專利名稱：使用多個(gè)擴(kuò)頻網(wǎng)關(guān)天線的多衛(wèi)星中繼器容量加載的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的說來涉及以中繼器為基礎(chǔ)的通信系統(tǒng)。
以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的通信系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)中介紹得很充分。例如參考美國(guó)專利5303286，1994年4月12日授于本專利申請(qǐng)的發(fā)明人之一，其發(fā)明名稱為“無線電話/衛(wèi)星漫游系統(tǒng)”。還參考紀(jì)錄在美國(guó)專利5303286中大量的美國(guó)專利、外國(guó)專利和其它出版物。
本發(fā)明是針對(duì)通信系統(tǒng)，和由其執(zhí)行的一種方法，用于通過低地球軌道衛(wèi)星星座的多個(gè)衛(wèi)星分配通信業(yè)務(wù)量。多個(gè)衛(wèi)星中的每一個(gè)衛(wèi)星在處于一個(gè)地面站的視野中時(shí)任何給定的時(shí)間以特定的仰角定向。該方法包括步驟(a)為多個(gè)衛(wèi)星中的每一個(gè)衛(wèi)星提供從地面站接收通信鏈路的接收機(jī)和發(fā)送接收到的通信鏈路到用戶終端的發(fā)送機(jī)；(b)響應(yīng)服務(wù)請(qǐng)求，確定是否最高仰角衛(wèi)星可以分配新通信鏈路；(c)如果是，分配一條新的通信鏈路到該最高仰角衛(wèi)星；(d)如果不是，確定是否第二最高仰角衛(wèi)星可以分配新通信鏈路；和(e)如果是，分配一條新的通信鏈路到第二最高仰角衛(wèi)星?？蛇x的另外方案為可以使用多個(gè)衛(wèi)星發(fā)送通信鏈路到用戶終端。
可以使用一些準(zhǔn)則來確定衛(wèi)星是否可以分配新的通信鏈路。例如，每一決定步驟可能各包括決定相關(guān)衛(wèi)星是否已經(jīng)分配預(yù)先確定的最大數(shù)量的通信鏈路的步驟。同樣例如，每一決定步驟可能各包括決定相關(guān)衛(wèi)星是否以或接近相應(yīng)于在地球表面最大峰值通量密度的功率電平發(fā)送的步驟。進(jìn)一步例如，可以確定一個(gè)給定衛(wèi)星是否以或接近該衛(wèi)星的峰值發(fā)送功率發(fā)送。進(jìn)一步的確定可以基于對(duì)于某個(gè)預(yù)先決定的時(shí)間期間哪一個(gè)衛(wèi)星處于用戶和網(wǎng)關(guān)兩者之間的視野內(nèi)。
在本發(fā)明的當(dāng)今優(yōu)選的實(shí)施例中，每一衛(wèi)星對(duì)地球發(fā)送大量波束。因此，按照該方法的進(jìn)一步的實(shí)施例，每一確定步驟可能各包括一個(gè)決定新通信鏈路可分配的波束是否以最大的預(yù)先決定的功率電平操作，或者以或接近相應(yīng)于最大峰值通量密度的功率電平發(fā)送。
當(dāng)為新的或越區(qū)切換(handoff)通信分配衛(wèi)星時(shí)也可以使用前述準(zhǔn)則的各種組合。
另外按照本發(fā)明的現(xiàn)在的優(yōu)選的實(shí)施例，每一分配步驟包括以下步驟(i)確定通信鏈路在對(duì)應(yīng)的用戶終端是否以分集接收方式操作；(ii)如果是，確定是否至少一個(gè)次較低仰角衛(wèi)星可以分配新通信鏈路；和(iii)如果是，給次較低仰角衛(wèi)星也分配通信鏈路，使得該通信鏈路通過至少兩個(gè)衛(wèi)星同時(shí)建立。
本發(fā)明上面闡明的特征和其它特征，在結(jié)合附圖閱讀后面接著的本發(fā)明的詳細(xì)說明時(shí)將會(huì)更為明顯，附圖中

圖1是一個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)是按照本發(fā)明目前優(yōu)選的實(shí)施例構(gòu)造和運(yùn)行的；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)載的框圖；圖3B表示由圖1的一個(gè)衛(wèi)星發(fā)送的波束模式的一部分；圖4是描繪衛(wèi)星遙測(cè)和控制功能的地面設(shè)備支持的框圖5是圖2的CDMA子系統(tǒng)的框圖；圖6是圖示本發(fā)明的教導(dǎo)中十分有用的簡(jiǎn)化系統(tǒng)框圖；和圖7是圖示按照本發(fā)明分配通信業(yè)務(wù)量的一種方法的邏輯流程圖。
圖1示出適宜于使用本發(fā)明目前優(yōu)選實(shí)施例的衛(wèi)星通信系統(tǒng)10的目前優(yōu)選的實(shí)施例。在詳細(xì)敘述本發(fā)明前，首先敘述通信系統(tǒng)10以便對(duì)本發(fā)明有更完整的理解。
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。段1這里稱為空間段，段2稱為用戶段，段3稱為地面陸上段，和段4稱為電話系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施段。
在本發(fā)明目前優(yōu)選的實(shí)施例中，總共有48個(gè)衛(wèi)星位于例如1414公里的低地球軌道(LEO)上。衛(wèi)星12分布在8個(gè)軌道平面上，每一平面上有6個(gè)等距的衛(wèi)星(步行者星座)。軌道平面以對(duì)赤道52度角傾斜，每一衛(wèi)星每114分鐘完成一次軌道運(yùn)行。這一方法最好以從位于約在南緯70度和北緯70度之間的特定用戶位置在任何給定的時(shí)間能看到的至少兩個(gè)衛(wèi)星提供近似全地球覆蓋。這樣，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，也可能使用一部分電話基礎(chǔ)設(shè)施段4，用戶能夠到或從一網(wǎng)關(guān)(GW)18覆蓋區(qū)域之內(nèi)的地球表面上的幾乎任何點(diǎn)到或從地球表面上的其它點(diǎn)進(jìn)行通信(通過PSTN)。
此處要注意，系統(tǒng)10的上面和下面敘述僅代表其中本發(fā)明的教導(dǎo)可找到用途的通信系統(tǒng)的一個(gè)適合的實(shí)施例。即該通信系統(tǒng)的具體細(xì)節(jié)不是對(duì)本發(fā)明的的實(shí)踐的限制意義閱讀和解釋。
