专利名称：异步时分复用分组数据传输系统的利记博彩app
技术领域：
本发明针对用于对高速异步时分复用的信号进行解调的方法，更具体地说，针对用于对高速非帧结构(frameless)异步时分复用信号进行解调的方法。
背景技术：
在利用低地球轨道卫星的无线通信系统中，其中在所述系统中使用数据分组交换，并且，时分复用是所选择的下行线路访问方式，最好在下行线路中使用少量的宽带载波信号，而不是使用大量的窄带载波。这意味着发往多个地面用户终端的数据分组被时间复用到单个宽带高数据速率的载波上。可是，可能要求在各个用户终端的数据解调速率远小于载波数据速率，后者也称为承载数据速率，以便降低解调器的复杂性和成本。例如，示例性承载数据速率可能是450MBPS，在各个用户终端上的示例性解调速率可能是2MBPS。
而且，由于现代卫星通信系统性质上渐成蜂窝状，卫星正在通过高增益天线产生窄波束并在地球上产生小的小区，所述窄波束也称为点波束。在给定的卫星覆盖区域或卫星的有用地球视野区中，一般可有360个小区。可是，与传统的陆地蜂窝通信系统不同，卫星通信系统可能不会一直使用所有360个下行线路波束；这需要产生360个同时发射点波束并增大卫星有效负荷的复杂性/成本负担。为了缓解这个问题，卫星通信系统可以通过发射比卫星覆盖区的小区数量更少的波束来使用跳区(cell hopping)。通常，对于给定覆盖区中360个上述实例，跳波束(hopping beam)的数量可以为24。
向小区提供业务的跳下行线路波束(hopping downlink beam)的容量直接与其在该小区的停留时间成正比容量＝(承载数据速率)(停留时间)。如
图1a-b所示，在传统的或同步的TDM(时分复用)系统中，时域被分成固定长度/固定边界的帧10，后者又被细分为固定长度/固定边界的时隙12和子时隙14。如果跳区用于传统的TDM系统中，则对于帧10来说，小区1-n通常以某个固定的周期被访问，例如每帧一次(见图1a)，并且在某一小区的停留期(Tslot)通常同步到时隙12。在给定的时隙12内，通过以同步到子时隙14的接收机的停留期(Tsubslot)向给定的接收机1-k分配固定子时隙14来把容量分配给不同的接收机1-k(见图1b)。通过呼叫建立协议而以按需分配为基础来进行容量分配，这比较耗时并且不灵活。
在上面就图1a-b描述的传统的、即同步的TDM系统中，所有小区1-n都具有相同的停留时间Tslot，并且小区访问、即时隙12是以对每一个小区1-n中的接收机1-k推理得知的时间出现的。在通常接受的同步TDM系统的定义内，还可能存在如下变化(a)某些小区可能具有与其它小区不同的访问期，例如，每帧两次或每两帧一次；(b)时隙12的持续时间可以具有非均匀但是是固定的长度；或者(c)可以把一个以上的子时隙14分配给某个接收机。同步TDM系统的特点是通过达到与系统时钟时间同步，在任何小区中的接收机准确地知道其将被访问的时间。
在同步TDM系统中，一旦容量分配给接收机，就不能快速地被重新调度。如果接收机不使用所分配的容量，该容量将被浪费。因此，按需要的业务来提供带宽的现代宽带系统倾向于异步TDM(ATDM)，其中在某个小区的停留时间和对给定接收机的访问时间可以动态地改变，而不用通知接收机。这样，ATDM系统缓解了同步按需分配TDM系统中所需的呼叫建立开销和延迟。
ATDM系统属于两种类型之一帧结构和非帧结构。如图2a-2c所示，在帧结构ATDM系统中，尽管存在固定长度/固定边界帧10和时隙12-结构(见图2a)，下行线路波束在给定时隙12中小区1-k之间跳跃(见图2b)。在帧结构ATMD中，只有具有待发送的分组的小区才被所述波束访问，并且各个小区1-k的停留时间恰好足以发送指定给那个特定小区1-k的分组。在给定时隙12中可能被访问的小区是预定的，但并非在每一个时隙12一定要访问所有的小区；只有当存在待发送的分组时才访问某个小区。这样，在特定时隙12中被访问的小区包括固定一组小区中的随机子集。由于访问次数是随机的，结果访问(Tburst)小区的开始和结束时间也是随机的。可是，对给定小区的访问总是出现在预定的固定长度/固定边界时隙12(Tslot)中。
在对特定的小区的访问中，Tburst、随机数量的分组被发送给随机数量的接收机1-k、或用户终端(图2c)。ATDM系统灵活的带宽按需特征是基于如下的事实给定终端的平均数据速率与在单位时间中发送到所述终端平均分组数成正比，其中发送到所述终端的分组数可以动态地进行改变而不用所述接收机的合作或先验知识。这样，可以通过简单地增加每一次访问(Trx)中发送给所述终端的分组数和/或增加对包含所述终端的小区的访问速率来增加给定终端的数据速率或带宽。
帧结构ATDM系统的局限性之一是时隙长度Tslot限制了可以当场产生的容量峰值密度。由于时隙长度Tslot固定，因而限制了在繁忙小区的最大停留时间Tburst，因为在给定小区中的停留时间Tburst不能超过时隙时间Tslot。另一方面，如果当场的容量需要很不均匀，则在时隙中所有的小区被访问后在某些时隙中将存在空闲时间，导致容量浪费。因此，为了在产生容量峰值密度中达到操作的灵活性，某些宽带卫星系统正在选择非帧结构的ATDM系统，后者消除了帧和时隙的所有时间限制。
图3a-b说明在非帧结构的ATDM系统中对用户终端的“瞄准并射击(式)”访问。下行线路突发的小区再访问时间Trevisit和小区停留时间Tcell都是随机的。另外，在跳波束和小区之间不存在固定的关联，即可以由任何可用的跳波束来访问某个小区，尽管在图3中没有明确地示出这一点。
在上述同步TDM和帧结构ATDM系统中，具体的波束分配给具体的小区。可是，在终端设计中哪一个波束访问小区来发送分组并不是十分重要的；重要的是对突发的时间预测度，其列表如下。
