專利名稱：使用衛(wèi)星直播和地面中繼器的數(shù)字廣播系統(tǒng)的制作方法
提供一種數(shù)字廣播系統(tǒng)，它使用具有不同下行線路選擇的衛(wèi)星直接無(wú)線電廣播系統(tǒng)與采用不同重播選擇的地面中繼器網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，以在市區(qū)、都市郊區(qū)、鄉(xiāng)區(qū)，包括地理空曠地和其特征在于具有隆起的地形的地理區(qū)域，實(shí)現(xiàn)通過(guò)移動(dòng)式無(wú)線電裝置、靜止式無(wú)線電裝置及手提式無(wú)線電裝置的高利用率接收。
在提供數(shù)字聲頻無(wú)線電服務(wù)(DARS)的現(xiàn)有系統(tǒng)中的接收機(jī)，一直主要受多徑效應(yīng)的影響，該多徑效應(yīng)產(chǎn)生信號(hào)質(zhì)量的嚴(yán)重下降，如信號(hào)減弱和碼間干擾(ISI)。在至接收機(jī)的廣播頻道上的減弱效應(yīng)可能對(duì)于頻率是敏感的，特別是在其中來(lái)自衛(wèi)星的視距(LOS)信號(hào)的阻塞最普遍的市區(qū)環(huán)境或具有隆起的地理區(qū)域中。直接在衛(wèi)星下方的位置(下文稱作星下點(diǎn))本來(lái)就具有最高的仰角，而遠(yuǎn)離星下點(diǎn)的位置本來(lái)具有減小的仰角，并因而，地心角的增大在星下點(diǎn)與接收位置之間對(duì)著?？拷窍曼c(diǎn)的位置一般享有實(shí)際未阻塞的LOS接收。因而，對(duì)于潛在阻塞LOS信號(hào)的地面增強(qiáng)的需要是最小的。然而，當(dāng)對(duì)衛(wèi)星的LOS仰角變得小于85度時(shí)，由高建筑物或地理隆起(即在30米的量級(jí)上)的阻塞變得顯著。需要用于填空的地面轉(zhuǎn)播，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于移動(dòng)式無(wú)線電裝置、靜止式無(wú)線電裝置、以及手提式無(wú)線電裝置的滿意覆蓋。在其中建筑物或地理地點(diǎn)的高度較低(即在小于10米的量級(jí)上)的區(qū)域中，阻塞不顯著，直到LOS仰角小于75度。因而，在一個(gè)或多個(gè)廣播衛(wèi)星覆蓋區(qū)內(nèi)的中緯度和高緯度位置處，需要地面轉(zhuǎn)播以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)臒o(wú)線電接收。存在一種對(duì)把衛(wèi)星LOS發(fā)射和衛(wèi)星下行線路信號(hào)波形的地面轉(zhuǎn)播相結(jié)合的完全滿意無(wú)線電接收的需要。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種數(shù)字廣播系統(tǒng)(DBS)，該系統(tǒng)克服了與現(xiàn)有廣播系統(tǒng)有關(guān)的多個(gè)缺點(diǎn)，并且實(shí)現(xiàn)多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的DBS包括一個(gè)用于數(shù)字聲頻廣播(DAB)和與用于向無(wú)線電接收機(jī)轉(zhuǎn)播衛(wèi)星下行線路信號(hào)的地面中繼器網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的其他數(shù)字信息的TDM載波衛(wèi)星傳送系統(tǒng)。地面中繼器配置成采用多徑容許調(diào)制技術(shù)。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，一個(gè)衛(wèi)星傳送系統(tǒng)和一個(gè)地面中繼器使用不同的載波頻率操作。地面中繼器采用多徑容許調(diào)制技術(shù)。
按照本發(fā)明的又一個(gè)方面，衛(wèi)星傳送系統(tǒng)和地面中繼器都采用多徑容許調(diào)制技術(shù)，并且能配置成使用相同或不同的載波頻率，這取決于使用的波形類型。衛(wèi)星傳送系統(tǒng)最好采用TDM或碼分多址(CDMA)型波形。地面中繼器最好采用多徑容許波形，如CDMA、自適應(yīng)均衡TDM(AETDM)、相干跳頻自適應(yīng)均衡TDM(CFHATDM)或多載波調(diào)制(MCM)。
按照本發(fā)明的再一個(gè)方面，單個(gè)地球同步衛(wèi)星傳送能由無(wú)線電接收機(jī)以衛(wèi)星信號(hào)的LOS、以及由地面中繼器接收的下行線路信號(hào)。每個(gè)地面中繼器配置成從衛(wèi)星信號(hào)恢復(fù)數(shù)字基帶信號(hào)，并且使用用于向無(wú)線電接收機(jī)傳送的多載波調(diào)制(MCM)調(diào)制信號(hào)。無(wú)線電接收機(jī)配置成接收正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制TDM位流、以及MCM位流。無(wú)線電接收機(jī)編程成，選擇由TDM位流和MCM位流解調(diào)的廣播頻道及選擇使用分集混合器以最小誤差恢復(fù)的廣播頻道。
按照本發(fā)明的另外一個(gè)方面，提供一種把與地面中繼器網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的兩個(gè)地球同步衛(wèi)星的DBS。地面中繼器配置成，處理衛(wèi)星下行路線信號(hào)以實(shí)現(xiàn)基帶衛(wèi)星信號(hào)和使用MCM調(diào)制信號(hào)。無(wú)線電接收機(jī)配置成實(shí)現(xiàn)分集決定邏輯，以從包括兩個(gè)衛(wèi)星信號(hào)和MCM信號(hào)的三個(gè)分集信號(hào)中選擇。每個(gè)無(wú)線電接收機(jī)采用兩個(gè)LOS衛(wèi)星信號(hào)借助于在地面轉(zhuǎn)播信號(hào)或MCM信號(hào)與最大似然混合器的輸出之間的開(kāi)關(guān)結(jié)合的最大似然結(jié)合。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，通過(guò)使用所有三個(gè)信號(hào)，即早期和后期LOS衛(wèi)星信號(hào)和來(lái)自地面中繼器的MCM信號(hào)，的最大似然結(jié)合，可以從三個(gè)分集信號(hào)選擇一個(gè)廣播頻道。
當(dāng)結(jié)合形成該原始公開(kāi)的一部分的附圖閱讀時(shí)，由如下詳細(xì)描述將更容易理解本發(fā)明的這些和其他特征和優(yōu)點(diǎn)，并且其中

圖1描繪按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例用來(lái)傳送衛(wèi)星信號(hào)和地面信號(hào)的數(shù)字廣播系統(tǒng)；圖2是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例包括一個(gè)衛(wèi)星和一個(gè)地面中繼器的數(shù)字廣播系統(tǒng)；圖3是示意方塊圖，表明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的多載波調(diào)制(MCM)信號(hào)的產(chǎn)生；圖4是示意方塊圖，描繪一種按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例配置成解調(diào)MCM信號(hào)的無(wú)線電接收機(jī)臂；圖5是方塊圖，表明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的MCM信號(hào)解調(diào)；圖6是示意方塊圖，描繪一種按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例配置成解調(diào)時(shí)分多路傳輸(TDM)信號(hào)的無(wú)線電接收機(jī)臂；圖7是方塊圖，表明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的QPSK TDM信號(hào)解調(diào)；圖8和9是示意方塊圖，表明用于在無(wú)線電接收機(jī)中分集結(jié)合的本發(fā)明相應(yīng)實(shí)施例；圖10表明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例使用最大似然決定單元把三個(gè)分集信號(hào)相結(jié)合的系統(tǒng)；圖11是示意方塊圖，表明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的TDM信號(hào)多路分解；圖12表明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例一種把在無(wú)線電接收機(jī)處對(duì)于第一衛(wèi)星信號(hào)和一個(gè)延遲第二衛(wèi)星信號(hào)使用一個(gè)最大似然決定單元及然后對(duì)于地面中繼器信號(hào)使用一個(gè)分集混合器恢復(fù)的位流、和最大似然決定單元的輸出相結(jié)合的系統(tǒng)。
圖13表明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例用于廣播信號(hào)的室內(nèi)接收的布置；及圖14表明按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例用于地面中繼器的布置。
圖1描繪一種數(shù)字廣播系統(tǒng)(DBS)10，該系統(tǒng)包括用于在一般指示為14的無(wú)線電接收機(jī)處視距(LOS)衛(wèi)星信號(hào)接收的至少一個(gè)地球同步衛(wèi)星12。為了如下聯(lián)系圖6和7討論的時(shí)間和／或空間分集目的，能提供在不同軌道位置處的另一個(gè)地球同步衛(wèi)星16。系統(tǒng)10進(jìn)一步包括用于在其中LOS接收由高建筑物、山和其他障礙物擋住的地理區(qū)域20中的衛(wèi)星信號(hào)傳送的至少一個(gè)地面中繼器18。無(wú)線電接收機(jī)14最好配置成雙模式工作，以接收衛(wèi)星信號(hào)和地面信號(hào)并且選擇信號(hào)之一作為接收機(jī)輸出。
