭신호로서 불리운다. 타이밍 회로 (242) 는 또한 프로세싱 제어하에서 클럭신호들의 상대적인 타이밍을 지연 또는 리타딩, 또는 어드밴싱하도록 구성될 수도 있다. 즉, 시간 트래킹이 소정량만큼 조정될 수도 있다. 이것에 의해 또한 코드의 적용을 "정상의" 타이밍으로부터, 통상 하나 이상의 칩 주기만큼, 어드밴스 또는 리타드되도록 하므로, PN 코드 또는 상기 코드를 만드는 칩이 소망대로 상이한 타이밍으로 적용될 수 있다.
이것으로부터 발진기 (240) 의 출력이 발신 통신신호의 발생 뿐만 아니라 통신신호의 접수 및 복조에 중요한 역할을 하는 이유가 명확해진다. 발진기 (240) 에 의해 출력되는 주파수의 에러, 또는 사용중 이러한 주파수의 드리프팅은 사용되는 주파수값 및 사용자 터미널 (200) 의 실제적으로 모든 입력과 출력 스테이지용 타이밍에 영향을 준다.
게이트웨이 (120 과 122), 또는 기지국에 사용하기 위한 예시적인 송신 및 수신 장치 (300) 가 도 3 에 도시되어 있다. 도 3 에 도시된 게이트웨이 (120, 122) 의 일부는, 당분야에 공지된 다양한 방식을 사용하여 다운컨버트되고, 증폭되고, 또한 디지탈화되는 통신신호를 수신하는 안테나 (310) 에 접속된 하나 이상의 아날로그 수신기 (314) 를 갖는다. 다중 안테나 (310) 는 몇몇 통신 시스템에서 사용된다. 아날로그 수신기 (314) 에 의해 출력되는 디지탈화된 신호들이, 324 에서 일반적으로 파선으로 나타낸, 하나 이상의 디지탈 수신기 모듈에 입력으로서 제공된다.
각각의 디지탈 수신기 모듈 (324) 은, 당분야에서 변동이 주지되어 있지만, 게이트웨이 (120, 122) 와 하나의 사용자 터미널 (124, 126) 사이의 통신을 관리하는데 사용되는 신호처리소자들에 대응한다. 하나의 아날로그 수신기 (314) 는 많은 디지탈 수신기 모듈 (324)에 입력을 제공하고, 그러한 많은 모듈은 통상적으로 모든 위성빔 및 임의의 주어진 시간에 다루어지는 가능한 다이버시티 모드신호를 수용하기 위해 게이트웨이에 사용된다. 각각의 디지탈수신기 모듈 (324) 은 하나 이상의 디지탈 데이터 수신기 (316) 및 탐색기 수신기 (318) 를 갖는다. 탐색기 수신기 (318) 는 일반적으로 파일럿 신호 이외의 적절한 다이버시티 모드신호를 탐색한다. 통신시스템이 구현된 곳에서, 다중 디지탈 데이터 수신기 (316A-316N) 가 다이버시티 신호 수신용으로 사용된다.
데이터 수신기 (316) 의 출력은, 당분야에 주지되고 여기서는 더이상 상세히 도시되지 않은 장치로 이루어지는 후속 베이스밴드 프로세싱 소자 (322) 에 공급된다. 예시적인 베이스밴드 장치는 다중경로 신호들을 각 사용자용 일 출력으로 조합하기 위해 다이버시티 컴바이너 및 디코더를 포함한다. 예시적인 베이스밴드 장치는 또한, 통상적으로 디지탈 스위치 또는 네트워크에 출력데이터를 제공하는 인터페이스회로도 포함한다. 보코더, 데이터 모뎀, 및 디지탈 데이터 스위칭과 저장 콤포넌트과 같은 다양한, 그러나 제한되지는 않는, 주지의 다른 소자들이 베이스밴드 프로세싱 소자 (322)의 일부를 형성할 수도 있다. 이들 소자들은 제어하기 위해 또는 데이터 신호의 전송을 하나 이상의 송신 모듈 (334) 을 향하게 하기 위해 동작한다.
사용자 터미널로 송신되는 신호들은 각각 하나 이상의 적절한 송신 모듈 (334)에 결합된다. 통상적인 게이트웨이는 다수의 그러한 송신 모듈 (334)을 사용하여 한번에 많은 사용자 터미널 (124, 126) 에 서비스를 제공하고, 한번에 여러 위성 및 빔을 제공한다. 게이트웨이 (120, 122) 에 의해 사용되는 송신 모듈의 수는, 시스템 복잡성, 위성의 수, 사용자 능력, 선택된 다이버시티의 정도 등을 포함하는 당분야에 공지된 요인에 의해 결정된다.
각각의 송신 모듈 (334) 은 송신 변조기 (326) 를 포함하며, 상기 송신 변조기는 송신용 데이터를 확산 스펙트럼 변조하고 디지탈 송신전력 제어기 (328) 에 결합된 출력을 가지며, 상기 디지탈 송신전력 제어기는 발신 디지탈 신호용으로 사용되는 송신전력을 제어한다. 디지탈 송신전력 제어기 (328) 는 간섭 감소 및 자원 할당의 목적으로 최소 레벨의 전력을 인가하지만, 송신 경로 및 다른 경로 전송 특성의 감쇄를 보상하기 위해 요구되는 경우 적절한 레벨의 전력을 인가한다. 하나 이상의 PN 발생기 (332) 가 신호들을 확산시킬 때 송신 모듈 (326) 에 의해 사용된다. 이러한 코드 발생은 또한 하나 이상의 제어 프로세서의 기능부 또는 게이트웨이 (122, 124) 에 사용되는 저장소자, 또는 기지국 (112) 을 형성할 수 있고, 시분할될 수 있다.
송신전력 제어기 (328) 의 출력은 합산기 (336)로 전송되고, 합산기에서 다른 송신전력 제어회로로부터의 출력과 합해진다. 이들 출력은, 송신전력제어기 (328)의 출력과 동일한 주파수에서 그리고 동일한 빔내에 다른 사용자 터미널 (124, 126) 로의 송신을 위한 신호들이다. 합산기 (336) 의 출력은, 사용자 터미널 (124, 126) 로 라디에팅하기 위하여 디지탈-대-아날로그 변환, 적절한 RF 캐리어 주파수로의 변환, 증폭, 필터링, 및 하나 이상의 안테나 (340) 로의 출력을 위한 아날로그 송신기 (338) 로 제공된다. 안테나 (310, 340) 은 통신시스템의 복잡성과 구성에 의존하는 동일한 안테나일 수도 있다.
하나 이상의 게이트웨이 제어 프로세서 (320) 가 수신기 모듈 (324), 송신 모듈 (334) 및 베이스밴드 회로 (322) 에 결합되어 있다, 이들 유닛은 서로 물리적으로 분리될 수도 있다. 제어 프로세서 (320) 는, 신호처리, 타이밍 신호발생, 전력제어, 핸드오프제어, 다이버시티 컴바이닝, 및 시스템 인터페이싱과 같은, 그러나 이것으로 제한되지는 않는, 기능들에 영향을 주기 위하여 커맨드 및 제어신호들을 제공한다. 또한, 제어 프로세서 (320) 는 PN 확산 코드들, 수직 코드 시퀀스, 및 사용자 통신에 사용하기 위한 특정 송신기와 수신기 또는 모듈을 할당한다.
제어 프로세서 (320) 는, 파일롯의 생성 및 전력, 동기화, 그리고 호출 채널신호 및 그들 신호의 송신전력제어기 (328) 로의 결합을 제어한다. 파일럿 신호 또는 채널은 단순히 데이터에 의해 변조되지 않은 신호이고, 반복적인 불변 패턴 또는 송신변조기 (326) 로의 불변 프레임 구조형 입력을 사용하여도 된다. 즉, 파일롯 신호용 채널을 형성하기 위해 사용된 직교함수, 월시코드 (Walsh code) 는, 모두 1 또는 0 과 같은 상수, 또는 구조 형태의 점재된 1 및 0 과 같은 잘 알려진 반복 패턴과 같은 상수를 일반적으로 갖는다. 이 결과, PN 발생기 (332) 로부터 인가된 PN 확산코드 만을 송신하게 된다.
