DE19746774A1 - Verfahren und intelligentes, digitales Strahlformungssystem für Kommunikation mit verbesserter Signalqualität - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft das Gebiet der phasengesteuerten Matrixantennen und im besonderen digitale Strahlformung.

Hintergrund der Erfindung

Satellitenkommunikationssysteme benutzen phasengesteuerte Matrixantennen, um mit Mehrfachnutzern über Mehrfachantennen­ strahlen zu kommunizieren. Typischerweise werden leistungsfä­ hige Bandbreitenmodulationsverfahren mit Mehrfachzugriffsver­ fahren kombiniert und Frequenztrennungsverfahren werden zur Erhöhung der Anzahl der Nutzer eingesetzt. Da jedoch mit der Verwirklichung von drahtlosen Nachrichtenverbindungsgeräten wie zellularen Telefonen und Pagern die elektronische Umwelt immer dichter wird, werden immer mehr Informationen und Modernisierungen für diese drahtlosen Kommunikationssysteme gefordert. Bei all den Nutzern zum Beispiel, die um das begrenzte Frequenzspektrum konkurrieren, ist die Verminderung von Störungen zwischen den verschiedenen Systemen ein Schlüs­ sel zur Zuteilung im Spektrum zu den verschiedenen Systemen.

Weiterhin ist das Konzept der gemeinsamen Nutzung des Spek­ trums, zum Beispiel die Fähigkeit von Mehrfachsystemen zur gleichzeitigen Nutzung eines gemeinsamen Spektrums, von größ­ ter Wichtigkeit für Staatliche Stellen wie die Bundeskommuni­ kationskommission (FCC), die Kommunikationslizenzen an die Betreiber von Satellitensystemen bewilligt.

Deshalb wird ein Kommunikationssystem benötigt, das Störungen mit anderen Systemen vermindert, während es sich das Spektrum mit diesen anderen Systemen teilt. Deshalb werden auch eine Gerätetechnik und Verfahren benötigt, die das Spektrum teilen können und für die Spektralaufteilung mit anderen Kommunika­ tionssystemen bereitstehen.

Obwohl eine Vielzahl von Verfahren zur Strahlformung entwic­ kelt wurden, fehlt es gegenwärtigen digitalen Strahlformungs­ antennensystemen an Rechenleistung, die von viele Anwendungen von Kommunikationssystemen gefordert wird. Demzufolge gibt es einen Bedarf nach einem digitalen Strahlformungssystem, das eine hocheffiziente Rechenleistung bei niedrigen Kosten gewährleistet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung ist ausführlich in den angefügten Ansprüchen ausgewiesen. Ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung kann jedoch durch Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung und die Ansprüche abgeleitet werden, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen betrachtet werden, worin sich Zahlen als Verweis auf gleiche Positionen in allen Zeichnun­ gen beziehen und:

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm von Satellitenempfänger- und Senderteilen, die einen digitalen Strahlformer in Überein­ stimmung mit einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung beinhalten;

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm einer Bodenstation und eine Matrixantenne, die einen digitalen Strahlformer in Überein­ stimmung mit der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung enthalten;

Fig. 3 erläutert einen geostationären Satelliten, der einen digitalen Strahlformer in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung benutzt und sich das Spektrum mit einem nicht geostationären Satelliten teilt.

Fig. 4 erläutert einen Satelliten, der einzelne Antennen­ strahlen durch die Nutzung eines digitalen Strahlformers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung bereitstellt;

Fig. 5 erläutert Antennenstrahlprojektionen auf die Erdober­ fläche durch die Nutzung eines digitalen Strahlformers in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführung der vorlie­ genden Erfindung, die dem Bedarf nach Kommunikationsleistun­ gen entsprechen;

Fig. 6 und 7 sind Flußdarstellungen, die eine Störungsver­ minderung und Antennenstrahlzuweisungsverfahren in Überein­ stimmung mit einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung erläutern;

Fig. 8 ist eine Flußdarstellung, die ein Verfahren zur Bereitstellung von Antennenstrahlen für geographische Regio­ nen entsprechend dem Bedarf an Kommunikationsleistungen erläutert;

Fig. 9 zeigt ein Blockdiagramm eines digitalen Strahlformers in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 zeigt ein Blockdiagramm, das eine erste Ausführung einer Recheneinheit darstellt, die für den Gebrauch in dem digitalen Strahlformer der bevorzugten Ausführung der vorlie­ genden Erfindung geeignet ist;

Fig. 11 zeigt ein Blockdiagramm, das eine zweite Ausführung einer Recheneinheit darstellt, die für den Gebrauch in dem digitalen Strahlformer der bevorzugten Ausführung der vorlie­ genden Erfindung geeignet ist;

Fig. 12 zeigt ein Blockdiagramm, das eine dritte Ausführung einer Recheneinheit darstellt, die für den Gebrauch in dem digitalen Strahlformer der bevorzugten Ausführung der vorlie­ genden Erfindung geeignet ist;

Fig. 13 zeigt ein Blockdiagramm, das eine erste Ausführung eines Summierungsprozessors darstellt, der für den Gebrauch in dem digitalen Strahlformer der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignet ist;

Fig. 14 zeigt ein Blockdiagramm, das eine zweite Ausführung eines Summierungsprozessors darstellt, der für den Gebrauch in dem digitalen Strahlformer der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignet ist;

Fig. 15 zeigt ein Blockdiagramm eines digitalen Strahlfor­ mers, der in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist;
Die hieraus hervorgehende Veranschaulichung erläutert eine bevorzugte Ausführung der Erfindung in einer ihrer Formen, und es ist nicht beabsichtigt, daß eine solche Veranschauli­ chung als eine Begrenzung in irgendeiner Weise ausgelegt wird.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung stellt neben anderen Dingen einen digitalen Strahlformer bereit, der für den Gebrauch in Matrixantennen geeignet ist. In der bevorzugten Ausführung stellt der digitale Strahlformer ein Verfahren zur Verminde­ rung von Einflüssen von Störsignalen bereit. Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Verfolgung des Stand­ ortes von Störsignalen bereit und stimmt die digitalen Strahlformungskoeffizienten neu ab, um Nullen in der Anten­ nenstruktur zu erzeugen, die gegen dieses Störungssignal gerichtet sind. Die vorliegende Erfindung stellt auch einen digitalen Strahlformer bereit, der Einflüsse von Störsignalen vermindert.

Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Kommunikationsver­ fahren mit Kommunikationseinrichtungen, Teilnehmereinheiten, Relaisstationen oder Flugzeugen bereit, die eine Matrixan­ tenne benutzen, die einen digitalen Strahlformer hat. In einer bevorzugten Ausführung sind digitale Strahlformungs­ koeffizienten abgestimmt, um die Signalqualität der Kommuni­ kationssignale, die von den Kommunikationseinrichtungen empfangen werden, zu verbessern oder zu maximieren. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung versorgt die Kommunika­ tionseinrichtung den Satelliten mit Qualitätsanzeigen, die die Qualität des Signals anzeigen, das von der Kommunika­ tionseinrichtung empfangen wird. In Reaktion auf die empfan­ genen Verbindungsqualitätsanzeigen stimmt der digitale Strahlformer an Bord des Satelliten seine Antennen­ strahlstruktur dynamisch ab, um zu helfen, das Signal, das zur Kommunikationseinrichtung übertragen wird, zu optimieren. In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung werden die digitalen Strahlformungskoeffizienten neu abge­ stimmt, um kontinuierlich zu helfen, die Signalqualität des empfangenen Signals aufrechtzuerhalten und zu verbessern oder zu maximieren, da die Kommunikationseinrichtung und der Satellit ihre relativen Positionen verändern.

Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Kommunikation mit Kommunikationseinrichtungen bereit, die an Bord einen digitalen Strahlformer einer satellitengestützten Matrixantenne nutzen. Die digitalen Strahlformungskoeffizien­ ten werden abgestimmt, um mehr Antennenstrahlen in geographi­ sche Regionen zu gewährleisten, die einen hohen Bedarf nach Kommunikationsleistungen haben und werden auch abgestimmt, um weniger Antennenstrahlen in geographische Regionen zu gewähr­ leisten, die einen geringen Bedarf nach Kommunikationslei­ stungen haben. Da der sich Bedarf nach Kommunikationsleistun­ gen mit Rücksicht auf die geographische Lage ändert, weist der digitale Strahlformer in der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung dynamisch Antennenstrahlen zu oder weist zusätzliche Strahlen in Reaktion auf die Veränderungen des Bedarfs nach Kommunikationsleistungen zu. Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls eine Kommunikationseinrichtung wie eine Teilnehmereinheit bereit, die mit Satelliten, Kommunika­ tionsstationen oder anderen Kommunikationseinrichtungen kommuniziert, die eine Matrixantenne, ausgerüstet mit einem digitalen Strahlformer, benutzen.