表一不同访问方案的时间可预测性
在非帧结构ATDM系统中，在卫星中为在其覆盖区中的每一个小区维护一个分组缓冲器。从地球向上传输到卫星的或者从具有交叉链路的多卫星系统中的其它卫星转发的分组在所述缓冲器中排队，等待向下传输到已知小区中的特定终端。根据分组下卸算法，所述分组在随机发射时间并以随机停留时间下载到某个小区中的地球终端。例如，当卫星缓冲器快要装满时、或者当所述分组保留了预定的最大时间时，波束指向特定的小区并且缓冲器中指向那个小区的所有分组被发送；优先权较高的分组比优先权较低的分组受到的排队延迟小。由于没有帧结构，最大地灵活了向小区分配波束。在非帧结构ATDM系统中下卸算法的关键方面是在下载的开始和结束时间，或者访问Tcell是完全不受约束的。
用于非帧结构ATDM的先有技术接收机的解调器通常是按照下面形式之一构成的(a)对在承载数据速率的突发中的所有数据分组的实时解调，接着是基于地址选择接收机自己的分组；或(b)对比承载数据速率低的速率的接收机自己的数据分组加上某些开销比特进行非实时解调。实时解调需要接收机具有以承载数据速率工作的解调器。由于承载数据速率通常高，例如450MBPS，因而接收机解调器需要具有450MBPS的解调器。这使得接收机中的解调器的复杂性和成本高。
非实时解调需要接收机以承载数据速率存储所接收的突发，然后从存储器中读取所述突发，用于以通常较低的终端用户数据速率来解调。可是，如果接收机在发现突发时就开始把信号抽样存储在其存储器中，则由于非帧结构ATDM中访问突发的结束时间不确定，可能受卫星有效负荷中队列缓冲器大小的限制，在接收机终端中的信号存储器必须至少与卫星有效负荷中的队列缓冲器乘上A/D转换器分辩率一样大，其中，在典型的实现中A/D转换器的分辩率为4-8位的范围。这需要使用非常大的信号存储器，并且对低成本、低数据速率的终端来说这是昂贵的。
本发明目的在于克服一个或一个以上的上述问题。
发明简述按照本发明提供一种对通信信号进行解调的方法。所述通信信号包括多个页面，每一页面具有多个地址和对应的数据分组。所述解调方法包括如下步骤在用户终端接收所述通信信号，识别所述多个页面中哪些页面指定到所述接收用户终端，识别在所述识别的页面内的所述多个数据分组中的哪些数据分组指定到所述接收用户终端，并仅仅对识别为指定到所述接收用户终端的所述数据分组进行解调。
在本发明的一个方面，所述多个页面中的每一个页面都在前面加有表示页面号的标题，识别所述多个页面中哪些页面指定到所述接收用户终端的所述步骤包括检测与所述多个页面对应的所述多个页面号中的哪一个页面号与所述接收用户终端的页面号相匹配的步骤。
在本发明的另一个方面，所述页面标题包括具有多个中心频率的MFKS(多频移键控)信号，每一个页面号由MFSK符号的唯一序列表示。检测与所述多个页面对应的所述多个页面号的哪一个页面号与所述接收用户终端的页面号相匹配的所述步骤包括如下步骤利用具有所述唯一MFSK中心频率相对应的中心频率的一组窄带带通滤波器来对所述通信信号进行滤波，后面接着进行能量检测。
在本发明的另一方面，识别所述识别的页面中的所述多个数据分组中哪些分组指定到所述接收用户终端的所述步骤包括如下步骤对所述识别的页面中的所述多个地址进行解调，并检测所述识别的页面中的所述多个地址中的哪一个地址与所述用户接收终端地址相匹配。
在本发明的另一方面，所述解调方法还包括如下步骤把所述识别的页面写到所述接收用户终端的存储器中，并从所述存储器中读取所述识别的页面用于解调。
在本发明的另一方面，把所述识别的页面写到所述接收用户终端的存储器中的所述步骤包括如下步骤把所述识别的页面中的所述多个地址写到所述接收用户终端的第一存储器中，并把所述识别的页面中的所述多个数据分组写到所述接收用户终端的第二存储器中，分别从所述第一和第二存储器中读出所述识别的页面中的所述多个地址和识别为指定到所述接收用户终端的所述数据分组用于解调。
在本发明的另一方面，以第一速率发送所述通信信号，以第二速率对识别为指定到所述接收用户终端的所述数据分组进行解调，并以小于所述第一速率但大于所述第二速率的第三速率对所述识别的页面中的所述多个地址进行解调。
在本发明的另一方面，以第一速率发送所述通信信号，并且以小于所述第一速率的第二速率对识别为指定到所述接收用户终端的所述数据分组进行解调。
在本发明的另一方面，所述第一速率约为450MBPS，所述第二速率约为2MBPS，并且所述第三速率约为5.7MBPS。
在本发明的另一方面，从地球轨道卫星发送所述通信信号。
在本发明的另一方面，所述通信信号包括ATDM(异步时分复用)信号。
在本发明的另一方面，通过把后面跟有所述多个数据分组的所述多个地址进行编组来安排所述多个地址和对应的数据分组。
在本发明的另一方面，所述多个地址和对应的数据分组一一对应。
在本发明的另一方面，把具有低数据解调速率的用户终端编组成公共页面。
在本发明的另一方面，所述页面标题包括模拟信号。识别所述多个页面中的哪些页面指定到所述接收用户终端的所述步骤包括检测页面标题中能量存在的步骤，所述检测能量表示对指定到所述接收用户终端的页面进行识别。
在本发明的另一方面，检测所述页面标题中能量存在的所述步骤包括利用窄带带通滤波器对所述通信信号进行滤波的步骤。
按照本发明提供一种对在用户终端接收的通信信号进行解调的替代方法，所述通信信号包括多个页面，每一页面具有包含表示页面号的页面标题以及后面跟着的同步字的前置码、多个地址和对应的数据分组，替代的解调方法包括如下步骤识别所述多个页面中哪些页面指定到所述接收用户终端，在所述用户接收机中用匹配滤波器来比较所述同步字以确认页面标识，一确认页面标识就识别在所述识别的页面中的所述多个数据分组中的哪些数据分组指定到所述接收用户终端，并仅仅对识别为指定到所述接收用户终端的所述数据分组进行解调。