제어 프로세서 (320) 가 송신모듈 (334) 또는 수신모듈 (324) 과 같은 모듈의 소자에 직접 결합될 수 있는 반면, 각 모듈은 일반적으로 송신 프로세서 (330) 또는 수신 프로세서 (321) 와 같은 모듈의 소자를 제어하는 모듈 위주의 프로세서로 구성된다. 따라서, 바람직한 일실시예에서, 제어 프로세서 (320) 는, 도 3 에 도시된 바와 같이, 송신 프로세서 (330) 와 수신 프로세서 (321) 에 결합된다. 이러한 방식으로, 단일 제어 프로세서 (320) 는 다수의 모듈과 리소스의 동작을 더 효율적으로 제어할 수 있다. 송신 프로세서 (330) 는, 파일롯의 생성 및 파일롯에 대한 신호전력, 동기화, 호출신호 및 트래픽 채널신호, 그리고 전력 제어기 (328) 로의 그들 신호 각각의 결합을 제어한다. 수신 프로세서 (321) 는 복조용 PN 확산코드의 탐색과 수신된 전력의 모니터를 제어한다.
공유된 리소스 전력제어와 같은 어떤 동작에 대해서, 게이트웨이 (120, 122) 는 수신된 신호의 세기, 주파수 측정, 또는 통신신호에서의 사용자단말로부터의 다른 수신된 신호 파라미터와 같은 정보를 수신한다. 이 정보는 수신 프로세서 (321) 에 의해 데이터 수신기 (316) 의 복조된 출력으로부터 유도될 수 있다. 다른 방법으로, 이 정보는 제어 프로세서 (320) 또는 수신 프로세서 (321) 에 의해 모니터되고 제어 프로세서 (320) 로 전송되고 있는 신호에서의 소정 위치에서 발생할 때 검색될 수 있다. 제어 프로세서 (320) 는, 송신 전력 제어기 (328) 와 아날로그 송신기 (338) 를 사용할 때 송신되고 처리되는 신호의 타이밍과 주파수를 제어하기 위해 이 정보 (하기와 같은) 를 사용한다.
본 발명의 실시예를 실행하기 위하여, 하나 또는 그 이상의 사전 보정기 또는 주파수 사전보정소자 (342, 344) 가 사용된다. 바람직하게는, 사전보정소자 (342) 는 베이스 밴드 주파수에서 디지탈 전력제어기 (328) 의 디지탈 출력의 주파수를 조정하는데 사용된다. 사용자단말에서와 같이, 주파수조정을 포함하는 베이스 밴드 스펙트럼 정보는 아날로그 송신기 (338) 에서 수행된 업-컨버젼(up-conversion) 중에 적절한 중심주파수로 변환된다. 주파수 사전보정은, 상기 복소신호회전와 같은 종래 기술을 사용하여 얻어지는데, 여기서 회전각도는 주지의 위성 이페머리드(ephemeride) 와 소망의 채널 주파수에 의거하여 계산된다. 사용자단말에서와 같이, 다른 신호회전기술과 관련 하드웨어는 종래기술에서 잘 이해된다.
도 3 에서, 사전보정기 (342) 는 합산기 (336) 에 앞선 송신경로에 배치된 것으로 도시되어 있다. 이것은 소망하는 대로 각 사용자단말신호에 대한 개별 제어를 허용한다. 그러나, 신호 주파수 사전보정소자는, 사전보정이 합산기 (336) 다음에 수행될 때 사용될 수 있는데, 그 이유는 사용자단말이 게이트웨이로부터 위성까지의 동일 송신경로를 공유하기 때문이다.
다른 방법으로서, 사전보정기 (344) 는, 잘 알려진 기술을 사용하여, 발신 (outgoing) 신호의 주파수를 조정하기 위해, 아날로그 송신기 (338) 의 출력의 송신경로에 배치될 수 있다. 그러나, 아날로그 송신기의 출력에서의 주파수를 변경하는 것은 더 어려울 수 있고, 신호 여과 프로세스를 간섭할 수도 있다. 다른 방법으로, 아날로그 송신기 (338) 의 출력주파수는, 제어 프로세서 (320) 에 의해 직접 조정되어 통상의 중심주파수로부터 벗어난 시프트된 출력주파수를 제공한다.
발신 사용자단말신호인 포워드(forward) 링크에 부과된 주파수 보정양은, 통신이 확립된 각 위성과 게이트웨이 사이의 주지의 도플러에 의거한다. 위성 도플러를 설명하는데 필요한 시프트 양은 주지의 위성궤도 위치데이터를 사용하여 제어 프로세서 (320) 에 의해 계산될 수 있다. 이 데이터는 검색 테이블 또는 메모리소자와 같은 하나 또는 그 이상의 저장소자 (346) 내에 저장되고 검색될 수 있다. 또한 이 데이터는 다른 데이터 소스로부터 제공될 수 있다. RAM 및 ROM 회로와 같은 장치, 또는 자기기억장치와 같은 다양한 잘 알려진 장치는 저장소자 (346) 를 구성하는데 사용될 수 있다. 이 정보는 주어진 시간에 게이트웨이에 의해 사용되는 각 위성을 위한 도플러 조정을 확립하기 위해 사용된다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 시간 및 주파수 유니트 (TFU) (348) 는 아날로그 수신기 (314) 를 위해 기준 주파수신호를 제공한다. GPS 수신기로부터의 유니버설 타임 (UT) 신호는 몇몇 적용에서의 이 프로세스의 일부로서 사용될 수 있다. 이것은 또한 다중의 중간변환단계에서 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, TFU (348) 는 또한 아날로그 송신기 (338) 를 위한 기준으로서 역할한다. 또한 TFU (348) 는, 디지탈 수신기 (316A-N, 318), 또는 송신 변조기 (326), 그리고 제어 프로세서 (320) 에서의 상관기와 같은 게이트웨이 또는 기지국 (300) 내의 다른 스테이지(stage) 또는 프로세싱 소자에 타이밍신호를 제공한다. TFU (348) 는 또한, 프로세서 제어하에, (클록) 신호의 상대적 타이밍을 소정양만큼 지연시키거나 앞서도록 구성된다. 통신시스템 (100) 동작 중에, 게이트웨이 생성 반송주파수 fF 를 사용하는 게이트웨이 (120, 122) 에 의해 사용자단말 (124, 126)로 송신된 통신신호 s(t) 는 시간지연, 도플러에 기인한 주파수 시프트 및 다른 영향을 받는다. 처음에, 게이트웨이로부터 위성 (116, 118) 으로 전이하고, 두번째에, 위성으로부터 사용자단말로 전이한다. 일단 이 신호가 수신되면, 리턴신호를 보낼 때 추가의 지연, 그리고 사용자단말 (124, 126) 로부터 위성 (116, 118) 으로의 전이에서의 도플러 및 다시 위성으로부터 게이트웨이로의 전이에서의 도플러가 존재한다.
대기효과 또는 위성 트랜스폰더 및 송신기 특성에 기인한 대부분의 편차가 무시할 만한 영향을 갖는 것으로 처리된다면, 수신기에 도달하는 신호의 주파수는 도플러 효과에 의해 초기 절대 주파수 또는 기준 주파수 fF 로부터 본질적으로 (명백히) 시프트된다. 따라서, 포워드 링크상의 게이트로부터 위성에 의해 수신된 통신신호는, 다음 관계식에 따라, 새로운 또는 시프트된 반송주파수 fSatF 를 갖는다.
여기서, vgs 는 게이트웨이-위성간 상대속도, 또는 분리거리 또는 시간에 대한 레인지 (레인지 레이트라 함) 에서의 변화이고, c 는 광속으로, 전송매체 (공기) 를 통한 신호의 대략적인 속도이다.
이 도플러 시프트를 겪은 통신신호가 동일 주파수 (fSatF) 에서 위성에 의해 재송신되고 사용자단말에 의해 그 후에 수신될 때, 이들 신호는 다음 관계식에 따라 다른 새로운 반송주파수 fUrec 로 수신된다.
여기서, vus 는 위성-사용자간 단말 상대속도 또는 레인지 레이트이다. 사용자단말에 의해 수신된 반송주파수 fUrec 는 도플러에 의해 시프트된 송신 반송주파수 fSatF 로서, 이 크기는 이 지점에서 알려져 있지 않다.
사용자단말 수신기가 이 새로운 주파수 (fUrec)에서 수신하고, 동일 주파수에서 신호를 리턴하거나 송신하도록 동조되면, 그때 사용자단말로부터 게이트웨이에서 도달하는 리턴 링크신호는 다음 관계식에 따라 새로운 반송주파수 fGrec 를 갖는다.