Analoge Matrixantennen sind in der Technik wohlbekannt. Die Antennenstrahlencharakteristiken werden durch Abstimmung der Amplitude und Phase des empfangenen oder ges endeten Signals jedes Matrixelements gesteuert. Durch diese Steuerung kann jeder Antennenstrahl geformt werden, seine Strahlungsrichtung kann definiert werden, Antennennullen können gerichtet werden, usw. Mehrfachamplituden- und Phasenabstimmung kann benutzt werden, um Mehrfachantennenstrahlen zu erzeugen. Wegen der Komplexität dieser Systeme, sind die meisten analo­ gen Matrixantennen, die Mehrfachstrahlstrukturen erzeugen, phasengesteuerte Matrizen, die eine Hilfsmatrix benutzen, um die Signale von allen Matrixelementen zu kombinieren. Im allgemeinen bleiben die Charakteristiken von Antennenstrahlen konstant, wenn eine Hilfsmatrix und Verbindungsnetzwerk aufgebaut sind. In der vorliegenden Erfindung wird ein digi­ taler Strahlformer benutzt, um die Amplitude und Phase jedes der strahlenden Elemente dynamisch zu steuern, um Mehrfachan­ tennenstrahlen zu bilden. Charakteristiken der Strahlen wie Strahlungsrichtung des Hauptstrahls, Strahlungsrichtung jedes der anderen Strahlen, Bandbreite, Nullstellen, Korrekturen wegen Öffnungsabweichungen und andere Charakteristiken der Strahlen, werden alle durch die Benutzung der dynamischen Abstimmung der Strahlkoeffizienten gesteuert. Eine solche Flexibilität ist bei analogen phasengesteuerten Matrixreali­ sierungen nicht möglich.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm von Satellitenempfangs- und Sendeteilen, die einen digitalen Strahlformer in Übereinstim­ mung mit einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfin­ dung beinhalten. Der digitale Strahlformer 10 schließt ein Empfangsnetzwerk zur digitalen Strahlformung (DBF) 32 ein, ein Empfangsstrahlsteuerungsmodul 34, Empfangs DBF Steuerein­ heit 36, Sender DBF Netzwerk 40, Senderstrahlsteuerungsmodul 42 und Sender DBF Steuereinheit 48. Die Empfangsteile bein­ halten das Empfangsteil der Matrixantenne 20, ein oder mehrere Empfangsmodule 26 und einen oder mehrere Analog/Digital (A/D) Wandler 28.

Der Strahlformer 10 schließt Strahllenkungs- und Steuerungs­ funktionen ein, die notwendig sind, um Antennenstrahlen mit den geforderten Charakteristiken zu bilden. Die digitalen Ausgänge, die der Strahlformer 10 zu jedem Strahlkanaleintei­ ler 35 bereitstellt, sind vorzugsweise gleich dem Ausgang des Signals eines Einzelantennenstrahls. Diese digitalen Ausgänge werden durch die Paketschaltungsbaugruppe entweder zu geeig­ neten Querverbindungs- oder Abwärtskommunikationspfaden geführt. Im Fall von Abwärtsverbindungen wird der Vorgang umgekehrt.

Das digitale Strahlformungs-Sendernetzwerk 40 liefert die geeigneten Strahllenkungs- und Strahlsteuerungsvektoren zu jedem dieser Signale und bildet Abwärtsverbindungsstrahlen mit den vorgeschriebenen Charakteristiken. Diese Basisband­ signale werden zu analogen Signalen rückgewandelt und auf Abwärtsfrequenzen übersetzt. Leistungsverstärker treiben vorzugsweise jedes dieser einzelnen Matrixelemente. Das Senderteil beinhaltet einen oder mehrere Digital/Analog (D/A) Wandler 44, eine oder mehrere Sendermodule 46 und das Sender­ teil der Matrixantenne 20.

Die Matrixantenne 20 beinhaltet die Elemente 22, die vorzugs­ weise in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet sind, wobei andere Matrixkonfigurationen geeignet sind. Die empfan­ genen Hochfrequenz (RF) Signale werden erkannt und auf Bauelementpegel digitalisiert. Wenn Intensitätsschwankungen fehlen, haben die empfangenen Signale im allgemeinen gleiche Amplituden, aber unterschiedliche Phasen auf jedem Element. Die Signale können eine beliebige Anzahl von Kommunikations­ kanälen darstellen.

In Reaktion auf die empfangenen Signale erzeugen die Empfän­ germodule 26 analoge Signale. Die Empfängermodule 26 führen die Funktionen der Frequenzabwärtsübertragung, der Filterung und der Verstärkung auf einen Leistungspegel entsprechend dem A/D Wandler 28 durch. Die Phaseninformation des Strahlungs­ signals wird über eine Phasen (I) und eine Quadratur (Q) Komponente erhalten, eingeschlossen im analogen Signal. Die I bzw. Q Komponenten stellen die realen und imaginären Teile des komplexen analogen Signals dar. Es gibt vorzugsweise eine 1 : 1 Übereinstimmung zwischen den Elementen 22 und den Empfän­ germodulen 26.

Die A/D Wandler testen und digitalisieren die analogen Signale, um digitale Signale zu herzustellen. Jeder A/D Wand­ ler ist vorzugsweise dazu bestimmt, die Signale zu verarbei­ ten, die durch ein entsprechendes Matrixelement erzeugt werden. Nach der A/D Umwandlung gehen die Signale an das digitale Strahlformungs-Empfangsnetzwerk 32, das gewichtete Summen gerechnet, die die geräteinternen Strahlen darstellen.

Typischerweise stellt ein geräteinterner Strahl einen Kommu­ nikationskanal dar.

Wichtungswerte werden an das digitale Strahlformungs-Empfangsnetzwerk 32 vom Empfangsstrahlsteuerungsmodul 34 geleitet. Durch die Verwendung eines geeigneten Algorithmus bestimmt das Empfangsstrahlsteuerungsmodul 34 anpassungsmäßig die geeigneten Wichtungen für jedes Strahlungselement 22. Dies kann mit einer relativ geringen Rate geschehen, im Vergleich mit dem Gesamtdatendurchsatz des Antennensystems. Die Empfangs DBF Steuereinheit 36 analysiert die eingehenden Signale und führt Prozeduren und Verfahren aus, die nachfol­ gend erläutert werden.

Das Empfangs DBF Netzwerk 32 stellt digitale Signale, die von jedem Strahlungselement 22 empfangen werden, an den Strahlka­ naleinteiler 35 bereit. Die digitalen Signale beinhalten Amplituden- und Phaseninformationen (I und Q) vom Strahlungs­ element. Jedes Strahlkanaleinteilermodul wandelt diese digi­ talen Signale in einen digitalen Datenstrom für einen bestimmten Antennenstrahl oder Kanal. Vorzugsweise entspricht jedes Kanaleinteilermodul einem Antennenstrahl. Die Strahlka­ naleinteilermodule 35 liefern diesen digitalen Datenstrom zu Datenpaketschaltungselementen 38, von denen die Daten paketi­ siert werden und die Pakete werden entsprechend geleitet. In der bevorzugten Ausführung werden die Datenpakete über Quer­ verbindungsantennen 39 zu anderen Satelliten geleitet, über Abwärtsverbindungen zu Leitungswegen oder Erdstationen, oder über Abwärtsverbindungen, die der Satellit bereitstellt, zu Kommunikationseinrichtungen. Vorzugsweise stellt die Matrixantenne 20 sowohl Aufwärtsverbindungen als auch Abwärtsverbindungen für die Kommunikationseinrichtungen bereit.

Die eingehenden entpaketisierten Daten von den Datenpaket­ schaltungselementen 38 werden an das Strahlerzeugungsmodul 45 geliefert. Die Datenpaketschaltungselemente 38 liefern einen digitalen Datenstrom, der einen einzelnen Antennenstrahl darstellt, zu jedem Strahlerzeugungsmodul 45. Die eingehenden digitalen Signale beinhalten bevorzugt Phaseninformationen (I und Q Komponenten) für jeden Kanal/Antennenstrahl. Die Strahlerzeugungsmodule 45 wandeln diese digitalen Datenströme in ein digitales Ausgangssignal, das die analogen Wellenfor­ men für jedes Senderstrahlungselement 22 darstellt. Jedes Strahlerzeugungsmodul 45 liefert sein digitales Ausgangs­ signal sowohl an das digitale Strahlformer Sendernetzwerk 40 als auch an das Senderstrahlsteuerungsmodul 42. Das Sender­ strahlsteuerungsmodul 42 liefert gewichtete Summen an das digitale Strahlformer Sendernetzwerk 40. Eine gewichtete Summe wird vorzugsweise geliefert, um jedem der Senderstrah­ lungselemente 22 der Matrixantenne 20 zu entsprechen.

Die Wichtungen werden durch das Senderstrahlsteuerungsmodul 42 zum digitalen Strahlformer Netzwerk 40 geleitet. Durch die Benutzung eines geeigneten Algorithmus bestimmt das Sender­ strahlsteuerungsmodul 42 anpassungsmäßig die richtigen Wich­ tungen.

Die D/A Wandler 44 wandeln die digitalen Ausgangssignale für jedes Strahlungselement des Strahlformer Netzwerks 40 in die entsprechenden analogen Signale für jedes Strahlungselement 22. Die Sendermodule 46 erzeugen Signale, die für die Über­ tragung durch die Strahlungselemente geeignet sind und führen vorzugsweise die Funktionen der Aufwärtsübertragung, der Filterung und der Verstärkung durch.

Das digitale Strahlformungsantennensystem, das in Fig. 1 gezeigt wird, hat Vorteile über herkömmlichen Feststrahlan­ tennen, da es, neben anderen Dingen, räumlich eng begrenzte Nutzer trennen kann, Strahlstrukturen in Reaktion auf einge­ hende Daten anpassungsmäßig abstimmen kann, Antennenstrahlen für einzelne Nutzern bereitstellen kann, Antennenstrahlen in Reaktion auf den Bedarf nach Kommunikationsleistungen bereit­ stellen kann und die Strukturnullung für unerwünschte RF Signale verbessern kann. Diese Eigenschaften werden durch eine geeignete Software, die in die Steuereinheiten 36 und 48 eingebettet ist, realisiert.

