專利名稱：采用時(shí)分雙工通信的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般地，本發(fā)明涉及通信，更具體地，涉及針對(duì)在使用時(shí)分雙工的通 信系統(tǒng)中頻譜共享的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
電信系統(tǒng)已經(jīng)從簡(jiǎn)單的硬線電話發(fā)展到經(jīng)常包括衛(wèi)星和地面組件的 復(fù)雜的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。利用無(wú)線系統(tǒng)，頻譜的分配和所分配頻譜的適當(dāng)使用對(duì) 令人滿意的操作至關(guān)重要。頻譜共享和頻率再用的復(fù)雜系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展為與 越來(lái)越多的用戶共享該有限資源的一種方法。
一些通信系統(tǒng)采用衛(wèi)星和地面組件。該組合系統(tǒng)經(jīng)常將地面組件稱為
輔助地面組件(ATC)通信系統(tǒng)。已經(jīng)提出一些建議允許電信系統(tǒng)的衛(wèi)星 部分和ATC部分共享頻譜。即，系統(tǒng)的ATC部分再用當(dāng)前分配給衛(wèi)星的頻譜。
不幸地，這些傳統(tǒng)的方法通常導(dǎo)致性能惡化，因?yàn)殡y以在衛(wèi)星間和地 面元件間產(chǎn)生足夠的距離以允許頻率再用以及最小化干擾非常困難。通信 系統(tǒng)的衛(wèi)星部分和ATC部分之間的干擾會(huì)導(dǎo)致不可接受的數(shù)據(jù)誤碼率， 以及下降的整體系統(tǒng)性能。
因而，可以理解，急需一種不會(huì)造成干擾和系統(tǒng)降級(jí)的共享頻譜的系 統(tǒng)和方法。本公開描述了提供該優(yōu)點(diǎn)的系統(tǒng)和方法，并且其它的優(yōu)點(diǎn)從下 列詳細(xì)描述和附圖中將變得顯而易見。


圖1是具有衛(wèi)星組件和地面組件的電信系統(tǒng)的示意圖。 圖2是圖1的系統(tǒng)的用戶終端、基站的內(nèi)部組件、和/或衛(wèi)星組件的功 能框圖。
圖3是示出了圖1系統(tǒng)的衛(wèi)星和地面部分之間時(shí)分雙工的時(shí)序圖。
12圖4A是示出了在所分配的時(shí)隙間傳送的示意圖。
圖4B是示出了圖4A的系統(tǒng)中時(shí)隙分配的時(shí)序圖。 圖5A是示出了在所分配的時(shí)隙間傳送的示意圖。 圖5B是示出了圖5A的系統(tǒng)中時(shí)隙分配的時(shí)序圖。 圖6是示出了來(lái)自單個(gè)衛(wèi)星的多點(diǎn)波束的使用的電信系統(tǒng)的示意圖。 圖7是示出了由于用于保持電信系統(tǒng)的衛(wèi)星和地面部分之間的同步的 傳播時(shí)延的定時(shí)補(bǔ)償?shù)臅r(shí)序圖。
圖8示出了多接入方法的使用。
圖9是示出了在示例衛(wèi)星和兩個(gè)地面位置之間的傳播時(shí)延中衛(wèi)星覆蓋 示例的地圖。
具體實(shí)施例方式
本公開涉及具有衛(wèi)星和地面組件的電信系統(tǒng)。正如以下將詳細(xì)描述 的，衛(wèi)星和地面組件使用時(shí)分雙工共享頻率，這將在以下詳細(xì)描述。圖1 是示出了根據(jù)包含于此的示教構(gòu)建和操作的系統(tǒng)100的示例組件的示意 圖。系統(tǒng)100具有衛(wèi)星部分102和地面部分104。圖1示出在地球軌道上 的衛(wèi)星108和衛(wèi)星110。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，實(shí)際實(shí)施方式典型可以 包括更多數(shù)量的衛(wèi)星。衛(wèi)星108-110可以在任何已知的諸如對(duì)地同步或?qū)?地靜止軌道、中地球軌道(MEO)或低地球軌道(LEO)。除了將在以下 詳細(xì)討論的時(shí)分雙工，衛(wèi)星部分102的一般操作對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是己知 的，在這里不需要詳細(xì)的描述。
系統(tǒng)100的地面部分104包括地面網(wǎng)絡(luò)112，以及包括具有基站收發(fā) 站(BTS) 114的傳送站點(diǎn)和具有BTS 116的傳送站點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以理解系統(tǒng)100的實(shí)際實(shí)施方式典型地包括大量的傳送站點(diǎn)，其中每 個(gè)傳送站點(diǎn)具有多個(gè)BTS?？梢栽诜涓C裝置中對(duì)特定傳送站點(diǎn)的多個(gè)BTS 進(jìn)行配置，其中每個(gè)BTS具有多個(gè)天線(未示出)來(lái)為多個(gè)扇區(qū)提供覆蓋。 為了簡(jiǎn)單，下列描述將集中在位于其各自傳送站點(diǎn)處的BTS 114和BTS 116上。除了將在以下詳細(xì)討論的時(shí)分雙工方面，BTS 114-116的一般操作 細(xì)節(jié)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的，在這里不需要詳細(xì)的描述。
BTS114和BTS116與地面網(wǎng)絡(luò)112耦合，并由地面網(wǎng)絡(luò)112控制。
13地面網(wǎng)絡(luò)的多數(shù)控制功能在本領(lǐng)域是眾所周知的，在這里不需要詳細(xì)描
述。在系統(tǒng)100的一個(gè)方面，地面網(wǎng)絡(luò)112提供定時(shí)信息，以允許BTS 114 和BTS 116在預(yù)定的時(shí)間傳送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)。
圖1也示出了包括地面站126的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)124。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以 理解，系統(tǒng)100的典型實(shí)施方式可以包括多個(gè)地面站。地面站126與衛(wèi)星 108-110進(jìn)行通信，并給衛(wèi)星108-110提供控制信息。除了將在以下詳細(xì)討 論的時(shí)分雙工，大多數(shù)衛(wèi)星控制功能對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的，在這里 不需要詳細(xì)的描述。
系統(tǒng)100包括多個(gè)用戶終端。用戶終端(UT) 118僅配置用于地面。 即，UT 118可以僅與BTS 114-116進(jìn)行通信。相反，UT 120是雙模終端， 以及可以與系統(tǒng)100的衛(wèi)星部分102或地面部分104進(jìn)行通信。
圖1也示出了與地面網(wǎng)絡(luò)U2和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)124耦合的系統(tǒng)控制器128。 正如以下將詳細(xì)討論的，系統(tǒng)控制器128在衛(wèi)星和地面的傳送和接收之間 分配時(shí)間，以及使系統(tǒng)100的各個(gè)元件之間的傳送和接收時(shí)間同步。
在圖1中也示出了與地面網(wǎng)絡(luò)112和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)124耦合的外部網(wǎng)絡(luò) 130。外部網(wǎng)絡(luò)130旨在示出諸如公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)、專用網(wǎng)絡(luò) 或甚至因特網(wǎng)的任何其它網(wǎng)絡(luò)。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解，可以通過(guò)外 部網(wǎng)絡(luò)130在UT (例如UT118)和某個(gè)目的地(例如傳統(tǒng)電話、因特網(wǎng) 連接的主機(jī)等，未示出)之間中繼數(shù)據(jù)。
圖2是示出了系統(tǒng)100許多元件所使用的內(nèi)部組件的功能框圖。例如， 衛(wèi)星108-110、 BTS 114-116、 UT 118-120以及地面站126都可以具有圖2 中所示的公共組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解其它公共組件包括在這些 各種系統(tǒng)元件中，但是由于這些公共組件的操作便于理解，且與本討論關(guān) 系不密切，所以不必示出。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，針對(duì)不同的 系統(tǒng)元件，其它組件可以是獨(dú)特的，但由于相同的原因，也不必示出。例 如，衛(wèi)星108-110典型地從太陽(yáng)能電池板獲得電能，而UT 118-120典型地 可以依靠可充電電池。雖然BTS 114-116和地球站126典型地靠外部電源 (例如AC線操作)供電，但是在AC電源用盡的情況下，可以具有備用 發(fā)電機(jī)以提供必要的電量。這樣，不同的系統(tǒng)元件可以每個(gè)具有不同的電 源，所述電源都用于給電路供電的傳統(tǒng)功能。
