專利名稱：對(duì)連接到衛(wèi)星通信系統(tǒng)的用戶終端記帳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明普遍地與通信系統(tǒng)有關(guān)，并且特別與衛(wèi)星通信系統(tǒng)有關(guān)，該系統(tǒng)中多個(gè)用戶終端通過一個(gè)網(wǎng)關(guān)和至少一顆衛(wèi)星與一個(gè)陸地通信網(wǎng)進(jìn)行雙向無線通信。
本發(fā)明的背景在通常的陸地蜂窩通信系統(tǒng)中，一般是用戶以分鐘為基礎(chǔ)，以預(yù)定的速率，按對(duì)系統(tǒng)的使用而付帳。然而，在一個(gè)基于衛(wèi)星的通信系統(tǒng)中，這種記帳管理類型可能不能精確地反映正確的帳目數(shù)額。例如，以9.6kb/s速率通過衛(wèi)星上載或下載一個(gè)大數(shù)據(jù)文件的用戶比另一個(gè)以普通的小于4kb/s的語音比特率進(jìn)行語音通信的用戶消耗更多的系統(tǒng)資源(例如，衛(wèi)星功率)。結(jié)果就是可能存在不平等的記帳管理，使得一些用戶實(shí)際上使用了系統(tǒng)而由其它用戶付費(fèi)。
本發(fā)明的目的本發(fā)明的首要目的是提供一個(gè)對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的用戶在每個(gè)呼叫或連接的基礎(chǔ)上消耗的系統(tǒng)資源的精確量度。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一個(gè)對(duì)用戶在每一個(gè)呼叫或連接的基礎(chǔ)上消耗的系統(tǒng)資源的精確量度，并且使用一種方法產(chǎn)生和使用在連接過程中反復(fù)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)。
發(fā)明的概述本發(fā)明解決了前面的和其它的問題并且本發(fā)明的目的被一種精確計(jì)算在每一個(gè)呼叫或連接的基礎(chǔ)上分配給用戶終端和被用戶終端使用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)資源的方法來實(shí)現(xiàn)。該方法在連接期間以周期性間隔積累數(shù)據(jù)，如語聲編碼器幀速度，該數(shù)據(jù)指示全部系統(tǒng)資源的多少份額被使用在前向鏈路(網(wǎng)關(guān)到衛(wèi)星到用戶終端)和反向鏈路(用戶終端到衛(wèi)星到網(wǎng)關(guān))上。網(wǎng)關(guān)(GW)被指定用于處理到用戶終端(UT)的呼叫，積累數(shù)據(jù)并且隨后在一個(gè)陸地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(TDN)中發(fā)送這些數(shù)據(jù)到一個(gè)陸地控制中心，如一個(gè)地面操作控制中心(GOCC)。GOCC使用這些數(shù)據(jù)確定需要付給與包括該GW的一個(gè)服務(wù)區(qū)域有關(guān)的服務(wù)提供者的帳目數(shù)額。GOCC也可以使用這些數(shù)據(jù)得到描述該GW處理的通信流量的統(tǒng)計(jì)信息，而且得到用于該GW的預(yù)定資源分配和資源規(guī)劃信息。
應(yīng)該注意，本發(fā)明的思想可以用于一個(gè)話音等價(jià)分鐘(VEM)方式的場(chǎng)合，或者用于結(jié)合VEM修改與精確地反映在一次呼叫中使用的系統(tǒng)資源的必要性相同的東西。
圖的簡要描述本發(fā)明的上述特性以及其它特性在閱讀發(fā)明的詳細(xì)描述時(shí)結(jié)合附圖會(huì)變得更加清晰，其中

圖1是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的框圖，它是按照本發(fā)明目前提出的實(shí)施例而構(gòu)造并操作的；圖2是圖1中的一個(gè)網(wǎng)關(guān)的框圖；圖3A是圖1中的一個(gè)衛(wèi)星的通信有效負(fù)荷的框圖；圖3B說明關(guān)聯(lián)于圖1中的一個(gè)衛(wèi)星的一個(gè)波束圖樣的一部分；圖4是一個(gè)框圖，描述支持的衛(wèi)星遙測(cè)和控制功能地面設(shè)備；圖5是圖2中CDMA子系統(tǒng)的框圖；圖6是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的框圖，用大量細(xì)節(jié)展示本發(fā)明的思想。
發(fā)明的細(xì)節(jié)描述圖1說明衛(wèi)星通信系統(tǒng)100的目前提出的實(shí)施例，該系統(tǒng)適合于與本發(fā)明現(xiàn)在提出的實(shí)施例一起使用。在詳細(xì)描述本發(fā)明之前，首先對(duì)通信系統(tǒng)10做一個(gè)描述，以使得對(duì)本發(fā)明可以有一個(gè)更徹底地理解。
通信系統(tǒng)10可以在概念上細(xì)分為多個(gè)段1、2、3和4。在這里段1被當(dāng)作空間段，段2作為用戶段，段3作為地面(陸地)段，段4作為電話系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施段。
在本發(fā)明目前提出的實(shí)施例中總共有48顆衛(wèi)星，例如在一個(gè)1414公里的低地球軌道(LEO)。衛(wèi)星12被分配到8個(gè)軌道面上，每個(gè)軌道面(運(yùn)行星座)上有6顆等距離分布的衛(wèi)星。軌道面相對(duì)于赤道的傾角是52度，每顆衛(wèi)星每114分鐘完成一次軌道運(yùn)行。這方法提供了較好的幾乎全球的覆蓋，在任何時(shí)間，大約南緯70度和北緯70度之間的特定用戶處至少可以看到兩顆衛(wèi)星。也就是說，通過一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)18和一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星12，也可能使用電話基礎(chǔ)設(shè)施段4的一部分，一個(gè)用戶能夠在一個(gè)網(wǎng)關(guān)(GW)18覆蓋范圍之內(nèi)的地球表面的幾乎任何一點(diǎn)和地球表面上的其它點(diǎn)之間(通過PSTN的方法)進(jìn)行通信。
在這里需要指出，前面的和隨后的對(duì)系統(tǒng)10的描述只是代表一個(gè)通信系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)膶?shí)施例，本發(fā)明的思想可以在本例中使用。也就是說，通信系統(tǒng)的特殊細(xì)節(jié)不會(huì)在本發(fā)明實(shí)施的有限的意義中讀到或解釋。
現(xiàn)在繼續(xù)描述系統(tǒng)10，在衛(wèi)星12之間和被每一個(gè)衛(wèi)星發(fā)射的16個(gè)點(diǎn)波束中單個(gè)波束之間的一個(gè)軟轉(zhuǎn)接(handoff)過程，通過擴(kuò)展頻譜(SS)，碼分多址(CDMA)技術(shù)提供不中斷的通信。雖然其它的擴(kuò)展頻譜和CDMA技術(shù)以及協(xié)議也可以使用，但目前提出的SS-CDMA技術(shù)類似于TIA/EIA暫行標(biāo)準(zhǔn)“用于雙模式寬帶擴(kuò)頻蜂窩系統(tǒng)的移動(dòng)站一基站兼容標(biāo)準(zhǔn)”TIA/EIA/IS-95，1993年7月。
