專利名稱：衛(wèi)星通信系統(tǒng)和方法中帶有多用戶檢測和干擾減少的自適應波束形成的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)中的干擾減少。更具體地說，本發(fā)明涉及利用衛(wèi)星帶頻的地面頻率使用/再用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)和方法中的干擾減少。
背景技術：
衛(wèi)星通信系統(tǒng)和方法被廣泛用于無線電話通信。衛(wèi)星通信系統(tǒng)和方法一般使用例如一個或多個衛(wèi)星的至少一個基于空間的組件，其被配置為與多個無線終端進行無線通信。
衛(wèi)星通信系統(tǒng)或方法可利用單個天線波束或天線方向圖覆蓋系統(tǒng)所服務的全部區(qū)域。作為備選或與上述方法結合，在蜂窩式衛(wèi)星通信系統(tǒng)和方法中，提供多波束(小區(qū)或天線方向圖)以便共同服務整個衛(wèi)星覆蓋區(qū)，多波束中的每一個都可在整個服務區(qū)中服務于基本上截然不同的地理區(qū)域。因此，與傳統(tǒng)的地面蜂窩式無線電話系統(tǒng)和方法中使用的結構相似的蜂窩式結構可在基于蜂窩式衛(wèi)星的系統(tǒng)和方法中實現(xiàn)。衛(wèi)星通常經(jīng)由雙向通信路徑與無線終端進行通信，其中無線終端通信信號經(jīng)由下行鏈路或前向鏈路(也稱為前向服務鏈路)從衛(wèi)星傳送至無線終端，并經(jīng)由上行鏈路或返回鏈路(也稱為返回服務鏈路)從無線終端傳送至衛(wèi)星。
蜂窩式衛(wèi)星通信系統(tǒng)和方法的整體設計和操作對本領域技術人員來說是公知的，本文無需進一步描述。此外，如本文所使用的，術語“無線終端”包括若干裝置，所述裝置包括例如蜂窩式和/或衛(wèi)星無線電話的射頻收發(fā)信機；可將無線電話與數(shù)據(jù)處理、傳真和/或數(shù)據(jù)通信能力結合的個人通信系統(tǒng)(PCS)終端；可包括射頻收發(fā)信機和/或?qū)ず魴C、因特網(wǎng)/內(nèi)聯(lián)網(wǎng)接入、網(wǎng)絡瀏覽器、管理器、日歷和/或全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機的個人數(shù)字助理(PDA)；和/或包括射頻收發(fā)信機的傳統(tǒng)的膝上型和/或掌上型計算機或其它設備。如本文所使用的，術語“無線終端”還包括任何其它輻射用戶裝置/設備/源，它們可具有隨時間變化的或固定的地理坐標，并且可以是便攜的、便于運輸?shù)摹惭b在運載工具(基于航空的、海洋的或陸地的運載工具)中、或位于和/或被配置為本地操作和/或以分布式在一個或多個地面和/或地球外位置上操作。本文中無線終端還可稱為“無線電話”、“無線電終端”、“移動終端”、“移動用戶終端”、“用戶裝置”或簡稱為“終端”。此外，如本文所使用的，術語“基于空間的”組件包括一個或多個衛(wèi)星和/或具有在地球上方任何高度的軌道的一個或多個其它物體/平臺(例如飛機、氣球、無人駕駛飛行器、航天器、導彈等)。此外，如本文所使用的，涉及干擾抵消或消除的術語“抵消”或“消除”意味著至少一個干擾組件/元件的完全消除和/或至少一個干擾組件/元件的減少。
被配置為通過使用和/或再用授權用于衛(wèi)星系統(tǒng)的至少一些頻率而提供無線通信的地面網(wǎng)絡可增強衛(wèi)星系統(tǒng)的可用性、效率和/或經(jīng)濟生存能力。具體地，眾所周知衛(wèi)星通信系統(tǒng)很難可靠地服務于人口稠密區(qū)域，因為衛(wèi)星信號可能被高聳建筑物阻擋和/或不能有效地透入建筑物。結果，在這樣的區(qū)域可能未充分利用或未利用衛(wèi)星頻譜。至少一些衛(wèi)星系統(tǒng)頻率的地面使用和/或再用可減少或消除該潛在問題。
此外，因為地面頻率使用/再用可能比僅有衛(wèi)星的(僅有基于空間的網(wǎng)絡)系統(tǒng)的更密集，所以包括基于地面和基于空間的網(wǎng)絡的整個系統(tǒng)的容量測量可通過引進授權用于基于空間的網(wǎng)絡的至少一些頻率的地面頻率使用/再用來增強。實際上，容量可在最需要它的地方被增強，即在人口稠密的市區(qū)/工業(yè)區(qū)/商業(yè)區(qū)被增強。結果，整個系統(tǒng)可變得經(jīng)濟上更有生存能力，因為它能夠更有效和可靠地服務于更大的用戶基站。
衛(wèi)星頻率的地面再用的一個例子在授予Karabinis的題為“Satellite Telecommunications Repeaters and RetransmissionMethods”的美國專利5937332中進行了描述，它的全部公開內(nèi)容通過引用而結合到本文中。如本文所描述的，所提供的衛(wèi)星電信轉發(fā)器接收、放大和本地轉發(fā)從衛(wèi)星/無線電終端接收的下行鏈路/上行鏈路信號從而增加了衛(wèi)星電信轉發(fā)器附近的有效下行鏈路/上行鏈路容限，并允許增加上行鏈路信號和下行鏈路信號透入建筑物、植物、運輸工具和可減少鏈路容限的其他物體。提供了便攜式和非便攜式轉發(fā)器。參見美國專利5937332的摘要。
通過至少部分還被用于基于空間的通信的無線電終端使用的至少一些衛(wèi)星頻帶的頻率的地面使用和/或再用從而具有地面通信能力的用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)或方法的無線電終端可比其它備選方案更節(jié)省成本和/或以美學觀點看更有吸引力，其中無線電終端被配置為通過使用對地面和基于空間的通信兩者基本上相同的空中接口進行地面以及經(jīng)由基于空間的組件的通信。傳統(tǒng)的雙頻帶/雙模無線終端備選方案，例如眾所周知的Thuraya、Irdium和/或Globalstar雙模衛(wèi)星/地面無線終端，復制某些組件(作為衛(wèi)星和地面通信之間不同的頻帶和/或空中接口協(xié)議的結果)，這可導致無線終端的成本、大小和/或重量的增加。參見授予Karabinis的題為“Satellite SystemUtilizing a Plurality of Air Interface Standards and Method EmployingSame”的美國專利6052560。
可使用衛(wèi)星頻率的地面再用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)和方法在授予Karabinis的題為“Systems and Methods for Terrestrial Reuse ofCellular Satellite Frequency Spectrum”的美國專利6684057、和Karabinis的題為“Systems and Methods for Terrestrial Reuse of Cellular SatelliteFrequency Spectrum”的公布的美國專利申請No.US 2003/0054760、Karabinis的題為“Spatial Guardbands for Terrestrial Reuse of SatelliteFrequencies”的公布的美國專利申請No.US 2003/0054761、Karabinis等人的題為“Systems and Methods for Monitoring Terrestrially ReusedSatellite Frequencies to Reduce Potential Interface”的公布的美國專利申請No.US 2003/0054814、Karabinis等人的題為“Additional Systemsand Methods for Monitoring Terrestrially Reused Satellite Frequencies toReduce Potential Interference”的公布的美國專利申請No.US2003/0073436、Karabinis的題為“Multi-Band/Multi-Mode SatelliteRadiotelephone Communications Systems and Methods”的公布的美國專利申請No.US 2003/0054762、Karabinis的題為“WirelessCommunications Systems and Methods Using Satellite-Linked RemoteTerninal Interface Subsystems”的公布的美國專利申請No.US2003/0153267、Karabinis的題為“Systems and Methods for ReducingSatellite Feeder Link Bandwidth/Carriers in Cellular Satellite Systems”的公布的美國專利申請No.US 2003/0224785、Karabinis等人的題為“Coordinated Satellite-Terrestrial Frequency Reuse”的公布的美國專利申請No.US 2002/0041575、Karabinis等人的題為“Integrated orAutonomous System and Method of Satellite-Terrestrial Frequency ReuseUsing Signal Attenuation and/or Blockage，Dynamic Assignment ofFrequency and/or Hysteresis”的公布的美國專利申請No.US2002/0090942、Karabinis等人的題為“Space-Based NetworkArchitectures for Satellite Radiotelephone Systems”的公布的美國專利申請No.US 2003/0068978、Karabinis的題為“Filters for CombinedRadiotelephone/GPS Terminals”的公布的美國專利申請No.US2003/0143949、Karabinis的題為“Staggered Sectorization for TerrestrialReuse of Satellite Frequencies”的公布的美國專利申請No.US2003/0153308、Karabinis的題為“Methods and Systems for ModifyingSatellite Antenna Cell Patterns In Response to Terrestrial Reuse ofSatellite Frequencies”的公布的美國專利申請No.US 2003/0054815中進行了描述，所有這些專利和專利申請均被轉讓給了本發(fā)明的受讓人，所有這些專利和專利申請的全部公開內(nèi)容通過引用而結合到本文中。
一些衛(wèi)星通信系統(tǒng)和方法可使用干擾消除技術以允許增加的衛(wèi)星頻率的地面使用/再用。例如，如上面引用的授予Karabinis的美國專利6684057中所描述的，使用干擾消除技術，輔助地面網(wǎng)絡即使在正使用衛(wèi)星通信頻率進行基于空間的通信的相同衛(wèi)星小區(qū)中也可在地面上再用衛(wèi)星通信頻率。此外，輔助地面網(wǎng)絡可使用修正范圍的衛(wèi)星前向鏈路帶頻進行傳輸以減少至少一些帶外接收機的干擾。輔助地面網(wǎng)絡使用的修正范圍的衛(wèi)星前向鏈路帶頻可包括僅衛(wèi)星前向鏈路帶頻的子集以提供輔助地面網(wǎng)絡使用的頻率和帶外接收機使用的頻率之間的防護頻帶，可包括作為增加/減少的頻率的函數(shù)而單調(diào)減少的功率電平和/或可包括沒有占用的和/或以減少的最大功率傳輸?shù)拿康澲械膬蓚€或多個相鄰間隙。輔助地面網(wǎng)絡的時分雙工操作還可經(jīng)由至少部分衛(wèi)星返回鏈路帶頻來提供。還可提供輔助地面網(wǎng)絡的全部或部分反模操作，其中至少一些前向鏈路和返回鏈路頻率與傳統(tǒng)的衛(wèi)星前向鏈路和返回鏈路頻率交換。參見美國專利6684057的摘要。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明實施例的衛(wèi)星通信方法包括在基于空間的組件處通過基于空間的組件的頻帶接收來自基于空間的組件覆蓋區(qū)的多個終端的多個多址信號，多個多址信號包括依賴于由終端發(fā)送的信號的干擾和不依賴于由終端發(fā)送的信號的干擾；以及包括通過首先減少不依賴于由終端發(fā)送的信號的干擾之后消除依賴于由終端發(fā)送的信號的干擾來減少多個多址信號的干擾。
一些方法還包括通過衛(wèi)星頻帶在輔助地面組件處自/向衛(wèi)星覆蓋區(qū)中的多個終端接收/發(fā)送無線通信信號?；诳臻g的組件還可接收作為對多址信號干擾的無線通信信號。
通過衛(wèi)星頻帶在基于空間的組件處接收來自衛(wèi)星覆蓋區(qū)中的多個終端的多址信號可包括使用包括多個天線饋送元件的天線接收多址信號，所述的多個天線饋送元件可被配置為提供其間空間方向不同的天線方向圖，其中至少一些天線饋送元件還可被配置為在至少兩個不同的極化方向上接收電磁能量。
減少不依賴于終端發(fā)送的信號的干擾可包括對多址信號執(zhí)行同信道干擾減少，多址信號包括由終端發(fā)送并由多個天線饋送元件接收的導頻信號和信息信號。這樣的干擾減少可包括處理導頻信號并基于導頻信號的處理確定用于多個天線饋送元件的一組權重。
根據(jù)本發(fā)明一些實施例的方法還可包括基于導頻信號的處理生成至少一個導頻信號差錯。
可選擇用于多個天線饋送元件的該組權重以減少導頻信號差錯的均方測量從而提供干擾被減少的接收導頻信號，并且根據(jù)本發(fā)明的一些方法還包括把該組權重應用于由多個天線饋送元件接收的信號以獲得干擾被減少的接收信息信號。
對干擾被減少的接收信息信號執(zhí)行多址干擾消除(或至少是干擾減少)可包括基于干擾被減少的接收信息信號和/或干擾被減少的接收導頻信號確定一組信道估計、根據(jù)干擾被減少的接收信息信號生成一組接收信息估計(例如位估計)、并使用該組信道估計和信息估計對干擾被減少的接收信息信號執(zhí)行多址干擾消除(或至少干擾減少)。
使用信道估計和信息估計對干擾被減少的接收信息信號執(zhí)行多址干擾消除可包括生成第二干擾被減少的接收信息信號和/或第二干擾被減少的接收導頻信號。此外，根據(jù)本發(fā)明實施例的方法還可包括基于第二干擾被減少的接收信息信號和/或第二干擾被減少的接收導頻信號確定一組第二信道估計、根據(jù)第二干擾被減少的接收信息信號生成一組第二接收信息估計、并使用第二信道估計和第二信息估計對第二干擾被減少的接收信息信號執(zhí)行多址干擾消除。
一些方法還包括在基于空間的組件處使用至少一個極化方向上不同的至少兩個天線方向圖進行接收。
根據(jù)干擾被減少的接收信息信號生成一組接收信息估計可包括使干擾被減少的接收信息信號與一組由多個終端使用的已知信號擴頻碼相關。
對干擾被減少的接收信息信號執(zhí)行多址干擾消除可包括生成多個干擾被減少的信息估計，并且一些方法還可包括使用多個干擾被減少的信息估計執(zhí)行多址干擾消除。
進一步根據(jù)本發(fā)明實施例的方法還可包括向衛(wèi)星網(wǎng)關重傳多址信號，并且可在基于地面的衛(wèi)星網(wǎng)關處執(zhí)行減少多址信號中的干擾。另外，對干擾被減少的接收信息信號執(zhí)行多址干擾消除也可在衛(wèi)星網(wǎng)關處執(zhí)行。
一些方法還可包括重復減少依賴于整個地理區(qū)域內(nèi)與基于空間的組件進行通信的多個終端的傳輸?shù)母蓴_直到滿足預定準則為止。該預定準則可包括位差錯率。
進一步根據(jù)本發(fā)明實施例的蜂窩式衛(wèi)星系統(tǒng)包括基于空間的組件和多個終端，所述多個終端被配置為通過衛(wèi)星頻帶在衛(wèi)星覆蓋區(qū)中傳輸包括導頻信號和信息信號的相應多個多址信號，基于空間的組件被配置為通過衛(wèi)星頻帶接收多個多址信號，基于空間的組件還在衛(wèi)星頻帶中接收干擾連同多個多址信號；以及減擾器，所述減擾器響應基于空間的組件并且被配置為對多個多址信號順序執(zhí)行同信道干擾減少和多址干擾消除。
一些系統(tǒng)還可包括含有多個終端的輔助地面網(wǎng)絡，其中輔助地面網(wǎng)絡和/或終端被配置為通過衛(wèi)星頻帶在衛(wèi)星覆蓋區(qū)內(nèi)發(fā)送無線通信信號。
基于空間的組件可包括具有多個天線饋送元件的天線，并且基于空間的組件可被配置為使用天線接收多個多址信號。
減擾器還可被配置為通過處理由多個終端發(fā)送并由基于空間的組件接收的導頻信號以及基于導頻信號的處理確定用于天線饋送元件的一組權重而對接收自多個終端的多址信號執(zhí)行同信道干擾減少。
減擾器還可被配置為基于導頻信號的處理生成至少一個導頻信號差錯。
減擾器還可被配置為為天線饋送元件確定一組權重以減少至少一個導頻信號差錯的均方測量，從而提供干擾被減少的導頻信號。
減擾器還可被配置為將該組權重應用于由多個天線饋送元件接收的信號以獲得干擾被減少的接收信息信號。