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm einer Kommunikationseinrich­ tung und einer Matrixantenne, die einen digitale Strahlformer in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführung der vorlie­ genden Erfindung beinhalten. Die Kommunikationseinrichtung 90 kann ein mobiles Gerät sein, eine Basisstation, eine Relais­ station oder eine Kommunikationseinrichtung wie ein mobiles oder zellulares Telefon und kann mobil sein oder räumlich fixiert sein. Die Kommunikationseinrichtung 90 kann sich auch an Bord eines Flugzeuges befinden. Die Kommunikationseinrich­ tung 90 ist an die Matrixantenne 89 geschaltet. Die Matrixan­ tenne 89 umfaßt eine Vielzahl von Strahlungselementen, vorzugsweise in einer zweidimensionalen Matrixkonfiguration angeordnet. Jedes Matrixelement dient vorzugsweise zum Empfang und/oder zur Übertragung von RF Signalen. Aufgrund der Eigenschaften von Antennen ist die vorliegende Beschrei­ bung gleichermaßen geeignet für Übertragung und Empfang.

Die Kommunikationseinrichtung 90 beinhaltet Isolatoren 91, die die empfangenen und gesendeten Signale von der Matrixan­ tenne 89 trennen. Der Isolator 91 liefert durch die Sendermo­ dule 93 ein Sendesignal von den Sendemodulen 93 für jedes Matrixelement. Der Isolator 91 liefert Empfangssignale von jedem Matrixelement zu den Empfangsmodulen 92. Das Basisgerät 90 beinhaltet auch einen digitale Strahlformer 10 (DBF), der vorzugsweise das digitale Strahlformer Sendernetzwerk 94 beinhaltet, das digitale Strahlformer Empfangsnetzwerk 98 und die digitale Strahlformer Steuereinheit 99. Das digitale Strahlformer-Sendenetzwerk 94 empfängt Strahlformungskoeffi­ zienten von der DBF Steuereinheit 99, die die Phasen- und Amplitudenkomponenten des übertragenen RF Signals auf jedem Strahlungselement der Matrixantenne 89 steuert. Das digitale Strahlformer Empfangsnetzwerk 98 empfängt von der DBF Steuer­ einheit 99 Strahlformungskoeffizienten, um die Phasen- und Amplitudeneinstellung der von den Matrixelementen der Matrixantenne 89 empfangenen RF Signale zu gewährleisten.

Die Sendermodule 93 sind gleich und erfüllen gleiche Funktio­ nen wie die Sendermodule 46 von Fig. 1. Die Empfangsmodule 92 sind gleich und erfüllen gleiche Funktionen wie die Empfangs­ module 26 von Fig. 1. Die Sendermodule 93 wandeln I und Q digitale Signale, die vom digitalen Strahlformer Sendernetz­ werk 94 empfangen werden, in analoge Signale, während die Empfangsmodule 92 analoge Signale in I und Q digitale Signale umwandeln und stellen diese I und Q digitale Signale an das digitale Strahlformer Empfangsnetzwerk 98 bereit. Das digi­ tale Strahlformer Empfangsnetzwerk 98 stellt ein kanalisier­ tes Ausgangsdigitalsignal an den Digitalsignalprozessor (DSP) 95 bereit, das das Kommunikationskanalsignal darstellt, auf dem die Bodenstation kommuniziert. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung kann die Bodenstation 90 auf verschie­ denen Kanälen zur gleichen Zeit kommunizieren. Dementspre­ chend liefert das digitale Strahlformungs-Empfangsnetzwerk 98 ein Signal für jeden Kommunikationskanal an den DSP 95.

In dieser Ausführung stellt der DSP 95 ebenfalls ein Kommuni­ kationskanalsignal an das digitale Strahlformungs-Sendernetz­ werk 94 für jeden Kommunikationskanal bereit, auf dem die Bodenstation kommuniziert. Im Fall eines zellularen Telefons oder eines Mobiltelefons, das auf einem Kommunikationskanal kommuniziert, stellt der Empfangs DBF einen Kommunikationska­ nal an den DSP 95 bereit, während der DSP 95 einen Sendekom­ munikationskanal an das digitale Strahlformer Sendernetzwerk 94 bereitstellt. Es gibt keine Forderung, daß die Sende- und Empfangskanäle die gleichen sein müssen. Der DSP 95 gewähr­ leistet in Verbindung mit dem Eingabe/Ausgabeteil (I/O) und in Verbindung mit dem Speicherelement 97 alle Standardfunk­ tionen, die mit dem Betrieb von mobilen Bodenstationen, Kommunikationseinrichtungen wie Teilnehmereinheiten oder zellularen Telefonen verbunden sind. Im allgemeinen sind die Matrixelemente oder die Matrixantenne 89, die digitalen Strahlformer Sende- und Empfangsnetzwerke 94 und 98 und die DBF Steuereinheit gleich den entsprechenden Baugruppen von Fig. 1. Die Kommunikationseinrichtung 90 ist vorzugsweise so aufgebaut, um Daten auszutauschen, indem die Zeit-Mehrfachzu­ griff- (TDMA), Frequenz-Mehrfachzugriff- (FDMA) oder Kode- Mehrfachzugriff- (CDMA)Verfahren genutzt werden.

Im Falle einer Teilnehmereinheit werden weniger Matrixele­ mente benötigt als bei einer Satelliten-phasengesteuerten Matrixantenne. Dementsprechend haben die Empfangs-DBF- und Sende-DBF-Module, die damit verbunden sind, weniger Elemente. Zum Beispiel benutzt bei der Satelliten phasengesteuerten Matrixantenne eine bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung 64 Reihen von 8×8 Strahlungselementen. Diese 4096 Strahlungselemente benutzen vorzugsweise 4096 damit verbun­ dene Empfangsmodule 26 und Sendermodule 46. Dementsprechend werden auch 4096 Analog/Digital-(A/D) oder Digital/Analog-Wandler (D/A) 28 und 44 benutzt. Jeder A/D-Wandler stellt vorzugsweise 16 I-Datenbits und 16 Q-Datenbits bereit. Das Empfangs-DBF-Netzwerk hat 4096 mal 16 Eingänge von A/D-Wand­ lern. Die Anzahl von I- und Q-Bits kann größer oder kleiner als 16 sein, und die Anzahl der Strahlungselemente hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich dem Verbindungsspiel­ raum, dem Signal-Rausch-Verhältnis und den Antennenstrahlcha­ rakteristiken. Zum Beispiel kann die Anzahl der Strahlungs­ elemente in Teilnehmereinheiten und mobilen und zellularen Telefonanwendungen zwischen 8 und einigen hundert sein. Für mobile und Bodenstationen, die viele verschiedene Kommunika­ tionskanäle über viele verschiedene Antennenstrahlen bedienen, kann die Anzahl der Strahlungselemente von einigen hundert bis einigen tausend betragen. Die Kommunikationsein­ richtung von Fig. 2 kommuniziert mit einem Satelliten oder einer anderen Kommunikationsstation oder einer anderen Teil­ nehmereinheit oder Kommunikationseinrichtung durch die Benut­ zung des digitalen Strahlformers 88.

Der digitale Strahlformer 88 beinhaltet das digitale Strahl­ formungs-Sendernetzwerk 94, digitale Strahlformungs-Empfangs­ netzwerk 98 und die digitale Strahlformungs-Steuereinheit 99. Der digitale Strahlformer 88 hat gleiche Funktionen und bein­ haltet gleiche Hardwareelemente wie der digitale Strahlformer 10 von Fig. 1.

Durch die Benutzung des digitalen Strahlformers 88, ausge­ führt in der Teilnehmereinheit oder in der Kommunikationsein­ richtung 90 von Fig. 2, verfolgt die Kommunikationseinrich­ tung 90 in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung Stör­ signale und liefert eine Null in seiner Antennenstruktur in der Richtung des Störsignals. Wenn zum Beispiel die Bodensta­ tion mit geostationären Satelliten kommuniziert, kann ein Störsignal von einem Erdsatelliten, der sich in niedriger Umlaufbahn über den Himmel bewegt, herrühren. In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung verfolgt auch die Einrichtung 90 andere Störsignale und gewährleistet die Nullung der Antennenstruktur in der Richtung von jenen Stör­ signalen. In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung versucht die Kommunikationseinrichtung 90 ihren Empfang von eingehenden Signalen durch die Abstimmung ihrer Empfangs DBF Koeffizienten für verbesserte Signalqualitäten wie Signal-Rausch-Abstand oder das Verhältnis Träger zu Rauschen plus Störung zu verbessern.

In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung empfängt die Kommunikationseinrichtung 90 eine Verbindungs­ qualitätsanzeige von einer Kommunikationsstation oder einem Satelliten (oder einer anderen Kommunikationseinrichtung) mit denen es kommuniziert. Die Verbindungsqualitätsanzeige (LQI) liefert vorzugsweise 3 Datenbits, die die Qualität des Signals anzeigen, das beim Satellitenempfänger oder Bodensta­ tionsempfänger empfangen wird. Diese Verbindungsqualitätsan­ zeige wird zur Bodenstation oder zum Teilnehmereinheit zurückgeliefert, die ihre digitalen Strahlformungs-Übertra­ gungskoeffizienten dementsprechend dynamisch abstimmen, um die Qualität ihres übertragenen Signals zu verbessern. In dieser Ausführung bewertet der DSP 95 die Verbindungsquali­ tätsanzeige und weist die DBF Steuereinheit 99 an, den digi­ tale Strahlformungs-Koeffizienten, der an das digitale Strahlformungs-Sendenetzwerk 94 geliefert, wird abzustimmen. Im allgemeinen verursacht dies, daß die Sende- und Empfangs­ antennenstrahlcharakteristiken für den speziellen Zustand, in der sich die Teilnehmereinheit oder die Kommunikationsein­ richtung gerade befinden, besser optimiert werden. Der Zustand beinhaltet Störungscharakteristiken von anderen Signalen, Störungscharakteristiken, die vom Bodengebiet verursacht werden und die speziellen Empfangsantennencharak­ teristiken der empfangenden Bodenstation und/oder des Satel­ liten.

