(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振幅位相シフトキーイング(APSK)を使用して変調された衛星信号のひずみを低減するための方法であって、受信機によって実行され、
衛星から、内円および外円に配置された複数の点を含むコンスタレーションにマッピングされたAPSK変調シンボルを含む信号を受信するステップと、
前記受信されたAPSK変調シンボルに基づいて、前記コンスタレーションの前記内円の半径と前記コンスタレーションの前記外円の半径の比率を決定するステップと、
前記決定された比率と基準比率の比較に基づいて、補正信号を生成するステップと、
前記補正信号に基づいて、前記受信された信号のひずみを補償するステップと
を備える、方法。
【請求項２】
前記比率を決定するステップが、
前記コンスタレーションの前記内円上の点にマッピングされたシンボルに対応する前記受信された信号の第1の振幅値を決定するステップと、
前記コンスタレーションの前記外円上の点にマッピングされたシンボルに対応する前記受信された信号の第2の振幅値を決定するステップと、
前記第2の振幅値を前記第1の振幅値で除算するステップと
を備える、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記基準比率が、前記受信機に知られており、前記内円の前記半径と前記外円の前記半径の予想比率を示す、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記補正信号が、前記衛星内の電力増幅器の動作点を示す、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
補償する前記ステップが、
ひずみ補償信号を生成するために、前記補正信号を前記受信された信号と混合するステップ
を備える、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記衛星から送信されたデータを復元するために、前記ひずみ補償信号を復調するステップ
をさらに備える、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記補正信号を生成するステップが、
前記受信されたAPSK変調シンボルの位相情報を決定するステップと、
前記決定された位相情報を基準位相情報と比較するステップであって、前記補正信号がさらに、前記決定された位相情報と前記基準位相情報の前記比較に基づく、ステップと
をさらに備える、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記補正信号が、前記受信された信号の振幅ひずみの量を示す第1の信号成分と、前記受信された信号の位相ひずみの量を示す第2の信号成分とを備える、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
前記衛星内の少なくとも1つの電力増幅器の目標動作点を示す較正信号を生成するステップと、
前記較正信号を前記衛星に送信するステップであって、前記較正信号が、前記少なくとも1つの電力増幅器の動作点を調整するよう前記衛星に命令する、ステップと
をさらに備える、請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
振幅位相シフトキーイング(APSK)を使用して変調された衛星信号のひずみを低減するためのユーザ端末であって、
1つまたは複数のプロセッサと、
前記1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、前記ユーザ端末に、
衛星から、内円および外円に配置された複数の点を含むコンスタレーションにマッピングされたAPSK変調シンボルを含む信号を受信することと、
前記受信されたAPSK変調シンボルに基づいて、前記コンスタレーションの前記内円の半径と前記コンスタレーションの前記外円の半径の比率を決定することと、
前記決定された比率と基準比率の比較に基づいて、補正信号を生成することと、
前記補正信号に基づいて、前記受信された信号のひずみを補償することと
を行わせる命令を記憶するように構成されたメモリと
を備える、ユーザ端末。
【請求項１１】
前記比率を決定するための前記命令の実行が、前記ユーザ端末に、
前記コンスタレーションの前記内円上の点にマッピングされたシンボルに対応する前記受信された信号の第1の振幅値を決定することと、
前記コンスタレーションの前記外円上の点にマッピングされたシンボルに対応する前記受信された信号の第2の振幅値を決定することと、
前記第1の振幅値を前記第2の振幅値で除算することと、
を行わせる、請求項10に記載のユーザ端末。
【請求項１２】
前記基準比率が、前記ユーザ端末に知られており、前記内円の前記半径と前記外円の前記半径の予想比率を示す、請求項10に記載のユーザ端末。
【請求項１３】
前記補正信号が、前記衛星内の電力増幅器の動作点を示す、請求項10に記載のユーザ端末。
【請求項１４】
前記ひずみを補償するための前記命令の実行が、前記ユーザ端末に、
ひずみ補償信号を生成するために、前記補正信号を前記受信された信号と混合させる、請求項10に記載のユーザ端末。
【請求項１５】
前記1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、前記ユーザ端末に、
前記衛星から送信されたデータを復元するために、前記ひずみ補償信号を復調させる命令をさらに備える、請求項14に記載のユーザ端末。
【請求項１６】
前記補正信号を生成するための前記命令の実行が、前記ユーザ端末に、
前記受信されたAPSK変調シンボルの位相情報を決定することと、
前記決定された位相情報を基準位相情報と比較することであって、前記補正信号がさらに、前記決定された位相情報と前記基準位相情報の前記比較に基づく、比較することと
を行わせる、請求項10に記載のユーザ端末。
【請求項１７】
前記補正信号が、前記受信された信号の振幅ひずみの量を示す第1の信号成分と、前記受信された信号の位相ひずみの量を示す第2の信号成分とを備える、請求項16に記載のユーザ端末。
【請求項１８】
振幅位相シフトキーイング(APSK)を使用して変調された衛星信号のひずみを低減するためのユーザ端末であって、
衛星から、内円および外円に配置された複数の点を含むコンスタレーションにマッピングされたAPSK変調シンボルを含む信号を受信するための手段と、
前記受信されたAPSK変調シンボルに基づいて、前記コンスタレーションの前記内円の半径と前記コンスタレーションの前記外円の半径の比率を決定するための手段と、
前記決定された比率と基準比率の比較に基づいて、補正信号を生成するための手段と、
前記補正信号に基づいて、前記受信された信号のひずみを補償するための手段と
を備える、ユーザ端末。
【請求項１９】
前記比率を決定するための前記手段が、
前記コンスタレーションの前記内円上の点にマッピングされたシンボルに対応する前記受信された信号の第1の振幅値を決定することと、
前記コンスタレーションの前記外円上の点にマッピングされたシンボルに対応する前記受信された信号の第2の振幅値を決定することと、
前記第1の振幅値を前記第2の振幅値で除算することと
を行うものである、請求項18に記載のユーザ端末。
【請求項２０】
前記基準比率が、前記ユーザ端末に知られており、前記内円の前記半径と前記外円の前記半径の予想比率を示す、請求項18に記載のユーザ端末。
【請求項２１】
補償するための前記手段が、
ひずみ補償信号を生成するために、前記補正信号を前記受信された信号と混合するものである、
請求項18に記載のユーザ端末。
【請求項２２】
前記衛星から送信されたデータを復元するために、前記ひずみ補償信号を復調するための手段
をさらに備える、請求項21に記載のユーザ端末。
【請求項２３】
前記補正信号を生成するための前記手段がさらに、
前記受信されたAPSK変調シンボルの位相情報を決定することと、
前記決定された位相情報を基準位相情報と比較することであって、前記補正信号がさらに、前記決定された位相情報と前記基準位相情報の前記比較に基づく、比較することと
を行うものである、請求項18に記載のユーザ端末。
【請求項２４】
前記補正信号が、前記受信された信号の振幅ひずみの量を示す第1の信号成分と、前記受信された信号の位相ひずみの量を示す第2の信号成分とを備える、請求項23に記載のユーザ端末。
【請求項２５】
ユーザ端末の1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、前記ユーザ端末に、
衛星から、内円および外円に配置された複数の点を含むコンスタレーションにマッピングされたAPSK変調シンボルを含む信号を受信するステップと、
前記受信されたAPSK変調シンボルに基づいて、前記コンスタレーションの前記内円の半径と前記コンスタレーションの前記外円の半径の比率を決定するステップと、
前記決定された比率と基準比率の比較に基づいて、補正信号を生成するステップと、
前記補正信号に基づいて、前記受信された信号のひずみを補償するステップと
を備える動作を実行することによって、振幅位相シフトキーイング(APSK)を使用して変調された衛星信号のひずみを低減させる命令を記憶する、コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２６】
前記基準比率が、前記ユーザ端末に知られており、前記内円の前記半径と前記外円の前記半径の予想比率を示す、請求項25に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２７】
前記補正信号が、前記衛星内の電力増幅器の動作点を示す、請求項25に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２８】
補償するための前記命令の実行が、前記ユーザ端末に、
ひずみ補償信号を生成するために、前記補正信号を前記受信された信号と混合するステップ
をさらに備える動作を実行させる、請求項25に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２９】
前記命令の実行が、前記ユーザ端末に、
前記衛星から送信されたデータを復元するために、前記ひずみ補償信号を復調するステップ
をさらに備える動作を実行させる、請求項28に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３０】
前記補正信号を生成するための前記命令の実行が、前記ユーザ端末に、
前記受信されたAPSK変調シンボルの位相情報を決定するステップと、
前記決定された位相情報を基準位相情報と比較するステップであって、前記補正信号がさらに、前記決定された位相情報と前記基準位相情報の前記比較に基づく、ステップと
をさらに備える動作を実行させる、請求項25に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で説明する様々な態様は、衛星通信に関し、より詳細には、衛星から受信された信号に関連付けられたひずみを低減することに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の衛星ベースの通信システムは、ゲートウェイと、ゲートウェイと1つまたは複数のユーザ端末との間で通信信号を中継するための1つまたは複数の衛星とを含む。ゲートウェイは、通信衛星に信号を送信し、通信衛星から信号を受信するためのアンテナを有する地上局である。ゲートウェイは、ユーザ端末を、公衆交換電話網、インターネット、ならびに様々なパブリックネットワークおよび/またはプライベートネットワークなどの他の通信システムの他のユーザ端末またはユーザに接続するために、衛星を使用して通信リンクを提供する。衛星は、情報を中継するために使用される、軌道を周回する受信機およびリピータである。
【０００３】
衛星は、ユーザ端末が衛星の「フットプリント」内にある限り、ユーザ端末から信号を受信し、ユーザ端末に信号を送信することができる。衛星のフットプリントは、衛星の信号の範囲内の地表上の地理的領域である。フットプリントは通常、1つまたは複数のアンテナを使用することによって「ビーム」に地理的に分割される。各ビームは、フットプリント内の特定の地理的領域をカバーする。ビームは、同じ衛星からの2つ以上のビームが同じ特定の地理的領域をカバーするように向けられ得る。
【０００４】
静止衛星が通信のために長く使用されてきた。静止衛星は、地球上の所与の場所に対して静止しているので、地球上の通信トランシーバと静止衛星との間の無線信号伝搬においてタイミングシフトおよび周波数シフトはほとんどない。しかしながら、静止衛星は静止軌道(GSO)に制限されるので、GSOに配置され得る衛星の数は限られている。静止衛星に対する代替として、地球全体または地球の少なくとも大部分に通信カバレージを提供するために、地球低軌道(LEO)などの非静止軌道にある衛星のコンスタレーションを利用する通信システムが考案されている。
【０００５】
GSO衛星ベースの通信システムおよび地上波通信システムと比較して、LEO衛星ベースのシステムなどの非静止衛星ベースのシステムは、いくつかの課題を提示することがある。たとえば、LEO衛星は地球の表面上の所与の点に対して空を横切って速く移動するので、LEO衛星から送信されたビームは比較的速くユーザ端末を通り過ぎることがある。ユーザ端末とLEO衛星との間の相対的動きにより、ユーザ端末がチャネル状態および信号ひずみに関するフィードバックをLEO衛星に提供することが非常に困難になる。加えて、LEO衛星は、一般的には、非常に限られた信号処理リソースを有する「ベントパイプ」衛星である。その結果、LEO衛星内の電力増幅器によって引き起こされた非線形ひずみを補償するプレひずみ技法は、実際的でないことがある。この非線形ひずみにより、ユーザ端末がLEO衛星から受信された信号からのデータを正確に復調することが困難になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、ユーザ端末がLEO衛星から受信された信号のひずみを補償する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の態様は、LEO衛星などの衛星から受信された信号の振幅ひずみおよび/または位相ひずみを低減するための装置および方法を対象とする。一例では、振幅位相シフトキーイング(APSK)を使用して変調された衛星信号のひずみを低減するための方法が開示される。方法は、衛星から、内円および外円に配置された複数の点を含むコンスタレーションにマッピングされたAPSK変調シンボルを含む信号を受信するステップと、受信されたAPSK変調シンボルに基づいて、コンスタレーションの内円の半径とコンスタレーションの外円の半径の比率を決定するステップと、決定された比率と基準比率の比較に少なくとも部分的に基づいて、補正信号を生成するステップと、補正信号に少なくとも部分的に基づいて、受信された信号のひずみを補償するステップとを含み得る。
【０００８】
別の例では、APSKを使用して変調された衛星信号のひずみを低減するためのユーザ端末が開示される。ユーザ端末は、1つまたは複数のプロセッサと、命令を記憶するように構成されたメモリとを含み得る。1つまたは複数のプロセッサによる命令の実行は、ユーザ端末に、衛星から、内円および外円に配置された複数の点を含むコンスタレーションにマッピングされたAPSK変調シンボルを含む信号を受信させ、受信されたAPSK変調シンボルに基づいて、コンスタレーションの内円の半径とコンスタレーションの外円の半径の比率を決定させ、決定された比率と基準比率の比較に少なくとも部分的に基づいて、補正信号を生成させ、補正信号に少なくとも部分的に基づいて、受信された信号のひずみを補償させることができる。