14圖2的功能性框圖包括中央處理器(CPU) 140以及存儲(chǔ)器142。通 常，CPU 140從存儲(chǔ)器142接收指令和數(shù)據(jù)，并執(zhí)行這些指令。CPU 140可 以實(shí)現(xiàn)為傳統(tǒng)微處理器、微控制器、可編程門陣列(PGA)、分立電路、應(yīng) 用程序特定集成電路(ASIC)等。
系統(tǒng)00不限于CPU40的特定實(shí)施方式。類似地，存儲(chǔ)器142可以 通過(guò)多個(gè)不同的已知技術(shù)實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)器142可以包括動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器、靜態(tài)存 儲(chǔ)器、可編程存儲(chǔ)器等。系統(tǒng)100不限于存儲(chǔ)器142的任何特定實(shí)施方式。
圖2也示出了發(fā)射機(jī)144和接收機(jī)146?？梢詫l(fā)射機(jī)144和接收機(jī) 146組合形成收發(fā)機(jī)148。發(fā)射機(jī)144和接收機(jī)146與天線150耦合。如 上所示，諸如天線150的組件的實(shí)施方式依據(jù)系統(tǒng)100的特定元件。例如， 如果圖2的功能性框圖描述用戶終端(例如UTU8)，則天線150可以是 簡(jiǎn)單的全向偶極天線或其它己知的地面天線類型。相反，如果圖2的功能 性框圖描述衛(wèi)星(例如衛(wèi)星108)，則天線150可以包括十分復(fù)雜的多元件 電子可操縱天線。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解諸如發(fā)射機(jī)144、接收機(jī) 146和天線150的元件的操作，因?yàn)樵摬僮鬟m合通信系統(tǒng)100的每個(gè)元件。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解可以配置發(fā)射機(jī)144和接收機(jī)146在多個(gè) 不同的操作模式中操作。例如，傳統(tǒng)的多址接入技術(shù)包括時(shí)分多址接入 (TDMA)、頻分多址接入(FDMA)、碼分多址接入(CDMA)、以及正交 頻分多址接入(OFDMA)。系統(tǒng)100不限于任何特定形式的多址接入。類 似地，發(fā)射機(jī)144和接收機(jī)146的特定細(xì)節(jié)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的， 不需要在這里詳細(xì)描述。
圖2也是示出了定時(shí)控制器160。正如以下將詳細(xì)討論的，定時(shí)控制 器160選擇性地使發(fā)射機(jī)144和/或接收機(jī)146在各自指定的時(shí)隙內(nèi)傳送或 接收數(shù)據(jù)。通過(guò)適當(dāng)控制定時(shí)，系統(tǒng)100防止特定多個(gè)系統(tǒng)元件被同時(shí)激 活，從而防止不希望的干擾。
圖2的框圖也示出了位置處理器162，用于確定特定系統(tǒng)元件的當(dāng)前 位置。正如以下將詳細(xì)討論的，系統(tǒng)100確定特定系統(tǒng)元件(例如圖1的 UT118)的當(dāng)前位置，并在定時(shí)控制器160的操作中包括這些計(jì)算。位置 處理器162可以是，例如，全球定位系統(tǒng)(GPS)等。本領(lǐng)域技術(shù)人員可 以理解，在初始化過(guò)程中可以向固定位置的系統(tǒng)元件(例如BTS114)提
15供位置數(shù)據(jù)。由于元件位置固定，所以動(dòng)態(tài)位置測(cè)量沒(méi)有必要。
圖2中的各種組件通過(guò)總線系統(tǒng)168耦合在一起?？偩€系統(tǒng)168可以 包括電力總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線等。為了方便，這些各種總線在圖2 中表示為總線系統(tǒng)168。
圖3示出了以最簡(jiǎn)單的形式表示的系統(tǒng)100的定時(shí)操作。如圖3所示， 系統(tǒng)100的衛(wèi)星和地面部分在單個(gè)頻率上傳送和接收數(shù)據(jù)。該操作可以看 作是半雙工操作，其中相同的通信信道(即相同的頻率)用于傳送和接收， 但不是同時(shí)。在圖3示出的示例中，將第一時(shí)隙202分配給系統(tǒng)100中的 衛(wèi)星(例如衛(wèi)星108-110)用于傳送。將第二時(shí)隙204分配給ATC元件(例 如BTS114)用于傳送，而將第三時(shí)隙206分配給衛(wèi)星用于接收數(shù)據(jù)，以 及將第四時(shí)隙分配給地面元件以接收數(shù)據(jù)。將圖3的示例時(shí)序圖應(yīng)用到圖 1所示的系統(tǒng)100，在時(shí)隙202期間，衛(wèi)星108進(jìn)行傳送。本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以理解在時(shí)隙202期間使UT 120能夠從衛(wèi)星108接收數(shù)據(jù)。在時(shí) 隙204中，將地面系統(tǒng)激活以進(jìn)行傳送。在圖1中，將BTS 114禾nBTS 116 激活以分別地向UT118和UT120傳送。在時(shí)隙206期間，將衛(wèi)星108激 活以接收數(shù)據(jù)。在該時(shí)隙期間，將UT120激活以將數(shù)據(jù)傳送至衛(wèi)星108。 在時(shí)隙208中，將地面系統(tǒng)激活以接收數(shù)據(jù)。即，BTS114禾DBTS116分 別地接收從UT118和UT120傳送的數(shù)據(jù)。利用這種形式的時(shí)分雙工，在 任何給定的時(shí)間，系統(tǒng)100只有一個(gè)組件是活躍的，因而消除了傳統(tǒng)衛(wèi)星 和ATC組合系統(tǒng)所造成的干擾。
將時(shí)隙202-208分別順序地分配用于衛(wèi)星和地面?zhèn)魉秃徒邮?。然而?可以基于配置(即預(yù)分配)分配時(shí)隙，或基于通信業(yè)務(wù)負(fù)載、 一日的時(shí)間、 一周的日等動(dòng)態(tài)地分配時(shí)隙。例如，圖3也示出了都被分配給衛(wèi)星元件用 于傳送的時(shí)隙210和212，而將時(shí)隙214和216都分配給衛(wèi)星元件用于接 收數(shù)據(jù)。類似地，將時(shí)隙218和220分配給地面元件用于傳送，而將時(shí)隙 222和224分配給地面元件用于接收數(shù)據(jù)。盡管圖3的示例示出了系統(tǒng)100 的衛(wèi)星部分102和地面部分104之間時(shí)隙的對(duì)等共享，但是這種對(duì)稱不是 必需的。例如，系統(tǒng)100可以將更多的時(shí)隙分配給ATC元件，以在地面 部分104中適應(yīng)增加的通信業(yè)務(wù)。因而，系統(tǒng)100不限于時(shí)隙的任何特定 分配。
16圖4A和4B示出系統(tǒng)100的示例性實(shí)施例。在圖4A中，UT 118僅 能夠與系統(tǒng)100的地面部分104中的一個(gè)或多個(gè)BTS (例如BTS 114)進(jìn)行 通信。在該示例中，UT 120僅能夠與系統(tǒng)100的衛(wèi)星部分102的一個(gè)或 多個(gè)衛(wèi)星(例如衛(wèi)星108)進(jìn)行通信。艮卩，在圖4A和4B示例中的UT 120
不是雙模設(shè)備。
根據(jù)該示例，系統(tǒng)控制器128將圖4B中所示的第一時(shí)隙230分配用 于通過(guò)地面網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送以及通過(guò)UT 118進(jìn)行接收。圖4A使用虛線箭頭 示出了時(shí)隙l-4中的數(shù)據(jù)傳送，指示了通信信道中數(shù)據(jù)流的方向。在第二 順序時(shí)隙232中，使衛(wèi)星108能夠傳送，而使UT 120能夠從衛(wèi)星接收數(shù) 據(jù)。在第三時(shí)隙234期間，使UT118能夠向地面網(wǎng)絡(luò)(例如BTS114)傳 送，而在第四時(shí)隙236中，使UT120能夠向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)(例如衛(wèi)星108)傳 送。因而，系統(tǒng)100的每個(gè)元件在適合的時(shí)間啟用，并且不會(huì)干擾系統(tǒng)100 任何其它元件的操作。