여기서, vus 는 사용자단말-위성간 상대속도 또는 레인지 레이트로서, vsu 와 동일하고, vsg 는 vgs 와 동일한 위성-게이트웨이간 상대속도이다.
상기 관계식은 단일의 공칭 주파수가 사용되고 있는 것으로 가정한다. 그러나, 위성통신시스템은, 잘 알려진 이유때문에 서로 다른 공칭 주파수 또는 주파수대역을 사용하도록 더 일반적으로 구성된다. 예를 들면, 이들은 위성에서의 이득함수와 어떤 증폭기 제어를 증가시키거나 간섭을 최소화하기 위해 사용될 수도 있다. 즉, 서로 다른 중심 또는 공칭 주파수는 게이트웨이-위성간, 위성-사용자단말간, 사용자단말-위성간 및 위성-게이트웨이 링크간의 각각을 위해 각각 사용된다. 예를 들면, 포워드 링크 위성-사용자단말간 신호송신이 공칭 주파수 fF2 에서 일어나는 동안에 게이트웨이는 fF1 에서 신호를 송신할 수 있고, 사용자단말에 의해 송신된 리버스(reverse) 링크신호가 공칭 주파수 fR1 를 가질 수 있고, 그리고 리버스 링크 위성은 노미날 주파수 fR2 신호를 보낸다. 이 상황에서, 도플러 시프트 후에 이들 링크 fSatF, fUrec, fSatR, fGrec 각각에 대한 수신된 신호 주파수는 다음과 같이 된다.
그러나, 명쾌히 하기 위해, 다음의 논의는, 몇가지 일반화를 제외하고는, 일반적으로 전체 게이트웨이-사용자단말간 포워드 및 그 후의 리버스 링크를 위해 각각 하나씩인 2개의 주파수를 사용하는 것으로 제한될 것이므로, 결과적으로 다음과 같은 신호 관계식이 얻어진다.
여기서, fF=fF1=fF2 이고 fR=fR1=fR2 이다. 당업자는 본 발명의 내용이 어떻게 다양한 다중의 주파수 환경에서 적용되는지를 쉽게 이해할 것이다.
위성에 기초한 통신시스템에서, 주어진 시간에 위성궤도 내에서 위성의 위치 및 상대적 운동은 상당히 확실하게 알려져 있다 (주지의 이페머리드). 위성위치가 주어진 시간에 변화하는 정도로, 이러한 변동 또는 새로운 위치 및 궤적을 정확히 결정하는 종래 알려진 기술들이 있다. 예를 들면, 미리 저장된 데이터에 비교된 속도 또는 거리에서의 변화를 결정하기 위해, 신호는 게이트웨이로부터 위성으로 그리고 반대로 전송될 수 있다. 따라서, 검색 테이블, 메모리소자, 삽입 및 다양한 계산에 관한 기술에 제한되지 않고 이러한 알려진 기술을 이용하여, 어느 게이트웨이에 관한 통신시스템에서 사용된 각 위성의 위치 및 운동이 알려져 있다. 이 정보는 각 게이트웨이에서 저장되거나 계산될 수 있고, 또는 중앙집중된 제어센터로부터 주기적으로 제공될 수 있다.
어느 경우에는, 주지의 위성위치 및 운동 정보를 이용하여, 게이트웨이-위성간 (1-vgs/c) 경로와 위성-게이트웨이간 (1-vsg/c) 경로 또는 어느 통신링크의 일부에 대한 도플러 인자는 결정가능하거나 또는 주지의 양이다. 이들 도플러 값은 가상의 어느 위성에 대한 게이트웨이와 게이트웨이 통신링크 조합에 의해 생성되거나 결정될 수 있다.
따라서, 위성-게이트웨이간 경로 도플러 항을 D1 으로, 위성-사용자단말간 경로 도플러 항을 D2 로 하여, fGrec 와 fUrec 에 대한 상기 관계식은 단일 공칭 주파수모드 (f=fR=fF) 에 대해 다음과 같이 쓰여질 수 있다.
그리고, 신호가 전송될 때 D2 는 게이트웨이 (또는 사용자단말) 로의 미지의 양으로, 이중 공칭 주파수모드 (별개의 리버스 링크주파수, fR fF) 에 대해 다음과 같이 쓰여질 수 있다.
위성 이메퍼리드 또는 궤도위치가 게이트웨이에 대해 알려져 있으므로, 게이트웨이는 도플러에 대해 사전보정할 수 있다. 즉, 게이트웨이는 사용되고 있는 특정 위성의 게이트웨이-위성간 도플러 (D1) 에 대한 신호의 주파수를 조정한 후에 송신된다. 이것은, 예를 들면, 상기 도 3 과 관련하여 논의된 사전보정 소자를 사용하여 이뤄질 수 있다. 이러한 상황에서, 수신된 주파수 fGrec 와 fUrec 는 다음과 같이 된다.
여기서, 후자의 주파수는 알고 있는 도플러 (D1) 를 제거하거나 보상하기 위해 게이트웨이에 의해 수신된 후 조정된다. 다른 방법으로, 포워드 링크송신은, 몇몇 시스템에서의 초기 송신 중에 주지의 리턴링크 도플러 (D1) 에 대해 사전보정될 수 있다.
그러나, 상기와 같이, 사용자단말에서의 기준 발진기는 기대된 수신 또는 송신주파수 fF 또는 fR 에서 정확하게 동작할 수 없다. 대신에, 부정확성 또는 발진기 드리프트에 기인하여, 발진기의 출력은 에러 만큼 시프트되는데, 이것은 일반적으로 백만분의 일 단위 (ppm) 의 소망의 주파수의 분수로서 표현된다. 이 에러인자는 fF 또는 fR 로부터 주파수 오프셋 fOffF 또는 fOffR 을 각각 초래한다. 즉, 직접 또는 소망의 변환 프로세스를 통해 이들 주파수로 스케일링될 때, 발진기는 기대된 또는 소망의 fF 와 fR 주파수를 제공하기 위하여 적절한 주파수에서 동작하지 않는다. 표준화된 포워드 및 리버스 링크신호 주파수 오프셋 (스케일링된 주파수) 는, 두 주파수모드에 대해 다음 식에 따라 에러 에 관계된다.
= fOffF/fF = fOffR/fR
그리고, 4개의 주파수모드에 대해 다음 식에 따라 에러 에 관계된다.
= fOffF1/fF1 = fOffF2/fF2 = fOffR1/fR1 = fOffR2/fR2
따라서, 통신신호가 사용자단말에 의해 수신될 때, "측정된" 반송주파수 fMUrec 는 다음 관계식에 따라 송신된 주파수 fF 에 관계된다.
또는
게이트웨이-위성간 도플러 효과 (D1) 에 대한 게이트웨이 사전보정이 사용되고 있는 특정위성에 대해 신호를 보내면, 그때 이것은 다음 관계식으로 된다.
그 후, 사용자단말은 주파수 fR 로 리버스 링크신호를 송신하지만, 위성-사용자단말간 도플러 효과 (D2) 를 설명하는 사전보정을 사용하지는 않는다. 그러나, 이 사전보정인자는 발진기 에러 또는 주파수 오프셋 인자 (1+) 를 포함하고, 주파수 에러 또는 오프셋 fOffR/fR 은 또한 이 신호의 생성에 직접 영향을 줄 것이므로, 결과적으로 다음의 주파수를 가지고 위성에 도달하는 신호 fSatR 로 된다.
즉
그리고, 신호가 게이트웨이에서 수신될 때,
정의에 의해 게이트웨이, 또는 기지국, 발진기에 의해 전해진 주파수에러는 존재하지 않는다. 이 신호는, 도플러 시프트값 D1 을 제거하기 위해, 네거티브 도플러 시프트를 적용하므로써, 게이트웨이에 의해 보상된 도플러이다.
발진기 에러의 상기 해석은 다른 정도의 불명확성 또는 시스템 내에서 해결하기 위한 다른 변수를 내포하는 듯 할 것이다. 그러나, 본 발명자는, 주파수 오프셋을 얻기 위해 그리고 사용자단말 발진기 에러를 보정하기 위해, 종래기술에서 이해된 것보다 더 적은 복합해가 존재함을 알았다. 따라서, 본 발명에 따르면, 왕복 통신신호에 연관된 도플러 및 주파수 정보는 고유 방식으로 프로세스되어 발진기 에러를 획득하며, 발진기 에러는 다음에 보상된다.
