具有宽空位的天线射束图制造技术

提供一种在收发信机子系统（图２，２００）中使用的增强的数字射束形成器（ＥＤＢＦ）（图２，２１０），以减轻通信系统中的干扰和提高频率再用系数。ＥＤＢＦ用来在至少一个可转向的天线射束图中产生宽空位（图５，５２０）。通过将宽空位对准不希望的信号，ＥＤＢＦ在通信系统中提供更有效的天线射束图处理。该ＥＤＢＦ在同步卫星，非同步卫星，和地面通信设备中使用。该ＥＤＢＦ将唯一算法、专用处理器、和阵列天线组合以便明显改善当前和未来通信系统的容量，同时保持与现有调制技术兼容。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及相控阵天线，特别是使用数字射束形成产生宽空位天线图的方法和装置。常规多射束卫星或地面通信系统的容量经常受到其频率再用或代码再用能力的限制。在该系统中，由射束之间的角距决定一批同时射束范围内的频域信道化或代码分配的等级。为通过射束图旁瓣来减小同信道干扰，角距是必须的。在射束范围内相异频道和代码分配的数量被称为频率或代码再用系数。例如，卫星通信系统可采用12信道或12代码再用方案以便在相同信道射束中实现角距。这样做是为了保证足够的信道抑制。该再用等级是通过12单元(cell)再用构造实现的。因此，12射束构造中的每个射束能够传送1/12的潜在容量。由于竞争用户产生的干扰可能相当高，在常规系统中很难达到更大的系统容量或实现比12小得多的再用系数。卫星通信系统使用相控阵天线通过多个天线射束与多个用户通信。通常，有效的带宽调制技术与多址联接技术和频率分隔法相结合来增加用户数量。由于电子环境变得愈加稠密，需要将更尖端的技术用于无线通信系统。例如，由于所有用户争用有限频谱，在各种系统中减轻干扰是向各种系统分配频谱的关键。射束转向和成空系统(beam steering and nulling system)主要是由军用通信和雷达操作发展起来的。然而，该系统仅能用于少量的射束和有限数量的窄空位(null)。这些限制的一个原因是潜在的信号处理的高计算成本。需要一种增加通信系统中频率再用系数的方法和装置。还需要一种在通信系统中提供更有效的天线射束图处理的方法和装置。另外，这些需求对包括非同步卫星和同步卫星的卫星通信系统特别有意义。在结合附图考虑的同时通过参考详细的说明书和权利要求书可得到对本专利技术更全面的理解，其中在整个附图中相同的参考标号表示相同部件。附图说明图1示出其中可实施本专利技术的方法和装置的卫星通信系统的简化方框图；图2示出根据本专利技术的优选实施例包括增强的数字射束形成器的收发信机子系统的简化方框图；图3表示来自不同信号源的K个全向天线元件和J个入射平面波的线性阵列；图4表示根据本专利技术优选实施例的增强数字射束形成(EDBF)过程的流程图；图5示出使用EDBF技术产生的射束宽角图和一串空位(宽空位)；图6示出根据本专利技术优选实施例在天线射束图中靠近空位的区域的更详细的示意图；图7表示根据本专利技术优选实施例在接收机中使用EDBF技术的过程的流程图；和图8表示根据本专利技术优选实施例在发射机中使用EDBF技术的过程的流程图。本专利技术提供一种提高通信系统中频率和代码再用系数的方法和装置。本专利技术的方法和装置还在通信系统中提供更有效的天线射束图处理。另外，本专利技术的方法和装置对卫星通信系统中使用的非同步卫星特别显著。本专利技术将增强的数字射束形成算法与基于数字信号处理器(DSP)的系统组合，以便明显改善当前和未来通信系统的容量，同时保持与现有调制技术兼容。在本专利技术中，通过用一串空位代替单个空位等技术来增强标准数字射束形成技术。图1示出其中可实施本专利技术的方法和装置的卫星通信系统的简化方框图。图1表示在一个典型的频谱共用方案中带有数字射束形成器的三颗卫星110、120、和130。如图所示，在卫星110、120、和130与基于地面的通信设备115、125、和135之间有数条通信路径。如所希望的信号路径117所示，在卫星110和基于地面的通信设备115之间可建立一条链路。所希望的信号路径127存在于卫星120和基于地面的通信设备125之间。此外，另一个希望的信号路径137存在于卫星130和基于地面的通信设备135之间。卫星110、120、和130可驻留在同步或非同步轨道上。