【０００９】
別の例では、APSKを使用して変調された衛星信号のひずみを低減するためのユーザ端末が開示される。ユーザ端末は、受信されたAPSK変調シンボルに基づいて、コンスタレーションの内円の半径とコンスタレーションの外円の半径の比率を決定するための手段と、決定された比率と基準比率の比較に少なくとも部分的に基づいて、補正信号を生成するための手段と、補正信号に少なくとも部分的に基づいて、受信された信号のひずみを補償するための手段とを含み得る。
【００１０】
別の例では、非一時的コンピュータ可読媒体が開示される。非一時的コンピュータ可読媒体は、ユーザ端末の1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、ユーザ端末に、APSKを使用して変調された衛星信号のひずみを低減させる命令を記憶し得る。1つまたは複数のプロセッサによる命令の実行は、ユーザ端末に、衛星から、内円および外円に配置された複数の点を含むコンスタレーションにマッピングされたAPSK変調シンボルを含む信号を受信するステップと、受信されたAPSK変調シンボルに基づいて、コンスタレーションの内円の半径とコンスタレーションの外円の半径の比率を決定するステップと、決定された比率と基準比率の比較に少なくとも部分的に基づいて、補正信号を生成するステップと、補正信号に少なくとも部分的に基づいて、受信された信号のひずみを補償するステップとを含む動作を実行させることができる。
【００１１】
本開示の態様は例として示され、添付の図面の図に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】例示的な通信システムのブロック図である。
【図２】図1のゲートウェイの一例のブロック図である。
【図３】図1の衛星の一例のブロック図である。
【図４】図1のユーザ端末(UT)の一例のブロック図である。
【図５】図1のユーザ機器(UE)の一例のブロック図である。
【図６Ａ】16-APSK変調方式のための例示的な基準コンスタレーションを示す図である。
【図６Ｂ】16-APSK変調方式のための1つの例示的なひずんだコンスタレーションを示す図である。
【図６Ｃ】16-APSK変調方式のための別の例示的なひずんだコンスタレーションを示す図である。
【図７Ａ】例示的な実装形態による、図3のそれぞれの電力増幅器の第1の例示的な動作点を示す図である。
【図７Ｂ】例示的な実装形態による、図3のそれぞれの電力増幅器の第2の例示的な動作点を示す図である。
【図７Ｃ】例示的な実装形態による、図3のそれぞれの電力増幅器の第3の例示的な動作点を示す図である。
【図８Ａ】例示的な実装形態による、図4のユーザ端末内で使用され得る1つの例示的なトランシーバを示す図である。
【図８Ｂ】例示的な実装形態による、図4のユーザ端末内で使用され得る別の例示的なトランシーバを示す図である。
【図９】例示的な実装形態による例示的なポストひずみ回路のブロック図である。
【図１０】例示的な実装形態による例示的なユーザ端末のブロック図である。
【図１１】例示的な実装形態による、受信された衛星信号のポストひずみ補償のための例示的な動作を示す例示的なフローチャートである。
【図１２】例示的な実装形態による、受信された衛星信号のポストひずみ補償のための別の例示的な動作を示す例示的なフローチャートである。
【図１３】本明細書で教示するように、受信された衛星信号に関連付けられたひずみを補償するように構成された装置のいくつかの例示的な態様の別のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面全体を通して、同様の参照番号は対応する部分を指す。
【００１４】
本明細書で説明する例示的な実装形態は、ユーザ端末などの受信デバイスが、たとえば、衛星内に設けられた1つまたは複数の電力増幅器の非線形特性によって引き起こされた、受信された衛星信号の振幅ひずみおよび/または位相ひずみを補償することを可能にし得る。以下でより詳細に説明するように、受信デバイスは、受信された衛星信号における振幅ひずみおよび/または位相ひずみの量を決定し、振幅ひずみおよび/または位相ひずみの決定された量に基づいて補正信号を生成し、次いで、受信された衛星信号の振幅ひずみおよび/または位相ひずみを補償するために、受信された衛星信号を補正信号と混合するように構成された、ポストひずみ回路および/または1つもしくは複数のプロセッサを含み得る。
【００１５】
例示的な実装形態の場合、衛星は、振幅位相シフトキーイング(APSK)を使用して変調された信号をひずませる、いくつかの電力増幅器を含み得る。ユーザ端末などの受信機は、内円および外円に配置された複数の点を含むコンスタレーションにマッピングされたAPSK変調シンボルを含む衛星信号を受信し得る。受信機は、受信されたAPSK変調シンボルに基づいて、コンスタレーションの内円の半径とコンスタレーションの外円の半径の比率を決定し、次いで、決定された比率と基準比率の比較に少なくとも部分的に基づいて、補正信号を生成し得る。次いで、受信機は、補正信号に少なくとも部分的に基づいて、受信された信号の振幅ひずみを補償し得る。いくつかの態様の場合、補正信号は、衛星内の1つまたは複数の電力増幅器の動作点を示し得る。次いで、受信機は、ひずみ補償信号を生成するために、補正信号を受信された信号と混合し、その後、衛星から送信されたデータを復元するために、ひずみ補償信号を復調し得る。
【００１６】
基準比率は、内円の基準(または予想)半径と外円の基準(または予想)半径の比率であり得る。受信機に知られていることがある基準比率は、内円の半径と外円の半径の予想比率を示し得る。いくつかの態様の場合、基準比率は、衛星から送信されたパイロット信号を使用して決定され得る。
【００１７】
いくつかの実装形態の場合、受信機はまた、たとえば、コンスタレーションの位相回転の量に少なくとも部分的に基づいて補正信号を生成することによって、受信された信号の位相ひずみを補償し得る。より具体的には、受信機は、受信されたAPSK変調シンボルの位相情報を決定し、次いで、決定された位相情報を基準位相情報と比較し得る。その場合、補正信号の生成は、決定された位相情報と基準位相情報の比較に少なくとも部分的に基づき得る。
【００１８】
特定の例を対象とする以下の説明および関連する図面において、本開示の態様について説明する。本開示の範囲から逸脱することなく、代替例が考案され得る。加えて、本開示の関連する詳細を不明瞭にしないように、よく知られている要素については詳細に説明しないか、または省略する。
【００１９】
「例示的な」という語は、本明細書では、「例、事例、または例示としての役割を果たすこと」を意味するために使用される。「例示的な」として本明細書で説明するいずれの態様も、必ずしも他の態様よりも好ましいか、または有利であると解釈されるべきではない。同様に、「態様」という用語は、すべての態様が、論じられた特徴、利点、または動作モードを含むことを必要としない。
【００２０】
本明細書で使用する用語は、特定の態様のみについて説明することを目的としており、態様を限定するものではない。本明細書で使用する単数形「a」、「an」および「the」は、文脈が別段に明確に示さない限り、複数形も含むものとする。「備える(comprises)」、「備える(comprising)」、「含む(includes)」、または「含む(including)」という用語は、本明細書で使用するとき、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、または構成要素の存在を明示するが、1つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、またはそれらのグループの存在または追加を除外しないことがさらに理解されよう。さらに、「または」という語は、ブール演算子「OR」と同じ意味を有し、すなわち、「いずれか」および「両方」の可能性を含み、別段に明記されていない限り、「排他的論理和」(「XOR」)に限定されないことを理解されたい。2つの隣接する語の間の記号「/」は、別段に明記されていない限り、「or」と同じ意味を有することも理解されたい。さらに、「〜に接続される」、「〜に結合される」、または「〜と通信している」などの句は、別段に明記されていない限り、直接接続に限定されない。
【００２１】
さらに、多くの態様について、たとえば、コンピューティングデバイスの要素によって実行されるべきアクションのシーケンスに関して説明する。本明細書で説明する様々なアクションは、特定の回路、たとえば、中央処理ユニット(CPU)、グラフィック処理ユニット(GPU)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、または様々な他のタイプの汎用もしくは専用のプロセッサもしくは回路によって実行されてもよく、1つまたは複数のプロセッサによって実行されるプログラム命令によって実行されてもよく、あるいは両方の組合せによって実行されてもよいことが認識されよう。加えて、本明細書で説明するこれらのアクションのシーケンスは、実行時に、関連するプロセッサに本明細書で説明する機能を実行させる、対応するコンピュータ命令のセットを記憶した任意の形態のコンピュータ可読記憶媒体内で完全に具現化されるものと見なされ得る。したがって、本開示の様々な態様は、請求される主題の範囲内にそのすべてが入ることが企図されている、いくつかの異なる形態において具現化され得る。加えて、本明細書で説明する態様ごとに、任意のそのような態様の対応する形態について、たとえば、説明するアクションを実行する「ように構成された論理」として本明細書で説明する場合がある。
【００２２】
以下の説明では、本開示の完全な理解を与えるために、具体的な構成要素、回路、およびプロセスの例などの多数の具体的な詳細が記載される。本明細書で使用する「結合された」という用語は、1つまたは複数の介在する構成要素または回路に直接接続されるか、またはそれらを介して接続されることを意味する。また、以下の説明では、説明の目的で、本開示の完全な理解を与えるために具体的な名称が記載される。しかしながら、これらの具体的な詳細が本開示の様々な態様を実践するのに必要とされない場合があることは当業者には明らかであろう。他の事例では、本開示を不明瞭にすることを回避するために、よく知られている回路およびデバイスは、ブロック図の形態で示されている。本開示の様々な態様は、本明細書で説明する特定の例に限定されるものと解釈されるべきではなく、むしろ、その範囲内に添付の特許請求の範囲によって定義されるすべての実装形態を含むものと解釈されるべきである。
【００２３】
図1は、非静止軌道、たとえば、地球低軌道(LEO)内の(例示を明快にするために1つの衛星300しか示されていないが)複数の衛星と、衛星300と通信しているゲートウェイ200と、衛星300と通信している複数のユーザ端末(UT)400および401と、UT400および401とそれぞれ通信している複数のユーザ機器(UE)500および501とを含む衛星通信システム100の一例を示す。各UE500または501は、モバイルデバイス、電話、スマートフォン、タブレット、ラップトップコンピュータ、コンピュータ、ウェアラブルデバイス、スマートウォッチ、オーディオビジュアルデバイス、またはUTと通信する能力を含む任意のデバイスなどのユーザデバイスであり得る。加えて、UE500および/またはUE501は、1つまたは複数のエンドユーザデバイスと通信するために使用されるデバイス(たとえば、アクセスポイント、スモールセルなど)であり得る。図1に示す例では、UT400およびUE500は、(順方向アクセスリンクおよび戻りアクセスリンクを有する)双方向アクセスリンクを介して互いと通信し、同様に、UT401およびUE501は、別の双方向アクセスリンクを介して互いと通信する。別の実装形態では、1つまたは複数の追加のUE(図示せず)は、受信のみを行い、したがって、順方向アクセスリンクのみを使用してUTと通信するように構成され得る。別の実装形態では、1つまたは複数の追加のUE(図示せず)はまた、UT400またはUT401と通信し得る。代替的に、UTおよび対応するUEは、たとえば、衛星と直接通信するための一体型衛星トランシーバおよびアンテナを有する携帯電話などの、単一の物理デバイスの一体部分であり得る。
【００２４】
UT400は、衛星300から受信された信号の振幅ひずみおよび/または位相ひずみを補償するポストひずみ回路831を含み得る。たとえば、衛星300内に設けられた電力増幅器の非線形特性は、電力増幅器によって増幅され、さらには後でUT400に送信される、信号の振幅ひずみおよび/または位相ひずみを引き起こし得る。結果として生じる、受信された信号の振幅ひずみおよび/または位相ひずみは、UT400が受信された信号上で変調されたデータを復号する能力を低下させ得る。図8A〜図8Bおよび図9に関して以下でより詳細に説明するように、ポストひずみ回路831は、UT400が変調されたデータを適切に復号できるように、受信された信号を「線形化する」ために使用され得る。簡単にするために図1には示されていないが、UT401も、ポストひずみ回路831を含み得る。
【００２５】
ゲートウェイ200は、インターネット108または1つもしくは複数の他のタイプのパブリックネットワーク、セミプライベートネットワークもしくはプライベートネットワークへのアクセスを有し得る。図1に示す例では、ゲートウェイ200は、インフラストラクチャ106と通信しており、インフラストラクチャ106は、インターネット108または1つもしくは複数の他のタイプのパブリックネットワーク、セミプライベートネットワークもしくはプライベートネットワークにアクセスすることが可能である。ゲートウェイ200はまた、たとえば、光ファイバネットワークまたは公衆交換電話網(PSTN)110などの地上線ネットワークを含む、様々なタイプの通信バックホールに結合され得る。さらに、代替実装形態では、ゲートウェイ200は、インフラストラクチャ106を使用せずに、インターネット108、PSTN110、または1つもしくは複数の他のタイプのパブリックネットワーク、セミプライベートネットワークもしくはプライベートネットワークにインターフェースし得る。またさらに、ゲートウェイ200は、インフラストラクチャ106を介してゲートウェイ201などの他のゲートウェイと通信してもよく、または代替的に、インフラストラクチャ106を使用せずにゲートウェイ201と通信するように構成されてもよい。インフラストラクチャ106は、全体的にまたは部分的に、ネットワーク制御センター(NCC)、衛星制御センター(SCC)、ワイヤードおよび/もしくはワイヤレスのコアネットワーク、ならびに/または衛星通信システム100の動作および/もしくは衛星通信システム100との通信を容易にするために使用される任意の他の構成要素もしくはシステムを含み得る。
【００２６】
両方の方向での衛星300とゲートウェイ200との間の通信は、フィーダリンクと呼ばれ、両方の方向での衛星とUT400および401の各々との間の通信は、サービスリンクと呼ばれる。衛星300からゲートウェイ200またはUT400および401のうちの1つであり得る地上局への信号経路は、総称的にダウンリンクと呼ばれる場合がある。地上局から衛星300への信号経路は、総称的にアップリンクと呼ばれる場合がある。加えて、図示のように、信号は、順方向リンクおよび戻り方向リンクまたは逆方向リンクなどの、全般的な方向性を有することができる。したがって、ゲートウェイ200から始まり、衛星300を介してUT400において終わる方向における通信リンクは、順方向リンクと呼ばれ、UT400から始まり、衛星300を介してゲートウェイ200において終わる方向における通信リンクは、戻り方向リンクまたは逆方向リンクと呼ばれる。したがって、図1では、ゲートウェイ200から衛星300への信号経路を「順方向フィーダリンク」と示し、衛星300からゲートウェイ200への信号経路を「戻り方向フィーダリンク」と示している。同様にして、図1では、各UT400または401から衛星300への信号経路を「戻り方向サービスリンク」と示し、衛星300から各UT400または401への信号経路を「順方向サービスリンク」と示している。