먼저, fGrec 에 대한 상기 관계식은 다음과 같이 표현될 수 있다.
목적하는 통신신호 또는 시스템에 대해, 멱지수를 갖는 제 3 항은 0 에 접근한다. 이는, 주파수 에러항이 일반적으로 백만분의 1 내지 10 (10-6-10-5) 정도로 매우 작은 결과이고, 그리하여 그 제곱은 실질적으로 측정불가능한 기여 (10-12-10-10) 를 제공한다. 반송주파수 (fF, fR) 는 일반적으로 수 기가헤르츠 (109) 정도로 매우 크다. 예를 들면, 송신 및 수신을 위해 1.618 GHz 및 2.492 GHz 의 전형적인 공칭 반송주파수를 사용할 때, 10 ppm (10-5) 의 전형적인 에러는 16.18 kHz 및 24.92 kHz 의 주파수 오프셋을 각각 생성하고, 상기 후자 항은 .16 Hz 및 .24 Hz 정도의 영향을 각각 생성한다.
따라서, 전형적인 통신시스템에서의 신호에 대해, fGrec 에 대한 상기 관계식은 다음 형태로 줄여질 수 있다.
이는, 주파수 에러를 결정하기 위한 근거로서 본 발명에서 사용된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 주파수 에러를 결정하고 분리해 내기 위하여, 각 사용자 단말에서 게이트웨이로부터 수신된 신호에 대한 공칭 반송주파수의 임의의 주파수 오프셋는 도플러 (D2) 의 결과인 것으로 가정한다. 즉, 그 발진기 (fF 에 대한 기준으로 사용) 에 의거한, 기대된 주파수 fF 로부터 fMUrec 의 오프셋는 D2 인 것으로서 처리된다. 따라서, 동일 위성을 통해 동일 게이트웨이로 다시 신호를 송신할 때, 사용자단말은 그 송신 주파수를 조정하므로써 이 인지된 도플러 D2 를 보상한다. 이것은, 예를 들면, D2 의 제곱과 같은 크기를 갖는 네거티브 도플러 인자를 적용하기 위해 상기 논의된 사전보정소자를 사용하므로써 얻어진다.
신호가 위성에 도달할 때, 이와 같이 하지 않았으면 나타났을 D2 2 인자는 존재하지 않거나 제거되고 (보상됨), 결과적으로 다음 수학식 23 의 위성 및 다음 수학식 24 의 게이트웨이에서 리버스 링크에 대하여 수신된 신호 주파수 fSatR 가 된다.
상기와 같이, 게이트웨이는 D1 에 대한 값을 알고 있고 일단 수신된 신호의 주파수가 결정되면 주지의 도플러 효과를 보상하고 존재하는 D1 인자를 제거할 수 있다. 또한, 네거티브 도플러 인자를 적용하기 위해 상기 사전보정소자를 사용하여, D1 과 동일한 크기를 갖는, 따라서, 게이트웨이에서 수신된 왕복신호의 주파수는, 이 도플러 보상을 설명한 후에 다음 식으로 된다.
또는
게이트웨이는 이 수신된 반송신호 주파수 fGrec (측정됨) 와, 기대된 송신주파수 fR (시스템에서 할당됨) 을 모두 알고 있으므로, 사용자단말에서의 에러에 의해 생성된 이 링크에 대한 오프셋 또는 발진기 에러는 다음 관계식에 따라 계산될 수 있다.
그리고
여기서 fOffR/fR= 이다.
사용자 터미널에 의해 게이트웨이로 돌아온 신호는 단순히 발진기 에러에 의해 만들어진 주파수 오프셋을 두번 또는 상기 에러를 두번 편입한다. 에러는 게이트웨이로부터 신호가 입력될 때 사용자 터미널에서 계산되어, 그것이 트랙되거나 주파수가 측정되며, 다시 복귀 신호가 게이트웨이나 기지국에 송신되기 위하여 생성된다. 수신 주파수와 기대 주파수의 측정치의 차이는 반으로 나누어져 에러 오프셋(여기서는 fOFFR)를 제공하며 사용자 터미널 발진 주파수( fOFFR/fR)로 조정되어 에러 χ 를 제공한다.
여기서, 게이트웨이나 기지국은 통신하고 있는, 그리고 발진 에러 정보가 요구되는 각 특정 사용자 터미널(124, 126)에 대한 발진 에러를 결정한다. 사용자 터미널 발진 에러 또는 오프셋 정보는 대응하는 사용자 터미널로 다시 송신될 수 있어서 터미널이 발진 주파수를 수정하도록 한다.
주파수 측정을 실시하기 위한 일 실시예가 도 4 에 도시되며, 사용자 터미널 또는 게이트웨이 수신기에 사용되기 위한 주파수 트랙 루프(400)의 개략을 도시한다. 도 4에서, 아날로그 수신기로부터의 통신신호는, 소정의 주파수 또는 위상 회전양에서 작동하여 샘플을 다음 단계에 전달하는 회전자(402)로 전달된다. 회전된 샘플은 일 이상의 결합 소자 (404), 전형적으로는 멀티플라이어에 전달되어 사용되는 곳에서 적절한 시스템 PN 확산 직교 코드에 각각 결합한다. 이들 코드들은 하나 이상의 코드 발생기 또는 소스 (406) 에 제공된다. 주파수 트래킹을 위하여, 직교 코드는 보통 파일럿 또는 페이징 시그널을 생성하기 위하여 사용되는 것이다. 다른 방안으로서, PN 확산 직교코드가 함께 합쳐진 후 일 단계에서의 샘플과 결합한다. 주파수를 조정하기 위하여 트래픽 채널이 사용되는 경우에는, 결합기 (404) 와 코드 발생기 (406) 대신에 FHT 소자가 사용될 수도 있다. 이러한 기술이 미국 특허 제 08/625,481호에 "직교 월쉬 변조를 위한 주파수 트래킹"이라는 명칭으로 기재되어 있으며, 본 발명의 양수인에게 양수되었으며, 여기서는 단지 참고로만 편입되어 있다.
디스프레드되고 복호된 신호는, 알려진 바와 같이, 심볼 기간에 걸쳐서 어큐뮬레이터 (414) 에 축적되어 데이타 심볼을 제공하며, 그 결과가 벡터 크로스 프로덕트 발생소자 또는 발생기 (418) 및 일 심볼 시간 지연 요소 (416) 양쪽에 제공된다. 지연소자 (416) 는 심볼을 크로스 프로덕트 발생기 (418) 에 전달하기 전에 일 심볼기간 지연을 제공한다. 크로스 프로덕트 발생기 (418) 는 주어진 심볼과 이전의 심볼(심볼 기간) 사이에 벡터 크로스 프로덕트를 생성하여 심볼 사이의 위상 에러를 결정한다. 파일럿 신호의 경우, 이것은 입력신호의 위상회전에 있어서 에러를 측정하게 한다. 크로스 프로덕트 발생기(418)로부터의 출력은 회전자(402)와 코드 발생기(404)에게 주파수 에러 평가 또는 조정 인자로서 제공된다.
데시메이션, 디스프레딩, 디코딩 과정을 위한 타이밍제어는 그전과 같이 타이밍 제어회로(424)와 같은 회로에 의해 제공된다. 이러한 타이밍은, 위에서 언급했듯이, 일 이상의 시간 트랙킹 루프 또는 제어 요소들로부터의 출력으로서 제공된다.
각 핑거나 디지털 수신기가 그 위상이나 주파수를 조정하여 입력신호와 정렬하게 하는 양은 도달 신호에서 상대적인 주파수 오프셋을 결정하는 데 사용된다. 즉, 데시메이터에서 신호에 정렬시켜 조정하는 양은 수신기용 기대 혹은 로컬 기준 주파수로부터 오프셋된 도달 신호 양을 나타낸다.
통신 시스템은 통신 신호를 위한 고정된 주파수 밴드 집합들 내에서 작동하기 때문에, 수신기는 사용하거나 기대하는 중심 또는 공칭 캐리어 주파수를 안다. 그러나, 도플러의 결과로써, 도달 신호는 기대하는 중심 주파수에 있지 않을 것이다. 위에서 언급된 조정에 의해 도플러를 결정하는 데 사용될 수 있는 오프셋과 도달 신호의 실제 주파수가 정해진다.