圖5A和5B示出了系統(tǒng)100的另一個(gè)示例性實(shí)施例。在圖5A中，UT 118僅能夠與系統(tǒng)100的地面部分104中的一個(gè)或多個(gè)BTS (例如BTS 114) 進(jìn)行通信。在該示例中，UT 120是能夠與系統(tǒng)100的衛(wèi)星部分102中的一 個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星(例如衛(wèi)星108)進(jìn)行通信的雙模設(shè)備，以及還能夠與系統(tǒng) 地面部分104的一個(gè)或多個(gè)BTS進(jìn)行通信(例如BTS 116)。
根據(jù)該示例，系統(tǒng)控制器128分配圖5B中所示的第一時(shí)隙240，其 中使BTS 114能夠傳送數(shù)據(jù)，以及使UT 118能夠接收數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施 例中，在BTS 114禾HBTS 116之間存在足夠的物理距離以允許頻率再用。 在該示例中，也使BTS116能夠在第一時(shí)隙期間向UT120傳送?？蛇x地， 如果BTS 114和BTS 116之間的物理距離不足夠允許頻率再用，則BTS 116 可以在第二預(yù)定頻率上與UT 120進(jìn)行通信。
在第二時(shí)隙242期間，使衛(wèi)星108能夠傳送數(shù)據(jù)，以及使UT 120能 夠接收數(shù)據(jù)。在第三時(shí)隙244期間，使BTS 114能夠接收數(shù)據(jù)，以及使 UT 118能夠傳送數(shù)據(jù)。也可以使UT 120能夠在第三時(shí)隙244期間向BTS 116傳送。如上所述，來(lái)自UT120的傳送可以與來(lái)自UT118的傳送在統(tǒng) 一頻率上(如果存在足夠的距離以允許頻率再用)或可以在第二預(yù)定頻率 上(如果沒(méi)有足夠的距離允許頻率再用)。在第四時(shí)隙246中，使衛(wèi)星108
17能夠接收數(shù)據(jù)，以及使UT 120能夠傳送數(shù)據(jù)。
在第五時(shí)隙248期間，使BTS 114和BTS 116都能夠傳送數(shù)據(jù)，以及 使UT 118和UT 120能夠分別地接收數(shù)據(jù)。在第六時(shí)隙250期間，使UT 118 和UT 120能夠傳送數(shù)據(jù)以及使BTS 114和BTS 116能夠接收數(shù)據(jù)。應(yīng)該 注意，在兩個(gè)單獨(dú)的時(shí)隙中(即時(shí)隙244和250)使UT 118能夠傳送數(shù)據(jù)， 以及在兩個(gè)單獨(dú)的時(shí)隙中(即時(shí)隙240和248)使UT118能夠接收數(shù)據(jù)。 因而，系統(tǒng)iOO的每個(gè)元件在適合的時(shí)間啟用，并且不干擾系統(tǒng)100任何 其它元件的操作。
圖1僅示出衛(wèi)星108和UT 120之間的通信路徑。然而，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以認(rèn)識(shí)到，典型地，衛(wèi)星具有采用多個(gè)電子可操縱天線元件的復(fù)雜 天線150，以產(chǎn)生在地球表面提供多區(qū)域覆蓋的多個(gè)"點(diǎn)波束"。在GEO 配置中的衛(wèi)星可以具有可覆蓋例如整個(gè)美國(guó)的巨大的定位區(qū)域。相反，在 MEO或LEO配置中的衛(wèi)星具有小得多的覆蓋區(qū)域的多個(gè)點(diǎn)波束。
圖6示出了產(chǎn)生多個(gè)點(diǎn)波束260-264的衛(wèi)星108。點(diǎn)波束具有包括BTS 114和UT 118的覆蓋區(qū)域266。點(diǎn)波束262具有包括BTS 116和UT 120 的覆蓋區(qū)域268。點(diǎn)波束264包括覆蓋區(qū)域270。在圖6中所示的示例中， 覆蓋區(qū)域270不包括任何的BTS或UT。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解， 如果衛(wèi)星在MEO或LEO配置中，則衛(wèi)星108相對(duì)于地球表面運(yùn)動(dòng)。在 這種配置中，點(diǎn)波束260-264的覆蓋區(qū)域266-270相應(yīng)地將隨著衛(wèi)星108 在其軌道中的行進(jìn)而跨地球表面移動(dòng)。
利用多個(gè)點(diǎn)波束，眾所周知，只要衛(wèi)星108的天線有足夠的方向性， 以及再用頻率的覆蓋區(qū)域之間存在足夠的物理距離，則可以再用頻率。在 圖6中，衛(wèi)星108使用一頻率(指定為f,)進(jìn)行點(diǎn)波束260和點(diǎn)波束262 中的通信。在點(diǎn)波束260和262中間的點(diǎn)波束264可以利用不同的頻率(指 定為f2)，以防止與鄰近覆蓋區(qū)域266和268的干擾。可選地，點(diǎn)波束 260-264可以針對(duì)在衛(wèi)星傳送和接收之間有著相同或不同的時(shí)間分配的每 個(gè)點(diǎn)波束使用一個(gè)或多個(gè)頻率。在另一個(gè)可選實(shí)施例中，點(diǎn)波束260-264 可以使用與在衛(wèi)星傳送和接收之間有著相同或不同的時(shí)間分配的相鄰點(diǎn) 波束相同或不同的頻率。通過(guò)適合的使用衛(wèi)星部分102和地面部分104之 間時(shí)分雙工，系統(tǒng)100防止了各種系統(tǒng)元件之間的干擾。本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以理解，通信系統(tǒng)經(jīng)常使用第一頻率用于傳送數(shù) 據(jù)，以及第二頻率用于接收數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，傳送/接收頻率是分配 用作信道的預(yù)定頻率的偏移對(duì)。在這里描述的半雙工操作也可應(yīng)用在這些 實(shí)施例中，其中在各種系統(tǒng)元件的發(fā)射機(jī)部分(例如UT 120的發(fā)射機(jī)，
或衛(wèi)星108的發(fā)射機(jī))，以及系統(tǒng)的接收機(jī)部分(例如UT 118的接收機(jī)部 分或BTS 116的接收機(jī)部分)上運(yùn)用定時(shí)控制。
根據(jù)系統(tǒng)100的各種元件之間的定時(shí)關(guān)系，現(xiàn)在可以更詳細(xì)地解釋系 統(tǒng)控制器128的操作。系統(tǒng)控制器128負(fù)責(zé)在系統(tǒng)100的衛(wèi)星部分102和 地面部分104覆蓋的區(qū)域內(nèi)，在相同頻率上對(duì)衛(wèi)星和地面?zhèn)魉秃徒邮罩g 進(jìn)行時(shí)間分配。系統(tǒng)控制器128控制的區(qū)域可以和單個(gè)洲寬波束一樣大， 或和城市或國(guó)家的一部分一樣小。
系統(tǒng)控制器128用于使系統(tǒng)100的衛(wèi)星部分102和地面部分104之間 的傳送和接收時(shí)間同步。即，系統(tǒng)控制器128將時(shí)隙分配給通過(guò)特定系統(tǒng) 控制器控制的覆蓋區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)100的衛(wèi)星部分102和地面部分104中的 各種元件。如前所述，基于諸如通信業(yè)務(wù)負(fù)載、 一日中的時(shí)間、 一周中的 時(shí)間、地理區(qū)域等的因素，可以預(yù)定時(shí)隙的分配或動(dòng)態(tài)地分配時(shí)隙。
在示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括針對(duì)時(shí)延因素(包括傳播時(shí)延)的 補(bǔ)償。傳播時(shí)延十分重要，尤其是對(duì)于GEO衛(wèi)星配置。除了傳播時(shí)延， 由諸如調(diào)制和編碼的處理造成的信號(hào)處理時(shí)延也會(huì)在系統(tǒng)100中引入附加 時(shí)延?？梢栽谙到y(tǒng)元件中固有地補(bǔ)償這些時(shí)延，或?qū)r(shí)延添加到系統(tǒng)100 計(jì)算的傳播時(shí)延。以下描述的時(shí)延補(bǔ)償過(guò)程將集中在針對(duì)傳播時(shí)延的補(bǔ) 償。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，當(dāng)計(jì)算補(bǔ)償時(shí)延時(shí)，所描述的技術(shù) 可以考慮其它處理時(shí)延。
圖7示出了系統(tǒng)100的操作以控制系統(tǒng)100的衛(wèi)星部分102和地面部 分104之間的傳送。圖7示出了在發(fā)射機(jī)處(例如衛(wèi)星108)和接收機(jī)處 (例如UT 120)的系統(tǒng)定時(shí)。為了圖7的討論，發(fā)射機(jī)在時(shí)間t,和"之 間的時(shí)隙期間傳送數(shù)據(jù)。在圖7A中，沒(méi)有提供補(bǔ)償。在發(fā)射機(jī)處，如圖 7A上部的時(shí)序圖所示，傳送在時(shí)間t,處開始，在時(shí)間12處結(jié)束。然而， 該傳送從發(fā)射機(jī)傳播到接收機(jī)需要td秒。因而，如圖7A下部的時(shí)序圖所 示，直到所分配的時(shí)隙開始之后td秒(即在時(shí)間t,+ td)，數(shù)據(jù)才開始到達(dá)