減擾器還可被配置為基于干擾被減少的接收信息信號和/或干擾被減少的接收導頻信號確定一組信道估計、根據(jù)干擾被減少的接收信息信號生成一組接收信息估計(例如位估計)、并使用該組信道估計和信息估計對干擾被減少的接收信息信號執(zhí)行多址干擾消除從而生成第二干擾被減少的接收信息信號。
減擾器還可被配置為基于第二干擾被減少的接收信息信號確定一組第二信道估計、根據(jù)第二干擾被減少的接收信息信號生成一組第二接收位估計、并使用第二信道估計和第二位估計對第二干擾被減少的接收信息信號執(zhí)行多址干擾消除。
基于空間的組件可被配置為使用其間空間方向不同的至少兩個天線方向圖來接收多址信號和/或其中至少兩個天線方向圖在極化方向上不同。
減擾器還可被配置為根據(jù)干擾被減少的接收信息信號生成多個干擾減少的位估計，并使用多個干擾被減少的位估計執(zhí)行多址干擾消除。
基于空間的組件還可被配置為向衛(wèi)星網(wǎng)關重傳多址信號，并且減擾器可位于基于地面的衛(wèi)星網(wǎng)關處。
進一步根據(jù)本發(fā)明實施例的衛(wèi)星無線終端系統(tǒng)包括被配置為通過衛(wèi)星頻帶接收來自衛(wèi)星覆蓋區(qū)中的多個無線終端的多址無線通信信號的基于空間的組件、響應基于空間的組件并被配置為對多址無線通信信號執(zhí)行同信道干擾減少從而生成多個干擾被減少的接收信息信號的減擾器、以及響應減擾器并被配置為對干擾被減少的接收信息信號執(zhí)行多址干擾消除的檢測器。
根據(jù)本發(fā)明一些實施例的系統(tǒng)還可包括輔助地面網(wǎng)絡和基于空間的組件，所述輔助地面網(wǎng)絡包括被配置為通過衛(wèi)星頻帶在衛(wèi)星覆蓋區(qū)中發(fā)送多個無線通信信號的多個發(fā)射機，所述基于空間的組件還接收作為干擾的無線通信信號連同多址無線通信信號。
基于空間的組件可包括具有多個天線饋送元件的天線，并且基于空間的組件可被配置為使用天線接收多個多址無線通信信號。
減擾器還可被配置為通過處理由無線終端發(fā)送的至少一個導頻信號并基于該至少一個導頻信號的處理為相應天線饋送元件組確定一組權重而對多址無線通信信號執(zhí)行同信道干擾減少。
減擾器還可被配置為基于處理生成至少一個導頻信號差錯。
減擾器還可被配置為為天線饋送元件選擇一組信號權重以減少至少一個導頻信號差錯的均方測量。
減擾器還可被配置為將該組信號權重應用于由多個天線饋送元件接收的信號以獲得干擾被減少的接收信息信號。
檢測器還可被配置為基于干擾被減少的接收信息信號確定一組信道估計、根據(jù)干擾被減少的接收信息信號生成一組接收位估計、并使用該組信道估計和位估計對干擾被減少的接收信息信號執(zhí)行多址干擾消除以生成第二干擾被減少的接收信息信號。
檢測器還可被配置為基于第二干擾被減少的接收信息信號確定一組第二信道估計、根據(jù)第二干擾被減少的接收信息信號生成一組第二接收位估計、并使用第二信道估計和第二位估計對第二干擾被減少的接收信息信號執(zhí)行多址干擾消除。
基于空間的組件還可被配置為使用至少一個極化方向和/或空間方向不同的至少兩個天線方向圖來接收信號。
檢測器還可被配置為根據(jù)干擾被減少的接收信息信號生成多個干擾被減少的位估計并使用多個干擾被減少的位估計執(zhí)行多址干擾消除。
基于空間的組件還可被配置為向衛(wèi)星網(wǎng)關重傳多址信號，并且減擾器可位于基于地面的衛(wèi)星網(wǎng)關處。
根據(jù)本發(fā)明一些實施例的系統(tǒng)還可包括衛(wèi)星網(wǎng)關，并且減擾器可位于基于空間的組件處，檢測器可位于衛(wèi)星網(wǎng)關處，以及基于空間的組件還可被配置為向衛(wèi)星網(wǎng)關發(fā)送干擾被減少的接收信息信號。
本發(fā)明的一些實施例為衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供了干擾減少檢測器，所述衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括被配置為通過衛(wèi)星頻帶接收來自衛(wèi)星覆蓋區(qū)中的多個無線終端的、含有同信道干擾的多址無線通信信號的基于空間的組件，干擾減少檢測器包括響應基于空間的組件并被配置為對多址無線通信信號執(zhí)行同信道干擾消除從而生成多個干擾被減少的接收信息信號的減擾器以及被配置為對干擾被減少的接收信息信號執(zhí)行多址干擾消除的檢測器。
干擾減少檢測器的減擾器還被配置為通過處理由多個無線終端發(fā)送的導頻信號并基于導頻信號的處理為相應天線饋送元件組確定權重組而對自多個無線終端接收的多址無線通信信號執(zhí)行同信道干擾消除。
干擾減少檢測器的減擾器還可被配置為基于處理生成至少一個導頻信號差錯。
干擾減少檢測器的減擾器還可被配置為為天線饋送元件選擇一組信號權重以減少至少一個導頻信號差錯的均方測量。
干擾減少檢測器的減擾器還可被配置為將該組信號權重應用于由多個天線饋送元件接收的信號以獲得多個干擾被減少的接收信息信號。
干擾減少檢測器的檢測器還可被配置為基于干擾被減少的接收信息信號確定一組信道估計、根據(jù)干擾被減少的接收信息信號生成一組接收位估計、并使用該組信道估計和位估計對干擾被減少的接收信息信號執(zhí)行多址干擾消除以生成第二干擾被減少的接收信息信號。
干擾減少檢測器的檢測器還可被配置為基于第二干擾被減少的接收信息信號確定一組第二信道估計、根據(jù)第二干擾被減少的接收信息信號生成一組第二接收位估計、并使用第二信道估計和第二位估計對第二干擾被減少的接收信息信號執(zhí)行多址干擾消除。
基于空間的組件還可被配置為使用至少空間和/或極化方向不同的至少兩個天線方向圖來接收信號。
干擾減少檢測器的檢測器還可被配置為根據(jù)干擾被減少的接收信息信號生成多個干擾被減少的位估計并使用多個干擾被減少的位估計執(zhí)行多址干擾消除。
基于空間的組件還可被配置為向衛(wèi)星網(wǎng)關重傳多址無線通信信號，并且減擾器可位于基于地面的衛(wèi)星網(wǎng)關處。
干擾減少檢測器的減擾器可位于基于空間的組件處并且檢測器可位于遠離基于空間的組件處。
本發(fā)明的一些實施例為衛(wèi)星無線終端系統(tǒng)提供了網(wǎng)關，所述衛(wèi)星無線終端系統(tǒng)可包括被配置為通過衛(wèi)星頻帶接收來自衛(wèi)星覆蓋區(qū)中的多個無線終端的多址無線通信信號的基于空間的組件，網(wǎng)關包括響應基于空間的組件并被配置為對多址無線通信信號執(zhí)行同信道干擾減少以生成多個干擾被減少的接收信息信號的減擾器以及被配置為對干擾被減少的接收信息信號執(zhí)行多址干擾消除的檢測器。
網(wǎng)關的減擾器還可被配置為通過處理由多個無線終端發(fā)送的導頻信號并基于導頻信號的處理為一組天線饋送元件確定權重組而為對多址無線通信信號執(zhí)行同信道干擾減少。
網(wǎng)關的減擾器還可被配置為基于處理生成至少一個導頻信號差錯。
減擾器還可被配置為為天線饋送元件選擇一組信號權重以減少至少一個導頻信號差錯的均方測量。
網(wǎng)關的減擾器還可被配置為將該組信號權重應用于由多個天線饋送元件接收的信號以獲得多個干擾被減少的接收信息信號。
網(wǎng)關的檢測器還可被配置為基于干擾被減少的接收信息信號確定一組信道估計、根據(jù)干擾被減少的接收信息信號生成一組接收位估計、并使用該組信道估計和位估計對干擾被減少的接收信息信號執(zhí)行多址干擾消除從而生成第二干擾被減少的接收信息信號。
網(wǎng)關的檢測器還可被配置為基于第二干擾被減少的接收信息信號確定一組第二信道估計、根據(jù)第二干擾被減少的接收信息信號生成一組第二接收位估計、并使用第二信道估計和第二位估計對第二干擾被減少的接收信息信號執(zhí)行多址干擾消除。
基于空間的組件還可被配置為使用至少空間和/或極化方向不同的至少兩個天線方向圖來接收信號。
網(wǎng)關的檢測器還可被配置為根據(jù)干擾被減少的接收信息信號生成多個干擾被減少的位估計、并使用多個干擾被減少的位估計執(zhí)行多址干擾消除。
根據(jù)本發(fā)明一些實施例的減少干擾的方法包括使用空間和極化方向不同的至少第一和第二天線方向圖在基于空間的組件處接收信號分量、將信號分量提供給減擾器、并在減擾器處處理信號分量以減少信號的干擾電平。
根據(jù)本發(fā)明一些實施例的基于空間的組件和無線電終端之間進行通信的方法包括通過基于空間的組件的第一天線方向圖向無線電終端發(fā)送第一信號、并通過基于空間的組件的至少第二天線方向圖向無線電終端發(fā)送第二信號，其中第二信號與第一信號差了至少一個時間延遲值。第一天線方向圖可與第二天線方向圖差了一個空間方向和/或極化方向。
根據(jù)本發(fā)明一些實施例的、與基于空間的組件進行通信的方法包括在無線電終端處通過基于空間的組件的第一天線方向圖接收第一信號并且通過基于空間的組件的至少第二天線方向圖接收第二信號、以及在無線電終端處處理第一信號和至少一個第二信號以改進至少一個通信性能測量。至少一個第二信號可與第一信號差了至少一個時間延遲值。
根據(jù)本發(fā)明一些實施例的、用于包括基于空間的組件和輔助地面網(wǎng)絡的無線通信系統(tǒng)的通信方法包括使用大于授權用于基于空間的組件以提供控制信道和/或業(yè)務信道通信的第二組頻率的授權用于基于空間的組件以提供控制信道和/或業(yè)務信道通信的第一組頻率從輔助地面網(wǎng)絡向多個第一無線電終端提供控制信道和業(yè)務信道通信、并使用第二組頻率從基于空間的組件向多個第二無線電終端提供控制信道和/或業(yè)務信道通信。在一些實施例中，輔助地面網(wǎng)絡不可使用第二組頻率。


被包括以提供對本發(fā)明的進一步理解并被結合以及構成本申請的一部分的附圖示出了本發(fā)明的某些實施例。在附圖中 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的蜂窩式衛(wèi)星通信系統(tǒng)和方法的示意圖。
圖2A-2C是根據(jù)本發(fā)明的實施例的減擾器和組成組件的框圖。
圖3A-3B是根據(jù)本發(fā)明的實施例的減擾器和組成組件的框圖。
圖4A-4B是根據(jù)本發(fā)明的實施例的減擾器的框圖。
圖5-8是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的減少干擾的系統(tǒng)和方法的流程圖。
圖9示出了衛(wèi)星點波束，其中的一些包括ATC基礎配置。
圖10示出了天線饋送元件的增益和天線相位圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的實施例的單用戶干擾消除檢測器的框圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的實施例的多用戶干擾消除檢測器的框圖。
圖13是示出前向鏈路衛(wèi)星點波束的配置和輔助地面網(wǎng)絡的發(fā)射機位置的美國大陸地圖。
圖14是示出由基于空間的組件的返回鏈路饋送元件形成的返回鏈路服務區(qū)配置和輔助地面網(wǎng)絡的發(fā)射機位置的美國大陸地圖。
圖15和圖16是根據(jù)本發(fā)明的實施例的不同接收機配置的位差錯率(BER)與信噪比(SIR)的關系曲線圖。
圖17是根據(jù)本發(fā)明的實施例的不同接收機配置的增量T/T增加與SIR的關系曲線圖。
圖18是用于由基于空間的組件天線饋送元件形成的天線方向圖的增益與方位角/仰角的三維關系曲線圖。
圖19是圖18的曲線圖的增益等高線圖。
圖20是使用多個天線饋送元件的、用于自適應形成的天線方向圖的增益與方位角/仰角的三維關系曲線圖。
圖21是圖20的曲線圖的增益等高線圖。
圖22-24是根據(jù)本發(fā)明的實施例的不同接收機配置的位差錯率(BER)與信噪比(SIR)的關系曲線圖。
圖25是天線饋送元件的增益等高線圖。
圖26-33是根據(jù)本發(fā)明的實施例的不同模擬條件下BER的曲線圖。
具體實施例方式將在下文中參考其中示出了本發(fā)明實施例的附圖對本發(fā)明的實施例進行更為充分的描述。然而，本發(fā)明可以包括在多種不同的形式中并且不應當被認為是受限于本文所列舉的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開內(nèi)容是詳盡和完全的，并且將會充分地向本領域的技術人員傳達本發(fā)明的范圍。在全文中相同的數(shù)字指的是相同的元件。
將會理解，盡管在本文中術語第一和第二可用于描述不同的元件，但是這些元件不應當被這些術語限制。這些術語僅用于把一個元件與其它元件區(qū)分開。因此在不背離本發(fā)明的教導的情況下，下面的第一元件可被稱為第二元件，并且同樣地，第二元件可被稱為第一元件。正如在本文中所使用的，術語“和/或”包括一個或多個相關列舉項的任何和所有組合。符號“/”同樣被用作“和/或”的簡化符號。
本文使用的術語僅為了描述特定實施例而并不是為了限制本發(fā)明的。正如在本文中所使用的，單數(shù)形式“一”和“該”同樣用于包括復數(shù)形式，除非另外清楚地表示。還將會理解，當在本文中使用術語“包含”、“含有”、“包括”和/或“帶有”時，指記載的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但并不排除一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其它組的存在或添加。
除非另外定義，本文使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發(fā)明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同含義。還將會理解，本文所使用的術語應當被解釋為具有與本說明書和相關領域的內(nèi)容的含義相一致的含義，并且除非在本文中明確定義將不會以一種理想的或過分正式的意義進行解釋。
如本領域技術人員將意識到的，本發(fā)明可體現(xiàn)為方法、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、和/或計算機程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采取完全硬件實施例、完全軟件實施例或結合軟件和硬件方面的實施例的形式，本文一般都稱為“電路”或“模塊”。此外，本發(fā)明可采取具有嵌入介質(zhì)中的計算機可用程序代碼的計算機可用存儲媒介上的計算機程序產(chǎn)品的形式?？墒褂萌魏芜m當?shù)挠嬎銠C可讀介質(zhì)，包括硬盤、CDROM、光存儲裝置、例如那些支持因特網(wǎng)或內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的傳輸媒體或磁存儲裝置。
下面參考根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法、系統(tǒng)和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或框圖描述本發(fā)明。將會理解，流程圖和/或框圖的每個塊以及流程圖和/或框圖的塊的組合可以通過計算機程序指令來實現(xiàn)?？蓪⑦@些計算機程序指令提供給通用計算機、專用計算機、或其它可編程數(shù)據(jù)處理設備的處理器以生產(chǎn)機器，使得通過計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理設備的處理器執(zhí)行的指令創(chuàng)建用于實現(xiàn)流程圖和/或框圖的塊或若干塊中指定的功能/行為的部件。
這些計算機程序指令還可存儲在計算機可讀存儲器中，所述計算機可讀存儲器可引導計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理設備以特殊方式起作用，使得被存儲在計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括實現(xiàn)流程圖和/或框圖的塊或若干決中指定的功能/行為的指令部件的制品。
還可將計算機程序指令加載到計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理設備上以引起一系列操作步驟在計算機或其它可編程設備上執(zhí)行從而產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的過程，使得在計算機或其它可編程設備上執(zhí)行的指令提供實現(xiàn)流程圖和/或框圖的塊或若干塊中指定的功能/行為的步驟。
此外，正如本文所使用的，“基本上相同”的頻帶意味著兩個或多個被比較的頻帶基本上是重疊的，但也可有一些區(qū)域不重疊，如在頻帶的末端和/或其它地方。“基本上相同”的空中接口意味著兩個或多個被比較的空中接口是相似的但不必是同樣的。例如第一空中接口(即衛(wèi)星空中接口)可包括相對于第二空中接口(即地面空中接口)的一些差異以便例如說明通信/傳播環(huán)境的一個或多個不同特征和/或解決與第一和/或第二空中接口相關的其它性能方面和/或系統(tǒng)問題。