이것은 주파수 트래킹 루프(400)에 의해 구현되는 총 변화량을 트래킹함으로써 쉽게 행하여 진다. 어큐뮬레이터(422)는 소정의 기간동안 각 에러 평가치, 신호 또는 커멘드를 단지 합하고 축적하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 입력되는 신호와 수신기의 주파수를 정렬하는데 필요한 총합 또는 차이 양이 제공되며, 적절한 주파수 밴드로 스케일링된 로컬 사용자 터미널로부터의 신호 또는 수신기 주파수의 주파수 오프셋을 나타낸다.
본 발명에 의한 방법 또는 과정이 도 5에 플로우 챠트로 도시되어 있다. 이 과정 중에, 일 이상의 사용자 터미널에서 상대적인 주파수 오프셋이나 에러는 정해진다. 검출된 에러는 그 다음 신호 변조 동안에 주파수 에러의 보상에 사용된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 통신 신호는 단계 (500) 중 게이트웨이에서 공칭 주파수 fF 로 발생된다. 이 신호는 전형적으로 파일럿 신호와 같은 공유된 자원 신호로서 실질적으로 모든 사용자 터미널에게 기지국(영역분할에 의함) 또는 CDMA 채널 용 게이트웨이 수신기에 의해 공급된다. 다른 방법으로서, 신호는 다른 공유 자원 또는 페이징 또는 게이트웨이에 의해 정기적으로 송신된 동기신호와 같은 강한 신호일 수 있다.
송신하기 전에 송출신호는 단계(512)에서 도플러를 위하여 사전 보정된다. 즉, 게이트웨이와 주어진 위성 사이에 신호가 전달을 통하여 신호가 진행할 때 발생하는, 공지의 도플러 효과가 보상된다. 이 사전 보정은 상기의 송신 트레인에서 주파수 사전 보정 소자를 사용하여 수행된다. 송신 이전에 신호의 주파수를 조정하는 기술은 본 기술분야에서 잘 알려져 있으며, 여기서 더 상세히 설명하지 않는다. 위성 도플러를 보상하기 위하여 필요한 변동 양은, 단계 (510) 에서 일련의 룩업 테이블이나 정보보관장치로부터 구할 수 있으며, 잘 알려진 위성 궤도 위치 데이타를 사용하여 계산할 수도 있다. 이러한 정보는 임의의 주어진 시간에 아웃바운드 또는 포워드 링크 신호에 적용되는 도플러 조정을 하는 데 사용된다.
관심의 대상이 되는 모든 사용자 터미널이 게이트웨이에서 위성까지 동일한 송신 경로를 공유하기 때문에, 원한다면, 일 주파수 사전 보정 요소 혹은 회로가 이 점에서 사용될 수 있다. 위성이 다른 서브빔 내에서 다른 위치를 갖는 다양한 사용자 터미널에 통신신호를 전달하는 경우 경로 차이가 발생할 수 있다.
사용자 터미널 통신신호는 단계 (514)에서, 비록 트래픽 신호가 사용될 수도 있지만, 전형적으로 다시 파일럿 또는 페이징 신호로서 송신되고 수신된다. 각 사용자 터미널은 탐색기 수신기 또는 가능한 통신 신호 및 페이지를 탐색하는 수신기를 사용하여, 게이트웨이나 기지국에서 도달한 통신신호를 얻을 수 있다. 과정의 일부로서, 수신기는 다양한 주파수, PN 코드, 가정된 혹은 예상된 가능치를 찾아서 통신신호를 감지한다. 단계(516)에서, 사용자 터미널은 착신 통신신호 주파수를 트랙하고, 단계(518)에서 사용자 터미널의 발진 주파수에 기초하여 그들의 주파수를 측정하거나 기대하는 포워드 랑크 주파수( 통신 시스템에 의하여 정해짐) 와의 차이나 오프셋을 결정한다.
사용자 터미널은 그 다음, 단계(520)에서, 동일한 위성을 통하여 게이트웨이까지의 송신을 위한 통신신호를 준비한다. 사용자 터미널은 도 2 와 관련하여 상기에서 언급한 베이스 밴드형, 디지털 변조 및, 아날로그 회로을 사용한다. 리턴 신호는 전화를 걸거나, 페이징 또는 방송 신호에 대한 반응 또는, 다른 형태의 알려진 신호를 생성하는 트래픽 채널용 요청일 수 있다. 이 신호는 기준으로 발진기만 사용하여 단순히 준비된 것만이 아니고, 기본 신호가 준비된 후 단계(522)에서 주파수가 조정되어 위성과 사용자 터미널 사이의 도플러 효과에 대해 보상한다.
단계(522)에서, 사용자 터미널에 의해 적용된 주파수 사전 보정은 상기 설명되고, 게이트웨이에서와 유사한 방법으로 주파수 사전 보정기를 사용하는 것을 포함한다. 사용자 터미널 송출 신호, 리버스 링크에 부과된 주파수 보정 양은 단계(518)의 결과로서 결정된다.
각 사용자 터미널에 의해 송신된 신호는, 단계(526)에서, 적절한 위성에 의해 게이트웨이에 전달되고, 거기서 주파수 또는 기대 리버스 링크 신호 주파수에 대한 주파수 오프셋이 단계(528)에서 측정된다. 전달신호에 주파수 사전보정이 적용되는 구성으로 위성이 작동하지 않으면, 게이트웨이에 도달한 신호에는 도플러 시프트이 부여된다. 따라서, 게이트웨이는 먼저 측정된 주파수로부터 알려진 도플러 오프셋을 제외시켜 도플러 변동을 보상한다 (단계 512). 다른 방법으로서, 주어진 위성으로부터 수신된 모든 신호는 비록 그런 신호를 받아서 그들의 주파수 오프셋을 정하려고 하는 경우에도, 서칭 수신기에 도달하기 전에 적용된 자동 도플러 보정 양을 가질 수 있다.
어떠한 경우에도, 알려진 도플러를 제외함으로써, 단계(530)에서, 게이트웨이는 기대 리버스 링크 주파수fR (시스템에서 알려지고 설정된 값) 에 대한 게이트웨이 기준과 수신 주파수 fGrec 사이의 차이를 측정한다. 단계(532)에서 그 결과가 반으로 나누어져 평가된 발진 오프셋 에러 fOFF 를 형성한다. 이 오프셋은 사용자 터미널 발진기의 주파수로 스케일링되어 최종 에러치 χ를 생성한다. 발진기 에러는 단계(534)에서 포워드 링크 신호의 일부로서 대응하는 사용자 터미널(124, 126)에 송신될 수 있다.
사용자 터미널은 그 후 단계(536)에서 이 기술분야에서 잘 알려진 임의의 기술을 사용하여, 발진기 출력 주파수를 조정한다. 이러한 조정은 각 통신 링크가 성립하기 전이나 통신 도중 빈번한 기초 상에서 정기적인 간격으로 발생할 수 있다. 보정 간격 혹은 타이밍의 선택은 기대하는 최소 시스템 정확도를 기초로 하며 또한, 이전 보정 이후 소정의 시간 경과 혹은 에러의 크기에 대한 역치에 기초로 할 수 있다. 이들 인자는 이 기술 분야에서 잘 알려져 있으며, 일부는 사용중 예상되는 주파수 특성 변화와 특히 사용자 터미널 발진기의 변화에 따른 것이며, 또한 사용 환경에 의하여 영향을 받을 수도 있다.
일부 통신 시스템에서는, 사용자 터미널 발진기가 미세 주파수 조정 또는 튜닝 능력을 갖지 않을 수도 있다. 즉, 발진기가 사용중 어떤 조정 기능도 없이 하나의 고정된 주파수에서 작동되도록 사전에 설정될 수도 있거나, 미세조정 없이 미리 선정된 주파수 집합을 사용하도록 구성되어 있다. 이들 구성은 매우 낮은 가격의 통신 솔루션을 제공하는 것이 상업적으로 중요하다고 생각되는 일부 통신 시스템에서 가격을 고려하여 사용될 수도 있다. 이러한 시스템에서, 많은 사용자 터미널이 감지된 발진기 에러를 실질적인 발진기 출력의 변경에 사용할 수 없을 것이다.
그러나, 비록 사용자 터미널이 에러를 보상하기 위하여 발진기 주파수를 조정할 수 없는 경우에도, 정보 게이트웨이 수신기가 사용자 터미널로부터 신호를 얻고 트래킹 하는 데 사용될 때 후속하는 신호 송신에서 에러 결정정보를 포함할 수 있다. 사용자 터미널은 할 수 있었다면 기준 주파수를 조정하였을 양을 수신 게이트웨이에 통지한다. 이러한 정보는, 알려진 도플러가 사용되는 경우와 상당히 유사하게, 신호를 얻고 트래킹 하기 위한 탐색주파수를 조정하기 위하여 기지국이나 게이트웨이에서 사용된다.