19接收機(jī)。這降低了信道的利用率，但是沒(méi)有造成干擾。然而，在分配的時(shí) 隙結(jié)束處，發(fā)生類似傳播時(shí)延。發(fā)射機(jī)在時(shí)間t2處終止傳送，但信號(hào)繼續(xù) 到達(dá)接收機(jī)，直到所分配的時(shí)隙結(jié)束之后td秒(即在時(shí)間12 + 、)。因而， 來(lái)自發(fā)射機(jī)的傳送造成對(duì)分配有時(shí)間t,和時(shí)間t;之間時(shí)隙的系統(tǒng)元件的 干擾。
為了克服該干擾源，如圖7B上部的時(shí)序圖所示，系統(tǒng)100在所分配
的時(shí)隙結(jié)束前td秒指示發(fā)射機(jī)終止傳送。g卩，發(fā)射機(jī)在時(shí)間t,前td秒(即
在時(shí)間t「td)終止傳送。圖7B下部的時(shí)序圖示出了數(shù)據(jù)的接收。如上所 述，針對(duì)圖7A，直到所分配的時(shí)隙開始之后td秒(即在時(shí)間t,+ td)，數(shù) 據(jù)才開始到達(dá)接收機(jī)。這降低了信道的利用率，但是沒(méi)有造成干擾。然而， 在發(fā)射機(jī)處傳送過(guò)早的終止(即在時(shí)間t,- td)允許在接收機(jī)處的數(shù)據(jù)接 收于時(shí)間"處結(jié)束。因而，在系統(tǒng)100的衛(wèi)星部分102和地面部分104之 間保持正確的同步。
在示例性實(shí)施例中，通過(guò)在發(fā)射機(jī)所分配的時(shí)隙開始之前指示發(fā)射機(jī) 開始傳送數(shù)據(jù)，可以提高信道利用率，從而數(shù)據(jù)以正確的同步到達(dá)接收機(jī)。 這在圖7C中示出，其中上方時(shí)序圖示出了發(fā)射機(jī)定時(shí)。即，在所分配的 時(shí)隙開始前td秒(即在時(shí)間t,-td)指示發(fā)射機(jī)開始傳送。如圖7C下方的 時(shí)序圖所示，數(shù)據(jù)在td秒之后(即在時(shí)間t,)到達(dá)接收機(jī)。此外，在時(shí)間 t,前td秒(即在時(shí)間t^ td)指示發(fā)射機(jī)終止傳送。該方法提供了更高的 信道利用率，而同時(shí)仍然保持正確的同步。
在示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器128執(zhí)行時(shí)延計(jì)算，以及確定適合的 補(bǔ)償時(shí)間。系統(tǒng)控制器128在其控制區(qū)域內(nèi)給發(fā)射機(jī)提供必要的指示，從 而保持適合的系統(tǒng)同步。然而，可以通過(guò)諸如地面網(wǎng)絡(luò)112中的控制器、 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)124中的控制器或地球站126之類的其它系統(tǒng)元件以執(zhí)行時(shí)延計(jì) 算。此外，可以通過(guò)諸如衛(wèi)星(例如衛(wèi)星108)、 BTS (例如BTS 114)、 或UT (UT120)的系統(tǒng)元件執(zhí)行計(jì)算。
傳播時(shí)延的確定涉及地面部分104的元件(例如BTS114)的位置和 相對(duì)于太空中的衛(wèi)星(例如衛(wèi)星108)的位置的地球表面的關(guān)系的知識(shí)。
以下提供示例時(shí)延計(jì)算以確定范圍，該范圍是衛(wèi)星與地球上以緯度和
經(jīng)度測(cè)量的點(diǎn)之間的距離。針對(duì)GEO衛(wèi)星，通過(guò)以下給出范圍范圍=2-2MCw(用戶緯度)Ow (用戶經(jīng)度-GEO經(jīng)度)
其中，R等于標(biāo)稱的地球半徑(大約6,378.14千米)，以及S等于標(biāo) 稱的GEO衛(wèi)星軌道半徑(大約42,164.57千米)。 一旦確定范圍，可以使 用以下計(jì)算時(shí)延
時(shí)延-范圍/c
其中c是光速。針對(duì)西經(jīng)115度的GEO衛(wèi)星和北緯44度、西經(jīng)68 度的地面系統(tǒng)，傳播時(shí)延會(huì)有0.131430682秒。在該示例中，系統(tǒng)控制器 128會(huì)指示地球站(例如BTS 114〉在所分配的時(shí)隙前大約0.131430682 秒傳送，從而該傳送與適合的時(shí)隙同步到達(dá)。系統(tǒng)控制器128也指示衛(wèi)星
(例如衛(wèi)星108)在所分配的時(shí)隙結(jié)束前大約0.131430682秒終止傳送， 從而該傳送在所分配的時(shí)隙內(nèi)傳播至指定接收機(jī)(例如圖4A中的UT 120)。以這種方式，來(lái)自衛(wèi)星的傳送不會(huì)占用下一個(gè)所分配的時(shí)隙。
系統(tǒng)控制器128針對(duì)其控制區(qū)域計(jì)算傳送時(shí)延。例如，在圖9中，整 個(gè)美國(guó)大陸由單個(gè)衛(wèi)星波束覆蓋，并且可以在單個(gè)系統(tǒng)控制器128的控制 之下。西嶼的傳播時(shí)延針對(duì)特定衛(wèi)星位置是大約0.121846761秒，而針對(duì) 西雅圖的地面組件在相同的位置來(lái)自相同衛(wèi)星的傳播時(shí)延是大約 0.129000522秒。
為了確保正確的同步，系統(tǒng)控制器128考慮最長(zhǎng)的傳播時(shí)延，從而來(lái) 自衛(wèi)星的傳送在衛(wèi)星用于傳送所分配的時(shí)隙結(jié)束之前到達(dá)西雅圖的ATC 元件。如果系統(tǒng)控制器128使用西嶼的傳播時(shí)延，則該傳送仍會(huì)在下一個(gè) 所分配的時(shí)隙中到達(dá)西雅圖ATC元件，因而使同步中斷，并可能造成干 擾。參照?qǐng)D7C，系統(tǒng)控制器128會(huì)指示發(fā)射機(jī)在時(shí)間t2前td^秒(即在 時(shí)間12-"_)終止傳送，其中td^是系統(tǒng)控制器128控制的覆蓋區(qū)域內(nèi) 最大的傳播時(shí)延。在以上討論的示例中，td^是至西雅圖的傳播時(shí)延。
為了提高信道利用率，如針對(duì)圖7C所討論的，系統(tǒng)控制器128指示 發(fā)射機(jī)在所分配的時(shí)隙開始前開始傳送。利用西嶼和西雅圖的傳播時(shí)延， 系統(tǒng)控制器128考慮最短的傳播時(shí)延，從而來(lái)自衛(wèi)星的傳送在通過(guò)衛(wèi)星傳 送所分配的時(shí)隙開始時(shí)到達(dá)西嶼的ATC元件。如果系統(tǒng)控制器128使用 西雅圖的傳播時(shí)延，則傳送在所分配的時(shí)隙開始前到達(dá)西嶼的ATC元件， 因而使同步中斷，并可能造成干擾。參照?qǐng)D7C，系統(tǒng)控制器128會(huì)指示發(fā)射機(jī)在時(shí)間t,前td^秒(即在時(shí)間t,-tdmm)終止傳送，其中t^。是系統(tǒng)
控制器128控制的覆蓋區(qū)域內(nèi)最小的傳播時(shí)延。在以上討論的示例中，t"
是至西嶼的傳播時(shí)延。
如果圖9示例中的衛(wèi)星包括針對(duì)多個(gè)覆蓋區(qū)域的多波束(見圖6)，則
系統(tǒng)控制器128可以針對(duì)每個(gè)波束覆蓋區(qū)域獨(dú)立地計(jì)算最小和最大傳播時(shí)
延，并基于針對(duì)特定覆蓋區(qū)域的最大傳播時(shí)延指示衛(wèi)星終止至特定覆蓋區(qū) 域的傳送。
如前所述，系統(tǒng)100適應(yīng)不同的諸如TDMA， CDMA和OFDMA的多 址接入方法。多址接入方法可以占用完整的時(shí)隙或時(shí)隙的子區(qū)間。圖8示 出了給不同的多址接入方法的時(shí)隙分配。通過(guò)UT (例如UT118)至系統(tǒng) 100的初始接入可以通過(guò)在預(yù)定時(shí)隙內(nèi)接收控制信號(hào)或通過(guò)在控制信道上 接收控制信號(hào)來(lái)完成。諸如阿羅哈保留、保留時(shí)隙等傳統(tǒng)技術(shù)可以用于至 系統(tǒng)100的初始接入。系統(tǒng)接入操作對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的，并且在 這里不需要進(jìn)一步詳細(xì)描述。
以上描述的實(shí)施例描述了包括在不同其它組件或與不同其它組件相 連的不同組件?？梢岳斫猓@種所描述的結(jié)構(gòu)是示例性的，以及事實(shí)上可 以實(shí)行許多其它結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的功能。從概念意義上看，實(shí)現(xiàn)相同功能 的組件的任何設(shè)置是有效地"相關(guān)聯(lián)"，從而可以實(shí)現(xiàn)所期望的功能。因 而，這里組合實(shí)現(xiàn)特定功能的任何兩個(gè)組件可以看作彼此互相"關(guān)聯(lián)"， 從而實(shí)現(xiàn)所期望的功能，不論結(jié)構(gòu)或中間組件。同樣，這樣相關(guān)聯(lián)的任何 兩個(gè)組件也可以看作是與彼此"可操作地連接"、或"可操作地耦合"，以 實(shí)現(xiàn)所期望的功能。