低地球軌道容許低功率固定或移動(dòng)的用戶終端13通過衛(wèi)星12通信，其中的每一個(gè)的功能，在本發(fā)明目前提出的實(shí)施例中，獨(dú)立地作為一個(gè)“彎管”中繼器接收來自用戶終端13或網(wǎng)關(guān)18的通信流量信號(hào)(如語聲和/或數(shù)據(jù))，將接收到的通信流量信號(hào)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)頻帶，并且隨后重新發(fā)射這些轉(zhuǎn)換過的信號(hào)。也就是說，沒有對(duì)接收的通信流量信號(hào)進(jìn)行星上的信號(hào)處理，并且衛(wèi)星12沒有任何的智能性改變接收而發(fā)射的通信流量信號(hào)。
此外，在衛(wèi)星12之間不需要直接的通信鏈路或多條鏈路。也就是說，衛(wèi)星12中的每一個(gè)只從定位在用戶段2上的發(fā)射機(jī)或定位在地面段3上的發(fā)射機(jī)接收信號(hào)，并且發(fā)射的信號(hào)只到定位在用戶段2上的接收機(jī)或定位在地面段3上的接收機(jī)。
用戶段2可以包括適用于與衛(wèi)星12通信的多種類型的用戶終端13。用戶終端13包括，舉例而言，多種不同類型的固定和移動(dòng)用戶終端，包括并不局限于手持移動(dòng)無線電話14，車載移動(dòng)無線電話15，尋呼/消息類裝置16，和固定無線電話14a。用戶終端13由全向天線13a更好地提供通過一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星12的雙向通信。
應(yīng)該注意，固定的無線電話14a可以使用一個(gè)定向天線。它的好處在于能夠減小一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星12同時(shí)服務(wù)的用戶數(shù)必然的增多而引起的干擾。
還要提到的是，用戶終端13可以是雙用途裝置，它包含的電路也可以按常規(guī)的方法與一個(gè)陸地蜂窩系統(tǒng)通信。
再參考圖3A，用戶終端13可以具有在全雙工模式操作的能力并且通過，例如，L-波段RF鏈路(上行鏈路或返回鏈路17b)和S-波段RF鏈路(下行鏈路或前向鏈路17a)各自通過返回和前向衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器12a和12b，通信。返回L波段RF鏈路17b可以在頻率范圍1.61GHz到1.625GHz之間操作，帶寬為16.5MHz，并且按照所提出的擴(kuò)展頻譜技術(shù)被壓縮數(shù)字語音信號(hào)和/或數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制，前向S波段RF鏈路17a可以在頻率范圍2.485GHz到2.5GHz之間操作，帶寬為16.5MHz。前向RF鏈路17a也在一個(gè)網(wǎng)關(guān)18上按擴(kuò)展頻譜技術(shù)用壓縮數(shù)字語音信號(hào)和/或數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制。
前向鏈路的16.5MHz帶寬被劃分為13個(gè)信道，舉例而言，每個(gè)信道分配了多至128個(gè)用戶，返回鏈路可以具有不同的帶寬，并且指定的用戶終端13可以也可以不被分配在與前向鏈路分配的信道不同的信道上。然而，當(dāng)在返回鏈路上運(yùn)行于多種的接收模式時(shí)(從兩個(gè)或更多的衛(wèi)星12接收)對(duì)每一個(gè)衛(wèi)星而言，用戶被分配在同一個(gè)前向和返向鏈路RF信道。
地面段3包括至少一個(gè)但通常是多個(gè)網(wǎng)關(guān)18，通過——例如，一個(gè)全雙工C波段RF鏈路19(前向鏈路19a(到衛(wèi)星)，返回鏈路19b(自衛(wèi)星))，該鏈路操作的頻率范圍通常在3GHz以上并且最好在C波段——與衛(wèi)星12通信。C波段RF鏈路雙向傳遞通信饋電鏈路，并且也將對(duì)衛(wèi)星命令傳遞到衛(wèi)星以及自衛(wèi)星傳遞遙測(cè)信息。前向饋電鏈路19a可以工作在5GHz到5.25GHz的帶內(nèi)，同時(shí)返回饋電鏈路可以工作在6.875GHz到7.075GHz的帶內(nèi)。
衛(wèi)星饋電鏈路天線12g和12h最好是寬覆蓋天線，它對(duì)著從LEO衛(wèi)星12可以看到的最大地球覆蓋區(qū)域。在通信系統(tǒng)10目前提出的實(shí)施例中，從給定的LEO衛(wèi)星12所對(duì)的角(假設(shè)自地球表面有10°仰角)近似是108°。這產(chǎn)生的覆蓋地區(qū)的直徑大約有3500英里。
L波段和S波段天線是多波束天線提供對(duì)所聯(lián)系的地球服務(wù)地區(qū)的覆蓋。L波段和S波段天線12d和12c，各自地，最好彼此一致，如圖3B中所描述的。也就是說，從宇宙飛船上發(fā)射和接收的波束覆蓋地球表面上相同的區(qū)域，雖然，這個(gè)特點(diǎn)在系統(tǒng)10的操作中是不重要的。
作為一個(gè)例子，上千個(gè)全雙工通信可能要通過衛(wèi)星12中給定的一個(gè)。按照系統(tǒng)10的特性，兩個(gè)或更多的衛(wèi)星12的每一個(gè)都可以在給定的用戶終端13和一個(gè)網(wǎng)關(guān)18之間傳遞相同的通信。這種操作模式，如下面的細(xì)節(jié)描述，在各自的接收機(jī)上提供不同的組合，導(dǎo)致對(duì)衰落的一個(gè)更大的抵抗和促進(jìn)軟轉(zhuǎn)接過程。
這里要指出的是全部的頻率，帶寬和在這里描述的類似的東西只代表一個(gè)特定的系統(tǒng)。其它的頻率和頻帶可以在已經(jīng)討論的原則上不加改變的使用。僅作為一個(gè)例子，衛(wèi)星和網(wǎng)關(guān)之間的饋電鏈路可以使用C波段(約3GHz到約7GHz)以外的其它波段的頻率，舉例而言，可以是ku波段(約10GHz到約15GHz)或ka波段(約15GHz以上)。
網(wǎng)關(guān)18的職責(zé)是將衛(wèi)星12的通信有效負(fù)荷或轉(zhuǎn)發(fā)器12a和12b(圖3A)與電話基礎(chǔ)設(shè)施段4結(jié)合到一起。轉(zhuǎn)發(fā)器12a和12b包括一個(gè)L波段接收天線12c，S波段發(fā)射天線12d，C波段功率放大器12e，C波段低噪聲放大器12f，C波段天線12g和12h，L波段到C波段頻率轉(zhuǎn)換部分12i，和C波段到S波段頻率轉(zhuǎn)換部分12j。衛(wèi)星12也包括一個(gè)主頻率發(fā)生器12k和命令與遙測(cè)設(shè)備12l。
這方面的參考也可以見美國專利5,422,647，95年6月6日發(fā)表的，E.Hirshfield和C.A.Tsao，題目是“移動(dòng)通信衛(wèi)星有效負(fù)荷”。
電話基礎(chǔ)設(shè)施段4由已經(jīng)存在的電話系統(tǒng)組成，包括公用陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(PLMN)網(wǎng)關(guān)20，本地電話交換局如區(qū)域公用電話網(wǎng)絡(luò)(RPTN)22或其它本地電話服務(wù)提供者，國內(nèi)長途網(wǎng)絡(luò)24，國際網(wǎng)絡(luò)26，私有網(wǎng)絡(luò)28以及其它RPTN 30。通信系統(tǒng)10操作在用戶段2和公用交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)電話32和電話基礎(chǔ)設(shè)施段4的非PSTN電話32，或其它可能是私有網(wǎng)絡(luò)的不同類型的用戶終端之間提供雙向語音和/或數(shù)據(jù)通信。