現(xiàn)在繼續(xù)敘述系統(tǒng)10，衛(wèi)星12之間和也在由每個(gè)衛(wèi)星(圖3B)發(fā)送的16個(gè)點(diǎn)波束的單個(gè)波束之間的軟轉(zhuǎn)換(切換)過程通過擴(kuò)頻(SS)、碼分多址(CDMA)技術(shù)提供不間斷的通信。目前優(yōu)選的SS-CDMA技術(shù)相似于TIA/EIA臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，“雙模式寬帶擴(kuò)頻蜂窩式系統(tǒng)的移動(dòng)站基站兼容標(biāo)準(zhǔn)”TIA/EIA/IS-95，1993年7月，雖然可以使用其它的擴(kuò)頻和CDMA技術(shù)和規(guī)程。
低地球軌道允許低功率固定或移動(dòng)用戶終端13通過衛(wèi)星12通信，在本發(fā)明的目前優(yōu)選的實(shí)施例中，每一衛(wèi)星，唯一地作為一“彎管”(“bent pipe”)中繼器的作用來接收從一用戶終端13或從一網(wǎng)關(guān)18來的通信業(yè)務(wù)量信號(hào)(例如語音和/或數(shù)據(jù))，把接收到的通信業(yè)務(wù)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪活l帶，然后重發(fā)送轉(zhuǎn)變后的信號(hào)。亦即，不出現(xiàn)星上處理接收到的通信業(yè)務(wù)量信號(hào)，和衛(wèi)星12并不知道它接收到的或發(fā)送的通信業(yè)務(wù)量信號(hào)可能傳送的任何情報(bào)。
另外，在衛(wèi)星12之間不需要直接的一條或多條通信鏈路。亦即每一衛(wèi)星12僅從位于用戶段2的發(fā)送機(jī)或從位于地面段3的發(fā)送機(jī)接收信號(hào)，和對(duì)位于用戶段2的接收機(jī)或位于地面段3的接收機(jī)發(fā)送信號(hào)。
用戶段2可能包含適合與衛(wèi)星12通信的多種類型的用戶終端13。例如，用戶終端13包括多種不同類型的固定和移動(dòng)用戶終端，包括，但不限于，手持移動(dòng)無線電話機(jī)14、安裝在車輛上的移動(dòng)無線電話機(jī)15，尋呼/電子信函型設(shè)備16，和固定無線電話機(jī)14a。用戶終端13最好配備通過一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星12進(jìn)行雙向通信的全向天線13a。
注意，固定無線電話機(jī)14a可能使用定向天線。優(yōu)點(diǎn)在于，可同時(shí)由一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星12服務(wù)的用戶數(shù)量的持續(xù)增加引起的干擾可減少。
還要注意，用戶終端13可能是雙用途設(shè)備，包括還以傳統(tǒng)的方式與地面蜂窩式系統(tǒng)通信的電路。
還參考圖3A，用戶終端13可以是能夠以全雙工方式工作和例如經(jīng)由L波段RF鏈路(上行鏈路或返回鏈路17b)和S頻段RF鏈路(下行鏈路或前向鏈路17a)分別通過返回和前向衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器12a和12b通信。返回L頻段RF鏈路17b可以在1.61GHz到1.625GHz頻率范圍帶寬16.5MHz內(nèi)運(yùn)行，和按照優(yōu)選的擴(kuò)頻技術(shù)以分組的數(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2.485GHz到2.5GHz頻率范圍和帶寬16.5MHz內(nèi)運(yùn)行。前向RF鏈路17a在網(wǎng)關(guān)18也以分組的數(shù)字語音信號(hào)和/或數(shù)據(jù)信號(hào)按照擴(kuò)譜技術(shù)調(diào)制。
前向鏈路的16.5MHz帶寬分為13個(gè)信道，每一信道分配例如多達(dá)128個(gè)用戶。返回鏈路可以有不同的帶寬，而給定的用戶終端13可以分配或不分配不同于在前向鏈路上分配的信道。然而，當(dāng)在返回鏈路上以分集接收方式運(yùn)行時(shí)(從兩個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星12接收)，用戶被分配每一衛(wèi)星的同一前向和返回鏈路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，它例如經(jīng)由全雙工C波段RF鏈路19(前向鏈路19a(到衛(wèi)星去)、返回鏈路19b(從衛(wèi)星來))與衛(wèi)星12通信，RF鏈路19工作在通常大于3GHz的頻率范圍內(nèi)和最好在C波段內(nèi)。C波段RF鏈路雙向傳送通信饋電鏈路，和也給衛(wèi)星傳送衛(wèi)星命令和從衛(wèi)星傳送遙測(cè)信息。前向饋電鏈路19a可以工作在5GHz到5.25GHz的頻帶內(nèi)，而返回饋電鏈路19b可以工作在6.875GHz到7.075GHz的頻帶內(nèi)。
衛(wèi)星饋電鏈路天線12g和12h最好是從LEO衛(wèi)星12上看去對(duì)著最大地球覆蓋區(qū)域的寬覆蓋天線。在通信系統(tǒng)10的目前優(yōu)選的實(shí)施例中，從給定的LEO衛(wèi)星12(假定從地球表面10°的仰角)對(duì)的角度近似為110°。這產(chǎn)生直徑大約3600英里的覆蓋區(qū)。
L波段和S波段天線是多波束天線，它們覆蓋相關(guān)的地面服務(wù)區(qū)域。L波段和S波段天線12d和12c分別最好是彼此一致，如在圖3B中所示的一樣。即從宇宙飛船發(fā)送和接收的波束覆蓋地球表面的同一區(qū)域，雖然這一特征對(duì)系統(tǒng)10的運(yùn)行并不關(guān)鍵。
作為一個(gè)例子，幾千個(gè)全雙工通信可能通過一個(gè)給定的衛(wèi)星12進(jìn)行。按照系統(tǒng)10的特征，兩個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星12可能在一給定用戶終端13和一個(gè)網(wǎng)關(guān)18之間各進(jìn)行同樣的通信。這一運(yùn)行模式，如同下面詳細(xì)敘述的那樣，因而在各自的接收機(jī)中提供分集組合，使得增加抵抗衰落和便利軟切換過程的實(shí)現(xiàn)。
應(yīng)該指出，這里敘述的所有的頻率、帶寬等等是只是一個(gè)特定系統(tǒng)的代表。其它頻率和頻段可能不加改變地用于所討論的原理。作為僅是一個(gè)例子，在網(wǎng)關(guān)和衛(wèi)星之間的饋電鏈路可以使用不同于C波段(大約3GHz到7GHz)的波段中的頻率，例如Ku波段(大約10GHz到15GHz)或Ka波段(在次約15GHz以上)。