在本发明替代形式的一个方面，识别所述识别的页面中的所述多个数据分组中哪些数据分组指定到所述接收用户终端的所述步骤包括如下步骤对所述识别的页面中的所述多个地址进行解调，并检测所述识别的页面中所述多个地址中的哪一个地址与所述用户接收终端的地址相匹配。
在本发明的替代形式的另一个方面，所述解调方法还包括如下步骤把所述识别的页面写到所述接收用户终端的存储器中，并从所述存储器读取所述识别的页面用于解调。
在本发明的替代形式的另一个方面，把所述识别的页面写到所述接收用户终端的存储器中的所述步骤包括如下步骤把所述识别的页面中的所述同步字和所述多个地址写到所述接收用户终端中的第一存储器中，并把所述识别的页面中的所述多个数据分组写到所述接收用户终端的第二存储器中，分别从所述第一和第二存储器中读取所述识别的页面中的所述同步字和所述多个地址以及识别为指定到所述接收用户终端的所述数据分组用于匹配滤波和解调。
本发明的目的是提供一种对高速非帧结构ATDM分组数据进行解调而同时降低所述用户终端中解调器的复杂性和功率耗散的方法。
本发明的另一个目的是提供一种对高速非帧结构ATDM分组数据进行解调而同时降低用户终端中解调器的复杂性和功率耗散的方法，以便接近那些仅对其自己的数据进行连续解调的解调器。
本发明的另一个目的是提供一种能够对高速非帧结构ATDM分组数据进行解调而同时降低用户终端中解调器的复杂性和功率耗散的解调系统，以便接近那些仅对其自己的数据而不是对指定给另一个用户终端的数据进行连续解调的解调器。
本发明的又一个目的是降低用于非帧结构ATDM分组数据的非实时解调器的复杂性。
本发明的再一个目的是提供一种解调方法，用于高速非帧结构ATDM分组数据的解调而同时限制所述用户终端中信号存储存储器尺寸并使其不受所述卫星有效负荷中数据缓冲器的大小、因而突发长度的影响。
通过对所述申请书、附图和后附权利要求书的研究可以得到本发明的其它方面、目的和优点。
附图简述图1a-b说明描述同步TDM系统中的帧、时隙和子时隙之间的关系的时序图；图2a-c说明描述帧结构ATDM系统中的帧、时隙和突发之间的关系的时序图；图3a-c说明描述非帧结构ATDM系统中的“瞄准并射击(式)”访问用户终端的时序图；图4说明使用户终端中的低速率解调得以进行的突发传输；图5说明页面号检测用的MFSK(多频移键控)符号的频谱占用；图6说明用于本发明的8MFSK的示例性频率重用方案；图7a-i说明由图8的解调器功能结构对接收的突发传输进行解调用的时序图；和图8是使用户终端中低速率解调得以进行的解调器的功能结构的方框图。
详细描述在例如从地球轨道卫星到地面用户终端、或在远距离地面用户终端之间的无线通信中，几个用户终端的数据分组被时间复用在一起并以通常高的比特速率发送，所述速率可约为450MBPS。所述数据分组包括待发送到各个用户终端的所有信息，每一个数据分组包含待发送到的用户终端的地址。在示例性的形式中，地址和相应的数据分组被复用在一起并以通常约为450MBPS的高比特速率发送。应该指出，这里提到450MBPS的传输速率只是用于举例说明目的，而不是强加任何限制。
从达到产生容量密度峰值的操作灵活性的观点来看，最好在下行线路中利用非帧结构ATDM，其中对传统的帧和时隙的所有时间限制得到消除。这导致发送下行线路分组的瞄准并射击(式)方法，由此下行线路突发的小区再访问时间Trevisit和小区停留时间Tcell这两者都是随机变量(见图3)。
图4描述一种信号结构，通常称为突发，作为整体表示为20。突发20被分成已编号的页面22，按时间顺序，每一页面22包括前置码24、地址列表26(A1，A2，...AN)、和一组数据分组28(P1，P2，...PN)。在每一个突发传输中，把突发20发送给给定小区中的所有用户终端，所述给定小区是由给定卫星波束覆盖的地球上的某个区域。
在卫星中，在对某个给定用户终端的每一个突发传送中，前置码24和地址列表26被配置成数据分组28的编组的前置信息。加入前置码24和地址列表26作为前置信息使得抽样数据(数字)接收机可以准确地识别包含指定给所述特定用户终端的信息比特的特定数据分组P1，P2，...PN。
前置码24通知用户终端已经接收突发20。更具体地说，前置码24通知用户终端已经接收突发20中的特定页面22。前置码24包括页面标题30，后者后面跟有同步(sync)字32。页面标题30包含(a)指定紧接页面22的索引的数据，例如#1、#2、#3...，(b)紧接页面22中数据分组28的数量N。
利用多频移键控(MFSK)把页面标题30调制到载波上，其中每一个MFSK符号足够的长，以致可以高可靠地进行低费用、例如模拟的实时检测。例如，每一个MFSK符号在长度上可以等于64个业务符号，MFSK中的频率数M为8。由于每一个MFSK的长度是64×业务符号的长度，每一个MFSK符号的波谱占用约为业务符号的波谱占用的1/64，即信道带宽的1/64。因此对于MFSK符号的中心频率，有64种可能性存在。
如图5所示，如果8MFSK中的8个频率被视为一组，诸如34所表示的，则在单个下行线路信道中可容纳8个这样的组。任何一个频率组34都将用于某个给定小区，根据蜂窝频率重用方案，其它频率组用于其它小区中。有了适当的频率重用距离，使用8个频率组足以构成频率重用方案。