如上所述，本發(fā)明涉及一種用于優(yōu)化靜止、手提和移動(dòng)無(wú)線電接收的DBS10。按照本發(fā)明，DBS10把對(duì)于衛(wèi)星傳送優(yōu)化的衛(wèi)星波形的視距(LOS)接收與經(jīng)一個(gè)或多個(gè)地面中繼器18來(lái)自衛(wèi)星12或16的LOS信號(hào)的轉(zhuǎn)播相結(jié)合。地面中繼器18使用對(duì)于其中衛(wèi)星LOS信號(hào)阻塞發(fā)生的地面?zhèn)魉蛢?yōu)化的其他波形。由建筑物、橋梁、樹(shù)及其他障礙物引起的LOS信號(hào)阻塞一般發(fā)生在市中心和郊區(qū)。特別適于LOS衛(wèi)星傳送的波形是時(shí)分多路傳輸(TDM)和碼分多址(CDMA)。特別適于克服在堵塞市區(qū)遇到的地面多徑干擾的多徑容許波形是CDMA、自適應(yīng)均衡TDM(AETDM)、相干跳頻自適應(yīng)均衡TDM(CFHATDM)及多載波調(diào)制(MCM)。
跳頻在授予Schuchman等的美國(guó)專利No．5，283，780中描述，該專利通過(guò)參考包括在這里。當(dāng)?shù)孛嬷欣^器18采用AETDM時(shí)，無(wú)線電接收機(jī)14提供有一個(gè)均衡器(未表示)。對(duì)于AETDM，從衛(wèi)星12或16接收一個(gè)TDM位流。位流轉(zhuǎn)換成一種其中通過(guò)叫做擊穿的過(guò)程插入訓(xùn)練序列的新TDM位流。擊穿代替帶有訓(xùn)練序列的TDM數(shù)據(jù)位的一小部分。擊穿的位數(shù)量是如此小，從而由此產(chǎn)生的誤差在接收機(jī)處可由前向糾錯(cuò)糾正。新TDM位流由中繼器QPSK調(diào)制成無(wú)線電頻率(RF)載波，該無(wú)線電頻率載波以大功率傳送到例如中心城市商業(yè)區(qū)。該地面信號(hào)由裝有一個(gè)自適應(yīng)時(shí)域均衡器的接收機(jī)14接收。通過(guò)使用訓(xùn)練序列，它能調(diào)節(jié)反向多通路處理器的分接頭以使各種多徑到達(dá)分量構(gòu)造性地添加。如此重新構(gòu)造的信號(hào)其次處理以便以高精度恢復(fù)TDM流的位。在接收機(jī)14中可用的前向糾錯(cuò)糾正由擊穿引入的錯(cuò)誤和由熱噪聲和接收機(jī)損傷引起的錯(cuò)誤。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，在DBS系統(tǒng)中的衛(wèi)星有效LOS波形和地面多徑干擾容許波形的結(jié)合，是用來(lái)在市區(qū)、郊區(qū)及鄉(xiāng)區(qū)中通過(guò)移動(dòng)式無(wú)線電裝置、靜止式無(wú)線電裝置及手提式無(wú)線電裝置實(shí)現(xiàn)高利用率接收的最佳方法。例如，按照?qǐng)D2-9中表明的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，從采用的地面中繼器18的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個(gè)MCM信號(hào)，以便以高接收利用率覆蓋阻塞區(qū)域。聯(lián)系本發(fā)明描述的發(fā)生信號(hào)技術(shù)可應(yīng)用于從200至3000MHz的電磁波頻率范圍，以利于LOS衛(wèi)星發(fā)送與從衛(wèi)星12或16接收的地面轉(zhuǎn)播的結(jié)合。
最佳衛(wèi)星波形允許太陽(yáng)能非常高效的轉(zhuǎn)換，太陽(yáng)能由衛(wèi)星12和16的太陽(yáng)電池收集成輻射射頻功率。這些波形的特征在于較低的波峰與平均功率比(即波頂因素)，由此允許以或接近最大功率輸出供給指向地球的天線的操作，并因此允許最高效率的功率輸出。TDM波形對(duì)于允許在最大功率輸出的幾十分之一dB內(nèi)的操作特別有用。使用適當(dāng)選擇碼的CDMA波形允許在低于最大功率輸出下約2至4dB處操作。因?yàn)镸CM波形由數(shù)百個(gè)調(diào)相正弦之和組成，如下面參照?qǐng)D3描述的那樣，所以MCM波形本來(lái)就具有高波峰與平均比值。因此，MCM波形在衛(wèi)星的大功率放大器中遇到顯著較大的振幅和相位互調(diào)失真。為了實(shí)現(xiàn)可由LOS衛(wèi)星接收機(jī)的接收，MCM波形在大功率放大器中反向，并且與正交相移鍵控(QPSK)TDM波形相比，把至少6dB的接收機(jī)實(shí)施損傷分配在下行線路預(yù)算上。這在衛(wèi)星功率轉(zhuǎn)換中轉(zhuǎn)化到4對(duì)1減小，使MCM波形對(duì)于DBS10上的衛(wèi)星LOS傳送成為不適當(dāng)?shù)倪x擇。關(guān)于AETDM和CFHATDM波形，這些波形專門(mén)設(shè)計(jì)成反對(duì)地面多徑，并且不打算用于衛(wèi)星LOS傳送，對(duì)此他們也是無(wú)效的。
關(guān)于利用來(lái)自地面中繼器的衛(wèi)星LOS信號(hào)轉(zhuǎn)播的地面加強(qiáng)，例如，TDM波形是不適當(dāng)?shù)?，因?yàn)槠浣邮沼啥鄰叫?yīng)嚴(yán)重?fù)p害。而且，為了加強(qiáng)使用CDMA波形的一些提出系統(tǒng)，在占據(jù)相同頻率帶寬的載波上使用用于LOS衛(wèi)星傳送的一個(gè)CDMA頻道代碼和用于地面轉(zhuǎn)播傳送的另一個(gè)CDMA頻道代碼，重復(fù)相同的節(jié)目信號(hào)。接收借助于自適應(yīng)梳狀接收機(jī)實(shí)現(xiàn)。這些提出的CDMA系統(tǒng)是有缺點(diǎn)的，因?yàn)樵谄渲心芙邮占訌?qiáng)信號(hào)的區(qū)域與其中能接收衛(wèi)星LOS信號(hào)的區(qū)域之間，出現(xiàn)一個(gè)接收是不可能的環(huán)形區(qū)。在環(huán)形中的接收機(jī)14不可能接收地面轉(zhuǎn)播信號(hào)，因?yàn)樾盘?hào)功率級(jí)落在用于該信號(hào)的一個(gè)接收機(jī)閾值的下面。這些接收機(jī)14也不可能接收衛(wèi)星LOS信號(hào)，因?yàn)槭Ｏ伦銐蚨氯鸏OS衛(wèi)星接收的轉(zhuǎn)播信號(hào)。因而，在環(huán)形中的這些接收機(jī)14必須運(yùn)動(dòng)得離轉(zhuǎn)播區(qū)足夠遠(yuǎn)，以把轉(zhuǎn)播信號(hào)功率減小到堵塞閾值下面；否則，LOS衛(wèi)星接收是不可能的。
按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，CDMA波形適于使得它有可能用于經(jīng)衛(wèi)星LOS和經(jīng)地面轉(zhuǎn)播的同時(shí)傳送。CDMA頻道代碼對(duì)于每種傳送分配給不同的RF載波。由此產(chǎn)生的正交性允許兩個(gè)信號(hào)(即衛(wèi)星LOS信號(hào)和地面中繼器信號(hào))在無(wú)線電接收機(jī)中通過(guò)RF／IF濾波分離。
按照本發(fā)明用來(lái)完成衛(wèi)星LOS接收地面加強(qiáng)的可使用和不可使用波形合并的辨別列在表1中。對(duì)于衛(wèi)星信號(hào)、以及對(duì)于地面中繼器信號(hào)，能使用多于一種類型的調(diào)制或信號(hào)格式化方法。
表1
AETDM波形能在其特征在于長(zhǎng)達(dá)20微秒(μs)信號(hào)傳播延遲的多徑環(huán)境中滿意地實(shí)施和操作。注意必須小心地保證來(lái)自遠(yuǎn)距離中繼器18的信號(hào)到達(dá)不超過(guò)該界限。自適應(yīng)均衡轉(zhuǎn)播波形能由設(shè)計(jì)成使用母非均衡TDM波形的無(wú)線電接收機(jī)14接收，此時(shí)前者不會(huì)呈現(xiàn)嚴(yán)重的多徑。當(dāng)接通AETDM轉(zhuǎn)播時(shí)，這種相容性防止直接LOS非均衡TDM無(wú)線電的作廢。
CFHATDM波形能在其特征在于長(zhǎng)達(dá)65μs的多徑環(huán)境中滿意地實(shí)施和操作。注意必須小心地保證來(lái)自遠(yuǎn)距離中繼器18的信號(hào)到達(dá)不超過(guò)該界限。該波形不能由設(shè)計(jì)成使用母非均衡TDM波形的無(wú)線電接收機(jī)14接收。
MCM波形能在其特征在于長(zhǎng)達(dá)65μs的多徑環(huán)境中滿意地實(shí)施和操作。最大延遲受給于波形的周期性符號(hào)分配的保護(hù)時(shí)間分配的影響。注意必須小心地保證來(lái)自遠(yuǎn)距離中繼器18的信號(hào)到達(dá)不超過(guò)該界限。該波形不能由設(shè)計(jì)成使用母非均衡TDM波形的無(wú)線電接收機(jī)14接收。
CDMA波形能在其特征在于延遲由在接收機(jī)14處的梳狀路徑中實(shí)施的時(shí)間延遲跨度確定的多徑環(huán)境中滿意地實(shí)施和操作。注意必須小心地保證來(lái)自遠(yuǎn)距離中繼器18、多徑反射和不同衛(wèi)星的所有信號(hào)到達(dá)不超過(guò)該界限。該波形不能由設(shè)計(jì)成使用母非均衡TDM波形的無(wú)線電接收機(jī)14接收。
衛(wèi)星信號(hào)能從一個(gè)衛(wèi)星12或16或從兩個(gè)衛(wèi)星12和16發(fā)射。在其軌道中足夠分離的兩個(gè)地球同步衛(wèi)星12和16的使用產(chǎn)生LOS仰角和方位角的多樣性，以提高信號(hào)接收利用率。而且，通過(guò)重復(fù)來(lái)自單個(gè)衛(wèi)星12或16的衛(wèi)星信號(hào)、或通過(guò)以適當(dāng)選擇的時(shí)間差發(fā)射來(lái)自兩個(gè)衛(wèi)星12和16信號(hào)實(shí)現(xiàn)的時(shí)間多樣性，進(jìn)一步提高接收利用率。