In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung verfolgt die Teilnehmereinheit und/oder die Kommunikations­ einrichtung 90 das Kommunikationssignal von der Basisstation und vom Satelliten, weil sich die Teilnehmereinheit oder das Bodenstation bewegt. Zum Beispiel suchen mobile Teilneh­ mereinheiten die Richtung der Bodenstation oder des Satelli­ ten, mit denen sie kommunizieren. Dieses Suchen wird auf eine von einer Vielzahl von Arten durchgeführt, die die Benutzung des Empfangssignals und die Bestimmung des Winkels oder der Ankunftsrichtung des Empfangssignals, einschließt. Weil sich die Teilnehmereinheit bewegt, werden alternativ die Antennen­ strahlen, vorzugsweise sowohl Sende- als auch Empfangsstrah­ len, kontinuierlich abgestimmt, um zu helfen, die Signalqua­ lität zu verbessern. Dementsprechend werden die resultieren­ den Antennenstrahlstrukturen zur Kommunikationsstation gerichtet, wobei gegen alle Störsignalquellen Nullen gerich­ tet werden. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Teilnehmereinheit zur Kommunikation mit Satelliten auf einer nicht geostationären Umlaufbahn angepaßt, wie Satelliten in einer erdnahen Umlaufbahn. Wenn der Satellit vorüberfliegt, werden die Antennenstrahlcharakteristiken durch die Benutzung des digitalen Strahlformers 88 abge­ stimmt, um eine verbesserte Kommunikation mit dem Satelliten auf erdnaher Umlaufbahn aufrechtzuerhalten und bleiben vorzugsweise auf den Satelliten gerichtet, wenn sich der Satellit über den Himmel bewegt.

Ein Beispiel der Teilnehmereinheit und der Antennenmatrix 89 von Fig. 2 würde Matrixelemente beinhalten, die auf dem Dach eines motorisierten Fahrzeuges montiert sind, angeschlossen an die Kommunikationseinrichtung 90, die sich in Inneren des Fahrzeugs befindet. Im Falle eines Bodenstation können die Matrixelemente auf dem Dach eines Hauses oder Gebäudes montiert sein und das Bodenstation kann sich woanders befin­ den.

Fig. 3 erläutert einen geostationären Satelliten mit einem digitalen Strahlformer in Übereinstimmung mit einer bevorzug­ ten Ausführung der vorliegenden Erfindung, der sich das Spek­ trum mit einem nicht geostationären Satelliten teilt. Fig. 3 erläutert eine typische Situation der Spektrumsteilung, in der die vorliegende Erfindung genutzt werden kann. Wie erläu­ tert, gibt es mehrere Sichtpfade zwischen dem geostationären (GSO) Satelliten 62 und dem nicht geostationären (NGSO) Satelliten 60, NGSO Station 68, GSO Bodenstation 66 und einer Störsignalquelle 64. Da der NGSO Satellit 60 nicht fixiert ist in Bezug auf die Erdoberfläche, kann der NGSO Satellit zu verschiedenen Zeiten in Sicht kommen. Wenn die beiden Kommu­ nikationssysteme einen gemeinsamen Bereich des Frequenzspek­ trums belegen, können Störungen zwischen den beiden Systemen auftreten.

Wenn der GSO Satellit 62 einen digitalen Strahlformer der vorliegenden Erfindung beinhaltet, konfiguriert der Empfän­ gerteil des digitalen Strahlformers die Antennenstrahlen des GSO Satelliten, damit sein Hauptkommunikationsstrahl wünschenswerterweise zur Boden GSO Station 66 zeigt, während vorzugsweise in die Richtung der NGSO Bodenstation 68 in der Antennenstruktur eine Null bereitgestellt wird. Dementspre­ chend werden alle Störungen von der NGSO Bodenstation wesent­ lich reduziert. Vorzugsweise ist eine weitere Null in der Antennenstruktur des GSO Satelliten 62 gegen den NGSO Satel­ liten gerichtet und verfolgt ihn. Um dies zu vervollständi­ gen, werden die DBF Empfangs- und/oder Sendekoeffizienten kontinuierlich abgestimmt, um eine Null in Richtung des NGSO Satelliten 60 aufrechtzuerhalten, da sich der NGSO Satellit 60 bewegt. Dementsprechend werden diese Nullen dynamisch gesteuert.

Nullen werden in der Antennenstruktur gesetzt, die auf die NGSO Station gerichtet ist. Die NGSO Station 68 sendet und empfängt gewöhnlich nur zu einer Zeit, wenn der NGSO Satellit vorüberfliegt. Dementsprechend kann die Null in der Sende- und Empfangsantennenstrukturen des GSO Satelliten 62 in Über­ einstimmung mit der NGSO Station 68 eingeschaltet und ausge­ schaltet werden. Die Einsetzung einer Null in die Sende- und Empfangsantennenstrukturen des GSO Satelliten 62 gestattet es den beiden Systemen, sich Spektren zu teilen. In der bevor­ zugten Ausführung der vorliegenden Erfindung werden Sende- und Empfangsnullen in gleiche Richtungen plaziert. Die Rich­ tungsinformation wird vorzugsweise zwischen Empfangs DBF Steuereinheit 36 und Sende DBF Steuereinheit 48 von Fig. 1 aufgeteilt.

In einer bevorzugten Ausführung wird die Richtung, in die die Antennennull zu richten ist, bestimmt, indem die Richtung der Eingangsinformation vom Störsignal benutzt wird. Der DBF des GSO Satelliten 62 überwacht sein Sichtfeld nach vorzugsweise zwei Klassen von Signalen, synergetische und nicht synergeti­ sche. Synergetische Signale sind Signale deren Charakteristi­ ken wohlbekannt sind. Diese synergetischen Störsignale werden vorzugsweise im GSO Satelliten 62 auf dem Basisbandpegel demoduliert und dementsprechend werden die digitalen Sende und Empfangs Strahlformungskoeffizienten abgestimmt, um dem Empfang dieses Störsignals zu reduzieren und minimieren zu helfen. Im Fall von nicht synergetischen Signalen, d. h. Signalen, die unbekannt sind, werden grundlegende Verfahren der Ankunftsrichtung benutzt, um Störungen von diesen Signa­ len zu vermindern.

Der digitale Strahlformer der vorliegenden Erfindung kann auch im NGSO Satelliten 60 verwendet werden, und stellt Nullen in Richtung der GSO Station 66 und der Störsignal­ quelle 64 bereit.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die spektrale Teilung für eine gestiegene Dichte von geostationären Satel­ liten verbessert wird. Zum Beispiel können durch die Benut­ zung des digitalen Strahlformers, beschrieben in Fig. 1, geostationäre Satelliten in Abschnitten der Umlaufbahn plaziert werden, die um weniger als 2° geteilt sind. Wenn zum Beispiel eine Kommunikationseinrichtung mit ihrem zugewiese­ nen geostationären Satelliten kommuniziert, sendet jeder der geostationären Satelliten Erfassungskanalinformationen. Die Antenne der Kommunikationseinrichtung empfängt diese Informa­ tionen von allen Satelliten, die im Sichtbereich sind. Wenn die Erfassungskanäle in einer Weise wie durch die Frequenz unterscheidbar sind, empfängt die Bodenstation vorzugsweise jeden Erfassungskanal und bestimmt die Ankunftsrichtung jedes der Erfassungssignale. Der digitale Strahlformer, wenn in einer geostationären Satelliten-Bodenstation verwendet, rich­ tet seine Sende- und Empfangsantennenstrahlcharakteristiken vorzugsweise so aus, daß seine Hauptantennenstrahlen auf den gewünschten geostationären Satelliten zeigen, während eine Null in die Richtung der anderen geostationären Satelliten gerichtet wird. Die Ankunftsrichtung kann bestimmt werden, unter anderem durch die Nutzung von Informationen, die mit dem Standort der Kommunikationseinrichtung verbunden sind.

Hochauflösungsverfahren gestatten die räumliche Auflösung dieser Signale, die sich um ungefähr ein Zehntel einer Anten­ nenstrahlbreite unterscheiden. Um eine solche feine Unter­ scheidung aufrechtzuerhalten, sind hohe Werte des Signal-Rausch-Verhältnisses wünschenswert. Dementsprechend liefert eine Bodenstation mit einer geeigneten Menge von Matrixele­ menten 22 (Fig. 1) ein annehmbares Signal-Rausch-Verhältnis und geeignete Antennenstrahlverstärkungscharakteristiken.

In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung hält der digitale Strahlformer, der an Bord eines geostationären Satelliten eingesetzt wird, die Antennenausrichtung aufrecht. GSO Satelliten driften zum Beispiel leicht in ihren Umlauf­ bahnstandorten. Typischerweise ist eine An-Bord-Überwachung gefordert, um die Satellitenposition aufrechtzuerhalten. Weil ein GSO Satellit driftet, bewegen sich seine Antennenstrahlen aus ihrer beabsichtigten Zeigerichtung heraus und verschie­ dene Ausrichtungsverfahren, die auf der Übertragung von Frequenzklängen von den Systemsteuereinrichtungen beruhen, werden benutzt, um die Zeigerichtung der Satellitenantenne wieder auszurichten. GSO Satellitenantennensysteme, die auf Reflexions- oder Linsenantennen basieren, korrigieren diese Bewegungen durch das physische Bewegen der Antennen oder der Antennenfüße. Solche Verfahren erfordern, daß die Anten­ nenkomponenten auf beweglichen Strukturen montiert sind. Der digitale Strahlformer der vorliegenden Erfindung eliminiert die Notwendigkeit dieser mechanischen Strukturen. Der digi­ tale Strahlformer korrigiert die Strahlrichtung, wenn der geostationäre Satellit driftet. Diese Korrektur basiert vorzugsweise auf der Benutzung von gesendeten oder empfange­ nen Signalqualitätspegeln.