게다가, 발진기의 미세 조정을 할 수 없는 경우, 도 5 의 단계(522)에 사용된 수신 신호에서 도플러 보상을 할 수 없을 수도 있다. 이러한 경우, 사용자 터미널은 단계(518)에서와 같이 오프셋 값을 결정할 수 있고, 이 정보를 게이트웨이에 제공한다. 이것은 단계(524)와 같이 리버스 링크 신호에 정보를 내장하거나 첨부하여, 혹은 그러한 정보를 데이타(520)로서 전달할 목적으로만 생성하여 실현될 수 있다. 이러한 데이타와 실제 측정된 사용자 터미널로부터의 리버스 링크 신호로써, 게이트웨이는 이전과 같이 발진기 에러를 결정할 수 있다.
그러나, 사용자 터미널이 발진기 주파수를 조정하고 있지 않기 때문에, 사용자 터미널은 기억소자(236)과 같이 단계(538)에서 발진기 에러를 수신하고 저장한다. 이 정보는, 그 다음, 단계(540)에서 후속하는 게이트웨이로의 통신신호에 첨부되거나 내장되거나 그렇지 않으면 송신된다. 여기서, 선 (542) 로 도시된 바와 같이, 주파수의 사전 보정은 없다.
상기 주파수조정은 정기적 간격이나, 특정 통신 시스템의 정확도가 요구될 때 발생할 수 있다. 사용자 터미널이 에러값을 메모리나 기억장치에 저장하는 경우에, 에러값은 소정의 조건하에서 검색되어 정해진 시간에 개략적인 발진기 에러 양을 수신 게이트웨이에 알려준다. 에러값은 액세스 요청 메세지의 일부로서 보내질 수 있거나, 트래픽 신호의 일부를 형성할 수 있다. 원하면, 에러는 게이트웨이로의 특정 신호에 유일한 데이타로서 송신될 수 있다.
상기의 단계에 의해 정해진 에러값은 주파수 대신 혹은 주파수에 추가로 사용자 터미널 타이밍이나 시간의 조정에 사용될 수도 있다. 예를 들면, 사용자 터미널에 의해 계산되거나 저장된 로컬 시간은 발진기 주파수 에러에 의해 야기된 에러의 보정을 위해 조정될 수 있다. 사용자 터미널제어 프로세서는 메모리에 저장된 시간값을 정기적으로 혹은 시작시 변경시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 특정의 신호 처리를 위해 사용자 터미널에 의해 유지되고 그리고/혹은 저장되고 사용자 터미널에 의해 고쳐진 시간이 더 정확하게 유지될 수 있다. 이것은 사용자 터미널의 상태가 변하는 경우, 즉, 작동 모드가 활성화에서 비활성화로 변경되는 경우나 콜드 스타트나 웜 스타트를 감지하는 경우 특히 중요하며, 이것은 시간정보가 신호를 수신하는 데 사용된다.
또한, PN 코드의 타이밍은 발진기의 에러에 의해 부여된 타이밍 에러를 보정하기 위하여 칩의 소정의 수치에 의해 그러한 코드의 적용을 당기거나 늦추어서 조정될 수 있다. 이러한 조정은 상기의 클락/타이밍 요소에 제어 입력을 사용하여 수행될 수 있다. 이 기술 분야의 다른 회로도 사용자 터미널내에 사용되는 신호의 타이밍을 수신하거나 가로채거나 조정하는 데 사용될 수 있다.
통신신호의 주파수 측정은 통신 링크 준비 동안이나 실제 통신기간 동안에 발생할 수 있다. 만약에 측정이 통화의 준비 혹은 성립 중에 일어나면, 사용자 터미널(124, 126)에 의해 측정되고 있는 신호는 페이징 신호의 일부로서 게이트웨이(122, 124)로부터 송신된다. 이런 신호를 위한 재송신 과정은 일반적으로 액세스 신호의 일부또는 액세스 채널 프로브로서 실행된다. 만약에 통화 중에 주파수 측정이 발생하면, 측정되고 있는 신호는 게이트웨이(122, 124)로부터 송신되고, 포워드와 리버스 링크 트래픽 신호의 일부로서 되돌아간다. 이 기술분야의 기술자에게 명백한 바와 같이, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고서 측정된 신호는 다른 기능과 레이블을 가질 수 있거나, 다른 신호에 편입 또는 일부를 형성할 수 있다.
상기의 접근은 사용자 터미널에서 발진기 에러의 감지 및 보정 또는 보정을 위한 향상된 기술을 제공하며, 추가로 위성-사용자 터미널 도플러 변동이 결정되면 시스템 작동에 추가의 개선을 이룰 수 있다. 이것은 상기의 표현에 의하거나 도플러 효과 대신에 주파수 에러 사전보정에 의해 실현될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 게이트웨이로부터 수신된 신호에 대한 지역별로 생성된 캐리어 중심 주파수로부터 수신된 캐리어 주파수의 오프셋은 발진기 에러 χ 혹은 오프셋 fOffF의 결과라고 각 사용자 터미널은 가정한다. 신호를 게이트웨이나 기지국에 다시 송신하는 경우, 사용자 터미널은 다시 주파수 송신을 조정함으로써 감지된 발진기 에러를 보정한다. 신호가 위성에 도착하면 발진기 에러는 사전보정되어 (보상되어) 위성에서 리버스 링크를 위한 다음의 수신 주파수fSatR는,
이며, 게이트웨이에서 신호가 수신된 경우
이고, 알려진 도플러(D1)에 대한 보정과 도플러 인자(D2)에 대한 정의를 삽입한 후에는
가 되며, 다시, 마지막 항이 영에 접근하거나, 관심이 대상이 되는 통신 신호나 시스템이 실질적으로 축소된 영향을 미치는 경우
및
가 되며, 위성과 사용자 터미널 사이의 도플러를 결정하거나 평가하는 기초로서 사용된다.
위성과 사용자 터미널 사이의 도플러 변동을 보상하기 위하여 본 발명에서 취한 방법이나 과정이 부분적으로 도 6 에 플로우 챠트로서 도시되어 있다. 여기서, 통신신호는 일반적으로 도플러 효과가 사전 보정되고, 사용자 터미널에 의해 받아들여진 후 주파수 fF로 게이트웨이에 의해 이미 송신되었다 (단계 500, 510, 512, 514 및, 516 에서와 같이). 사용자 터미널은 그 다음 단계 (518)에서, 발진기 주파수에 근거한 기대 포워드 링크 주파수로부터의 오프셋 혹은 차이를 측정하고, 단계(620)에서 동일 위성을 통하여 게이트웨이까지의 송신을 위한 통신 신호를 준비한다.
주파수는, 기본 신호가 준비된 후, 단계 (622)에서 상기와 같이 사전 보정되거나 조정될 수 있어서, 사용자 터미널의 발진기 에러를 보상한다. 단계 (622)에서 적용된 주파수 사전보정은 상기의 주파수 사전보정기의 사용을 포함하며, 부과된 주파수 보정의 양은 단계 (518)의 결과로부터 결정된다. 이 실시예에서의 차이는 사전보정이 도플러 변동이 아니라 감지된 발진기 에러를 제거하기 위하여 적용되는 것이다.
각 사용자 터미널에 의해 송신된 신호는 단계 (626)에서 적절한 위성에 의해 게이트웨이로 전달되고, 여기서 주파수는 다시 단계 (628)에서 측정된다. 위성이 주파수 사전보정을 하지 않으면, 게이트웨이가 측정된 주파수 오프셋으로부터 생성된 알려진 (단계 512) 도플러를 뺌으로써 도플러에 대한 보상을 한다. 물론, 기지국을 사용하는 시스템에서는, 위성 도플러용 사전보정이 필요없다. 다른 방법으로서, 주어진 위성으로부터 수신된 모든 신호가, 수신기가 신호를 얻거나 추적하여 주파수를 정하려고 시도하기 전에 적용된 자동 도플러 보정량을 가질 수 있다.
