专利名称：用于差分编码广播的比特信号结构的制作方法
技术领域：
本文所述主题涉及电子通信，尤其是涉及可用于无线通信系统，例如卫星通信系统的信号编码技术。此外，本文所述主题涉及利用低地轨道(LEO)卫星信号完成几何定位的技术。
背景技术：
全球定位系统(GPS)是基于空间的、世界范围内的导航系统，其包括空间，地面和用户部分。使用卫星的位置作为计算GPS用户接收器方位的参考点。其通常精确到米，甚至有时候在分米内。卫星、地面站以及GPS用户接收器中的每个具有在精确时间启动的预编程定时信号。为了锁定到由卫星广播的信号，地面站和GPS用户接收器旋转他们相应内部生成信号到其相应内部时钟预测的时间。当信号被锁定时，GPS用户接收器对每个卫星做出称为伪距的范围测量。这些伪距测量除了包括与相对于GPS时间接收器时钟时间偏移·关联的误差加上其他更小误差之外，还包括到卫星的实际范围。包括在GPS控制网段中的地面站提供用于生成卫星时钟和轨道预测的范围测量。这些预测定期上传到卫星，并且卫星向用户接收器广播这个数据以支持用户接收器的定位功能。部分由于GPS信号堵塞和GPS信号的功率限制的关切，已经促成低地轨道(LE0)卫星群，例如铱星系统作为允许没有使用GPS的导航机制，或允许其连同GPS系统一起导航。铱卫星群是在高度大约为485英里(781公里)，具有6个近极地轨道、倾角为86. 4°并保持大约17000mph (27000km/h)轨道速度的低地轨道卫星群。该卫星群用于提供包括语音和数据的全球卫星通信服务，其中所述语音和数据覆盖卫星电话，寻呼机，以及在地球周围的集成收发器。该星群包括轨道中的66个有源卫星，其以超过100分钟的轨道周期从南极到北极绕轨道运行。该轨道设计产生卫星相对于以相反方向运行的毗邻下一个卫星的相反旋转平面。此外，卫星使用交叉链接技术贯穿整个星群中继数据。每个铱卫星具有映射到地球表面的，作为整个星群唯一识别波束几何学一部分的48个点波束。使用LEO卫星标准时间以扩大GPS系统功能的各种技术包括，例如由Cohen等人提交、标题为“ystem and Method For Generating Precise Position Determinations ； ”的美国专利 RE37256, Enge 等人提交、标题为 “Method And Receiver Using A Low EarthOrbiting Satellite Signal To Augment The Global Positioning System ;，，的美国专利 5812961, Enge 等人提交、标题为 “Method And Receiver Using A Low EarthOrbiting Satellite Signal To Augment The Global Positioning System ；，，的美国专利 5944770,以及 Rabinowitz,等人提交、标题为 “System Using LEO Satellites ForCentimeter-Level Navigation. ”的美国专利6373432。这些专利的相关全部公开内容合并于此，仅供参考。铱星系统使用称为差分编码的信号处理方案对正交相移键控(QPSK)调制广播编码和传输。在差分编码过程中，广播的同相和正交调制比特(Is和Qs)被重新编码，使得差分编码器的输出状态是差分编码器当前(I，Q)输入和差分编码器之前(I，Q)状态两者的函数。当使用伪随机编码序列和关联的相关性检测方法时，这个差分编码方案提出了问题，因为对于打算传输的每个期望代码，其属于多个可能的广播。这使用户接收器中的相关性处理变得复杂。代替搜索和关联一组可能的代码消息，接收器必须以若干消息广播的倍数来搜索。这增加了用户接收器存储器、处理以及功率的需求。而且，它弱化了代码之间的分割并增加了相关性过程中一个代码被误认为另一个的可能性。因此，用于LEO卫星系统，例如铱星系统的附加代码技术有其功效。
发明内容
本文描述的是利用差分编码器对用于传输的数据编码的方法。还描述了适于实施这种传输的发射机和使用差分编码器的通信系统。在一些实施例中，通信设备包括用于接收传输的数据和利用一组代码对用于传输的数据编码的差分编码器，其中当所述一组代码由差分编码器处理时，将差分编码器置于已知状态并生成非相关输出序列。 在一些其他实施例中，利用差分编码器对用于传输数据编码的方法包括，在差分编码器中接收用于传输的数据，以及利用一组代码对用于传输的数据编码，其中当所述一组代码由差分编码器处理时，将差分编码器置于已知状态并生成非相关输出序列。
本公开的详细描述参考了随附的绘图。图I示出根据一些实施例的低地轨道(LEO)卫星通信系统示意图。图2示出根据一些实施例的发送设备和接收设备组件示意图。图3示出根据一些实施例的在实施差分编码广播比特信号结构方法中操作的流程图。图4示出根据一些实施例的在生成差分编码操作方法中操作的流程图。