【００２７】
図2は、図1のゲートウェイ201にも当てはまり得る、ゲートウェイ200の例示的なブロック図である。ゲートウェイ200は、いくつかのアンテナ205、RFサブシステム210、デジタルサブシステム220、公衆交換電話網(PSTN)インターフェース230、ローカルエリアネットワーク(LAN)インターフェース240、ゲートウェイインターフェース245、およびゲートウェイコントローラ250を含むことが示されている。RFサブシステム210は、アンテナ205およびデジタルサブシステム220に結合される。デジタルサブシステム220は、PSTNインターフェース230、LANインターフェース240、およびゲートウェイインターフェース245に結合される。ゲートウェイコントローラ250は、RFサブシステム210、デジタルサブシステム220、PSTNインターフェース230、LANインターフェース240、およびゲートウェイインターフェース245に結合される。
【００２８】
いくつかのRFトランシーバ212、RFコントローラ214、およびアンテナコントローラ216を含み得るRFサブシステム210は、順方向フィーダリンク301Fを介して衛星300に通信信号を送信することができ、戻り方向フィーダリンク301Rを介して衛星300から通信信号を受信することができる。簡単にするために図示されていないが、RFトランシーバ212の各々は、送信チェーンおよび受信チェーンを含み得る。各受信チェーンは、受信された通信信号をよく知られているやり方でそれぞれ増幅およびダウンコンバートするために、低雑音増幅器(LNA)およびダウンコンバータ(たとえば、混合器)を含み得る。加えて、各受信チェーンは、受信された通信信号を(たとえば、デジタルサブシステム220による処理のために)アナログ信号からデジタル信号に変換するために、アナログデジタルコンバータ(ADC)を含み得る。各送信チェーンは、衛星300に送信されるべき通信信号をよく知られているやり方でそれぞれアップコンバートおよび増幅するために、アップコンバータ(たとえば、混合器)および電力増幅器(PA)を含み得る。加えて、各送信チェーンは、デジタルサブシステム220から受信されたデジタル信号を衛星300に送信されるべきアナログ信号に変換するために、デジタルアナログコンバータ(DAC)を含み得る。
【００２９】
RFコントローラ214は、いくつかのRFトランシーバ212の様々な態様(たとえば、キャリア周波数の選択、周波数および位相の較正、利得の設定など)を制御するために使用され得る。アンテナコントローラ216は、アンテナ205の様々な態様(たとえば、ビームフォーミング、ビームステアリング、利得の設定、周波数同調など)を制御し得る。
【００３０】
デジタルサブシステム220は、いくつかのデジタル受信機モジュール222、いくつかのデジタル送信機モジュール224、ベースバンドプロセッサ226、および制御プロセッサ228を含み得る。デジタルサブシステム220は、RFサブシステム210から受信された通信信号を処理し、処理された通信信号をPSTNインターフェース230および/またはLANインターフェース240に転送することができ、PSTNインターフェース230および/またはLANインターフェース240から受信された通信信号を処理し、処理された通信信号をRFサブシステム210に転送することができる。
【００３１】
各デジタル受信機モジュール222は、ゲートウェイ200とUT400との間の通信を管理するために使用される信号処理要素に対応し得る。RFトランシーバ212の受信チェーンのうちの1つは、入力信号を複数のデジタル受信機モジュール222に与え得る。いくつかのデジタル受信機モジュール222は、任意の所与の時間に処理されている衛星ビームおよびあり得るダイバーシティモード信号のすべてを受け入れるために使用され得る。簡単にするために図示されていないが、各デジタル受信機モジュール222は、1つまたは複数のデジタルデータ受信機、サーチャ受信機、ならびにダイバーシティ合成器および復号器回路を含み得る。サーチャ受信機は、キャリア信号の適切なダイバーシティモードを探索するために使用されることがあり、パイロット信号(または他の比較的固定されたパターンの強い信号)を探索するために使用されることがある。
【００３２】
デジタル送信機モジュール224は、衛星300を介してUT400に送信されるべき信号を処理し得る。簡単にするために図示されていないが、各デジタル送信機モジュール224は、送信のためにデータを変調する送信変調器を含み得る。各送信変調器の送信電力は、(1)干渉低減およびリソース割振りの目的で最小レベルの電力を適用し、(2)送信経路の減衰および他の経路転送特性を補償することが必要とされるときに適切なレベルの電力を適用することができる、対応するデジタル送信電力コントローラ(簡単にするために図示されていない)によって制御され得る。
【００３３】
デジタル受信機モジュール222、デジタル送信機モジュール224、およびベースバンドプロセッサ226に結合される制御プロセッサ228は、限定はしないが、信号処理、タイミング信号生成、電力制御、ハンドオフ制御、ダイバーシティ合成、およびシステムインターフェースなどの機能を実施するために、コマンド信号および制御信号を与え得る。
【００３４】
制御プロセッサ228はまた、パイロットの生成および電力、同期、ならびにページングチャネル信号およびその送信電力コントローラへの結合(簡単にするために図示されていない)を制御し得る。パイロットチャネルは、データによって変調されない信号であり、反復的な変化しないパターンまたは変動しないフレーム構造タイプ(パターン)もしくはトーンタイプの入力を使用し得る。たとえば、パイロット信号のためのチャネルを形成するために使用される直交関数は、一般に、すべて1もしくはすべて0などの定数値、または、1と0が散在する構造化されたパターンなどのよく知られている反復的なパターンを有する。
【００３５】
ベースバンドプロセッサ226は、当技術分野でよく知られており、したがって、本明細書では詳細に説明しない。たとえば、ベースバンドプロセッサ226は、(限定はしないが)コーダ、データモデム、ならびにデジタルデータの切替え構成要素および記憶構成要素などの、様々な既知の要素を含み得る。
【００３６】
PSTNインターフェース230は、図1に示すように、直接または追加のインフラストラクチャ106を介してのいずれかで、外部PSTNに通信信号を与え、外部PSTNから通信信号を受信することができる。PSTNインターフェース230は、当技術分野でよく知られており、したがって、本明細書では詳細に説明しない。他の実装形態の場合、PSTNインターフェース230は、省略されることがあるか、または、ゲートウェイ200を地上ベースのネットワーク(たとえば、インターネット)に接続する任意の他の適切なインターフェースと置き換えられることがある。
【００３７】
LANインターフェース240は、通信信号を外部LANに与え、外部LANから通信信号を受信することができる。たとえば、LANインターフェース240は、図1に示すように、直接または追加のインフラストラクチャ106を介してのいずれかで、インターネット108に結合され得る。LANインターフェース240は、当技術分野でよく知られており、したがって、本明細書では詳細に説明しない。
【００３８】
ゲートウェイインターフェース245は、通信信号を図1の衛星通信システム100に関連付けられた1つまたは複数の他のゲートウェイ(および/または、簡単にするために図示されていない、他の衛星通信システムに関連付けられたゲートウェイ)に与え、これらのゲートウェイから通信信号を受信することができる。いくつかの実装形態の場合、ゲートウェイインターフェース245は、1つまたは複数の専用の通信回線またはチャネル(簡単にするために図示されていない)を介して他のゲートウェイと通信し得る。他の実装形態の場合、ゲートウェイインターフェース245は、PSTN110および/またはインターネット108(図1も参照)などの他のネットワークを使用して他のゲートウェイと通信し得る。少なくとも1つの実装形態の場合、ゲートウェイインターフェース245は、インフラストラクチャ106を介して他のゲートウェイと通信し得る。
【００３９】
全体的なゲートウェイ制御は、ゲートウェイコントローラ250によって提供され得る。ゲートウェイコントローラ250は、ゲートウェイ200による衛星300のリソースの利用を計画し、制御することができる。たとえば、ゲートウェイコントローラ250は、傾向を分析し、トラフィック計画を生成し、衛星リソースを割り振り、衛星位置を監視(または追跡)し、ゲートウェイ200および/または衛星300の性能を監視することができる。ゲートウェイコントローラ250はまた、衛星300の軌道を維持および監視し、衛星使用情報をゲートウェイ200に中継し、衛星300の位置を追跡し、および/または衛星300の様々なチャネル設定を調整する、地上ベースの衛星コントローラ(簡単にするために図示されていない)に結合され得る。
【００４０】
図2に示す例示的な実装形態の場合、ゲートウェイコントローラ250は、ローカル時間、周波数、および位置基準251を含み、このローカル時間、周波数、および位置基準251は、ローカル時間および周波数の情報をRFサブシステム210、デジタルサブシステム220、ならびに/またはインターフェース230、240、および245に与え得る。時間および周波数の情報は、ゲートウェイ200の様々な構成要素を互いとおよび/または衛星300と同期させるために使用され得る。ローカル時間、周波数、および位置基準251はまた、衛星300の位置情報(たとえば、エフェメリスデータ)をゲートウェイ200の様々な構成要素に与え得る。さらに、ゲートウェイコントローラ250内に含まれるものとして図2に示すが、他の実装形態の場合、ローカル時間、周波数、および位置基準251は、ゲートウェイコントローラ250に(ならびに/またはデジタルサブシステム220およびRFサブシステム210のうちの1つもしくは複数に)結合された別個のサブシステムであり得る。
【００４１】
簡単にするために図2には示されていないが、ゲートウェイコントローラ250はまた、ネットワーク制御センター(NCC)および/または衛星制御センター(SCC)に結合され得る。たとえば、ゲートウェイコントローラ250は、たとえば、衛星300からエフェメリスデータを取り出すために、SCCが衛星300と直接通信することを可能にし得る。ゲートウェイコントローラ250はまた、ゲートウェイコントローラ250がそのアンテナ205のねらいを(たとえば、適切な衛星300に)正確に定め、ビーム送信をスケジュールし、ハンドオーバを協調させ、様々な他のよく知られている機能を実行することを可能にする、処理された情報を(たとえば、SCCおよび/またはNCCから)受信し得る。
【００４２】
図3は、例示のみを目的とする衛星300の例示的なブロック図である。特定の衛星構成は大幅に異なる場合があり、オンボード処理を含むことも含まないこともあることが諒解されよう。さらに、単一の衛星として示されているが、衛星間通信を使用する2つ以上の衛星が、ゲートウェイ200とUT400との間の機能的接続を提供することができる。開示は、任意の特定の衛星構成に限定されず、ゲートウェイ200とUT400との間の機能的接続を提供することができる任意の衛星または衛星の組合せは、本開示の範囲内と見なされ得ることが諒解されよう。一例では、衛星300は、順方向トランスポンダ310、戻りトランスポンダ320、発振器330、コントローラ340、順方向リンクアンテナ351〜352、および戻り方向リンクアンテナ361〜362を含むことが示されている。対応するチャネルまたは周波数帯域内の通信信号を処理し得る順方向トランスポンダ310は、第1のバンドパスフィルタ311(1)〜311(N)のそれぞれ1つ、第1のLNA312(1)〜312(N)のそれぞれ1つ、周波数変換器313(1)〜313(N)のそれぞれ1つ、第2のLNA314(1)〜314(N)のそれぞれ1つ、第2のバンドパスフィルタ315(1)〜315(N)のそれぞれ1つ、およびPA316(1)〜316(N)のそれぞれ1つを含み得る。PA316(1)〜316(N)の各々は、図3に示すように、アンテナ352(1)〜352(N)のそれぞれ1つに結合される。
【００４３】
それぞれの順方向経路FP(1)〜FP(N)の各々内で、第1のバンドパスフィルタ311は、それぞれの順方向経路FPのチャネルまたは周波数帯域内の周波数を有する信号成分を通過させ、それぞれの順方向経路FPのチャネルまたは周波数帯域外の周波数を有する信号成分をフィルタリングする。したがって、第1のバンドパスフィルタ311の通過帯域は、それぞれの順方向経路FPに関連付けられたチャネルの幅に対応する。第1のLNA312は、受信された通信信号を、周波数変換器313による処理に適したレベルまで増幅する。周波数変換器313は、それぞれの順方向経路FP内の通信信号の周波数を(たとえば、衛星300からUT400への送信に適した周波数に)変換する。第2のLNA314は、周波数変換された通信信号を増幅し、第2のバンドパスフィルタ315は、関連するチャネル幅の外側の周波数を有する信号成分をフィルタリングする。PA316は、フィルタリングされた信号を、それぞれのアンテナ352を介したUT400への送信に適した電力レベルまで増幅する。N個の戻り経路RP(1)〜RP(N)を含む戻りトランスポンダ320は、アンテナ361(1)〜361(N)を介して戻り方向サービスリンク302Rに沿ってUT400から通信信号を受信し、1つまたは複数のアンテナ362を介して戻り方向フィーダリンク301Rに沿って通信信号をゲートウェイ200に送信する。対応するチャネルまたは周波数帯域内の通信信号を処理し得る戻り経路RP(1)〜RP(N)の各々は、アンテナ361(1)〜361(N)のそれぞれ1つに結合され得、第1のバンドパスフィルタ321(1)〜321(N)のそれぞれ1つ、第1のLNA322(1)〜322(N)のそれぞれ1つ、周波数変換器323(1)〜323(N)のそれぞれ1つ、第2のLNA324(1)〜324(N)のそれぞれ1つ、および第2のバンドパスフィルタ325(1)〜325(N)のそれぞれ1つを含み得る。
【００４４】
それぞれの戻り経路RP(1)〜RP(N)の各々内で、第1のバンドパスフィルタ321は、それぞれの戻り経路RPのチャネルまたは周波数帯域内の周波数を有する信号成分を通過させ、それぞれの戻り経路RPのチャネルまたは周波数帯域外の周波数を有する信号成分をフィルタリングする。したがって、第1のバンドパスフィルタ321の通過帯域は、いくつかの実装形態の場合、それぞれの戻り経路RPに関連付けられたチャネルの幅に対応し得る。第1のLNA322は、すべての受信された通信信号を、周波数変換器323による処理に適したレベルまで増幅する。周波数変換器323は、それぞれの戻り経路RPの通信信号の周波数を(たとえば、衛星300からゲートウェイ200への送信に適した周波数に)変換する。第2のLNA324は、周波数変換された通信信号を増幅し、第2のバンドパスフィルタ325は、関連するチャネル幅の外側の周波数を有する信号成分をフィルタリングする。戻り経路RP(1)〜RP(N)からの信号が合成され、PA326を介して1つまたは複数のアンテナ362に与えられる。PA326は、合成された信号を、ゲートウェイ200への送信のために増幅する。