雖然已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但是基于這里的示教， 對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見在不偏離本發(fā)明及其更廣泛方面可以做出改 變和修改，因此附屬權(quán)利要求在其范圍內(nèi)包括所有這樣的改變和修改，正 如在本發(fā)明的真正精神和范圍內(nèi)。此外，可以理解，僅由附屬權(quán)利要求限 定本發(fā)明。通常，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，這里使用的術(shù)語(yǔ)，尤其是在附 屬權(quán)利要求(例如附屬權(quán)利要求的正文)中使用的術(shù)語(yǔ)是"開放"術(shù)語(yǔ)(例 如術(shù)語(yǔ)"包括"應(yīng)該解釋為"包括但不限于"，術(shù)語(yǔ)"具有"應(yīng)該解釋為 "具有至少"，術(shù)語(yǔ)"包括"應(yīng)該解釋為"包括但不限于"等)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還會(huì)理解，如果所引入權(quán)利要求表述的特定數(shù)字是有意圖的，則這 種意圖會(huì)明確地在權(quán)利要求中表述，以及如果沒(méi)有這種表述，則這種意圖 不會(huì)出現(xiàn)。例如，為了有助于理解，下列附屬權(quán)利要求可以包含介紹性詞 組"至少一個(gè)"以及"一個(gè)或多個(gè)"的使用以引入權(quán)利要求陳述。然而， 甚至當(dāng)相同的權(quán)利要求包括介紹性詞組"一個(gè)或多個(gè)"或"至少一個(gè)"，
以及諸如"a"或"an"的不定冠詞時(shí)(例如"a"或"an"應(yīng)該典型地解 釋為"至少一個(gè)"或"一個(gè)或多個(gè)")，這種詞組的使用不會(huì)構(gòu)成暗示通過(guò) 不定冠詞"a"或"an"的權(quán)利要求陳述引入，將包括這種權(quán)利要求引入 的特定權(quán)利要求限制于僅包含一個(gè)這樣陳述的發(fā)明；針對(duì)用于引入權(quán)利要 求陳述的定冠詞的使用同樣正確。此外，即使明確地陳述了引入權(quán)利要求 陳述的特定數(shù)字，本領(lǐng)域技術(shù)人員也會(huì)認(rèn)識(shí)到這種陳述應(yīng)該典型地解釋為 ^^>所陳述的數(shù)字(例如沒(méi)有其它的修飾，"兩個(gè)陳述"無(wú)限定的陳述典 型地意味著^^、兩個(gè)陳述，或兩個(gè)或多個(gè)陳述)。 因此，本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1. 一種具有衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)部分和地面網(wǎng)絡(luò)部分的通信系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括衛(wèi)星；衛(wèi)星發(fā)射機(jī)，配置用于在所選頻率上傳送數(shù)據(jù)；衛(wèi)星接收機(jī)，配置用于在所選頻率上接收數(shù)據(jù)；衛(wèi)星定時(shí)控制器，用于選擇性地控制衛(wèi)星發(fā)射機(jī)和衛(wèi)星接收機(jī)的操作；第一地面站；第一地面發(fā)射機(jī)，配置用于在所選頻率上傳送數(shù)據(jù)；第一地面接收機(jī)，配置用于在所選頻率上接收數(shù)據(jù)；以及第一地面定時(shí)控制器，配置用于選擇性地控制第一地面發(fā)射機(jī)和第一地面接收機(jī)的操作，其中，配置所述衛(wèi)星定時(shí)控制器和所述第一地面定時(shí)控制器，來(lái)協(xié)同地控制各自的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，以在所選的時(shí)間間隔內(nèi)控制數(shù)據(jù)的傳送和接收，從而使所述衛(wèi)星發(fā)射機(jī)能夠在第一所選時(shí)間間隔傳送數(shù)據(jù)，所述衛(wèi)星接收機(jī)在第二所選時(shí)間間隔內(nèi)接收數(shù)據(jù)，使所述第一地面發(fā)射機(jī)能夠在第三所選時(shí)間間隔內(nèi)傳送數(shù)據(jù)，以及所述第一地面接收機(jī)在第四所選時(shí)間間隔內(nèi)接收數(shù)據(jù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一、第二、第三和第四所選 時(shí)間間隔是順序的時(shí)間間隔。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括只能與所述第一地面站進(jìn)行通信 的第一用戶終端，以及所述第一用戶終端具有配置用于在所選頻率上傳 送數(shù)據(jù)的發(fā)射機(jī)；配置用于在所選頻率上接收數(shù)據(jù)的接收機(jī)；以及第一用 戶終端定時(shí)控制器，所述第一用戶終端定時(shí)控制器配置用于使所述第一用 戶終端接收機(jī)能夠在第三所選時(shí)間間隔期間從所述第一地面站接收數(shù)據(jù)， 以及使所述第一用戶終端發(fā)射機(jī)能夠在所述第四所選時(shí)間間隔期間將數(shù) 據(jù)傳送至所述第一地面站。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，還包括只能與所述衛(wèi)星進(jìn)行通信的第二 用戶終端，以及所述第二用戶終端具有配置用于在所選頻率上傳送數(shù)據(jù)的發(fā)射機(jī)；配置用于在所選頻率上接收數(shù)據(jù)的接收機(jī)；以及定時(shí)控制器， 所述第二用戶終端定時(shí)控制器配置用于使所述第二用戶終端接收機(jī)能夠 在第一所選時(shí)間間隔期間從所述衛(wèi)星接收數(shù)據(jù)，以及使所述第二用戶終端 發(fā)射機(jī)能夠在所述第二所選時(shí)間間隔期間將數(shù)據(jù)傳送至所述衛(wèi)星。
5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括能夠與所述第一地面站或所述衛(wèi) 星進(jìn)行通信的雙模用戶終端，以及所述雙模用戶終端具有配置用于在所 選頻率上傳送數(shù)據(jù)的發(fā)射機(jī)；配置用于在所選頻率上接收數(shù)據(jù)的接收機(jī)； 以及定時(shí)控制器，所述雙模用戶終端定時(shí)控制器配置用于使所述雙模用戶 終端接收機(jī)能夠在所述第一所選時(shí)間間隔期間從所述衛(wèi)星接收數(shù)據(jù)，使所 述雙模用戶終端發(fā)射機(jī)能夠在所述第二所選時(shí)間間隔期間將數(shù)據(jù)傳送至 所述衛(wèi)星，使所述雙模用戶終端接收機(jī)能夠在第三所選時(shí)間間隔期間從所 述第一地面站接收數(shù)據(jù)，以及使所述雙模用戶終端發(fā)射機(jī)能夠在所述第四 所選時(shí)間間隔期間將數(shù)據(jù)傳送至所述第一地面站。
6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括第二地面站，具有配置用于在所選頻率上傳送數(shù)據(jù)的發(fā)射機(jī)，配置用 于在所選頻率上接收數(shù)據(jù)的接收機(jī)，以及定時(shí)控制器；第一用戶終端，具有配置用于在所選頻率上傳送數(shù)據(jù)的發(fā)射機(jī)，配置 用于在所選頻率上接收數(shù)據(jù)的接收機(jī)，以及定時(shí)控制器；以及第二用戶終端，具有配置用于在所選頻率上傳送數(shù)據(jù)的發(fā)射機(jī)，配置 用于在所選頻率上接收數(shù)據(jù)的接收機(jī)，以及定時(shí)控制器，所述第一用戶終 端定時(shí)控制器配置用于使所述第一用戶終端接收機(jī)能夠在所述第三所選 時(shí)間間隔期間從所述第一地面站接收數(shù)據(jù)，以及使所述第一用戶終端發(fā)射 機(jī)能夠在第四所選時(shí)間間隔期間將數(shù)據(jù)傳送至所述第一地面站，以及所述 第二用戶終端定時(shí)控制器配置用于使所述第二用戶終端接收機(jī)能夠在所 述第五所選時(shí)間間隔期間從所述第二地面站接收數(shù)據(jù)，以及使所述第二用 戶終端發(fā)射機(jī)能夠在第六所選時(shí)間間隔期間將數(shù)據(jù)傳送至所述第二地面 站。
7. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，還包括控制器，配置用于將所選時(shí)間間 隔分配給所述衛(wèi)星和所述地面站。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述控制器配置用于基于要傳送的數(shù)據(jù)量，將多個(gè)所選時(shí)間間隔分配給所述衛(wèi)星和所述地面站中所選的一個(gè)o
9. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述控制器配置用于基于預(yù)定傳送 調(diào)度，將多個(gè)所選時(shí)間間隔分配給所述衛(wèi)星和所述地面站中所選的一個(gè)。
10. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述控制器配置用于將大多數(shù)所 選時(shí)間間隔分配給所述衛(wèi)星。
11. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述控制器配置用于將大多數(shù)所 選時(shí)間間隔分配給所述地面站。
12. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述衛(wèi)星配置用于與地球表面上 的多個(gè)覆蓋區(qū)域進(jìn)行通信，以及所述第一地面站位于所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中 的第一覆蓋區(qū)域內(nèi)，所述系統(tǒng)還包括位于與所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第一覆 蓋區(qū)域相鄰的所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第二覆蓋區(qū)域內(nèi)的第二地面站。
13. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中在所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第一覆 蓋區(qū)域和所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第二覆蓋區(qū)域內(nèi)的通信都使用所選頻率。
14. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中在所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第一覆 蓋區(qū)域內(nèi)的通信使用第一所選頻率，以及在所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第二覆 蓋區(qū)域內(nèi)的通信使用與第一所選頻率不同的第二所選頻率。
15. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括位于所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第 三覆蓋區(qū)域內(nèi)的第三地面站，所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第二覆蓋區(qū)域位于所 述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第一覆蓋區(qū)域和所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第三覆蓋區(qū) 域中間，其中，在所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第一覆蓋區(qū)域內(nèi)的通信使用第一 所選頻率，在所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第二覆蓋區(qū)域內(nèi)的通信使用不同于第 一所選頻率的第二所選頻率，以及在所述多個(gè)覆蓋區(qū)域的第三覆蓋區(qū)域內(nèi) 的通信再用所述第一所選頻率。
16. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述衛(wèi)星定時(shí)控制器配置用于在 所述第一所選時(shí)間間隔結(jié)束之前至少等于所述衛(wèi)星和所述第一地面站之 間的傳播時(shí)延的時(shí)間量處，終止來(lái)自所述衛(wèi)星發(fā)射機(jī)的傳送。
17. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述衛(wèi)星定時(shí)控制器配置用于在 所述第一所選時(shí)間間隔開始之前基本等于所述衛(wèi)星和所述第一地面站之 間的傳播時(shí)延的時(shí)間量處，開始來(lái)自所述衛(wèi)星發(fā)射機(jī)的傳送。
18. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一地面定時(shí)控制器配置用 于在所述第三所選時(shí)間間隔結(jié)束之前至少等于所述第一地面站和所述衛(wèi) 星之間的傳播時(shí)延的時(shí)間量處，終止來(lái)自所述第一地面站發(fā)射機(jī)的傳送。
19. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一地面定時(shí)控制器配置用于在所述第三所選時(shí)間間隔開始之前基本等于所述第一地面站和所述衛(wèi) 星之間傳播時(shí)延的時(shí)間量處，開始來(lái)自所述第一地面站發(fā)射機(jī)的傳送。，
20. —種具有衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)部分和地面網(wǎng)絡(luò)部分的通信系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括衛(wèi)星，具有配置用于在所選頻率上進(jìn)行通信的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)； 第一地面站，具有配置用于在所選頻率上進(jìn)行通信的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)；衛(wèi)星控制器，用于選擇性地控制所述衛(wèi)星發(fā)射機(jī)的操作，所述衛(wèi)星控 制器能夠在第一所選時(shí)間間隔期間傳送，并在所述第一所選時(shí)間間隔結(jié)束 之前的一時(shí)間點(diǎn)終止傳送，其中在所選時(shí)間間隔結(jié)束之前的所述時(shí)間點(diǎn)基 于所述衛(wèi)星和所述第一地面站之間的傳播時(shí)延；以及第一地面控制器，用于選擇性地控制所述第一地面站發(fā)射機(jī)的操作， 所述第一地面控制器能夠在第二所選時(shí)間間隔期間傳送，并在所述第二所 選時(shí)間間隔結(jié)束之前的一時(shí)間點(diǎn)終止傳送，其中在所選時(shí)間間隔結(jié)束之前 的所述時(shí)間點(diǎn)基于所述第一地面站和所述衛(wèi)星之間的傳播時(shí)延。
21. 如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述第一地面站是具有配置用于 在所選頻率上進(jìn)行通信的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的移動(dòng)用戶終端。
22. 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述用戶終端配置用于只與所述 衛(wèi)星進(jìn)行通信。
23. 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述用戶終端配置用于與所述衛(wèi) 星或第二地面站進(jìn)行通信。
24. 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，還包括配置用于確定所述衛(wèi)星和所述 第一地面站之間的傳播時(shí)延的系統(tǒng)控制器。
25. 如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述衛(wèi)星控制器使用所述衛(wèi)星和 所述第一地面站之間的傳播時(shí)延，以在所述所選時(shí)間間隔結(jié)束之前的所述 時(shí)間點(diǎn)終止傳送。
26. —種具有衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)部分和地面網(wǎng)絡(luò)部分的通信系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括衛(wèi)星，具有配置用于在所選頻率上傳送和接收數(shù)據(jù)的發(fā)射機(jī)和接收衛(wèi)星控制裝置，用于選擇性地控制所述衛(wèi)星發(fā)射機(jī)和所述衛(wèi)星接收機(jī) 的操作；第一地面站，具有配置用于在所選頻率上傳送和接收數(shù)據(jù)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)；第一地面控制裝置，用于選擇性地控制所述第一地面發(fā)射機(jī)和所述第 一地面接收機(jī)的操作，其中所述衛(wèi)星控制裝置和所述第一地面控制裝置協(xié) 同地控制各自的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，以在所選時(shí)間間隔內(nèi)控制數(shù)據(jù)的傳送和 接收，從而使所述衛(wèi)星發(fā)射機(jī)能夠在第一所選時(shí)間間隔傳送數(shù)據(jù)，所述衛(wèi) 星接收機(jī)在第二所選時(shí)間間隔內(nèi)接收數(shù)據(jù)，使所述第一地面發(fā)射機(jī)能夠在 第三所選時(shí)間間隔內(nèi)傳送數(shù)據(jù)，以及所述第一地面接收機(jī)在第四所選時(shí)間 間隔內(nèi)接收數(shù)據(jù)。