例如，與可用于地面通信的語音編碼率相比，不同的語音編碼率可用于衛(wèi)星通信(例如對地面通信，音頻信號可以大約9到13kbps或更高的速率編碼，而對衛(wèi)星通信，可使用大約2到4kbps的語音編碼率)。同樣地，與可用于地面通信的代碼、交錯深度，和/或擴頻碼(即Walsh碼、短碼、長碼、和/或跳頻碼)相比較，不同的前向差錯糾正碼、不同的交錯深度、和/或不同的擴頻碼也可用于例如衛(wèi)星通信。
衛(wèi)星頻帶服務鏈路頻率的地面使用/再用已向聯(lián)邦通信委員會(FCC)和工業(yè)加拿大(IC)提議并被接受。參見例如2003年1月29日采用的、2003年2月10日發(fā)布的Report and Order and Noticeof Proposed Rulemarking，F(xiàn)CC03-15，“Flexibility for Delivery ofCommunications by Mobile Satellite Service Providers in the 2GHz Band，the L-Band，and the 1.6/2.4 Bands”，IB Docket No.01-185以及2004年5月的工業(yè)加拿大的Spectrum Management and TelecommunicationsPolicy DGTP-006-04，“Spectrum and Licensing Policy to PermitAncillary Terrestrial Mobile Services as Part of Mobile-Satellite ServiceOfferings”。也可參見例如2005年2月10日采用的、2005年2月25日發(fā)布的Memorandum Opinion and Order and second Order onReconsideration，F(xiàn)CC05-30，IB Docket No.01-185。
本發(fā)明的一些實施例利用衛(wèi)星帶頻的地面使用/再用執(zhí)行自適應信號處理，包括移動衛(wèi)星系統(tǒng)(MSS)環(huán)境中的波束形成(如天線方向圖成形)、干擾抑制，信道估計和多用戶檢測?；谧钚【讲铄e(MMSE)性能指數(shù)的波束形成例如可在特征在于衛(wèi)星服務鏈路頻率的顯著地面再用的環(huán)境中用于增加MSS鏈路的信號與噪聲加干擾比。使用/再用衛(wèi)星帶頻的輔助地面網(wǎng)絡的元件在本文中被稱為輔助地面組件(ATC)。
本發(fā)明的實施例可減輕移動衛(wèi)星系統(tǒng)(MSS)環(huán)境中ATC引起的和非ATC引起的干擾(可以是同頻/同信道和/或信道外/帶外)和多址干擾(MAI)。此外，通過使用在衛(wèi)星上接收的信號的空間和時間處理可獲得顯著的性能改進。在一些實施例中，通過處理一組天線饋送元件信號，基于導頻的MMSE算法可用于為用戶自適應形成波束(即天線方向圖)。波束形成之后(即天線方向圖形成)，導頻信號可用于估計用戶信道的參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的實施例的順序ATC和MAI干擾消除器(SAMIC)可利用已知的導頻信號信息和接收信息的最初決定來順序執(zhí)行干擾抑制，然后進行多用戶檢測。SAMIC算法的性能通過模擬包含在美國大陸(CONUS)超過50個主要市場上ATC的廣泛部署的多波束同步地球衛(wèi)星來示出。
盡管術語“干擾消除器”和例如“干擾消除”和“干擾撤銷”的相關術語在本文中用于描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的元件、系統(tǒng)和方法，但是將會意識到，雖然一些干擾減少技術可稱為“干擾消除”，但即使在“干擾消除”之后一些剩余的干擾仍然可留在信號中。也就是說，如同任何物理過程一樣，即使在所謂的“最優(yōu)”系統(tǒng)中，完全消除干擾可能是不可能或不切實際的。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的蜂窩式衛(wèi)星通信系統(tǒng)和方法的示意圖。如圖1中所示，這些蜂窩式衛(wèi)星通信系統(tǒng)和方法100包括基于空間的組件(SBC)110，例如地球同步或非同步軌道衛(wèi)星?；诳臻g的組件110可被配置為有選擇地在地理上使用一組頻率并且通過一個或多個衛(wèi)星前向服務鏈路(下行鏈路)頻率fD在包括一個或多個衛(wèi)星小區(qū)130-130″″的衛(wèi)星覆蓋區(qū)中向多個無線終端發(fā)送無線通信信號，其中只有一個無線終端在圖1中示出(終端120a)。基于空間的組件110還可被配置為通過一個或多個衛(wèi)星返回服務鏈路(上行鏈路)頻率fU在衛(wèi)星小區(qū)130中從例如無線終端120a的多個無線終端接收無線通信。
包括至少一個輔助地面組件(ATC)140的輔助地面網(wǎng)絡(ATN)被配置為通過在衛(wèi)星頻帶中的上行鏈路頻率fU從例如至少一個無線終端120b接收無線通信信號，所述至少一個輔助地面組件(ATC)140可包括天線140a和電子系統(tǒng)140b。頻率fU可與用于和衛(wèi)星小區(qū)130中的基于空間的組件(SBC)110進行通信的上行鏈路或下行鏈路頻率是一樣的，其中無線終端120b位于和/或鄰近或遠離衛(wèi)星小區(qū)130。因此，如圖1所示，無線終端120a可使用衛(wèi)星頻帶中的頻率與基于空間的組件110進行通信，而無線終端120b也可使用衛(wèi)星頻帶中的頻率與輔助地面組件140進行通信。如圖1所示，基于空間的組件110不合要求地還從無線終端120b和/或衛(wèi)星小區(qū)130中的ATC140接收作為干擾的無線通信分量。此外，基于空間的組件110可通過與fU和/或fU一樣(和/或重疊)的衛(wèi)星頻率從位于不同衛(wèi)星小區(qū)中的無線終端和/或ATC(圖中未示出)接收無線通信分量。
更具體地說，潛在的干擾路徑在150示出。在該潛在的干擾路徑150中，由無線終端120b和/或ATC140發(fā)送的信號干擾衛(wèi)星通信。當發(fā)送的信號使用與討論的小區(qū)一樣的載頻(如fU＝fU)時，該干擾一般將最強，因為在那種情況下，相同的返回鏈路頻率將用于基于空間的組件和輔助地面組件通信并且如果在相同的衛(wèi)星小區(qū)上使用，則衛(wèi)星小區(qū)之間將沒有實際的空間差別存在以減少干擾電平。然而即使有空間差別，干擾可減弱來自第一無線終端120a的信號。
仍然參考圖1，衛(wèi)星通信系統(tǒng)/方法100的實施例可包括至少一個衛(wèi)星網(wǎng)關160，所述至少一個衛(wèi)星網(wǎng)關160可包括天線160a和電子系統(tǒng)160b。衛(wèi)星網(wǎng)關160可連接到其它網(wǎng)絡162，其包括地面和/或其它有線和/或無線通信網(wǎng)絡，例如公用交換電話網(wǎng)絡和/或因特網(wǎng)。衛(wèi)星網(wǎng)關160通過衛(wèi)星饋送鏈路112與基于空間的組件110進行通信。衛(wèi)星網(wǎng)關160還可被配置為一般通過地面鏈路142與輔助地面網(wǎng)絡中的輔助地面組件140進行通信。
仍然參考圖1，干擾減少(IR)信號處理器170還可至少部分在網(wǎng)關電子系統(tǒng)160b中提供。然而在其它備選方案中，替代或除了網(wǎng)關電子系統(tǒng)160b外，干擾減少信號處理器170還可至少部分在蜂窩式衛(wèi)星系統(tǒng)/方法100的其它組件中提供。例如，干擾減少信號處理器170可至少部分在基于空間的組件110中提供。干擾減少信號處理器170可響應基于空間的組件110和輔助地面組件140，并可被配置為減少來自基于空間的組件110接收的無線通信的干擾。具體地，干擾減少信號處理器170可被配置為減少至少部分由例如ATC140的ATC和例如與輔助地面網(wǎng)絡進行通信的無線終端120b的無線終端生成的干擾。此外，干擾減少信號處理器170還可被配置為減少來自例如在MSS和/或ATN之外工作的發(fā)射機的其它發(fā)射機的干擾。
本申請中公開的系統(tǒng)和方法可有利地用于使用衛(wèi)星帶頻的地面使用/再用的系統(tǒng)中。如上所述，在衛(wèi)星連接不可靠的人口稠密地區(qū)，輔助地面網(wǎng)絡(ATN)使用/再用至少一些衛(wèi)星頻帶服務鏈路頻率以提供可靠的通信。作為衛(wèi)星帶頻的地面使用/再用的結果，對衛(wèi)星鏈路的上行鏈路同信道干擾可能會出現(xiàn)并且在衛(wèi)星和地面鏈路間沒有足夠區(qū)別的某些條件下可能會變得有害。本發(fā)明的實施例可有利地用于與廣泛部署在例如美國大陸(CONUS)和/或其它地理區(qū)域的多個市場上的輔助地面網(wǎng)絡一起工作的現(xiàn)有技術的移動衛(wèi)星系統(tǒng)(MSS)中。本發(fā)明的某些實施例尤其可用于使用例如cdma20001XRTT協(xié)議的擴頻多址通信協(xié)議的MSS/ATN系統(tǒng)中。然而，如本領域的技術人員將意識到的，本發(fā)明的實施例可應用于任何通信協(xié)議和/或空中接口。
多址干擾(MAI)是可減少多址通信環(huán)境中衛(wèi)星所接收到的信號質(zhì)量的同信道干擾的一種類型。在這種環(huán)境中，多個發(fā)射機使用共享的通信介質(zhì)/載波/信道與單個接收機(例如衛(wèi)星接收機)進行通信。
一般至少有三種基本的多址方案時分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)和頻分多址(FDMA)。在FDMA方案中，不同的發(fā)射機被分配不同的頻帶進行發(fā)送。在TDMA系統(tǒng)中，不同的發(fā)射機在特定頻帶內(nèi)被賦予不同的時隙(即時間間隔)。因此，根據(jù)TDMA系統(tǒng)，發(fā)射機被賦予特定頻帶(如在FDMA中)，但臨時共享頻帶以便于改進頻帶利用率。在一般的CDMA方案中，多個發(fā)射機共享一個相對較寬的頻帶，但發(fā)射機不受限于特定時隙。相反，每個發(fā)射機被賦予在一些實施例中與其它發(fā)射機的每一個使用的擴頻碼正交的唯一擴頻碼(或“修整”碼)。每個發(fā)射機發(fā)送的信息使用發(fā)射機的擴頻碼進行調(diào)制。因此，被第一同頻(同信道)發(fā)射機廣播的信號在被添加到由第二同頻(同信道)發(fā)射機發(fā)送的信號上時可理想地表現(xiàn)為噪聲。更多高級的多址系統(tǒng)可結合FDMA、TDMA和/或CDMA的若干方面。一般，可要求多址系統(tǒng)中的接收機估計由于系統(tǒng)中其他發(fā)射機發(fā)送的信號而經(jīng)歷了同信道MAI的發(fā)射機發(fā)送的信號。
在傳統(tǒng)的第三代(3G)CDMA系統(tǒng)中，信號檢測的潛在障礙一般是(i)多徑衰落和(ii)由使用未與期望用戶的信號正交的代碼的同信道傳輸所引起的MAI。通過緊密結合期望信號的可解析的多徑復制，耙式匹配濾波可有效地抗擊多徑衰落。包括多元件天線的接收機可被配置為結合耙式匹配濾波與信號的時空處理以減少MAI。
被配置為減少MAI的多用戶檢測系統(tǒng)可與檢測期望的用戶信號而不考慮MAI的單用戶檢測技術進行比較。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，通信接收機可配置有第一信號處理級，它對通過基于空間的組件的相應的多個天線方向圖供給通信接收機的多個接收信號進行操作，其中多個天線方向圖在空間方向上不同(即在基于空間的組件的服務區(qū)上投射不同的增益等高線)和/或可在一個或多個極化方向上不同。在一些實施例中，通過使用基于空間的組件的至少一個天線饋送元件，由基于空間的組件形成多個天線方向圖。在本發(fā)明的一些實施例中，多個天線方向圖中的至少其中一個包括提供信號給通信接收機的至少兩個不同極化方向的天線方向圖，所述通信接收機包括分別與多個天線方向圖中至少其中一個的至少兩個不同極化方向相關聯(lián)的至少兩個組件。在一些實施例中，至少兩個不同的極化方向包括基本上右手環(huán)形極化(RHCP)和基本上左手環(huán)形極化(LHCP)。在本發(fā)明的其它實施例中，多個天線方向圖中的每一個提供包括分別與至少兩個不同的極化方向相關聯(lián)的至少兩個組件的信號。通信接收機的第一信號處理級可對多個接收信號進行操作以減少其中的干擾電平，從而使得第一級之后的通信接收機的第二級更有效地減少MAI并執(zhí)行多用戶檢測(MUD)。
在一些實施例中，通信接收機被配置在一個或多個衛(wèi)星網(wǎng)關處。在其它實施例中，通信接收機被配置在基于空間的組件處。在另外的實施例中，通信接收機可分布在基于空間的組件和至少一個衛(wèi)星網(wǎng)關之間。
在本發(fā)明的一些實施例中，對通過基于空間的組件的相應的多個天線方向圖供給通信接收機的多個接收信號進行操作的通信接收機的第一信號處理級可選擇性地對由基于空間的組件的相應的預定多個天線方向圖供給通信接收機的預定多個接收信號進行操作。在本發(fā)明的一些實施例中，預定的多個接收信號可以是由基于空間的組件的相應的全體天線方向圖接收的全體信號的子集，并且預定的多個接收信號的選擇(即提供預定的多個接收信號的預定的多個天線方向圖的選擇)可響應于接收的返回鏈路控制信道信號。在本發(fā)明的一些實施例中，與接收的返回鏈路控制信道信號相關聯(lián)的位置和/或地理區(qū)域可用于選擇提供預定的多個接收信號的預定的多個天線方向圖。
在一些實施例中，返回鏈路控制信道信號被配置為占據(jù)未被輔助地面網(wǎng)絡(ATN)和/或其它網(wǎng)絡使用/再用或最少使用/再用的頻率范圍，從而最小化或減少與返回鏈路控制信道信號相關聯(lián)的干擾電平。因此，基于空間的組件基本上可自由接收返回鏈路控制信道信號，或在可另外由返回鏈路控制信道頻率的地面(和/或其它)使用/再用所引起的干擾電平下接收返回鏈路控制信道信號。通過一個或多個基于空間的組件天線方向圖(由天線饋送元件形成的波束/小區(qū)和/或天線方向圖)，基于空間的組件可接收返回鏈路控制信道信號。響應接收返回鏈路控制信道信號的一個或多個基于空間的組件天線方向圖和/或響應相應的返回鏈路控制信道信號強度和/或與接收返回鏈路控制信道信號的一個或多個基于空間的組件天線方向圖相關聯(lián)的信號質(zhì)量，與返回鏈路控制信道信號相關的源(如無線電終端源)相關聯(lián)的地理位置可被確定并用于選擇提供預定的多個接收信號的預定的多個天線方向圖。因此，相對發(fā)射返回鏈路控制信道信號的源，基于空間的組件可被配置為確定與源相關聯(lián)的地理位置并配置通信接收機以選擇性地對由基于空間的組件的相應的預定的多個天線方向圖供給通信接收機的預定的多個接收信號進行操作，對于與源相關聯(lián)的確定的地理位置來說，基于空間的組件的相應的預定的多個天線方向圖被確定為在使通信接收機能夠建立最大或接近最大的期望信號對干擾和/或噪聲性能測量中是最優(yōu)的或接近最優(yōu)的。
將會理解，使用基本固定點波束和/或可能與基于空間的組件的一個或多個天線饋送元件(即接收天線饋送元件)相關聯(lián)的天線方向圖，基于空間的組件可接收返回鏈路控制信道信號。在本發(fā)明的一些實施例中，前向鏈路控制信道信號還可基于基本固定點波束和/或可能與基于空間的組件的一個或多個天線饋送元件(即發(fā)送天線饋送元件)相關聯(lián)的天線方向圖。使用跨越基于空間的組件的第一地理服務區(qū)的基于空間的組件的第一天線方向圖，基于空間的組件可發(fā)射前向鏈路控制信道信號?；诳臻g的組件還可被配置為使用跨越至少部分與基于空間的組件的第一地理區(qū)域重疊的基于空間的組件的第二地理區(qū)域的第二天線方向圖輻射前向鏈路控制信道信號。在前向鏈路控制信道信號相對于使用第一天線方向圖被基于空間的組件輻射的前向鏈路控制信道信號被延遲了第一延遲值之后，使用第二天線方向圖可輻射前向鏈路控制信道信號。基于空間的組件可還被配置為使用跨越至少部分與基于空間的組件的第一和/或第二地理區(qū)域重疊的基于空間的組件的第三地理服務區(qū)的第三天線方向圖輻射前向鏈路控制信道信號。在前向鏈路控制信道信號相對于使用第一天線方向圖被基于空間的組件輻射的前向鏈路控制信道信號延遲了第二延遲值之后，使用第三天線方向圖可輻射前向鏈路控制信道信號。
