專(zhuān)利名稱(chēng)：：具有選擇性基帶導(dǎo)頻注入載波(bpic)和輸入數(shù)據(jù)調(diào)制的通信系統(tǒng)及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及信號(hào)調(diào)制/解調(diào)技術(shù)和相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
：衛(wèi)星通信系統(tǒng)的提供方和用戶(hù)重點(diǎn)關(guān)注的是如何使系統(tǒng)資源的使用最大化。特別地，轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬和有效各向同性輻射功率(EIRP)兩者都重要，因?yàn)橥ㄟ^(guò)轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送的每個(gè)信號(hào)釆用這兩者各自的某一部分。由于衛(wèi)星資源費(fèi)用高昂，對(duì)于衛(wèi)星功率是稀有資源的情況來(lái)說(shuō)，使每個(gè)信號(hào)所需的功率數(shù)量降至最小可通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送更多的信號(hào)，從而降低租用費(fèi)。一種備選應(yīng)用是對(duì)于相同的轉(zhuǎn)發(fā)器功率，減小接收器天線(xiàn)的孔徑大小?，F(xiàn)有的某些成本相對(duì)較低的使用小孔徑天線(xiàn)的系統(tǒng)往往是功率受限的，因?yàn)樗鼈兙哂械偷腉/T值，于是，衛(wèi)星要求更大的功率。在轉(zhuǎn)讓給本受讓人，從而在此整體引為參考的Cobb等的美國(guó)專(zhuān)利No.6606357中公開(kāi)一種特別有利的、在這樣的通信系統(tǒng)中提供增強(qiáng)的功率和帶寬利用的方法。該專(zhuān)利公開(kāi)一種在波形，比如QAM或者M(jìn)-ary相移鍵控(MPSK)波形(例如，BPSK、QPSK、8PSK等)中注入規(guī)定量的栽波能量的技術(shù)。與非線(xiàn)性再生相反，該基帶導(dǎo)頻注入載波(BPIC)分量允許在接收器檢測(cè)和還原該載波。BPIC調(diào)制方法還非常適合于利用現(xiàn)代的前向糾錯(cuò)(FEC)編碼方案，比如特播碼的增強(qiáng)性能來(lái)顯著降低為實(shí)現(xiàn)較低誤碼率而需要的信號(hào)功率。即，結(jié)合高級(jí)編碼技術(shù)，利用規(guī)定的BPIC波形使衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器上的小終端用戶(hù)的數(shù)目可被加倍，從而有效地使用戶(hù)租用費(fèi)減半。相反，BPIC波形還便于使用較小的天線(xiàn)提供更高的布置靈活性和/或移動(dòng)性。盡管BPIC調(diào)制方法優(yōu)點(diǎn)相當(dāng)多，不過(guò)，在某些應(yīng)用中為了進(jìn)一步降低與之相關(guān)的開(kāi)銷(xiāo)，同時(shí)仍然顯著地節(jié)約功率，可能還期望其它的技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容鑒于上述背景，于是，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有增強(qiáng)的基帶導(dǎo)頻注入載波(BPIC)調(diào)制/解調(diào)特征的通信系統(tǒng)及相關(guān)方法。按照本發(fā)明的這一及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)是由包括根據(jù)第一和第二輸入數(shù)據(jù)，傳送調(diào)制信號(hào)的傳送設(shè)備的通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。更具體地說(shuō)，所述傳送設(shè)備可包括基帶注入導(dǎo)頻載波(BPIC)發(fā)生器，用于選擇性地產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于第一輸入數(shù)據(jù)的BPIC數(shù)據(jù)，交織器，用于交織BPIC數(shù)據(jù)和第二輸入數(shù)據(jù)，以及調(diào)制器。調(diào)制器可用于根據(jù)第一調(diào)制類(lèi)型調(diào)制交織的BPIC數(shù)據(jù)，并根據(jù)第二調(diào)制類(lèi)型調(diào)制第二輸入數(shù)據(jù)，從而提供調(diào)制信號(hào)。所述通信系統(tǒng)還包括從傳送設(shè)備接收調(diào)制信號(hào)的接收設(shè)備。所述接收設(shè)備可包括BPIC檢測(cè)器，和與BPIC檢測(cè)器合作，根據(jù)BPIC數(shù)據(jù)解調(diào)來(lái)自于傳送設(shè)備的調(diào)制信號(hào)，從而產(chǎn)生第一和笫二輸入數(shù)據(jù)的解調(diào)器。