Fig. 4 erläutert einen Satelliten, der individuelle Antennen­ strahlen liefert, durch die Benutzung eines digitalen Strahl­ formers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Der Satellit 50 kann entweder ein geostationärer Satellit oder ein nicht geostationärer Satellit sein. Der Satellit hat ein Einzugsgebiet, das damit verbunden ist, in welcher geographischen Region der Satellit 50 Kommunikationsdienste leistet. Der Satellit 50 kann des Einzugsgebiet 53 mit einem Antennenstrahl nach Signalen von innerhalb des Einzugsgebiets absuchen, einschließlich der Bedarfsüberwachung nach Kommuni­ kationsleistungen, Störungsüberwachung und der Überwachung von Teilnehmereinheiten, die Leistungen anfordern. Der Satel­ lit 50 liefert auch eine Vielzahl von individuellen Antennen­ strahlen 52 innerhalb des Einzugsgebiets 53. Ein digitaler Strahlformer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfin­ dung wird vorgesehen, um diese Antennenstrahlen bereitzustel­ len. Individuelle Antennenstrahlen 52 werden in einer Viel­ falt von Arten bereitgestellt und werden vorzugsweise für individuelle Teilnehmereinheiten bereitgestellt. Individuelle Strahlen werden auch in Reaktion auf eine Anforderung nach Kommunikationsleistungen bereitgestellt. Individuelle Anten­ nenstrahlen 52 verfolgen die Bewegung einer Teilnehmereinheit durch das Einzugsgebiet 53. Diese sind genauer in den unten­ stehenden Verfahren beschrieben.

Fig. 5 erläutert Antennenstrahlprojektionen auf ein Gebiet der Erdoberfläche durch die Benutzung eines digitalen Strahl­ formers in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführung werden Antennenstrahlen entsprechend der Anforderung von Kommunika­ tionsleistungen bereitgestellt. Die Fähigkeit sich den Verkehrsanforderungen anzupassen, ist in jedem Satelliten­ system sehr wünschenswert. Der digitale Strahlformer 10 von Fig. 1 dient zur Positionierung von Nullen in der Antennen­ strahlstruktur und gewährleistet Strahlformung und andere Strahlcharakteristiken, die dynamisch durch die Benutzung dieser digitalen Strahlformungsverfahren modifiziert werden. In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung liefert der digitale Strahlformer 10 dynamisch wiederkonfigu­ rierbare (wiederherstellbare) Antennenstrukturen wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Diese beispielhaften Antennenstrahlstruk­ turen basieren auf den gegenwärtigen Verkehrsanforderungspe­ geln. Zum Beispiel liefert der Antennenstrahl 74 eine weite Überdeckung über ein großes Gebiet, das einen geringen Bedarf an Kommunikationsleistungen hat, während die Antennenstrahlen 80 klein sind und eine hohe Konzentration von Kommunikations­ kapazität in einer Region bereitstellt, die einen großen Bedarf an Kommunikationsleistungen hat.

In einer weiteren Ausführung sind die Antennenstrahlen entsprechend dem Bedarf nach Kommunikationsleistungen geformt. Die Antennenstrahlen 74 sind zum Beispiel modifi­ ziert und ungefähr nach der Kontur einer geographischen Region geformt, die einen hohen Bedarf an Kommunikationslei­ stungen hat, in der Nähe eines Gebiets, das eigentlich keinen Bedarf nach Kommunikationsleistungen hat, z. B. des Ozeans. Dementsprechend kann die Kommunikationskapazität konzentriert werden, wo sie benötigt wird. In der bevorzugten Ausführung wird der Antennenstrahl 70 im Echtzeitbetrieb in Reaktion auf den Bedarf an Kommunikationsleistungen dynamisch konfigu­ riert. In anderen Ausführungen der vorliegenden Erfindung jedoch werden Antennenstrahlen auf der Basis vom historischen und gemessenen Bedarf nach Kommunikationsleistungen bereitge­ stellt.

Fig. 6 und 7 sind Flußdiagramme, die einen Störungsverminde­ rungs- und Antennenstrahlausrichtungsablauf in Übereinstim­ mung mit der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfin­ dung erläutern. Obwohl in einem Folgefluß von oben nach unten gezeigt, soll der Ablauf 100 die Schritte erläutern, die durch den digitalen Strahlformer 10 von Fig. 1 ausgeführt werden. Viele der gezeigten Aufgaben und Schritte werden vorzugsweise parallel ausgeführt und der Ablauf 100 wird wünschenswerterweise für viele Teilnehmereinheiten und Störungssignale gleichzeitig durchgeführt. Fachleute sind in der Lage, Software für die Empfangs DBF Steuereinheit 36 und die Sende DBF Steuereinheit 48 zu schreiben, um die Aufgaben des Ablaufs 100 auszuführen. Der Ablauf 100 wird vorzugsweise durch die Empfangs DBF Steuereinheit 36 und die Sende DBF Steuereinheit 48 in Verbindung mit den Strahlsteuerungsmodu­ len 34 und 42 durchgeführt. Die Software ist innerhalb der DBF Steuereinheit 36, der Sende DBF Steuereinheit 48 und dem Strahlsteuerungsmodul 34 eingebettet, um die hierin beschrie­ benen Funktionen auszuführen. Teile des Ablaufs 100 können auch gleichzeitig durch Prozessoren auf anderen Satelliten oder in Bodenstationen in Verbindung mit dem Satellitenteil ausgeführt werden, gezeigt in Fig. 1. Obwohl der Ablauf 100 für die Kommunikation zwischen einem Satelliten und einer bodengestützten Teilnehmereinheit beschrieben wird, ist der Ablauf 100 anwendbar auf jede Kommunikationsstation, einschließlich Relaisstationen und Kommunikationseinrichtun­ gen.

In Aufgabe 102 lauscht die Kommunikationsstation auf ein Signal, vorzugsweise innerhalb des Einzugsgebietes des Satel­ liten. Das Empfangsstrahlsteuerungsmodul 34 konfiguriert vorzugsweise Antennenstrahlen, daß zumindest ein breiter Antennenstrahl geliefert wird, der im wesentlichen ein ganzes Einzugsgebiet eines Satelliten überdeckt. Dementsprechend werden Signale von irgendeiner Stelle innerhalb dieses Einzugsgebietes auf diesem einen Antennenstrahl empfangen. Die Signale, die empfangen werden, können Signale beinhalten, die von vorhandenen Nutzern stammen, die z. B. bereits mit dem Satellitensystem kommunizieren, Signale von Nicht-Systemnut­ zern einschließlich Störungssignale und Signale von System­ nutzern, die Zugriff zum System fordern.

Aufgabe 104 bestimmt, ob das Signal ein Signal von einem vorhandenen Nutzer ist oder nicht. Im allgemeinen ist der Standort von vorhandenen Nutzern bekannt. Wenn das empfangene Signal nicht von einem vorhandenen Nutzer ist, bestimmt Aufgabe 106 den Standort dieser Signalquelle. Fachleute werden verstehen, daß verschiedene Arten genutzt werden können, um den geographischen Standort einer Signalquelle zu bestimmen. Diese Arten können die Analyse des Ankunftswin­ kels, der Ankunftszeit, der Ankunftsfrequenz usw. beinhalten. Wenn die Signalquelle ein Nutzer ist, der Systemzugriff fordert, kann alternativ die Teilnehmereinheit die geographi­ schen Koordinaten mit ihrem Forderungssignal nach Systemzu­ griff bereitstellen.

Wenn der Standort der Signalquelle bestimmt ist, bestimmt Aufgabe 110, ob das Signal ein Störsignal ist oder nicht. Mit anderen Worten bestimmt Aufgabe 110, ob sich die Signalquelle mit einem Teil des dem Satellitensystem zugewiesenen Spek­ trums stört oder ob das Störsignal alternativ ein Kommunika­ tionskanal ist, der gegenwärtig benutzt wird durch eine Teil­ nehmereinheit, die mit dem Satelliten kommuniziert. Wenn Aufgabe 110 ermittelt, daß die Signalquelle kein Störsignal ist und daß die Signalquelle ein Gesuch nach einem neuen Kanal ist, weist die Aufgabe 112 einen Antennenstrahl zu diesem Nutzer. Aufgabe 112 kann verschiedene Sicherheits- und Zugriffsgesuchsverfahren beinhalten, die nicht notwendiger­ weise wichtig für die vorliegende Erfindung sind. In der bevorzugten Ausführung wird die Aufgabe dadurch begleitet, daß die Empfangs- und Sende DBF Steuereinheiten 36 und 48 die geeigneten Informationen an die Strahlsteuerungsmodule 34 und 42 liefern.

Die Strahlsteuerungsmodule 34 und 42 verursachen, daß die Empfangs und Sendenetzwerke 32 und 40 individuelle Empfangs und Sendeantennenstrahlen erzeugen, die zu der Teilnehmerein­ heit an dem Standort der Teilnehmereinheit gerichtet sind. Die Aufgaben 114 und 116 stimmen vorzugsweise die DBF Sende und Empfangskoeffizienten ab, um zu helfen, eine verbesserte Signalqualität, die von der Teilnehmereinheit empfangen wird, zu gewährleisten.