還如圖1所示(并且也在圖4中)，作為地面段3的一部分，是一個(gè)衛(wèi)星操作控制中心(SOCC)36，和一個(gè)地面操作控制中心(GOCC)38。一個(gè)通信通道，包括一個(gè)地面數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(GDN)39(見圖2)，提供地面段3的網(wǎng)關(guān)18和TCUs 18a，SOCC 36和GOCC 38的互連。通信系統(tǒng)10的這一部分提供全部的系統(tǒng)控制功能。
圖2非常詳細(xì)地展示了網(wǎng)關(guān)18中的一個(gè)。每一個(gè)網(wǎng)關(guān)18包括多至4個(gè)的雙極化RF C波段子系統(tǒng)，每一個(gè)子系統(tǒng)包括一個(gè)拋物線天線40，天線驅(qū)動(dòng)器42和臺(tái)座42a，低噪聲接收機(jī)44，和高功放46。所有這些器件都可以放在一個(gè)雷達(dá)天線罩的結(jié)構(gòu)中以提供環(huán)境保護(hù)。
網(wǎng)關(guān)18還包括下變頻器48和上變頻器50用于分別處理接收和發(fā)射的RF載波信號(hào)。下變頻器48和上變頻器50被連接到一個(gè)CDMA子系統(tǒng)52，該系統(tǒng)按順序，通過一個(gè)PSTN接口64結(jié)合到公用交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)。作為一個(gè)選項(xiàng)，PSTN可以通過使用衛(wèi)星到衛(wèi)星的鏈路被繞過。
CDMA子系統(tǒng)52包括一個(gè)信號(hào)累加器交換單元，一個(gè)網(wǎng)關(guān)發(fā)射接收機(jī)子系統(tǒng)(GTS)52b，一個(gè)GTS控制器52c，一個(gè)CDMA互連子系統(tǒng)(CIS)52d，和一個(gè)選擇器組子系統(tǒng)(SBS)52e。CDMA子系統(tǒng)52被基站管理員(BSM)52f控制，并且操作的方法類似于一個(gè)CDMA兼容的(例如，一個(gè)IS-95兼容的)基站。CDMA子系統(tǒng)52也包括要求的頻率合成器52g和一個(gè)全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)52h。
PSTN接口54包括一個(gè)PSTN服務(wù)交換點(diǎn)(SSP)54a，一個(gè)呼叫控制處理器(CCP)54b，一個(gè)訪問位置寄存器(VLR)54c，和一個(gè)到初始位置寄存器(HLR)的協(xié)議接口54d。HLR可以定位在蜂窩網(wǎng)關(guān)20(圖1)或可選擇地定位于PSTN接口54中。
網(wǎng)關(guān)18通過SSP 54a生成的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口連接到電信網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)關(guān)18提供一個(gè)接口，并且通過基本速率接口(PRI)連接到PSTN。網(wǎng)關(guān)18還具有直接連接到移動(dòng)交換中心(MSC)的能力。
網(wǎng)關(guān)18為CCP 54b提供SS-7ISDN固定信令。在接口的網(wǎng)關(guān)一邊，CCP 54b與CIS 52d接口并由此連到CDMA子系統(tǒng)52。CCP 54b提供用于系統(tǒng)空中接口(AI)的協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，它可能類似于CDMA通信的IS-95暫行標(biāo)準(zhǔn)。
塊54c和54d通常在網(wǎng)關(guān)18和一個(gè)外部蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)之間提供接口。該外部蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)兼容于，例如，IS-41(北美標(biāo)準(zhǔn)，AMPS)或GSM(歐洲標(biāo)準(zhǔn)，MAD)蜂窩系統(tǒng)，并且特別是，對(duì)于指定處理漫游的方法，也就是，進(jìn)行呼叫的用戶在它們的本地系統(tǒng)之外。網(wǎng)關(guān)18對(duì)系統(tǒng)10/AMPS電話和系統(tǒng)10/GSM電話支持用戶終端鑒權(quán)。在不存在電信基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)區(qū)域，一個(gè)HLR可以被添加到網(wǎng)關(guān)18并且和SS-7信令接口相接。
一個(gè)在用戶一般的服務(wù)區(qū)域之外發(fā)出呼叫的用戶(一個(gè)漫游者)，如果被授權(quán)就會(huì)被系統(tǒng)10接納。在那種情況下，一個(gè)漫游者可以在任何環(huán)境中找到，一個(gè)用戶可以在全球的任何地點(diǎn)使用相同的終端設(shè)備進(jìn)行呼叫，并且所需的協(xié)議轉(zhuǎn)換被網(wǎng)關(guān)18透明地執(zhí)行。協(xié)議接口54d在不要求轉(zhuǎn)換的時(shí)候被繞過，例如，GSM到AMPS。
為蜂窩網(wǎng)關(guān)20提供一個(gè)專用的，普遍的接口添加到或代替常規(guī)的指定用于GSM移動(dòng)交換中心的“A”接口以及到IS-41移動(dòng)交換中心的廠商特性接口，在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。提供一個(gè)直接到PSTN的接口也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，如圖1中標(biāo)為PSTN-INT的信號(hào)通道。
全部網(wǎng)關(guān)控制由網(wǎng)關(guān)控制器56提供，它包括一個(gè)到上面提到的地面數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(GDN)39的接口56a和一個(gè)到服務(wù)提供者控制中心(SPCC)60的接口56b。網(wǎng)關(guān)控制器56通常通過BSM 52f與網(wǎng)關(guān)18互連并通過與每個(gè)天線40有關(guān)的RF控制器43與網(wǎng)關(guān)18互連。網(wǎng)關(guān)控制器56還與數(shù)據(jù)庫62相結(jié)合，如用戶的數(shù)據(jù)庫，衛(wèi)星歷表數(shù)據(jù)等等，并且連接到I/O單元64以使得服務(wù)人員可以訪問網(wǎng)關(guān)控制器56。GND 39也是與遙測(cè)和命令(T & C)單元66雙向接口的(圖1和4)。
參考圖4，GOCC 38的功能是通過網(wǎng)關(guān)18計(jì)劃和控制衛(wèi)星利用，并且使這個(gè)利用與SOCC 36相協(xié)調(diào)?？偟膩碚f，GOCC 38分析趨勢(shì)，產(chǎn)生流量計(jì)劃，分配衛(wèi)星12和系統(tǒng)資源(例如，但不僅限于，功率和信道分配)，監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)10的性能，并產(chǎn)生利用指導(dǎo)，通過GDN 39，實(shí)時(shí)或提前地送到網(wǎng)關(guān)18。