更具體地說(shuō)，第一調(diào)制類(lèi)型的階數(shù)低于第二調(diào)制類(lèi)型的階數(shù)。例如，第一調(diào)制類(lèi)型可以是正交相移鍵控(QPSK)，第二調(diào)制類(lèi)型可以是二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)。解調(diào)器可包括鎖相環(huán)(PLL)。此外，傳送設(shè)備還可包括在調(diào)制器上游的前向糾錯(cuò)(FEC)碼發(fā)生器，用于對(duì)第一和第二輸入數(shù)據(jù)編碼。特別地，F(xiàn)EC碼發(fā)生器可以是特播碼發(fā)生器。交織器也可在其間交織BPIC數(shù)據(jù)和相同的數(shù)據(jù)部分。本發(fā)明的通信方法方面可包括選擇性地產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于第一輸入數(shù)據(jù)的基帶注入導(dǎo)頻載波(BPIC)數(shù)據(jù)，并交織該BPIC數(shù)據(jù)和第二輸入數(shù)據(jù)。所述方法還包括根據(jù)第一調(diào)制類(lèi)型調(diào)制交織的BPIC數(shù)據(jù)，并根據(jù)第二調(diào)制類(lèi)型調(diào)制第二輸入數(shù)據(jù)，從而提供調(diào)制信號(hào)，并傳送調(diào)制信號(hào)。此外，所述方法還可包括接收調(diào)制信號(hào)，并根據(jù)BPIC數(shù)據(jù)解調(diào)調(diào)制信號(hào)，從而產(chǎn)生第一和第二輸入數(shù)據(jù)。具體實(shí)施例方式下面參考附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，附圖中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。不過(guò)，本發(fā)明可被具體體現(xiàn)成許多不同的形式，不應(yīng)被解釋成局限于這里陳述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例只是為了充分公開(kāi)本發(fā)明，并向本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。附圖中，相同的附圖標(biāo)記指的是相同的部件，，號(hào)用于指示備選實(shí)施例中的類(lèi)似部件。首先參見(jiàn)圖1-3,通信系統(tǒng)30示意性地包括根據(jù)第一和第二輸入數(shù)據(jù)，從其傳送調(diào)制信號(hào)的傳送設(shè)備31，和從傳送設(shè)備接收調(diào)制信號(hào)的接收設(shè)備32。第二輸入數(shù)據(jù)流包括將被傳給接收器的信息內(nèi)容，例如，所述信息內(nèi)容可包括音頻數(shù)據(jù)，視頻數(shù)據(jù)，和/或其它種類(lèi)的數(shù)據(jù)。傳送設(shè)備示意性地包括用于選擇性地生成與第一輸入數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的BPIC數(shù)據(jù)的基帶注入導(dǎo)頻載波(BPIC)發(fā)生器33，用于交織BPIC數(shù)據(jù)和第二輸入數(shù)據(jù)的交織器34，調(diào)制器35,以及與調(diào)制器35連接的天線(xiàn)46。特別地，BPIC發(fā)生器33產(chǎn)生可取多個(gè)不同的數(shù)據(jù)值，例如二進(jìn)制0或1之一的BPIC數(shù)據(jù)。這樣，在數(shù)據(jù)流中的指定位置插入的BPIC數(shù)據(jù)可對(duì)應(yīng)于第一輸入數(shù)據(jù)。作為參考，在上面提及的美國(guó)專(zhuān)利No.6606357中陳述的BPIC方法利用在預(yù)定位置插入的恒定偏移電平(offsetlevel)，有利地提供解調(diào)基準(zhǔn)。有利的是，BPIC發(fā)生器33生成對(duì)應(yīng)于待傳送的下一個(gè)第一輸入數(shù)據(jù)部分的BPIC數(shù)據(jù)，這使得實(shí)際的數(shù)據(jù)可以被發(fā)送，而不是使用恒定的偏移基準(zhǔn)電平，于是提供增強(qiáng)的帶寬。例如，第一輸入數(shù)據(jù)可以?xún)H僅是在上面提及的BPIC方法中否則會(huì)被BPIC偏移基準(zhǔn)代替(或者丟棄)的第二輸入數(shù)據(jù)。即，第一輸入數(shù)據(jù)流可以?xún)H僅是按BPIC數(shù)據(jù)將被插入的BPIC周期或間隔的那些比特或符號(hào)。當(dāng)然，第一輸入數(shù)據(jù)不必是第二輸入數(shù)據(jù)的子集。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，第一輸入數(shù)據(jù)可以是指令線(xiàn)數(shù)據(jù)。