【００４５】
発振信号を生成する任意の適切な回路またはデバイスであり得る発振器330は、順方向局部発振器信号LO(F)を順方向トランスポンダ310の周波数変換器313(1)〜313(N)に与え、戻り局部発振器信号LO(R)を戻りトランスポンダ320の周波数変換器323(1)〜323(N)に与える。たとえば、LO(F)信号は、ゲートウェイ200から衛星300への信号の送信に関連付けられた周波数帯域から、衛星300からUT400への信号の送信に関連付けられた周波数帯域に通信信号を変換するために、周波数変換器313(1)〜313(N)によって使用され得る。LO(R)信号は、UT400から衛星300への信号の送信に関連付けられた周波数帯域から、衛星300からゲートウェイ200への信号の送信に関連付けられた周波数帯域に通信信号を変換するために、周波数変換器323(1)〜323(N)によって使用され得る。
【００４６】
順方向トランスポンダ310、戻りトランスポンダ320、および発振器330に結合されるコントローラ340は、(限定はしないが)チャネル割振りを含む、衛星300の様々な動作を制御し得る。一態様では、コントローラ340は、プロセッサに結合されたメモリ(簡単にするために図示されていない)を含み得る。メモリは、プロセッサによって実行されると、衛星300に(限定はしないが)図10および図11に関して本明細書で説明する動作を含む動作を実行させる命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体(たとえば、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリ、ハードドライブなどの1つまたは複数の不揮発性メモリ要素)を含み得る。
【００４７】
UT400または401において使用するためのトランシーバの一例が図4に示されている。図4では、少なくとも1つのアンテナ410が(たとえば、衛星300から)順方向リンク通信信号を受信するために設けられ、順方向リンク通信信号はアナログ受信機414に転送され、そこでダウンコンバートされ、増幅され、デジタル化される。デュプレクサ要素412は、同じアンテナが送信機能と受信機能の両方をサービスすることを可能にするために使用されることが多い。代替的に、UTトランシーバは、異なる送信周波数および受信周波数において動作するための別個のアンテナを利用し得る。
【００４８】
アナログ受信機414によって出力されたデジタル通信信号は、少なくとも1つのデジタルデータ受信機416Aおよび少なくとも1つのサーチャ受信機418に転送される。当業者には明らかであろうように、追加のデジタルデータ受信機416B〜416Nは、許容できるレベルのトランシーバの複雑さに応じて、所望のレベルの信号ダイバーシティを取得するために使用され得る。
【００４９】
少なくとも1つのユーザ端末制御プロセッサ420は、デジタルデータ受信機416A〜416Nおよびサーチャ受信機418に結合される。制御プロセッサ420は、機能の中でも、基本的な信号処理、タイミング、電力およびハンドオフの制御または協調、ならびに信号キャリアに使用される周波数の選択を提供する。制御プロセッサ420によって実行され得る別の基本的な制御機能は、様々な信号波形を処理するために使用されるべき機能の選択または操作である。制御プロセッサ420による信号処理は、相対信号強度の決定および様々な関係する信号パラメータの計算を含むことができる。タイミングおよび周波数などの信号パラメータのそのような計算は、測定における効率または速度の向上または制御処理リソースの割振りの改善をもたらすための、追加のまたは別個の専用回路の使用を含み得る。
【００５０】
デジタルデータ受信機416A〜416Nの出力は、ユーザ端末内のデジタルベースバンド回路422に結合される。デジタルベースバンド回路422は、たとえば、図1に示すように、UE500との間で情報を転送するために使用される処理要素および提示要素を備える。図4を参照すると、ダイバーシティ信号処理が利用される場合、デジタルベースバンド回路422は、ダイバーシティ合成器および復号器を備え得る。これらの要素の一部は、制御プロセッサ420の制御下で、または制御プロセッサ420と通信して動作することもできる。
【００５１】
音声または他のデータが、ユーザ端末から発信する出力メッセージまたは通信信号として準備されるとき、デジタルベースバンド回路422は、送信のための所望のデータを受信し、記憶し、処理し、他の方法で準備するために使用される。デジタルベースバンド回路422は、このデータを制御プロセッサ420の制御下で動作する送信変調器426に与える。送信変調器426の出力は、電力コントローラ428に転送され、電力コントローラ428は、アンテナ410から衛星(たとえば、衛星300)への出力信号の最終的な送信のために、出力電力制御を送信電力増幅器430に提供する。
【００５２】
図4では、UTトランシーバは、制御プロセッサ420に関連付けられたメモリ432も含む。メモリ432は、制御プロセッサ420が実行するための命令、ならびに制御プロセッサ420が処理するためのデータを含み得る。
【００５３】
図4に示す例では、UT400は、たとえば、UT400の時間および周波数の同期を含む様々な用途のために、ローカル時間、周波数および/または位置情報を制御プロセッサ420に与え得る、任意選択のローカル時間、周波数および/または位置基準434(たとえば、GPS受信機)も含む。
【００５４】
デジタルデータ受信機416A〜Nおよびサーチャ受信機418は、特定の信号を復調し、追跡するために、信号相関要素を用いて構成される。サーチャ受信機418は、パイロット信号、または他の比較的固定されたパターンの強い信号を探索するために使用され、デジタルデータ受信機416A〜Nは、検出されたパイロット信号に関連付けられた他の信号を復調するために使用される。しかしながら、デジタルデータ受信機416は、獲得後にパイロット信号を追跡して、信号チップエネルギーと信号雑音の比率を正確に決定し、パイロット信号強度を定式化するために割り当てられ得る。したがって、これらのユニットの出力は、パイロット信号または他の信号におけるエネルギー、またはこれらの信号の周波数を決定するために監視され得る。これらの受信機は、復調されている信号についての現在の周波数およびタイミング情報を制御プロセッサ420に与えるために監視され得る周波数追跡要素も利用する。
【００５５】
加えて、デジタルデータ受信機416A〜Nのうちの1つまたは複数は、衛星300から受信された信号の振幅ひずみおよび/または位相ひずみを補償するポストひずみ回路831を含み得る。たとえば、衛星300内に設けられた電力増幅器の非線形特性は、電力増幅器によって増幅され、さらには後でUT400に送信される、信号の振幅ひずみおよび/または位相ひずみを引き起こし得る。結果として生じる、受信された信号の振幅ひずみおよび/または位相ひずみは、UT400が受信された信号上で変調されたデータを復号する能力を低下させ得る。図8A〜図8Bおよび図9に関して以下でより詳細に説明するように、ポストひずみ回路831は、UT400が変調されたデータを適切に復号できるように、受信された信号を「線形化する」ために使用され得る。簡単にするために図4には示されていないが、デジタルデータ受信機416A〜Nのうちの他のものも、ポストひずみ回路831を含み得る。
【００５６】
制御プロセッサ420は、受信された信号が、同じ周波数帯域にスケーリングされるときに発振器周波数からどの程度までオフセットされるかを決定するために、そのような情報を適宜に使用し得る。この情報ならびに周波数誤差および周波数シフトに関する他の情報は、必要に応じてストレージまたはメモリ要素432に記憶され得る。
【００５７】
制御プロセッサ420はまた、UT400と1つまたは複数のUEとの間の通信を可能にするために、UEインターフェース回路450に結合され得る。UEインターフェース回路450は、必要に応じて、様々なUE構成との通信用に構成されてもよく、したがって、サポートされる様々なUEと通信するために利用される様々な通信技術に応じて、様々なトランシーバおよび関連する構成要素を含み得る。たとえば、UEインターフェース回路450は、1つまたは複数のアンテナ、ワイドエリアネットワーク(WAN)トランシーバ、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)トランシーバ、ローカルエリアネットワーク(LAN)インターフェース、公衆交換電話網(PSTN)インターフェースおよび/またはUT400と通信している1つもしくは複数のUEと通信するように構成された他の既知の通信技術を含み得る。
【００５８】
図5は、図1のUE501にも当てはまり得る、UE500の一例を示すブロック図である。図5に示すUE500は、たとえば、モバイルデバイス、ハンドヘルドコンピュータ、タブレット、ウェアラブルデバイス、スマートウォッチ、または、ユーザと対話することが可能な任意のタイプのデバイスであり得る。加えて、UEは、様々な最終的なエンドユーザデバイスにおよび/または様々なパブリックネットワークもしくはプライベートネットワークに接続性を提供するネットワーク側デバイスであり得る。図5に示す例では、UE500は、LANインターフェース502、1つまたは複数のアンテナ504、ワイドエリアネットワーク(WAN)トランシーバ506、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)トランシーバ508、および衛星測位システム(SPS)受信機510を備え得る。SPS受信機510は、全地球測位システム(GPS)、全地球航法衛星システム(GLONASS)および/または任意の他の全地球衛星もしくは地域衛星ベースの測位システムに適合し得る。代替態様では、UE500は、たとえば、LANインターフェース502、WANトランシーバ506、および/またはSPS受信機510を伴うまたは伴わない、Wi-FiトランシーバなどのWLANトランシーバ508を含み得る。さらに、UE500は、LANインターフェース502、WANトランシーバ506、WLANトランシーバ508および/またはSPS受信機510を伴うまたは伴わない、Bluetooth(登録商標)、ZigBeeおよび他の既知の技術などの追加のトランシーバを含み得る。したがって、UE500について示す要素は、単に例示的な構成として提供され、本明細書で開示する様々な態様によるUEの構成を限定するものではない。
【００５９】
図5に示す例では、プロセッサ512は、LANインターフェース502、WANトランシーバ506、WLANトランシーバ508およびSPS受信機510に接続される。任意選択で、動きセンサ514および他のセンサも、プロセッサ512に結合され得る。
【００６０】
メモリ516は、プロセッサ512に接続される。一態様では、メモリ516は、図1に示すように、UT400に送信され得るおよび/またはUT400から受信され得るデータ518を含み得る。図5を参照すると、メモリ516は、たとえば、UT400と通信するためのプロセスステップを実行するためにプロセッサ512によって実行されるべき、記憶された命令520も含み得る。さらに、UE500は、たとえば、光、音または触覚の入力または出力を介してプロセッサ512の入力または出力をユーザにインターフェースするためのハードウェアおよびソフトウェアを含み得る、ユーザインターフェース522も含み得る。図5に示す例では、UE500は、ユーザインターフェース522に接続された、マイクロフォン/スピーカ524、キーパッド526、およびディスプレイ528を含む。代替的に、ユーザの触覚の入力または出力は、たとえば、タッチスクリーンディスプレイを使用することによって、ディスプレイ528と一体化され得る。やはり、図5に示す要素は、本明細書で開示するUEの構成を限定するものではなく、UE500に含まれる要素は、デバイスの最終用途およびシステムエンジニアの設計選択に基づいて変化することが諒解されよう。
【００６１】
加えて、UE500は、たとえば、図1に示すように、UT400と通信しているがUT400とは別個の、モバイルデバイスまたは外部ネットワーク側デバイスなどのユーザデバイスであり得る。代替的に、UE500およびUT400は、単一の物理デバイスの一体部分であり得る。
【００６２】
衛星のトランスポンダ内に設けられた電力増幅器(PA)の固有の非線形特性により、衛星300などの衛星から高い電力信号を送信することが困難である場合がある。より具体的には、電力増幅器は一般に、その動作特性が予測可能な、限られた線形動作領域を有する。たとえば、電力増幅器の動作温度および/または電力レベルが指定の範囲外である場合、電力増幅器は、受信デバイス(たとえば、UT400)への後続の送信のために増幅されているデータ信号を不必要にひずませる非線形方式で動作し始めることがある。結果として生じる信号ひずみは、受信デバイスにおいてデータエラーをもたらす可能性がある。
【００６３】
上述のように、衛星300は限られた処理能力を有する「ベントパイプ」衛星であるので、プレひずみ技法は、衛星300内に設けられた電力増幅器の固有の非線形特性を補償するための実現可能な解決策ではない。したがって、例示的な実装形態によれば、UT400は、衛星300から送信された信号に関連付けられたひずみを補償するために、ポストひずみ技法を使用し得る。
【００６４】
再び図3および図4を参照すると、衛星300の各順方向経路(FP)は、順方向サービスリンク302Fを介してUT400に送信されるべき信号を増幅するための関連する電力増幅器(PA)316を含む。衛星300によって消費される総電力のかなりの部分を占めることがあるPA316(1)〜316(N)は、UT400に送信されるべき増幅された信号のひずみを引き起こし得る非線形特性を示す。PA316(1)〜316(N)の効率を上げるために、PA316(1)〜316(N)の各々は飽和状態に追い込まれる(たとえば、飽和領域で動作させられる)ことがある。PA316(1)〜316(N)を飽和領域で動作させることは増幅器の効率を高めるが、信号ひずみももたらすことがあり、今度は信号ひずみが、UT400において復号エラーをもたらすことがある。
【００６５】
直交振幅変調(QAM)は、キャリア信号を変調することによってデータを送信するために使用され得る変調方式のタイプである。QAM「シンボル」は、特定のシンボル期間中に受信されたQAM信号の振幅および位相に基づいて、バイナリデータビットにマッピングされる。QAMシンボルのマッピングおよびデマッピングは一般に、「コンスタレーション」を使用して実行され、コンスタレーション上の各点は、(たとえば、振幅と位相情報のセットに対応する)QAMシンボルと(たとえば、ラベリングビットのセットに対応する)バイナリビットパターンの両方を表す。したがって、コンスタレーションは、バイナリデータビットを送信されるべきQAMシンボルにマッピングするために、ならびに受信されたQAMシンボルからバイナリデータを復元する(たとえば、デマッピングする)ために使用され得る。たとえば、M-QAMコンスタレーションは、M個のシンボルをM個のビットパターンにマッピングするために使用されることがあり、各ビットパターンは、L=log2(M)個のラベリングビットを含む。
【００６６】