按照本發(fā)明的最佳實(shí)施例，一種包括帶有QPSK、偏移QPSK、微分QPSK、差分編碼QPSK、或最小位移鍵控(MSK)調(diào)制的多通道TDM的波形，對(duì)于利用無(wú)線電接收機(jī)14的LOS接收，用于來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)傳送。使用設(shè)計(jì)成傳輸高達(dá)3．68兆位／秒容量TDM位流的MCM波形，最好實(shí)施地面轉(zhuǎn)播。最好實(shí)施在400與1200多載波之間借助于下面聯(lián)系圖3描述的逆快速傅里葉變換產(chǎn)生的MCM，導(dǎo)致在200與300μs之間的符號(hào)周期。在每個(gè)符號(hào)周期內(nèi)包含一個(gè)在55至65毫秒之間的保護(hù)間隔。MCM波形設(shè)計(jì)成在同時(shí)發(fā)生的多徑元件中容納多譜勒載波頻率偏移。擊穿最好用來(lái)從TDM位流消除諸位或位對(duì)，以把速率減小到在3．68兆位／秒的70％至80％之間的值。一個(gè)專用符號(hào)插入在選擇數(shù)量的FFT產(chǎn)生符號(hào)周期的每一個(gè)之間，以提供一種恢復(fù)符號(hào)周期計(jì)時(shí)和載波頻率同步的方法。在接收機(jī)14中，最好實(shí)施一個(gè)Viterbi軟決策格柵譯碼器，以通過(guò)利用擦除技術(shù)重新建立在中繼器18處擊穿的位或位對(duì)、以及傳送的所有其他位。在該技術(shù)中，譯碼器簡(jiǎn)單地忽略在中繼器18處已經(jīng)擊穿的在已知位置中的位。
DBS10的TDM載波衛(wèi)星傳送在提出于1997年11月14日的美國(guó)專利申請(qǐng)No．08／971，049中討論，其整個(gè)要點(diǎn)為了所有目的通過(guò)參考由此包括在這里。簡(jiǎn)短地說(shuō)，參照?qǐng)D2，廣播段22最好包括把廣播頻道編碼成每秒3．68兆位(Mbps)時(shí)分多路傳輸(TDM)位流，如在塊26中指示的那樣。TDM位流包括每秒96個(gè)16千位(kbps)主速率頻道和用于同步、信號(hào)多路分解、廣播頻道控制和服務(wù)的輔助信息。廣播頻道編碼最好包括MPEG聲頻編碼、前向糾錯(cuò)(FEC)及多路傳輸。生成的TDM位流在經(jīng)衛(wèi)星下行線路30傳送之前，使用正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制被調(diào)制，如塊28中所示。
TDM衛(wèi)星傳送在把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電磁波能方面有可能實(shí)現(xiàn)最大的星載有效負(fù)載效率。這是因?yàn)槊看喂懿僮鞯膯蝹€(gè)TDM載波允許每個(gè)衛(wèi)星傳播波管以其飽和功率輸出操作，這是其最有效的操作點(diǎn)。在典型用途中的TDM載波設(shè)計(jì)成把每個(gè)載有16千位／秒的96主位速率增量，傳送到位于衛(wèi)星12或16的波束中的小型、經(jīng)濟(jì)無(wú)線電接收機(jī)14。從一至八主速率增量分組，以構(gòu)成一個(gè)廣播通道。廣播通道能劃分成用于聲頻、視頻、數(shù)據(jù)及多媒體傳送的多個(gè)服務(wù)頻道。
能使通過(guò)TDM載波從衛(wèi)星12和16傳送到地球的功率密度非常高，并因此提供通過(guò)行駛在農(nóng)村側(cè)或郊區(qū)空曠公路上的汽車和卡車中的無(wú)線電接收機(jī)14的優(yōu)良LOS接收。然而，在其中高建筑物繁多的市區(qū)中，或者在高聳潮濕闊葉樹(shù)繁多的樹(shù)林中，阻塞LOS接收，因而禁止用于LOS接收的接收機(jī)14的適當(dāng)操作。通過(guò)增大衛(wèi)星功率克服這些條件的企圖既過(guò)分昂貴，又在技術(shù)方面不實(shí)用。因而，更實(shí)際的選擇是通過(guò)添加地面中繼器18的網(wǎng)絡(luò)而增強(qiáng)直接LOS衛(wèi)星接收。
關(guān)于LOS接收的阻塞本質(zhì)考慮如下事實(shí)。直接在衛(wèi)星12或16下面的位置(即星下點(diǎn))本來(lái)就具有最高的仰角，而遠(yuǎn)離星下點(diǎn)的位置本來(lái)具有減小的仰角和在星下位置與接收位置之間的對(duì)著的地心角的增大。在靠近星下點(diǎn)位置的接收機(jī)14實(shí)際上允許不阻塞LOS接收，并且對(duì)于地面加強(qiáng)的需要最小。然而，當(dāng)對(duì)衛(wèi)星的LOS仰角變得小于85度時(shí)，由高建筑物(即＞30米)的阻塞變得顯著。因而，需要用于填空的地面轉(zhuǎn)播，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于移動(dòng)式無(wú)線電接收機(jī)的滿意覆蓋。在其中建筑物高度較低(例如＜10米)的區(qū)域中，阻塞不顯著，直到LOS仰角小于75度。因而，在衛(wèi)星12和16的6度束寬覆蓋區(qū)內(nèi)的中緯度和高緯度位置處，需要TDM波形的地面轉(zhuǎn)播以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)囊苿?dòng)接收。因而，完全滿意的移動(dòng)接收需要一種把衛(wèi)星LOS和衛(wèi)星波形的地面轉(zhuǎn)播相結(jié)合的系統(tǒng)。
本發(fā)明的DBS10轉(zhuǎn)播來(lái)自在城市中心部分以及在大都市區(qū)域和郊區(qū)內(nèi)合適地隔開(kāi)和配置的多種地面中繼器18的LOS信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)最大覆蓋。這種類型的配置是用于地面數(shù)字聲頻廣播(DAB)和蜂窩電話系統(tǒng)的認(rèn)可技術(shù)，并且按照本發(fā)明能擴(kuò)展到TDM衛(wèi)星LOS信號(hào)的地面轉(zhuǎn)播。配置利用從小至用于短范圍填空中繼器18(至1公里半徑)的1至10瓦特至大到用于具有寬覆蓋區(qū)域(從1公里至10公里的半徑)的轉(zhuǎn)播器或中繼器的100至10，000瓦特的輻射功率級(jí)(EIRP)的混合。
下面描述用于具有衛(wèi)星LOS／地面轉(zhuǎn)播配置的DBS10的兩個(gè)最佳實(shí)施例。第一實(shí)施例包括一個(gè)沿GSO弧具有合適選擇經(jīng)度的地球同步軌道(GSO)衛(wèi)星12或16，該衛(wèi)星與地面中繼器18的網(wǎng)絡(luò)相配合地操作。第二實(shí)施例包括具有不同合適間隔的GSO經(jīng)度的兩個(gè)衛(wèi)星12和16，以實(shí)現(xiàn)空間和時(shí)間多樣性。
用于使用一個(gè)GSO衛(wèi)星12帶有至少一個(gè)地面中繼器18的DBS10的實(shí)施例，為了說(shuō)明目的表示在圖2中。對(duì)于每個(gè)地面中繼器18，LOS衛(wèi)星信號(hào)由結(jié)合一個(gè)無(wú)線電接收機(jī)34操作的天線32接收，以解調(diào)和恢復(fù)來(lái)自從衛(wèi)星12輻射的信號(hào)的數(shù)字基帶信號(hào)。一個(gè)延遲塊35把整個(gè)數(shù)字基帶信號(hào)延遲在來(lái)自衛(wèi)星12和16的傳送之間的時(shí)間分集延遲量(如有的話)。該數(shù)字基帶信號(hào)供給到一個(gè)產(chǎn)生波形的地面波形調(diào)制36，該波形合適地設(shè)計(jì)成，有可能在波形已經(jīng)從地面中繼器18傳送且由無(wú)線電接收機(jī)14接收之后恢復(fù)數(shù)字基帶信號(hào)。調(diào)制波形然后頻率轉(zhuǎn)換成載波頻率和振幅，如由塊38指示的那樣。地面轉(zhuǎn)播波形特別選擇成承受在發(fā)射機(jī)天線40與接收機(jī)14之間的地面路徑上遇到的動(dòng)態(tài)多徑。該多徑由來(lái)自和圍繞諸如建筑物44和地形之類的障礙物及來(lái)自對(duì)流層波彎曲和反射的反射和折射引起。
天線32設(shè)計(jì)成具有向衛(wèi)星12的高增益(＞10dBi)，而在其他方向?qū)崿F(xiàn)低增益，從而LOS信號(hào)以低干擾接收，并因此具有非常高的質(zhì)量(即錯(cuò)誤率＜10-9)。在接收機(jī)34中的解調(diào)器和其他接收元件是為在DBS10中使用的和在上述提出于1997年11月14日的美國(guó)專利申請(qǐng)No．08／971，049中描述的LOS無(wú)線電接收機(jī)14設(shè)計(jì)的那些。無(wú)線電接收機(jī)18設(shè)計(jì)成接收3．68兆位／秒QPSK調(diào)制TDM位流。如上敘述的那樣，數(shù)字基帶最好是3．68兆位／秒的波形TDM位流，該位流攜帶組織成廣播頻道的96個(gè)16千位／秒主位速率數(shù)字頻道，和同步、信號(hào)多路分解、及控制廣播頻道和他們載有的服務(wù)所需的輔助信息。地面波形調(diào)制器36和其產(chǎn)生的波形設(shè)計(jì)成允許由上述地面路徑的以42指示的多徑奇異變化不妨礙接收?？赡艿亩鄰饺菰S波形是自適應(yīng)均衡TDM、帶有自適應(yīng)均衡的自適應(yīng)均衡多載波跳頻、快速傅里葉變換多載波調(diào)制及帶有梳狀接收機(jī)的CDMA。中繼器18裝備成，組裝多徑容許波形、經(jīng)RF轉(zhuǎn)換器38把波形頻率轉(zhuǎn)換成在選擇功率級(jí)下的希望轉(zhuǎn)播發(fā)射機(jī)RF頻率、及從天線40輻射波形。天線40最好配置成在水平面內(nèi)和高方向性的向水平提供全向或扇形方向傳播。凈天線增益期望從10至16dBi。天線40能位于建筑物的頂部和／或希望高度的塔上。如上所述，輻射功率級(jí)范圍依據(jù)用途能從EIRP的1至10，000瓦特。
一種特別希望的多徑容許波形使用多載波調(diào)制(MCM)。產(chǎn)生波形的方式表示在圖3中。諸如3．68兆位／秒TDM流的數(shù)字流被時(shí)域劃分成多個(gè)平行路徑(塊102)，例如460個(gè)平行路徑，每個(gè)平行路徑傳輸每秒8000位。這些路徑每一條上的位配對(duì)成2位符號(hào)，一位標(biāo)識(shí)為復(fù)數(shù)的I(虛數(shù))分量，而另一位標(biāo)識(shí)為Q(實(shí)數(shù))分量。這產(chǎn)生每秒4000的復(fù)合符號(hào)速率。這些位作為460個(gè)平行復(fù)數(shù)頻率系數(shù)輸入供給到使用512系數(shù)逆快速傅里葉變換(IFFT)的離散逆傅里葉變換轉(zhuǎn)換器104。在當(dāng)前技術(shù)狀態(tài)下眾所周知，快速傅里葉變換算法必須用2n個(gè)輸入和輸出系數(shù)運(yùn)算，其中n是任意整數(shù)。因而，對(duì)于n=9，29=512。由于系數(shù)的數(shù)量是460，所以把剩余的丟失輸入系數(shù)設(shè)置成等于零。這通過(guò)把在每個(gè)最高和最低IFFT輸入處分配23個(gè)零值系數(shù)實(shí)現(xiàn)，因而留下460個(gè)中心系數(shù)分配給非零值。IFFT的輸出104是一組460QPSK調(diào)制的、正交正弦系數(shù)，這些系數(shù)構(gòu)成460個(gè)窄帶正交載波，每個(gè)支持4000每秒的符號(hào)速率，并因此具有250μs的符號(hào)周期。對(duì)于設(shè)置成等于零的系數(shù)在IFFT104的輸出處沒(méi)有載波出現(xiàn)。