一般地，基于空間的組件還可被配置為使用跨越至少部分與基于空間的組件的第一、第二、第三......和/或第(N-1)地理服務區(qū)重疊的基于空間的組件的第N地理服務區(qū)的第N天線方向圖輻射前向鏈路控制信道信號。在前向鏈路控制信道信號相對于使用第一天線方向圖被基于空間的組件輻射的前向鏈路控制信道信號延遲了第(N-1)延遲值之后，使用第N天線方向圖可輻射前向鏈路控制信道信號。在本發(fā)明的一些實施例中，延遲值(第一到第(N-1))基本上可預定和/或基本上是可區(qū)別的。此外，可通過N個相應的天線方向圖被基于空間的組件輻射的信號的N個分量可以彼此不同的N個功率電平被輻射。根據(jù)本發(fā)明的實施例，N個相應功率電平的選擇可基于將要接收和處理信號的N個分量的無線電終端的地理位置和/或根據(jù)無線電終端方向的、與用于輻射N個相應的功率電平的N個相應的基于空間的組件天線方向圖相關聯(lián)的N個相應的增益值進行選擇。N個相應的功率電平還可被認為受到加在將用于使用N個相應的功率電平通過N個相應的天線方向圖輻射信號的N個分量的總基于空間的組件功率上的約束。在一些實施例中，無線電終端還可被配置為向基于空間的組件和/或基于空間的組件的網(wǎng)關(經(jīng)由返回鏈路控制和/或業(yè)務信道)提供信息以幫助確定最優(yōu)或接近最優(yōu)的N個相應功率電平的選擇。
因此，被配置為接收和處理前向鏈路控制信道信號(或根據(jù)上面公開的原理被基于空間的組件輻射的任何其它前向鏈路信號)的裝置可包括接收機元件，它被配置為通過接收和處理經(jīng)由第一天線方向圖被基于空間的組件輻射的信號以及經(jīng)由出第一天線方向圖之外的天線方向圖被基于空間的組件輻射的其中至少一個延遲版本來增加或最大化期望信噪和/或干擾比的測量。在本發(fā)明的一些實施例中，如本領域技術人員將意識到的，接收機元件是耙式接收機元件和/或橫向濾波器接收機元件。作為備選或與上面相結合，被基于空間的組件輻射的N個前向鏈路信號分量的每一個可具備接收裝置(例如無線電終端)可處理以獲得關于通過其中兩個或多個相應的天線方向圖被基于空間的組件輻射并在接收裝置處被接收的兩個或多個前向鏈路信號分量的最大比率合并(最大的或接近最大的期望信噪和/或干擾功率比)的唯一特征(如唯一的導頻信號、位序列、中置碼，前置碼和/或擴頻碼)。
將會理解，基于空間的組件的任何天線方向圖可是基于空間的組件的第一天線方向圖。還將會理解，基于空間的組件可包括多個第一天線方向圖并且基于空間的組件的每個前向鏈路天線方向圖可是基于空間的組件的第一天線方向圖。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，與基于空間的組件相關聯(lián)的多個第一天線方向圖可是等于或少于與基于空間的組件相關聯(lián)的天線方向圖總數(shù)的多個第一天線方向圖。在本發(fā)明的一些實施例中，與基于空間的組件相關聯(lián)的天線方向圖總數(shù)可是與基于空間的組件相關聯(lián)的波束/小區(qū)和/或天線饋送元件天線方向圖的總數(shù)(如與基于空間的組件相關聯(lián)的前向服務鏈路波束/小區(qū)和/或前向服務鏈路天線饋送元件天線方向圖的總數(shù))。在本發(fā)明的一些實施例中，基于空間的組件的至少部分或全部第一天線方向圖與相鄰/鄰近的第二、第三......和/或第N天線方向圖相關聯(lián)，如前所述，它們輻射相關前向鏈路信號的相應的第二、第三......和/或第N延遲版本和/或包括唯一特征的前向鏈路信號的相應版本。在一些實施例中，對比相關前向鏈路信號的代碼和/或位序列，唯一特征可包括不同的代碼和/或不同的位序列。將會理解，上述前向鏈路控制信道信號相關的技術可應用于任何前向鏈路控制信道信號和/或任何前向鏈路業(yè)務信道信號。
在本發(fā)明的一些實施例中，至少一個前向鏈路通信信道和/或至少一個返回鏈路通信信道可優(yōu)先用于基于空間的通信和/或被保留并僅用于基于空間的通信，同時一個或多個前向鏈路通信信道和/或一個或多個返回鏈路通信信道可用于基于空間的通信和地面通信和/或優(yōu)先用于地面通信。因此，被保留并僅用于基于空間的通信和/或優(yōu)先用于基于空間的通信的至少一個前向鏈路通信信道和/或至少一個返回鏈路通信信道可用于在地理上靠近使用/再用基于空間的組件的至少一些頻率提供地面通信的系統(tǒng)元件(輔助地面組件)的地理區(qū)域內(nèi)提供基于空間的通信，從而減少或避免可另外由地面通信到基于空間的通信引起的干擾。因此，使用被保留并僅用于基于空間的通信和/或優(yōu)先用于基于空間的通信的至少一個前向鏈路通信信道和/或至少一個返回鏈路通信信道，可使參與地面模式通信并處在提供地面通信的系統(tǒng)元件的地理服務區(qū)域的邊緣或邊緣外的地理距離處的通信裝置可轉變成基于空間的模式通信。將會理解，被保留并僅用于基于空間的通信和/或優(yōu)先用于基于空間的通信的至少一個前向鏈路通信信道和/或至少一個返回鏈路通信信道還可用于在地理上遠離提供地面通信的系統(tǒng)元件的地理區(qū)域內(nèi)提供基于空間的通信。
本發(fā)明的實施例可提供用于減少基于空間的組件接收的信號中的多址干擾(MAI)和其它(非MAI)同信道干擾的系統(tǒng)和方法。如上所述，通過包括例如基站發(fā)射機和用戶裝置發(fā)射機的基礎發(fā)射機的輔助地面網(wǎng)絡(ATN)，通過衛(wèi)星頻帶(基于空間的組件頻帶)頻率的至少一些的地面使用/再用可生成同信道干擾。
現(xiàn)代衛(wèi)星可使用包括多個接收天線饋送元件的天線系統(tǒng)以形成多個服務區(qū)域點波束(或天線方向圖)。天線系統(tǒng)可包括物理上排列成二維陣列的多個(L個)天線饋送元件。由用戶裝置(如無線電終端)和/或其它發(fā)射機發(fā)送的電磁信號被L個天線饋送元件中的每一個接收。在第一天線饋送元件處接收的電磁信號被稱為y1。在L個天線饋送元件處接收的信號集合被稱為yL。
接收的電磁信號可被表示為復值(即具有實部和虛部的值)。因此，接收的電磁信號可被稱為“復數(shù)信號”并可使用涉及但不限于例如常量、變量、函數(shù)、矢量和/或矩陣的復值量的數(shù)學工具進行分析和處理。
在天線系統(tǒng)中，L個復數(shù)權重(wL)的集合可應用于接收的信號；也就是說，復數(shù)權重w1可應用于在天線系統(tǒng)的L個饋送元件的每一個處接收的信號y1。應用于在一個饋送元件處接收的信號y1上的復數(shù)權重可與應用于在不同饋送元件處接收的信號上的復數(shù)權重y1相同或不同。通過適當選擇復數(shù)權重，依賴于相對天線方向接收信號的方位角和仰角，在L個饋送元件的每一個處接收的信號相互之間可基本上有建設性地進行組合或基本上有破壞性地進行組合。一般，可選擇每組復數(shù)權重以使從期望方向(方位角/仰角組合)到達接收機的信號功率被最大化或接近最大化，同時從不同于期望方向的一個或多個相應方向到達接收機的一個或多個信號的功率被抑制。因此，例如把第一組L個復數(shù)權重應用于被L個天線饋送元件接收的信號可促使天線相對地響應從第一方位角/仰角組合周圍接收的信號并且相對地不響應從其它方位角/仰角組合接收的信號。第二組L個復數(shù)權重可促使天線相對地響應從第二方位角/仰角組合周圍接收的信號并且相對地不響應從其它方位角/仰角組合接收的信號等等。
通過選擇合適的L個復數(shù)權重的組合，天線可被配置為選擇性地從一個或多個重疊或非重疊的服務區(qū)接收信號，它們中的每一個都通過由唯一的一組復數(shù)權重限定的點波束來輻射照射。因此，“點波束”指的是天線基于給定的一組L個復數(shù)權重所響應的特定方位角/仰角組合周圍的區(qū)域。點波束可因此限定地理區(qū)域。選擇適當?shù)膹蛿?shù)權重以便限定對特定方位角/仰角組合具有期望響應的點波束的過程被稱為“波束形成”。
在例如Thuraya和Inmarsat-4的一些衛(wèi)星系統(tǒng)中，通過將復數(shù)權重應用于接收的復數(shù)信號然后以上述方式形成信號的線性組合，在衛(wèi)星上數(shù)字化處理由衛(wèi)星接收天線饋送元件提供的信號。然而在其它系統(tǒng)中，在接收天線饋送元件接收的信號可經(jīng)由一個或多個衛(wèi)星饋送鏈路傳輸給輔助衛(wèi)星網(wǎng)關并且根據(jù)一個或多個性能準則在衛(wèi)星網(wǎng)關處進行處理。這被稱為基于地面的波束形成。
為了減少同信道干擾，根據(jù)本發(fā)明一些實施例的系統(tǒng)和/或方法可限制可用頻帶的使用以使在特定衛(wèi)星小區(qū)中用于衛(wèi)星通信的頻帶可不被位于衛(wèi)星小區(qū)中的ATN(例如固定和/或移動發(fā)射機)的元件使用。然而為了增加可用帶寬的利用，在特定衛(wèi)星小區(qū)中用于衛(wèi)星通信的頻帶可在衛(wèi)星小區(qū)外被空間再用。通過在衛(wèi)星小區(qū)外(即在點波束外)使用這種再用頻率，經(jīng)由ATN發(fā)送的信號仍然可被衛(wèi)星連同來自衛(wèi)星小區(qū)(即在點波束內(nèi))的預定的衛(wèi)星通信接收為同信道干擾。這種干擾在本文中被稱為ATN引起的或ATC引起的同信道干擾。然而在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，在特定小區(qū)內(nèi)用于衛(wèi)星通信的頻率可以和例如美國專利6,684,057中所討論的干擾減少技術的另外的干擾減少技術一起被地面再用。
在本發(fā)明的一些實施例中，在衛(wèi)星接收天線饋送元件處接收的導頻信號用于執(zhí)行自適應波束形成以減輕ATN引起的同信道干擾和/或波束間同信道干擾。然后通過操作干擾被減少的樣本，使用多用戶檢測，減擾器移除至少一些波束內(nèi)MAI。在一些實施例中空間處理(波束形成)可在時間處理(多用戶檢測)前執(zhí)行，因為如果不首先減少占優(yōu)勢的ATN-引起的同信道干擾，則難以執(zhí)行有效的信號檢測(如果并非不可能的話)。在一些實施例中自適應波束形成器使用由衛(wèi)星用戶終端發(fā)送的導頻信號的先驗知識，如cdma2000返回鏈路波形。波束形成后，導頻信號用于估計多用戶信道。在一些實施例中檢測器可是最大可能的檢測器。
根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，包括自適應波束形成器14和減擾器16的單用戶干擾減少檢測器200示出在圖2A-2C中。如圖2A所示，波束形成器14接收在天線的L個饋送元件(圖中未示出)處接收的L個輸入信號的矢量yL。波束形成器14還接收和/或已存儲K個導頻信號擴頻碼的矢量pK。導頻信號擴頻碼的矢量pK包括用于向衛(wèi)星或基于空間的組件(SBC)(圖中未給出)發(fā)送多址信號的K個多址發(fā)射機(即衛(wèi)星用戶)的每一個的一個導頻信號擴頻碼。因此，波束形成器具有導頻信號和導頻信號擴頻碼兩者的先驗知識，據(jù)此已知的導頻信號由K個發(fā)射機的每一個來發(fā)送。該先驗知識不僅用于定位(在時間上)導頻信號還用于減少影響由K個用戶(發(fā)射機)的每一個發(fā)送的信息信號的干擾。波束形成器14還為導頻搜索器12提供的K個發(fā)射機的每一個接收延遲信息τk作為輸入。
波束形成器14生成復數(shù)權重 的L×K矩陣 也就是說，波束形成器為K個發(fā)射機的每一個生成L個復數(shù)權重的矢量 如上所述，每個復數(shù)權重矢量 規(guī)定一組復數(shù)權重，當應用于被L個天線饋送元件接收的該組L個信號時，該組復數(shù)權重形成在接收的導頻信號中減少同信道干擾的波束。例如，權重矢量 規(guī)定一組L個權重，當應用于被L個天線饋送元件接收的該組L個信號時，該組L個權重形成在從第一發(fā)射機接收的導頻信號中減少干擾的波束，等等。在一些實施例中，復數(shù)權重矢量 規(guī)定一組復數(shù)權重，當應用于被L個天線饋送元件接收的該組L個信號時，該組復數(shù)權重形成在第K個接收的導頻信號中最小化同信道干擾的波束。在一些實施例中，波束形成器12可使用最小均方差錯(LMSE)算法來確定最小化在接收的導頻信號中的同信道干擾的一組復數(shù)權重。
復數(shù)權重矩陣 連同在天線的L個饋送元件處接收的信號yL被提供給減擾器16。減擾器16使用由波束形成器14提供的復數(shù)權重陣列 生成一組具有減少的干擾的K個信號(每個信號對應K個發(fā)射機的每一個)YK。基于信號YK的值，“限幅器”18(例如判定級)生成被K個發(fā)射機的每一個發(fā)送的位的估計_k。在圖2A的實施例中，波束形成器14和減擾器16可能基本上是相似的，因為兩者都減少干擾。然而，波束形成器14是自治元件，因為它通過處理至少一個導頻信號和/或至少一個信息信號獲得一組用于減少干擾的系數(shù)；而減擾器不是自治元件，因為它不獲得系數(shù)；相反，減擾器16使用由波束形成器14提供的系數(shù)以減少干擾。然而，將會理解，在本發(fā)明的一些實施例中，通過處理一個或多個導頻信號和/或一個或多個信息信號，減擾器16還可被配置為獲得系數(shù)，而不是從波束形成器14接收系數(shù)或與來自波束形成器14的接收系數(shù)組合。
根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，波束形成器14在圖2B中被更為詳細的示出。正如那里所示的，波束形成器14可包括每饋送元件的K個導頻信號估計器的陣列20。波束形成器14可被配置為接收L個接收信號yL、K個導頻信號擴頻碼pK和K個延遲時間τk。在一些實施例中，波束形成器14可包括導頻信號擴頻碼并且還可被配置為確定K個延遲時間。正本文所使用的，“估計器”可包括解擴器和積分器。通過把擴頻信號和已被擴頻信號的發(fā)射機使用的擴頻碼相乘(使相關)，解擴器可執(zhí)行解擴擴頻信號的功能，并且積分器可在一段時間間隔積分被解擴的擴頻信號的功率以獲得被解擴的擴頻信號的能量測量。導頻信號估計器的陣列20生成L×K導頻信號估計的矩陣。也就是說，導頻信號估計器的陣列20為L個天線饋送元件的每個元件生成K個導頻信號估計的矢量(每個估計對應K個接收的導頻信號的每一個)。空間組合器22使用一組最初假定的權重 組合L×K導頻信號估計并生成K個導頻信號估計 的矢量。差錯檢測器24把導頻信號估計和與導頻信號相關聯(lián)的已知量進行比較，并生成K個差錯信號的差錯矢量eK，每個對應于K個導頻信號的每一個。差錯矢量eK被反饋給空間組合器22，空間組合器22使用差錯矢量eK至少基于差錯矢量eK的值將假定的權重 的值調(diào)整為新的值。在一些實施例中，可調(diào)整權重直到差錯矢量eK在LMS差錯的意義上被最小化?？墒褂闷渌惴ㄒ詼p少或最小化差錯矢量。可重復該過程直至系統(tǒng)找到減少或最小化差錯矢量eK的測量的權重 的解決方案。滿足期望準則的權重的解決方案接著作為輸出矩陣 由波束形成器14提供。將會理解，為了建立最優(yōu)或接近最優(yōu)的權重矩陣的處理可在擴頻波形的碼片級進行。也就是說，取代解擴擴頻波形、積分解擴的擴頻波形的功率以及基于解擴的波形和其中的能量測量獲得差錯量，通過比較接收的擴頻波形的碼片級和參考級(例如接收的擴頻波形的理想版本的碼片級)，可獲得碼片級差錯量。同樣地，如本領域技術人員將意識到的，可至少部分消除導頻信號估計器20的至少一些功能，并且空間組合器22和/或減擾器16可被配置為操作碼片級(解擴之前)信號。在這些實施例中，解擴器可設置在波束形成器和/或減擾器之后。
根據(jù)本發(fā)明的意些實施例的減擾器16在圖2C中被更為詳細的示出。正如本文所示的，減擾器16可包括每饋送元件的K個業(yè)務信號相關器(解擴器)的陣列26。也就是說，減擾器16可包括L×K業(yè)務信號相關器，其生成提供給空間組合器28的業(yè)務信號估計的L×K矩陣ZK，L(s)。使用波束形成器14的權重 矩陣，空間組合器28形成L×K業(yè)務信號估計ZK，L(s)的線性組合以生成具有減少干擾的K個(解擴)接收信號(每個對應于K個發(fā)射機的每一個)的一組YK。如前所述，本領域技術人員將意識到減擾器16可被配置為操作碼片級(解擴前)信號。在這些實施例中，解擴器可設置在減擾器之后并且可能不需要由業(yè)務信號相關器26執(zhí)行的至少一些功能。
如上所述，位限幅器18可用于從具有K個接收信號的組YK生成位估計_k。在一些實施例中，限幅器18可實現(xiàn)為比較器，所述比較器的輸出不時地基于時間延遲τk被采樣用于K個發(fā)射機的每一個。
干擾減少檢測器200在圖11中被更為詳細的示出。如圖所示的，干擾減少檢測器200包括向檢測器200提供L個信號的L個饋送元件1105。例如天線的L個天線饋送元件(圖中未示出)可接收L個信號。將L個接收信號提供給使接收信號與已知導頻信號擴頻碼pK相關的一組k個導頻信號相關器1120。用于導頻信號相關器1120的定時信息由K個導頻搜索器1112提供。解相關導頻信號被積分器1125積分Q個周期(例如信息符號的Q個周期)并且被組合器1122空間組合以生成K個接收的導頻信號估計。通過差錯檢測器1124將導頻信號估計與導頻信號有關的已知值進行比較以生成K個導頻信號差錯矢量信號eK，將其反饋給空間組合器1122并用于改進權重。將會理解，L個饋送元件1105可位于基于空間的組件處并且干擾減少檢測器200的至少一些其它元件可位于遠離基于空間的組件處。
L個饋送元件1105提供的L個信號(yL)還被提供給一組K個業(yè)務信號相關器1126，它基于已知業(yè)務信號擴頻碼sK解擴信號。解擴信息信號然后通過空間組合器1128進行組合，空間組合器1128使用由空間組合器1122生成的權重以生成K個接收信息信號YK。K個接收的信息信號的每一個然后通過限幅器1118進行處理以生成位估計(信道位估計)。