27. 如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，還包括只能與所述第一地面站進(jìn)行通 信的第一用戶終端，以及所述第一用戶終端具有配置用于在所選頻率上 傳送數(shù)據(jù)的發(fā)射機(jī)；配置用于在所選頻率上接收數(shù)據(jù)的接收機(jī)；以及用戶 終端控制裝置，用于使所述第一用戶終端接收機(jī)能夠在第三所選時(shí)間間隔 期間從所述第一地面站接收數(shù)據(jù)，以及使所述第一用戶終端發(fā)射機(jī)能夠在 所述第四所選時(shí)間間隔期間將數(shù)據(jù)傳送至所述第 一地面站。
28. 如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，還包括只能與所述衛(wèi)星進(jìn)行通信的第 二用戶終端，以及所述第二用戶終端具有配置用于在所選頻率上傳送數(shù) 據(jù)的發(fā)射機(jī)；配置用于在所選頻率上接收數(shù)據(jù)的接收機(jī)；以及第二用戶終 端控制裝置，用于使所述第二用戶終端接收機(jī)能夠在所述第一所選時(shí)間間 隔期間從所述衛(wèi)星接收數(shù)據(jù)，以及使所述第二用戶終端發(fā)射機(jī)能夠在所述 第二所選時(shí)間間隔期間將數(shù)據(jù)傳送至所述衛(wèi)星。
29. 如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，還包括雙模用戶終端，所述雙模用戶 終端能夠與所述第一地面站或所述衛(wèi)星進(jìn)行通信，以及所述雙模用戶終端 具有配置用于在所選頻率上傳送數(shù)據(jù)的發(fā)射機(jī)；配置用于在所選頻率上接收數(shù)據(jù)的接收機(jī)；以及雙模用戶終端控制裝置，用于使所述雙模用戶終 端接收機(jī)能夠在所述第一所選時(shí)間間隔期間從所述衛(wèi)星接收數(shù)據(jù)，用于使 所述雙模用戶終端發(fā)射機(jī)能夠在所述第二所選時(shí)間間隔期間將數(shù)據(jù)傳送 至所述衛(wèi)星，用于使所述雙模用戶終端接收機(jī)能夠在所述第三所選時(shí)間間 隔期間從所述第一地面站接收數(shù)據(jù)，以及用于使所述雙模用戶終端發(fā)射機(jī) 能夠在所述第四所選時(shí)間間隔期間將數(shù)據(jù)傳送至所述第一地面站。
30. 如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，還包括第二地面站，具有配置用于在所選頻率上傳送數(shù)據(jù)的發(fā)射機(jī)，配置用 于在所選頻率上接收數(shù)據(jù)的接收機(jī)，以及用于控制所述第二地面站發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的第二地面站控制裝置；第一用戶終端，具有配置用于在所選頻率上傳送數(shù)據(jù)的發(fā)射機(jī)；配 置用于在所選頻率上接收數(shù)據(jù)的接收機(jī)；以及第一用戶終端控制裝置，用 于使所述第一用戶終端接收機(jī)能夠在所述第三所選時(shí)間間隔期間從所述 第一地面站接收數(shù)據(jù)，以及用于使所述第一用戶終端發(fā)射機(jī)能夠在所述第 四所選時(shí)間間隔期間將數(shù)據(jù)傳送至所述第一地面站；以及第二用戶終端，具有配置用于在所選頻率上傳送數(shù)據(jù)的發(fā)射機(jī)；配 置用于在所選頻率上接收數(shù)據(jù)的接收機(jī)；以及第二用戶終端控制裝置，用 于使所述第二用戶終端接收機(jī)能夠在所述第五所選時(shí)間間隔期間從所述 第二地面站接收數(shù)據(jù)，以及使所述第二用戶終端發(fā)射機(jī)能夠在第六所選時(shí) 間間隔期間將數(shù)據(jù)傳送至所述第二地面站。
31. 如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，還包括分配控制裝置，用于將所選時(shí) 間間隔分配給所述衛(wèi)星和所述地面站。
32. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述分配控制裝置基于要傳送的數(shù)據(jù)量，將多個(gè)所選時(shí)間間隔分配給所述衛(wèi)星和所述地面站中所選的一 個(gè)。
33. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述分配控制裝置基于預(yù)定傳送 調(diào)度，將多個(gè)所選時(shí)間間隔分配給所述衛(wèi)星和所述地面站中所選的一個(gè)。
34. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述分配控制裝置將大多數(shù)所選 時(shí)間間隔分配給所述衛(wèi)星。
35. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述分配控制裝置將大多數(shù)所選時(shí)間間隔分配給所述地面站。
36. 如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述衛(wèi)星配置用于與地球表面上的多個(gè)覆蓋區(qū)域進(jìn)行通信，以及所述第一地面站位于所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中 的第一覆蓋區(qū)域內(nèi)，所述系統(tǒng)還包括位于與所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第一覆 蓋區(qū)域相鄰的所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第二覆蓋區(qū)域內(nèi)的第二地面站。
37. 如權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中在所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第一覆 蓋區(qū)域和所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第二覆蓋區(qū)域內(nèi)的通信都使用所選頻率。
38. 如權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中在所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第一覆 蓋區(qū)域內(nèi)的通信使用第一所選頻率，以及在所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第二覆 蓋區(qū)域內(nèi)的通信使用與第一所選頻率不同的第二所選頻率。
39. 如權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，還包括位于所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第 三覆蓋區(qū)域內(nèi)的第三地面站，所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第二覆蓋區(qū)域位于所 述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第一覆蓋區(qū)域和所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第三覆蓋區(qū) 域中間，其中，在所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第一覆蓋區(qū)域內(nèi)的通信使用第一 所選頻率，在所述多個(gè)覆蓋區(qū)域中的第二覆蓋區(qū)域內(nèi)的通信使用不同于第 一所選頻率的第二所選頻率，以及在所述多個(gè)覆蓋區(qū)域的第三覆蓋區(qū)域內(nèi) 的通信再用所述第一所選頻率。
40. 如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述衛(wèi)星定時(shí)控制裝置包括用于 在所述第一所選時(shí)間間隔結(jié)束之前至少等于所述衛(wèi)星和所述第一地面站 之間的傳播時(shí)延的時(shí)間量處終止來(lái)自所述衛(wèi)星發(fā)射機(jī)的傳送的裝置。
41. 如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述衛(wèi)星制裝置包括用于在所述 第一所選時(shí)間間隔開始之前基本等于所述衛(wèi)星和所述第一地面站之間的 傳播時(shí)延的時(shí)間量處開始來(lái)自所述衛(wèi)星發(fā)射機(jī)的傳送的裝置。
