[发明专利]在弯管卫星通信系统中降低多径衰减的方法和系统

说明书

本申请涉及1997年10月17日提出申请的申请序列号为08/953600的“在卫星通信系统中降低波束间(interbeam)干扰和多径衰减的方法和系统”的申请(Matthew J.Sherman)，其与本申请一起提出申请，并且在此共同参考。

本发明涉及电信领域。更为特别地，本发明涉及消除在弯管卫星通信系统中耦合的多上行波束(multiple uplink beam)导致的多径衰减的方法和系统。

在结合了四个空间上相邻的上行波束的弯管卫星通信系统中，每个波束使用用于波束分离的扩展频谱技术，如果两个或多个相邻上行波束在卫星上被发送到同一目的地球站接收机，例如用于陆地网关(gateway)通信系统的地球站，那么会出现多径衰减。虽然与特定上行波束一起使用的扩展频谱代码集可能不同于相邻上行波束上使用的代码集，但是从一波束边沿发射的上行线路信号一样能很好地耦合到相邻波束。如果携带上行线路信号的两个相邻波束被发射到同一网关接收机，那么存在多径条件，因为同样信号已经被有效地在两个相邻波束上发射并且在被网关接收机接收之前被结合。也就是，由于两个相邻上行波束的转发机(transponder)的RF相位能够变化，所以在两个RF路径之间可能出现破坏性的干扰，而导致网关接收机处信号功率的实际损失。结果，通过相邻上行波束间上行线路信号的彼此耦合，网关接收机接收来自两个不同源的同一信号。

图1显示了一示意性的多波束弯管卫星通信系统10，该系统示意了由耦合到两个相邻上行波束的上行波束信号导致的多径衰减。卫星通信系统10使用四个基于同步沃尔什代码的扩展频谱代码集，以众所周知的方式来分离上行波束12、13、17和18，其中每个使用频率F1接受发射的信号。示意性的代码集在此称为W1-W4。地面站11使用上行波束12发射上行线路通信信号。虽然仅地面站11显示在波束12覆盖的地理区域内，但在波束12覆盖的地理区域内存在多个地面站，只是没有显示。地面站11在地理位置上接近波束12的边沿，使得发射的信号也耦合到相邻的上行波束13。由卫星14接收的波束12和13被结合(与它们自身和波束17和18)并且越过下线波束15发射到共同的地球站接收机16，例如陆地网关。系统10包括多个网关接收机站，但仅显示了网关接收机16。多径衰减出现在网关接收机16处，其原因是来自地面站11的信号的多个版本从两个不同的路径被(有效地)接收并且在被网关接收机16接收之前被潜在地破坏性地结合。

图2和图3分别显示了用于重用四个上行波束的传统上行波束划分模式，这些上行波束能够在卫星通信系统中使用。图2和图3中显示的每个六边形表示被相应的上行波束所覆盖的不同的地理区域。六边形内的数字表示地理区域组之间的资源(例如频率、偏振(polarization)或代码集)的划分。地理区域中标记为1的所有用户使用相同的资源，而它们不同于区域2、3和4中使用的资源。类似描述能够用于区域2、3和4。图2和图3中显示的模式是具有代表性的，并且在3、7、8等区域组之间共享资源的其他划分模式也存在。

在这些图的轮廓区域中显示的六边形组在此称为“波束组”(BG)。组的每个成员被分配不同的资源集。通过多次复制波束组，能够产生完全划分模式。对于图2-7的划分模式，假设对于现有技术的设计，每个波束组由不同网关接收机提供服务。

图4显示了图2的划分模式，该模式应用于使用四个不同上行线路频率组F1、F2、F3和F4的常规频分多址(FDMA)系统。再次，轮廓部分指示了一个波束组。图5显示了图2的划分模式，该模式应用于使用上行线路频率组F1和F2以及两个偏振P1和P2的不同结合的频分多址系统。图6显示了用于码分多址(CDMA)系统的常规上行波束频率划分模式。对于此系统的不同波束中用户间的隔离通过波束间的代码集的恰当分配来提供。图7显示了图2的划分模式，该模式应用于典型CDMA系统的代码，该系统使用代码集W1-W4以用于波束间的隔离。

图2-7的每个划分模式遭受多径衰减，当两个相邻的上行波束被下行线路发射到同一陆地网关接收机时，出现该多径衰减。在FDMA系统中，经过卫星上合适的滤波的应用，易于校正此多径条件。但是对于相邻波束使用同一频率和偏振的CDMA系统，在FDMA系统中应用的滤波技术却不能使用。因此，需要的是一种方法和系统，它们能够消除上行线路发射导致的多径衰减影响，该上行线路发射被耦合进使用同一频率和偏振的两个相邻的上行波束，并且被下行线路发射到同一陆地网关接收机。