SOCC 36運(yùn)行以維護(hù)并監(jiān)視軌道，將衛(wèi)星使用信息中繼到網(wǎng)關(guān)以便通過GDN 39輸入到GOCC 38，監(jiān)視每一個(gè)衛(wèi)星12的全面功能，包括衛(wèi)星電池的狀態(tài)，在衛(wèi)星12內(nèi)部為RF信號(hào)通道設(shè)置增益，確定參照于地球表面的最佳衛(wèi)星方位，以及其它一些功能。
如上面所描述的，每一個(gè)網(wǎng)關(guān)18的功能是將給定的用戶連接到PSTN，用于包括信令和語音與/或數(shù)據(jù)通信，同時(shí)還產(chǎn)生數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)庫(圖62)，達(dá)到記帳目的。選定的網(wǎng)關(guān)18包括一個(gè)遙測(cè)和命令單元(TCU)18a用于接收衛(wèi)星12通過返回鏈路19b發(fā)射的遙測(cè)數(shù)據(jù)和通過前向鏈路19a向上發(fā)射命令到衛(wèi)星12。GDN39將網(wǎng)關(guān)18，GOCC 38和SOCC 36互連。
總的來說，LEO星座中的每一顆衛(wèi)星用于將信息從網(wǎng)關(guān)18中繼到用戶(C波段前向鏈路19a到S波段前向鏈路17a)，以及將信息從用戶中繼到網(wǎng)關(guān)18(L波段返回鏈路17b到C波段返回鏈路19b)。這里信息包括SS-CDMA同步和尋呼信道，以及功率控制信號(hào)。不同的CDMA導(dǎo)頻信道也可以用于監(jiān)視在前向鏈路上的干擾。衛(wèi)星歷表更新數(shù)據(jù)也通過衛(wèi)星12從網(wǎng)關(guān)18傳送到每一個(gè)用戶終端13。衛(wèi)星12還用于中繼從用戶終端13到網(wǎng)關(guān)18的信令信息，包括訪問請(qǐng)求、功率改變請(qǐng)求和注冊(cè)請(qǐng)求。衛(wèi)星12還在用戶和網(wǎng)關(guān)18之間中繼通信信號(hào)，并且使用安全措施減少未授權(quán)的使用。
在操作過程中，衛(wèi)星12發(fā)射包括衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)測(cè)量的飛行器遙測(cè)數(shù)據(jù)。來自衛(wèi)星的遙測(cè)流，來自SOCC 36的命令，以及通信饋電鏈路19全部共享C波段天線12g和12h。對(duì)于那些包括一個(gè)TCU18a的網(wǎng)關(guān)18，接收的衛(wèi)星遙測(cè)數(shù)據(jù)可以立刻轉(zhuǎn)發(fā)到SOCC 36，或者先存儲(chǔ)隨后在某個(gè)時(shí)間再轉(zhuǎn)發(fā)到SOCC 36，典型情況是在SOCC的請(qǐng)求下轉(zhuǎn)發(fā)。那些遙測(cè)數(shù)據(jù)，無論是立即發(fā)射的還是存儲(chǔ)再轉(zhuǎn)發(fā)的，都做為分組信息在GDN 39上發(fā)送，每一個(gè)分組信息包括一個(gè)單個(gè)的小的遙測(cè)幀，當(dāng)超過一個(gè)的SOCC 36提供衛(wèi)星支持時(shí)，遙測(cè)數(shù)據(jù)被路由選擇到所有的SOCC。
SOCC 36具有多個(gè)與GOCC 38有關(guān)的接口功能。一個(gè)接口功能是軌道位置信息，其中SOCC 36對(duì)GOCC 38提供軌道信息，使得每一個(gè)網(wǎng)關(guān)18能精確地跟蹤多至四個(gè)可以被該網(wǎng)關(guān)看見的衛(wèi)星。這個(gè)數(shù)據(jù)包括足以使網(wǎng)關(guān)18使用已知的算法開發(fā)它們自己的衛(wèi)星聯(lián)系清單的數(shù)據(jù)表格。不要求SOCC 36知道網(wǎng)關(guān)跟蹤時(shí)間表。TCU 18a搜索下行鏈路遙測(cè)波段并且在傳送命令之前唯一地標(biāo)識(shí)被每一個(gè)天線跟蹤的衛(wèi)星。
另一個(gè)接口功能是從SOCC 36報(bào)告給GOCC 38的衛(wèi)星狀態(tài)信息。衛(wèi)星狀態(tài)信息包括衛(wèi)星/轉(zhuǎn)發(fā)器可用度，電池狀態(tài)和軌道信息以及它們的結(jié)合，總的來說，就是與衛(wèi)星有關(guān)的任何可能阻止衛(wèi)星12的全部或部分用于通信目的的限制。
系統(tǒng)10的一個(gè)重要的方面是結(jié)合網(wǎng)關(guān)接收機(jī)和用戶終端接收機(jī)的分集組合使用SS-CDMA。分集組合用于減輕從多個(gè)衛(wèi)星通過多個(gè)并且長度不同的路徑到達(dá)用戶終端13或網(wǎng)關(guān)18的信號(hào)衰落的影響。在用戶終端13和網(wǎng)關(guān)18的瑞克接收機(jī)用于接收和組合來自多個(gè)源的信號(hào)。舉一個(gè)例子，一個(gè)用戶終端13或網(wǎng)關(guān)18對(duì)同時(shí)從衛(wèi)星12的多波束接收的或同時(shí)通過衛(wèi)星12的多波束發(fā)射的前向鏈路信號(hào)或返回鏈路信號(hào)提供分集組合。
在這方面，美國專利號(hào)5,233,626，1993年8月3日發(fā)表，Stephen A.Ames題目是“中繼器多元擴(kuò)頻通信系統(tǒng)”所揭示的全部內(nèi)容結(jié)合在這里作為參考。
連續(xù)地多元接收模式的性能優(yōu)于通過一個(gè)衛(wèi)星中繼器接收一個(gè)信號(hào)，并且不會(huì)由于遮蔽或樹的阻礙或其它對(duì)接收信號(hào)有不良影響的阻礙丟失一條鏈路而中斷通信。
給定的一個(gè)網(wǎng)關(guān)18的多元，有向天線40有能力通過一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星12的不同波束發(fā)射前向鏈路信號(hào)(網(wǎng)關(guān)到用戶終端)以支持在用戶終端13的分集組合。用戶終端13的全向天線13a通過所有可以從用戶終端13“看見”的衛(wèi)星波束發(fā)射信號(hào)。
每一個(gè)網(wǎng)關(guān)18支持一個(gè)發(fā)射機(jī)功率控制功能以尋址慢衰落，還支持塊交織以尋址中到快衰落。功率控制在前向和反向鏈路上都實(shí)施。功率控制功能的響應(yīng)時(shí)間可以調(diào)整以容納最壞30毫秒的衛(wèi)星環(huán)路延時(shí)。
塊交織器(53d、53e、53f，圖5)在與聲碼器53g分組幀有關(guān)的塊長度上運(yùn)算。一個(gè)最優(yōu)的交織器長度交換使用一個(gè)較長的長度，以增加全體的端到端的延時(shí)為代價(jià)，提供了糾錯(cuò)能力。一個(gè)較好的最長端到端的時(shí)延是150毫秒或更少。這個(gè)時(shí)延包括全部時(shí)延，包括那些分集組合器進(jìn)行接收信號(hào)定位的時(shí)延，聲碼器53g處理時(shí)延，塊交織器53d～53f時(shí)延，和形成CDMA子系統(tǒng)52的一部分的維特比譯碼器(沒有表示)的時(shí)延。
圖5是圖2的CDMA子系統(tǒng)52的前向鏈路調(diào)制部分的框圖。累加塊53a的輸出饋入一個(gè)頻率敏感的上變頻器53b，該上變頻器然后饋入累加和開關(guān)塊52a。遙測(cè)和控制(T & C)信息也輸入到塊52a。