IFFT多載波輸出104進(jìn)一步處理，以產(chǎn)生用于460復(fù)合符號(hào)窄帶正交載波組的保護(hù)間隔105(塊106)。假定符號(hào)周期Ts的一部分f分配到保護(hù)時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，必須把符號(hào)持續(xù)時(shí)間減小到值Ts=(1-f)Ts。例如，考慮以上Ts=250μs。如果把符號(hào)時(shí)間的25％是要分配的保護(hù)時(shí)間，那么f=0．25和Ts=187．5μs。為了這實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，把IFFT的符號(hào)周期輸出每250μs存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)器中，并且然后以187．5μs播放。為了填充250μs符號(hào)間隔，在62．5μs保護(hù)間隔期間再次播放IFFT輸出的最初樣本。該過(guò)程引起多載波輸出帶寬增大(1-f)-1倍。因而，對(duì)于多載波調(diào)制器輸出需要的帶寬乘以1．33成為值4000×460×1．33=2．453MHz。
最后，為了完成多載波調(diào)制器處理，周期性地引入包含一個(gè)同步符號(hào)的符號(hào)106，如由塊108指示的那樣。這樣做以提供用來(lái)把在接收機(jī)14處的187．5μs持續(xù)時(shí)間的取樣窗口同步到每250μs多徑到達(dá)組的中心的方法。而且，也周期性地添加用于符號(hào)信息的微分基準(zhǔn)編碼的相位基準(zhǔn)符號(hào)。最好每20至100個(gè)符號(hào)周期引入同步和相位基準(zhǔn)符號(hào)，這取決于設(shè)計(jì)要求。
調(diào)制設(shè)計(jì)的另外一個(gè)特征在于，在至調(diào)制器36的輸入處擊穿TDM數(shù)字位流，如由虛線塊110指示的那樣，以減小多載波波形的最終帶寬。擊穿意味著從在至IFFT104的輸入處施加的數(shù)據(jù)流選擇性地、稀疏地消除實(shí)數(shù)據(jù)位。對(duì)于位流的一部分能這樣做，預(yù)期在接收機(jī)14處施加的前向糾錯(cuò)方案將簡(jiǎn)單地把擊穿位作為錯(cuò)誤處理，并且糾正他們。這具有對(duì)于希望接收BER目標(biāo)把信噪比(Eb／No)增大1至3dB的結(jié)果，這取決于通過(guò)擊穿除去的位部分。用于擊穿波形的設(shè)計(jì)比例地減小多載波調(diào)制的帶寬。例如，如果TDM流的位速率減小75％，則帶寬也將減小75％。對(duì)于以前給出的例子，把位速率減小到2．76兆位／秒，而把多載波帶寬減小到1．84MHz。這種帶寬壓縮在其中可用頻譜否則不足以傳輸希望容量的用途中可能是必要的。
關(guān)于這里使用的最佳多載波調(diào)制技術(shù)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)能在國(guó)際申請(qǐng)No．PCT／EP98／02167、PCT／EP98／02168、PCT／EP98／02169、PCT／EP98／02170和PCT／EP98／02184中找到，所有都由Fraunhofer-Gesellschaft zur F_rderung于1998年4月14日提出。
要理解，參照?qǐng)D2和3描述的地面中繼器用來(lái)恢復(fù)TDM衛(wèi)星下行線路信號(hào)、和經(jīng)基帶處理把TDM信號(hào)解調(diào)與重新格式化成使用例如CDMA、AETDM、MCM或CHFATDM的不同波形。然而，要理解，DBS10能包括是同頻道或非同頻道中繼器的地面中繼器18。例如，能提供是同頻道填空發(fā)射機(jī)的地面中繼器18，這些填空發(fā)射機(jī)僅放大和重復(fù)與衛(wèi)星信號(hào)相同的載波上的接收衛(wèi)星信號(hào)。另一方面，能提供是非同頻道填空發(fā)射機(jī)的地面中繼器，這些填空發(fā)射機(jī)經(jīng)頻率轉(zhuǎn)換放大和重復(fù)在不同載波頻率上的衛(wèi)星信號(hào)。在任一種情況下，在中繼器處都不進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)的基帶處理。這些類型的填空發(fā)射機(jī)能例如用在室內(nèi)(圖10)，或者沿道路(圖11)使用。
在圖4中所示的無(wú)線電接收機(jī)14處，多載波調(diào)制RF波形，由結(jié)合低噪聲RF前端202、混合器203、局部振蕩器204、第一中頻(IF)205、第二混合器206、第二局部振蕩器207、第二IF208操作的天線201接收，以恢復(fù)多載波調(diào)制載波。多載波解調(diào)器209恢復(fù)TDM數(shù)字基帶信號(hào)。為了解調(diào)多載波波形，接收調(diào)制信號(hào)由取樣器211以等于調(diào)制四倍帶寬的兩個(gè)的速率數(shù)字取樣，如圖5中所示。在187．5μs持續(xù)時(shí)間的窗口期間取出這些樣本，該持續(xù)時(shí)間在每250μs一個(gè)的每個(gè)符號(hào)周期期間最佳地集中在時(shí)間分散的多徑到達(dá)串上。這些樣本由一個(gè)緩沖存儲(chǔ)器212速率降低轉(zhuǎn)換，以把他們擴(kuò)展到原始250μs持續(xù)時(shí)間窗口的460個(gè)復(fù)合時(shí)域樣本。這些樣本然后由一個(gè)512系數(shù)FFT213處理，以恢復(fù)TDM位流的位。接收機(jī)14其次經(jīng)單元214同步到TDM主幀幀前同步信號(hào)，經(jīng)單元215信號(hào)多路分解和對(duì)準(zhǔn)主速率位，及然后經(jīng)單元216恢復(fù)選擇廣播頻道的位。這些位然后使用一個(gè)軟決策Viterbi譯碼器217、一個(gè)去交織器(de-interleaver)218、接著一個(gè)Reed Solomon譯碼器219的結(jié)合前向糾錯(cuò)，以恢復(fù)廣播頻道(BC)。該恢復(fù)BC作為一個(gè)輸入供給到一個(gè)決定／合并器單元240，如下面結(jié)合圖6描述的那樣。
對(duì)于雙臂接收機(jī)14，如圖6中描述的那樣，如參照?qǐng)D4描述的那樣接收MCM信號(hào)。QPSK調(diào)制衛(wèi)星TDM RF波形也由結(jié)合低噪聲RF前端202、一個(gè)混合器220、一個(gè)局部振蕩器221、一個(gè)第一IF222、一個(gè)第二混合器223、一個(gè)第二局部振蕩器224、及一個(gè)第二IF225操作的天線201接收，以恢復(fù)QPSK調(diào)制TDM載波。如圖7中所示，一個(gè)QPSK TDM載波解調(diào)器226包括一個(gè)恢復(fù)TDM數(shù)字基帶的QPSK解調(diào)器227。其次接收機(jī)14與TDM主幀幀前同步信號(hào)228同步，信號(hào)多路分解和對(duì)準(zhǔn)主速率位229，及然后恢復(fù)選擇廣播頻道的位。這些位然后使用一個(gè)軟決策Viterbi譯碼器231、一個(gè)去交織器232、及一個(gè)Reed Solomon譯碼器232的結(jié)合前向糾錯(cuò)230，以恢復(fù)廣播頻道。該恢復(fù)BC作為一個(gè)第二輸入供給到一個(gè)決定／合并器單元240。
分集合并器240選擇兩個(gè)輸入BC的哪一個(gè)交付進(jìn)一步處理。根據(jù)選擇以最小誤差恢復(fù)的該BC實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)。從由Viterbi譯碼器217和231或Reed Solomon譯碼器219和233供給的軟決策數(shù)據(jù)可得到差錯(cuò)計(jì)數(shù)的估計(jì)。決定最好借助于要求在顛倒決定之前幾個(gè)差別誤差存在的磁滯邏輯做出。當(dāng)決定幾乎一樣相象時(shí)，需要該過(guò)程來(lái)防止在兩個(gè)BC之間振動(dòng)。由分集合并器240選擇的廣播頻道其次供給到適當(dāng)?shù)脑醋g碼器244以恢復(fù)服務(wù)。
使用兩個(gè)GSO衛(wèi)星12和16帶有地面中繼器18的DBS10的實(shí)施例表示在圖8中。在該配置中，兩個(gè)衛(wèi)星12和16分離成在沿GSO圓在30度至40度經(jīng)度之間。一個(gè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)播從地面站發(fā)送的信號(hào)，而另一個(gè)衛(wèi)星也轉(zhuǎn)播從相同地面站發(fā)送的相同信號(hào)，但把該信號(hào)延遲長(zhǎng)達(dá)5至10秒。在空間分離的兩個(gè)衛(wèi)星12和16的使用導(dǎo)致在地球上一個(gè)無(wú)線電接收機(jī)14與每個(gè)衛(wèi)星12和16之間的LOS路徑的仰角分集。在兩個(gè)衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)之間的時(shí)間延遲導(dǎo)致時(shí)間分集。單獨(dú)得到的這些類型的分集的每一種能顯著改進(jìn)用于運(yùn)動(dòng)移動(dòng)式接收機(jī)14的LOS信號(hào)的利用率，并且通過(guò)空間和時(shí)間分集進(jìn)一步顯著提高利用率的改進(jìn)。當(dāng)移動(dòng)式接收機(jī)14行駛在其中LOS信號(hào)阻塞歸因于橋梁、樹(shù)木和低建筑物的郊區(qū)或鄉(xiāng)區(qū)中時(shí)，空間和時(shí)間分集特別重要。然而，對(duì)于其中高建筑物繁多的中心城市和大都市區(qū)域，按照本發(fā)明也供給信號(hào)的地面轉(zhuǎn)播，以達(dá)到用于移動(dòng)接收的可接收總覆蓋面積。因而，就在直接LOS衛(wèi)星接收與地面轉(zhuǎn)播接收之間的分集而論，這種雙衛(wèi)星分集配置基本上以與單衛(wèi)星配置相同的方式操作，但添加了由兩個(gè)衛(wèi)星提供的時(shí)間和空間分集。來(lái)自早期衛(wèi)星的信號(hào)是由地面中繼器18轉(zhuǎn)播的信號(hào)。早期信號(hào)的選擇允許在中繼器18或接收機(jī)14處的信號(hào)處理中遇到的任何延遲被吸收。另外以與以上對(duì)于單衛(wèi)星配置描述的相同方式實(shí)施地面轉(zhuǎn)播網(wǎng)絡(luò)。