QAM通信システムのデータレートは、QAMコンスタレーションサイズに正比例して変化する。たとえば、コンスタレーション点(M)の数が増加すると、シンボル期間中に通信され得るデータビット(L)の数も増加する(たとえば、L=log2(M))。コンスタレーションがより過密になるにつれて、コンスタレーション点の間の間隔(たとえば、「ユークリッド距離」)はより小さくなる。このことは、受信されたQAM信号からデータビットを復元するためにコンスタレーションを使用するときにシステムが許容することができる誤差限界を減少させる。さらに、送信チャネルおよび受信回路に欠陥が存在するので、受信された信号がひずむことがある。このことは、受信された信号においてビットエラーを引き起こすことがある。
【００６７】
16-QAM、64-QAM、および128-QAMなどのより高いレベルのQAMは、キャリア信号上にシンボルを変調するために多くの異なる振幅レベルおよび位相シフトレベルを利用し、したがって、(たとえば、4-QAMなどの)より低いレベルのQAMよりも雑音およびひずみを受けやすい。たとえば、16-QAM方式は、シンボルごとに4データビットを送信するために、3つの異なる振幅レベルおよび12個の異なる位相シフトを使用する。その結果、16-QAM(およびより高いQAMレベル)は一般に、ひずみを最小限に抑えるために線形電力増幅器を必要とする。しかしながら、線形電力増幅器は一般に、非線形電力増幅器ほど効率的ではなく、したがって、衛星300などのLEO衛星において使用するのに適切ではないことがある。
【００６８】
したがって、例示的な実装形態の場合、衛星300は、UT400への送信のためにキャリア信号上にデータを変調するために、16-APSK(振幅位相シフトキーイング)変調方式を使用し得る。DVB-S2X規格によって使用される16-APSK変調方式は、低いピーク対平均比(PAR:peak-to-average ratio)特性を有し、したがって、(たとえば、図3のPA316(1)〜316(N)などの)非線形電力増幅器を使用して増幅されるべき信号上にデータを変調するのに好適である。16-APSK変調方式は円形コンスタレーションを使用し、上記で説明したようにシンボルをバイナリデータパターンにマッピングするために使用され得る、コンスタレーション上の点は、(たとえば、16-QAM方式、64-QAM方式、128-QAM方式、および256-QAM方式に使用される正方形のコンスタレーションではなく)円形に配置される。
【００６９】
たとえば、図6Aは、16-APSK変調方式のための例示的な基準コンスタレーション600を示す。図6Aに示すように、基準コンスタレーション600は円形であり、それぞれ内円610および外円620に配置された複数の点601および602を含む。基準コンスタレーション600の点601および602の各々は、(本明細書では「APSK信号」と呼ばれることがある)APSK変調信号の振幅値(A)および位相値(Φ)によって定義され得る。より具体的には、第1のグループの4個の点601は内円610上に配置され、第2のグループの12個の点602は外円620上に配置される。内円610は第1の半径R1を有し、外円620は第2の半径R2を有する。本明細書では基準比率γREF=R1/R2として示され得る、第1の半径R1と第2の半径R2の比率は、理想的には一定値である。第1の半径R1はAPSK信号の第1の振幅値(A1)に対応し、第2の半径R2はAPSK信号の第2の振幅値(A2)に対応する。
【００７０】
したがって、内円610上のすべての点601(1)〜601(4)は、第1の振幅値A1および位相値Φ=π/(N*4)によって定義され得、ここで、Nは1から4まで(両端値を含む)の整数値である。外円620上のすべての点602(1)〜602(12)は、第2の振幅値A2および位相値Φ=π/(M*12)によって定義され得、ここで、Mは1から12まで(両端値を含む)の整数値である。したがって、内円610上の点601(1)〜601(4)にマッピングされたシンボルは、同じ振幅A1を有し、Φ1=π/4ラジアンだけ位相が分離され、外円620上の点602(1)〜602(12)にマッピングされたシンボルは、同じ振幅A2を有し、Φ2=π/12ラジアンだけ位相が分離される。たとえば、内円610上の点601(1)は、A1に等しい振幅およびΦ=π/4に等しい位相を有するAPSK信号によって表されるシンボルにマッピングされ、外円620上の点602(1)は、A2に等しい振幅およびΦ=π/12に等しい位相を有するAPSK信号によって表されるシンボルにマッピングされる。
【００７１】
基準コンスタレーション600は、2個のみの異なる振幅値(A1およびA2)と12個の異なる位相値とを使用して16個の異なる4ビットバイナリデータパターンを表し得るので、APSK信号は、飽和領域で動作するように構成されるときのPA316(1)〜316(N)による増幅に好適である。再び図3を参照すると、PA316のそれぞれ1つがAPSK信号を増幅するために飽和領域で動作するとき、それぞれのPA316の固有の非線形特性がAPSK信号のひずみを引き起こすことがある。このひずみは、それぞれ第1の点601および第2の点602に関連付けられた相対的な振幅A1およびA2を変えることがあり、今度はそのことが、基準コンスタレーション600の、それぞれ内円610および外円620に関連付けられた第1の半径R1および第2の半径R2を変えることがある。
【００７２】
より具体的には、PA316(1)〜316(N)によってAPSK信号にもたらされる非線形ひずみは、増幅されたAPSK信号が、(たとえば、それぞれ、予想振幅値A1およびA2ではなく)基準コンスタレーション600の内円610上の点601にマッピングされたシンボルに対してA1'の振幅値を有し、基準コンスタレーション600の外円620上の点602にマッピングされたシンボルに対してA2'の振幅値を有することを引き起こすことがある。その結果、たとえば、基準コンスタレーション600の内円610上の点601がもはや第1の振幅値A1に対応しない場合があり、基準コンスタレーション600の外円620上の点602がもはや第2の振幅値A2に対応しない場合があるので、ひずんだAPSK信号内で符号化されたシンボルをデマッピングするために図6Aの基準コンスタレーション600を使用することは、復号エラーをもたらすことがある。
【００７３】
たとえば、図6Bは、図6Aの基準コンスタレーション600の振幅がひずんだバージョンであるコンスタレーション650を示す。ひずんだコンスタレーション650は、ひずんだAPSK信号に対応することがあり、その結果として、たとえば、受信機は、ひずんだAPSK信号からデータを適切に復元するために、基準コンスタレーション600ではなく、ひずんだコンスタレーション650を使用することを必要とし得る。より具体的には、ひずんだコンスタレーション650の内円610'の半径は基準半径R1よりも小さい値R1'を有し、ひずんだコンスタレーション650の外円620'の半径は基準半径R2よりも小さい値R2'を有する。第1の「ひずんだ」半径R1'はひずんだAPSK信号の第1の振幅値A1'に対応し、第2の「ひずんだ」半径R2'はひずんだAPSK信号の第2の振幅値A2'に対応する。本明細書ではひずんだ比率γDST=R1'/R2'として示され得る、第1のひずんだ半径R1'と第2のひずんだ半径R2'の比率は、以下でより詳細に説明するように、衛星300からUT400に送信されたAPSK信号のポストひずみ補償に使用され得る。
【００７４】
再び図6Aを参照すると、内円610上の点601にマッピングされたシンボルを含むように変調された信号の振幅A1は、外円620上の点602にマッピングされたシンボルを含むように変調された信号の振幅A2とは異なる(たとえば、それよりも小さい)ので、内円610にマッピングされたシンボルを含んでいる信号にもたらされる増幅器ひずみの量は、外円620にマッピングされたシンボルを含んでいる信号にもたらされる増幅器ひずみの量とは異なる(たとえば、それよりも小さい)ことがある。その結果、R1の値とR1'の値の差は、R2の値とR2'の値の差よりも小さい(たとえば、|R1-R1'|<|R2-R2'|)ことがあり、たとえば、その結果として、基準比率γREFおよびひずんだ比率γDSTは異なる値(たとえば、γREF≠γDST)になる。このようにして、図4のUT400内の受信機は、PA316(1)〜316(N)によってAPSK信号にもたらされる振幅ひずみの量を示す補正信号を生成するために、基準比率γREFをひずんだ比率γDSTと比較することができる。
【００７５】
衛星300内のPA316(1)〜316(N)の非線形特性はまた、点601および602をI軸およびQ軸を中心として回転させるやり方でAPSK信号をひずませることがある。たとえば、図6Cは、図6Aの基準コンスタレーション600の振幅および位相がひずんだバージョンであるコンスタレーション660を示す。ひずんだコンスタレーション660は、(たとえば、図6Aの基準コンスタレーション600および図6Bのひずんだコンスタレーション650と比較して)点601および602がI軸およびQ軸を中心として(反時計回りに)回転されることを除いて、図6Bのひずんだコンスタレーション650と同様である。より具体的には、APSK信号の非線形増幅器ひずみは、本明細書ではΔとして示される角度値だけ、点601および602の位相値を増加させている。たとえば、ひずんだコンスタレーション660の内円610'上の点601(1)〜601(4)にマッピングされたシンボルは依然として、Φ1=π/4ラジアンだけ位相が分離され、ひずんだコンスタレーション660の外円620'上の点602(1)〜602(12)にマッピングされたシンボルは依然として、Φ2=π/12ラジアンだけ位相が分離される。しかしながら、ひずんだコンスタレーション660のすべての点601および602の位相は、角度値Δだけ増加している。たとえば、ひずんだコンスタレーション660の点601(1)はΦ1'=π/4+Δに等しいひずんだ位相値を有し、ひずんだコンスタレーション660の点602(1)はΦ2'=π/12+Δに等しいひずんだ位相値を有する。このようにして、図4のUT400内の受信機は、PA316(1)〜316(N)によってAPSK信号にもたらされる位相ひずみの量を示す補正信号を生成するために、基準コンスタレーション600の点601〜602の位相情報をひずんだコンスタレーション660の点601〜602の位相情報と比較することができる。
【００７６】
PA316(1)〜316(N)のそれぞれ1つの動作点を示すこともある、生成された補正信号は、ひずみ補償APSK信号を生成するために、衛星300から受信されたAPSK信号と混合(または場合によっては合成)され得る。次いで、UTの受信機は、そのようなポストひずみ技法なしで可能となる場合よりも少ない復号エラーで、衛星300から送信されたシンボルを復元するために、結果として生じるひずみ補償APSK信号を復調し得る。したがって、以下でより詳細に説明するように、UTの受信機が生成された補正信号を使用して衛星300のPA316(1)〜316(N)の動作を効果的に「線形化する」能力は、図1の衛星システム100に関連付けられた衛星通信の品質を改善し得る。
【００７７】
さらに、少なくともいくつかの実装形態の場合、PA316(1)〜316(N)の動作点は、(1)基準コンスタレーション600の内円610にマッピングされたシンボルで変調された信号が、PA316(1)〜316(N)の線形領域で増幅され、(2)基準コンスタレーション600の外円620にマッピングされたシンボルで変調された信号が、PA316(1)〜316(N)の飽和領域で増幅されるように設定(または動的に調整)され得る。このようにしてPA316(1)〜316(N)の動作点を「事前調節する」ことによって、例示的な実装形態は、たとえば、γREFの値およびγDSTの値が同じにならないように、PA316(1)〜316(N)によってもたらされるひずみが、基準コンスタレーション600の外円620の半径R2よりも少ない量だけ基準コンスタレーション600の内円610の半径R1を縮小することを保証することができる。
【００７８】
たとえば、図7Aは、例示的な実装形態による、コンスタレーション点と電力増幅器動作領域との間の例示的な関係を示すグラフ700である。グラフ700は、PA316(1)〜316(N)のそれぞれ1つの入力エンベロープ(IN)の関数として出力エンベロープ(OUT)を表す曲線701を含むことが示されている。入力エンベロープ(IN)は、それぞれのPA316によって増幅されるべき信号の任意の適切な入力特性を表すことができ、出力エンベロープ(OUT)は、それぞれのPA316による増幅後の信号の任意の適切な出力特性を表すことができる。いくつかの態様では、入力エンベロープ(IN)は、それぞれのPA316に与えられた信号の入力電力レベルを表すことができ、出力エンベロープ(OUT)は、それぞれのPA316によって増幅された信号の出力電力レベルを表すことができる。他の態様では、入力エンベロープ(IN)は、それぞれのPA316による増幅前の信号の振幅(たとえば、入力電圧)レベルを表すことができ、出力エンベロープ(OUT)は、それぞれのPA316による増幅後の信号の振幅(たとえば、出力電圧)レベルを表すことができる。
【００７９】
曲線701によって示されるように、それぞれのPA316が線形領域で動作するとき、出力エンベロープ(OUT)は入力エンベロープ(IN)に正比例し、それぞれのPA316が飽和領域で動作するとき、出力エンベロープ(OUT)はもはや入力エンベロープ(IN)に正比例しない。より具体的には、それぞれのPA316が線形領域で動作する限り、信号の出力電圧は信号の入力電圧の増加に応答して増加し得るが、それぞれのPA316が飽和領域で動作するとき、信号の出力電圧は、(たとえば、それぞれのPA316が飽和するので)信号の入力電圧のさらなる増加にかかわらず、最大値(OUTMAX)を超えて増加しない。説明の目的で、線形領域と飽和領域との間の境界は、入力エンベロープしきい値(INTH)と出力エンベロープしきい値(OUTTH)とに対応するものとして図7Aに示されている。
【００８０】
図7Aに示すように、少なくともいくつかの実装形態の場合、それぞれのPA316の動作領域702は、APSK信号の第1の振幅値A1が線形動作領域に入り(たとえば、A1<INTH)、APSK信号の第2の振幅値A2が飽和動作領域に入る(たとえば、A2>INTH)ように設定され得る。その結果、基準コンスタレーション600の内円610上の点601にマッピングされたシンボルは、線形方式でそれぞれのPA316によって増幅され得、基準コンスタレーション600の外円620上の点602にマッピングされたシンボルは、非線形方式でそれぞれのPA316によって増幅され得る。したがって、それぞれのPA316の動作点を動作領域702内になるように設定することは、それぞれのPA316の効率を最適化する(たとえば、最大化する)ことができるだけでなく、基準コンスタレーション600の内円610上の点601にマッピングされたシンボルが基準コンスタレーション600の外円620上の点602にマッピングされたシンボルよりも少ないひずみを受けることを保証することもできる。上記で説明したように、半径値のひずんだ比率(γDST)が半径値の基準比率(γREF)とは異なることが望ましいので、このことは重要であり得る。したがって、少なくともいくつかの実装形態の場合、PA316(1)〜316(N)の動作点は、図7Aの動作領域702に入るように選択され(または動的に調整され)得る。
【００８１】