回到图4，在用户终端中，MFSK解调器64(见图8)包括一组窄带滤波器和能量检测器、或页面号检测器(未示出)，该MFSK解调器64检测前置码24的页面标题30中自己的页面号并触发开始在该用户终端的存储器中存储数字化信号抽样。应该指出，如果某个突发中最大页面号为8或小于8，则页面标题30中的分组号字段可能包括单个MFSK符号，后者基本上是其频率标识页面号的脉冲。这样，页面号检测器可以简化成在所分配的对应于用户终端的页面号的中心频率上的带通能量检测器。把带通能量检测器的输出值与某个阈值进行比较来表示接收到具有与所述终端的页面号相匹配的号数的有效页面。检测页面号的标准是基于能量检测和序列匹配的结合，象下文将更详细地描述的那样。页面标题30中比较长的MFSK符号(一个符号等于64个业务符号的长度)使得窄带突发检测决定装置中的信噪比最大，由此使得检测到的概率最大并且使得假报警的概率最小。虽然用模拟滤波器组容易实时地检测出页面标题30，然而实时数字MFSK解调器可以用来检测页面标题30中的页面号，而不脱离本发明的精神和范围。
用单个8MFSK符号(3比特)可以表示多达8个页面，而用两个连续8MFSK符号可以表示64个页面。在用于页面标题30中的页面号字段的典型应用中，大于两个符号、即64个页面未必必要。也是页面标题30的一部分的“分组号”字段将需要另外的MFSK符号。在典型的应用中，表示多至N＝4096的四个符号(每符号3比特)可能足够。这样，页面标题30通常将包括6个符号。需要使得页面标题30的长度最小化，因为它构成传输系统的开销。页面标题30中的MFSK符号的数量作为网络配置参数而固定，并且由所述用户终端推理地得知。
前置码24后面跟有地址列表26，后者包括对应于突发20中各个数据分组P1，P2，...PN的用户终端地址A1，A2，...AN的有序列表。所述地址在卫星中收集，并且在地址列表26的地址A1，A2，...AN的位置和数据分组28的编组中的数据分组P1，P2，...PN的位置之间存在一一对应关系。各个地址A1，A2，...AN和各个数据分组P1，P2，...PN包括固定数量的比特。
突发20在开始还包括保护时间段G。保护时间表示没有有效位发送的时段，在该时段允许卫星中的波束天线切换方向。图4中具有示意性长度31比特的保护时间通常被提供用来使得卫星中的发射装置稳定下来并准备发送。
因此，在接收突发20的用户终端、即接收机中的解调器首先检测页面标题30中能量的存在。由于在特定小区中各个接收机分配有特定的页面号，并且发送到那个接收机的所有数据都在突发20的那个特定页面中发送，如果检测到能量，则用户终端知道接下来的信息页面可能包括指定给该用户终端的数据分组，后者总是出现在特定的突发20中。用匹配滤波器来比较同步字32以确认检测到页面标题30中的能量。随后，地址A1，A2，...AN被解调并被处理以识别在发送的突发20的数据分组P1，P2，...PN中是否有指定给那个特定用户终端的数据分组。
例如，假设有16个数据分组(N＝16)在突发20相应的页面22中发射，特定数据分组P1-P3和P9包括指定给接收用户终端的信息比特。在处理前置码24来检测并确认所述页面22已经达到后，对地址A1-A3和A9进行处理，并把数据分组P1-P3和P9识别为指定给所述接收用户终端。更具体地说，解调器对地址A1，A2，...AN进行解调并检测到地址A1，A2，...AN与所述接收用户终端地址相匹配。然后，解调器仅仅对数据分组P1-P3和P9进行解调，而忽视数据分组P4-P8和P10-P16。
在连续时域中，上述方法对应于对接收的突发20中包含指定给特定用户终端的信息比特的连续时间段进行识别。用户终端仅仅需要对构成其自己的数据分组的比特之外的较少附加比特进行解调。这使用户终端的解调速率变成接近其自己分组数据速率的水平。另外，专用于各个用户终端地址的比特数通常为整个突发传送中的比特数的一小部分；典型的为3％。这样，解调器仅仅需要对接收的突发传输20的3％加上构成数据分组P1，P2，...PN的指定给所述特定用户终端的比特数进行解调；所述要解调的比特数与整个突发传输20相比较相当地小了。
另外，不必对地址A1，A2，...AN中的每一个地址都进行解调。如果假设“0”和“1”相等地出现在第一地址比特，则可能只有百分之五十的时间需要对地址中第一比特进行解调。百分之五十的时间，所述地址的第一比特将与所述用户终端地址的第一比特不匹配，并且解调器可以忽视剩余的比特并移到下一个地址。地址A1，A2，...AN的第二、第三、第四等比特亦如此。
虽然上面把地址A1，A2，...AN和数据分组P1，P2，...PN描述为一一对应，然而可以利用把相同用户终端的多个数据分组编组在连续序列中的替代地址列表结构，而不脱离本发明的精神和范围。在该替代的方案中，地址列表26中的整个A1，A2，...AM数量会小于数据分组28的编组中数据分组P1，P2，...PN的数量，每一个地址列表项目A1，A2，...AM对应于编址到同一用户终端的n个数据分组P1，P2，...PN的连续序列。每一个地址列表项目A1，A2，...AM需要有两个字段，一个地址字段和一个“连续数据分组个数等于n”的字段。由于存在编址到同一用户终端的几个非连续数据分组，因而同一用户终端会有几个地址列表项目。在该替代的方案中，对于卫星有效负荷，没有必要强迫编址到单个用户终端的所有数据分组P1，P2，...PN之间连续，因为这会增加卫星的所需有效负荷的复杂性。虽然该替代的方案需要更多的用户终端处理，然而它潜在减少了地址列表26产生的传输开销，特别是当突发20由对少数用户的传输来支配时。
当纠错编码和调制都用来发送数据时，必须对所有地址比特进行解调，随后进行解码。可是一旦明显地没有产生所述接收用户终端的地址，例如，当Viterbi解码器的状态不包含与所述接收用户终端的地址相匹配的位组合时，就可以马上终止纠错解码。这将降低对用户终端的处理速度需要。