網(wǎng)關(guān)18的作用為連接通信有效負(fù)載或衛(wèi)星12的轉(zhuǎn)發(fā)器12a和12b(圖3A)到電話基礎(chǔ)設(shè)施段4。轉(zhuǎn)發(fā)器12a和12b包括L波段接收天線12c、S波段發(fā)送天線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波段和C波段頻率變換部件12i、和C波段至S波段頻率變換部件12j。衛(wèi)星12還包括一個(gè)主頻率發(fā)生器12k和命令及遙測(cè)設(shè)備12l。
在這點(diǎn)上也可以參考E.荷施菲爾德(E.Hirshfield)和C.A.曹(C.A.Tsao)的美國(guó)專利-------，名稱為“移動(dòng)通信衛(wèi)星有效負(fù)載”(USSN 08/060,207)。
電話基礎(chǔ)設(shè)施段4由現(xiàn)有的電話系統(tǒng)組成和包括公共地面移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(PLMN)網(wǎng)關(guān)20、諸如區(qū)域公共電話網(wǎng)絡(luò)(PRTN)22的本地電話交換機(jī)或其它本地電話服務(wù)提供者、國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途電話網(wǎng)絡(luò)24、國(guó)際網(wǎng)絡(luò)26、專用網(wǎng)絡(luò)28和其它PSTN網(wǎng)絡(luò)30。通信系統(tǒng)10運(yùn)行提供在用戶段2和電話基礎(chǔ)設(shè)施段4的公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)電話機(jī)32和非PSTN電話機(jī)32或其它可以是專用網(wǎng)絡(luò)的各種類型的用戶終端之間的雙向話音和/或數(shù)據(jù)通信。
而且在圖1中(也在圖4中)所示的，作為地面段3的一部分，也示出衛(wèi)星運(yùn)行控制中心(SOCC)36、和一地面運(yùn)行控制中心(GOCC)38。包括一地面數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(GDN)39(見圖2)的通信路徑被提供用于互聯(lián)地面段3的網(wǎng)關(guān)18和TCU 18a、SOCC 36和GOCC 38。通信系統(tǒng)10的這一部分提供總的系統(tǒng)控制功能。
圖2詳細(xì)地表示一個(gè)網(wǎng)關(guān)18，每一網(wǎng)關(guān)18包括多達(dá)四個(gè)雙重極化RFC波段子系統(tǒng)，每一個(gè)子系統(tǒng)又包括一個(gè)碟形天線40、天線驅(qū)動(dòng)器42和支座42a、低噪聲接收器44、和高功率放大器46。所有這些部件可以放置在一個(gè)罩內(nèi)以提供環(huán)境保護(hù)。
網(wǎng)關(guān)18還包括分別為處理接收到的和發(fā)送的FR載波信號(hào)的下行變換器48和上行變換器50。下行變換器48和上行變換器50連接到CDMA子系統(tǒng)52，它又通過PSTN接口54連接到公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)。作為任選的，PSTN可以使用衛(wèi)星對(duì)衛(wèi)星的鏈路旁路。
CDMA子系統(tǒng)52包括一個(gè)信號(hào)加法器/開關(guān)單元52a、一個(gè)網(wǎng)關(guān)收發(fā)信機(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)52d、和一個(gè)選擇器組子系統(tǒng)(SBS)52e。CDMA子系統(tǒng)52由一個(gè)基站管理器(BSM)52f控制并且以類似于CDMA兼容(例如，IS-95兼容的)基站的方式起作用。CDMA子系統(tǒng)52也包括需要的頻率合成器52g和全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器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)訪問者位置寄存器(VLR)54c、和到歸屬位置寄存器(Home Location Register)(HLR)的規(guī)程接口54d。HLR可以位于蜂窩式網(wǎng)關(guān)20(圖1)中，或可選地，在PSTN接口54中。
網(wǎng)關(guān)18通過經(jīng)由SSP 54a制作的標(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，并通過基本速率接口(PRI)連接到PSTN。網(wǎng)關(guān)18還能提供到移動(dòng)交換中心(MSC)的直接連接。
網(wǎng)關(guān)18給CCP 54b提供SS-7ISDN固定信令。在該接口的網(wǎng)關(guān)側(cè)，CCP 54b與CIS 52d相接口從而連接到CDMA子系統(tǒng)52上。CCP 54b為系統(tǒng)空中接口(AI)提供規(guī)程翻譯功能，后者可以類似于CDMA通信的IS-95的臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)。
部件54c和54d一般提供在網(wǎng)關(guān)18和一外部峰窩式電話網(wǎng)絡(luò)之間的一個(gè)接口，它例如與IS-41(北美標(biāo)準(zhǔn)，AMPS)或GSM(歐洲標(biāo)準(zhǔn)，MAP)蜂窩式系統(tǒng)兼容和特別是處理漫游者，即在其歸屬系統(tǒng)(home system)之外發(fā)生呼叫的用戶的特殊方法。網(wǎng)關(guān)18支持系統(tǒng)10/AMPS電話機(jī)和系統(tǒng)10/GSM電話機(jī)的用戶終端的鑒別。在不存在電信基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)區(qū)域中，HLR可以加在網(wǎng)關(guān)18上和與SS-7信令接口相接口。
在用戶的正常服務(wù)區(qū)域之外進(jìn)行呼叫的用戶(漫游者)由該系統(tǒng)10接納，如果被授權(quán)的話。在一個(gè)漫游者可以在任何環(huán)境中被發(fā)現(xiàn)的場(chǎng)合，一個(gè)用戶可能使用同一終端設(shè)備從世界任何地方進(jìn)行呼叫，而必須的規(guī)程轉(zhuǎn)換由網(wǎng)關(guān)18透明地進(jìn)行。規(guī)程接口54d例如不需要從GSM轉(zhuǎn)換到AMPS時(shí)被旁路。
除了GSM移動(dòng)交換中心指定的常規(guī)“A”接口和到IS-41移動(dòng)交換中心的廠家專賣的接口之外或取代它們，給蜂窩式網(wǎng)關(guān)20提供專用的、通用的接口也在本發(fā)明教導(dǎo)的范圍之內(nèi)。直接對(duì)PSTN提供一個(gè)接口，如在圖1中用PSTN_INT標(biāo)識(shí)的信號(hào)路徑，也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