PA316(1)〜316(N)の動作点を曲線701の他の領域に設定することは、性能を劣化させることがある。たとえば、PA316(1)〜316(N)が(たとえば、第1の振幅値A1と第2の振幅値A2の両方についてAPSK信号が非線形方式で増幅されるように)あまりにも強く駆動される場合、増幅器ひずみによって引き起こされた基準コンスタレーション600の内円610の半径R1の縮小は、基準コンスタレーション600の外円620の半径R2の縮小と同じであることがある。図7Bは、完全に飽和領域内にある動作領域712内の動作点を有するそれぞれのPA316を示すグラフ710である。図7Bの動作領域712で動作するとき、それぞれのPA316は、振幅値A1とA2の両方について非線形方式でAPSK信号を増幅し、それにより、基準コンスタレーション600の内円610上の点601および基準コンスタレーション600の外円620上の点602にマッピングされたシンボルの著しいひずみが生じる。その結果、内円610上の点601および外円620上の点602は互いに重複することがあり、このことは受信されたシンボルのデマッピングを(不可能ではないとしても)非常に困難にすることがある。加えて、結果として生じるγREFの値およびγDSTの値が同じであることがあり、このことは生成された補正信号のいかなる有用性も妨げることがある。
【００８２】
逆に、PA316(1)〜316(N)が(たとえば、入力信号振幅にかかわらず、PA316(1)〜316(N)が常に線形領域で動作するように)十分に強く駆動されない場合、PA316(1)〜316(N)の効率は、APSK信号をUT400に効果的に送信するには低すぎることがある。図7Cは、完全に線形領域内にある動作領域722内の動作点を有するそれぞれのPA316を示すグラフ720である。図7Cの動作領域722で動作するとき、それぞれのPA316の効率は、衛星300からUT400へのAPSK信号の送信に関連付けられた許容できるレベルまたはしきい値を下回ることがある。したがって、振幅ひずみによって引き起こされたR1の変化が振幅ひずみによって引き起こされたR2の変化と同じにならないように、PA316(1)〜316(N)の各々の最適動作点を決定することが望ましいことがある。
【００８３】
図8Aは、図4のUT400などのユーザ端末内で使用され得るトランシーバ800のブロック図である。図8Aに示すように、トランシーバ800は、アナログ受信機810、アナログ送信機820、デジタル受信機830、ベースバンドプロセッサ840、デジタル送信機850、およびアンテナ860を含む。アナログ受信機810およびアナログ送信機820は一緒に、トランシーバ800のトランシーバチェーンを形成し得る。1つのみのトランシーバチェーンが図8Aに示されているが、実際の実装形態の場合、トランシーバ800は、任意の適切な数のトランシーバチェーンを含み得る。同様に、1つのみのアンテナ860が図8Aに示されているが、実際の実装形態の場合、トランシーバ800は、任意の適切な数のアンテナに結合され得る。
【００８４】
いくつかの態様の場合、アナログ受信機810は図4のアナログ受信機414に対応し得、アナログ送信機820は図4の送信電力増幅器430に対応し得る。図8Aの例の場合、アナログ受信機810は、無線周波数(RF)フィルタ811、低雑音増幅器(LNA)812、同相(I)および直交位相(Q)周波数変換器813、ローパスフィルタ(LPF)814、可変利得増幅器(VGA)815、ならびにアナログデジタル変換器(ADC)816を含むことが示されている。衛星信号(たとえば、APSK信号)は、アンテナ860を介して衛星300から受信され、RFフィルタ811によってフィルタリングされ、次いでLNA812によって増幅され得る。次いで、受信された信号は、I/Q周波数変換器813によって(たとえば、キャリア周波数からベースバンド周波数に)ダウンコンバートされ得る。たとえば、簡単にするために図8Aには示されていないが、I/Q周波数変換器813は、同相局部発振器信号LO(I)を使用して同相信号成分をダウンコンバートするための第1の混合器を含み得、直交位相局部発振器信号LO(Q)を使用して直交位相信号成分をダウンコンバートするための第2の混合器を含み得る。局部発振器信号LO(I)およびLO(Q)は、任意の適切な発振器回路(簡単にするために図示せず)によって生成され得る。ダウンコンバートされた信号は、LPF814によってフィルタリングされ、VGA815によって増幅され、次いでADC816によってデジタル信号に変換され得る。デジタル信号は、アナログ受信機810からデジタル受信機830に与えられ得る。
【００８５】
いくつかの態様の場合、デジタル受信機830は、図4のデジタルデータ受信機416に対応し得る。図8Aの例の場合、デジタル受信機830は、アナログ受信機810からデジタル信号を受信するポストひずみ回路831を含むことが示されている。ポストひずみ回路831は、基準比率γREFとひずんだ比率γDSTの比較に少なくとも部分的に基づいて、デジタル信号の振幅ひずみを補償し得る。より具体的には、ポストひずみ回路831は、コンスタレーションの内円610上の点601にマッピングされたシンボルで変調されるときのデジタル信号の第1の振幅値(A1')を決定し得、コンスタレーションの外円620上の点602にマッピングされたシンボルで変調されるときのデジタル信号の第2の振幅値(A2')を決定し得る。振幅値A1'およびA2'は、ひずんだコンスタレーション650の内半径R1'および外半径R2'に対応するので、ひずんだ比率γDSTは、A1'の決定された値をA2'の決定された値で除算することによって決定され得る(たとえば、γDST≒A1'/A2')。次いで、ポストひずみ回路831は、補正信号の振幅成分を生成するために、ひずんだ比率γDSTの値を基準比率γREFの値と比較し得る。したがって、補正信号の振幅成分は、受信されたAPSK信号の振幅値A1'およびA2'がそれぞれ、APSK信号の予想(たとえば、基準)振幅値A1およびA2とは異なる量を示し得る。
【００８６】
ポストひずみ回路831は、基準位相情報とひずんだ位相情報の比較に少なくとも部分的に基づいて、デジタル信号の位相ひずみを補償し得、たとえば、基準位相情報は、基準コンスタレーション600の点601〜602の位相値を示し、ひずんだ位相情報は、ひずんだコンスタレーション660の点601〜602の位相値を示す。
【００８７】
ポストひずみ回路831は、たとえば、デジタル信号を線形化することを試みることによってデジタル信号内のひずみを低減するために、補正信号を使用し得る。ポストひずみ回路831は、デジタル信号を線形化するために、デジタル信号プロセッサ(DSP)を使用し得る。少なくともいくつかの実装形態の場合、ポストひずみ回路831は、図6Aの基準コンスタレーション600を使用してデータが復元され得るひずみ補償データ信号を生成するために、補正信号をデジタル信号と混合(または場合によっては合成)し得る。より具体的には、ひずみ補償データ信号は、(1)ひずみ補償データ信号の振幅が、基準コンスタレーション600の内円610上の点601にマッピングされたシンボルの第1の振幅値A1と等しくなり、(2)ひずみ補償データ信号の振幅が、基準コンスタレーション600の外円620上の点602にマッピングされたシンボルの第2の振幅値A2と等しくなるように、線形化され得る。このようにして、ポストひずみ回路831は、ひずんだコンスタレーション650の内円610'を(たとえば、R1-R1'に等しい)第1の量だけ拡大し得、ひずんだコンスタレーション650の外円620'を(たとえば、R2-R2'に等しい)第2の量だけ拡大し得る。ポストひずみ回路831は、受信データ(RXデータ)としてのひずみ補償信号をベースバンドプロセッサ840に与え得る。
【００８８】
ポストひずみ回路831は、基準情報を記憶するためのメモリ832を含み得る。記憶された基準情報は、コンスタレーション600の点601および602の基準比率γREF、基準振幅値A1およびA2、基準半径値R1およびR2、ならびに/または基準位相を含むまたは示すことができる。いくつかの態様の場合、基準情報は、(たとえば、UT400の動作の前に)あらかじめ決定され、メモリ832に記憶され得る。たとえば、衛星通信に使用されるべき16-APSK変調方式はDVB-S2規格において定義されるので、基準情報は、図6Aの基準コンスタレーション600に関連付けられた所定の振幅値および所定の位相値を含み得る。
【００８９】
他の態様の場合、基準情報は、衛星300から受信されたパイロット信号を使用して決定され(または動的に更新され)得る。より具体的には、衛星300は、基準コンスタレーション600の内円610上の点601にマッピングされたいくつかの第1のシンボルを含んでおり、基準コンスタレーション600の外円620上の点602にマッピングされたいくつかの第2のシンボルを含んでいる、1つまたは複数のパイロット信号を送信し得る。1つまたは複数のパイロット信号上で送信された第1のシンボルおよび第2のシンボルはUT400に知られているので、ポストひずみ回路831は、第1のシンボルおよび第2のシンボルに関連付けられた振幅値(たとえば、それぞれA1およびA2)を決定し、これらの振幅値を基準コンスタレーション600の内円610上の点601および外円620上の点602の半径値(たとえば、それぞれR1およびR2)と相関させ、次いで基準比率γREFを計算し得る。同様にして、ポストひずみ回路831は、パイロット信号から、基準コンスタレーション600にマッピングされたシンボルの位相値を決定し、決定された位相値を基準位相として記憶し得る。
【００９０】
ポストひずみ回路831はデジタル受信機830内に含まれるものとして図8Aに示されているが、他の実装形態の場合、ポストひずみ回路831は、ベースバンドプロセッサ840内に実装されるか、または別個の回路として実装され得る。
【００９１】
ベースバンドプロセッサ840は、図4のデジタルベースバンド回路422に対応し得る。たとえば、ダイバーシティ信号処理が利用される場合、ベースバンドプロセッサ840は、ダイバーシティ合成器および復号器(簡単にするために図示せず)を含み得る。一般に、ベースバンドプロセッサ840は、1つまたは複数のUE500に送信するための衛星信号から受信されたデータを受信し、記憶し、処理するために使用され得、衛星300に送信するための1つまたは複数のUE500から受信されたデータを受信し、記憶し、処理するために使用され得る。
【００９２】
図8Aの例の場合、ベースバンドプロセッサ840は、復調回路842および変調回路844を含むことが示されている。復調回路842は、衛星300から送信されたデータを復元するために、ひずみ補償信号(RXデータ)を復調する。より具体的には、ポストひずみ回路831は、受信されたシンボルの振幅値をそれらの予想値(A1およびA2)に復元し得、受信されたシンボルの位相値をそれらの予想値(Φ1およびΦ2)に復元し得るので、復調回路842は、受信されたシンボルをひずみ補償信号からデマッピングし、それによって、衛星300から送信されたデータを復元するために、図6Aの基準コンスタレーション600を使用し得る。次いで、ベースバンドプロセッサ840は、たとえば、UEインターフェース回路450を介して1つまたは複数のUE500に送信するために、復元されたデータを準備し得る(図4〜図5も参照)。
【００９３】
変調回路844は、1つまたは複数のUE500からデータを受信し、(たとえば、基準コンスタレーション600を使用して)データをベースバンド信号上に変調し、次いで、変調されたデータ信号を送信データ(TXデータ)としてデジタル送信機850を介してアナログ送信機820に与え得る。
【００９４】
図8Aの例示的な実装形態の場合、アナログ送信機820は、デジタルアナログ変換器(DAC)821、LNA822、RFフィルタ823、I/Q周波数変換器824、VGA825、およびPA826を含むことが示されている。デジタル送信機850から受信されたデジタル信号は、DAC821によってアナログ信号に変換され、LNA822によって増幅され、次いでRFフィルタ823によってフィルタリングされる。次いで、フィルタリングされたアナログ信号は、I/Q周波数変換器824によって(たとえば、ベースバンド周波数からキャリア周波数に)アップコンバートされる。たとえば、簡単にするために図8Aには示されていないが、I/Q周波数変換器824は、局部発振器信号LO(I)を使用して同相信号成分をアップコンバートするための第1の混合器を含み得、局部発振器信号LO(Q)を使用して直交位相信号成分をアップコンバートするための第2の混合器を含み得る。アップコンバートされた信号は、アンテナ860を介して衛星300に送信するために、VGA825およびPA826によって増幅され得る。
【００９５】
他の実装形態の場合、アナログ送信機820の1つまたは複数の構成要素は組み合わされ得るおよび/または省略され得る。一例では、VGA825およびPA826は、単一の増幅器回路内に実装され得る。別の例では、RFフィルタ823は、別の適切なフィルタと置き換えられ得る。
【００９６】
図3と図8Aの両方を参照すると、簡単にするために図示されていないが、順方向経路FP(1)〜FP(N)の各々は、パルス整形フィルタ(PSF)を含み得、アナログ受信機810は、チャネル選択フィルタ(CSF)を含み得る。PSFは、それぞれのPA316による増幅前に、PSFによって引き起こされたシンボル間干渉(ISI)により、APSK信号をひずませることがある。アナログ受信機810内のCSFは、受信された衛星信号からこのISIを除去することができる。したがって、少なくともいくつかの例示的な実装形態の場合、PSFおよびCSFは一緒に、望ましくないISIを低減するナイキストフィルタを形成し得る。ナイキストフィルタの動作はよく知られており、したがって、本明細書ではその詳細な説明は提供されない。
【００９７】
上述のように、PA316(1)〜316(N)のうちの1つまたは複数の動作点を(たとえば、図7Aに示す動作領域702内の)最適動作点に設定または動的に調整することが望ましいことがある。したがって、例示的な実装形態によれば、UT400などのユーザ端末は、較正信号を衛星300に送信し得る。較正信号は、たとえば、図7Aに示す動作領域702に入る、PA316(1)〜316(N)の目標動作点を示し得る。いくつかの態様の場合、較正信号は、ポストひずみ回路831によって生成された補正信号に少なくとも部分的に基づき得る。衛星300は、PA316(1)〜316(N)のうちの1つまたは複数の動作点を目標動作点に設定および/または動的に調整するために、較正信号を使用し得る。
【００９８】
たとえば、図8Bは、図4のUT400などのユーザ端末内で使用され得るトランシーバ801のブロック図である。トランシーバ801は、図8Bのベースバンドプロセッサ840が衛星較正回路846を含むことが示されていることを除いて、図8Aのトランシーバ800のすべての構成要素を含む。衛星較正回路846は、ポストひずみ回路831によって生成された補正信号を受信し、衛星較正信号847を生成するために補正信号を使用し得る。衛星較正信号847は、アナログ送信機820およびアンテナ860を介して衛星300に送信され得る。いくつかの態様の場合、衛星較正信号847は、TXデータとともに衛星300に送信され得る。他の態様の場合、衛星較正信号847は、別個の制御信号として衛星300に送信され得る。衛星300は、PA316(1)〜316(N)のうちの1つまたは複数の動作点を、たとえば、図7Aに示す動作領域702に入るように設定および/または動的に調整するために、衛星較正信号847を使用し得る。
【００９９】