当下列两个条件都得到满足时开始存储数字化信号抽样(a)从MFSK匹配滤波器中检测到相对于给定阈值电平具有足够能量的脉冲序列，其中所述脉冲之间具有正确时间间隔，所述时间间隔约等于页面标题30的符号周期加上或减去由于附加噪声引起的某个容差，这就表示接收到有效页面标题；和(b)页面标题30的页面号字段中的数据表示接收的页面号与所述接收用户终端的页面号匹配。可以实现利用数字逻辑门的各种电路技术来检验接收到真正的页面标题。例如，脉冲之间的时间间隔可以由传统的数字计数器技术来确定，而异逻辑门可用来表示多个MFSK滤波器没有同时输出信号。
根据页面标题30的开始和已知长度来预期同步字32的第一符号到达。当接收到任何其它有效页面标题时，不管其数据如何，都停止对数字化信号抽样的所述存储。因此，在接收到页面#1开始的页面标题30时，设置为页面#1的用户终端将开始存储数字化信号，并且在接收/检测到页面#2开始的页面标题30时、即下一个连续页面开始时将终止所述存储。对于最后的页面，在数据分组28的编组的末尾重复页面标题30，终止对最后页面中数字化信号抽样的存储。
值得指出，不是所有的页面22都需要发送；只有包含业务的页面才被下载。这有助于减少页面标题30和同步字32中消耗的开销。
由于分页，页面22中数据分组数N不超过最大值Nmax。因此，接收机中的存储器必须在容量上可以容纳多达Nmax个数据分组。上限Nmax实施如下。常驻在给定小区、具有诸如2MBPS的额定峰值接收数据速率的低数据速率终端、即低数据解调速率终端一道编组到公共页面，象#1、#2、#3等这样地编号。然后，根据峰值接收数据速率的定义，象下面将解释的那样，可以保证给定页面22中的分组数量小于某个最大限制。典型地，这样的限制可对应于2MBPS的信号存储。
峰值数据速率定义为对几个访问进行平均时的最大平均数据速率。对具有额定峰值接收数据速率Rmax的终端的传输受到下列限制(a)不得在给定突发20中向所述终端发送多于最大数量J的分组28，和(b)一旦某个终端已经在一个突发20中接收k个分组28，在Tr之前不得发送包括编址到那个终端的分组的另一个突发20。上面两个限制都与峰值数据速率的定义一致。上面的参数之间的关系如下。
令Rc为承载数据速率。这是下行线路的突发信息速率并通常为时间固定的。典型地，在宽带多媒体卫星通信系统中，Rc可以为450MBPS。当终端正以Rmax的平均速率接收数据时，对给定系统来说可以在某种程度上随意地决定参数J，并且参数J依赖于平均突发长度Tburst和平均小区再访问时间Trevisit。如果分组长度固定为P位，则以峰值速率接收时平均突发的比特数等于(J)(P)比特，P的典型值为1024比特。通过一个突发测定的给定终端的突发速率Rburst为(J)(P)/Tburst。于是Rmax＝(Rburst)(Tburs/Trevisit)＝(J)(P)/Trevisit。因此，在给定突发中可发送的分组的最大数J等于(Rmax)(Trevisit)/P。
典型地，Trevisit可为4毫秒。如果Rmax等于2MBPS，则(J)(P)等于8K比特，J(在某个给定突发中可发送的分组的最大数)约等于8个分组。鉴于Tburst和Trevisit是随机分布的“平均”量度并留出余量因子2以适应再访问时间更长的负载轻的小区，J最大约为16。如果J增加，则再访问时间Trevisit必须成比列地增加，因为不能超过Rmax的限制。这样，在上述的操作情况下，可以每8毫秒(Trevisit)一次向峰值数据速率指定为2MBPS的终端发送不多于16个1KB的分组28。
如果在突发20中接收到J个分组，则在Trevisit秒内不再向所述终端进行发送，而不违背Rmax规则。可是如果少于J个分组，比如说在突发20中发送K个分组，则最小再访问时间Tr可以成正比地缩短到Tr＝(Trevisit)(K/J)。上面说明了突发20中对可发送的分组的最大数和额定峰值数据速率的终端的最小再访问时间的限制。
由于某个给定突发20中可发送到特定低数据速率终端的分组28的最大数限制到J，因而多达NT个低数据速率终端可一道编组到一个页面22，页面22中上限Nmax＝NTJ个分组。虽然就每页面的分组28的数量来说这是最坏的情况，然而不可能某个页面22中的所有终端同时以峰值数据速率进行接收。这意味着可以根据业务模式把NT增加某个集群因子(trunking factor)。
根据上述讨论，在页面22中需要在各个低数据速率终端中具有的最大信号存储被限制到NTJP比特。假定在低数据速率终端中经济地具有2MB的存储器，并假设A/D分辩率nA/D为每I和Q抽样4比特，则NT和Nmax由下式给出NT＝存储器大小[以比特表示]/(JPnA/D)(I/Q加倍因子)＝16E6/(16)(1E3)(4)(2)＝125终端/页面Nmax＝NTJ＝125×16＝2000分组/页面上面的描述仅用于示例性目的地说明在页面中对低数据速率的终端进行编组受终端中最大信号存储容量的影响。
在非帧结构的瞄准并射击(式)下行线路ATDM传输中，存在邻近小区干扰的可能。由于没有时隙，随后的下行线路突发会指向任意接近的小区。这是因为除了由额定峰值数据速率的终端的最小再访问时间限制外，非帧结构ATDM系统中终端的孔径总是开着。这样，在检测突发开始和突发结束页面号中，存在由邻近小区干扰引起的差错的危险。给各个小区指定一个与其紧紧相邻的邻近小区不同的MFSK信号集降低了这种危险。按照频率重用方案，所述MFSK信号集可以在位于某个最小距离的小区中再用。图6说明用于本发明的8 MFSK的示例性频率重用方案。可以利用其它重用方案。