在雙衛(wèi)星系統(tǒng)與單衛(wèi)星系統(tǒng)之間的另一種差別在于三臂無(wú)線電接收機(jī)14。接收機(jī)14經(jīng)延遲單元309和310引入適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償延遲，以在三個(gè)接收信號(hào)中實(shí)現(xiàn)同時(shí)信號(hào)接收，并且實(shí)施在三個(gè)分集信號(hào)中選擇的分集決策邏輯。延遲單元309提供對(duì)于早期信號(hào)的時(shí)間分集延遲，以補(bǔ)償在早期和晚期衛(wèi)星12和16之間的信號(hào)傳播差。延遲單元310最好是一個(gè)微調(diào)延遲，以允許對(duì)于信號(hào)對(duì)準(zhǔn)的精細(xì)補(bǔ)償。無(wú)線電接收機(jī)分集邏輯設(shè)計(jì)表示在圖8中。它包括一個(gè)用于早期和晚期LOS衛(wèi)星信號(hào)的最大似然合并器240，使一個(gè)開(kāi)關(guān)合并器307在地面轉(zhuǎn)播信號(hào)與最大似然合并器240的輸出之間。當(dāng)兩個(gè)信號(hào)都衰減時(shí)，最大似然合并能改進(jìn)接收質(zhì)量。當(dāng)兩個(gè)信號(hào)都同樣衰減時(shí)，改進(jìn)按照閾值Eb／No能高達(dá)3dB。
無(wú)線電接收機(jī)14裝有分別從早期和晚期衛(wèi)星分別接收和恢復(fù)TDM信號(hào)的兩個(gè)接收機(jī)鏈301和302，并且從每一個(gè)選擇一個(gè)希望的廣播頻道。對(duì)于每個(gè)接收信號(hào)以與以上對(duì)于圖6中LOS衛(wèi)星接收描述的相同方式這樣做。其次，從早期衛(wèi)星導(dǎo)出的廣播頻道信號(hào)由一個(gè)延遲單元309延遲，延遲單元309包括一個(gè)把它與從晚期衛(wèi)星信號(hào)導(dǎo)出的廣播頻道的符號(hào)精確地，即一個(gè)符號(hào)一個(gè)符號(hào)地，對(duì)準(zhǔn)的存儲(chǔ)裝置。這能通過(guò)把兩個(gè)廣播頻道相對(duì)于彼此對(duì)準(zhǔn)以引起其服務(wù)控制首部前同步信號(hào)相關(guān)脈沖的重合。這種重合在延遲單元309中的相關(guān)比較器單元檢測(cè)。下一步是使用最大似然合并器240，以把兩個(gè)廣播頻道的位一位一位地合并，每位以軟決策形式表示。最大似然合并系數(shù)在位的1ms塊上確定。其次，最大似然合并器240的輸出作為一個(gè)輸入施加到開(kāi)關(guān)合并器307上，另一個(gè)輸入來(lái)自地面轉(zhuǎn)播信號(hào)接收機(jī)臂308。哪個(gè)輸入通到輸出的選擇是基于選擇以最小誤差恢復(fù)的該BC。按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，TDM信號(hào)接收機(jī)鏈之一(例如用于晚期衛(wèi)星TDM信號(hào)的接收機(jī)鏈302)能與來(lái)自地面轉(zhuǎn)播信號(hào)接收機(jī)臂308的信號(hào)最大似然結(jié)合，如圖9中所示。因而，開(kāi)關(guān)合并器307從最大似然合并器240的輸出與其他衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)臂(例如臂301)之間選擇，如圖9中所示。延遲單元309和310能配置成為延遲目的存儲(chǔ)整個(gè)恢復(fù)位流，這需要較多緩沖但簡(jiǎn)化了合并。另一方面，延遲單元309和310能配置成僅存儲(chǔ)恢復(fù)TDM位流的一部分；然而，對(duì)于合并的同步要求變得較復(fù)雜。
就開(kāi)關(guān)合并器307而論，從由Viterbi譯碼器217和231或ReedSolomon譯碼器219和233供給的軟決策數(shù)據(jù)可得到差錯(cuò)計(jì)數(shù)的估計(jì)。決定最好借助于要求在顛倒決定之前幾個(gè)差別誤差存在的磁滯邏輯做出。當(dāng)決定幾乎一樣相象時(shí)，該過(guò)程防止在兩個(gè)BC之間振動(dòng)。另一方面，可以使用一種簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)邏輯，其中開(kāi)關(guān)總是偏愛(ài)選擇具有最小誤差的BC。磁滯用來(lái)防止振動(dòng)。后一種實(shí)施避免較復(fù)雜的最大似然合并。然而另一種選擇是三個(gè)輸入BC(例如來(lái)自接收機(jī)臂301、302和308)的最大似然合并，如圖10中所示。
在圖10中所示的分集合并器合并三個(gè)信號(hào)。兩個(gè)從兩個(gè)空間分離的衛(wèi)星12和16接收，一個(gè)衛(wèi)星廣播早期信號(hào)而另一個(gè)廣播晚期信號(hào)。第三信號(hào)從一個(gè)重播早期衛(wèi)星信號(hào)的地面中繼器18接收。這些信號(hào)由用于早期衛(wèi)星12的接收機(jī)臂301、用于晚期衛(wèi)星16的接收機(jī)臂302及用于由中繼器18傳送的早期信號(hào)的接收機(jī)臂308接收。分集合并器312通過(guò)最大似然比率合并把三個(gè)信號(hào)中的符號(hào)合并。通過(guò)該方法，出現(xiàn)在輸出處的符號(hào)樣本具有代表原始傳送符號(hào)的最大概率。為了做到這點(diǎn)，早期衛(wèi)星12和中繼器18信號(hào)相對(duì)于晚期衛(wèi)星信號(hào)由延遲單元309和310延遲，以把三個(gè)信號(hào)的各個(gè)符號(hào)重新對(duì)準(zhǔn)，使他們時(shí)間重合。延遲單元309和310的簡(jiǎn)單事前調(diào)節(jié)足以粗略把延遲單元309和310的輸出對(duì)準(zhǔn)到138μs的TDM幀內(nèi)。因而，符號(hào)與TDM幀的主幀前同步(MFP)的精細(xì)對(duì)準(zhǔn)是清晰的。為了精確地對(duì)準(zhǔn)三個(gè)信號(hào)的符號(hào)，通過(guò)把延遲單元309和310精細(xì)調(diào)節(jié)到符號(hào)的一小部分的范圍內(nèi)對(duì)準(zhǔn)用于每個(gè)信號(hào)流的MFP。
繼續(xù)參照單元312中的符號(hào)合并，對(duì)于信號(hào)符號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)方差σx2，如包含在噪聲背景和非相關(guān)多徑干擾中的那樣，由觀察樣本計(jì)算。對(duì)于早期(E)、晚期(L)及中繼器18或填空發(fā)射機(jī)(G)信號(hào)符號(hào)，計(jì)算這些方差。用于早期、晚期及填空發(fā)射機(jī)信號(hào)的符號(hào)的各信號(hào)樣本然后乘以其方差比(qE)-1、(qL)-1及(qG)-1，這些方差比按如下定義(qE)-1是與早期符號(hào)SE有關(guān)的加權(quán)因數(shù)(qL)-1是與早期符號(hào)SL有關(guān)的加權(quán)因數(shù)(qG)-1是與早期符號(hào)SG有關(guān)的加權(quán)因數(shù)加權(quán)因數(shù)與估計(jì)方差成反比，并且標(biāo)準(zhǔn)化成其和構(gòu)成最大似然比率合并符號(hào)。這些然后傳給時(shí)間信號(hào)多路分解器／FEC譯碼器／BC重新多路傳輸器單元250(圖11)，其分量以上聯(lián)系圖5以前已經(jīng)描述，以便通過(guò)決策處理恢復(fù)最大似然比率合并符號(hào)。
表示在圖12中的分集合并器首先合并從兩個(gè)衛(wèi)星12和16接收的信號(hào)，一個(gè)衛(wèi)星廣播早期信號(hào)而另一個(gè)廣播晚期信號(hào)。該結(jié)果其次通過(guò)最小位誤差決定與上位于地面上的填空發(fā)射機(jī)18已經(jīng)傳送的早期信號(hào)的接收相合并。各信號(hào)由用于早期衛(wèi)星12的接收機(jī)臂301、用于晚期衛(wèi)星16的接收機(jī)臂302及用于由中繼器18傳送的早期信號(hào)的接收機(jī)臂308接收。最大似然比率分集合并器412把早期和晚期衛(wèi)星信號(hào)以與以上對(duì)于三個(gè)信號(hào)聯(lián)系圖10中的合并器312描述的相同方式合并。通過(guò)該方法，在單元412的輸出處出現(xiàn)的最終符號(hào)具有代表原始傳送符號(hào)的最大概率。
來(lái)自單元412的結(jié)果其次與來(lái)自地面中繼器18的結(jié)果由最小BER選擇單元417合并。在單元417內(nèi)，最好有兩個(gè)對(duì)于在其輸入處施加的信號(hào)的整個(gè)廣播頻道幀做出FEC譯碼符號(hào)決定的單元250。一個(gè)單元250做出其關(guān)于來(lái)自最大似然決定單元412的輸出的決定，而另一個(gè)單元250做出其從地面中繼器18接收的信號(hào)的決定。這些決定也借助于在一個(gè)廣播幀的持續(xù)時(shí)間上觀察每個(gè)決定提供犯下的錯(cuò)誤數(shù)量。一個(gè)BER比較單元414結(jié)合一個(gè)最小BER選擇單元417操作，以便以最小誤差選擇該廣播幀的符號(hào)，如由來(lái)自Viterbi FEC單元217和231的輸入確定的那樣。為了實(shí)現(xiàn)必要的延遲操作，早期和填空發(fā)射機(jī)信號(hào)由延遲單元309和310延遲，以把其各符號(hào)重新排列在與從晚期衛(wèi)星接收的符號(hào)重合的符號(hào)時(shí)間內(nèi)。這里使用的延遲對(duì)準(zhǔn)方法與對(duì)于圖10的實(shí)施描述的相同。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種圖13中表明的室內(nèi)轉(zhuǎn)播系統(tǒng)450。由于在位于建筑物或其他結(jié)構(gòu)內(nèi)的無(wú)線電接收機(jī)處衛(wèi)星信號(hào)的LOS接收是不可能的，除非無(wú)線電接收機(jī)14位于衛(wèi)星12或16的LOS中的窗口處，為了更完全覆蓋室內(nèi)加強(qiáng)衛(wèi)星信號(hào)。