図9は、図8A〜図8Bのポストひずみ回路831の一実装形態であり得るポストひずみ回路900を示す。ポストひずみ回路900は、基準信号生成器910、圧縮決定回路920、補正信号生成器930、および補償器940を含むことが示されている。基準信号生成器910は、基準比率信号成分および基準位相信号成分を含む基準信号911を生成し得る。基準比率信号成分は、上記で説明したように、基準比率の値、γREFを示し得る。基準位相信号成分は、図6Aの基準コンスタレーション600の点601および602の位相値を示し得る。いくつかの実装形態の場合、基準信号911は、基準比率情報および基準位相情報を示し得る。たとえば、基準信号911の基準比率信号成分は、基準コンスタレーション600に関連付けられた基準振幅値A1〜A2および/または基準半径値R1〜R2を示し得、基準信号911の基準位相信号成分は、図6Aの基準コンスタレーション600の点601(1)〜601(4)および602(1)〜602(12)の基準位相値を示し得る。
【０１００】
圧縮決定回路920は、ひずんだ比率信号成分およびひずんだ位相信号成分を含むひずみ信号921を生成し得る。ひずんだ比率信号成分は、上記で説明したように、ひずんだ比率の値、γDSTを示し得る。ひずんだ位相信号成分は、図6Cのひずんだコンスタレーション660の点601'および602'の位相値を示し得る。したがって、いくつかの実装形態の場合、ひずんだ信号921は、ひずんだ比率情報およびひずんだ位相情報を示し得る。たとえば、ひずみ信号921のひずんだ比率信号成分は、ひずんだコンスタレーション650に関連付けられたひずんだ振幅値A1'〜A2'および/またはひずんだ半径値R1'〜R2'を示し得、ひずみ信号921のひずんだ位相信号成分は、図6Cのひずんだコンスタレーション660の点601(1)〜601(4)および602(1)〜602(12)のひずんだ位相値を示し得る。
【０１０１】
より具体的には、圧縮決定回路920は、デジタル信号を受信し得、次いで、受信されたAPSK信号上に変調されたシンボルが圧縮されたおよび/または回転された量を決定し得る。いくつかの実装形態の場合、圧縮決定回路920は、デジタル信号から、ひずんだコンスタレーション650の内円610上の点601にマッピングされたシンボルおよび外円620上の点602にマッピングされたシンボルにそれぞれ対応する振幅値A1'およびA2'を決定し得る。決定された振幅値A1'およびA2'は、図6Bのひずんだコンスタレーション650の内円610の半径R1'および外円620の半径R2'とそれぞれ相関され得る。圧縮決定回路920は、内円610上の点601にマッピングされたシンボルに関連付けられたI信号成分およびQ信号成分の大きさに基づいて、R1'の値を
【数１】
0006461428.tif 000002
として決定し得、外円620上の点602にマッピングされたシンボルに関連付けられたI信号成分およびQ信号成分の大きさに基づいて、R2'の値を
【数２】
0006461428.tif 000003
として決定し得る。次いで、圧縮決定回路920は、ひずんだ比率の値をγDST=R1'/R2'として決定し、ひずんだ比率信号成分においてγDSTの値を示し得る。
【０１０２】
圧縮決定回路920はまた、衛星300内のそれぞれのPA316の非線形特性から生じるデジタル信号の位相回転の量を決定し得る。図6Cに関して上記で説明したように、生じた位相ひずみにより、内円610上の点601および外円620上の点602がコンスタレーションのI軸およびQ軸を中心として不必要に回転することがあり、今度はそのことが、UT400が受信されたAPSK信号の位相角を決定することをより困難にすることがある。したがって、例示的な実装形態によれば、圧縮決定回路920はまた、位相ひずみによって引き起こされた回転角を決定し、次いで、ひずんだ位相信号成分において決定された回転角を示し得る。
【０１０３】
補正信号生成器930は、基準信号生成器910によって与えられた基準信号911および圧縮決定回路920によって与えられたひずみ信号921に少なくとも部分的に基づいて、補正信号931を生成し得る。補正信号931は、受信された信号の振幅ひずみの量を示す第1の信号成分を含み得、受信された信号の位相ひずみの量を示す第2の信号成分を含み得る。
【０１０４】
より具体的には、いくつかの実装形態の場合、補正信号生成器930は、基準比率(γREF)とひずんだ比率(γDST)の比較に基づいて振幅補正信号を生成し得、基準位相信号とひずんだ位相信号の比較に基づいて位相補正信号を生成し得る。振幅補正信号および位相補正信号は一緒に、補正信号931を形成し得る。少なくともいくつかの例示的な実装形態の場合、補正信号931はy(t)=x(t)*[ρeiφ]の形態の信号であり得、ここで、x(t)は振幅成分を示し得、ρeiφは補正信号y(t)の位相成分を示し得る。
【０１０５】
補正信号931および受信されたデジタル信号は、ひずみ補償信号を生成するために、補償器940において一緒に混合(たとえば、合成)される。より具体的には、補正信号931をデジタル信号と混合することは、振幅(たとえば、コンスタレーション点の半径R)を調整し得るおよび/または受信されたデジタル信号の位相(たとえば、コンスタレーション点の角度Φ)を調整し得る。たとえば、受信されたデジタル信号が内円610上の点601にマッピングされたシンボルを搬送する場合、補正信号931は、R1とR1'の差に対応する第1の量だけデジタル信号の振幅を調整し得、受信されたデジタル信号が外円620上の点602にマッピングされたシンボルを搬送する場合、補正信号931は、R2とR2'の差に対応する第2の量だけデジタル信号の振幅を調整し得る。言い換えれば、受信されたデジタル信号の振幅が点601に対応する第1の範囲内である場合、振幅は第1の量だけ増加し得、受信されたデジタル信号の振幅が点602に対応する第2の範囲内である場合、振幅は第2の量だけ増加し得る。補正信号931はまた、コンスタレーション600の内円610上の点601または外円620上の点602のいずれかにマッピングされたシンボルについて、位相調整信号によって示される量だけデジタル信号の位相を調整し得る。
【０１０６】
いくつかの態様では、補償器940は、デジタル信号の利得を調整することによってデジタル信号の振幅を調整し得、デジタル信号を遅延させることによってデジタル信号の位相を調整し得る。
【０１０７】
例示的な実装形態に関して本明細書で説明するポストひずみ技法は、衛星300から受信された信号を線形化するためにボルテラ展開を利用する必要がないことに留意されたい。ポストひずみ低減のためのボルテラ展開の使用は、UT400などのユーザ端末内で利用可能な処理リソースよりも多くの処理リソースを消費し得るので、これは有利であり得る。たとえば、ボルテラ展開はLTE信号のポストひずみ低減に使用され得るが、たとえば、衛星信号は一般に、LTE信号よりも1桁大きい帯域幅(たとえば、衛星信号の250MHz帯域幅対LTE信号の20MHz帯域幅)を有するので、ボルテラ展開は受信された衛星信号のポストひずみ低減に好適ではない。
【０１０８】
図10は、例示的な実装形態によるユーザ端末1000のブロック図である。本明細書での説明の目的で、ユーザ端末1000は、図4のユーザ端末400の一実装形態であり得、図8Aのトランシーバ800もしくは図8Bのアナログ受信機810を含み得るか、および/または図9のポストひずみ回路900を含み得る。
【０１０９】
ユーザ端末1000は、少なくとも、アンテナ1010、デュプレクサ1012、アナログ受信機810、アナログ送信機820、プロセッサ1020、およびメモリ1032を含む。アンテナ1010は図4のアンテナ410の一例であり得、デュプレクサ1012は図4のデュプレクサ412の一例であり得、プロセッサ1020は図4の制御プロセッサ420の一例であり得、メモリ1032は図4のメモリ432の一例であり得る。メモリ1032は、図6Aの基準コンスタレーション600に関連付けられた半径情報、半径比率情報、振幅値、および/または位相値を記憶するための基準コンスタレーション情報ストア1032Aを含み得る。
【０１１０】
メモリ1032は、以下のソフトウェアモジュール(SW)を記憶し得る非一時的コンピュータ可読記憶媒体(たとえば、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリ、ハードドライブなどの1つまたは複数の不揮発性メモリ要素)を含み得る。
・たとえば、図11および図12の1つまたは複数の動作について説明するように、図6Bのひずんだコンスタレーション650に関連付けられたひずんだ比率(γDST)を決定するための(たとえば、受信された信号の振幅値A1'およびA2'が、それぞれ予想振幅値A1およびA2とは異なる量を決定するための)ひずんだ比率決定SWモジュール1032B
・たとえば、図11および図12の1つまたは複数の動作について説明するように、図6Cのひずんだコンスタレーション660にマッピングされたシンボルのひずんだ位相を決定するための(たとえば、衛星300内の増幅器ひずみによって引き起こされたコンスタレーションの回転角を決定するための)ひずんだ位相決定SWモジュール1032C
・たとえば、図11および図12の1つまたは複数の動作について説明するように、決定されたひずんだ比率と基準比率の比較に少なくとも部分的に基づいて、および/または、ひずんだ位相情報と基準位相情報の比較に少なくとも部分的に基づいて、補正信号931を生成するための補正信号生成SWモジュール1032D
・たとえば、図11および図12の1つまたは複数の動作について説明するように、受信された衛星信号と補正信号931の組合せに少なくとも部分的に基づいて、ひずみ補償信号を生成するための信号混合SWモジュール1032E
・たとえば、図11および図12の1つまたは複数の動作について説明するように、衛星300から送信されたデータを復元するために、ひずみ補償信号を復調するための復調SWモジュール1032F
各ソフトウェアモジュールは、プロセッサ1020によって実行されると、ユーザ端末1000に対応する機能を実行させる命令を含む。したがって、メモリ1032の非一時的コンピュータ可読媒体は、図11および図12の動作のすべてまたは一部分を実行するための命令を含む。
【０１１１】
プロセッサ1020は、ユーザ端末1000に(たとえば、メモリ1032内に)記憶された1つまたは複数のソフトウェアプログラムのスクリプトまたは命令を実行することが可能な任意の適切な1つまたは複数のプロセッサであり得る。たとえば、プロセッサ1020は、図6Aの基準コンスタレーション600に関連付けられた半径情報、半径比率情報、振幅値、および/または位相値を記憶するために、基準コンスタレーション情報ストア1031を実行し得る。プロセッサ1020は、図6Bのひずんだコンスタレーション650に関連付けられたひずんだ比率(γDST)を決定するために(たとえば、受信された信号の振幅値A1'およびA2'が、それぞれ予想振幅値A1およびA2とは異なる量を決定するために)ひずんだ比率決定SWモジュール1032Bを実行し得る。プロセッサ1020は、図6Cのひずんだコンスタレーション660にマッピングされたシンボルのひずんだ位相を決定するために(たとえば、衛星300内の増幅器ひずみによって引き起こされたコンスタレーションの回転角を決定するために)、ひずんだ位相決定SWモジュール1032Cを実行し得る。プロセッサ1020は、決定された比率と基準比率の比較に少なくとも部分的に基づいて、および/または、決定された位相情報と基準位相情報の比較に少なくとも部分的に基づいて補正信号931を生成するために、補正信号生成SWモジュール1032Dを実行し得る。プロセッサ1020は、受信された衛星信号と補正信号931の組合せに少なくとも部分的に基づいてひずみ補償信号を生成するために、信号混合SWモジュール1032Eを実行し得る。プロセッサ1020は、ひずみ補償信号を復調して衛星300から送信されたデータを復元するために、復調SWモジュール1032Fを実行し得る。
【０１１２】
図11は、衛星300から受信されたAPSK信号の振幅ひずみを低減するための例示的な動作1100を示す例示的なフローチャートである。例示的な動作1100は、図10に示すユーザ端末(UT)1000によって実行され得る。最初に、UT1000は、衛星300から、内円および外円に配置された複数の点を含むコンスタレーションにマッピングされたAPSK変調シンボルを含む信号を受信する(1102)。いくつかの実装形態の場合、UT1000は、図8Aのアナログ受信機810を使用して、衛星300から信号を受信し得る。次いで、UT1000は、受信されたAPSK変調シンボルに基づいて、コンスタレーションの内円の半径とコンスタレーションの外円の半径の比率を決定する(1104)。いくつかの実装形態の場合、UT1000は、図10のひずんだ比率決定SWモジュール1032Bを実行することによって、比率を決定し得る。他の実装形態の場合、UT1000は、図9の圧縮決定回路920を使用して、比率を決定し得る。
【０１１３】
より具体的には、UT1000は、コンスタレーションの内円上の点にマッピングされたシンボルに対応する受信された信号の第1の振幅値を決定することによって(1104A)、コンスタレーションの外円上の点にマッピングされたシンボルに対応する受信された信号の第2の振幅値を決定することによって(1104B)、第1の振幅値を第2の振幅値で除算することによって(1104C)、比率を決定し得る。いくつかの実装形態の場合、UT1000は、図8Aのポストひずみ回路831を使用しておよび/または図10のひずんだ比率決定SWモジュール1032Cを実行することによって、受信された信号の第1の振幅値を決定し得、受信された信号の第2の振幅値を決定し得、第1の振幅値を第2の振幅値で除算し得る。
【０１１４】
次に、UT1000は、決定された比率と基準比率の比較に少なくとも部分的に基づいて、補正信号を生成する(1106)。いくつかの実装形態の場合、UT1000は、図10の補正信号生成SWモジュール1032Dを実行することによって、補正信号を生成し得る。他の実装形態の場合、UT1000は、図9の補正信号生成器930を使用して、補正信号を生成し得る。
【０１１５】
次いで、UT1000は、補正信号に少なくとも部分的に基づいて、受信された信号の振幅ひずみを補償し得る(1108)。UT1000は、ひずみ補償信号を生成するために補正信号を受信された信号と混合することによって、受信された信号の振幅ひずみを補償し得る(1108A)。いくつかの実装形態の場合、UT1000は、図10の信号混合SWモジュール1032Eを実行することによって、受信された信号の振幅ひずみを補償し得る。他の実装形態の場合、UT1000は、図9の補償器940を使用して、受信された信号の振幅ひずみを補償し得る。
【０１１６】
次いで、UT1000は、衛星300から送信されたデータを復元するために、ひずみ補償信号を復調し得る(1110)。いくつかの実装形態の場合、UT1000は、図10の復調SWモジュール1032Fを実行することによって、ひずみ補償信号を復調し得る。他の実装形態の場合、UT1000は、図8Aの復調回路842を使用して、ひずみ補償信号を復調し得る。
【０１１７】
図12は、衛星300から受信されたAPSK信号の振幅ひずみと位相ひずみの両方を低減するための別の例示的な動作1200を示す例示的なフローチャートである。例示的な動作1200は、図10に示すユーザ端末(UT)1000によって実行され得る。最初に、UT1000は、衛星300から、内円および外円に配置された複数の点を含むコンスタレーションにマッピングされたAPSK変調シンボルを含む信号を受信する(1202)。いくつかの実装形態の場合、UT1000は、図8Aのアナログ受信機810を使用して、衛星300から信号を受信し得る。UT1000は、受信されたAPSK変調シンボルに基づいて、コンスタレーションの内円の半径とコンスタレーションの外円の半径の比率を決定し得る(1204)。いくつかの実装形態の場合、UT1000は、図10のひずんだ比率決定SWモジュール1032Bを実行することによって、比率を決定し得る。他の実装形態の場合、UT1000は、図9の圧縮決定回路920を使用して、比率を決定し得る。