整個(gè)網(wǎng)關(guān)控制由網(wǎng)關(guān)控制器56提供，它包括到上述地面數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(GDN)39的一個(gè)接口56a和到服務(wù)提供者控制中心(SPCC)60的一個(gè)接口56b。網(wǎng)關(guān)控制器56一般通過BSM 52f和通過與每個(gè)天線40相連的RF控制器43互連到網(wǎng)關(guān)18上。網(wǎng)關(guān)控制器56還連接到諸如用戶、衛(wèi)星位置數(shù)據(jù)庫等的數(shù)據(jù)庫62和一個(gè)I/O單元64上，它能使服務(wù)人員獲得接入網(wǎng)關(guān)控制器56。GDN 39也是雙向地與遙測(cè)和命令(T & C)單元66相接口(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)星的使用，和與SOCC 36協(xié)調(diào)這種使用。一般地，GOCC 38分析趨勢(shì)，產(chǎn)生通信量計(jì)劃，分配衛(wèi)星12和系統(tǒng)資源(例如但不限于功率和信道分配)，監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)10的性能，和通過GDN 39實(shí)時(shí)或提前發(fā)出使用指令到網(wǎng)關(guān)18。
在其它功能之外，SOCC 36運(yùn)行以維持和監(jiān)視軌道；轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星使用信息到網(wǎng)關(guān)，通過GDN 39輸入GOCC 38；監(jiān)視每一衛(wèi)星12的總功能，包括衛(wèi)星電池的狀態(tài)；設(shè)定在衛(wèi)星12內(nèi)的RF信號(hào)路徑的增益；保證對(duì)于地球表面的最佳衛(wèi)星定向。
如同上面所述，每個(gè)網(wǎng)關(guān)18的作用是連接一個(gè)給定用戶到用于信令，話音和/或數(shù)據(jù)通信二者的PSTN和通過數(shù)據(jù)庫62(圖2)也為計(jì)費(fèi)目的產(chǎn)生數(shù)據(jù)。選擇的網(wǎng)關(guān)18包括一個(gè)遙測(cè)和命令單元(TCU)18a，用于接收由衛(wèi)星12在返回鏈路19b上發(fā)送的遙測(cè)數(shù)據(jù)和用于通過前向鏈路19a向上發(fā)送命令到衛(wèi)星12。GDN39運(yùn)行以互連網(wǎng)關(guān)18、GOCC 38和SOCC 36。
一般地，LEO星座的每個(gè)衛(wèi)星12運(yùn)行以轉(zhuǎn)發(fā)從網(wǎng)關(guān)18來的信息到用戶(C波段前向鏈路19a到S波段前向鏈路17a)，和轉(zhuǎn)發(fā)從用戶到該網(wǎng)關(guān)18的信息(L波段返回鏈路17b到C波段返回鏈路19b)。除功率控制信號(hào)外這一信息包括SS-CDMA同步和尋呼信道。也可以使用各種CDMA導(dǎo)頻信道監(jiān)視對(duì)前向鏈路的干擾。衛(wèi)星位置更新數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星12從網(wǎng)關(guān)18也傳送到每一個(gè)用戶終端13。衛(wèi)星12還起著從用戶終端13轉(zhuǎn)發(fā)信令信息到網(wǎng)關(guān)18的作用，包括接入請(qǐng)求、功率變化請(qǐng)求和登記請(qǐng)求。衛(wèi)星12也轉(zhuǎn)發(fā)用戶和網(wǎng)關(guān)18之間的通信信號(hào)，而且可采取安全措施以終止未授權(quán)的使用。
在運(yùn)行時(shí)，衛(wèi)星12發(fā)送包括衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)測(cè)量的宇宙飛船遙測(cè)數(shù)據(jù)。從衛(wèi)星來的遙測(cè)數(shù)據(jù)流、從SOCC 36來的命令和通信饋電鏈路19都共享C波段天線12g和12h。對(duì)包括TCU 18a的那些網(wǎng)關(guān)18，接收到的衛(wèi)星遙測(cè)數(shù)據(jù)可以立即轉(zhuǎn)發(fā)到SOCC 36，或該遙測(cè)數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)，接著在晚一些時(shí)間轉(zhuǎn)發(fā)到SOCC 36，典型地是響應(yīng)SOCC的請(qǐng)求。遙測(cè)數(shù)據(jù)無論是立即發(fā)送的還是存儲(chǔ)后接著轉(zhuǎn)發(fā)的是作為分組信息經(jīng)GDN 39發(fā)送的，每個(gè)分組信息包含單個(gè)小遙測(cè)禎。如果多于一個(gè)SOCC 36提供衛(wèi)星支持的話，則該遙測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到所有的SOCC。
SOCC 36具有與GOCC 38的幾個(gè)接口功能。一個(gè)接口功能是軌道位置信息，其中SOCC 36給GOCC 38提供軌道信息，使得每一網(wǎng)關(guān)18可以準(zhǔn)確地跟蹤可能在該網(wǎng)關(guān)視野之內(nèi)的多達(dá)四個(gè)衛(wèi)星。這個(gè)數(shù)據(jù)包括足以允許網(wǎng)關(guān)18使用已知算法開發(fā)它們自己的衛(wèi)星連接表的數(shù)據(jù)表。SOCC 36不需要知道網(wǎng)關(guān)跟蹤的預(yù)定計(jì)劃。TCU 18a檢索下行鏈路遙測(cè)波段和在命令傳播前唯一地識(shí)別由每個(gè)天線正在跟蹤的衛(wèi)星。
另一接口功能是從SOCC 36向GOCC 38報(bào)告的衛(wèi)星狀態(tài)信息。衛(wèi)星狀態(tài)信息包括衛(wèi)星/轉(zhuǎn)發(fā)器兩者的可用性、電池狀態(tài)和軌道信息以及一般說來包括任何與衛(wèi)星有關(guān)的限制，它可能影響通信目的的衛(wèi)星12的全部或部分的使用。