一個(gè)未調(diào)制的直接序列SS導(dǎo)頻信道在所要的比特率上產(chǎn)生一個(gè)全零的沃爾什碼。這個(gè)數(shù)據(jù)流與一個(gè)短的PN碼相結(jié)合，該P(yáng)N碼用于區(qū)分來自不同的網(wǎng)關(guān)18和不同的衛(wèi)星12的信號(hào)。如果使用，導(dǎo)引信道被模2加到這個(gè)短碼上，隨后經(jīng)QPSK或BPSK擴(kuò)展到CDMA RF信道帶寬。提供以下不同的偽隨機(jī)(PN)碼偏移，(a)一個(gè)PN碼偏移允許一個(gè)用戶終端13唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)網(wǎng)關(guān)18；(b)一個(gè)PN碼偏移允許一個(gè)用戶終端13唯一地標(biāo)識(shí)一顆衛(wèi)星12；以及(c)一個(gè)PN碼偏移允許一個(gè)用戶終端13唯一地標(biāo)識(shí)從衛(wèi)星12發(fā)射的16個(gè)波束中的一個(gè)。來自不同的衛(wèi)星12的導(dǎo)引PN碼是對(duì)相同的導(dǎo)引種子PN碼指定了不同的時(shí)間/相位偏移得到的。
如果使用，每一個(gè)網(wǎng)關(guān)18發(fā)射的導(dǎo)頻信道可能比其它信號(hào)的發(fā)射電平高一些或低一些。導(dǎo)頻信道使一個(gè)用戶終端13能夠獲得前向CDMA信道的定時(shí)，以及提供參考相位用于相關(guān)解調(diào)，并且提供一種機(jī)制進(jìn)行信號(hào)強(qiáng)度比較以確定何時(shí)起動(dòng)一次轉(zhuǎn)接。并不是必須使用導(dǎo)頻信道，也可以使用其它技術(shù)來完成這一任務(wù)。
同步信道產(chǎn)生包括以下信息的數(shù)據(jù)流(a)一天的時(shí)間，(b)發(fā)射網(wǎng)關(guān)標(biāo)識(shí)，(c)衛(wèi)星歷表，以及(d)指定的尋呼信道。同步數(shù)據(jù)提供給卷積編碼器53h，在那里數(shù)據(jù)被卷積編碼然后將塊交織以抗衡快衰落。產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流被模2加到同步沃爾什碼上并且QPSK或BPSK展寬到CDMA RF信道帶寬。
尋呼信道應(yīng)用于卷積編碼器53i，在那里它被卷積編碼并且隨后被塊交織。產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流與一個(gè)長碼發(fā)生器53j的輸出相結(jié)合。長的PN碼被用于區(qū)分不同的用戶終端13波段。尋呼信道和這個(gè)長碼模2加并提供給一個(gè)符號(hào)覆蓋(COVER)在這里所得的信號(hào)與沃爾什碼模2加，其結(jié)果隨后QPSK或BPSK展寬到CDMA FD RF信道帶寬。
總的來說，尋呼信道傳送的幾個(gè)信息類型包括(a)系統(tǒng)參數(shù)信息；(b)訪問參數(shù)信息；和(c)CDMA信道清單信息。
系統(tǒng)參數(shù)信息包括尋呼信道的配置，注冊(cè)參數(shù)，和有助于探測(cè)的參數(shù)。訪問參數(shù)信息包括訪問信道的配置和訪問信道數(shù)據(jù)率。CDMA信道清單信息如果使用則傳送一個(gè)有關(guān)的導(dǎo)引標(biāo)識(shí)和沃爾什碼賦值。
聲碼器53k將語音編碼為PCM前向流量數(shù)據(jù)流。前向流量數(shù)據(jù)流提供給一個(gè)卷積編碼器531，在那里被卷積編碼并隨后在塊53f中塊交織。產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流和一個(gè)用戶長碼塊53k的輸出結(jié)合。用戶長碼用于區(qū)分不同的租用信道。產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流在復(fù)用器(WUX)53m中進(jìn)行功率控制，與沃爾什碼模2加，然后QPSK或BPSK展寬到CDMARF通信信道帶寬。
網(wǎng)關(guān)18用于解調(diào)CDMA返回鏈路，有兩個(gè)不同的碼用于返回鏈路(a)零偏移碼，和(b)長碼。它們被兩種不同類型的返回鏈路CDMA信道使用，稱為訪問信道和返回流量信道。
對(duì)于訪問信道，網(wǎng)關(guān)18接收并解碼訪問信道上要求訪問的一個(gè)突發(fā)信號(hào)，訪問信道信息體現(xiàn)為一個(gè)長的信息頭，后面跟著數(shù)目相對(duì)小的數(shù)據(jù)。這個(gè)信息頭就是用戶終端的長PN碼。每一個(gè)用戶終端13具有一個(gè)唯一的長的PN碼，該P(yáng)N碼由一個(gè)唯一的時(shí)間偏移進(jìn)入公共的PN產(chǎn)生器多項(xiàng)式中產(chǎn)生。
接收訪問請(qǐng)求之后，網(wǎng)關(guān)18在前向鏈路尋呼信道(塊53e、53i、53j)上發(fā)送一個(gè)信息告知收到訪問請(qǐng)求并為用戶終端13分配一個(gè)沃爾什碼以建立一個(gè)流量信道。網(wǎng)關(guān)18還為用戶終端13分配一個(gè)頻率信道，用戶終端13和網(wǎng)關(guān)18都切換到分配的信道元并使用分配的沃爾什(擴(kuò)展)碼開始雙工通信。
返回流量信道通過對(duì)來自本地?cái)?shù)據(jù)源或用戶終端聲碼器的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在用戶終端13中卷積編碼產(chǎn)生。這些數(shù)據(jù)隨后按預(yù)定的間隔塊交織，并提供給一個(gè)128-相關(guān)編碼器和一個(gè)數(shù)據(jù)突發(fā)隨機(jī)器以減少碰撞。然后這些數(shù)據(jù)與零偏移的PN碼相加并通過一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星12發(fā)射到網(wǎng)關(guān)18。
網(wǎng)關(guān)18通過使用，例如，快速哈達(dá)碼變換(FHT)，處理返回鏈路以解調(diào)128-相關(guān)沃爾什碼并為分集組合器提供解調(diào)信息。
前面描述了通信系統(tǒng)10目前提出的實(shí)施例?，F(xiàn)在對(duì)本發(fā)明目前提出的實(shí)施例進(jìn)行描述。
首先注意到，一個(gè)服務(wù)提供者對(duì)一個(gè)給定的用戶連接或呼叫的記帳的一種可能的技術(shù)是基于一個(gè)平的速率按連接的持續(xù)時(shí)間記帳。這個(gè)平的速率可以看作一個(gè)語音等價(jià)分鐘(VEM)，它被預(yù)定義以計(jì)算一個(gè)用戶終端每分鐘的連接時(shí)間所消耗的系統(tǒng)資源數(shù)量。VEM可以基于一些典型的話音質(zhì)量，后者反過來，代表一些“典型的”聲碼器速率(理解為語聲質(zhì)量)，前向鏈路功率，多元級(jí)別，等等。
對(duì)于一個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的使用，VEM用于記帳是一個(gè)相對(duì)簡單的技術(shù)，它不能考慮到各種情況以至于影響服務(wù)提供者記帳。例如，一個(gè)以9600波特上載一個(gè)大數(shù)據(jù)文件的用戶將比一個(gè)使用普通的聲碼器速率，例如2400波特，進(jìn)行一個(gè)典型的電話對(duì)話的用戶消耗更多的衛(wèi)星基本功率。再舉一個(gè)例子，一個(gè)從汽車中，使用手持終端的用戶進(jìn)行一次呼叫將比另一個(gè)站在遠(yuǎn)離任何RF障礙的用戶進(jìn)行一次同樣持續(xù)時(shí)間呼叫消耗更多的衛(wèi)星功率。