【０１１８】
次いで、UT1000は、受信されたAPSK変調シンボルの位相情報を決定し得(1206)、決定された位相情報を基準位相情報と比較し得る(1208)。いくつかの実装形態の場合、UT1000は、図10のひずんだ位相決定SWモジュール1032Cを実行することによって、受信されたAPSK変調シンボルのひずんだ位相情報を決定し得る。他の実装形態の場合、UT1000は、図9の圧縮決定回路920を使用して、受信されたAPSK変調シンボルの位相情報を決定し得る。
【０１１９】
次に、UT1000は、決定された比率と基準比率の比較に少なくとも部分的に基づいて、および/または、決定されたひずんだ位相情報と基準位相情報の比較に少なくとも部分的に基づいて、補正信号を生成し得る(1210)。いくつかの実装形態の場合、UT1000は、図10の補正信号生成SWモジュール1032Dを実行することによって、補正信号を生成し得る。他の実装形態の場合、UT1000は、図9の補正信号生成器930を使用して、補正信号を生成し得る。
【０１２０】
次いで、UT1000は、補正信号に少なくとも部分的に基づいて、受信された信号の振幅ひずみおよび位相ひずみを補償し得る(1212)。いくつかの実装形態の場合、UT1000は、図10の信号混合SWモジュール1032Eを実行することによって、受信された信号の振幅ひずみおよび位相ひずみを補償し得る。他の実装形態の場合、UT1000は、図9の補償器940を使用して、受信された信号の振幅ひずみおよび位相ひずみを補償し得る。
【０１２１】
次いで、UT1000は、衛星300から送信されたデータを復元するために、ひずみ補償信号を復調し得る(1214)。いくつかの実装形態の場合、UT1000は、図10の復調SWモジュール1032Fを実行することによって、ひずみ補償信号を復調し得る。他の実装形態の場合、UT1000は、図8Aの復調回路842を使用して、ひずみ補償信号を復調し得る。
【０１２２】
図13は、一連の相互に関係する機能モジュールとして表される例示的な衛星または装置1300を示す。内円および外円に配置された複数の点を含むコンスタレーションにマッピングされたAPSK変調シンボルを含む信号を受信するためのモジュール1301は、いくつかの態様では、たとえば、本明細書で説明するプロセッサ(たとえば、プロセッサ1020)に少なくとも対応し得る。受信されたAPSK変調シンボルに基づいて、コンスタレーションの内円の半径とコンスタレーションの外円の半径の比率を決定するためのモジュール1302は、いくつかの態様では、たとえば、本明細書で説明するプロセッサ(たとえば、プロセッサ1020)に少なくとも対応し得る。受信されたAPSK変調シンボルの位相情報を決定するためのモジュール1303は、いくつかの態様では、たとえば、本明細書で説明するプロセッサ(たとえば、プロセッサ1020)に少なくとも対応し得る。決定された比率と基準比率の比較に少なくとも部分的に基づいて、また、決定された位相情報と基準位相情報の比較に少なくとも部分的に基づいて、補正信号を生成するためのモジュール1304は、いくつかの態様では、たとえば、本明細書で説明するプロセッサ(たとえば、プロセッサ1020)に少なくとも対応し得る。補正信号に少なくとも部分的に基づいて、受信された信号のひずみを補償するためのモジュール1305は、いくつかの態様では、たとえば、本明細書で説明するプロセッサ(たとえば、プロセッサ1020)に少なくとも対応し得る。衛星から送信されたデータを復元するために、ひずみ補償信号を復調するためのモジュール1306は、いくつかの態様では、たとえば、本明細書で説明するプロセッサ(たとえば、プロセッサ1020)に少なくとも対応し得る。衛星内の電力増幅器の目標動作点を示す較正信号を生成するためのモジュール1307は、いくつかの態様では、たとえば、本明細書で説明するプロセッサ(たとえば、プロセッサ1020)に少なくとも対応し得る。
【０１２３】
図13のモジュールの機能は、本明細書の教示に一致する様々な方法で実装され得る。いくつかの設計では、これらのモジュールの機能は、1つまたは複数の電気構成要素として実装され得る。いくつかの設計では、これらのモジュールの機能は、1つまたは複数のプロセッサ構成要素を含む処理システムとして実装され得る。いくつかの設計では、これらのモジュールの機能は、たとえば、1つまたは複数の集積回路(たとえば、ASIC)の少なくとも一部分を使用して実装され得る。本明細書で説明するように、集積回路は、プロセッサ、ソフトウェア、他の関連する構成要素、またはそれらの何らかの組合せを含み得る。したがって、異なるモジュールの機能は、たとえば、集積回路の異なるサブセットとして、ソフトウェアモジュールのセットの異なるサブセットとして、またはそれらの組合せとして実装され得る。また、(たとえば、集積回路の、および/またはソフトウェアモジュールのセットの)所与のサブセットは、2つ以上のモジュールに関する機能の少なくとも一部分を実現する場合があることが諒解されよう。
【０１２４】
加えて、図13によって表される構成要素および機能、ならびに本明細書で説明する他の構成要素および機能は、任意の適切な手段を使用して実装され得る。そのような手段はまた、少なくとも部分的に、本明細書で教示する対応する構造を使用して実装され得る。たとえば、図13の「ためのモジュール」構成要素に関して上記で説明した構成要素は、同様に指定された「ための手段」機能にも対応し得る。したがって、いくつかの態様では、そのような手段のうちの1つまたは複数は、プロセッサ構成要素、集積回路、または本明細書で教示する他の適切な構造のうちの1つまたは複数を使用して実装され得る。
【０１２５】
当業者は、情報および信号が、様々な異なる技術および技法のいずれかを使用して表され得ることを諒解されよう。たとえば、上記の説明全体にわたって言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、光場もしくは光学粒子、またはそれらの任意の組合せによって表され得る。
【０１２６】
さらに、当業者は、本明細書で開示する態様に関して説明する様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップが、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはその両方の組合せとして実装され得ることを諒解されよう。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップについて、上記では概してそれらの機能に関して説明した。そのような機能がハードウェアとして実装されるかソフトウェアとして実装されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課される設計制約に依存する。当業者は、説明した機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実装し得るが、そのような実装決定は、本開示の範囲からの逸脱を引き起こすものと解釈されるべきではない。
【０１２７】
本明細書で開示する態様に関して説明する方法、シーケンスまたはアルゴリズムは、直接ハードウェアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、またはそれら2つの組合せにおいて具現化され得る。ソフトウェアモジュールは、RAMメモリ、フラッシュメモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、CD-ROM、または当技術分野で知られている任意の他の形態の記憶媒体内に存在し得る。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替として、記憶媒体はプロセッサと一体である場合がある。
【０１２８】
したがって、本開示の一態様は、非静止衛星通信システムにおける時間および周波数の同期のための方法を具現化する非一時的コンピュータ可読媒体を含むことができる。「非一時的」という用語は、いかなる物理記憶媒体またはメモリも除外せず、特に、ダイナミックメモリ(たとえば、従来のランダムアクセスメモリ(RAM))を除外するのではなく、媒体が一時的な伝搬信号と解釈され得るという解釈のみを除外する。
【０１２９】
上記の開示は例示的な態様を示すが、添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、本明細書において様々な変更および修正が行われ得ることに留意されたい。本明細書で説明する態様による方法クレームの機能、ステップまたはアクションは、別段に明記されていない限り、任意の特定の順序で実行される必要はない。さらに、要素は、単数形で説明または請求される場合があるが、単数形への限定が明示的に述べられていない限り、複数形が企図される。したがって、本開示は、図示の例に限定されず、本明細書で説明する機能を実行するための任意の手段は、本開示の態様に含まれる。
【符号の説明】
【０１３０】
100  衛星通信システム、衛星システム
106  インフラストラクチャ
108  インターネット
110  PSTN
200、201  ゲートウェイ
205  アンテナ
210  RFサブシステム
212  RFトランシーバ
214  RFコントローラ
216  アンテナコントローラ
220  デジタルサブシステム
222  デジタル受信機モジュール
224  デジタル送信機モジュール
226  ベースバンドプロセッサ
228  制御プロセッサ
230  公衆交換電話網(PSTN)インターフェース、PSTNインターフェース
240  ローカルエリアネットワーク(LAN)インターフェース、LANインターフェース
245  ゲートウェイインターフェース
250  ゲートウェイコントローラ
251  ローカル時間、周波数、および位置基準
300  衛星
301F  順方向フィーダリンク
301R  戻り方向フィーダリンク
302F  順方向サービスリンク
302R  戻り方向サービスリンク
310  順方向トランスポンダ
311(1)〜311(N)、321(1)〜321(N)  第1のバンドパスフィルタ
312(1)〜312(N)、322(1)〜322(N)  第1のLNA
313(1)〜313(N)、323(1)〜323(N)  周波数変換器
314(1)〜314(N)、324(1)〜324(N)  第2のLNA
315(1)〜315(N)、325(1)〜325(N)  第2のバンドパスフィルタ
316(1)〜316(N)、326  PA
320  戻りトランスポンダ
330  発振器
340  コントローラ
351〜352  順方向リンクアンテナ
361〜362  戻り方向リンクアンテナ
352(1)〜352(N)、361(1)〜361(N)  アンテナ
400、401  ユーザ端末(UT)、UT
410  アンテナ
412  デュプレクサ要素、デュプレクサ
414  アナログ受信機
416A〜416N  デジタルデータ受信機
418  サーチャ受信機
420  ユーザ端末制御プロセッサ、制御プロセッサ
422  デジタルベースバンド回路
426  送信変調器
428  電力コントローラ
430  送信電力増幅器
432  メモリ、ストレージまたはメモリ要素
434  ローカル時間、周波数および/または位置基準
450  UEインターフェース回路
500、501  ユーザ機器(UE)、UE
502  LANインターフェース
504  アンテナ
506  ワイドエリアネットワーク(WAN)トランシーバ、WANトランシーバ
508  ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)トランシーバ、WLANトランシーバ
510  衛星測位システム(SPS)受信機、SPS受信機
512  プロセッサ
514  動きセンサ
516  メモリ
518  データ
520  命令
522  ユーザインターフェース
524  マイクロフォン/スピーカ
526  キーパッド
528  ディスプレイ
600  基準コンスタレーション
601  点、第1の点
602  点、第2の点
601(1)〜601(4)、602(1)〜602(12)  点
610、610'  内円
620、620'  外円
650、660  ひずんだコンスタレーション
700、710、720  グラフ
701  曲線
702、712、722  動作領域
800、801  トランシーバ
810  アナログ受信機
811  無線周波数(RF)フィルタ、RFフィルタ
812  低雑音増幅器(LNA)、LNA
813  同相(I)および直交位相(Q)周波数変換器、I/Q周波数変換器
814  ローパスフィルタ(LPF)、LPF
815  可変利得増幅器(VGA)、VGA
816  アナログデジタル変換器(ADC)、ADC
820  アナログ送信機
821  デジタルアナログ変換器(DAC)、DAC
822  LNA
823  RFフィルタ
824  I/Q周波数変換器
825  VGA
826  PA
830  デジタル受信機
831  ポストひずみ回路
832  メモリ
840  ベースバンドプロセッサ
842  復調回路
844  変調回路
850  デジタル送信機
860  アンテナ
900  ポストひずみ回路
910  基準信号生成器
911  基準信号
920  圧縮決定回路
921  ひずみ信号
930  補正信号生成器
931  補正信号
940  補償器
1000  ユーザ端末
1010  アンテナ
1012  デュプレクサ
1020  プロセッサ
1032  メモリ
1032A  基準コンスタレーション情報ストア
1032B  ひずんだ比率決定SWモジュール
1032C  ひずんだ位相決定SWモジュール
1032D  補正信号生成SWモジュール
1032E  信号混合SWモジュール
1032F  復調SWモジュール
1100  動作
1200  動作
1300  衛星または装置
1301、1302、1303、1304、1305、1306、1307  モジュール
A1  第1の振幅値、振幅値、振幅、予想振幅値
A2  第2の振幅値、振幅値、振幅、予想振幅値
A1'  第1の振幅値、振幅値
A2'  第2の振幅値、振幅値
FP(1)〜FP(N)  順方向経路
RP(1)〜RP(N)  戻り経路
LO(F)  順方向局部発振器信号
LO(R)  戻り局部発振器信号
R1  第1の半径、基準半径、半径、基準半径値
R2  第2の半径、基準半径、半径、基準半径値
R1'  第1のひずんだ半径、内半径、半径、半径値
R2'  第2のひずんだ半径、外半径、半径、半径値
Φ  位相値、角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
0006461428.tif 000010
【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
0006461428.tif 000012
【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
0006461428.tif 000016
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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