具体实施例方式在下列描述中，阐述了很多具体细节以便提供各种实施例的透彻理解。不过，本领域的技术人员应当理解，没有这些具体细节也可以实践各种实施例。在其他实例中，没有详细说明或描述已知方法、步骤、组件以及元件，从而不至于掩盖特定实施例。在由铱卫星实施的QPSK调制方案的差分编码的上下文中描述了本申请的主题。不过，本领域的技术人员应该意识到本文所述技术业已适用以QPSK调制方案或BPSK调制方案使用差分编码的其他系统。这样的系统可以包括其他移动通信系统，例如机载通信系统或其类似物，以及包括但不限于轮船或蜂窝电话塔的固定通信平台。本文所述是可以用于与低地轨道(LE0)卫星系统关联发射机的差分编码技术。在一些实施例中，差分编码技术使用预选代码，其展示将发射机差分编码器设置在已知逻辑状态的特性。例如，一些预选代码在发射机处于传输之前，将其设置在相同逻辑状态。这导致用于差分编码器的输入数据与输出数据之间的1:1映射，其方便信号关联和在接收器的选择。图I示出根据实施例的低地轨道(LEO)卫星通信系统100的示意图。参考图1，在一些实施例中，系统100包括与一个或更多接收设备120a、120b通信的一个或更多LEO卫星110,接收设备由参考标号120表示。在一些实施例中，LEO卫星 110可以体现为铱卫星群中的卫星。例如铱星系统的传统卫星通信系统设计在卫星信号具有高于环境本底噪声(noise floor)的接收功率条件下工作。接收设备120可以实施为通信设备，例如卫星或蜂窝电话或实施为通信设备或计算设备的组件，计算设备包括例如个人计算机，膝上型计算机，个人数字终端或其类似物。可选地，接收设备120可以实施为类似于连接全球定位系统(GPS)设备的定位或导航设备。GPS系统使用即使在接收的广播低于本底噪声时，也能使接收器拾取信号的扩频存取技术。在例如GPS的系统中，由卫星广播伪随机码，并且相关技术用于将信号从噪音提取出来。由于不足的信号功率导致GPS系统在衰减环境130中具有相对差的性能，从而产生其他系统能够在这些环境中表现得更好的需要。铱卫星以比GPS传输明显更多的功率广播。在例子中，经配置与从LEO卫星，例如铱卫星接收信号一起工作的接收器单元可以工作在接收设备120的天线衰减少于大约45dB的信号水平，因此，通过影响基于LEO的铱卫星，铱配置接收器单元可以操作在大约15-20dB，其低于传统GPS配置接收器单元会停止工作
号水平。包括铱星系统的各种卫星通信系统使用差分编码信号处理方案对正交相移键控(QPSK)调制广播进行编码和传输。在差分编码过程期间，广播的同相(in-phrase，即I)和正交(Quadrature，即Q)调制比特被重新编码，使得差分编码器的输出是当前Ι/Q状态和之前Ι/Q状态的函数。表格I是用于QPSK系统的传统编码方案。任何给出的消息(由比特串表示)在其广播之前被差分编码。
权利要求
1.一种利用差分编码器对传输数据编码的方法，其包括 在差分编码器中接收传输数据；以及 使用一组代码对所述传输数据编码，其中当所述组代码由所述差分编码器处理时，将差分编码器置于已知状态并生成不相关输出序列。
2.根据权利要求I所述的方法，其中 当接收到所述传输数据时，所述差分编码器驻留在初始逻辑状态；以及由对所述数据编码的所述差分编码器使用的所述组代码将所述差分编码器复位到所述初始逻辑状态。
3.根据权利要求I所述的方法，其中 当接收到所述传输数据时，所述差分编码器驻留在初始逻辑状态；以及由对所述数据编码的所述差分编码器使用的所述组代码将所述差分编码器复位到不同于所述初始逻辑状态的已知逻辑状态。
4.根据权利要求I所述的方法，其进一步包括 调制所述编码信号； 放大所述编码信号；以及 传输所述编码信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括 接收所述编码信号；以及 解码所述编码信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括在定位算法中利用所述编码信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述编码信号包括全球定位系统(GPS)信号、格雷码信号或卫星信号中的至少一种。
8.根据权利要求I所述的方法，其中所述对传输数据编码包括使用超级比特编码方案，其中所述传输信息的每个比特由N个伪随机比特的串表示。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述超级比特编码方案用于增加允许室内用户获得稳固定时信息的信噪比。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述超级比特编码方案将多比特序列附加到N个伪随机比特的串，其中所述多比特序列将所述差分编码器复位到预先确定的逻辑状态。
11.根据权利要求I所述的方法，其中所述差分编码器位于作为定位系统的通信系统 内。
12.根据权利要求5所述的方法，其中所述接收编码信号包括允许在衰减环境中的用户接收获得稳固定时信息的信号。
13.—种包括差分编码器的通信设备，其用于 接收传输数据；以及 使用一组代码对所述传输数据编码，其中当所述组代码由所述差分编码器处理时，将差分编码器置于已知状态并生成不相关输出序列。
14.根据权利要求13所述的通信设备，其中 当接收到所述传输数据时，所述差分编码器驻留在初始逻辑状态；以及 由对所述数据编码的所述差分编码器使用的所述组代码将所述差分编码器复位到初始逻辑状态。
15.根据权利要求13所述的通信设备，其中 当接收到所述传输数据时，所述差分编码器驻留在初始逻辑状态；以及由对所述数据编码的所述差分编码器使用的所述组代码将所述差分编码器复位到不同于所述初始逻辑状态的已知逻辑状态。
16.根据权利要求13所述的通信设备，其中所述差分编码器实施超级比特编码方案，其中传输信息的每个比特由N个伪随机比特的串表示。
17.根据权利要求16所述的通信设备，其中所述超级比特编码方案将多比特序列附加至IJ所述N个伪随机比特的串，其中所述多比特序列将所述差分编码器复位到预先确定的逻辑状态。
全文摘要
本发明涉及一种通信设备。在一个实施例中，通信设备包括接收传输数据的差分编码器，使用一组代码对所述传输数据编码,其中当所述组代码由所述差分编码器处理时，将差分编码器置于已知状态并生成不相关输出序列。
文档编号H04L27/233GK102893570SQ201180023998
公开日2013年1月23日 申请日期2011年2月28日 优先权日2010年5月14日
发明者G·M·格特 申请人:波音公司