如圖13中所示，能相對(duì)建筑物外部定位天線452，以便實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星信號(hào)的LOS接收。調(diào)諧RF前端單元454連接到天線452上，并且最好配置成選擇包含衛(wèi)星信號(hào)的基本頻率內(nèi)容的RF頻譜的部分，而通過(guò)這樣做具有非常低的添加噪聲。提供一根互連電纜456，以把在調(diào)諧RF前端單元454的輸出處的信號(hào)供給到一個(gè)放大器458。放大器458連接到位于建筑物內(nèi)的轉(zhuǎn)播天線460上。
放大器458配置成把衛(wèi)星信號(hào)的功率增大到這樣的級(jí)，從而當(dāng)通過(guò)天線460轉(zhuǎn)播時(shí)，足以允許對(duì)于無(wú)線電接收機(jī)的滿意室內(nèi)接收。從天線460輻射的功率級(jí)高得足以實(shí)現(xiàn)在不處于衛(wèi)星的LOS中的位置處的滿意室內(nèi)接收，但不會(huì)高得由通過(guò)在室內(nèi)天線460與接收天線452的一個(gè)或多個(gè)之間的路徑返回的信號(hào)引起不穩(wěn)定。因而，在室內(nèi)天線460與室外天線452之間高隔離(即在70-80 dB量級(jí)上)是希望的。
其中室內(nèi)轉(zhuǎn)播信號(hào)與從衛(wèi)星直接傳送的室外信號(hào)相合并的接收區(qū)域是存在的(例如穿過(guò)對(duì)于建筑物或結(jié)構(gòu)的窗口或其他開(kāi)口)。為了保證這些信號(hào)的合并不以破壞信號(hào)內(nèi)容的方式出現(xiàn)，在結(jié)合區(qū)域中在室外信號(hào)與室內(nèi)信號(hào)之間的時(shí)間延遲最好小于傳送信號(hào)的符號(hào)寬度的一部分。例如，對(duì)于約540毫微秒的符號(hào)寬度，在50與100毫微秒之間的時(shí)間延遲是容許的。時(shí)間延遲一般歸因于信號(hào)傳播包括室外天線452、電纜(其中信號(hào)一般以光速的三分之二傳播)、及向前到室內(nèi)天線460的路徑所需的時(shí)間。另一種延遲當(dāng)信號(hào)從室內(nèi)天線460傳播到由室內(nèi)天線覆蓋的區(qū)域中的無(wú)線電接收機(jī)14時(shí)出現(xiàn)。這種時(shí)間延遲最好僅是符號(hào)寬度的20％，就是說(shuō)，對(duì)于符號(hào)寬度是540毫微秒的系統(tǒng)不大于100毫微秒。
地面中繼器的目的是把從衛(wèi)星接收的信號(hào)轉(zhuǎn)播到其中否則會(huì)堵塞信號(hào)的區(qū)域。多種這些地面中繼器18可以沿公路或其他路徑在高度h下放置，并且隔開(kāi)距離d，如圖14中所示。在地面中繼器之間的高度和距離不必相等。地面中繼器18包括一根接收天線462，指向衛(wèi)星12或16；一個(gè)接收機(jī)(未表示)，恢復(fù)信號(hào)，并且以足以驅(qū)動(dòng)發(fā)射天線464的增益把它放大到下面路徑中的這樣一種功率通量密度，這相當(dāng)于通常從衛(wèi)星期望的。屏蔽發(fā)射天線464，以防止傳送信號(hào)以足以產(chǎn)生不穩(wěn)定的級(jí)到達(dá)地面中繼器接收天線462。發(fā)射天線464在長(zhǎng)度L的孔徑上發(fā)射其功率，足以在載波頻率下在發(fā)射天線464與車輛接收天線之間的幾個(gè)波長(zhǎng)上引起路徑長(zhǎng)度分集。
當(dāng)車輛沿路徑行駛時(shí)，其中的無(wú)線電接收機(jī)14接收來(lái)自多于一個(gè)地面中繼器18的信號(hào)。例如，在位置A，車輛最靠近地面中繼器18b，并且該地面中繼器的信號(hào)占優(yōu)勢(shì)且擔(dān)負(fù)接收。來(lái)自地面中繼器18a和18b的信號(hào)因?yàn)榫嚯x和天線圖案較低，并且不引起什么干擾。如果車輛在位置B處，則其中的無(wú)線電接收機(jī)14接收來(lái)自兩個(gè)地面中繼器18c和18d的信號(hào)。由于距離幾乎相等，并且假定把從地面中繼器3和4輻射的信號(hào)之間的時(shí)間差調(diào)節(jié)到零，所以在車輛處接收的信號(hào)之間的到達(dá)時(shí)間差足夠小，從而引起建設(shè)性加強(qiáng)。通過(guò)適當(dāng)選擇與數(shù)字信號(hào)的符號(hào)周期有關(guān)的距離h和d，能實(shí)現(xiàn)該條件。
重要的是，在從不同地面中繼器到達(dá)車輛的信號(hào)中引起分集。如果這不能實(shí)現(xiàn)，那么來(lái)自兩個(gè)地面中繼器的信號(hào)，象在位置B中接收的那樣，會(huì)交替地同相和反相及在其之間。當(dāng)他們同相時(shí)，信號(hào)加強(qiáng)，而當(dāng)反相時(shí)信號(hào)抵消。當(dāng)信號(hào)抵消出現(xiàn)時(shí)，信號(hào)完全消失。另外，通過(guò)添加地面中繼器載波產(chǎn)生的信號(hào)的生成載波相位以幾乎等于單色Doppler差的速率轉(zhuǎn)動(dòng)，使得難以恢復(fù)QPSK調(diào)制。通過(guò)由在孔徑L上或在等效時(shí)間差L／C(其中C=光速)上的分布產(chǎn)生的分集傳送引起的到達(dá)時(shí)間的擴(kuò)散，消除振幅抵消，并且通過(guò)應(yīng)用自適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)提供糾正相位轉(zhuǎn)動(dòng)影響的可能性。這適用于在位置A與B之間的所有車輛位置。
通過(guò)考慮符號(hào)周期在540至550毫微秒量級(jí)上的信號(hào)，明白與符號(hào)周期有關(guān)的距離的適當(dāng)選擇的一個(gè)例子。選擇間距d和高度h，從而在通過(guò)傾斜距離(d2+h2)1／2時(shí)引起時(shí)間延遲，以使延遲不大于符號(hào)周期的四分之一。在該例子中，傾斜距離是550／d=137．5英尺。一毫微秒相當(dāng)于光速下的一英尺。因而，如果高度是20英尺，則距離d是180英尺。當(dāng)與距離d相比時(shí)高度h最好相當(dāng)小，從而使在車輛與每個(gè)地面中繼器18之間的距離差變化一個(gè)量，該量足以保證來(lái)自任何一個(gè)地面中繼器的信號(hào)級(jí)與來(lái)自剛好在頭項(xiàng)的地面中繼器的相比，減弱10dB或更多。長(zhǎng)度L最好在5至10英尺之間以在L帶頻率下提供足夠路徑長(zhǎng)度的分集。如果均衡器單元包括在車輛的移動(dòng)式接收機(jī)14中，則到達(dá)時(shí)間差能擴(kuò)展到幾個(gè)符號(hào)，因而把地面中繼器之間的距離增大到1000英尺。等效時(shí)間差是從相同源在不超過(guò)5-10毫微秒的擴(kuò)散上傳送信號(hào)數(shù)次。
盡管已經(jīng)選擇了各種實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，但熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員將會(huì)理解，其中能進(jìn)行各種變更和改進(jìn)，而不脫離在附屬權(quán)利要求書(shū)中定義的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1．一種用來(lái)把廣播節(jié)目傳送到無(wú)線電接收機(jī)的數(shù)字廣播系統(tǒng)，廣播節(jié)目在地面站處產(chǎn)生，該系統(tǒng)包括一個(gè)衛(wèi)星，用來(lái)從所述地面站接收所述廣播節(jié)目，并且把包括所述廣播節(jié)目至少一部分的至少一個(gè)衛(wèi)星信號(hào)在一個(gè)第一步載波頻率上傳送到所述無(wú)線電接收機(jī)；及至少一個(gè)地面中繼器，用來(lái)接收所述衛(wèi)星信號(hào)，并且在一個(gè)第二載波頻率上由包括所述廣播節(jié)目所述至少一部分的所述衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生和傳送至少一個(gè)地面信號(hào)，及按照多徑容許調(diào)制技術(shù)調(diào)制。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述衛(wèi)星是可操作的，以按照時(shí)分多路傳輸和碼分多路傳輸?shù)闹辽僖环N調(diào)制所述廣播節(jié)目，并且所述地面中繼器是可操作的，以使用自適應(yīng)均衡時(shí)分多路傳輸、相干跳頻自適應(yīng)均衡時(shí)分多路傳輸、多載波調(diào)制及碼分多路傳輸?shù)闹辽僖环N調(diào)制所述地面信號(hào)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述地面中繼器是可操作的，以使用多載波調(diào)制來(lái)調(diào)制所述地面信號(hào)。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述地面中繼器是可操作的，以在使用多載波調(diào)制來(lái)調(diào)制基帶信號(hào)之前，接收所述衛(wèi)星信號(hào)及把所述衛(wèi)星信號(hào)解調(diào)成所述基帶信號(hào)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中給所述衛(wèi)星信號(hào)分配一個(gè)第一碼分多址頻道代碼，而給所述地面信號(hào)分配一個(gè)第二碼分多址頻道代碼。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)第二衛(wèi)星，所述第二衛(wèi)星是可操作的，以從所述地面站接收所述廣播節(jié)目，并且把包括所述廣播節(jié)目的所述至少一部分的至少一個(gè)第二衛(wèi)星信號(hào)在所述第一載波頻率上傳送到所述無(wú)線電接收機(jī)，及相對(duì)于其他所述衛(wèi)星信號(hào)的傳送延遲一個(gè)預(yù)定時(shí)間周期。