系統(tǒng)10的一個(gè)重要方面是與在網(wǎng)關(guān)接收機(jī)和在用戶終端接收機(jī)處的分集組合一起使用的SS-CDMA。分集組合用于在信號(hào)從多個(gè)衛(wèi)星經(jīng)多個(gè)和不同的路徑長(zhǎng)度到達(dá)用戶終端13或網(wǎng)關(guān)18時(shí)減輕衰落效應(yīng)。在用戶終端13和網(wǎng)關(guān)18使用瑞克接收機(jī)以接收和組合從多個(gè)信號(hào)源來的信號(hào)。作為一個(gè)例子，用戶終端13或網(wǎng)關(guān)18為前向鏈路信號(hào)或返回鏈路信號(hào)提供分集組合，這些信號(hào)同時(shí)從衛(wèi)星12的多個(gè)波束接收或通過其發(fā)送。
在這一方面，1993年8月3日授于斯泰芬 A.阿姆斯的、名稱為“中繼器分集擴(kuò)頻通信系統(tǒng)”的美國(guó)專利5233626的公開作為一個(gè)整體引用在此作為參考。
在連續(xù)分集接收方式中的性能高于通過一個(gè)衛(wèi)星中繼器接收一個(gè)信號(hào)的性能，而且如果一條鏈路由于樹或其它阻礙物遮擋或阻斷而丟失而對(duì)接收信號(hào)有不利的影響的話，通信也不中斷。
一個(gè)給定網(wǎng)關(guān)18的多個(gè)定向天線40能夠通過一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星12的不同波束發(fā)送前向鏈路信號(hào)(網(wǎng)關(guān)到用戶終端)支持在用戶終端13的分集組合。用戶終端13的全向天線13a通過所有的衛(wèi)星波束發(fā)送，這些波束可以從用戶終端13“看見”。
每個(gè)網(wǎng)關(guān)18支持發(fā)送機(jī)功率控制功能以尋址(address)慢衰落，而且也支持塊交錯(cuò)以尋址中速和快速衰落。功率控制在前向和反向鏈路兩者之上都實(shí)現(xiàn)。功率控制功能的響應(yīng)時(shí)間調(diào)整為可容忍最不利場(chǎng)合30毫秒的衛(wèi)星環(huán)行延遲。
塊交錯(cuò)(圖5中53d、53e、53f)在與聲碼器53g分組禎有關(guān)的塊長(zhǎng)度范圍內(nèi)工作。最優(yōu)交錯(cuò)器長(zhǎng)度放棄較長(zhǎng)的長(zhǎng)度，因而改善糾錯(cuò)，代價(jià)是增加了端對(duì)端的總延遲。優(yōu)選的最大端對(duì)端延遲為150毫秒或更小。該延遲包括由于由分集組合器執(zhí)行的對(duì)收到的信號(hào)的調(diào)整產(chǎn)生的延遲、聲碼器53g處理延遲、塊交錯(cuò)器53d-53f延遲和從CDMA子系統(tǒng)52的一部分來的維特比(Viterbi)解碼器(未示出)的延遲。
圖5是圖2中的CDMA子系統(tǒng)52的前向鏈路調(diào)制部分的框圖。加法器部件53a的輸出供給頻率快速上變換器53b，它又供給加法器和開關(guān)部件52a。遙測(cè)和控制(T & C)信息也輸入到部件52a。
未調(diào)制的直接序列SS導(dǎo)頻信道以希望的比特率產(chǎn)生一個(gè)全零沃爾什(Walsh)碼。這個(gè)數(shù)據(jù)流與一個(gè)短的PN碼組合，該碼用于把信號(hào)從不同的網(wǎng)關(guān)18和不同的衛(wèi)星12分出來。如果使用的話，導(dǎo)頻信道模2加在該短碼上，然后以QPSK或BPSK散布到CDMA FD RF信道頻帶上。提供下面不同的偽噪聲(PN)碼偏移(a)允許一用戶終端13唯一地識(shí)別網(wǎng)關(guān)18的PN碼偏移；(b)允許該用戶終端13唯一識(shí)別衛(wèi)星12的PN碼偏移；(c)允許該用戶終端13唯一地識(shí)別從該衛(wèi)星12發(fā)送的16個(gè)波束中的給定的波束的PN碼偏移。從不同的衛(wèi)星12之一來的領(lǐng)示PN碼分配與同一領(lǐng)示種子PN碼不同的時(shí)間/相位偏移。
如果使用的話，由網(wǎng)關(guān)18發(fā)送的每個(gè)導(dǎo)頻信道可以以比其它信號(hào)高或低的功率電平發(fā)送。導(dǎo)頻信道使用戶終端13能捕獲前向CDMA信道的定時(shí)，為相干解調(diào)提供相位基準(zhǔn)，和提供執(zhí)行信號(hào)強(qiáng)度比較的機(jī)制以確定何時(shí)開始切換。然而，導(dǎo)頻信道的使用不是必須的，而且其它技術(shù)也可以用于本目的。
同步信道產(chǎn)生包括下述信息的數(shù)據(jù)流(a)一天的時(shí)間；(b)發(fā)送網(wǎng)關(guān)識(shí)別；(c)衛(wèi)星位置；和(d)指定尋呼信道。同步數(shù)據(jù)用于一卷積編碼器53h，在這里數(shù)據(jù)被卷積地編碼，繼而被塊交錯(cuò)以抵御快速衰落。得到的數(shù)據(jù)流被模2加在同步沃爾什碼上并以QPSK或BPSK散布到CDMA FD RF信道帶寬上。
尋呼信道應(yīng)用于一個(gè)卷積編碼器53i，在這里數(shù)據(jù)被卷積地編碼繼而被塊交錯(cuò)。得到的數(shù)據(jù)流與長(zhǎng)碼發(fā)生器53j的輸出組合。該長(zhǎng)PN碼用于分開不同的用戶終端13的頻帶。尋呼信道和該長(zhǎng)碼模2相加并供給一符號(hào)覆蓋(symbel cover)，在這里得到的信號(hào)模2加于華沃爾什碼上。然后將其結(jié)果以QPSK或BPSK散布到CDMA FD RF信道帶寬上。一般地，該尋呼信道傳送幾種消息類型，包括(a)系統(tǒng)參數(shù)消息；(b)接入?yún)?shù)消息；和(c)CDMA信道表消息。
系統(tǒng)參數(shù)消息包括尋呼信道的配置、登記參數(shù)、和幫助捕獲的參數(shù)。接入?yún)?shù)消息包括該接入信道的配置和該接入信道的數(shù)據(jù)率。CDMA信道表消息，如果使用的話，它傳送相關(guān)的導(dǎo)頻識(shí)別和沃爾什碼分配。
聲碼器53k把聲音編碼為PCM前向話務(wù)量數(shù)據(jù)流。該前向話務(wù)量數(shù)據(jù)流應(yīng)用于卷積編碼器531，這里它卷積地編碼，然后在部件53f中塊交錯(cuò)。得到的數(shù)據(jù)流與一用戶長(zhǎng)碼部件53k的輸出組合。該用戶長(zhǎng)碼用于分開不同的用戶信道。然后得到的數(shù)據(jù)流在多路復(fù)用器(MUX)53m中進(jìn)行功率控制，模2加于沃爾什碼，然后以QPSK或BPSK散布到CDMA FD RF通信信道帶寬上。
網(wǎng)關(guān)18運(yùn)行以解調(diào)CDMA返回鏈路。返回鏈路有兩種不同的編碼(a)零偏移碼；和(b)長(zhǎng)碼。它們由兩種不同類型的返回鏈路CDMA信道使用，即接入信道和返回話務(wù)信道。