在支持瞄准并射击(式)分组发送方案的非帧结构ATDM中，对给定小区的随后突发20时间上可任意接近地出现，受卫星中分组下卸算法中的限制的影响。最坏的情况是在多个的隔开的单页面突发一个接一个地下行到给定小区。在这种情况下，所关心的特定终端接收机必须在一页面的时间间隔中对每一页面22执行同步字匹配滤波并执行地址前置码解码。如果这没有完成，则将重写所述终端的信号存储存储器。
图7a-i说明非帧结构ATDM的解调器时序图。图7a说明对给定小区的突发访问。如上所述，停留时间的开始40和结束42是随机的。图7b说明对特定接收机的页面22，所述页面22是对所述小区访问的子集。图7c以脉冲来说明表示检测到接收机自己的页面的事件。如图7d所示，刚一检测到就接收对应于同步字32和地址列表26的数字化抽样并将其写到前置码存储器中。所述接收机推理地知道同步字32和地址列表26的长度，同步字32和地址列表26两者的长度已知。同步字32的长度(图4的示例中示出为64比特)是由系统设计固定的，而地址列表26的长度可从页面标题30第二字段中的分组数N和每个分组地址字段的固定长度(图4的示例中示出为13比特)得知。在图4的示例中，知道了所述长度(N×13)+64比特，接收机便可以在准确知道的时刻终止对前置码存储器的写入操作并开始把输入数据抽样写到数据存储器中，如图7d-e所示。
一旦开始对数据存储器进行写入操作(图7e)，便可对前置码存储器进行读取并对抽样进行解调。图7f-g说明对同步字32和地址列表26的处理。尽管可以以次实时速率来执行这种处理，但如图7所示，处理速度必须足以使得在特定页面22的时间间隔内完成对同步字32和地址列表26的处理。如果处理速度不够，则存在前置码被随后的存取重写的可能性。图7h说明把有效负荷数据分组从数据存储器传送到数据解调器处理模块的本地(高速缓存)存储器。然后次实时地对传送到数据解调器的本地存储器中有效负荷数据分组进行解调，如图7i所示。值得指出，终端的孔径总是开着的。“孔径开”意指终端准备好接收并处理突发20的前置码24和地址列表26。
对地址检测处理器的典型处理速度的估计提供如下。如前所述，必须在一个页面的时间间隔内对示例性64个同步比特进行匹配滤波并对示例性(N×13)地址比特进行解调，其中N是页面中数据分组数。当页面中的数据分组数大、例如数十时，对地址列表26进行解调所占用的时间大于对同步字32(64比特)进行匹配滤波所占用的时间。如果是这种情况，所需处理速度对承载数据速率的比率大约与地址比特数对有效负荷比特数或分组比特数的比率相同。应该指出，在本示例中，有效负荷比特数为1024，承载信息速率为450MBPS，所需处理速度由下式给出所需处理速度＝(承载速率)(地址比特个数)/(分组比特个数)＝(450)(13)(1024)＝5.7MBPS在上面的示例中假设用于地址列表26的前向纠错(FEC)编码级类似于有效负荷分组的级。因此，地址列表和有效负荷分组的时间占用比率，如上面等式中使用的那样，不受使用FEC的影响。如果FEC编码级不同，则需要按照编码速率的比率来调整所需处理速度。
对于低成本、低功率耗散的终端，5.7MBPS是合理的处理速度要求。如果页面中的分组数非常低，例如低于5，则必须考虑更高的处理速度，因为同步字32的匹配滤波的时间变得与地址列表的解调时间相当。可是，对给定小区的连续低分组计数的单页面突发不太可能出现，并且可以通过适当设计卫星中的分组下卸算法来避免。例如，可以在卫星中的排队缓冲器中保持分组，直到(a)队列达到一定长度；或(b)等待时间超过预设值为止。在两种情况下，避免了对给定小区的连续低分组计数的单页面突发的最坏情况。
图8说明用于根据上述方法对接收的突发20进行解调的的解调器的顶层方框图，整体表示为50。突发20表示为业务信号x(n)，从A/D子系统(未示出)发送，由解调器52接收。业务信号x(n)载有示例性速率450MBPS的抽样数据，假设每输入符号一个抽样而且I和Q信号各用一个4比特A/D转换器(未示出)。
由示例性比率1∶3的复用器54接收业务信号x(n)。通过写门控制信号62，在存储管理器60的控制下，把同步字32和地址列表26写到主前置码存储器56中并把数据分组28写到主数据存储器58中。
存储管理器60从页面标题解调器64得到关于突发20开始、页面22中的匹配页面号和数据分组号接收的定时信息，其中所述页面标题解调器接收作为模拟IF输入信号s(t)的页面标题30。这使得存储管理器60可以确定对/从主存贮器56和58进行写/读的开始和停止时间。只有当接收的突发中的页面号与分配给终端的页面号匹配时才把数据存储在主存贮器56和58中。
在把同步字32和地址列表26存入前置码存储器56之后，由来自存储管理器60的读门控制信号70起动，把它们读取到地址解调器68的本地存储器66中。作为第一任务，在对地址列表26的非实时解调之前，利用地址解调器68的处理资源非实时地对同步字32进行匹配滤波。同时，把数据分组28读取到数据存储器58中。还可以由页面标题解调器64实时地对同步字32进行匹配滤波。
从地址解调器68得到地址列表，后者被馈送到存储管理器60中。存储管理器60判定是否出现指定到所述接收用户终端的任何分组，如果出现，则判定其在主数据存贮器58中的位置。由来自存储管理器60的读门控制信号76起动，把特定数据分组从主数据存贮器58读取到数据解调器74的本地存储器72。数据解调器74的示例性数据解调速率为2MBPS，而地址解调器68的示例性解调速率为5.7MBPS，如前所述。
应该指出，上面的描述是基于分开的主前置码56和数据58存储器，因为对于低复杂性、低成本的存储模块，不可能同时读取和写入。可是，利用较复杂的双口存储器模块，有可能可以同时读取和写入，尽管是对不同的存储器位置。利用这样的存储模块，有可能把两个主存贮器合并成一个。