In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung liefert die Teilnehmereinheit eine Verbindungsqualitätsan­ zeige (LQI), die die Qualität des empfangenen Signals anzeigt. Die Teilnehmereinheit liefert diese Verbindungsqua­ litätsanzeige zum Satelliten. Die Verbindungsqualitätsanzeige wird durch die Empfangs DBF Steuereinheit 36 und die Sende DBF Steuereinheit 48 beurteilt, die das Sendestrahlsteue­ rungsmodul 42 veranlassen, die DBF Steuerungskoeffizienten abzustimmen, um den zur Teilnehmereinheit übertragenen Anten­ nenstrahl optimieren zu helfen.

Wenn die Aufgabe 110 erkennt, daß die Signalquelle ein Stör­ signal ist, zum Beispiel ein Nicht-Systemnutzer, berechnen die Aufgabe 118 und Aufgabe 120 die Empfangs DBF Koeffizien­ ten und stimmen sie ab, die an das Empfangs DBF Netzwerk 32 geliefert werden, um die Störung vom Störungssignal reduzie­ ren zu helfen oder zu minimieren. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung plaziert die Aufgabe 118 eine Null in der Antennenstruktur in der Richtung des Störsignals. In der bevorzugten Ausführung werden die Aufgaben 118 und 120 wiederholt, bis die Störung unter einem vorbestimmten Pegel ist. In Aufgabe 122 wird das Störsignal kontinuierlich über­ wacht und verfolgt, wenn sich entweder der Satellit bewegt oder sich das Störsignal bewegt.

Wenn Aufgabe 104 erkannt hat, das die Signalquelle ein vorhandener Nutzer ist, bestimmt Aufgabe 124, wann ein Über­ gabesignal gefordert wird. In einigen Ausführung der vorlie­ genden Erfindung fordert die Teilnehmereinheit Übergabesig­ nale, während in anderen Ausführungen der vorliegenden Erfin­ dung das System bestimmt, wann Übergabesignal notwendig ist. Vorzugsweise werden Übergabesignale auf der Grundlage der Signalqualität bestimmt. Im allgemeinen wird ein Übergabesig­ nal gefordert, wenn ein Nutzer nahe am Rand des Antennen­ struktureinzugsgebietes oder einer ausgeschlossenen Zone ist.

In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung werden Antennenstrahlen an die Teilnehmereinheit individuell bereitgestellt und der individuelle Antennenstrahl verfolgt den Standort der Teilnehmereinheit. Demzufolge sind Übergabe­ signale nur zwischen Satelliten und am Rand des Satelliten­ einzugsgebietes notwendig. Wenn ein Übergabesignal notwendig ist, wird Aufgabe 112 ausgeführt, die einen neuen Antennen­ strahl von einem anderen Satelliten zum Nutzer zuweist. Wenn ein Übergabesignal nicht gefordert wird, wird Aufgabe 128 ausgeführt. In Aufgabe 128 wird die Innenbandstörung gemein­ sam mit dem empfangenen Leistungspegel und Verbindungsquali­ tätsmessungen verfolgt.

In Aufgabe 132 werden die Empfangs und Sende DBF Koeffizien­ ten abgestimmt, um zu helfen, eine verbesserte oder maximale Signalqualität aufrechtzuerhalten, um die Innenbandstörung reduzieren zu helfen oder zu minimieren und um den Empfangs­ leistungspegel maximieren zu helfen. Während dieses "Verfolgungs" Modus können zusätzliche Störsignale 130 eine Verminderung der Signalqualität verursachen. Dementsprechend stimmt die Aufgabe 132 die DBF Koeffizienten dynamisch neu ab, um zu helfen, die Signalqualität aufrechtzuerhalten. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung werden Verbin­ dungsqualitätsanzeigen 131 durch die Kommunikationseinrich­ tungen oder Teilnehmereinheiten bereitgestellt. Dementspre­ chend dient die Kombination der Aufgaben 128 bis 132 der Verfolgung der Teilnehmereinheit, wenn sich der relative Standort zwischen Teilnehmereinheit und dem Satelliten ändert. Aufgabe 134 bestimmt, wann ein Übergabesignal gefor­ dert wird. Wenn ein Übergabesignal nicht gefordert wird, bleibt die Teilnehmereinheit im Verfolgungsmodus. Wenn das Übergabesignal gefordert wird, wird Aufgabe 136 eine Übergabe zum nächsten Satelliten ausführen. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird der nächste Satellit darüber informiert, daß ein Übergabesignal gefordert wird und der geographische Standort der Teilnehmereinheit wird bereitge­ stellt. Dementsprechend kann der nächste Satellit einen Antennenstrahl speziell für diese Teilnehmereinheit ausrich­ ten und erzeugen, bevor sie von ihrem gegenwärtigen Satelli­ ten aufgegeben wird. Wenn die Teilnehmereinheit an den näch­ sten Satelliten übergeben worden ist, fügt die Aufgabe 138 den verfügbaren Antennenstrahl in ihren Vorratsbereich ein, und gestattet, daß dieser Antennenstrahl verfügbar ist, einer anderen Teilnehmereinheit zugewiesen zu werden.

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zur Bereit­ stellung von Antennenstrahlen an geographische Regionen in Reaktion auf den Bedarf nach Kommunikationsleistungen erläu­ tert. Das Verfahren 200 soll, obwohl es in einem Folgefluß von oben nach unten gezeigt wird, die Schritte erläutern, die durch den digitale Strahlformer 10 von Fig. 1 durchgeführt werden. Viele der gezeigten Aufgaben und Schritte werden vorzugsweise parallel durchgeführt und das Verfahren wird wünschenswerterweise für viele Teilnehmereinheiten gleichzei­ tig durchgeführt. Fachleute sind in der Lage, Software für Empfangs DBF Steuereinheiten 36 und Sende DBF Steuereinheiten 48 zu schreiben, um die Aufgaben des Verfahrens 200 auszufüh­ ren. Die Aufgaben des Verfahrens 200 werden vorzugsweise in einer kontinuierlichen Weise durch die Empfangs und Sende DBF Steuereinheiten 36 und 48 durchgeführt. Obwohl das Verfahren 200 für die Kommunikation zwischen einem Satelliten und einer bodengestützten Teilnehmereinheit beschrieben wird, ist das Verfahren 200 auf alle Kommunikationsstationen anwendbar, einschließlich Relaisstationen und Kommunikationseinrichtun­ gen.

In Aufgabe 202 wird der Bedarf nach Kommunikationsleistungen innerhalb des Einzugsgebietes des Satelliten beobachtet. In der bevorzugten Ausführung wird ein Antennenstrahl benutzt, um den Bedarf des gesamten Einzugsgebietes zu beobachten. In Aufgabe 204 wird die Lage von geographischen Regionen mit hohem Bedarf und mit niedrigem Bedarf bestimmt. Die Aufgabe 204 kann auf vielerlei Arten durchgeführt werden. Zum Beispiel hat jede Teilnehmereinheit, die mit dem System kommuniziert, einen damit verbundenen geographischen Stand­ ort. Weiterhin kann jede Teilnehmereinheit, die Zugriff zu dem System fordert, dem System geographische Standortdaten bereitstellen. Wenn die geographischen Orte von Gebieten mit hohem Bedarf und niedrigem Bedarf bestimmt sind, veranlaßt die Aufgabe 206 die DBF Strahlsteuerungsmodule weniger Anten­ nenstrahlen in Gebiete mit niedrigem Bedarf zu liefern und mehr Antennenstrahlen in Gebiete mit hohem Bedarf zu liefern. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung gewährleistet jeder Antennenstrahl eine begrenzte Menge an Kommunikations­ kapazität.

Bezüglich Fig. 5 werden Gebiete mit niedrigem Bedarf mit Antennenstrahlen versorgt, die eine viel größeres Überdec­ kungsgebiet haben als Antennenstrahlen, die an Gebiete mit hohem Bedarf bereitgestellt werden. Zum Beispiel überdeckt der Antennenstrahl 74 von Fig. 5 ein großes geographisches Gebiet, das gegenwärtig einen geringen Bedarf nach Kommunika­ tionsleistungen hat. Alternativ hat der Antennenstrahl 80 eine viel kleineres geographisches Überdeckungsgebiet und gewährleistet mehr Kommunikationskapazität für ein Gebiet, das gegenwärtig einen hohen Bedarf nach Kommunikationslei­ stungen hat. In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung stimmen die Aufgaben 206 und 208 die Form der Antennenstrahlen aufgrund des Bedarfs nach Kommunikationsleis­ tungen ab. Zum Beispiel sind in Bezug auf Fig. 5 die Anten­ nenstrahlen 74 lange schmale Strahlen, die geformt sind, um eine bessere Flächenüberdeckung mit Kommunikationsleistungen zu gewährleisten. Zum Beispiel werden Küstengebiete mit schmalen Strahlen versorgt, um die Kommunikationskapazität über dem Ozean, wo wesentlich weniger Kommunikationskapazität gefordert wird, zu reduzieren. In dieser Ausführung werden die Antennenstrahlen 74 vorzugsweise dynamisch in Reaktion auf den Bedarf nach Kommunikationsleistungen geformt.

Wenn sich der Bedarf nach Kommunikationsleistungen ändert, werden als Reaktion die Antennenstrahlen 70 bereitgestellt. Die Fig. 5 zeigt zum Beispiel eine kontinentale Ansicht der Kommunikationsleistungen der Vereinigten Staaten. Wenn der Tag beginnt, werden Antennenstrahlen anfangs entlang der Ostküste der Vereinigten Staaten bereitgestellt. Wenn der Tag fortschreitet, überqueren die Antennenstrahlen das Land, in Reaktion auf den Bedarf nach Kommunikationsleistungen, wenn sich die Tageszeit ändert. Für den Fall einer Naturkatastro­ phe, wo der Bedarf nach Kommunikationsleistungen besonders groß sein kann, können besondere Antennenstrahlen bereitge­ stellt werden. Eine Satellitensteuerungseinrichtung kann den digitale Strahlformer 10 des Satelliten anweisen, die Strah­ len entsprechend zu plazieren. Im allgemeinen werden die Antennenstrahlen 70 vorzugsweise in Reaktion auf den sich ändernden Bedarf nach Kommunikationsleistungen ohne die Mitwirkung von Bedienkräften bereitgestellt.