對(duì)接入信道來說，網(wǎng)關(guān)18接收和解碼在請(qǐng)求接入的接入信道上的脈沖串。接入信道消息是由后隨相對(duì)少量數(shù)據(jù)的長(zhǎng)的前置碼實(shí)現(xiàn)的。該前置碼是用戶終端的長(zhǎng)PN碼。每個(gè)用戶終端13有一個(gè)唯一的長(zhǎng)PN碼，它由唯一的時(shí)間偏移產(chǎn)生為公共的PN生成多項(xiàng)式中。
在接收到接入請(qǐng)求后，網(wǎng)關(guān)18在前向鏈路尋呼信道(塊53e、53i、53j)送出一個(gè)回答接收到該訪問請(qǐng)求的消息和對(duì)用戶終端13指定沃爾什碼來建立話務(wù)信道。網(wǎng)關(guān)18也對(duì)用戶終端13指定一頻率信道。用戶終端13和網(wǎng)關(guān)18兩者都轉(zhuǎn)換到指定的信道單元和使用指定的沃爾什(擴(kuò)展)碼開始雙工通信。
返回話務(wù)信道是在用戶終端13通過卷積編碼從本地?cái)?shù)據(jù)源或用戶終端聲碼器來的數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生的。然后該數(shù)據(jù)以預(yù)定的間隔塊交錯(cuò)并應(yīng)用于一個(gè)128元(128-Ary)調(diào)制器和一個(gè)數(shù)據(jù)脈沖串隨機(jī)發(fā)生器以減少?zèng)_突。然后該數(shù)據(jù)加到零偏移PN碼上和通過一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星12發(fā)送到網(wǎng)關(guān)18。
網(wǎng)關(guān)18例如使用一個(gè)快速哈達(dá)馬(Hadamard)變換(FHT)處理返回鏈路來解調(diào)128元沃爾什碼和對(duì)分集組合器提供解調(diào)的信息。
前面是敘述通信系統(tǒng)10的目前優(yōu)選的實(shí)施例?，F(xiàn)在敘述本發(fā)明的目前優(yōu)選的實(shí)施例。
圖6是表示本發(fā)明的教導(dǎo)是有用的一簡(jiǎn)化的系統(tǒng)框圖。上面敘述的系統(tǒng)單元在圖6中相應(yīng)地編號(hào)。圖示的兩個(gè)網(wǎng)關(guān)18(用18和18’標(biāo)明)通過3個(gè)衛(wèi)星12發(fā)送。標(biāo)記為12的衛(wèi)星12具有最高的仰角，衛(wèi)星12’具有次高仰角，和衛(wèi)星12”具有最低的仰角。
第一前向鏈路是由頻率決定單元43建立的，它通過網(wǎng)關(guān)18的發(fā)送機(jī)天線40a、40b、40c以同一頻率發(fā)送單個(gè)通信信號(hào)到衛(wèi)星12、12’和12”。衛(wèi)星12、12’和12”重復(fù)接收的信號(hào)并以同一頻率發(fā)送它們到用戶終端13。因?yàn)樾l(wèi)星12、12’和12”不是共同放置的，所以每個(gè)下行鏈路發(fā)送將在不同的時(shí)間到達(dá)用戶終端13，因此經(jīng)歷不同的多路徑延遲。在用戶終端13之內(nèi)的分集組合器組合已解調(diào)的接收信號(hào)并把預(yù)期的信號(hào)傳送給用戶。
第二前向鏈路是由頻率確定單元43’建立的，它通過第二和多達(dá)N個(gè)網(wǎng)關(guān)18’的發(fā)送機(jī)天線40a和40b以同一頻率發(fā)送單個(gè)通信信號(hào)到衛(wèi)星12’和12”。衛(wèi)星12’和12”重復(fù)接收的信號(hào)并以同一頻率發(fā)送它們到用戶終端13’。和前面一樣，因?yàn)樾l(wèi)星12’和12”不是共同設(shè)置的，所以每個(gè)下行鏈路發(fā)送將以不同的多路徑延遲到達(dá)用戶終端13’。在用戶終端13’之內(nèi)的分集組合器組合解調(diào)后的接收到的信號(hào)并把預(yù)期的信號(hào)交付用戶。
每一頻率確定單元43和43’在相關(guān)的控制器56和56’的控制下分別按照下面詳細(xì)敘述的方法發(fā)出上行鏈路發(fā)送。
應(yīng)該了解，由于衛(wèi)星在每一軌道期間經(jīng)過地球表面時(shí)從任何特定的網(wǎng)關(guān)18觀看衛(wèi)星12的相對(duì)仰角彼此在改變。還應(yīng)該了解，兩網(wǎng)關(guān)18和18’可能彼此分開數(shù)百或數(shù)千公里。
可能有大量的用戶與每個(gè)網(wǎng)關(guān)18相關(guān)。衛(wèi)星星座將有一些衛(wèi)星12同時(shí)處于用戶和網(wǎng)關(guān)的視野之中。一般地，最有利的通信操作是用戶加載于在視野中的最高仰角衛(wèi)星，在這種場(chǎng)合下是衛(wèi)星12。然而，為減輕阻塞和遮擋的效應(yīng)，希望通過盡可能多的衛(wèi)星來發(fā)送，即使在視野中的一些衛(wèi)星并不在用戶終端13所在的地塊的上空。
發(fā)送頻譜分為幾個(gè)頻分(FD)段。每一段與一個(gè)特定的網(wǎng)關(guān)18相關(guān)，在所有衛(wèi)星波束中和可出現(xiàn)或可不出現(xiàn)。衛(wèi)星12的加載控制是基于下面敘述的方法，它可能由最好駐留在GOCC38之內(nèi)的主控制器執(zhí)行，和它通過GDN58發(fā)送到網(wǎng)關(guān)18的控制器56。該方法也可能由網(wǎng)關(guān)18結(jié)合從GOCC38接收的信息執(zhí)行。其目的是影響系統(tǒng)資源的分配，以便給衛(wèi)星12這樣加載，使得沒有一個(gè)衛(wèi)星相對(duì)于處于一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)18的視野之內(nèi)的星座中的其它衛(wèi)星過載。該方法的一個(gè)實(shí)施例以實(shí)時(shí)或近似實(shí)時(shí)工作，而其它的實(shí)施例以預(yù)測(cè)模式工作。
首先要注意，GOCC38知道每個(gè)衛(wèi)星的總發(fā)送功率，因?yàn)镚OCC38具有對(duì)衛(wèi)星加載的總控制和維護(hù)有多少鏈路在所有網(wǎng)關(guān)18和衛(wèi)星12之間建立的記錄。
參考圖7，這個(gè)例子假設(shè)有3個(gè)衛(wèi)星(12、12’和12”)目前在網(wǎng)關(guān)18和18’的視野中，對(duì)網(wǎng)關(guān)18或18’之一提出服務(wù)請(qǐng)求(方框A)。服務(wù)請(qǐng)求可響應(yīng)與一個(gè)用戶衛(wèi)星13建立通信鏈路的需要而提出的，或者可以是為已經(jīng)建立的鏈路從一個(gè)衛(wèi)星切換到另一個(gè)衛(wèi)星而產(chǎn)生。