參考現(xiàn)在做成的圖6，說明圖1衛(wèi)星通信系統(tǒng)10的一個(gè)簡單化框圖。用戶終端13可以是一個(gè)手持、車載或固定的終端。用戶終端13包括一個(gè)電子序列號(hào)(ESN)13b，它唯一的標(biāo)識(shí)終端，并且還可能標(biāo)織終端類型(例如，車載的、固定的、手持的、僅有語音的、語音/數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)等等)。用戶終端13典型情況下包括一個(gè)可變速率的(1200、2400、4800、9600波特)聲碼器13c用于數(shù)字化用戶的語聲并轉(zhuǎn)換輸入的聲碼化的語聲為一個(gè)模擬的格式。用戶終端13也包括一個(gè)閉環(huán)發(fā)射機(jī)控制功能13d，它可能與前面提到的TIA/EIA暫行標(biāo)準(zhǔn)“用于雙模式寬帶擴(kuò)頻蜂窩系統(tǒng)的移動(dòng)站－基站兼容標(biāo)準(zhǔn)”TIA/EIA/IS-95，1993年7月，相似。天線13a將用戶終端13連接到一個(gè)或更多的低地球軌道(LEO)衛(wèi)星12。
參考圖3A如前所述，在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，衛(wèi)星12是彎管中繼器，在返回鏈路17b的16個(gè)波束中的一個(gè)接收用戶發(fā)射、頻率轉(zhuǎn)換，并且在鏈路19b上發(fā)射用戶信號(hào)到GW 18。衛(wèi)星12也接收一個(gè)來自GW的饋電鏈路19a，頻率轉(zhuǎn)換，并通過前向鏈路17a上16個(gè)波束中相同的一個(gè)發(fā)射信號(hào)到用戶終端。前向鏈路信號(hào)的比特率與所要發(fā)送信號(hào)的衛(wèi)星功率大小成正比。同時(shí)，因?yàn)樾l(wèi)星12使用線性放大器，指定的波束發(fā)射的衛(wèi)星功率與被該波束服務(wù)的用戶數(shù)成正比。
在每一個(gè)前向和返回鏈路13上，定義了不同的頻率信道，在每一個(gè)信道上由直接擴(kuò)頻(DS)碼分多址(CDMA)技術(shù)發(fā)射。舉例而言，每個(gè)信道上定義了128個(gè)不同的沃爾什擴(kuò)展碼，因此可以使多個(gè)用戶(例如，50)同時(shí)使用相同的信道頻率。在呼叫建立期間，用戶終端13在前向鏈路上被指定了至少了一個(gè)沃爾什碼，在返回鏈路上也被指定了至少一個(gè)沃爾什碼，如此，沃爾什碼也是可消耗的系統(tǒng)資源，如果對(duì)于給定的信道全部可用的沃爾什碼都分配了，該信道的通信流量容量就達(dá)到了充分利用。
GW 18負(fù)責(zé)為用戶終端分配信道和沃爾什碼以及在一個(gè)呼叫期間控制用戶終端的功率。功率控制通過在返回鏈路上監(jiān)測(cè)的用戶終端的信號(hào)質(zhì)量并使用GW 18在前向鏈路上發(fā)送的功率控制比特調(diào)整用戶終端13的發(fā)射功率實(shí)現(xiàn)。基于在用戶終端13上接收的GW信號(hào)質(zhì)量，用戶終端也適于在前向鏈路上控制GW發(fā)射的功率。也就是說，如果，在用戶終端13接收到的GW信號(hào)質(zhì)量低，用戶終端13將通過返回鏈路向GW 18發(fā)送功率控制比特以增加GW發(fā)射機(jī)功率。信號(hào)質(zhì)量可以由，例如，每bit的能量或誤幀率，確定。
如前面所描述的，GW 18還具有通過它的多方向性天線40利用多于一個(gè)的衛(wèi)星發(fā)射到一個(gè)用戶終端13的能力。這就造成在用戶終端13上同樣的信號(hào)接收多次。這些拷貝在用戶終端13相關(guān)地合并，如美國專利5,233,626(Ames)所描述的，結(jié)果是提高了抗衰落能力。
GW 18有一個(gè)到公用交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)的連接，并且包括上述可變速率的聲碼器53g用于在前向鏈路上發(fā)送同樣內(nèi)容到用戶終端13之前數(shù)字化輸入語聲。一個(gè)到移動(dòng)交換中心(MSC)70的連接也典型地提供。MSC是一個(gè)具有初始位置寄存器(HLR)70a的常規(guī)系統(tǒng)，并且可能具有一個(gè)或更多的基站控制器(BCCs)72連接在那里，每一個(gè)BSC 72處理陸地?zé)o線蜂窩。
按照本發(fā)明，GW 18積累與單個(gè)用戶終端進(jìn)行的每次呼叫或連接有關(guān)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是以例如幀速率(20msec)或幾倍于幀速率的速率進(jìn)行周期性測(cè)量而得到的。在通話結(jié)束時(shí)，該數(shù)據(jù)由GW 18預(yù)處理。例如，采集的數(shù)據(jù)在100毫秒或更大的間隔上做平均，并存貯于GW 18中以便隨后通過TDN 39傳遞到GOCC 38。GOCC 38將這些數(shù)據(jù)用于至少兩個(gè)目的。
該數(shù)據(jù)一是用于得到描述系統(tǒng)10的歷史使用的統(tǒng)計(jì)。即，長期計(jì)劃(LTP)和趨勢(shì)分析(TA)模塊在這些數(shù)據(jù)上運(yùn)算。LTP和TA的輸出饋入容量計(jì)劃(CAP)模塊，該模塊在歷史需求的基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)系統(tǒng)的未來需求。CAP的輸出饋入資源分配(RA)模塊，該模塊分配信道，將發(fā)射功率電平最大化，等等，所有操作針對(duì)單個(gè)的GWs 18、使用TDN 39通過GW接口(IF)來進(jìn)行。這種分配最好也在衛(wèi)星操作控制中心(SOCC)36的輸入上部分地進(jìn)行。正如前面所述，SOCC 36負(fù)責(zé)監(jiān)視電池充電狀態(tài)、轉(zhuǎn)發(fā)器狀態(tài)以及可操作性，及所有其它的衛(wèi)星操作情況。最后的結(jié)果是數(shù)據(jù)的輸出控制GWs 18，以便成比例地分配和均衡整個(gè)系統(tǒng)和衛(wèi)星資源的使用，并且也為了監(jiān)視提供給用戶的服務(wù)質(zhì)量。
從GW 18輸出的數(shù)據(jù)還用于確定在一次通話或連接過程中分配給用戶終端13及用戶終端13消耗的總系統(tǒng)資源的數(shù)量。在這一點(diǎn)上G0CC 38也包括一個(gè)服務(wù)記帳(SA)模塊，接收GW 18輸出的系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)、用戶終端13的標(biāo)識(shí)以及總連接時(shí)間。SA模塊按照預(yù)定的門限處理系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)，并輸出記帳數(shù)據(jù)(AD)，用于與GW 18有關(guān)的服務(wù)提供者記帳。
在連接過程中由GW 18，特別是由網(wǎng)關(guān)控制器56積累的數(shù)據(jù)，用于輸出到GOCC，該數(shù)據(jù)可包括以下的一部分或全部前向鏈路返回鏈路GW聲碼器速率UT聲碼器速率GW XMTR功率 UT XMTR功率沃爾什碼的號(hào)碼 沃爾什碼的號(hào)碼這種情況也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)GW積累的數(shù)據(jù)包括下列一個(gè)或多個(gè)多元級(jí)別(即，衛(wèi)星號(hào))、終端類型，及終端位置。
已知用戶終端13的聲碼器速率以幀為基礎(chǔ)，因?yàn)镚W 18必須確定同樣的東西以便正確地對(duì)用戶終端的傳輸解碼。用戶終端13的發(fā)射機(jī)電平對(duì)GW 18也是已知的，因?yàn)镚W以幀速率連續(xù)地控制用戶終端電平的升降。在連接第一次建立起來時(shí)GW 18可以知道初始的用戶終端電平，然后用戶終端的功率就在初始電平上精確做調(diào)整，所用的沃爾什碼的數(shù)目對(duì)GW 18來說當(dāng)然也是已知的，因?yàn)樗鼈兪怯蒅W分配的。