進一步根據(jù)本發(fā)明的實施例的、被配置為執(zhí)行同信道干擾減少和多址干擾減少的干擾減少檢測器300在圖3A-3B中示出。干擾減少檢測器300中的一些元件與圖1A中示出的干擾減少檢測器200的相應元件相似。也就是說，檢測器300包括導頻搜索器12和波束形成器14。如在檢測器200中，導頻搜索器12為K個發(fā)射機的每一個生成延遲信息τk并把延遲信息連同天線的L個饋送元件處接收的L個輸入信號的矢量yL提供給波束形成器14。波束形成器14還接收和/或已存儲K個導頻信號擴頻碼的矢量并生成復數(shù)權重 的L×K矩陣 根據(jù)例如上述的LMSE的算法，復數(shù)權重 通過波束形成器14而被自適應/遞歸地改進。
復數(shù)權重矩陣 連同來自天線的L個饋送元件的每一個的接收信號YL被提供給減擾器30(它與減擾器16相似)。在系統(tǒng)300中，減擾器30為K個信號的每一個提供解擴信號YK并且還為K個用戶信號的每一個提供碼片級信號rK。碼片級信號被信道估計器32用于為在天線饋送元件處接收的K個用戶信號的每一個生成信道估計 信道估計 連同限幅器31生成的K個位估計_K和K個碼片級信號rK被提供給序列ATC和MAI干擾消除(SAMIC)檢測器34。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，SAMIC檢測器34生成碼片級信號rK的MAI消除版本。由SAMIC檢測器34生成的碼片級信號 然后被具有被K個發(fā)射機的每一個使用的擴頻碼sK的先驗知識的業(yè)務信號解擴器36處理以生成K個MAI-減少的位估計 的矢量。
根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的減擾器30在圖3B中被示出。正如那里所示，減擾器30可包括空間組合器38，它被配置為接收該接收信號矢量yL連同由波束形成器14生成的復數(shù)權重矩陣 空間組合器38使用復數(shù)權重 形成輸入信號矢量YL值的線性組合以生成K個接收的碼片級信號rK的矢量，它被提供為減擾器30的第一輸出。減擾器30還可包括被配置為解擴接收的信息信號rK的業(yè)務信號解擴器40以生成K個接收信號YK的矢量，它被提供為減擾器30的第二輸出。接收信號YK可由限幅器(圖3A)31處理以提供k個位估計_K。
干擾減少檢測器300在圖12中被更為詳細的示出。正如那里所描述的，如圖11中所示的干擾減少檢測器，干擾減少檢測器300包括向檢測器300提供L個信號的L個饋送元件1105。L個信號可被例如天線的L個天線饋送元件(圖中未示出)接收。L個接收信號被提供給使接收信號與已知的導頻信號擴頻碼pK相關的一組K個導頻信號相關器(解擴器)1120。用于導頻信號相關器1120的定時信息由K個導頻搜索器1112提供。解相關導頻信號被積分器1125積分Q個周期并被組合器1122空間組合以生成K個接收的導頻信號估計。通過差錯檢測器1124將導頻信號估計與已知導頻信號值進行比較以生成K個導頻信號差錯矢量信號eK，將其反饋給空間組合器1122并用于改進權重。
由L個饋送元件1105提供的L個信號(yL)也被提供給使用由空間組合器1122生成的權重的一組K個空間組合器1238以生成具有減少的同信道干擾的K個接收的碼片級信號rK。K個干擾被減少的碼片級信號然后通過K個業(yè)務信號相關器1240和限幅器1218進行處理從而為K個檢測信號生成K個位估計_K。
K個干擾被減少的碼片級信號rK還被提供給為K個信號的每一個生成K個信道估計αK的一組信道估計器1232。信道估計αK，K連同碼片級信號rK和由限幅器1218生成的位估計_K被提供給使用信道估計αK，K和位估計_K對干擾被減少的碼片級信號rK執(zhí)行多址干擾消除的一組SAMIC檢測器1234。得到的MAI減少的接收碼片級信號 然后通過一組K個業(yè)務信號相關器/限幅器1246進行處理以生成MAI減少的位估計 在本發(fā)明的一些實施例中，第二SAMIC檢測器可用于進一步改進干擾減少。正圖4A中所示，示出了進一步根據(jù)本發(fā)明的實施例的、被配置為執(zhí)行同信道干擾減少和多址干擾減少的干擾減少檢測器400A。系統(tǒng)400A可包括來自系統(tǒng)300的元件，即基于接收導頻信號的分析生成復數(shù)權重 矩陣的波束形成器14、被配置為生成位估計_K(經(jīng)由限幅器31)和接收碼片級信號rK的減擾器30、被配置為從接收碼片級信號rK生成信道估計 的第一信道估計器32以及被配置為接收位估計_K、信道估計 和接收碼片級信號 并生成初步干擾被減少的碼片級信號 的第一SAMIC檢測器34。第一業(yè)務信號解擴器36生成干擾被減少的位估計 除了第一SAMIC檢測器34，系統(tǒng)400A還包括第二信道估計器42、第二SAMIC檢測器44和第二業(yè)務信號解擴器46。第二信道估計器42接收初步MAI減少的碼片級信號 并生成第二信道估計 矩陣。因為第二信道估計基于由第一SAMIC檢測器34生成的初步MAI減少的信號 而生成，它們可是更為精確的傳輸信道估計。在系統(tǒng)400A中，第一業(yè)務信號解擴器36生成MAI減少的初步位估計 它連同第二信道估計器42生成的第二信道估計 被提供給第二SAMIC檢測器44。第二SAMIC檢測器44使用MAI減少的初步位估計 和第二信道估計 以生成第二MAI減少的碼片級信號 它然后通過第二業(yè)務信號解擴器(相關器/限幅器)46進行處理以提供最終的MAI減少的位估計 將會理解，與第一和第二SAMIC級相關的上述過程在一些實施例中可被重復以便提供附加的SAMIC級。
本發(fā)明另外的實施例在示出檢測器400B的圖4B中被示出。在檢測器400B中，使用SAMIC檢測器的多級干擾減少被示出。如那里所示的，檢測器400B可包括單個SAMIC檢測器34。多級SAMIC檢測可通過把SAMIC檢測器34生成的MAI減少的接收碼片級信號 反饋至信道估計器32并把業(yè)務信號解擴器36生成的MAI減少的位估計 反饋至SAMIC檢測器34來實現(xiàn)?？蓪AI減少的接收碼片級信號 反饋至信道估計器32一次或多次并且可將由業(yè)務信號解擴器36生成的位估計信號 反饋至SAMIC檢測器34一次或多次。反饋環(huán)路的每一次迭代可通過SAMIC檢測器34生成一系列干擾被減少的碼片級信號 本發(fā)明的一些實施例在圖5-8中被示出。如圖5中實施例所示，在單級SAMIC檢測的過程中通過L個饋送元件接收信號陣列(塊510)。對接收信號執(zhí)行同信道干擾減少(塊520)以檢測來自K個發(fā)射機的信號。最后，對K個干擾被減少的信號執(zhí)行SAMIC檢測以減少接收信號中的多址干擾(塊530)。
雙級SAMIC檢測在圖6中示出。如那里所示，通過L個饋送元件接收信號陣列(塊610)。對接收信號執(zhí)行同信道干擾減少(塊620)以檢測來自K個發(fā)射機的信號。對K個干擾被減少的信號執(zhí)行第一級SAMIC檢測以減少接收信號中的多址干擾(塊630)。然后使用干擾被減少的信號作為第二級SAMIC檢測器的輸入執(zhí)行第二級SAMIC檢測(塊640)。因此，第二級SAMIC檢測器使用來自第一級SAMIC檢測器的初步位估計 和第二信道估計 以生成第二MAI減少的碼片級信號 它然后被處理以提供最終的(假設沒有附加的SAMIC級)MAI減少的位估計 多級SAMIC檢測在圖7的流程圖中示出。如在單級和雙級SAMIC檢測中，通過L個饋送元件接收信號陣列(塊710)并且對接收信號執(zhí)行同信道干擾減少(塊720)以檢測來自K個發(fā)射機的信號。對MAI減少的信號執(zhí)行SAMIC檢測以提供干擾被減少的位估計(塊730)。計算位差錯率(BER)并將其與閾值進行比較(塊740)。如果計算的位差錯率是可接受的，則使用計算的位估計。如果不是可接受的，則使用干擾被減少的位估計作為輸入執(zhí)行后續(xù)級的SAMIC檢測。過程可重復直到滿足預定的出口準則。例如過程可重復直到獲得可接受的BER、最大數(shù)目的迭代發(fā)生、BER收斂，或者滿足一些其它準則。
單級SAMIC檢測在圖8中更為詳細的示出。如那里所示，通過天線系統(tǒng)的L個饋送元件接收信號陣列(塊810)。用于K個用戶的每一個的定時信息由導頻搜索器來確定(塊820)。獲得用于K個用戶的每一個的導頻擴頻碼和信號擴頻碼(塊830)。將會理解，在某些情況下，導頻擴頻碼和/或信號擴頻碼可提前知道并且不需要動態(tài)獲得。此外，導頻擴頻碼和/或信號擴頻碼可存儲在減擾器、接收機和/或遠程數(shù)據(jù)庫中。因此，獲得擴頻碼可包括從本地和/或遠程數(shù)據(jù)庫中取回擴頻碼。
一旦導頻信號擴頻碼已知，則獲得導頻信號估計(塊840)。具體地，K個導頻信號估計(每個對應于K個發(fā)射機的每一個)可被獲取用于L個天線饋送元件的每一個。在某些情況下，可在Q個周期上平均導頻信號估計以便于增加導頻信號的信噪比?？稍诳臻g上組合導頻信號估計以便為K個發(fā)射機的每一個提供單個導頻信號估計?；趯ьl信號估計，確定最優(yōu)權重 (塊850)。在某些情況下，可選擇權重 以提供導頻信號估計的LMS差錯。將計算的權重應用于L個接收信號以獲得K個復數(shù)的接收碼片級信號rK(塊860)，然后使用已知的信號擴頻碼對其進行解擴(塊870)。
一旦檢測到接收的碼片級信號rK，則獲得位估計(塊880)。信道估計 還可從接收的碼片級信號rK獲得(塊890)。然后可使用SAMIC檢測器基于接收的碼片級信號rK、干擾被減少的位估計_K和信道估計 執(zhí)行MAI干擾減少(塊900)。得到的MAI減少的碼片級信號 可用于獲得第二位估計 (塊910)。
現(xiàn)在將被更為詳細地描述根據(jù)本發(fā)明一些實施例的方法和系統(tǒng)。下面的描述組織如下在第1節(jié)，闡述了系統(tǒng)模型和所關注的問題。在第2節(jié)，隨后開發(fā)了基于導頻的最小均方差錯(MMSE)干擾消除單用戶檢測器。在第3節(jié)，提出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的SAMIC多用戶檢測器。在第4節(jié)，提供了通過使用代表性的衛(wèi)星系統(tǒng)設計和美國大陸上的ATN覆蓋區(qū)說明干擾消除算法的性能的模擬結果。
1.系統(tǒng)模型 在本文所討論的衛(wèi)星系統(tǒng)模型中，假定衛(wèi)星前向鏈路形成固定點波束。每一個固定前向鏈路點波束相似于地面小區(qū)，盡管在地理上更大些。如圖9中所述，假定了三個小區(qū)的頻率再用群集大小。如圖9中所示，多個ATC塔可存在于點波束中。ATC和與之通信的無線終端可使用相鄰點波束的頻率以便增加或最大化可用衛(wèi)星帶頻的地面和衛(wèi)星再用之間的隔離。圖9還示出了“禁區(qū)” (虛線圓)，在禁區(qū)內(nèi)部被包圍的衛(wèi)星小區(qū)的頻率不可用于任何包含其中的ATC。圖9還示出了返回鏈路衛(wèi)星天線饋送元件的典型的更大的地理覆蓋區(qū)。由這些返回鏈路天線饋送元件提供給衛(wèi)星網(wǎng)關的信號可用于執(zhí)行包括波束形成、干擾消除、信道估計和多用戶檢測的自適應(返回鏈路)信號處理。
假定衛(wèi)星通信信道是Rician平坦衰落，盡管也可假定其它信道模型。對于第k個返回鏈路衛(wèi)星用戶，跨L個饋送元件的矢量信道脈沖響應可寫成hk(τ，t)＝ak(θk，_k)βk(t)δ(τ-τk)(1)其中ak(θk，_k)＝[ak，l(θk，_k)，…ak，L(θk，_k)]T∈CLxl(2)是位于仰角θk和方位角_k的第k個用戶的衛(wèi)星返回鏈路天線饋送元件的復數(shù)響應矢量。典型的饋送元件的3維復數(shù)增益曲線在圖10中示出。量
βk(t)＝ρkexp{j(2πfkt+ψk)}(3)是第k個用戶的返回鏈路路徑增益，fk是多普勒頻移，ψk是固定相移，τk是第k個用戶的時間延遲。
利用矢量信道脈沖響應模型，對于總計有K個用戶的一般多用戶系統(tǒng)，L饋送元件輸出的數(shù)據(jù)矢量可被表示為 其中bk(t)和sk(t)分別是具有M碼片/位的第k個用戶的信息位和擴頻序列；pk(t)是第k個用戶的導頻碼片序列；以及gs和gp分別(所有K個用戶一樣)是業(yè)務數(shù)據(jù)信號和導頻信號的幅值。量vn(t)表示模擬復數(shù)高斯噪聲的第n個ATC服務區(qū)的總干擾信號，以及gn是相關的幅值。最后，n(t)∈CLxl表示附加的復數(shù)高斯噪聲矢量。
對于第l個天線饋送元件，如果通過使接收信號與用于每一個碼間隔的碼片波形相關而對接收信號執(zhí)行匹配的濾波，第l個元件中的接收信號可寫為 其中sk和pk分別是對應于sk(t-Tk)和Pk(t-Tk)的碼片匹配濾波器的M矢量。假定信號和導頻的擴頻碼被標準化從而具有單位能量‖sk‖＝1，‖pk‖＝1，并且對于給定用戶(即<sk，pk>＝0)它們是正交的；vn是對應于第n個ATC干擾的復數(shù)M矢量的高斯噪聲，并且nl是在第l個天線饋送元件處對應于高斯噪聲的復數(shù)M矢量。
通過引入一些新的矩陣符號，等式(5)可被重寫為yl=SAlbgs+PA11Kgp+VAl(n)1Ngn+nl---(6)]]>
其中S＝[s1s2…sK]∈CMxK≡數(shù)據(jù)擴頻碼矩陣Al＝diag{a1，l(θ1，_1)β1…aK，l(θK，_K)βK}∈CKxK≡第l個饋電元件信道矩陣 ≡數(shù)據(jù)位的K-矢量P＝[p1p2…pK]∈CMxK≡導頻擴頻碼矩陣 ≡1的u-矢量V＝[v1v2…vN]∈CMxN≡ATC干擾矩陣 ≡N個ATC第l個饋電元件矩陣 噪聲矢量nl∈CMxl是零均值的復數(shù)高斯矢量，它的分布可根據(jù)實部和虛部寫為Re(nl)Im(nl)~η0M0M,σ2IM0MxM0MxMIM---(7)]]>矩陣和矢量的實部和虛部被定義為Re(X)＝(X+X*)/2和Im(X)＝(X-X*)/2，其中“*”表示共軛復數(shù)。
ATC干擾矢量vn∈CMxl(對第n個ATC，n＝1，2，...N)被模擬為零均值的復數(shù)高斯矢量。假定所有N個ATC的每一個都有相同的功率(變量＝λ2)，則ATC干擾矢量的分布可寫為Re(vn)Im(vn)~η0M0M,λ2IM0MxM0MxMIM---(8)]]>本文所關注的問題是根據(jù)yl(l＝1，2，...L)估計bk(k＝1，2，...K)。
2.基于導頻的MMSE干擾消除 本節(jié)描述了在例如根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的cdma2000衛(wèi)星返回鏈路中的最小均方差錯(MMSE)的差錯減少準則下，如何可獲得組合權重的估計。因為MMSE準則應用于具有ATC干擾的接收信號，因此在最小均方差錯的意義上，得到的解決方案對于ATC干擾消除可是最優(yōu)的。
2.1導頻空間信道MMSE估計器 假設zl(p)是與用戶延遲的導頻信號p1p2…pK匹配的一組K個濾波器的K-復數(shù)矢量輸出，它的輸入(yL)是在饋送元件l處接收的基帶信號。假定用于這些用戶的每一個的定時估計通過導頻搜索器獲得。對于第l個元件，來自該組K個匹配濾波器的K-復數(shù)矢量輸出是接收導頻信號的解擴版本，它由下式給出zl(p)=PHyl=R(p)Al1Kgp+R(ps)Albgs+R(pv)An1Ngn+PEnl∈CKxl---(9)]]>其中(·)H表示復數(shù)共軛轉置，并且R(p)＝PHP∈CKxK≡沿主對角線是1的導頻相關矩陣R(ps)＝PHS∈CKxK≡沿主對角線是0的導頻/信號交叉相關矩陣R(pv)＝PHV∈CKxN≡導頻/ATC交叉相關矩陣 由等式(9)可獲得標準化的解擴導頻信道輸出矢量為 假定饋送元件和信道響應經(jīng)過Q個符號的周期后未改變，則導頻估計可通過平均Q個連續(xù)的d1(p)實例而被改進。在模擬研究中，下面使用了用于使用長碼的平均估計的近似d^1(p)=1QgpΣq=1Qzl,q(p)]]>=Al1K+1Q(R(p)-Ik)Al1K+1QR(ps)Albgsgp+1QR(pv)An1Ngngp+n‾1---(11)]]>其中復數(shù)高斯噪聲項具有如下分布n‾l~η{0K,gp(-2)σ2R(p)/Q}.]]> 由等式(11)可看出，通過Q個符號窗口平均導頻信號估計將MAI、ATC干擾和噪聲的變化減少到原來Q分之一。另一引人關注的方面是如果使用短碼，則對于導頻干擾項(R(p)-Ik)AlK將沒有 因子，因為在窗口上該值保持恒定。因此，在長碼情形中經(jīng)歷導頻估計。但是這種潛在的缺點可通過引入具有已知導頻序列的 因子而被移除。
因為導頻信號估計包含ATC干擾和MAI，下一問題是通過利用多個饋送元件和已知導頻信號(移除MAI將在后面處理)減輕ATC干擾。如果跨L個饋送元件的第K個用戶的導頻矢量的估計被定義為yk(p)=d^1(p)(k)d^2(p)(k)···d^L(p)(k)T∈CLxl---(12)]]>其中 在(10)中定義，然后可獲得基于導頻的MMSE干擾消除準則。