어떤 경우든지, 알려진 도플러의 제거와 함께, 게이트웨이는, 단계(530)에서 수신 주파수 fGrec와 게이트웨이 기대 리버스 링크 주파수 fR 사이의 차이를 측정한다. 결과가 단계 (532)에서 링크 주파수로 스케일링되어 반으로 나누어져 평가된 미지의 도플러 변동을 형성한다. 그 다음 평가된 도플러는, 단계 (536)에서, 포워드 링크 신호의 일부로서 대응하는 사용자 터미널(124, 126)로 송신될 수 있다.
그 다음에, 사용자 터미널은, 당분야에 주지된 기술을 사용하여, 단계 540 에서 발진기 출력주파수를 조정한다. 이러한 조정은 각각의 통신링크가 설정되기 전에 또는 통신중에 주파수에 기초하여 주기적인 간격으로 발생할 수 있다. 전과 같이, 보정주파수의 선택은 당분야에 주지된 또는 당분야에서 이해되는 요인에 의존하며, 상기 요인은 동작환경에 의해 영향을 받는다.
발진기의 미세한 튜닝이 활용가능하지 않거나 또는 소망되지 않는, 발진기 에러에 대해 전과 같이, 도플러 결정 정보는, 정보 게이트웨이 수신기들이 그 사용자 터미널로부터 신호를 획득하고 트래킹하는데 사용될 수 있기 때문에, 후속 신호전송에 포함될 수 있다. 상기 사용자 터미널은, 가능했다면 또는 그렇게 하도록 소망가능하면, 리턴 링크 신호가 조정되었을 량을 게이트웨이에 통지한다. 이 정보는, 주지된 도플러가 사용되는 동일한 방식으로, 신호들을 획득하고 트래킹하는 수신기 주파수를 조정하기 위해 게이트웨이에서 사용된다. 게다가, 이 정보는 주파수 사전보정에 대향하는 대로 타이밍 및 클럭신호를 조정하기 위해 사용자 터미널에서 사용될 수 있다. 예를 들어, PN 코드의 적용시간은 코드 도플러에 대한 보상을 제공하기 위해 조정될 수 있다.
이러한 상황에서, 사용자 터미널은 단계 538 에서 메모리 소자 (236) 와 같이, 도플러 추정을 수신하여 저장한다. 이 정보는 그 다음에 단계 540 에서와 같이, 추가되고, 내장되고, 그렇지 않으면 후속 통신신호로 게이트웨이에 송신된다. 여기서, 라인 542 에 도시된 바와 같이, 주파수의 사전보정은 없다.
게다가, 발진기의 미세한 튜닝이 활용가능하지 않은 곳에서, 사용자 터미널은 도 5 에 사용된 바와 같이 수신된 신호에 대해 검출된 발진기 에러를 보상할 수 없을수도 있다 (단계 522). 이러한 상황에서, 사용자 터미널은 단계 416 에서와 같이 오프셋값을 결정할 수 있고, 단계 524 에서와 같이, 게이트웨이로 이 정보를 제공한다. 이 데이터 및 사용자 터미널로부터의 실제로 측정된 리버스 링크 신호에 의해, 게이트웨이는 전과 같이 도플러를 결정할 수 있다.
상기와 같이, 도플러 효과에 관련되는 정보의 조정 또는 송신이 주기적인 간격으로 또는 특별한 통신시스템의 정확성에 대해 소망된 바와 같이 발생할 수 있다. 게다가, 이 정보는 사용자 터미널에 채용되어 주파수에 대조적으로 타이밍 및 클럭 신호를 조정할 수 있다.
바람직한 실시예의 이전의 설명은 당 분야의 당업자가 본 발명을 만들고 또는 사용할 수 있게 제공된다. 이들 실시예에 대한 다양한 변형예들은 당분야의 당업자에게 자명하며, 여기에 정의된 원리들은 독창적인 능력의 사용하지 않고도 다른 실시예에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 도시된 실시예만으로 제한되지 않으며, 여기에 개시된 원리 및 새로운 특징에 일치하는 가장 넓은 범위에 따른다.

Claims (32)

  1. 통신신호를 사용자 터미널로 전송하고 상기 사용자 터미널로부터 전송받는 하나 이상의 고정된 신호 트랜시버를 갖는 통신시스템에 있어서 복수의 사용자 터미널 중 하나 이상에서의 소망의 통신신호 중심 주파수로부터의 주파수 오프셋을 결정하는 방법으로서,
    주지된 경우, 제 1 의 소정의 캐리어 주파수 및 통신링크 도플러에 대한 제 1 도플러 효과 사전보정값를 사용하여 하나 이상의 고정된 신호 트랜시버로부터의 포워드 링크 통신신호를 송신하는 단계;
    상기 사용자 터미널에서 상기 포워드 링크 통신신호를 수신하고, 상기 제 1 의 소정의 캐리어 주파수에 대하여 대응하는 수신 캐리어 주파수의 제 1 오프셋을 결정하는 단계;
    임의의 사용자 터미널 기준 주파수 소스 에러를 또한 포함하고 제 2 의 소정의 캐리어 주파수로 스케일링된, 상기 제 2 의 소정의 캐리어 주파수에서의 리버스 링크신호를 상기 사용자 터미널에서 발생시키는 단계;
    결정된 상기 제 1 오프셋에 기초하여, 상기 리버스 링크신호에 주파수 사전보정을 적용하는 단계;
    상기 리버스 링크 통신신호를 상기 고정된 신호 트랜시버로 송신하는 단계;
    상기 고정된 신호 트랜시버에서 상기 리버스 링크 통신신호를 수신하고, 주지된 경우, 통신 링크 도플러에 대한 상기 제 1 도플러 효과 사전보정값을 다시 적용한 후, 상기 사용자 터미널 통신과 관련된 상기 제 2 의 소정의 캐리어 주파수에 대하여 관련 캐리어 주파수의 제 2 오프셋을 결정하는 단계; 및
    통신중에 보상되는 사용자 터미널 통신 링크 주파수 오프셋을 생성하기 위하여 상기 제 2 오프셋을 반으로 나누는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    결정된 상기 제 2 오프셋에 기초하여, 사용자 터미널-대-고정된 신호 트랜시버 도플러에 대한 제 2 도플러값의 보정으로서 상기 사용자 터미널에서 주파수 사전보정을 적용하는 단계; 및
    사용자 터미널 기준소스 주파수 에러값을 생성하기 위하여 반으로 나누어지는 상기 제 2 오프셋을 스케일링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기준소스는 국부 발진기를 구비하며, 상기 기준소스 주파수 에러값은 발진기 에러값을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 발진기 에러값을 후속 통신신호의 일부로서 상기 사용자 터미널로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 사용자 터미널에서 상기 후속 통신신호의 일부로서 상기 발진기 에러값을 수신하고, 상기 에러값에 의해 상기 발진기 출력 주파수를 조정하여, 상기 발진기 출력 주파수를 상기 고정된 신호 트랜시버 기준주파수에 근접시키는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 사용자 터미널에서 상기 후속 통신신호의 일부로서 상기 발진기 에러값을 수신하며, 상기 발진기 에러값을 상기 고정된 신호 트랜시버에서의 후속 통신신호들내에 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 발진기 에러값은 액세스 요구신호의 데이터로서 삽입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    결정된 상기 제 2 오프셋에 기초하여, 상기 사용자 터미널내의 기준소스 주파수 에러에 대한 보정으로서 상기 사용자 터미널에서 주파수 사전보정을 적용하는 단계; 및
    사용자 터미널-대-고정된 신호 트랜시버 도플러값을 생성하기 위하여 상기 제 2 오프셋을 반으로 나누는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 사용자 터미널-대-트랜시버 도플러값을 후속 통신신호의 일부로서 상기 사용자 터미널로 전송하는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 사용자 터미널에서 상기 사용자 터미널-대-트랜시버 도플러값을 상기 후속 통신신호의 일부로서 수신하며, 상기 사용자 터미널-대-트랜시버 도플러값을 공지된 도플러로서 상기 고정된 신호 트랜시버에서의 후속 통신 신호내에 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 사용자 터미널-대-트랜시버 도플러값은 액세스 요구신호의 데이터로서 삽입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정된 신호 트랜시버는 기지국을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정된 신호 트랜시버는 게이트웨이를 포함하고 위성은 상기 게이트웨이에 의해 상기 포워드 및 리버스 링크신호를 전송하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 위성통신시스템은 무선 확산 스펙트럼 CDMA 통신시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 사용자 터미널은 무선전화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 통신신호를 사용자 터미널들로 전송하고 상기 사용자 터미널들로부터 전송받는 하나 이상의 고정된 신호 트랜시버를 갖는 통신시스템에 있어서 복수의 사용자 터미널 중 하나 이상에서 소망의 통신신호 센터 주파수로부터 주파수 오프셋을 결정하는 장치로서,