返回鏈路的多元級(jí)別由GW 18從用戶終端13的位置來決定，該位置是在連接建立時(shí)從衛(wèi)星位置數(shù)據(jù)、以及從GW 18中存貯的星歷表數(shù)據(jù)確定的。即，通過了解用戶終端13的位置以及從用戶終端天線13a可以到達(dá)的衛(wèi)星12的數(shù)目和位置，GW 18可以確定是從用戶終端13到GW 18需要使用多少個(gè)衛(wèi)星來中繼返回的通信鏈路。
用戶終端位置數(shù)據(jù)給出了用戶終端13的緯度，如果要確定系統(tǒng)功率使用中與緯度有關(guān)的成份，則該數(shù)據(jù)是很有用的。在確定哪個(gè)用戶終端處于衛(wèi)星波束方位圖的邊緣區(qū)域時(shí)，用戶的位置也是有用的，此時(shí)應(yīng)需要較大的功率。
用戶終端類型用于區(qū)分，例如，從典型的較高功率的車載終端區(qū)分出手持終端。
SA在GW 18提供的數(shù)據(jù)上運(yùn)算，以確定，例如，用戶終端在連接過程中消耗的系統(tǒng)容量和衛(wèi)星功率總數(shù)量所對(duì)應(yīng)的一個(gè)錢數(shù)。
下述情況也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，即使用系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)得到一個(gè)糾正或權(quán)重因子，用于使預(yù)定的VEM調(diào)整到更精確地反映給定的通話或連接的實(shí)際系統(tǒng)使用情況。
當(dāng)針對(duì)一個(gè)提出的實(shí)施例，本發(fā)明被特殊地表示并描述時(shí)，專業(yè)人士可以懂得可能有不超出本發(fā)明的范圍和精神的前提下的形式上和細(xì)節(jié)上的改變。例如，盡管聲碼器速率和幀在上面已經(jīng)描述了，但是使用數(shù)據(jù)編碼器速率及幀時(shí)間，或其它一些暫時(shí)的通信增量也屬本發(fā)明的范圍之內(nèi)。不使用低地球軌道衛(wèi)星星座，而使用例如一個(gè)或多個(gè)中地球軌道衛(wèi)星(例如，軌道大約在10,000公里到19,000公里的衛(wèi)星)，也屬本發(fā)明的范圍之內(nèi)。與相對(duì)簡單的彎管中繼器衛(wèi)星相反，使用帶有或不帶衛(wèi)星交叉鏈路的在星上執(zhí)行通信流量處理的衛(wèi)星也屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。本發(fā)明的思想也用于優(yōu)化使用其它擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)及/或碼分、多址技術(shù)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。例如，本發(fā)明的思想可用于使用時(shí)分/多址(TDMA)技術(shù)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一個(gè)操作衛(wèi)星通信系統(tǒng)的方法，包括如下步驟通過至少一顆衛(wèi)星，經(jīng)由前向鏈路和返回鏈路，從與用戶終端連接的一個(gè)網(wǎng)關(guān)，建立一個(gè)與用戶終端的無線連接。在連接中，網(wǎng)關(guān)反復(fù)確定用于與用戶終端保持無線連接的衛(wèi)星系統(tǒng)資源的數(shù)量；且在無線連接結(jié)束之后，從網(wǎng)關(guān)輸出系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)，系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)至少指示了需要提供于與用戶終端進(jìn)行無線連接的衛(wèi)星系統(tǒng)資源的數(shù)量。
2.權(quán)利要求1中提出的一個(gè)方法，這里確定的每一個(gè)步驟包括下面的一個(gè)步驟確定用于保持無線連接的前向鏈路功率的大小。
3.權(quán)利要求1中提出的一個(gè)方法，這里確定的每一個(gè)步驟包括這樣一個(gè)步驟確定用于保持無線連接的返回鏈路功率的大小。
4.權(quán)利要求1中提出的一個(gè)方法，這里確定的每一個(gè)步驟包括這樣的一個(gè)步驟確定當(dāng)前網(wǎng)關(guān)發(fā)送速率。
5.權(quán)利要求1中提出的一個(gè)方法，這里確定的每一個(gè)步驟包括這樣的一個(gè)步驟確定當(dāng)前用戶終端的發(fā)送速率。
6.權(quán)利要求1中提出的一個(gè)方法，這里確定的每一個(gè)步驟包括這樣的一個(gè)步驟確定所要保持的無線連接當(dāng)前經(jīng)由多少顆衛(wèi)星。
7.權(quán)利要求1中提出的一個(gè)方法，這里確定的每一個(gè)步驟包括這樣的一個(gè)步驟確定用于前向鏈路的擴(kuò)頻碼的數(shù)目。
8.權(quán)利要求1中提出的一個(gè)方法，這里確定的每一個(gè)步驟包括這樣的一個(gè)步驟確定用于反向鏈路的擴(kuò)頻碼的數(shù)目。
9.權(quán)利要求1中提出的一個(gè)方法，還包括確定用戶終端位置的一個(gè)步驟
10.權(quán)利要求1中提出的一個(gè)方法，還包括確定用戶終端類型的一個(gè)步驟
11.權(quán)利要求1中提出的一個(gè)方法，這里網(wǎng)關(guān)包括一個(gè)聲碼器，用于以預(yù)定的幀速率處理語音，且這里確定的每一步驟以幀速率或幀速率的倍數(shù)執(zhí)行。
12.權(quán)利要求1中提出的一個(gè)方法，還包括下列步驟處理從多個(gè)網(wǎng)關(guān)來的系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)，以得到衛(wèi)星系統(tǒng)使用的歷史記錄；將歷史記錄應(yīng)用于預(yù)測(cè)將來系統(tǒng)的使用；且按照預(yù)測(cè)的將來系統(tǒng)使用情況，在多個(gè)網(wǎng)關(guān)中分配衛(wèi)星系統(tǒng)資源。
13.具有至少一個(gè)用戶終端的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，該用戶終端適于通過至少一顆衛(wèi)星與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行雙向的無線通信，這樣的系統(tǒng)包括在所述的網(wǎng)關(guān)中，通過至少一顆衛(wèi)星、經(jīng)由前向鏈路和返回鏈路建立與用戶終端的無線連接的裝置；在所述的網(wǎng)關(guān)中，用于確定無線連接過程中，保持與用戶終端的無線連接而使用的衛(wèi)星系統(tǒng)資源的數(shù)量的裝置；且在所述的網(wǎng)關(guān)中，響應(yīng)無線連接的終止，輸出系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)的裝置，該數(shù)據(jù)表明了需要提供給與用戶終端的無線連接的衛(wèi)星系統(tǒng)資源的數(shù)量。
14.權(quán)利要求13中提出的一個(gè)系統(tǒng)，這里所述的判決裝置包括確定為保持無線連接而使用的前向鏈路功率和反向鏈路功率中的至少一個(gè)的裝置。