MMSE準則試圖最小化波束形成器的輸出和期望的用戶響應之間的差別。更具體地說，對于第k個用戶，權重給出為wk=argminwk{J(wk)}=argminwk{E[|wkHyk(p)-dk|2]]]>=σd2-wkHrk-rkHwk+wkHRkwk---(13)]]>其中，yk(p)是陣列輸出，dk是期望的響應，σd2=E{|dk|2},]]>Rk=E[yk(p)(yk(p))H]---(14)]]>是第k個用戶的空間協(xié)方差矩陣，并且rk=E[yk(p)dk*]---(15)]]>是輸入數(shù)據(jù)和期望的dk之間的交叉相關矢量。最小化MSE的最優(yōu)解決方案由下式給出wk=Rk-1rk---(16)]]> MMSE干擾消除器可以例如利用計算有效的最小均方(LMS)自適應算法來實現(xiàn)。差錯表面的梯度矢量是▿wk(n)=∂∂wkJ(wk)|wk=wk(n)=-2rk+2Rkwk(n)---(17)]]>在最陡下降梯度方向上調(diào)整權重矢量導致LMS自適應算法，其由下式給出wk(n+1)=wk(n)+μyk(p)(n)ek*(n)∈CLxl---(18)]]>其中ek(n)=dk(n)-wkH(n)yk(p)(n)]]>是差錯信號，以及μ是應當被選為0<μ<1Trace[Rk]]]>的步長系數(shù)。收斂率由Rk的本征值分布控制。
在用于ATC干擾消除的自適應波束形成之后，把權重 應用于第k個用戶的導頻矢量yk(p)產(chǎn)生導頻符號的估計如下p^(symb)k=w^kHyk(p)=w^kHd^1(p)(k)d^2(p)(k)···d^L(p)(k)T=Σl=1Lw^kH(l)d^l(p)(k)---(19)]]>2.2單用戶業(yè)務信號檢測器 得到的第k個用戶的權重矢量 表示基于導頻信道減少ATC同信道干擾加熱噪聲的空間MMSE解決方案。因為導頻信號和業(yè)務數(shù)據(jù)信號通過相同的饋送元件和傳播信道來接收，估計的權重 同樣可應用于業(yè)務數(shù)據(jù)信道以執(zhí)行干擾消除。如圖11中所示，減擾器是每饋送元件的一組K個相關器1126(每個對應于每一個用戶)的總稱，隨后是用于干擾消除的空間組合器1128。
K個相關器與擴頻碼s1s2…sK匹配。在饋送元件l處，得到的K矢量輸出給出為zl(s)=SHyl=R(s)Albgs+R(sp)Al1Kgp+R(sv)Al(n)1Ngn+SHnl∈CKxl---(20)]]>其中R(s)＝SHS∈CKxK≡沿主對角線是1的通信信號相關矩陣R(sp)＝SHP∈CKxK≡沿主對角線是0的通信信號和導頻交叉相關矩陣R(sv)＝SHV∈CKxK≡通信信號和ATC交叉相關矩陣 饋送元件l處的第k個用戶的相關器輸出被 加權。通過定義干擾消除權重矩陣W^l=diag(w^1)l(w^2)l···(w^K)l∈CKxK---(21)]]>其中(·)l表示矢量的第l個要素。對于所有K個用戶，被加權和組合的輸出可獲得如下
Y=Re(Σl=1LW^lHzl(s))]]>=Re(Σl=1LW^lHR(s)Albgs+Σl=1LW^lHR(sp)Al1Kgp+Σl=1LW^lHR(sv)Al(n)1Ngn+Σl=1LW^lHSHnl)---(22)]]>為了簡化表達式，可提供如下定義X(s)≡Re(Σl=1LW^lHR(s)Al)---(23)]]>X(sp)≡Re(Σl=1LW^lHR(sp)Al)---(24)]]>X(sv)≡Re(Σl=1LW^lHR(sp)Al(n))---(25)]]>n≡Re(Σl=1LW^lHSHnl)---(26)]]>那么，等式(22)可重寫為 并且第k個用戶的單用戶數(shù)據(jù)符號估計由第k個分量的代數(shù)符號給出如下_k＝sgn(Yk)(28) 注意n~η(0k,σ2X^(n)),]]>其中X^(n)≡Re(Σl=1LW^lHR(s)W^l),]]>并且第k個用戶的位差錯率(BER)給定為Pk(σ)=Q((X(s)Ikbgs+X(sp)1Kgp)kgn(X(sv)1N)k+σ(X^(n))k)---(29)]]>可以看出，BER依賴于其它用戶的位、ATC干擾的數(shù)量和電平、饋送元件/信道系數(shù)和干擾消除權重估計。
上面得到的單用戶檢測器是單用戶檢測器的ATC干擾消除版本。對于包括多于一個用戶的情況(K＞1)，單用戶檢測器一般將受到來自其它用戶的多址干擾的影響。數(shù)學上，該MAI導致非零分量不在交叉相關矩陣R(S)的主對角線上。如下面導出的，通過在ATC引起的同信道干擾消除之后利用來自導頻信道的形成波束/信道估計，本發(fā)明的另外實施例提供了多用戶檢測算法以移除MAI。
3.結合ATC干擾消除的多用戶檢測 ATC引起的干擾包括可通過自適應干擾減少檢測器有效解決的波束間、同信道干擾。不同于ATC干擾，多址干擾(MAI)包括無法僅通過空間處理技術有效移除的波束內(nèi)干擾。本發(fā)明的一些實施例為ATC干擾消除之后的MAI的有效減少提供算法。在執(zhí)行ATC干擾減少和單用戶檢測中，獲得定時信息和形成波束/信道估計。因此，重構MAI并從波束形成后的信號中減去它是可能的。
暫時假定對于第k個用戶，在波束形成后，可獲得形成波束/信道估計(α^k,j,j≠k)]]>并且考慮到第k個用戶的并行干擾消除，由所有干擾(j＝1...K，j≠k)引起的MAI可通過使用它們相應的形成波束/信道估計(α^k,j,j≠k)]]>和位估計(_j，j≠k)進行重構。重構的MAI可從波束形成信號rk中減去。通過把(18)中的權重 應用于(6)中的yl，可獲得碼片級的波束形成信號如下rk=Σl=1L(w^kH)lyl∈CMxl]]>=Σl=1L(w^kH)lSAlbgs+Σl=1L(w^kH)lPAl1Kgp+Σl=1L(w^kH)lVAl(n)1Ngn+Σl=1L(w^kH)lnl]]>=SA~kbgs+PA~k1Kgp+VA~k(n)1Ngn+n~k---(30)]]>其中A~k=Σl=1L(w^kH)lAl---(31)]]>A~k(n)=Σl=1L(w^kH)lAl(n)---(32)]]>n~k=Σl=1L(w^kH)lnl---(33)]]>注意第k個用戶的波束形成信號正是ATC消除信號，但仍具有來自其它K-l個同波束/同頻率用戶影響的MAI。
如圖12所示，第k個用戶的干擾消除器是使用(30)中的權重 的空間組合器1238，它后面是使接收信號rK與擴頻碼sk相關的相關器1240。通過下式可獲得干擾消除的位估計b^k=Sgn(xk(s))---(34)]]>其中xk(s)=Re(skHrk)---(35)]]>3.1形成的波束/信道估計 為了減輕MAI，首先需要的是使用導頻信號為每個用戶估計形成波束/信道。波束形成的信號rk可應用于與用戶的延遲導頻信號p1p2…pK匹配的一組k個濾波器，如下z~k(p)=PHrk=R(p)A~k1kgp+R(ps)A~kbgs+R(pv)A~k(s)1Ngn+PHn~k∈CKsl---(36)]]>如果K-矢量α^k=α^k,1α^k,2···α^k,KT∈CKxl]]>被定義為第k個用戶的形成波束/信道估計，那么 可通過導頻幅度對 進行標準化而獲得a^k=z~k(p)gp=A~k1K+(R(p)-Ik)A~k1K+R(ps)A~kbgsgp+R(pv)A~k(n)1Ngngp+1gpPHn~k---(37)]]>形成波束/信道估計可通過Q個導頻符號周期的積分而得到改進，以使剩余的ATC干擾和MAI以及噪聲經(jīng)過低通過濾α^k=1QgpΣq=1Qz~k,q(p)]]>=A~k1K+1Q(R(p)-Ik)A~k1K+1QR(ps)A~kbgsgp+1QR(pv)A~k(n)1Ngngp+1QgpPHn~k---(38)]]>利用第k個用戶(α^k,j,j≠k)]]>的形成波束/信道估計和位估計(_j，j≠k)還有以及擴頻碼片矢量(sj，j≠k)，可以為干擾消除重構MAI項。
3.2序列ATC和MAI干擾消除(SAMIC)檢測器 根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，可被配置為減少一組多址信號干擾的序列ATC和MAI干擾消除(SAMIC)檢測器至少部分基于一個認識，在ATC引起的同信道(和/或非同信道)干擾和/或不依賴于該組多址信號的其它(非ATC引起的)干擾減少之后，MAI消除可能更有效。代替依靠在干擾被減少的信號rk上檢測與第k個多址用戶相關聯(lián)的最終信息，基于干擾被減少的信號上干擾的進一步減少，SAMIC檢測器檢測與第k個多址用戶相關聯(lián)、通過從干擾被減少的信號中減去MAI估計而獲得的最終信息，如下面的公式所述r~k=rk-Σj=1,j≠kKα^k,jsjgsb^j∈CMxl(k=1...K)---(39)]]>其中如在等式(38)中從干擾減少后(如在圖12中，級1238之后的級1232)的導頻信道中獲得信道估計 并且如在等式(34)中干擾減少后(如在圖12中，級1238之后的級1218)獲得位估計。把 和_j，sj(j≠k)代入等式(39)得到 將MAI減少的 提供給匹配擴頻碼sk的相關器。因此，第k個用戶的最大可能的檢測信號如下skHr~k=skHSA~kbgs+skHPA~k1Kgp+skHVA~k(n)1Ngn+n‾k-Σj=1,j≠kKα^k,jρk,jgsb^j---(40)]]>其中ρk,j=skHsj,(k≠j)---(41)]]>n‾k=skHn~k=skHΣl=1L(w^kH)lnl---(42)]]> 由SAMIC檢測器提供的限幅器輸入給出為X~k(s)=Re(skHr~k)=γkgs+ϵkgp+vkgn+n~k-δkgs]]>其中γk=Re(skHSA~kb)---(43)]]>ϵk=Re(skHPA~k1K)---(44)]]>vk=Re(skHVA~k(n)1N)---(45)]]>δk=Re(Σj=1,j≠kKα^k,jρk,jb^j)---(46)]]>n~k=Re(n‾k)---(47)]]> 干擾消除的符號/位的最終判定是限幅器的輸出，即b~^k=sgn(x~k(s))---(48)]]> 假定噪聲項具有統(tǒng)計分布n~k~η(0,||w^k||2σ2),]]>則第k個用戶的最終BER給定為Pk(σ)=Q[|γkgs+ϵkgp-δkgs|σ2||w^k||2+gnVar(vk)]---(49)]]>4.模擬例子 在本節(jié)中，提出了表示根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的、用于單用戶檢測的ATC干擾消除器和用于多用戶檢測的SAMIC檢測器的性能的模擬例子。考慮了具有來自衛(wèi)星天線饋送元件的信號輸入的返回鏈路自適應波束形成。模擬使用由衛(wèi)星制造商和代表性的美國大陸上的ATC覆蓋區(qū)提供的饋送元件增益/相位數(shù)據(jù)。前向鏈路中的衛(wèi)星點波束基于如衛(wèi)星制造商提供的固定波束形成。前向鏈路固定點波束在這里僅用于示出頻率再用概念并確定同頻ATC被禁止的禁區(qū)。圖13示出了前向鏈路點波束輪廓和ATC的位置，而圖14示出了返回鏈路饋送元件輪廓和美國大陸上ATC的位置。
4.1假設和參數(shù) 本文描述的模擬結果基于具有速率為78.6ksps下的無線配置3&4的cdma2000 1×RTT標準。1×RRT cdma2000在1.2288Mcps的碼片率、信道帶寬1.25MHz下工作。用于業(yè)務信道的擴頻增益等于16(M＝16碼片/位)。具體地，對于cdma2000，用于導頻信道和業(yè)務信號信道的碼片序列矢量滿足sk=W416·pk,]]>其中，W416=+1+1+1+1-1-1-1-1+1+1+1+1-1-1-1-1T]]>是Walsh覆蓋的16個碼片，并且(·)代表兩個相同維度矢量或矩陣的元素與元素的乘積。其它假設和參數(shù)包括1)所有ATC干擾源位于根據(jù)跨美國大陸的ATC覆蓋區(qū)的位置。
2)每個ATC源被模擬為獨立的高斯噪聲的點源。
3)每個ATC發(fā)送相等的功率。由所有ATC發(fā)送的總功率被稱為“射向衛(wèi)星的總ATC功率?！?)前向鏈路的全部175個固定點波束覆蓋如圖13所示的美國大陸。
5)頻率再用群集大小被認為是3。同頻波束如圖13中所示。
6)波束的同頻ATC禁區(qū)被定義為半徑0.3(每個波束半徑為0.2)的區(qū)域。禁區(qū)中的所有ATC不允許再用相應禁區(qū)包圍的衛(wèi)星波束的頻率。
7)如圖14所示，返回鏈路自適應波束形成使用在88個饋送元件中選擇的多個輸入。
8)通過使用在每種情況下挑選最多ATC的饋送元件，接收機(或輸入)的數(shù)量從7到35不等。
9)第一接收機的最大信噪比(Eb/No)是8.4dB。
10)所有模擬在每一點收斂之后運行200幀(20毫秒/幀)，它相當于4秒的數(shù)據(jù)長度。
根據(jù)cdma2000標準設置業(yè)務信道幅度gs和導頻信道幅度gp。在其中僅發(fā)送業(yè)務信道和導頻信道的情況下，Ptraffic給定為Ptraffic(dBm)=Ppilot(dBm)+0.125×30dB=Ppilot(dBm)+3.75dB---(50)]]> 當業(yè)務信道gs的幅度被設為1.0時，導頻信道gp的幅度應根據(jù)等式(50)被設為0.65。所有相關的饋送元件增益相對于為期望的用戶選擇最多的饋送元件的最大增益被標準化。
ATC干擾功率由干擾增益gn和變量λ2確定。因為假定每個ATC具有相等的功率，則設定gn＝1，(n＝1，…，N)是可能的。λ2和SIR間的關系(即業(yè)務信號相對射向衛(wèi)星的ATC干擾功率的比率)由下式給出SIR=10log10(1Nλ2)---(51)]]>
終端噪聲變量σ2由 確定。處理增益等于M(M＝16)時， 比率給出為EbNo=10log10(Mσ2)---(52)]]> 在上面假設的條件下，可給出例子的模擬結果。
4.2單用戶干擾消除檢測器 在本節(jié)中，提出了基于根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的、單用戶干擾消除檢測器的模擬結果。將首先分析其中50個城市的每一個的ATC被模擬為單個點源的情況。然后，將分析其中ATC被模擬為分布點源群集的情況。性能問題將集中在BER和ΔT/T與SIR和用于自適應波束形成的饋送元件的數(shù)量的關系。除了4.1中的假設和參數(shù)，模擬結果基于K＝1、μ＝0.0001和Q＝1(即僅將16碼片積分用于導頻符號)。盡管使用不同的μ和/或Q可產(chǎn)生稍好或稍差的性能，但是除非另外說明步長μ被設為μ＝0.0001。
案例A-點ATC 假定期望的移動用戶終端(MT)位于饋送元件#21[2.1，0.05](如θ＝2.1°，_＝0.05°)的覆蓋區(qū)中心，則在禁區(qū)移除后全部16個ATC被包括作為同信道ATC。用作干擾消除器輸入的饋送元件如下a)7個饋送元件饋送元件#21、20、13、14、22、28、27b)17個饋送元件除了a)中的7個饋送元件外還有饋送元件#33、34、35、29、23、26、19、12、15、9c)23個饋送元件除了b)中的17個饋送元件外還有饋送元件#46、47、82、84、70、78 圖15示出了接收機(或饋送元件)數(shù)量對BER性能的影響。隨著使用的返回鏈路天線饋送元件(接收機)數(shù)量的增加，性能得以改進。然而23個接收機的情況提供了比17個接收機的情況僅僅非常輕微(如果有也很少)的良好性能。這是因為17個接收機提供足夠的自由度以便減弱來自16個ATC的同信道干擾。如圖15所示，對于17個接收機的情況，當信號干擾比(SIR)大于17dB時沒有差錯被檢測到，并且在高干擾地區(qū)減擾器做得很好。
為了顯示最好的性能，具有17個接收機的BER在圖16中給出。在低干擾地區(qū)，步長μ被設為0.0002以改進性能。相應的ΔT/T vs SIR曲線在圖17中給出。表1給出相應的ΔT/T值。
表1.ΔT/T vs.SIR

值得注意的是ΔT/T是負的直到SIR變?yōu)樾∮?22dB。這顯然是來自經(jīng)過處理的多個天線饋送元件的期望信號集合的結果。
返回鏈路自適應波束形成通過生成最優(yōu)波束(即天線方向圖)以消除盡可能多的ATC干擾來實現(xiàn)。對于17個饋送元件的情況，如表2所示自適應波束形成器收斂為一組權重。為每個饋送元件生成一個復數(shù)權重。這些權重形成波束，只要有充分的自由度它將會為每個ATC干擾創(chuàng)造一個空值。圖18和19示出了波束方向圖和等高線以及波束形成前的ATC分布(即使用一個饋送元件-饋送元件#21)。隨著自適應波束形成，形成波束方向圖和等高線分別示出在圖20和21中。在等高線圖中，每個等高線環(huán)表示相對最近的下一個內(nèi)等高線的10dB的減少。干擾消除效應可通過比較波束形成前和波束形成后的圖清楚地證明?；诳臻g的組件的接收天線的至少一個接收天線饋送元件可被配置為提供與天線饋送元件的兩個不同極化方向相對應的兩個信號。如本領域技術人員將意識到的，波束形成器和/或減擾器可被配置為利用這兩個信號提供極化分集處理。本文提出的模擬結果不包括極化分集處理。
表2.干擾消除器生成的波束形成權重

案例B-擴展ATC 在該案例中，干擾消除器的性能通過把前一案例的每一個點源ATC擴展為具有9個ATC的群集來研究。擴展ATC的每一個群集在0.05°×0.05°(大約25×25英里)的地理區(qū)域上均勻分布。
在圖22中通過使用23個饋送元件，將擴展ATC案例的結果與點源ATC案例的結果進行比較?？梢钥吹疆擲IR大于-22dB時擴展ATC在性能上沒有很大的影響。然而當干擾變得比那更強時，ATC擴展效應變得清晰。相應的ΔT/T vs SIR如表3所示。