在方框B確定最高仰角衛(wèi)星是否以通信業(yè)務(wù)量完全加載。如果是，在方框C確定第二最高仰角衛(wèi)星是否以通信業(yè)務(wù)量完全加載。如果是，在方框D確定最低仰角衛(wèi)星是否以通信業(yè)務(wù)量完全加載。如果是，在方框E不給用戶分配任何衛(wèi)星，因?yàn)閺囊惶囟ǖ木W(wǎng)關(guān)18看來所有的衛(wèi)星均滿負(fù)荷。
如果在方框B的結(jié)果是否定的話，該用戶分配給最高仰角衛(wèi)星12，由此通過一個(gè)衛(wèi)星建立一條通信鏈路。在方框G確定是否授予該用戶分集接收，要記住希望用分集接收來減少衰落效應(yīng)。如果否，保持單條通信鏈路，而且該方法終止。如果是，在方框G控制交給方框C確定第二最高仰角衛(wèi)星是否滿負(fù)荷。
如果否，則在方框H該用戶分配給第二最高仰角衛(wèi)星12’(如果從方框B進(jìn)入)，或該用戶還分配給第二最高仰角衛(wèi)星12’(如果從方框G進(jìn)入)。
在方框I確定是否授予用戶分集接收，或如果該用戶已經(jīng)分配到至少一個(gè)衛(wèi)星是否還授予該用戶分集接收。如果否，該方法終止。如果是，則在方框I控制交給方框D確定最低仰角衛(wèi)星是否滿負(fù)荷。
如果否，則該用戶分配給最低仰角衛(wèi)星12”(如果從方框C進(jìn)入)，或該用戶還分配給最低仰角衛(wèi)星12”(如果從方框I進(jìn)入)。
至于是否以分集接收操作特定的用戶通信的決定(方框G和I)可以根據(jù)許多準(zhǔn)則確定，如在某段時(shí)間期間上比如后n分鐘期間的實(shí)際系統(tǒng)加載或預(yù)測(cè)的系統(tǒng)加載。例如在峰值通信業(yè)務(wù)量期間可能希望不以分集模式運(yùn)行或以一縮減的分集模式例如只用兩個(gè)衛(wèi)星運(yùn)行。
在方框B、C和D進(jìn)行確定也可以根據(jù)許多不同的準(zhǔn)則。例如，一個(gè)準(zhǔn)則可能基于是否一衛(wèi)星現(xiàn)在正重復(fù)一些預(yù)定的最大數(shù)目的通信鏈路。如果是，那么該衛(wèi)星被認(rèn)為是滿負(fù)荷。
另一準(zhǔn)則可能基于給定衛(wèi)星的總功率輸出。另外有關(guān)的準(zhǔn)則是是否給定的一個(gè)衛(wèi)星波束是以或接近一個(gè)功率電平工作，該電平在地球上測(cè)量超過一個(gè)預(yù)定的峰值通量密度(PFD)，例如-154dBW/m2/4kHz。作為一例，一個(gè)給定的衛(wèi)星可以其最大總通信容量的75％運(yùn)行，但就用戶以其需要服務(wù)的(或用戶可能切換到的)一個(gè)特定波束正以等于或非常接近于會(huì)引起從該波束的RF能量超過對(duì)地球的PFD限制的一功率電平運(yùn)行。對(duì)這種情況，該衛(wèi)星可以被認(rèn)為是滿負(fù)荷，而該用戶因此被分配給下一較低仰角衛(wèi)星。
GOCC38可能根據(jù)當(dāng)前業(yè)務(wù)量負(fù)荷和通信負(fù)荷的歷史記錄預(yù)測(cè)在一時(shí)間間隔上的期望的通信業(yè)務(wù)量負(fù)荷。基于這種預(yù)測(cè)，可以指示一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)18對(duì)在例如后5分鐘內(nèi)分配所有的新用戶到一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星。
雖然本文是就擴(kuò)頻通信系統(tǒng)敘述的，但應(yīng)該了解，本發(fā)明的教導(dǎo)也具有對(duì)其它可能使用例如時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)的適用性。本發(fā)明的教導(dǎo)也可以應(yīng)用于非低地球軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)。
因此，盡管本發(fā)明特別是對(duì)本發(fā)明的目前優(yōu)選的實(shí)施例表示和敘述的，但本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)懂得，其中的形式和細(xì)節(jié)可以改變而不離開本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.通過低地球軌道衛(wèi)星星座的多個(gè)衛(wèi)星分配通信業(yè)務(wù)量的一種方法，這些衛(wèi)星的每一個(gè)衛(wèi)星在一個(gè)地面站的視野內(nèi)的任何給定時(shí)刻以一特定的仰角定向，包括步驟為這些衛(wèi)星的每一個(gè)衛(wèi)星配備從地面站接收通信鏈路的接收機(jī)、用于發(fā)送通信鏈路到用戶終端的發(fā)送機(jī)、用于從用戶終端接收通信鏈路的接收機(jī)和用于發(fā)送通信鏈路到地面站的發(fā)送機(jī)；響應(yīng)服務(wù)請(qǐng)求，確定是否最高仰角衛(wèi)星可以分配一條新通信鏈路；如果是，分配一條新通信鏈路給最高仰角衛(wèi)星；如果否，確定是否一個(gè)較低仰角衛(wèi)星可以分配一條新的通信鏈路；和如果是，分配一條新的通信鏈路給一個(gè)較低仰角衛(wèi)星。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中每一確定步驟包括確定是否衛(wèi)星已經(jīng)分配預(yù)定的最大數(shù)目通信鏈路的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中每一確定步驟包括確定是否衛(wèi)星以或接近相應(yīng)于最大峰值通量密度的功率電平發(fā)送的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中每個(gè)衛(wèi)星發(fā)送多個(gè)波束到地球，和其中每個(gè)確定步驟包括確定是否新的通信鏈路要分配的波束運(yùn)行在最大的預(yù)先確定的功率電平的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中每個(gè)衛(wèi)星發(fā)送多個(gè)波束到地球，和其中每個(gè)確定步驟包括確定是否新的通信鏈路要分配的波束以或接近相應(yīng)于最大峰值通量密度發(fā)送的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中每個(gè)分配步驟包括進(jìn)一步的步驟確定是否該通信鏈路在相應(yīng)的用戶終端以分集接收方式運(yùn)行；如果是，確定是否至少一個(gè)次低仰角衛(wèi)星可以分配一條新的通信鏈路；和如果是，也分配該通信鏈路到次低仰角衛(wèi)星，使得該通信鏈路同時(shí)通過至少兩個(gè)衛(wèi)星建立。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法和包括以用戶終端發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法和包括通過地面站發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求的步驟。