7．一種用來(lái)把廣播信號(hào)轉(zhuǎn)播到無(wú)線電接收機(jī)的地面中繼器，包括一個(gè)接收機(jī)，用來(lái)接收所述廣播信號(hào)；及一個(gè)地面波形調(diào)制器，用來(lái)產(chǎn)生包括所述廣播信號(hào)的地面信號(hào)，所述地面信號(hào)按照多載波調(diào)制由所述地面波形調(diào)制器調(diào)制。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的地面中繼器，其中使用一個(gè)第一載波頻率把所述廣播信號(hào)從衛(wèi)星傳送到所述無(wú)線電接收機(jī)，所述地面波形調(diào)制器是可操作的，以使用一個(gè)第二載波頻率把所述地面信號(hào)傳送到所述無(wú)線電接收機(jī)。
9．根據(jù)權(quán)利要求7所述的地面中繼器，其中所述地面波形調(diào)制器包括一個(gè)時(shí)分信號(hào)多路分解器，用來(lái)把來(lái)自一個(gè)串行時(shí)分多路傳輸位流的所述廣播信號(hào)信號(hào)多路分解成多個(gè)平行位流；和一個(gè)逆快速傅里葉變換裝置，用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)包括多個(gè)離散傅里葉變換系數(shù)的數(shù)字模擬信號(hào)。
10．一種在一個(gè)地面中繼器處把時(shí)分多路傳輸位流轉(zhuǎn)換成多個(gè)多載波調(diào)制信號(hào)的方法，包括步驟從衛(wèi)星接收所述時(shí)分多路傳輸位流；把所述時(shí)分多路傳輸位流劃分成多種平行位路徑；把在所述多個(gè)位路徑每一條中的預(yù)定數(shù)量的位的每一個(gè)表示成包括一個(gè)虛數(shù)分量和一個(gè)實(shí)數(shù)分量的符號(hào)；把所述符號(hào)提供給一個(gè)逆傅里葉變換轉(zhuǎn)換器的平行輸入作為復(fù)數(shù)頻率系數(shù)輸入，以產(chǎn)生是窄帶、正交載波的輸出；及轉(zhuǎn)播所述窄帶、正交載波。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括對(duì)于所述載波產(chǎn)生一個(gè)保護(hù)間隔的步驟。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述產(chǎn)生步驟包括步驟把與所述符號(hào)每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間相對(duì)應(yīng)的符號(hào)周期的一部分分配到保護(hù)時(shí)間；和減小所述符號(hào)每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述減小步驟包括步驟每個(gè)所述符號(hào)周期把所述逆傅里葉變換轉(zhuǎn)換器的所述輸出存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)器裝置中；和在所述符號(hào)周期的每個(gè)所述部分已經(jīng)過(guò)去之后從所述存儲(chǔ)器裝置讀出。
14．根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述產(chǎn)生步驟進(jìn)一步包括用所述逆傅里葉變換的所述輸出的子組填充所述保護(hù)間隔的步驟。
15．根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括每預(yù)定數(shù)量的所述符號(hào)周期插入一個(gè)同步符號(hào)的步驟，以對(duì)于所述多個(gè)多載波調(diào)制信號(hào)在接收機(jī)處每所述符號(hào)周期相對(duì)于所述載波，同步與所述符號(hào)周期的所述部分相對(duì)應(yīng)的取樣窗口。
16．根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括擊穿所述時(shí)分多路傳輸位流以減小與所述載波有關(guān)的總帶寬的步驟。
17．根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述擊穿步驟包括在把所述符號(hào)提供給逆傅里葉變換轉(zhuǎn)換器的平行輸入之前從所述時(shí)分多路傳輸位流選擇性地消除位的步驟。
18．一種用來(lái)把廣播節(jié)目傳送到無(wú)線電接收機(jī)的數(shù)字廣播系統(tǒng)，廣播節(jié)目在地面站處產(chǎn)生，該系統(tǒng)包括一個(gè)第一衛(wèi)星，配置成從所述地面站接收所述廣播節(jié)目，并且把包括所述廣播節(jié)目至少一部分的至少一個(gè)第一衛(wèi)星信號(hào)傳送到所述無(wú)線電接收機(jī)，所述第一衛(wèi)星信號(hào)按照時(shí)分多路傳輸和碼分多路傳輸?shù)闹辽僖环N格式化；及至少一個(gè)地面中繼器，配置成接收所述第一衛(wèi)星信號(hào)，并且由包括所述廣播節(jié)目至少一部分的所述第一衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生和傳送至少一個(gè)地面信號(hào)，所述地面信號(hào)按照自適應(yīng)均衡時(shí)分多路傳輸、相干跳頻自適應(yīng)均衡時(shí)分多路傳輸、碼分多路傳輸及多載波調(diào)制的至少一種格式化。
19．根據(jù)權(quán)利要求18所述的數(shù)字廣播系統(tǒng)，其中使用一個(gè)第一載波頻率把所述第一衛(wèi)星信號(hào)傳送到所述無(wú)線電接收機(jī)，而使用一個(gè)第二載波頻率把所述至少一個(gè)地面信號(hào)傳送到所述無(wú)線電接收機(jī)。
20．根據(jù)權(quán)利要求18所述的數(shù)字廣播系統(tǒng)，其中所述無(wú)線電接收機(jī)的至少一個(gè)配置成接收所述第一衛(wèi)星信號(hào)和所述地面信號(hào)，并且包括一個(gè)分集合并器以從所述第一衛(wèi)星信號(hào)和所述地面信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)。
21．根據(jù)權(quán)利要求18所述的數(shù)字廣播系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)第二衛(wèi)星，該衛(wèi)星配置成從所述地面站接收所述廣播節(jié)目和把包括所述廣播節(jié)目至少一部分的至少一個(gè)第二衛(wèi)星信號(hào)傳送到所述無(wú)線電接收機(jī)，所述第二衛(wèi)星信號(hào)相對(duì)于所述第一衛(wèi)星信號(hào)延遲一個(gè)選擇時(shí)間延遲，所述第二信號(hào)按照由所述第一衛(wèi)星采用的時(shí)分多路傳輸和碼分多路傳輸?shù)南鄳?yīng)至少一種格式化。
22．根據(jù)權(quán)利要求21所述的數(shù)字廣播系統(tǒng)，其中所述無(wú)線電接收機(jī)的至少一個(gè)配置成接收所述第一衛(wèi)星信號(hào)、所述第二衛(wèi)星信號(hào)和所述地面信號(hào)，按照所述選擇時(shí)間延遲延遲所述第一衛(wèi)星信號(hào)和所述地面信號(hào)的至少一個(gè)，及從第一衛(wèi)星信號(hào)、所述第二衛(wèi)星信號(hào)和所述地面信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)。
23．根據(jù)權(quán)利要求22所述的數(shù)字廣播系統(tǒng)，其中所述無(wú)線電接收機(jī)包括一個(gè)分集合并器和一個(gè)開(kāi)關(guān)合并器，所述無(wú)線電接收機(jī)使用所述分集合并器進(jìn)行所述第一衛(wèi)星信號(hào)和所述第二衛(wèi)星信號(hào)的最大似然決定合并，及使用所述開(kāi)關(guān)合并器在所述分集合并器的輸出與所述地面信號(hào)之間選擇，這取決于所述分集合并器的所述輸出和所述地面信號(hào)的哪一個(gè)包括最小數(shù)量的位誤差。
24．根據(jù)權(quán)利要求22所述的數(shù)字廣播系統(tǒng)，其中所述無(wú)線電接收機(jī)包括一個(gè)分集合并器，以進(jìn)行所述第一衛(wèi)星信號(hào)、所述第二衛(wèi)星信號(hào)和所述地面信號(hào)的最大似然決定合并。
25．一種用來(lái)在數(shù)字廣播系統(tǒng)中接收廣播信號(hào)的接收機(jī)，包括一個(gè)第一接收機(jī)臂，用來(lái)接收在一個(gè)第一載波頻率上從一個(gè)第一衛(wèi)星傳送的第一衛(wèi)星信號(hào)，所述第一衛(wèi)星信號(hào)包括所述廣播信號(hào)的至少一部分，并且按照時(shí)分多路傳輸和碼分多路傳輸?shù)闹辽僖环N格式化，所述第一接收機(jī)臂包括一個(gè)用來(lái)恢復(fù)所述廣播信號(hào)至少一部分的解調(diào)器；一個(gè)第二接收機(jī)臂，用來(lái)接收在一個(gè)第二載波頻率上傳送的地面信號(hào)，所述地面信號(hào)包括所述廣播信號(hào)的所述至少一部分，并且按照自適應(yīng)均衡時(shí)分多路傳輸、相干跳頻自適應(yīng)均衡時(shí)分多路傳輸、碼分多路傳輸及多載波調(diào)制的至少一種格式化，所述第二接收機(jī)臂包括一個(gè)用來(lái)恢復(fù)所述廣播信號(hào)的所述至少一部分的解調(diào)器；一個(gè)合并器，用來(lái)從所述第一衛(wèi)星信號(hào)和所述地面信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)。