在同步轨道中，卫星与地球表面上任何给定的点保持相对静止。在非同步轨道中，卫星可相对于地球表面上任何给定的点高速移动。在非同步轨道中，卫星还可相对于同步轨道中的卫星高速移动。这表明这些卫星可在不同时间相对于同步卫星和/或地球表面上的一点进入视野。基于地面的通信设备115、125、和135位于地球表面附近。当两个或多个通信路径占用共用频谱段时，这些路径中两个或多个通信信道之间可能出现干扰。干扰路径是大多数通信系统中的问题。不希望的信号路径140存在于卫星110、120、和130与基于地面的通信设备115、125、和135之间。另外，不希望的信号路径150存在于卫星110、120、和130之间，不希望的信号路径160存在于基于地面的通信设备115、125、和135之间。卫星110、120、和130最好采用增强的数字射束形成器(EDBF)。另外，基于地面的通信设备115、125、和135最好采用增强的数字射束形成器。可将卫星110、120、和130以及基于地面的通信设备115、12、和135看作是卫星通信系统100中的节点。下面讨论的本专利技术优选实施例的特性可在卫星通信系统100的任何节点或其它射频(RF)通信系统的任何节点实现。基于地面的通信设备115、125、和135使用在如由希望的信号路径117、127、和137所示的希望的信号方向中建立的RF通信链路与通信卫星110、120、和130通信。基于地面的通信设备115、125、和135使用基于地面的链路(未示出)与象通信设备115、125、和135一样的其它基于地面的通信设备通信，卫星110、120、和130使用交叉链路(未示出)与象卫星110、120、和130一样的其它卫星通信。在接收模式，增强的数字射束形成器的接收部分设定卫星的天线射束，以便最好将其主要通信射束指向一个特定的基于地面的通信设备，同时最好在任何干扰信号发射机的方向在天线的接收图中提供宽空位。因此，明显减小了在不希望的信号路径上接收的任何干扰。最好是，卫星的接收机天线图中的宽空位对准并跟踪在该卫星视野内发射的每个干扰信号。为实现这一目的，定期调节增强数字射束形成器的控制矩阵，以便随着卫星和/或干扰信号发射机的移动而使空位保持在干扰信号发射机的方向。因此，动态地控制接收模式宽空位而不使用连续的更新策略。宽空位允许更新速度从连续更新速度减缓到定期更新速度。在发射模式，增强的数字射束形成器的发射机部分设定卫星的天线射束，以便最好将其主要通信射束指向一个特定的基于地面的通信设备，同时最好在任何已知的干扰信号接收机的方向在发射的天线图中提供宽空位。因此，明显减小了在不希望的信号路径上可由干扰信号接收机接收的任何信号能量。最好是，天线的发射图中的宽空位对准并跟踪该卫星视野内的每个干扰信号接收机。为实现这一目的，定期调节增强数字射束形成器的控制矩阵，以便随着卫星和/或干扰信号接收机的移动而使空位基本保持在干扰信号接收机的方向。另外，还动态地控制发射模式宽空位而不使用连续的更新策略。在发射模式中建立的宽空位允许更新速度从连续更新速度减缓到定期的更新速度。在一个优选实施例中，在指向干扰信号发射机或接收机的任何天线图中放置宽空位。通常，仅当视线路径存在于两个节点之间时在RF通信系统中的两个节点之间建立通信信道。对于移动节点，建立视野。在卫星到地面通信信道的情况下，卫星在头上时通常出现视野中心。因此，可根据其它节点来接通和断开一个节点的发射和接收天线图中的任何或所有宽空位。在RF通信设备(节点)的接收和发射天线图中定位一个宽空位允许两个或更多通信系统更有效地共用频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减轻来自Ｋ个不希望信号的干扰的方法，其中Ｋ是整数，所述方法包括步骤： 识别第一数量的希望信号； 识别第二数量的不希望信号，所述第二数量的不希望信号包括所述的Ｋ个不希望信号；和 通过提供对准所述Ｋ个不希望信号的宽空位来减轻来自所述Ｋ个不希望信号的所述干扰，所述宽空位是空位簇。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨姆莫德查丹尼尔，S治洪马，基思瓦克拉瓦伯尔，潘少为，世平T王，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]