42. 如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述第一地面控制裝置包括用于 在所述第三所選時(shí)間間隔結(jié)束之前至少等于所述第一地面站和所述衛(wèi)星 之間的傳播時(shí)延的時(shí)間量處終止來(lái)自所述第一地面站發(fā)射機(jī)的傳送的裝 置。
43. 如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述第一地面控制裝置包括用于 在所述第三所選時(shí)間間隔開始之前基本等于所述第一地面站和所述衛(wèi)星 之間傳播時(shí)延的時(shí)間量處開始來(lái)自所述第一地面站發(fā)射機(jī)的傳送的裝置。
44. 一種在綜合地面和衛(wèi)星通信系統(tǒng)中使用的定時(shí)校正方法，包括 分配多個(gè)時(shí)隙以供所述通信系統(tǒng)使用，所分配的時(shí)隙由地球站用于數(shù)據(jù)的傳送、以及由衛(wèi)星用于數(shù)據(jù)的傳送；以及控制所述地球站和所述衛(wèi)星之間的傳送，以補(bǔ)償所述衛(wèi)星和所述地球 站之間的傳播時(shí)延，從而使所述地球站和所述衛(wèi)星對(duì)所分配時(shí)隙的使用同 步。
45. 如權(quán)利要求44所述的方法，其中每個(gè)所分配的時(shí)隙具有開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，以及控制所述地球站和所述衛(wèi)星之間的傳送包括在分配用 于由所述衛(wèi)星傳送數(shù)據(jù)的時(shí)隙的結(jié)束時(shí)間之前終止來(lái)自所述衛(wèi)星的傳送。
46. 如權(quán)利要求45所述的方法，其中控制所述地球站和所述衛(wèi)星之間的傳送包括在所述結(jié)束時(shí)間之前基本等于所述傳播時(shí)延的時(shí)間量處終止來(lái)自所述衛(wèi)星的傳送。
47. 如權(quán)利要求44所述的方法，其中每個(gè)所分配的時(shí)隙具有開始時(shí)間 和結(jié)束時(shí)間，以及控制所述地球站和所述衛(wèi)星之間的傳送包括在所分配的用于由所述衛(wèi)星傳送數(shù)據(jù)的時(shí)隙的開始時(shí)間之前開始來(lái)自所述衛(wèi)星的 傳送。
48. 如權(quán)利要求47所述的方法，其中控制所述地球站和所述衛(wèi)星之間的傳送包括在所述開始時(shí)間之前基本等于所述傳播時(shí)延的時(shí)間量處開始來(lái)自所述衛(wèi)星的傳送。
49. 如權(quán)利要求44所述的方法，其中每個(gè)所分配的時(shí)隙具有開始時(shí)間 和結(jié)束時(shí)間，以及所述地球站在所分配的時(shí)隙中直接將數(shù)據(jù)傳送至地面接 收機(jī)，所述地球站在基本等于所分配的時(shí)隙的結(jié)束時(shí)間的時(shí)間點(diǎn)終止傳 送。
50. 如權(quán)利要求49所述的方法，其中所述地球站通過(guò)所述衛(wèi)星將數(shù)據(jù) 傳送到地面接收機(jī)，其中所述衛(wèi)星在所分配的時(shí)隙內(nèi)將所述數(shù)據(jù)中繼至所 述地面接收機(jī)，所述衛(wèi)星在所分配的時(shí)隙結(jié)束時(shí)間之前的時(shí)間點(diǎn)終止傳送。
51. 如權(quán)利要求44所述的方法，其中每個(gè)所分配的時(shí)隙具有開始時(shí) 間和結(jié)束時(shí)間，以及地面收發(fā)機(jī)在所分配的時(shí)隙中直接將數(shù)據(jù)傳送至所述 地球站，所述地面收發(fā)機(jī)在基本等于所分配的時(shí)隙的結(jié)束時(shí)間的時(shí)間點(diǎn)終止傳送。
52. 如權(quán)利要求51所述的方法，其中所述地面收發(fā)機(jī)通過(guò)所述衛(wèi)星 將數(shù)據(jù)傳送到所述地球站，其中所述衛(wèi)星在所分配的時(shí)隙內(nèi)將所述數(shù)據(jù)中 繼至所述地球站，所述衛(wèi)星在所分配的時(shí)隙的結(jié)束時(shí)間之前的時(shí)間點(diǎn)終止 傳送。
53. 如權(quán)利要求44所述的方法，其中每個(gè)所分配的時(shí)隙具有開始時(shí) 間和結(jié)束時(shí)間，以及控制所述地球站和所述衛(wèi)星之間的傳送包括在所分 配的用于由所述地球站傳送數(shù)據(jù)的時(shí)隙的結(jié)束時(shí)間之前終止來(lái)自所述地 球站的傳送。
54. 如權(quán)利要求53所述的方法，其中控制所述地球站和所述衛(wèi)星之 間的傳送包括在所述結(jié)束時(shí)間之前基本等于所述傳播時(shí)延的時(shí)間量處終 止來(lái)自所述地球站的傳送。
55. 如權(quán)利要求44所述的方法，其中每個(gè)所分配的時(shí)隙具有開始時(shí) 間和結(jié)束時(shí)間，以及控制所述地球站和所述衛(wèi)星之間的傳送包括在所分 配的用于由所述地球站傳送數(shù)據(jù)的時(shí)隙的開始時(shí)間之前開始來(lái)自所述地 球站的傳送。
56. 如權(quán)利要求55所述的方法，其中控制所述地球站和所述衛(wèi)星之 間的傳送包括在所述開始時(shí)間之前基本等于所述傳播時(shí)延的時(shí)間量處開 始來(lái)自所述地球站的傳送。
57. 如權(quán)利要求44所述的方法，其中分配多個(gè)時(shí)隙以供所述通信系 統(tǒng)使用包括分配第一部分的時(shí)隙用于所述地球站的數(shù)據(jù)傳送，以及分配第二部分的時(shí)隙用于所述衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳送。
58. 如權(quán)利要求44所述的方法，其中分配多個(gè)時(shí)隙以供所述通信系 統(tǒng)使用包括分配第一部分的時(shí)隙用于所述地球站的數(shù)據(jù)接收，以及分配第二部分的時(shí)隙用于所述衛(wèi)星的數(shù)據(jù)接收。
59. 如權(quán)利要求44所述的方法，其中分配多個(gè)時(shí)隙以供所述通信系統(tǒng)使用包括分配第一部分的時(shí)隙用于所述地球站的數(shù)據(jù)傳送，分配第二部分的時(shí)隙用于所述衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳送，分配第三部分的時(shí)隙用于所述地球 站的數(shù)據(jù)接收，以及分配第四部分的時(shí)隙用于所述衛(wèi)星的數(shù)據(jù)接收。
60. 如權(quán)利要求59所述的方法，其中多個(gè)時(shí)隙中的所述第一、第二、第三和第四部分的時(shí)隙的分配基于至少一個(gè)地面發(fā)射機(jī)的通信業(yè)務(wù)量。
61. 如權(quán)利要求59所述的方法，其中多個(gè)時(shí)隙中的所述第一、第二、第三和第四部分的時(shí)隙的分配基于多個(gè)地面發(fā)射機(jī)的通信業(yè)務(wù)量。
62. 如權(quán)利要求59所述的方法，其中多個(gè)時(shí)隙中的所述第一、第二、 第三和第四部分的時(shí)隙的分配基于一日中的時(shí)間、 一周中的日或同時(shí)基于 這二者。
63. 如權(quán)利要求59所述的方法，其中多個(gè)時(shí)隙中的所述第一、第二、 第三和第四部分的時(shí)隙的分配基于所述地球站的覆蓋面積、所述衛(wèi)星的覆 蓋面積、或同時(shí)基于這二者。
64. 如權(quán)利要求44所述的方法，其中所述地球站的數(shù)據(jù)傳送采用所 選頻率信道，以及所述衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳送采用所選頻率信道。
全文摘要
一種綜合通信系統(tǒng)包括衛(wèi)星部分和地面部分。分配多個(gè)時(shí)隙用于所述衛(wèi)星部分和地面部分的各個(gè)組件的數(shù)據(jù)傳送和接收?；跇I(yè)務(wù)量負(fù)載、日中的時(shí)間、周的日等預(yù)定或動(dòng)態(tài)地分配給所述衛(wèi)星部分和所述地面部分的時(shí)隙分配。利用適合的時(shí)隙分配，可以在單個(gè)頻率上完成通信。所述系統(tǒng)包括時(shí)延補(bǔ)償，以適應(yīng)信號(hào)處理時(shí)延和信號(hào)傳播時(shí)延。例如，可以指示衛(wèi)星在所述衛(wèi)星所分配的時(shí)隙結(jié)束之前終止傳送，以允許來(lái)自所述衛(wèi)星的信號(hào)在所分配的時(shí)隙內(nèi)被傳播至所述信號(hào)的預(yù)期目的地，從而防止溢出至下一個(gè)時(shí)隙。這避免了所述通信系統(tǒng)各個(gè)元件之間的干擾。
文檔編號(hào)H04H20/71GK101455012SQ200780012845
公開日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月9日
發(fā)明者羅伯特·G·Jr·麥考雷 申請(qǐng)人:鷹河控股有限公司