此外，如果需要的話(huà)，在一些實(shí)施例中，第一輸入數(shù)據(jù)可以完全與第二輸入數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也已知道，第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)的各種其它組合都是可能的。當(dāng)然，就上面提及的BPIC方法來(lái)說(shuō)，改變BPIC數(shù)據(jù)的電平或值在接收器或解調(diào)端提出挑戰(zhàn)，因?yàn)槠苹鶞?zhǔn)不再穩(wěn)定。不過(guò)，為了仍然為解調(diào)提供可辨別的BPIC基準(zhǔn)，調(diào)制器35有利地根據(jù)第一調(diào)制類(lèi)型調(diào)制交織的BPIC數(shù)據(jù)，并根據(jù)不同于第一調(diào)制類(lèi)型的第二調(diào)制類(lèi)型調(diào)制第二輸入數(shù)據(jù)，從而提供調(diào)制信號(hào)。參見(jiàn)圖2中圖解說(shuō)明的示例，調(diào)制器35使用BPSK作為調(diào)制BPIC數(shù)據(jù)的第一調(diào)制類(lèi)型，用于調(diào)制第二輸入數(shù)據(jù)的第二調(diào)制類(lèi)型是QPSK。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到在本例中，每個(gè)BPIC符號(hào)可對(duì)應(yīng)于兩個(gè)數(shù)據(jù)值之一，即0或1，而第二輸入數(shù)據(jù)符號(hào)可對(duì)應(yīng)于四個(gè)不同值(即，00，01，10，ll)之一。然而，本領(lǐng)域的4支術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，由BPIC數(shù)據(jù)的BPSK調(diào)制生成的符號(hào)將不同于利用QPSK調(diào)制生成的第二輸入數(shù)據(jù)符號(hào)，于是能夠容易地被識(shí)別，以供解調(diào)之用。應(yīng)注意除了上面說(shuō)明的那些調(diào)制類(lèi)型之外，可以使用其它的調(diào)制類(lèi)型。一般來(lái)說(shuō)，選擇要使用的調(diào)制類(lèi)型的一種方法是與第二輸入數(shù)據(jù)相比，使用低階的調(diào)制類(lèi)型調(diào)制BPIC數(shù)據(jù)。在上面提及的示例中，QPSK的階數(shù)高于BPSK(即，四倍對(duì)平方)，不過(guò)在一些實(shí)施例中，QPSK可以是第一調(diào)制類(lèi)型，8PSK用作第二調(diào)制類(lèi)型。當(dāng)然，也可以使用其它類(lèi)型的調(diào)制，比如QAM。目的在于相對(duì)于利用第二調(diào)制類(lèi)型調(diào)制的第二輸入數(shù)據(jù)，第一類(lèi)型的調(diào)制產(chǎn)生在解調(diào)期間可辨別的符號(hào)。交織器34示意性地包括接收第二輸入數(shù)據(jù)流的前向糾錯(cuò)(FEC)編碼器36，在圖解說(shuō)明的示例中，第二輸入數(shù)據(jù)流是串行數(shù)據(jù)流。如下更詳細(xì)所述，BPIC調(diào)制技術(shù)有利地使解調(diào)器可以利用借助特播碼可以達(dá)到的較高的編碼增益，盡管可以使用各種FEC格式。串并行(S/P)轉(zhuǎn)換器37將編碼的第二輸入數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成多個(gè)并行輸出(0)-(m)。當(dāng)然，應(yīng)注意在一些實(shí)施例中，輸入可以是并行的，不必包括S/P轉(zhuǎn)換器37。BPIC發(fā)生器33使交織器34在編碼的第二輸入數(shù)據(jù)流中每隔預(yù)定的BPIC間隔交織BPIC數(shù)據(jù)，如開(kāi)關(guān)38所示。更特別地，在BPIC間隔期間(例如，每隔n-l個(gè)符號(hào))，調(diào)制器35的輸入端被切換到BPIC發(fā)生器的輸出端，以致給定的BPIC數(shù)據(jù)被調(diào)制，而不是已經(jīng)存在的第二輸入數(shù)據(jù)被調(diào)制。例如，對(duì)于BPSK調(diào)制的情況，所需的數(shù)據(jù)值(0或1)可被提供給調(diào)制器35的第一輸入端，而該調(diào)制器的其余輸入端被供給值0或者已知模式(pattern)。此外，還從BPIC發(fā)生器向調(diào)制器35提供控制信號(hào)，以使之在BPIC間隔內(nèi)切換到第一調(diào)制類(lèi)型，隨后切換回第二調(diào)制類(lèi)型，以便調(diào)制第二輸入數(shù)據(jù)。應(yīng)注意的是，盡管為了清楚起見(jiàn)，在圖2中，調(diào)制器35被圖解表示成單一組件，不過(guò)調(diào)制操作可由分離的調(diào)制器完成。