虽然特定参考所述附图描述本发明，然而应该知道，可以进行各种修改而不脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种对通信信号进行解调的方法包括如下步骤在用户终端接收所述通信信号，所述通信信号包括多个页面，每一个页面具有多个地址和对应的数据分组；识别所述多个页面中哪些页面指定到所述接收用户终端；识别在所述识别的页面内所述多个数据分组中的哪些数据分组指定到所述接收用户终端；和仅仅对识别为指定到所述接收用户终端的数据分组进行解调。
2.权利要求1的解调方法，其特征在于所述多个页面中的每一个页面都在前面加有表示页面号的标题，并且识别所述多个页面中哪些页面指定到所述接收用户终端的所述步骤包括如下步骤检测与所述多个页面对应的所述多个页面号中的哪一个页面号与分配给所述接收用户终端的页面号相匹配。
3.权利要求2的解调方法，其特征在于所述页面标题包括具有多个由单个符号定义的中心频率的MFSK(多频移键控)信号，每一页面号用一个唯一的中心频率代表，检测与所述多个页面对应的所述多个页面号中的哪一个页面号与所述接收用户终端的页面号相匹配的所述步骤包括如下步骤利用具有与所述接收用户终端的页面号的所述唯一中心频率相对应的中心频率的窄带通滤波器来对所述通信信号进行滤波；和检测所述滤波器的能量输出并把所述检测的能量与某个阈值进行比较。
4.权利要求2的解调方法，其特征在于所述页面标题包括具有多个由多个符号定义的中心频率的MFSK(多频移键控)信号，每一页面号由所述多个符号的唯一序列代表，检测与所述多个页面对应的所述多个页面号中的哪一个页面号与所述接收用户终端的页面号相匹配的所述步骤包括如下步骤利用多个窄带通滤波器来对所述通信信号进行滤波，其中每一个窄带通滤波器具有一个与所述MFSK信号中的所述中心频率中的一个中心频率相对应的中心频率；检测每一个滤波器的能量输出并把所述检测的能量与某个阈值进行比较；比较所述接收的MFSK符号之间的时间间隔并把所述时间间隔与某个标称值进行比较，其中超过所述阈值的能量的MFSK符号序列和小于所述给定标称值的时间间隔定义接收的页面号字；和把所述接收的页面号字与表示所述接收用户终端的页面号的已知参考字相比较。
5.权利要求1的解调方法，其特征在于识别所述识别的页面中的所述多个数据分组中哪些数据分组指定到所述接收用户终端的所述步骤包括如下步骤对所述识别的页面中的所述多个地址进行解调；和检测所述识别的页面中所述多个地址中的哪一个地址与所述用户接收终端的地址相匹配。
6.权利要求5解调方法，其特征在于还包括如下步骤把所述识别的页面写到所述接收用户终端的存储器中；和从所述存储器读取所述识别的页面用于解调。
7.权利要求6的解调方法，其特征在于把所述识别的页面写到所述接收用户终端的存储器中的所述步骤包括如下步骤把所述识别的页面中的所述多个地址写到所述接收用户终端的第一存储器中；和把所述识别的页面中的所述多个数据分组写到所述接收用户终端的第二存储器中，其中所述识别的页面中的所述多个地址和识别为指定到所述接收用户终端的所述数据分组分别从所述第一和第二存储器中读取用于解调。
8.权利要求5的解调方法，其特征在于以第一速率发送所述通信信号，以第二速率对识别为指定到所述接收用户终端的所述数据分组进行解调，和以小于所述第一速率但大于所述第二速率的第三速率对所述识别页面中的所述多个地址进行解调。
9.权利要求1的解调方法，其特征在于以第一速率发送所述通信信号，并且以小于所述第一速率的第二速率对识别为指定到所述接收用户终端的所述数据分组进行解调。
10.权利要求9的解调方法，其特征在于所述第一速率约为450MBPS。
11.权利要求9的解调方法，其特征在于所述第二速率约为2MBPS。
12.权利要求9的解调方法，其特征在于所述第三速率约为5.7MBPS。
13.权利要求1的解调方法，其特征在于从地球轨道卫星发送所述通信信号。
14.权利要求1的解调方法，其特征在于所述通信信号包括ATDM(异步时分复用)信号。
15.权利要求1的解调方法，其特征在于通过把后面跟有所述多个数据分组的所述多个地址进行编组来安排所述多个地址和对应的数据分组。
16.权利要求15的解调方法，其特征在于所述多个地址和对应的数据分组具有一一对应关系。
17.权利要求1的解调方法，其特征在于把具有低数据解调速率的用户终端编组成公共页面。
18.一种对在用户终端接收的通信信号进行解调的方法，所述通信信号包括多个页面，每一页面具有包含表示页面号的页面标题及其后面跟着的同步字的前置码、多个地址和对应的数据分组，所述解调方法包括如下步骤识别所述多个页面中哪些页面指定到所述接收用户终端；在所述用户接收机中用匹配滤波器来比较所述同步字以确认页面标识；一确认页面标识就识别在所述识别的页面中的所述多个数据分组中的哪些数据分组指定到所述接收用户终端；和仅仅对识别为指定到所述接收用户终端的所述数据分组进行解调。
19.权利要求18的解调方法，其特征在于识别所述多个页面中的哪些页面指定到所述接收用户终端的所述步骤包括如下步骤确定所述多个页面号中哪个页面与分配给所述接收用户终端的页面号相匹配。
20.权利要求18的解调方法，其特征在于所述页面标题包括模拟信号，并且识别所述多个页面中的哪些页面指定到所述用户接收终端的所述步骤包括检测所述前置码的页面标题中能量存在的步骤，所述检测能量表示对指定到所述接收用户终端的页面进行识别。
21.权利要求20的解调方法，其特征在于检测所述前置码的所述页面标题中能量存在的所述步骤包括利用窄带通滤波器对所述通信信号进行滤波的步骤。