Fig. 9 zeigt ein Blockdiagramm des digitale Strahlformers entsprechend einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Der Strahlformer beinhaltet eine Vielzahl von Recheneinheiten (CUs) 160-176 und eine Vielzahl von Summierungsprozessoren 180-184. Die Recheneinheiten 160-176 bilden eine Prozessormatrix. Jede Spalte der Prozessormatrix empfängt ein entsprechendes digitales Signal. Beim Empfang eines digitalen Signals wichtet jede Recheneinheit unabhängig das Signal, um ein gewichtetes Signal zu erzeugen. Die Summierungsprozesso­ ren 180-184 stellen Mittel für die Summierung von gewichteten Signalen dar, die von einer entsprechenden Zeile erzeugt wurden, um Ausgänge herzustellen. In der Hauptsache stellt jedes Ausgangssignal eine gewichtete Summe dar. Der Aufbau des digitalen Strahlformers gestattet ihm die Hochgeschwin­ digkeits- Parallelberechnung von diskreten Fouriertransforma­ tionen.

Fig. 10 zeigt ein Blockdiagramm, das eine erste Ausführung einer Recheneinheit darstellt, die im digitale Strahlformer der Fig. 9 benutzt werden kann. Die Recheneinheit beinhaltet einen Multiplikator 190 und eine Speicherschaltung 192. Die Recheneinheit wichtet ein eingehendes Signal durch die Multi­ plikation mit einem vorberechneten Wichtungswert, der in der Speicherschaltung 192 gespeichert ist. Der Ausgang des Multi­ plikators 190 stellt das gewichtete Signal dar.

Die Speicherschaltung 192 kann jedes Mittel zur Speicherung von Werten sein, deren Inhalt durch die digitalen Strahl­ steuerungsmodule 34, 42 (Fig. 1) aktualisierbar ist, wie ein ROM (Nur-Lese-Speicher), EEPROM (elektrisch löschbarer, programmierbarer Nur-Lese-Speicher), DRAM (dynamischer Spei­ cher mit wahlfreiem Zugriff) oder SRAM (statische Speicher mit wahlfreiem Zugriff).

Fig. 11 zeigt ein Blockdiagramm, das eine zweite Ausführung einer Recheneinheit darstellt, die im digitale Strahlformer der Fig. 9 benutzt werden kann. In dieser Ausführung der Recheneinheit wird ein eingehendes Signal durch die Benutzung der logarithmischen Zahlensystem (LNS) Arithmetik gewichtet. Die LNS gestützte Arithmetik stellt einen Vorteil dar, weil die Multiplikationsoperationen mit Addierern statt mit Multi­ plikatoren durchgeführt werden können. Digitale Addierer­ schaltungen tendieren dazu, viel kleiner zu sein als vergleichbare Multiplikatorschaltungen, so kann die Größe der digitalen Strahlformer Prozessormatrix durch die Verwendung von LNS gestützten Recheneinheiten reduziert werden.

Die LNS gestützte Recheneinheit beinhaltet einen Protokoll­ wandler 210, ein Addierer 212, eine Speicherschaltung 214 und einen inversen Protokollwandler (log^-1) 216. Ein eingehendes Signal wird zuerst durch den Protokollwandler 210 in sein entsprechendes Protokollsignal gewandelt. Der Addierer 212 summiert dann das Protokollsignal und einen protokollierten Wichtungswert von der Speicherschaltung 214, um eine Summe zu erzeugen. Die Summe wird dann durch den inversen Protokoll­ wandler 216 in das gewichtete Signal gewandelt.

Der Protokollwandler 210 und der inverse Protokollwandler 216 können realisiert werden durch die Verwendung jeder der Wand­ ler, die in den ebenfalls schwebenden U.S. Patentanmeldungen der oben bezeichneten bezogenen Anmeldungen No. 1-4 beschrie­ ben sind.

Fig. 12 zeigt ein Blockdiagramm, das eine dritte Ausführung einer Recheneinheit darstellt, die im digitalen Strahlformer der Fig. 9 benutzt werden kann. Diese Ausführung der Rechen­ einheit ist dafür bestimmt, komplexe Signale zu wichten. In vielen Anwendungen werden die I und Q Komponenten von komple­ xen digitalen Signalen durch ein Paar von 3-Bit Worten darge­ stellt. Obwohl sie nicht auf kleine Wortlängen begrenzt ist, stellt die Recheneinheit von Fig. 12 in solchen Anwendungen einen Vorteil dar, denn sie benötigt weniger Energie und Platz, wenn sie unter Verwendung einer integrierten Schaltung realisiert wird.

Die Recheneinheit beinhaltet einen ersten Schalter 220, eine erste Speicherschaltung 222, einen zweiten Schalter 224, eine zweite Speicherschaltung 226, einen Subtrahierer 228 und einen Addierer 221. Der erste Speicher 222 speichert erste vorberechnete Werte, die auf einer imaginären Wichtung basie­ ren. Der zweite Speicher 226 speichert zweite vorberechnete Werte, die sich auf eine reelle Wichtung beziehen. Der Zweck der Recheneinheit besteht darin, diese zwei komplexen Zahlen zu multiplizieren. Der erste Speicher 222 speichert die vorberechneten Werte I und Q für die imaginäre. Wichtung, während der zweite Speicher 226 die vorberechneten Werte I und Q für die reelle Wichtung speichert. Es ist offensicht­ lich für einen Fachmann, daß die Verwendung von 3-Bit Worten, um die komplexen Komponenten und Wichtungen darzustellen, von jedem Speicher fordert, acht 6-Bit Worte zu speichern.

Der erste Schalter 220 stellt ein Mittel zur Adressierung der ersten Speicherschaltung durch die Verwendung von entweder der I oder Q Komponente dar, um einen der ersten vorberechne­ ten Werte als Ausgang der ersten Speicherschaltung auszuwäh­ len. Der zweite Schalter 224 stellt ein Mittel zur Adressie­ rung der zweiten Speicherschaltung 226 durch die Verwendung von entweder der I oder Q Komponente dar, um einen der zwei­ ten vorberechneten Werte als Ausgang der zweiten Speicher­ schaltung auszuwählen.

Der Subtrahierer 228 subtrahiert den ersten Speicherausgang vom zweiten Speicherausgang, um die gewichtete gleichphasige Komponente zu erzeugen, die dann in dem gewichteten Signal enthalten ist. Das Addierer 221 summiert den ersten Speicher­ ausgang und den zweiten Speicherausgang, um die gewichtete Quadraturkomponente zu erzeugen, die ebenfalls in dem gewich­ teten Signal enthalten ist.

In einer Ausführung der Recheneinheit beinhaltet der Subtra­ hierer 228 einen Addierer, der in der Lage ist, 2er komple­ mentäre Zahlen zu addieren. Die vorberechneten Werte sind entweder im Speicher als 2er Komplementwerte gespeichert oder eine zusätzliche logische Schaltung ist in die Recheneinheit eingesetzt, um die vorberechneten Werte in ihre entsprechen­ den 2er Komplementwerte umzuwandeln.

Vorzugsweise beinhaltet der Subtrahierer 228 einen Addierer, der einen Übertragseingang hat, der auf eins gesetzt ist und Negatoren, um den 1er Komplementwert des Ausgangs des zweiten Speichers zu bilden. Der Addierer benutzt nützlicherweise den 2er Komplementwert des Ausgangs des zweiten Speichers durch Summierung des Übertragseinganges und des 1er Komplementwer­ tes.

Fig. 13 zeigt ein Blockdiagramm, das eine erste Ausführung eines Summierungsprozessors darstellt, der im digitalen Strahlformer von Fig. 9 benutzt werden kann. Diese besondere Ausführung des Summierungsprozessors beinhaltet einen Addiererbaum 230. Der Addiererbaum 230 beinhaltet Addierer, die in einer Weise miteinander verbunden sind, die gestattet, daß drei oder mehr Eingangssignale gleichzeitig summiert werden. Wenn die Addiererbaumzusammensetzung benutzt wird, die in Fig. 13 dargestellt ist, werden N-1 Addierer benötigt, um N Eingänge zu summieren. Das in Fig. 13 gezeigte Beispiel betreffend, können acht Eingangssignale gleichzeitig empfan­ gen werden, deshalb werden sieben Addierer im Addiererbaum 230 benötigt. Wenn man eine größere Anzahl von Eingangssigna­ len summieren möchte, werden mehr Addierer benötigt. Um zum Beispiel 128 Eingangssignale zu summieren, würde der Addiererbaum 127 Addierer benötigen. Der Addiererbaum 230 ist vorteilhaft, weil er eine geringere Verzögerung bei der Bereitstellung der Ausgangssummen darstellt.

Fig. 14 zeigt ein Blockdiagramm, das eine zweite Ausführung eines Summierungsprozessors darstellt, der im digitalen Strahlformer von Fig. 9 benutzt werden kann. Diese Summie­ rungsprozessorausführung beinhaltet eine Vielzahl von Summie­ rern 240-248, eine Vielzahl von Verzögerungsschaltungen 250-254 und einen Schnellübertragsaddierer 256. Obwohl diese Zusammensetzung des Summierungsprozessors mehr Zeit erfordern mag, eine Endsumme zu erzeugen als ein vergleichbarer Addiererbaum, benötigt sie weniger Platz, wenn sie in einer Integrierten Schaltung ausgeführt ist.