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到可按照多種方式實(shí)現(xiàn)傳送設(shè)備31和接收設(shè)備32組件的各種功能，比如借助不同的電路，專(zhuān)用集成電路(ASIC)，可編程邏輯器件(PLD)，和/或使用諸如微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)之類(lèi)的一個(gè)或多個(gè)處理器件，和適當(dāng)?shù)能浖K等等。接收設(shè)備32示意性地包括BPIC檢測(cè)器40和與BPIC檢測(cè)器合作的解調(diào)器41,解調(diào)器41根據(jù)BPIC數(shù)據(jù)(當(dāng)被調(diào)制時(shí)，所述BPIC數(shù)據(jù)形成BPIC符號(hào))解調(diào)來(lái)自傳送設(shè)備31的調(diào)制信號(hào)，以產(chǎn)生第一和第二輸入數(shù)據(jù)。天線(xiàn)47示意性地與解調(diào)器41連接。參見(jiàn)圖3，BPIC檢測(cè)器40檢測(cè)BPIC符號(hào)在調(diào)制信號(hào)內(nèi)的位置，從而在BPIC間隔內(nèi)選擇性地將調(diào)制信號(hào)切換(由開(kāi)關(guān)43圖示)到第一(例如，BPSK)解調(diào)級(jí)44，否則切換到第二(例如，QPSK)調(diào)制級(jí)45。有關(guān)BPIC調(diào)制和解調(diào)技術(shù)的更多細(xì)節(jié)參見(jiàn)上面提及的美國(guó)專(zhuān)利No.6606357?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖4，本發(fā)明的通信方法示意性地開(kāi)始于方框50，在方框52，選擇性地產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于第一輸入數(shù)據(jù)的BPIC數(shù)據(jù)，在方框54,交織BPIC數(shù)據(jù)和第二輸入數(shù)據(jù)。該方法還包括在方框56，根據(jù)第一調(diào)制類(lèi)型調(diào)制交織的BPIC數(shù)據(jù)，和根據(jù)第二調(diào)制類(lèi)型調(diào)制第二輸入數(shù)據(jù)，從而提供調(diào)制信號(hào)，并傳送調(diào)制信號(hào)，如上更詳細(xì)所述。此外，該方法還可包括在方框58，接收并根據(jù)BPIC數(shù)據(jù)解調(diào)調(diào)制信號(hào)，以產(chǎn)生第一和第二輸入數(shù)據(jù)，從而結(jié)束圖解說(shuō)明的方法(方框60)。在一些實(shí)施例中，對(duì)BPIC數(shù)據(jù)使用BPSK調(diào)制特別有利，因?yàn)樵贐PIC檢測(cè)器40中，BPIC跟蹤只會(huì)經(jīng)歷一次平方損失，而不是與QPSK關(guān)聯(lián)的四倍損失，然而仍然保持所需的信號(hào)屬性。此外，實(shí)際的編碼用戶(hù)數(shù)據(jù)，指令線(xiàn)數(shù)據(jù)等可作為BPIC符號(hào)被發(fā)送，因?yàn)檫@些符號(hào)不必是在接收設(shè)備32用于BPIC檢測(cè)的已知或恒定的符號(hào)模式。這有利地降低了開(kāi)銷(xiāo)，并增大了通信鏈路的吞吐量。此外，這還減少了還原的BPIC符號(hào)中的鐠線(xiàn)，如同本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的那樣，這對(duì)頻i普屏蔽受到嚴(yán)格限定的衛(wèi)星通信應(yīng)用來(lái)說(shuō)是特別重要的。另外，上述方法還使解調(diào)器41可以用與對(duì)第二輸入數(shù)據(jù)和BPIC數(shù)據(jù)都使用更高階的調(diào)制相比較低的Es/No，跟蹤和提供所需的性能。如上所述，這種方法還便于更好地利用特播碼，并且還提供多普勒跟蹤方面的顯著改進(jìn)。更特別地，存在可在硬件(HW)和軟件(SW)方面可用的幾種迭代特播編碼/解碼方法。通常，就特播碼來(lái)說(shuō)，目前能夠獲得相對(duì)于傳統(tǒng)的級(jí)聯(lián)巻積/ReedSolomon解碼方法高2-3dB的編碼增益。利用這種額外增益的方式有多種，不過(guò)該改進(jìn)通常在三個(gè)方面之一，即帶寬、吞吐量或功率帶來(lái)好處。多數(shù)已實(shí)現(xiàn)特播碼的調(diào)制解調(diào)器制造商僅僅解決了前兩者，因?yàn)橥ǔ?lái)說(shuō)，第三者(功率)需要能夠在極低的Es/No工作的接收機(jī)。就帶寬來(lái)說(shuō)，由于特播碼通常具有更高的單位比特的編碼增益，因此，開(kāi)銷(xiāo)較小的代碼能夠產(chǎn)生相同的性能。更高的編碼增益可用于降低帶寬，同時(shí)保持恒定的吞吐量和功率。通過(guò)保持與較低開(kāi)銷(xiāo)結(jié)合的恒定載波-噪聲比(C/N)，能夠利用較小的帶寬建立鏈路。