表3.ΔT/T vs.SIR

注意上述結果通過使用μ＝0.0001得到。對于擴展ATC案例，當SIR接近于-22 dB時ΔT/T的值達到了6％。如果μ翻一倍達到0.0002，結果改進如表2所示的案例。
案例C-移動MT位置 這里移動終端位置從案例A中的最大饋送元件增益位置[2.1，0.05]移動到本案例中的[2.2，0.15]。假定MT仍然發(fā)送相同的功率，由于MT現(xiàn)在離開饋送元件#21的峰值，則從饋送元件#21接收的Eb/No減小0.8dB。因此本案例中Eb/No是7.6dB。用于波束形成的饋送元件與案例A中一樣。
圖23示出了隨著饋送元件的數(shù)量從1變化到23時BER性能與SIR的關系曲線。再次當饋送元件的數(shù)量大于17時，性能強收斂。對于23個饋送元件的情況，擴展ATC效應示出在圖24中。表4列出了具有23個饋送元件的點ATC和擴展ATC的ΔT/T vs SIR。
表4.ΔT/T vs SIR

4.3 SAMIC多用戶檢測器 在本節(jié)中，提出了ATC干擾下的多用戶環(huán)境中使用SAMIC多用戶檢測器的模擬結果。假定同波束多用戶在波束#122內(nèi)是隨機均勻分布的。ATC干擾覆蓋區(qū)和衛(wèi)星饋送元件與前面的單用戶情況保持相同。除了考慮4.1節(jié)的假設和參數(shù)中具有數(shù)據(jù)率為78.6kpbs、擴頻增益為16的cdma2000反向業(yè)務信道，模擬結果還包括數(shù)據(jù)率分別為38.4kbps和19.2kbps、擴頻增益分別為32和64(M＝32碼片/位和64碼片/位)。對于擴頻增益為32的情況，假定導頻信道和業(yè)務信號信道的碼位序列矢量滿足sk=W832·pk,]]>其中W832是Walsh覆蓋的32碼位，并且(·)代表兩個相同維度矢量或矩陣的元素與元素乘積。同樣對于擴頻增益為64的情況，導頻信道和業(yè)務信號信道的碼位序列矢量滿足sk=W1664·pk,]]>其中W1664代表Walsh覆蓋的64碼位。假定波束#122內(nèi)的所有用戶具有相同的EIRP。進一步假定每個用戶具有相同的EbNo=8.4dB.]]>圖25示出了波束#122(與饋送元件#21重疊)內(nèi)50個用戶的均勻分布隨機位置連同ATC覆蓋區(qū)和饋送元件#21的增益圖等高線。禁區(qū)消除后全部16個同頻ATC被包括。用作干擾消除器輸入的饋送元件如下a)對于1個接收機，即L＝1的情況饋送元件#21。
b)對于17個接收機，即L＝17的情形饋送元件#21、20、13、14、22、28、27、33、34、35、29、23、26、19、12、15和9。
案例A-擴頻增益M＝16(cdma2000RC3&4) 本案例由數(shù)據(jù)率為78.6kbps的cdma2000無線電配置3&4規(guī)定。首先解決具有相同EIRP的5個同波束MT用戶(K＝5)的情形。圖26示出了所有五個用戶平均的BER與SIR的關系曲線，它被規(guī)定為射向衛(wèi)星的衛(wèi)星信號與ATC功率比。在圖26中，給出了來自單用戶檢測器(SUD)和具有1個接收機和17個接收機的SAMIC和SAMIC2檢測器的模擬結果。SAMIC2檢測器是兩級SAMIC檢測器，其中第二級SAMIC使用來自第一級SAMIC的位估計作為它的位估計輸入。不同于位估計輸入來自ATC干擾消除器的輸出判定的SAMIC檢測器，第二級SAMIC使用來自第一級SAMIC的位估計以便進一步改進多用戶檢測性能。在一個接收機的情況下，SAMIC檢測器僅在ATC干擾減少到某一電平時表現(xiàn)出超過SUD的優(yōu)越性。然而在17個接收機的情況下，與SUD檢測器相比，SAMIC的優(yōu)勢是顯著的。
SAMIC2檢測器的性能要比SAMIC檢測器稍微改進一些。為了在該方案中優(yōu)化性能，我們設定LMS算法的μ＝0.0002和Q＝1(即將16碼片積分用于導頻符號)以及SAMIC檢測器的Q＝96(即將1536碼片或1PCG積分用于信道估計)。圖27給出了當SIR＝-12dB時BER的平均值與活動用戶數(shù)量的關系曲線。對于一個接收機的情況(沒有ATC干擾消除)，當K大于25時SAMIC和SAMIC2檢測器將會比SUD更差，這是因為當沒有ATC干擾消除時ATC和MAI干擾的組合將會使SAMIC檢測器產(chǎn)生更多的差錯。在有ATC干擾消除的情況下(即17個接收機的情況)，SAMIC檢測器證明了比SUD更優(yōu)越的性能。當K大于20時，最佳執(zhí)行SAMIC2檢測器超過1％BER。為了改進性能，可能希望增加擴頻增益。
案例B-擴頻增益M＝32 在本案例中，擴頻增益增加到32，它有效地導致38.4kbps的業(yè)務數(shù)據(jù)率。使用了和案例A中相同的模擬假設和參數(shù)，除了LMS的碼片積分長度被優(yōu)化到32碼片并且信道估計的碼片積分長度被優(yōu)化到3072碼片(2PCG)，它與擴頻增益成比例，因為 對每個用戶固定為8.4dB。根據(jù)50個用戶簡檔考慮最初的10個活動同波束相等功率的用戶，圖28示出了10個用戶的BER平均與SIR的關系曲線。顯然對于17個用戶的情況，跨SIR范圍內(nèi)SAMIC和SAMIC2檢測器提供勒比SUD更好的性能。SAMIC2檢測器的BER平均范圍從SIR＝0dB的10-4變動到SIR＝-40dB的6×10-3。圖29示出了當SIR＝-10dB時BER平均與活動同波束用戶數(shù)量的關系曲線。與M＝16的情況進行比較，顯然增加擴頻增益使得SAMIC/SAMIC2檢測器在1個接收機和17個接收機中都更有效。當K＝40時SAMIC2檢測器的平均BER仍然低于1％。為了在所有活動用戶間觀察BER性能，圖30中SAMIC2檢測器的BER擴展被提供以L＝17情況的除平均BER之外的最大和最小值。證明了由SAMIC2提供的優(yōu)于SUD的顯著性能改進。
案例C-擴頻增益M＝64 為了進一步評估性能與擴頻增益的關系曲線，可將擴頻增益增加到64同時仍然具有合理的19.2kbps的業(yè)務數(shù)據(jù)率。模擬假設和參數(shù)再次與案例B中相同。為了優(yōu)化性能，可將LMS的碼片積分長度增加到64碼位并且信道估計的碼位積分長度增加到6144碼位(4PCG，它顯然僅比2PCG稍微好些)。圖31示出了根據(jù)50個用戶簡檔的最初10個用戶的BER平均與SIR的關系曲線。SAMIC和SAMIC2檢測器顯著地勝過SUD檢測器。因為僅考慮10個用戶，對于高處理的情況SAMIC2檢測器優(yōu)于SAMIC檢測器的好處沒有顯現(xiàn)。然而SAMIC2優(yōu)于SAMIC檢測器的優(yōu)勢隨著用戶數(shù)量的增加越來越明顯。因為高處理增益，即使在僅有一個接收機的情況下，SAMIC和SAMIC2檢測器都比SUD作得更好。圖32給出SIR＝-10dB情況下平均BER與用戶K數(shù)量的關系曲線。
可以看到活動用戶越多，則對于考慮的用戶數(shù)量范圍來說SAMIC2越優(yōu)于SAMIC。當用戶數(shù)量接近50，SAMIC2檢測器可保持低于10-3的平均BER。圖33給出L＝17情況下平均BER連同所有相關用戶間的最大和最小BER。再次，在整個范圍內(nèi)，SAMIC2檢測器明顯勝過SUD。在最佳方案中，SAMIC檢測器提供K＝45的6.5×10-5BER和K＝50的2.3×10-4BER。
返回鏈路自適應波束形成已結合用于基于衛(wèi)星的CDMA系統(tǒng)得多用戶檢測進行了分析。提供了一組等式以描述在波束間多用戶環(huán)境中消除ATC干擾和MAI干擾的算法。若干模擬例子表明了單用戶ATC干擾消除器的性能以及具有一組衛(wèi)星饋送元件輸入和美國大陸上的ATC覆蓋區(qū)的多用戶SAMIC檢測器的性能。
LMS干擾算法基于使用期望用戶的導頻信號最小化空間ATC干擾的影響。已經(jīng)表明，LMS算法可有效地減輕點源ATC和擴展ATC的ATC干擾。干擾消除器可使用大約17個饋送元件輸入和用于LMS的適當?shù)牟介L和積分長度。使用多于17個饋送元件僅可提供性能輕微的改進和強收斂。然而空間操作的LMS顯然不能消除多址干擾。已經(jīng)提出了SAMIC檢測器以提供序列ATC干擾消除和MAI消除。在波束間多用戶的情況中，SAMIC檢測器利用已知的ATC被消除的位估計和擴頻碼序列/定時以及信道估計來有效地順序地消除ATC干擾并減輕MAI。結合LMS算法，取決于擴頻增益，與SUD檢測器相比，SAMIC檢測器可顯著提升系統(tǒng)能力。通過使用第二級SAMIC，SAMIC2檢測器可進一步改進性能。通過對波束形成的碼片級信號使用導頻匹配濾波并在一段時間間隔內(nèi)積分，可獲得信道估計。當Eb/No固定時，信道估計的積分長度顯然是與擴頻增益成比例的PCG數(shù)。對于M＝16的情況，SAMIC2檢測器可容忍SIR＝-12dB的大約15個用戶。通過把擴頻增益加倍到32，SAMIC2檢測器可增加容量到SIR＝-10dB的40個用戶。最終對于擴頻增益為64、SIR＝-10dB的情況，SAMIC2檢測器具有50個用戶的10-3的平均BER。
將會理解，基于空間的組件可使用任何空中接口協(xié)議以提供基于空間的通信。同樣地，將會理解，輔助地面網(wǎng)絡可使用任何空中接口協(xié)議以提供地面通信，同時在地面上使用/再用授權用于基于空間的組件的至少一些頻率。在一些實施例中，基于空間的組件的空中接口協(xié)議可是基于GSM的，同時輔助地面網(wǎng)絡的空中接口協(xié)議可是基于CDMA的。
在附圖和/或說明書中，已公開了本發(fā)明的實施例并且，盡管使用了特定的術語，它們僅用于一般性的和描述性的含義而不是出于限制的目的，本發(fā)明的范圍在下面的權利要求書中提出。
權利要求
1.一種通信方法，包括在基于空間的組件處通過基于空間的組件頻帶接收多個信號，所述多個信號包括依賴于與地理區(qū)域上所述基于空間的組件進行通信的多個終端的傳輸?shù)母蓴_，和不依賴于與所述地理區(qū)域上所述基于空間的組件進行通信的多個終端的傳輸?shù)母蓴_；以及通過首先減少不依賴于與所述地理區(qū)域上所述基于空間的組件進行通信的所述多個終端的傳輸?shù)母蓴_，然后減少依賴于與所述地理區(qū)域上所述基于空間的組件進行通信的所述多個終端的傳輸?shù)母蓴_，來順序地減少所述多個信號的干擾。
2.如權利要求1所述的方法，其中不依賴于與所述地理區(qū)域上所述基于空間的組件進行通信的所述多個終端的傳輸?shù)母蓴_包括依賴于通過輔助地面網(wǎng)絡和/或通過與所述輔助地面網(wǎng)絡進行通信的一個或多個終端的傳輸?shù)母蓴_，并且其中所述輔助地面網(wǎng)絡和/或與其進行通信的所述一個或多個終端使用所述基于空間的組件的至少一些頻率。
3.如權利要求1所述的方法，其中在所述基于空間的組件處接收的步驟包括使用多個天線饋送元件進行接收。
4.如權利要求3所述的方法，其中順序地減少所述多個信號的干擾的步驟包括處理導頻信號并基于所述導頻信號的處理為所述多個天線饋送元件確定權重。
5.如權利要求4所述的方法，還包括基于所述處理生成至少一個導頻信號差錯。
6.如權利要求5所述的方法，其中選擇所述天線饋送元件的權重以減少所述至少一個導頻信號差錯的均方測量。
7.如權利要求4所述的方法，還包括將權重應用于由所述天線饋送元件接收的信號以獲得干擾被減少的信號。
8.如權利要求7所述的方法，其中減少依賴于與所述地理區(qū)域上所述基于空間的組件進行通信的所述多個終端的傳輸?shù)母蓴_的步驟包括基于所述干擾被減少的信號確定一組信道估計，根據(jù)所述干擾被減少的信號生成一組位估計，并使用所述一組信道估計和位估計對所述干擾被減少的信號執(zhí)行干擾減少。
9.如權利要求8所述的方法，其中使用所述信道估計和位估計對所述干擾被減少的信號執(zhí)行干擾減少的步驟包括生成第二干擾被減少的信號，并且其中所述方法還包括基于所述第二干擾被減少的信號確定一組第二信道估計，根據(jù)所述第二干擾被減少的信號生成一組第二位估計，并使用所述第二信道估計和第二位估計對所述第二干擾被減少的信號執(zhí)行干擾減少。
10.如權利要求1所述的方法，其中在所述基于空間的組件處接收的步驟包括使用至少極化方向上不同的至少兩個天線方向圖在所述基于空間的組件處進行接收。
11.如權利要求8所述的方法，其中根據(jù)所述干擾被減少的信號生成一組位估計的步驟包括使干擾被減少的信號與擴頻碼相關。
12.如權利要求1所述的方法，其中減少依賴于與所述地理區(qū)域上所述基于空間的組件進行通信的所述多個終端的傳輸?shù)母蓴_的步驟包括生成位估計，并且所述方法還包括使用所生成的位估計執(zhí)行干擾減少。
13.如權利要求1所述的方法，還包括向至少一個衛(wèi)星網(wǎng)關發(fā)送所述多個信號中的至少一些，其中減少所述多個信號的干擾的步驟在所述至少一個衛(wèi)星網(wǎng)關處執(zhí)行。
14.如權利要求13所述的方法，其中所述至少一個衛(wèi)星網(wǎng)關是基于地面的。
15.如權利要求1所述的方法，其中減少所述多個信號的干擾的步驟至少部分地在基于空間的組件處以及至少部分地在基于地面的衛(wèi)星網(wǎng)關處執(zhí)行。
16.一種系統(tǒng)，包括多個終端，被配置為在基于空間的組件覆蓋區(qū)中通過基于空間的組件的頻帶發(fā)送多個多址信號；基于空間的組件，被配置為通過基于空間的組件的頻帶接收所述多個多址信號，所述基于空間的組件還接收基于空間的組件頻帶中的干擾連同所述多個多址信號，所述干擾包括依賴于所述多個多址信號的分量和不依賴于所述多個多址信號的分量；以及減擾元件，它響應所述基于空間的組件并被配置為對不依賴于所述多個多址信號的干擾和依賴于所述多個多址信號的干擾順序執(zhí)行干擾減少。
17.如權利要求16所述的系統(tǒng)，還包括輔助地面網(wǎng)絡，包括被配置為通過所述基于空間的組件的頻帶的至少一些發(fā)送多個波形的多個發(fā)射機，并且其中不依賴于所述多個多址信號的干擾包括依賴于所述多個波形的分量。
18.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述基于空間的組件包括具有多個天線饋送元件的天線，并且所述基于空間的組件被配置為使用具有所述多個天線饋送元件的天線接收所述多個多址信號。
19.如權利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述減擾元件還被配置為通過處理由多個終端發(fā)送的導頻信號并基于所述導頻信號的處理為所述天線饋送元件確定一組權重來對多個多址信號執(zhí)行干擾減少。
20.如權利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述處理生成至少一個導頻信號差錯。
21.如權利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述減擾元件還被配置成為所述天線饋送元件選擇一組權重以減少至少一個導頻信號差錯的均方測量。
22.如權利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述減擾元件還被配置為將所述組權重應用于由所述多個天線饋送元件接收的信號以獲得干擾被減少的信號。
23.如權利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述減擾元件還被配置為基于所述干擾被減少的信號確定一組信道估計，根據(jù)所述干擾被減少的信號生成一組位估計，并使用所述一組信道估計和所述一組位估計對所述干擾被減少的信號執(zhí)行干擾減少從而生成第二干擾被減少的信號。
24.如權利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述減擾元件還被配置為基于所述第二干擾被減少的信號確定一組第二信道估計，根據(jù)所述第二干擾被減少的信號生成一組第二位估計，并使用所述一組第二信道估計和所述一組第二位估計對所述第二干擾被減少的信號執(zhí)行干擾減少。
25.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述基于空間的組件使用至少極化方向不同的至少兩個天線方向圖接收所述多個多址信號。
26.如權利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述減擾元件還被配置為根據(jù)所述干擾被減少的信號生成多個干擾被減少的位估計，并使用所述多個干擾被減少的位估計執(zhí)行干擾減少。
27.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述基于空間的組件還可被配置為向衛(wèi)星網(wǎng)關重傳所述多址信號，并且其中所述減擾元件位于所述衛(wèi)星網(wǎng)關處。
28.如權利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述衛(wèi)星網(wǎng)關是基于地面的。