22.权利要求18的解调方法，其特征在于所述页面标题包括一个具有多个由单个符号定义的中心频率的MFSK(多频移键控)信号，每一页面号由一个唯一的中心频率代表，识别所述多个页面中的哪些页面指定到所述接收用户终端的所述步骤包括如下步骤利用具有与所述接收用户终端的页面号的所述唯一中心频率相对应的中心频率的窄带通滤波器来对所述通信信号进行滤波；和检测所述滤波器的能量输出并把所述检测的能量与某个阈值进行比较。
23.权利要求18的解调方法，其特征在于所述页面标题包括一个具有多个由多个符号定义的中心频率的MFSK(多频移键控)信号，每一个页面号由所述多个符号的唯一序列代表，检测与所述多个页面对应的所述多个页面号中哪一个页面号与所述接收用户终端的页面号相匹配的所述步骤包括如下步骤利用具有与所述MFSK信号中的所述中心频率中的一个相对应的中心频率的多个窄带通滤波器来对所述通信信号进行滤波；检测每一个滤波器的能量输出并把所述检测的能量与某个阈值进行比较。比较所述接收的MFSK符号之间的时间间隔并把所述时间间隔与某个标称值进行比较，其中超过所述阈值的能量的MFSK符号序列和小于所述给定标称值的时间间隔定义接收的页面号字；和把所述接收的页面号字与表示所述接收用户终端的页面号的已知参考字相比较。
24.权利要求18的解调方法，其特征在于识别所述识别的页面中的所述多个数据分组中哪些数据分组指定到所述接收用户终端的所述步骤包括如下步骤对所述识别的页面中的所述多个地址进行解调；和检测所述识别的页面中的所述多个地址中的哪一个地址与所述用户接收终端地址相匹配。
25.权利要求24解调方法，其特征在于还包括如下步骤把所述识别的页面写到所述接收用户终端的存储器中；和从所述存储器读取所述识别的页面用于解调。
26.权利要求25的解调方法，其特征在于把所述识别的页面写到所述接收用户终端的存储器中的所述步骤包括如下步骤把所述识别的页面中的所述同步字和所述多个地址写到所述接收用户终端的第一存储器中；和把所述识别的页面中的所述多个数据分组写到所述接收用户终端的第二存储器中，其中所述识别的页面中的所述同步字和所述多个地址以及识别为指定到所述接收用户终端的所述数据分组分别从所述第一和第二存储器中读取用于匹配滤波和解调。
27.权利要求24的解调方法，其特征在于以第一速率在所述用户终端中接收所述通信信号，以第二速率对识别为指定到所述接收用户终端的所述数据分组进行解调，和以小于所述第一速率但大于所述第二速率的第三速率对所述识别的页面中的所述多个地址进行解调。
28.权利要求18的解调方法，其特征在于以第一速率在所述用户终端中接收所述通信信号，并且以小于所述第一速率的第二速率对识别为指定到所述接收用户终端的所述数据分组进行解调。
29.权利要求28的解调方法，其特征在于所述第一速率约为450MBPS，而所述第二速率约为2MBPS。
30.权利要求29的解调方法，其特征在于所述第三速率约为5.7MBPS。
31.权利要求18的解调方法，其特征在于从地球轨道卫星发送所述通信信号。
32.权利要求18的解调方法，其特征在于所述通信信号包括ATDM(异步时分复用)信号。
33.权利要求18的解调方法，其特征在于把后面跟有所述多个数据分组的所述多个地址进行编组来安排所述多个地址和对应的数据分组。
34.权利要求18的解调方法，其特征在于所述多个地址和对应的数据分组一一对应。
35.权利要求18的解调方法，其特征在于把具有低数据解调速率的用户终端编组成公共页面。
36.一种与用户终端进行通信的方法包括如下步骤发送通信信号，所述通信信号包括多个页面，每一页面具有多个地址和对应的数据分组；在用户终端接收所述通信信号；识别所述多个页面中哪些页面指定到所述接收用户终端；识别在所述识别的页面中的所述多个数据分组中的哪些数据分组指定到所述接收用户终端；和仅仅对识别为指定到所述接收用户终端的所述数据分组进行解调。
37.权利要求36的通信方法，其特征在于以第一速率发送所述通信信号，并且以小于所述第一速率的第二速率来对识别为指定到所述接收用户终端的所述数据分组进行解调。
38.权利要求36的通信方法，其特征在于把具有低数据解调速率的用户终端编组成公共页面。
39.一种与用户终端进行通信的方法包括如下步骤以第一速率发送通信信号，所述通信信号包括多个页面，每一页面具有包含表示页面号的页面标题及其后面跟着的同步字的前置码、多个地址和对应的数据分组；以所述第一速率在用户终端接收所述通信信号；检测所述前置码的所述页面标题中的能量存在，所述能量检测表示对指定到所述接收用户终端的页面进行识别；用所述接收用户终端中的匹配滤波器来比较所述同步字以确认页面标识；一确认页面标识就识别所述识别页面中的所述多个数据分组中的哪些数据分组指定到所述接收用户终端；和仅仅对识别为指定到所述接收用户终端的所述数据分组进行解调。
40.权利要求39的通信方法，其特征在于所述第二速率小于所述第一速率。
41.权利要求39的通信方法，其特征在于把具有低数据解调速率的用户终端编组成公共页面。
全文摘要
提供一种对通信信号进行解调的方法。所述通信信号包括多个页面,每一个页面具有多个地址和对应的数据分组。所述解调方法包括如下步骤:在用户终端接收所述通信信号,识别所述多个页面中的哪些页面指定到所述接收用户终端;识别在所述识别的页面中的所述多个数据分组中的哪些数据分组指定到所述接收用户终端;并仅仅对识别为指定到所述接收用户终端的所述数据分组进行解调。
文档编号H04L27/30GK1325570SQ99812833
公开日2001年12月5日 申请日期1999年8月3日 优先权日1998年9月1日
发明者S·杜塔 申请人:艾利森公司