由于解調(diào)器跟蹤性能是以C/N為基礎(chǔ)的，因此，對(duì)級(jí)聯(lián)碼起作用的解調(diào)器也將對(duì)特播碼起作用，如果目的是節(jié)約帶寬的話(huà)。不利方面是在天線(xiàn)尺寸、多普勒跟蹤或采集方面沒(méi)有實(shí)現(xiàn)任何改進(jìn)。本質(zhì)上，結(jié)果是已可獲得的相同的采集和跟蹤性能。至于吞吐量，更高的編碼增益類(lèi)似地可被用于增大吞吐量，同時(shí)保持恒定的帶寬和功率。由于對(duì)于相同的編碼增益，特播碼需要較小的開(kāi)銷(xiāo)，因此由于可以應(yīng)用較低的開(kāi)銷(xiāo)來(lái)提供相同的帶寬，但是用戶(hù)數(shù)據(jù)率增大，從而用戶(hù)的信息率能夠被增大。同樣，通過(guò)保持恒定的C/N，也可以使用利用級(jí)聯(lián)編碼方案跟蹤載波的解調(diào)器。至于功率，在一些應(yīng)用中，將存在足夠的帶寬，以及對(duì)中到高數(shù)據(jù)率的需要，但是系統(tǒng)受限于小孔徑，比如在船上，便攜式終端上等等。以帶寬為代價(jià)，利用較低的C/No，能夠應(yīng)用特播碼的額外編碼性能。這樣，系統(tǒng)能夠受益于更小的孔徑，或者將每條鏈路的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器功率降低2-3dB。BPIC方法使終端能夠利用功率方面的這種減小。另外，與常規(guī)的再生解調(diào)器相比，它顯著改進(jìn)了釆集和跟蹤性能。傳統(tǒng)的解調(diào)器使用再生環(huán)路來(lái)還原栽波，并使用該復(fù)制的載波獲得PSK的近似理論性能。這種接收機(jī)的一個(gè)問(wèn)題在于隨著S/N降低，再生過(guò)程按指數(shù)規(guī)律地增大噪聲。如上所述，對(duì)于BPSK來(lái)說(shuō)，存在平方損失，對(duì)于QPSK來(lái)說(shuō)，存在四倍損失，如圖5中所示。于是，跟蹤環(huán)的環(huán)路帶寬不得不被明顯減小，以補(bǔ)償信噪方面的這種損失。在3或4dBEs/No下，這種損失不太嚴(yán)重，傳統(tǒng)的接收機(jī)能夠以適當(dāng)?shù)男阅苓M(jìn)行跟蹤。但是在特播編碼能夠顯著幫助條件不利的終端的0dBEs/No下，這種四倍損失相當(dāng)大。在進(jìn)一步解釋這一點(diǎn)之前，提供一些定義是有益的。Eb/No被定義為每單位信息比特的能量。Ec/No是在編碼和其它開(kāi)銷(xiāo)之后的單位信道比特的能量。Es/No是在所有編碼和其它開(kāi)銷(xiāo)之后，每個(gè)傳送符號(hào)的能量，其中Ec/No=(E畫(huà)o)*(碼率)，Es/No=(Ec/No)/log2(M)因此，如果信息率是以比率1/2編碼的，那么信道速率是信息比特率的兩倍。類(lèi)似地，符號(hào)率是信道速率除以log2(M)，其中M是調(diào)制的階數(shù)(對(duì)于QPSK來(lái)說(shuō)，M=4)。根據(jù)前面的定義，以比率1/3編碼的QPSK載波(其信息比特率為lbps)具有3bps的信道速率和1.5bps的符號(hào)率(101og101.5=1.8dB)。對(duì)于這種情況，Es/No=(E畫(huà)o曙1.8dB)?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖6，說(shuō)明跟蹤環(huán)的一般示例，該示例通過(guò)對(duì)提供理論上ldB內(nèi)性能的小孔徑終端使用比率1/3特播碼，采取具有512KBPS信息比特率的QPSK信號(hào)。輸入信號(hào)C/N由符號(hào)率匹配的濾波器70濾波，以提供Es/No-實(shí)現(xiàn)損失(所述實(shí)現(xiàn)損失被假定為〈ldB)。QPSK解調(diào)器71的四倍損失進(jìn)一步降低S/N比。載波跟蹤環(huán)濾波器72從而不得不改進(jìn)S/N，以便在跟蹤環(huán)中形成正S/N比，以根據(jù)規(guī)定的性能將載波鎖定(carrierlock)保持在合理的容限內(nèi)。低于6dB,環(huán)路將不保持鎖定。根據(jù)指定實(shí)現(xiàn)中的指定抖動(dòng)和相位噪聲性能要求等，可以使用除10dB之外的其它值。環(huán)路中增大的S/N會(huì)要求甚至更窄的環(huán)路帶寬。根據(jù)上面所述得出其中Es/No是在所有編碼和其它開(kāi)銷(xiāo)之后每個(gè)傳送符號(hào)的能量，11^=實(shí)現(xiàn)損失(假定為ldB)，根據(jù)規(guī)范Margin-ldB，QuadLoss=由再生接收機(jī)引起的四倍損失，SR-接收的編碼符號(hào)率(Es/No的基礎(chǔ))，BL-單邊跟蹤環(huán)帶寬(單位Hz)。在約3或4dBEb/No以下，常規(guī)的商用解調(diào)器通常不能保持鎖定。通常是采集、跟蹤和動(dòng)態(tài)性能之間的折衷。利用上面的公式，對(duì)于釆取4dB的Eb/No和比率l/3編碼的512KBPS鏈路，這導(dǎo)致約197Hz的單邊環(huán)路帶寬(BL)。