29.一種系統(tǒng)，包括基于空間的組件，被配置為通過衛(wèi)星頻帶接收來自衛(wèi)星覆蓋區(qū)中的多個終端的多址信號；減擾器，它響應所述基于空間的組件并被配置為對所述多址信號執(zhí)行同信道干擾減少以生成多個干擾被減少的信號；以及檢測器，它響應所述減擾器并被配置為對所述干擾被減少的信號執(zhí)行多址干擾減少。
30.如權利要求29所述的系統(tǒng)，還包括輔助地面網(wǎng)絡，包括被配置為在所述衛(wèi)星覆蓋區(qū)中使用所述衛(wèi)星頻帶的至少一些頻率來發(fā)送多個無線通信信號的多個發(fā)射機；其中所述基于空間的組件還通過所述衛(wèi)星頻帶的至少一些頻率在所述衛(wèi)星覆蓋區(qū)內(nèi)的所述輔助地面網(wǎng)絡中接收來自所述發(fā)射機的所述無線通信信號作為干擾連同所述多址信號。
31.如權利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述基于空間的組件包括具有多個天線饋送元件的天線，并且所述基于空間的組件被配置為使用具有所述多個天線饋送元件的天線接收所述多址信號。
32.如權利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述減擾器還被配置為通過處理由所述多個終端發(fā)送的導頻信號并基于所述導頻信號的處理為所述天線饋送元件確定一組權重而對所述多址信號執(zhí)行同信道干擾減少。
33.如權利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述處理生成至少一個導頻信號差錯。
34.如權利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述減擾器還被配置成為所述天線饋送元件選擇一組權重以減少所述導頻信號差錯的均方測量。
35.如權利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述減擾器還被配置為將所述組權重應用于由所述多個天線饋送元件接收的信號以獲得所述多個干擾被減少的信號。
36.如權利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述檢測器還被配置為基于所述干擾被減少的信號確定一組信道估計，根據(jù)所述干擾被減少的信號生成一組位估計，并使用所述一組信道估計和所述一組位估計對所述干擾被減少的信號執(zhí)行多址干擾減少從而生成第二干擾被減少的信號。
37.如權利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述檢測器還被配置為基于所述第二干擾被減少的信號確定一組第二信道估計，根據(jù)所述第二干擾被減少的信號生成一組第二位估計，并使用所述一組第二信道估計和所述一組第二位估計對所述第二干擾被減少的信號執(zhí)行多址干擾減少。
38.如權利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述基于空間的組件被配置成使用至少極化方向不同的至少兩個天線方向圖接收所述多址信號。
39.如權利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述檢測器還被配置為根據(jù)所述干擾被減少的信號生成多個位估計，并使用所述多個位估計執(zhí)行多址干擾減少。
40.如權利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述基于空間的組件還被配置為向衛(wèi)星網(wǎng)關重傳所述多址信號，并且其中所述減擾器和/或所述檢測器位于所述衛(wèi)星網(wǎng)關處。
41.如權利要求40所述的系統(tǒng)，其中所述衛(wèi)星網(wǎng)關是基于地面的。
42.如權利要求29所述的系統(tǒng)，還包括至少一個衛(wèi)星網(wǎng)關，并且其中所述減擾器位于所述基于空間的組件處，所述檢測器位于所述至少一個衛(wèi)星網(wǎng)關處，并且所述基于空間的組件還被配置為向所述至少一個衛(wèi)星網(wǎng)關發(fā)送所述干擾被減少的信號。
43.一種用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的干擾減少檢測器，所述衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括被配置為接收多址無線通信信號的基于空間的組件，所述多址無線通信信號包括通過衛(wèi)星頻帶來自衛(wèi)星覆蓋區(qū)中的多個無線終端的同信道干擾，所述干擾減少檢測器包括減擾器，它響應所述基于空間的組件并被配置為對所述多址無線通信信號執(zhí)行同信道干擾減少以生成多個干擾被減少的信號；以及檢測器，被配置為對所述干擾被減少的信號執(zhí)行多址干擾消除。
44.如權利要求43所述的干擾減少檢測器，其中所述減擾器還被配置為通過處理由所述多個無線終端發(fā)送的導頻信號并基于所述導頻信號的處理為所述基于空間的組件的一組天線饋送元件確定一組權重而對所述多址無線通信信號執(zhí)行同信道干擾減少。
45.如權利要求44所述的干擾減少檢測器，其中所述減擾器還被配置為生成至少一個導頻信號差錯。
46.如權利要求45所述的干擾減少檢測器，其中所述減擾器還被配置成為所述天線饋送元件選擇一組權重以減少所述至少一個導頻信號差錯的均方測量。
47.如權利要求46所述的干擾減少檢測器，其中所述減擾器還被配置為將所述組權重應用于由所述天線饋送元件接收的信號以獲得所述多個干擾被減少的信號。
48.如權利要求46所述的干擾減少檢測器，其中所述檢測器還被配置為基于所述干擾被減少的信號確定一組信道估計，根據(jù)所述干擾被減少的信號生成一組被接收的位估計，并使用所述一組信道估計和所述一組被接收的位估計對所述干擾被減少的信號執(zhí)行多址干擾消除從而生成第二干擾被減少的信號。
49.如權利要求48所述的干擾減少檢測器，其中所述檢測器還被配置為基于所述第二干擾被減少的信號確定一組第二信道估計，根據(jù)所述第二干擾被減少的信號生成一組第二被接收的位估計，并使用所述一組第二信道估計和所述一組第二被接收的位估計對所述第二干擾被減少的信號執(zhí)行多址干擾消除。
50.如權利要求43所述的干擾減少檢測器，其中所述基于空間的組件使用至少極化方向不同的至少兩個天線方向圖接收包括同信道干擾的多址無線通信信號。
51.如權利要求43所述的干擾減少檢測器，其中所述檢測器還被配置為根據(jù)所述干擾被減少的信號生成多個干擾被減少的位估計，并使用所述多個干擾被減少的位估計執(zhí)行多址干擾消除。
52.如權利要求43所述的干擾減少檢測器，其中所述基于空間的組件還被配置為向至少一個衛(wèi)星網(wǎng)關重傳所述多址無線通信信號，并且所述減擾器位于所述至少一個衛(wèi)星網(wǎng)關處。
53.如權利要求52所述的干擾減少檢測器，其中所述至少一個衛(wèi)星網(wǎng)關是基于地面的。
54.如權利要求43所述的干擾減少檢測器，其中所述減擾器位于所述基于空間的組件處并且所述檢測器遠離所述基于空間的組件。
55.一種用于衛(wèi)星無線終端系統(tǒng)的網(wǎng)關，所述衛(wèi)星無線終端系統(tǒng)包括被配置為通過衛(wèi)星頻帶從衛(wèi)星覆蓋區(qū)中的多個無線終端接收多址無線通信信號的基于空間的組件，所述網(wǎng)關包括減擾器，它響應所述基于空間的組件并被配置為對所述多址無線通信信號執(zhí)行同信道干擾減少以生成多個干擾被減少的信號；以及檢測器，被配置為對所述干擾被減少的信號執(zhí)行多址干擾消除。
56.如權利要求55所述的網(wǎng)關，其中所述減擾器還被配置為通過處理由所述多個無線終端發(fā)送的導頻信號并基于所述導頻信號的處理為所述基于空間的組件的一組天線饋送元件確定一組權重而對所述多址無線通信信號執(zhí)行同信道干擾減少。
57.如權利要求56所述的網(wǎng)關，其中所述減擾器還被配置為生成至少一個導頻信號差錯。
58.如權利要求57所述的網(wǎng)關，其中所述減擾器還被配置成為所述饋送元件選擇一組信號權重以減少所述導頻信號差錯的均方測量。
59.如權利要求58所述的網(wǎng)關，其中所述減擾器還被配置為將所述一組信號權重應用于由多個天線饋送元件接收的信號以獲得所述多個干擾被減少的信號。
60.如權利要求58所述的網(wǎng)關，其中所述檢測器還被配置為基于所述干擾被減少的信號確定一組信道估計，根據(jù)所述干擾被減少的信號生成一組被接收的位估計，并使用所述一組信道估計和所述一組被接收的位估計來對所述干擾被減少的信號執(zhí)行多址干擾消除從而生成第二干擾被減少的信號。
61.如權利要求60所述的網(wǎng)關，其中所述檢測器還被配置為基于所述第二干擾被減少的信號確定一組第二信道估計，根據(jù)所述第二干擾被減少的信號生成一組第二被接收的位估計，并使用所述一組第二信道估計和所述一組第二被接收的位估計對所述第二干擾被減少的信號執(zhí)行多址干擾消除。
62.如權利要求55所述的網(wǎng)關，其中所述基于空間的組件使用至少極化方向不同的至少兩個天線方向圖接收所述多址無線通信信號。
63.如權利要求55所述的網(wǎng)關，其中所述檢測器還被配置為根據(jù)所述干擾被減少的信號生成多個干擾被減少的位估計，并使用所述多個干擾被減少的位估計執(zhí)行多址干擾消除。
64.如權利要求55所述的網(wǎng)關，其中所述減擾器通過處理已被所述基于空間的組件提供給所述減擾器的至少兩個信號而對所述多址無線通信信號執(zhí)行同信道干擾減少，其中所述基于空間的組件使用至少極化方向不同的至少兩個天線方向圖接收所述至少兩個信號。
65.如權利要求64所述的網(wǎng)關，其中所述至少兩個天線方向圖是基本上左手圓形極化(LHCP)天線方向圖和基本上右手圓形極化(RHCP)天線方向圖。
66.一種用于基于空間的組件的減擾器，所述基于空間的組件被配置為使用在空間方向和極化方向上不同的至少第一和第二天線方向圖來接收信號的分量，其中所述基于空間的組件被配置為向所述減擾器提供所述信號的分量并且所述減擾器被配置為處理所述信號的分量以減少所述信號的干擾電平。
67.一種用于基于空間的組件的發(fā)射機，它被配置為通過經(jīng)由第一天線方向圖向無線電終端發(fā)送第一信號以及經(jīng)由至少第二天線方向圖向所述無線電終端發(fā)送至少一個第二信號而與所述無線電終端進行通信，其中所述至少一個第二信號與所述第一信號的不同之處至少在于時間延遲值。
68.一種無線電終端，被配置為通過經(jīng)由基于空間的組件的第一天線方向圖接收第一信號以及經(jīng)由所述基于空間的組件的至少第二天線方向圖接收至少一個第二信號而與所述基于空間的組件進行通信，其中所述至少一個第二信號與所述第一信號的不同之處至少在于時間延遲值；所述無線電終端被配置為處理所述第一信號以及所述至少一個第二信號以改進至少一個通信性能測量。
69.一種無線通信系統(tǒng)，包括基于空間的組件和輔助地面網(wǎng)絡，其中所述輔助地面網(wǎng)絡通過使用第一組頻率來向多個第一無線電終端提供控制信道和業(yè)務信道通信，所述第一組頻率被授權用于基于空間的組件來提供控制信道和/或業(yè)務信道通信，并大于授權用于基于空間的組件來提供控制信道和/或業(yè)務信道通信的第二組頻率；其中所述第二組頻率優(yōu)先被所述基于空間的組件用于向地理區(qū)域中的多個第二無線電終端提供控制信道和業(yè)務信道通信。
70.如權利要求69所述的無線通信系統(tǒng)，其中所述輔助地面網(wǎng)絡不使用所述第二組頻率。
71.一種用于基于空間的組件的減擾器，所述基于空間的組件被配置為從無線電終端接收波形，所述波形包括依賴于來自所述無線電終端的波形的干擾和不依賴于來自所述無線電終端的波形的干擾，其中所述減擾器被配置為減少不依賴于來自所述無線電終端的波形的干擾和減少依賴于來自所述無線電終端的波形的干擾；并且其中所述減擾器還被配置為重復地減少依賴于來自所述無線電終端的波形的干擾直到滿足預定準則。
72.如權利要求1所述的方法，還包括重復地減少依賴于所述地理區(qū)域上與所述基于空間的組件進行通信的所述多個終端的傳輸?shù)母蓴_直到滿足預定準則。
73.如權利要求72所述的方法，其中所述預定準則包括位差錯率。
74.一種減小干擾的方法，包括使用空間方向和極化方向不同的至少第一和第二天線方向圖在基于空間的組件處接收信號的分量；向減擾器提供所述信號的分量；以及在所述減擾器處理所述信號的分量以減少所述信號的干擾電平。
75.一種在基于空間的組件和無線電終端之間進行通信的方法，包括經(jīng)由第一天線方向圖向所述無線電終端發(fā)送信號作為第一信號；以及經(jīng)由至少第二天線方向圖向所述無線電終端發(fā)送信號作為第二信號，其中所述第二信號與所述第一信號的不同之處至少在于時間延遲值。
76.如權利要求75所述的方法，其中所述第一天線方向圖與所述第二天線方向圖的不同之處在于空間方向和/或極化方向。
77.如權利要求75所述的方法，其中所述第一天線方向圖跨越第一地理服務區(qū)并且所述第二天線方向圖跨越至少部分與所述第一地理服務區(qū)重疊的第二地理服務區(qū)。
78.如權利要求77所述的方法，還包括經(jīng)由至少第三天線方向圖向所述無線電終端發(fā)送信號作為第三信號，其中所述時間延遲值包括第一時間延遲值，并且所述第三信號與所述第二信號的不同之處至少在于第二時間延遲值。
79.一種在基于空間的組件和無線電終端之間進行通信的方法，包括經(jīng)由第一天線方向圖向所述無線電終端發(fā)送信號作為第一信號；以及經(jīng)由至少第二天線方向圖向所述無線電終端發(fā)送信號作為第二信號，其中所述第二信號與所述第一信號的不同之處在于唯一的特征。
80.如權利要求79所述的方法，其中所述唯一的特征包括時間延遲值、導頻信號、位序列、中置碼、前置碼和/或所述信號的擴頻碼。
81.一種與基于空間的組件進行通信的方法，包括經(jīng)由所述基于空間的組件的第一天線方向圖接收第一信號并且經(jīng)由所述基于空間的組件的至少第二天線方向圖接收至少一個第二信號，其中所述至少一個第二信號與所述第一信號的不同之處至少在于時間延遲值；以及處理所述第一信號和所述至少一個第二信號以改進至少一個通信性能測量。
82.一種用于無線通信系統(tǒng)的通信方法，所述無線通信系統(tǒng)包括基于空間的組件和輔助地面網(wǎng)絡，所述方法包括使用大于授權用于所述基于空間的組件以提供控制信道和/或業(yè)務信道通信的第二組頻率的授權用于所述基于空間的組件以提供控制信道和/或業(yè)務信道通信的第一組頻率，從所述輔助地面網(wǎng)絡向多個第一無線電終端提供控制信道和業(yè)務信道通信；以及使用所述第二組頻率，從所述基于空間的組件向地理區(qū)域中的多個第二無線電終端提供控制信道和業(yè)務信道通信。
83.如權利要求82所述的方法，其中所述輔助地面網(wǎng)絡不使用所述第二組頻率。
84.一種減小干擾的方法，包括使用相應的多個不同的天線方向圖在基于空間的組件處接收信號的多個分量；選擇用于處理的所述接收信號分量的子集；向減擾器提供所選擇的所述接收信號分量的子集；以及在所述減擾器處理所選擇的所述接收信號分量的子集以減少所述信號的干擾電平。
85.如權利要求84所述的方法，其中所述天線方向圖差別在于空間方向和/或極化方向。
86.如權利要求84所述的方法，其中選擇所述接收信號分量的子集的步驟包括基于所述信號的特征選擇所述接收信號分量的子集。
87.如權利要求86所述的方法，其中所述信號的特征包括與所述信號相關聯(lián)的地理位置、與所述信號相關聯(lián)的信號強度或與所述信號相關聯(lián)的信號質(zhì)量。
88.如權利要求84所述的方法，其中所述信號包括返回鏈路控制信道信號。
89.如權利要求84所述的方法，還包括確定所述信號的源的地理位置；其中選擇用于處理的所述接收信號分量的子集的步驟包括選擇接收信號分量的子集以使針對所確定的地理位置，為所述信號提供改進的性能測量。
90.如權利要求89所述的方法，其中所述性能測量包括信號干擾比和/或信噪比。
全文摘要
衛(wèi)星通信方法包括通過衛(wèi)星頻帶在基于空間的組件處接收來自衛(wèi)星覆蓋區(qū)中的多個無線終端的、包含同信道干擾的通信信號以及通過(a)對通信信號執(zhí)行同信道干擾減少以生成多個干擾被減少的信號和通過(b)對干擾被減少的信號執(zhí)行多址干擾消除來減少通信信號中的干擾。一種用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的干擾減少檢測器包括被配置為對通信信號執(zhí)行同信道干擾減少以生成多個干擾被減少的信號的減擾器和被配置為對干擾被減少的信號執(zhí)行多址干擾消除的檢測器。還公開了包括干擾減少檢測器的衛(wèi)星通信系統(tǒng)和衛(wèi)星網(wǎng)關。
文檔編號H04B7/185GK101095297SQ200580045897
公開日2007年12月26日 申請日期2005年12月21日 優(yōu)先權日2005年1月5日
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