    주지된 경우, 제 1 의 소정의 캐리어 기준주파수 및 통신링크 도플러에 대한 제 1 도플러 효과 사전보정값을 사용하여 하나 이상의 고정된 신호 트랜시버로부터 포워드 링크 통신신호를 전송하는 수단;
    상기 사용자 터미널에서 상기 포워드 링크 통신신호를 수신하고, 상기 제 1 의 소정의 캐리어 기준주파수에 대하여 관련된 캐리어 주파수의 제 1 오프셋을 결정하는 수단;
    임의의 사용자 터미널 기준 주파수 소스 에러를 또한 포함하고 제 2 의 소정의 캐리어 기준주파수로 스케일링된, 상기 제 2 의 소정의 캐리어 기준주파수의 리버스 링크신호를 상기 사용자 터미널에서 발생시키는 수단;
    결정된 상기 제 1 오프셋에 기초하여, 상기 리버스 링크신호에 주파수 사전보정을 적용하는 수단;
    상기 리버스 링크 통신신호를 상기 고정된 신호 트랜시버로 송신하는 수단;
    상기 고정된 신호 트랜시버에서 상기 리버스 링크 신호를 수신하고, 주지된 경우 통신 링크 도플러에 대한 상기 제 1 도플러 효과 사전보정값을 다시 적용한 후, 상기 사용자 터미널 통신과 관련된 상기 제 2 의 소정의 캐리어 기준주파수에 대하여 관련된 캐리어 주파수의 제 2 오프셋을 결정하는 수단; 및
    통신중에 보상되는 사용자 터미널 통신 링크 주파수 오프셋을 생성하기 위하여 상기 제 2 오프셋을 반으로 나누는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    결정된 상기 제 2 오프셋에 기초하여, 사용자 터미널-대-고정된 신호 트랜시버 도플러에 대한 제 2 도플러값의 보정으로서 상기 사용자 터미널에서 주파수 사전보정을 적용하는 수단; 및
    사용자 터미널 기준소스 주파수 에러값을 생성하기 위하여 반으로 나누어지는 상기 제 2 오프셋을 스케일링하는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 기준소스는 국부 발진기를 구비하며, 상기 기준소스 주파수 에러값은 발진기 에러값을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 발진기 에러값을 후속 통신신호의 일부로서 상기 사용자 터미널로 전송하는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 사용자 터미널에서 상기 발진기 에러값을 상기 후속 통신신호의 일부로서 수신하고, 상기 에러값에 의해 상기 발진기 출력주파수를 조정하여, 상기 발진기 출력주파수를 게이트웨이 기준주파수에 접근시키는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 사용자 터미널에서 상기 후속 통신신호의 일부로서 상기 발진기 에러값을 수신하고, 상기 발진기 에러값을 상기 고정된 신호 트랜시버에서의 후속 통신신호들 내에 삽입하는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 발진기 에러값은 액세스 요구신호의 데이터로서 삽입되는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 16 항에 있어서,
    결정된 상기 제 2 오프셋에 기초하여, 상기 사용자 터미널내의 기준소스 주파수 에러에 대한 보정으로서 상기 사용자 터미널에서 주파수 사전보정을 적용하는 수단; 및
    사용자 터미널-대-고정된 신호 트랜시버 도플러값을 생성하기 위하여 상기 제 2 오프셋을 반으로 나누는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 사용자 터미널-대-트랜시버 도플러값을 후속 통신신호의 일부로서 상기 사용자 터미널로 전송하는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 사용자 터미널에서 상기 사용자 터미널-대-트랜시버 도플러값을 상기 후속 통신신호의 일부로서 수신하며, 상기 사용자 터미널-대-트랜시버 도플러값을 공지된 도플러로서 상기 고정된 신호 트랜시버에서의 후속 통신 신호 내에 삽입하는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 사용자 터미널-대-트랜시버 도플러값은 액세스 요구신호의 데이터로서 삽입되는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 16 항에 있어서,
    상기 고정된 신호 트랜시버는 기지국을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 16 항에 있어서,
    상기 고정된 신호 트랜시버는 게이트웨이를 포함하고 위성은 상기 게이트웨이에 의해 상기 포워드 및 리버스 링크신호를 전송하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 16 항에 있어서,
    상기 위성통신시스템은 무선 확산 스펙트럼 CDMA 통신시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 16 항에 있어서,
    상기 사용자 터미널은 무선전화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 하나 이상의 게이트웨이 및 하나 이상의 위성을 가지며 게이트웨이들과 사용자 터미널들 사이에 통신신호들을 전송하는 위성통신시스템에 사용되는 복수의 사용자 터미널 중 하나 이상에서의 발진기 에러를 결정하는 장치로서,
    제 1 의 소정의 캐리어 기준주파수 및 게이트웨이-대-위성통신 링크 도플러에 대한 제 1 도플러 사전보정값을 사용하여 상기 위성을 통하여 하나 이상의 게이트웨이로부터 포워드 링크 통신신호를 송신하는 수단;
    상기 사용자 터미널에서 상기 포워드 링크 통신신호를 수신하고, 상기 제 1 의 소정의 캐리어 기준주파수에 대하여 관련된 캐리어 주파수의 제 1 오프셋을 결정하는 수단;
    임의의 발진기 에러를 또한 포함하고 제 2 의 소정의 캐리어 기준주파수로 스케일링된, 상기 제 2 의 소정의 캐리어 기준주파수의 리버스 링크신호를 상기 사용자 터미널에서 발생시키는 수단;
    결정된 상기 제 1 오프셋에 기초하여, 사용자 터미널-대-위성 도플러에 대한 제 2 도플러값에 대하여 주파수 사전보정을 상기 리버스 링크신호에 적용하는 수단;
    상기 리버스 링크신호를 상기 위성을 통하여 하나 이상의 상기 게이트웨이로 송신하는 수단;
    상기 게이트웨이에서 상기 리버스 링크 통신신호를 수신하고, 상기 제 1 도플러 사전보정값을 보상한 후, 상기 사용자 터미널 통신과 관련된 상기 제 2 소정의 캐리어 기준주파수에 대하여 관련된 캐리어 주파수의 제 2 오프셋을 결정하는 수단; 및
    사용자 터미널 발진기 에러값을 생성하기 위하여 상기 제 2 오프셋을 반으로 나누고 상기 사용자 터미널 발진기 주파수로 스케일링하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 하나 이상의 게이트웨이 및 하나 이상의 위성을 가지며 게이트웨이들과 사용자 터미널들 사이에 통신신호들을 전송하는 위성통신시스템에 사용되는 복수의 사용자 터미널 중 하나 이상에서의 발진기 에러를 결정하는 방법으로서,
    제 1 의 소정의 캐리어 기준주파수 및 게이트웨이-대-위성통신 링크 도플러에 대한 제 1 도플러 사전보정값을 사용하여 하나 이상의 게이트웨이로부터 포워드 링크 통신신호를 송신하는 단계;
    상기 사용자 터미널에서 상기 포워드 링크 통신신호를 수신하고, 상기 제 1 의 소정의 캐리어 기준주파수에 대하여 관련된 캐리어 주파수의 제 1 오프셋을 결정하는 단계;
    임의의 발진기 에러를 또한 포함하고 제 2 의 소정의 캐리어 기준주파수로 스케일링된, 상기 제 2 의 소정의 캐리어 기준주파수의 리버스 링크신호를 상기 사용자 터미널에서 발생시키는 단계;
    결정된 상기 제 1 오프셋에 기초하여, 사용자 터미널-대-위성 도플러에 대한 제 2 도플러값에 대하여 주파수 사전보정을 상기 리버스 링크신호에 적용하는 단계;
    상기 리버스 링크신호를 상기 위성을 통하여 상기 게이트웨이로 송신하는 단계;
    상기 게이트웨이에서 상기 리버스 링크신호를 수신하고, 상기 제 1 도플러 사전보정값을 보상한 후, 상기 사용자 터미널 통신과 관련된 상기 제 2 소정의 캐리어 기준주파수에 대하여 관련된 캐리어 주파수의 제 2 오프셋을 결정하는 단계; 및
    사용자 터미널 발진기 에러값을 생성하기 위하여 상기 제 2 오프셋을 반으로 나누고 상기 사용자 터미널 발진기 주파수로 스케일링하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
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