但是，對(duì)于采取0dB的Eb/No和比率1/3編碼的512KBPS鏈路，結(jié)果是單邊環(huán)路帶寬(BL)約為16Hz。這產(chǎn)生10倍以上的環(huán)路帶寬的縮減。應(yīng)注意，由于栽波的四倍(quadrupling)，該多艮蹤環(huán)必須5艮蹤施加的多普勒四次，并且跟蹤多普勒的能力隨著環(huán)路帶寬的縮減量的平方而下降。Es/No-IL-QuadLoss-Margin+101og另外，參見(jiàn)圖7和8，對(duì)于20:1的BPIC波形(即，BPIC間隔是每20個(gè)符號(hào))，QuadLoss被近乎恒定的13dB損失(101og[20:l)，外加由于額外的開(kāi)銷(xiāo)引起的約0.3dB的實(shí)現(xiàn)損失所代替。于是，對(duì)于0dBEb/No，比率1/3編碼的帶BPIC的QPSK的環(huán)路帶寬約為500Hz，只需要跟蹤一次多普勒，而不像常規(guī)環(huán)路那樣要跟蹤四次。這些帶寬會(huì)隨著數(shù)據(jù)速率而縮放。盡管當(dāng)Eb/No增大時(shí)，改進(jìn)會(huì)稍稍變小，不過(guò)對(duì)于多數(shù)情況來(lái)說(shuō)，都不會(huì)差于再生環(huán)路，并且在低Eb/No下，它可帶來(lái)幾個(gè)數(shù)量級(jí)的改進(jìn)。例如，對(duì)于從3:1—直到63:1的BPIC比率，可以提供下至-6dBEs/No的跟蹤。這有利地便于衰減期間的跟蹤，而不會(huì)在極低的Eb/No下失去鎖定。其中BPIC方法具有明顯優(yōu)點(diǎn)的一種特殊應(yīng)用是用于多普勒或者船舶運(yùn)動(dòng)跟蹤。四倍環(huán)路必須跟蹤四次多普勒，因?yàn)樗鼘?shí)際上跟蹤栽波的四次諧波，而當(dāng)利用常規(guī)的鎖相環(huán)(PLL)實(shí)現(xiàn)時(shí)，BPIC只必須跟蹤一次多普勒。多普勒或船舶運(yùn)動(dòng)跟蹤與環(huán)路帶寬的平方成正比地改進(jìn)。從圖7和8可看出，當(dāng)在低的信噪比下進(jìn)行跟蹤時(shí)，相對(duì)于再生接收機(jī)，例證說(shuō)明的示例中的BPIC環(huán)路能夠在多普勒跟蹤方面提供40:1的改進(jìn)。利用在下表l中陳述的多普勒變化率，下面將關(guān)于采用等同編碼和調(diào)制的載波跟蹤的常規(guī)再生方法和BPIC方法，評(píng)估多普勒跟蹤結(jié)果。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>從圖8和9中可以看出，在提供帶有比率1/3特播碼的0dBEb/No的C/No下，在閾值進(jìn)行跟蹤，并且仍然符合Ka波段多普勒的最低數(shù)據(jù)速率約為4700KBPS,而B(niǎo)PIC可在約90KBPS下提供相同的跟蹤性于是會(huì)認(rèn)識(shí)到相對(duì)于常規(guī)的解調(diào)器，尤其是在低的信噪比下，BPIC波形提供顯著并且可量化的性能優(yōu)點(diǎn)。借助極小的額外實(shí)現(xiàn)損失(即，小于約0.3dB)，它能夠?qū)⒏櫺阅芴岣邘讉€(gè)數(shù)量級(jí)，于是在一些實(shí)現(xiàn)中，能夠在低的S/N比和適中的數(shù)據(jù)速率下處理船舶運(yùn)動(dòng)多普勒，而不存在外部補(bǔ)償。不過(guò)，如果通過(guò)使用常規(guī)的調(diào)制解調(diào)器，數(shù)據(jù)速率被增大，以致環(huán)路最終寬到足以跟蹤船舶多普勒，由于其實(shí)現(xiàn)的緣故，仍然必須同樣跟蹤四次，并且在衰減嚴(yán)重的情況下不會(huì)保持鎖定。為了以相同的BER閉合鏈路，常規(guī)的接收機(jī)要求高2-3dB的C/N，并且即使它保持鎖定，與BPIC相比，其跟蹤性能也要差幾個(gè)數(shù)量級(jí)。BPIC跟蹤的另一潛在優(yōu)點(diǎn)是它可用于數(shù)據(jù)幀還原。更具體地說(shuō)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，許多通信系統(tǒng)使用成幀的數(shù)據(jù)模式來(lái)提供計(jì)時(shí)或路由信息。這樣的系統(tǒng)包括路由器、多路復(fù)用器和FEC編碼器。不過(guò)，當(dāng)使用數(shù)據(jù)幀時(shí)，為了將一個(gè)數(shù)據(jù)幀和另一數(shù)據(jù)幀區(qū)分開(kāi)，需要以幀、幀組(即，超幀)或代碼塊之間的前同步碼或唯一字形式的一些額外的成幀開(kāi)銷(xiāo)，這降低了吞吐量?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖9-12，通信系統(tǒng)30，示意性地包括傳送基于輸入數(shù)據(jù)的調(diào)制信號(hào)的傳送設(shè)備31'，和從傳送設(shè)備接收調(diào)制信號(hào)的接收設(shè)備32'。