15.權(quán)利要求13中提出的一個(gè)系統(tǒng)，這里所述的判決裝置，包括用于確定前向鏈路發(fā)送速率和反向鏈路發(fā)送速率中至少一個(gè)的裝置。
16.權(quán)利要求13中提出的一個(gè)系統(tǒng)，這里所述的判決裝置，包括用于確定所保持的無線連接經(jīng)由的衛(wèi)星數(shù)目的裝置。
17.權(quán)利要求13中提出的一個(gè)系統(tǒng)，這里用戶終端和網(wǎng)關(guān)的無線通信用擴(kuò)頻碼調(diào)制，且這里所述的判決裝置包括用于確定前向鏈路中使用的擴(kuò)頻碼的數(shù)目和反向鏈路中使用的擴(kuò)頻碼數(shù)目中至少一個(gè)的裝置，這些鏈路存在于所述的用戶終端和所述的網(wǎng)關(guān)之間。
18.權(quán)利要求13中提出的一個(gè)系統(tǒng)，這里所述的判決裝置包括確定用戶終端位置的裝置。
19.權(quán)利要求13中提出的一個(gè)系統(tǒng)，這里所述的判決裝置包括確定用戶終端類型的裝置。
20.權(quán)利要求13中提出的一個(gè)系統(tǒng)，這里網(wǎng)關(guān)包括至少一個(gè)語音編碼器和一個(gè)數(shù)據(jù)編碼器在預(yù)定的幀速率上操作，且這里所述的判決裝置對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)資源的數(shù)量抽樣，該資源用于維持與用戶終端之間以幀速率或幀速率的倍數(shù)進(jìn)行的無線連接。
21.權(quán)利要求13中提出的一個(gè)系統(tǒng)，且進(jìn)一步包括這些裝置，與所述的網(wǎng)關(guān)結(jié)合，以便處理系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)，從而得到衛(wèi)星系統(tǒng)使用的歷史記錄，這些裝置應(yīng)用歷史記錄預(yù)測(cè)將來的系統(tǒng)使用情況，并按照預(yù)測(cè)的將來系統(tǒng)使用情況給所述的網(wǎng)關(guān)分配衛(wèi)星系統(tǒng)資源。
22.一個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)，包括一個(gè)地球軌道衛(wèi)星的星座；至少一個(gè)位于陸地的用戶終端；至少一個(gè)位于陸地的網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)包括這樣的裝置，用于通過至少一個(gè)所述的衛(wèi)星、在陸地通信系統(tǒng)和所述的至少一個(gè)用戶終端之間建立一個(gè)雙向擴(kuò)頻、功率控制的無線通信連接。至少一個(gè)位于陸地的控制中心；且將所述的至少一個(gè)網(wǎng)關(guān)與所述的至少一個(gè)控制中心相結(jié)合的位于陸地的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)；這里，所述的至少一個(gè)網(wǎng)關(guān)包括這樣的裝置，用于在與用戶終端的一個(gè)無線雙向通信連接中周期性地記錄數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)至少表示用戶終端的標(biāo)識(shí)和為了提供無線雙向通信連接而消耗的衛(wèi)星通信系統(tǒng)資源的數(shù)量，且這里所述的網(wǎng)關(guān)包括將所述的記錄數(shù)據(jù)輸出到所述的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)以便由所述的控制中心接收的裝置。
23.權(quán)利要求22中提出的一個(gè)系統(tǒng)，這里所述的記錄數(shù)據(jù)表示用于維持無線雙向通信連接的前向鏈路功率的大小和反向鏈路功率的大小，及前向鏈路發(fā)送速率和反向鏈路發(fā)送速率中的一個(gè)。
24.權(quán)利要求22中提出的一個(gè)系統(tǒng)，這里所述的記錄數(shù)據(jù)表示所維持的無線雙向通信連接經(jīng)由的衛(wèi)星數(shù)目。
25.權(quán)利要求22中提出的一個(gè)系統(tǒng)，這里所述的記錄數(shù)據(jù)表示用于前向鏈路的擴(kuò)頻碼數(shù)目和用于反向鏈路的擴(kuò)頻碼數(shù)目。
26.權(quán)利要求22中提出的一個(gè)系統(tǒng)，這里網(wǎng)關(guān)包括至少一個(gè)語音編碼器和一個(gè)數(shù)據(jù)編碼器，以預(yù)定的幀速率操作，且這里的數(shù)據(jù)以幀速率或幀速率的倍數(shù)記錄下來。
27.權(quán)利要求22中提出的一個(gè)系統(tǒng)，這里所述的控制中心包括處理系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)的裝置，以得到系統(tǒng)使用的歷史記錄，將歷史記錄用于預(yù)測(cè)未來系統(tǒng)的使用的裝置，以及根據(jù)預(yù)測(cè)的未來系統(tǒng)使用情況為如所述的至少一個(gè)網(wǎng)關(guān)分配衛(wèi)星系統(tǒng)資源的裝置。
28.權(quán)利要求22中提出的一個(gè)系統(tǒng)，這里所述的地球軌道衛(wèi)星的星座包括一個(gè)低地球軌道衛(wèi)星的星座。
29.權(quán)利要求22中提出的一個(gè)系統(tǒng)，這里所述的地球軌道衛(wèi)星的星座包括多個(gè)衛(wèi)星，它們?cè)趎個(gè)軌道平面上以每平面m個(gè)等間隔的衛(wèi)星來分布。
30.權(quán)利要求29中提出的一個(gè)系統(tǒng)，這里n等于8且這里m等于6。
31.權(quán)利要求29中提出的一個(gè)系統(tǒng)，這里軌道平面相對(duì)于赤道以大約52度角傾斜，且這里每個(gè)衛(wèi)星用大約114分鐘完成一圈軌道運(yùn)行。
32.權(quán)利要求22中提出的一個(gè)系統(tǒng)，這里所述的記錄數(shù)據(jù)用于修改一個(gè)固定的連接速率。對(duì)連接到一個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的用戶終端記帳的方法。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種方法和系統(tǒng)，用于以每次通話或連接為基礎(chǔ)，對(duì)分配給用戶終端以及被用戶終端利用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)資源的數(shù)量進(jìn)行精確地記帳。該方法在連接過程中以周期性間隔積累數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包括功率電平、數(shù)據(jù)率、用戶終端位置、以及用戶終端類型。分配來處理對(duì)用戶終端(13)呼叫的網(wǎng)關(guān)(18)積累數(shù)據(jù)且隨后將這些數(shù)據(jù)傳遞到一個(gè)地面操作控制中心(38)。中心使用該數(shù)據(jù)確定付帳的數(shù)額，得到關(guān)于該網(wǎng)關(guān)所處理的通信流量的統(tǒng)計(jì)信息，并且得到資源規(guī)劃信息。
文檔編號(hào)H04M15/00GK1137711SQ9610001
公開日1996年12月11日 申請(qǐng)日期1996年2月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月7日
發(fā)明者R·A·韋曼, P·A·蒙特, M·J·塞斯 申請(qǐng)人:環(huán)球星有限合伙人公司