26．根據(jù)權(quán)利要求25所述的接收機(jī)，進(jìn)一步包括一個(gè)第三接收機(jī)臂，用來(lái)從第二衛(wèi)星接收一個(gè)第二衛(wèi)星信號(hào)，并且按照一個(gè)選擇時(shí)間延遲相對(duì)于所述第一衛(wèi)星信號(hào)延遲，所述第二衛(wèi)星信號(hào)包括所述廣播信號(hào)的至少一部分，并且按照由所述第一衛(wèi)星采用的時(shí)分多路傳輸和碼分多路傳輸?shù)南鄳?yīng)至少一種格式化，所述第一接收機(jī)臂包括一個(gè)用來(lái)恢復(fù)所述廣播信號(hào)所述至少一部分的解調(diào)器；及一個(gè)延遲裝置，用來(lái)按照所述選擇時(shí)間延遲來(lái)延遲所述第一衛(wèi)星信號(hào)，所述合并器是可操作的，以從所述第一衛(wèi)星信號(hào)、所述第二衛(wèi)星信號(hào)和所述地面信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)。
27．一種把廣播節(jié)目傳送到無(wú)線電接收機(jī)的方法，包括步驟按照時(shí)分多路傳輸和碼分多路傳輸之一把用來(lái)傳送到所述無(wú)線電接收機(jī)的廣播信號(hào)格式化成一個(gè)第一信號(hào)；在一個(gè)第一載波頻率上把所述第一信號(hào)從一個(gè)第一衛(wèi)星傳送到所述無(wú)線電接收機(jī)；按照自適應(yīng)均衡時(shí)分多路傳輸、相干跳頻自適應(yīng)均衡時(shí)分多路傳輸、碼分多路傳輸及多載波調(diào)制的至少一種，把用來(lái)傳送到所述無(wú)線電接收機(jī)的所述廣播信號(hào)格式化成第二信號(hào)；及在一個(gè)第二載波頻率上把所述第二信號(hào)從一個(gè)地面中繼器傳送到所述無(wú)線電接收機(jī)。
28．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中用來(lái)把所述廣播信號(hào)格式化成所述第二信號(hào)的所述格式化步驟包括步驟在所述地面中繼器處接收所述第一信號(hào)；和在按照自適應(yīng)均衡時(shí)分多路傳輸、相干跳頻自適應(yīng)均衡時(shí)分多路傳輸、碼分多路傳輸及多載波調(diào)制的至少一種格式化之前，進(jìn)行所述第一信號(hào)的基帶處理。
29．根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，進(jìn)一步包括在所述無(wú)線電接收機(jī)之一處接收所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)的步驟。
30．根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，進(jìn)一步包括解調(diào)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)的每一個(gè)以除去所述相應(yīng)格式和分別恢復(fù)一個(gè)第一恢復(fù)廣播信號(hào)和一個(gè)第二恢復(fù)廣播信號(hào)的步驟。
31．根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，進(jìn)一步包括由所述第一恢復(fù)廣播信號(hào)和所述第二恢復(fù)廣播信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)輸出廣播信號(hào)的步驟。
32．根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述產(chǎn)生步驟包括進(jìn)行所述第一恢復(fù)廣播信號(hào)和所述第二恢復(fù)廣播信號(hào)的最大似然合并的步驟。
33．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，進(jìn)一步包括步驟按照時(shí)分多路傳輸和碼分多路傳輸?shù)闹辽僖环N把用來(lái)傳送到所述無(wú)線電接收機(jī)的廣播信號(hào)格式化成一個(gè)第三信號(hào)；把所述第三信號(hào)從一個(gè)第二衛(wèi)星傳送到所述無(wú)線電接收機(jī)，所述傳送相對(duì)于所述第一信號(hào)延遲一個(gè)預(yù)定時(shí)間周期。
34．根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，進(jìn)一步包括步驟在所述無(wú)線電接收機(jī)之一處接收所述第一信號(hào)、所述第二信號(hào)和所述第三信號(hào)；解調(diào)所述第一信號(hào)、所述第二信號(hào)和所述第三信號(hào)的每一個(gè)，以除去所述相應(yīng)格式和分別恢復(fù)一個(gè)第一恢復(fù)廣播信號(hào)、一個(gè)第二恢復(fù)廣播信號(hào)和一個(gè)第三恢復(fù)廣播信號(hào)；及由所述第一恢復(fù)廣播信號(hào)、所述第二恢復(fù)廣播信號(hào)和所述第三恢復(fù)廣播信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)輸出廣播信號(hào)。
35．一種使用一個(gè)位于室內(nèi)的無(wú)線電接收機(jī)來(lái)接收在數(shù)字廣播系統(tǒng)中傳送的衛(wèi)星信號(hào)的室內(nèi)加強(qiáng)系統(tǒng)，包括一根視距天線，用來(lái)接收視距衛(wèi)星信號(hào)；一個(gè)射頻頻率前端單元，連接到所述視距天線上用來(lái)以低噪聲通過(guò)包括所述衛(wèi)星信號(hào)的頻譜；至少一個(gè)室內(nèi)放大器；至少一根電纜，用來(lái)把所述射頻頻率前端單元連接到所述室內(nèi)放大器上；及至少一根室內(nèi)轉(zhuǎn)播天線，連接到所述室內(nèi)放大器上，所述室內(nèi)轉(zhuǎn)播天線使功率級(jí)選擇到足夠高，以在其中所述衛(wèi)星信號(hào)的視距接收是不可能的室內(nèi)位置處的無(wú)線電接收機(jī)處實(shí)現(xiàn)所述衛(wèi)星信號(hào)的滿意室內(nèi)接收，但足夠低，以防止由在所述視距天線與所述室內(nèi)轉(zhuǎn)播天線之間傳送的所述衛(wèi)星信號(hào)干擾。
36．根據(jù)權(quán)利要求35所述的室內(nèi)加強(qiáng)系統(tǒng)，其中所述衛(wèi)星信號(hào)的特征在于一個(gè)選擇的符號(hào)周期，并且通過(guò)限制所述至少一根電纜的長(zhǎng)度，把在所述視距天線與所述室內(nèi)轉(zhuǎn)播天線之間的所述衛(wèi)星信號(hào)傳送持續(xù)時(shí)間保持成小于所述符號(hào)持續(xù)時(shí)間的選擇量。
37．根據(jù)權(quán)利要求36所述的室內(nèi)加強(qiáng)系統(tǒng)，其中在所述視距天線與所述室內(nèi)轉(zhuǎn)播天線之間的所述衛(wèi)星信號(hào)傳送的所述持續(xù)時(shí)間不大于在所述選擇符號(hào)周期的百分之20與百分之25之間。
38．一種使用一個(gè)位于室外的無(wú)線電接收機(jī)來(lái)接收在數(shù)字廣播系統(tǒng)中傳送的衛(wèi)星信號(hào)的加強(qiáng)系統(tǒng)，其中所述衛(wèi)星信號(hào)的特征在于一個(gè)選擇的符號(hào)周期，包括至少兩個(gè)地面中繼器，所述地面中繼器的特征在于高度h且離開(kāi)一個(gè)距離d，選擇從所述地面中繼器之一到所述無(wú)線電接收機(jī)的傾斜距離(d2+h2)1／2，以把在所述無(wú)線電接收機(jī)處從所述地面中繼器之一的所述衛(wèi)星信號(hào)接收延遲限制到所述符號(hào)周期的百分之20與百分之25之間。
39．一種用來(lái)把廣播節(jié)目傳送到無(wú)線電接收機(jī)的數(shù)字廣播系統(tǒng)，廣播節(jié)目在地面站處產(chǎn)生，該系統(tǒng)包括一個(gè)第一衛(wèi)星，配置成從所述地面站接收所述廣播節(jié)目，并且把包括所述廣播節(jié)目至少一部分的至少一個(gè)第一衛(wèi)星信號(hào)傳送到所述無(wú)線電接收機(jī)；及至少一個(gè)地面中繼器，配置成接收所述第一衛(wèi)星信號(hào)，并且產(chǎn)生和傳送來(lái)自包括所述廣播節(jié)目至少一部分的所述第一衛(wèi)星信號(hào)的至少一個(gè)地面信號(hào)，其中所述衛(wèi)星信號(hào)和所述地面信號(hào)每個(gè)使用一種多徑容許調(diào)制技術(shù)調(diào)制。
40．根據(jù)權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述第一衛(wèi)星信號(hào)按照時(shí)分多路傳輸和碼分多路傳輸?shù)闹辽僖环N格式化。
41．根據(jù)權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述地面信號(hào)按照自適應(yīng)均衡時(shí)分多路傳輸、相干跳頻自適應(yīng)均衡時(shí)分多路傳輸、碼分多路傳輸及多載波調(diào)制的至少一種格式化。
全文摘要
提供一種數(shù)字廣播系統(tǒng),它使用具有不同下行線路調(diào)制選擇的衛(wèi)星直接無(wú)線電廣播系統(tǒng)與采用不同重播調(diào)制選擇的地面中繼器網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,以在市區(qū)、都市郊區(qū)、和鄉(xiāng)區(qū),包括地理空曠地和其特征在于高地形隆起的地理區(qū)域,實(shí)現(xiàn)通過(guò)移動(dòng)式無(wú)線電裝置(14)、靜止式無(wú)線電裝置及手提式無(wú)線電裝置(14)的高利用率接收。提供雙臂和三臂接收機(jī),其每一種包括用來(lái)接收衛(wèi)星和地面信號(hào)、和用于為了分集目的最大似然合并接收信號(hào)的合并構(gòu)造。提供一種地面中繼器,用來(lái)把TDM衛(wèi)星信號(hào)重新格式化成多載波調(diào)制地面信號(hào)。也提供用于室內(nèi)和室外地面中繼器的配置。
文檔編號(hào)H04B7/155GK1291385SQ98813934
公開(kāi)日2001年4月11日 申請(qǐng)日期1998年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月27日
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