更具體地說(shuō)，傳送設(shè)備31'示意性地包括調(diào)制器35'，用于生成BPIC數(shù)據(jù)的BPIC發(fā)生器33，，和交織BPIC數(shù)據(jù)與輸入數(shù)據(jù)，以限定輸入調(diào)制器的數(shù)據(jù)幀的成幀器48'。應(yīng)注意在該圖解說(shuō)明的實(shí)施例中，可以使用上面說(shuō)明的使用第一種和第二種調(diào)制的技術(shù)，不過(guò)在所有實(shí)施例中不必如此。接收設(shè)備32'示意性地包括解調(diào)器41'，幀還原器49'和BPIC檢測(cè)器40'，BPIC檢測(cè)器40，與解調(diào)器合作，以便根據(jù)BPIC數(shù)據(jù)解調(diào)來(lái)自傳送設(shè)備31'的調(diào)制信號(hào)，并與幀還原器合作，以便同樣根據(jù)BPIC數(shù)據(jù)還原數(shù)據(jù)幀。特別地，BPIC數(shù)據(jù)與輸入數(shù)據(jù)交織，以致BPIC符號(hào)模式與成幀周期一致地周期性地出現(xiàn)，于是可以代替前同步碼或唯一字用于幀區(qū)分。例如，成幀器48'可按照幀周期的整數(shù)倍，交織重復(fù)的BPIC數(shù)據(jù)模式與輸入數(shù)據(jù)。對(duì)于圖11中圖解說(shuō)明的示例，每一幀包括由未填充的方框表示的a個(gè)數(shù)據(jù)部分(這里為8個(gè))。為了清楚起見(jiàn)，用間隔分隔各個(gè)幀，盡管在相鄰數(shù)據(jù)幀的起始數(shù)據(jù)部分和結(jié)束數(shù)據(jù)部分之間通常不會(huì)存在間隔或延遲。此外，在每n個(gè)數(shù)據(jù)部分(這里n=10)的位置，在輸入數(shù)據(jù)流中注入BPIC數(shù)據(jù)(該BPIC數(shù)據(jù)可對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)符號(hào))，BPIC數(shù)據(jù)由實(shí)心方框表示。即，在每個(gè)BPIC數(shù)據(jù)位置之間存在相同數(shù)目b的輸入數(shù)據(jù)部分(這里為9個(gè))。從而，BPIC數(shù)據(jù)符號(hào)的模式將按c個(gè)整數(shù)幀(c為整數(shù)，這里為5)重復(fù)，所述c個(gè)幀定義一個(gè)超幀。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，當(dāng)使注入的BPIC數(shù)據(jù)的重復(fù)模式按整數(shù)倍數(shù)的幀周期重復(fù)時(shí)，BPIC符號(hào)跟蹤可有利地用于提供幀同步和相位模糊解析。當(dāng)然，可使BPIC模式在幀、超幀或者代碼塊邊界重復(fù)。成幀器48'包括FEC發(fā)生器(例如，特播編碼器)73'，BPIC發(fā)生器使成幀器將BPIC數(shù)據(jù)交織到輸入數(shù)據(jù)流中，如開(kāi)關(guān)74'所示。調(diào)制器35'可以是MPSK調(diào)制器，比如BPSK、QPSK、8PSK等調(diào)制器，以及QAM調(diào)制器。解調(diào)器41'(在圖12中圖解說(shuō)明的示例中是QPSK解調(diào)器)包括平方級(jí)(squaringstage)76'。平方級(jí)76，接收調(diào)制的信號(hào)，如同BPIC檢測(cè)器40，一樣。解調(diào)器41'還包括位于BPIC檢測(cè)器40'下游的相位跟蹤器77'，相位跟蹤器的輸出端還與平方級(jí)76'連接。平方級(jí)76'的輸出被輸入幀還原器49',以便還原輸入數(shù)據(jù)的初始幀，幀還原器接收來(lái)自BPIC檢測(cè)器40'的控制輸入，如圖所示。應(yīng)注意，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，在一些實(shí)施例中，可以使用帶通濾波器，而不是PLL。現(xiàn)在參考圖13說(shuō)明相關(guān)的通信方法。開(kāi)始于方框80，所述方法例證地包括生成BPIC數(shù)據(jù)(方框81)，交織BPIC數(shù)據(jù)和輸入數(shù)據(jù)，以限定數(shù)據(jù)幀(方框82)，和調(diào)制數(shù)據(jù)幀以生成調(diào)制信號(hào)，并傳送調(diào)制信號(hào)(方框83)，如上詳細(xì)所述。所述方法還包括在方框84接收和根據(jù)BPIC數(shù)據(jù)解調(diào)調(diào)制數(shù)據(jù)，在方框85，同樣根據(jù)BPIC數(shù)據(jù)還原數(shù)據(jù)幀，從而結(jié)束圖解說(shuō)明的方法。