Jeder der Summierer 240-248 summiert gewichtete Signale von einer Gruppe von Recheneinheiten, die in einer gleichen Zeile sind, um ein gewichtetes Summensignal zu erzeugen. Ein Summierer kann alle Mittel zur Summierung gewichteter Signale beinhalten, wie einen Addiererbaum oder einen Akkumulator (Rechenwerkregister), der Eingänge sequentiell addiert.

Die Verzögerungsschaltungen 250-254 erzeugen verzögerte Signale durch die Pufferung der gewichteten Summensignale für eine vorbestimmte Zeit. Im allgemeinen werden die gewichteten Signale an den Summiererausgängen zur ungefähr gleichen Zeit erzeugt. Um die gewichteten Signale korrekt zu addieren, ist es notwendig, die gewichteten Signale, die im Abwärtsstrom­ teil einer Prozessorzeile erzeugt werden, zu verzögern. Die Verzögerungszeit ist eine Funktion des Standortes der Gruppe von Recheneinheiten innerhalb der Prozessorspalten.

Der Schnellübertragsaddierer 256 beinhaltet zwei oder mehr Addierer 258-264, die nacheinander geschaltet sind, um die verzögerten Signale und zwei gewichtete Summen zu summieren. Der Ausgang des Schnellübertragsaddierers 256 stellt die Gesamtsumme aller gewichteten Signale in einer gegebenen Prozessorzeile dar.

Fig. 15 zeigt ein Blockdiagramm eines digitalen Strahlfor­ mers, der in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist. Diese Ausführung des digitalen Strahlformers beinhaltet einen Protokollwandler 270, eine Vielzahl von Recheneinheiten 272-288, einen inversen Proto­ kollwandler 290 und eine Vielzahl von Summierungsprozessoren 292-296. Die Recheneinheiten 272-288 bilden eine Prozessorma­ trix. Die eingehenden digitalen Signale werden zuerst durch den Protokollwandler 270 in Protokollsignale gewandelt. Jede Spalte in der Prozessormatrix empfängt ein entsprechendes Protokollsignal. Beim Empfang eines Protokollsignals wichtet jede Recheneinheit unabhängig das Signal, um ein Summensignal zu erzeugen. Die Summensignale werden dann durch den inversen Protokollwandler 290 in gewichtete Signale gewandelt. Für jede Prozessorzeile werden die gewichteten Signale durch einen der Summierungsprozessoren 292-296 entsprechend summiert, um ein Ausgangssignal zu erzeugen.

Der Protokollwandler 270 und der inverse Protokollwandler 290 können durch Verwendung jeder der Wandler ausgeführt sein, die in den ebenfalls schwebenden U.S. Patentanmeldungen geschrieben werden, die oben bezeichnet sind. Obwohl das Verfahren im I und Q Bereich beschrieben ist, sind gleiche Verfahren für den polaren Bereich anwendbar.

Die vorstehende Beschreibung der speziellen Ausführungen wird die allgemeine Natur der Erfindung so vollständig offenbaren, daß andere durch die Anwendung gegenwärtiger Kenntnisse leicht modifizieren können und/oder auf verschiedene Anwen­ dungen anpassen können, wie spezielle Ausführungen, ohne sich von dem ursprünglichen Konzept zu entfernen und deshalb soll­ ten und sind solche Anpassungen und Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Bereiches von gleichwertigen Ausführun­ gen dieser offenbarten Erfindung beabsichtigt, umfaßt zu sein.

Es ist zu verstehen, daß die hier verwendete Ausdrucksweise und Bezeichnungsweise der Beschreibung und nicht der Begren­ zung dient. Dementsprechend beabsichtigt die Erfindung all jene Alternativen, Modifikationen, gleichwertige Ausführungen und Variationen einzuschließen, die innerhalb des Sinns und des weiten Bereichs der angefügten Ansprüche fallen.

Claims (10)

1. Verfahren der Kommunikation mit einer Kommunikationssta­ tion, die eine Matrixantenne (20) benutzt, die einen digi­ talen Strahlformer (DBF) (10) hat, wobei diese Matrixan­ tenne eine Vielzahl von Strahlungselementen (22) zur Bereitstellung von lenkbaren Antennenstrahlen innerhalb eines Antenneneinzugsbereiches hat, wobei dieser DBF für jedes Strahlungselement Koeffizienten zur Steuerung der Charakteristiken dieser lenkbaren Antennenstrahlen bereit­ stellt, wobei dieses Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:

• - Empfang der Kommunikationssignale von dieser Kommunika­ tionsstation innerhalb eines dieser lenkbaren Antennen­ strahlen; und
• - Abstimmung dieser Koeffizienten, um eine Signalqualität der empfangenen Kommunikationssignale zu verbessern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei:

• - der Empfangsschritt der Kommunikationssignale weiter den Schritt der Umwandlung dieser Kommunikationssignale, die durch jedes dieser Strahlungselemente empfangen werden, in digitale I und Q Signale umfaßt; und
• - die Benutzung dieser Koeffizienten erfolgt, um jedes dieser digitalen I und Q Signale in digitale Antennen­ strahlsignale umzuwandeln, wobei jedes digitale Anten­ nenstrahlsignal einen lenkbaren Antennenstrahl darstellt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, weiter die folgenden Schritte umfassend:

• - vor dem Empfangsschritt der Kommunikationssignale, den Schritt des Empfangs eines Gesuchs nach einem Kommunika­ tionskanal durch diese Kommunikationsstation;
• - in Reaktion auf das Gesuch die Bestimmung einer Richtung dieser Kommunikationsstation; und
• - die Formung dieses einen lenkbaren Antennenstrahls in dieser Richtung dieser Kommunikationsstation durch die Erzeugung dieser Koeffizienten.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt der Rich­ tungsbestimmung den Schritt der Bestimmung einer Richtung der Ankunft von Signalen von dieser Kommunikationsstation umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, weiter umfassend die Schritte der Abstimmung dieser Koeffizienten, um einen weiten Antennenstrahl bereit zustellen, um im wesentlichen Signale aus dem ganzen Antenneneinzugsbereich zu empfangen und einen schmaleren Antennenstrahl zum Empfang von Signalen aus einem Teil innerhalb dieses Antenneneinzugsbereichs; und wobei der Schritt des Empfangs dieses Gesuchs weiter den Schritt des Empfangs von Kommunikationssignalen innerhalb dieses schmaleren Antennenstrahls umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei diese Matrixantenne zur Befestigung an einem Satelliten angepaßt ist, wobei dieses Verfahren weiter die Schritte umfaßt:

• - Verfolgung dieser Richtung dieser Kommunikationsstation durch den Empfang dieser Kommunikationssignale und Neuabstimmung dieser Koeffizienten, um diese Signalqua­ lität dieses empfangenen Kommunikationssignals aufrecht­ zuerhalten; und
• - Neuabstimmung dieser Koeffizienten, wenn sich die rela­ tiven Positionen dieses Satelliten und dieser Kommunika­ tionsstation ändert.

7. Verfahren nach Anspruch 2, weiter die Schritte umfassend:

• - Übertragung von Kommunikationssignalen zu dieser Kommu­ nikationsstation;
• - Empfang einer Verbindungsqualitätsanzeige (LQI) von dieser Kommunikationsstation, die eine Signalqualität dieses übertragenen Kommunikationssignals, das durch diese Kommunikationsstation empfangen wird, anzeigt; und
• - Abstimmung dieser Koeffizienten auf der Grundlage dieser LQI, um die Signalqualität von nachfolgend übertragenen Kommunikationssignalen zu verbessern.

8. Verfahren der Kommunikation mit einer Teilnehmereinheit, die eine Matrixantenne (20) benutzt, die angepaßt ist für die Nutzung mit einem digitalen Strahlformer (DBF) (10), wobei diese Matrixantenne eine Vielzahl von Strahlungsele­ menten (22) zur Bereitstellung einer Vielzahl von lenkba­ ren Antennenstrahlen innerhalb eines Antenneneinzugsbe­ reichs auf der Erdoberfläche hat, wobei dieser DBF für jedes Strahlungselement (22) Koeffizienten zur Steuerung der Charakteristiken dieser lenkbaren Antennenstrahlen bereitstellt, wobei dieses Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:

• - Übertragung von Kommunikationssignalen zu dieser Teil­ nehmereinheit innerhalb eines dieser lenkbaren Antennen­ strahlen;
• - Empfang einer Verbindungsqualitätsanzeige (LQI) von dieser Teilnehmereinheit, die eine Qualität dieser Kommunikationssignale, die durch diese Teilnehmereinheit empfangen werden, anzeigt; und
• - Abstimmung dieser Koeffizienten für eine verbesserte Qualität dieser Kommunikationssignale auf der Grundlage dieser LQI für Kommunikationssignale, die zu dieser Teilnehmereinheit übertragen werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, weiter umfassend die Schritte der Neuabstimmung dieser Koeffizienten, wenn sich eine relative Richtung zwischen dieser Teilnehmereinheit und dieser Matrixantenne ändert.

10. Verfahren nach Anspruch 9, weiter die Schritte umfassend:

• - Bestimmung einer Richtung dieser Teilnehmereinheit relativ zu dieser Matrixantenne;
• - Abstimmung dieser Koeffizienten, um diesen lenkbaren Antennenstrahl in einer Richtung dieser Teilnehmerein­ heit bereitzustellen;
• - Bereitstellung eines Empfangsantennenstrahls in der Richtung dieser Teilnehmereinheit; und
• - Neuabstimmung dieser Koeffizienten, um die Signale zu verbessern, die von dieser Teilnehmereinheit in diesem Empfangsantennenstrahl empfangen werden.