權(quán)利要求1、一種通信系統(tǒng)，包括根據(jù)第一和第二輸入數(shù)據(jù)傳送調(diào)制信號(hào)的傳送設(shè)備，所述傳送設(shè)備包括基帶注入導(dǎo)頻載波(BPIC)發(fā)生器，用于選擇性地產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于第一輸入數(shù)據(jù)的BPIC數(shù)據(jù)，交織器，用于交織BPIC數(shù)據(jù)和第二輸入數(shù)據(jù)，和調(diào)制器，用于根據(jù)第一調(diào)制類(lèi)型，調(diào)制交織的BPIC數(shù)據(jù)，并根據(jù)第二調(diào)制類(lèi)型，調(diào)制第二輸入數(shù)據(jù)，從而提供調(diào)制信號(hào)；和從所述傳送設(shè)備接收調(diào)制信號(hào)的接收設(shè)備，所述接收設(shè)備包括BPIC檢測(cè)器，和解調(diào)器，所述解調(diào)器與所述BPIC檢測(cè)器合作，根據(jù)BPIC數(shù)據(jù)，解調(diào)來(lái)自所述傳送設(shè)備的調(diào)制信號(hào)，從而產(chǎn)生第一和第二輸入數(shù)據(jù)。2、按照權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)，其中第一調(diào)制類(lèi)型的階數(shù)低于第二調(diào)制類(lèi)型的階數(shù)。3、按照權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)，其中所述傳送設(shè)備還包括在所述調(diào)制器上游的前向糾錯(cuò)(FEC)碼發(fā)生器，用于對(duì)笫一和第二輸入數(shù)據(jù)編碼。4、按照權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)，其中第一調(diào)制類(lèi)型包括正交相移鍵控(QPSK)。5、按照權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)，其中第二調(diào)制類(lèi)型包括二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)。6、一種通信方法，包括選擇性地產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于第一輸入數(shù)據(jù)的基帶注入導(dǎo)頻載波(BPIC)數(shù)據(jù)；交織所述BPIC數(shù)據(jù)和第二輸入數(shù)據(jù)；根據(jù)第一調(diào)制類(lèi)型，調(diào)制交織的BPIC數(shù)據(jù)，并根據(jù)第二調(diào)制類(lèi)型，調(diào)制第二輸入數(shù)據(jù)，從而提供調(diào)制信號(hào)，并傳送所述調(diào)制信號(hào)；和接收所述調(diào)制信號(hào)，并根據(jù)BPIC數(shù)據(jù)，解調(diào)所述調(diào)制信號(hào)，從而產(chǎn)生第一和第二輸入數(shù)據(jù)。7、按照權(quán)利要求6所述的方法，其中第一調(diào)制類(lèi)型的階數(shù)低于第二調(diào)制類(lèi)型的階數(shù)。8、按照權(quán)利要求6所述的方法，還包括利用前向糾錯(cuò)(FEC)碼對(duì)第一和第二輸入數(shù)據(jù)編碼。9、按照權(quán)利要求6所述的方法，其中第一調(diào)制類(lèi)型包括正交相移鍵控(QPSK)。10、按照權(quán)利要求6所述的方法，其中第二調(diào)制類(lèi)型包括二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)。全文摘要通信系統(tǒng)(30)可包括根據(jù)第一和第二輸入數(shù)據(jù)，傳送調(diào)制信號(hào)的傳送設(shè)備(31)。傳送設(shè)備(31)可包括基帶導(dǎo)頻注入載波(BPIC)發(fā)生器(33)，用于選擇性地產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于第一輸入數(shù)據(jù)的BPIC數(shù)據(jù)，交織器(34)，用于交織BPIC數(shù)據(jù)和第二輸入數(shù)據(jù)，和調(diào)制器(35)，用于根據(jù)第一調(diào)制類(lèi)型調(diào)制交織的BPIC數(shù)據(jù)，并根據(jù)第二調(diào)制類(lèi)型調(diào)制第二輸入數(shù)據(jù)，從而提供調(diào)制信號(hào)。通信系統(tǒng)(30)還可包括從傳送設(shè)備(31)接收調(diào)制信號(hào)的接收設(shè)備(32)。接收設(shè)備(32)可包括BPIC檢測(cè)器(40)和解調(diào)器(41)，解調(diào)器(41)與BPIC檢測(cè)器合作，根據(jù)BPIC數(shù)據(jù)解調(diào)來(lái)自傳送設(shè)備(31)的調(diào)制信號(hào)，從而產(chǎn)生第一和第二輸入數(shù)據(jù)。文檔編號(hào)H04L27/00GK101433040SQ200780015557公開(kāi)日2009年5月13日申請(qǐng)日期2007年3月6日優(yōu)先權(quán)日2006年3月13日發(fā)明者D·L·博瑞特茲克,M·B·倫特茲申請(qǐng)人:哈里公司