9.從低地球軌道衛(wèi)星星座的一個(gè)衛(wèi)星切換到另一個(gè)衛(wèi)星的通信鏈路的方法，這些衛(wèi)星的每一個(gè)衛(wèi)星在一個(gè)地面站的視野內(nèi)的任何給定時(shí)刻以一特定的仰角定向，包括步驟為這些衛(wèi)星中的每一個(gè)衛(wèi)星配備從地面站接收通信鏈路的接收機(jī)、用于發(fā)送通信鏈路到用戶終端的發(fā)送機(jī)、用于從用戶終端接收通信鏈路的接收機(jī)和用于發(fā)送通信鏈路到地面站的發(fā)送機(jī)；響應(yīng)切換請(qǐng)求，確定是否最高仰角衛(wèi)星可以分配一條新通信鏈路；如果是，分配該切換通信鏈路作為一條新通信鏈路給最高仰角衛(wèi)星；如果否，確定是否一個(gè)較低仰角衛(wèi)星可以分配一條新的通信鏈路；和如果是，分配該切換通信鏈路作為一條新的通信鏈路給一個(gè)較低仰角衛(wèi)星。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中每個(gè)確定步驟包括確定是否衛(wèi)星已經(jīng)分配預(yù)定最大數(shù)目通信鏈路的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中每個(gè)確定步驟包括確定是否衛(wèi)星以或接近相應(yīng)于最大峰值通量密度的功率電平發(fā)送的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中每個(gè)衛(wèi)星發(fā)送多個(gè)波束到地球，和其中每個(gè)確定步驟包括確定是否新的通信鏈路要分配的波束運(yùn)行在最大的預(yù)先確定的功率電平的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中每個(gè)衛(wèi)星發(fā)送多個(gè)波束到地球，和其中每個(gè)確定步驟包括確定是否新的通信鏈路要分配的波束以或接近相應(yīng)于最大峰值通量密度發(fā)送的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中每個(gè)分配步驟包括進(jìn)一步的步驟確定是否該切換通信鏈路在相應(yīng)的用戶終端以分集接收運(yùn)行；如果是，確定是否至少一個(gè)次低仰角衛(wèi)星可以分配一條新的通信鏈路；和如果是，也分配該切換通信鏈路到次低仰角衛(wèi)星，使得該切換通信鏈路同時(shí)通過至少兩個(gè)衛(wèi)星建立。
15.一種通信系統(tǒng)，包括一個(gè)地球軌道衛(wèi)星星座，其每一個(gè)衛(wèi)星包括從至少一個(gè)地面站接收多個(gè)通信饋電鏈路的裝置和發(fā)送接收到的通信饋電鏈路到多個(gè)位于地面的用戶終端的裝置；和至少一個(gè)地面站，包括用于發(fā)送所述多個(gè)通信饋電鏈路到至少一個(gè)所述衛(wèi)星的裝置和進(jìn)一步包括連接所述多個(gè)饋電鏈路到位于地面的電信系統(tǒng)的裝置；其中多個(gè)衛(wèi)星的每一個(gè)衛(wèi)星在所述至少一個(gè)地面站的視野內(nèi)的任何給定時(shí)刻以一特定的仰角定向，和進(jìn)一步包括，響應(yīng)服務(wù)請(qǐng)求建立通信鏈路的裝置，用于確定是否最高仰角衛(wèi)星可以分配一條新通信鏈路，和如果是，用于分配一條新通信鏈路給最高仰角衛(wèi)星，所述確定裝置進(jìn)一步響應(yīng)，如果最高仰角衛(wèi)星不能分配一條新通信鏈路的話，用于確定是否一個(gè)較低仰角衛(wèi)星可以分配一條新的通信鏈路，而如果是，用于分配一條新的通信鏈路給該次高仰角衛(wèi)星。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的通信系統(tǒng)和進(jìn)一步包括一個(gè)通信系統(tǒng)控制裝置，通過數(shù)據(jù)鏈路雙向連接到所述至少一個(gè)地面站，和其中所述確定裝置根據(jù)通過所述數(shù)據(jù)鏈路接收到的至少部分信息確定是否一個(gè)衛(wèi)星已經(jīng)分配預(yù)先確定的最大數(shù)目的通信鏈路。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的通信系統(tǒng)和進(jìn)一步包括一個(gè)通信系統(tǒng)控制裝置，通過數(shù)據(jù)鏈路雙向連接到所述至少一個(gè)地面站，和其中所述確定裝置根據(jù)通過所述數(shù)據(jù)鏈路接收到的至少部分信息確定是否一個(gè)衛(wèi)星以或接近于相應(yīng)的最大峰值通量密度的功率電平發(fā)送。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的通信系統(tǒng)，其中每個(gè)衛(wèi)星發(fā)送多個(gè)波束到地球，和進(jìn)一步包括一個(gè)通信系統(tǒng)控制裝置，通過數(shù)據(jù)鏈路雙向連接到所述至少一個(gè)地面站，和其中所述確定裝置根據(jù)通過所述數(shù)據(jù)鏈路接收到的至少部分信息確定是否一條新通信鏈路要分配的波束以最大預(yù)先確定的功率電平運(yùn)行。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的通信系統(tǒng)，其中每個(gè)衛(wèi)星發(fā)送多個(gè)波束到地球，和進(jìn)一步包括一個(gè)通信系統(tǒng)控制裝置，通過數(shù)據(jù)鏈路雙向連接到所述至少一個(gè)地面站，和其中所述確定裝置確定是否新通信鏈路要分配的波束以或接近于相應(yīng)的最大峰值通量密度的功率電平發(fā)送。
20.根據(jù)權(quán)利要求15的通信系統(tǒng)，其中所述確定裝置進(jìn)一步包括用于確定是否該通信鏈路在相應(yīng)的用戶終端以分集接收運(yùn)行的裝置和，如果是，用于確定是否至少一個(gè)次低仰角衛(wèi)星可以分配一條新的通信鏈路，和如果是，還用于分配該通信鏈路到次低仰角衛(wèi)星，使該通信鏈路同時(shí)通過至少兩個(gè)衛(wèi)星建立。
21.通過低地球軌道衛(wèi)星星座的多個(gè)衛(wèi)星分配通信業(yè)務(wù)量的一種方法，多個(gè)衛(wèi)星的每一個(gè)衛(wèi)星在一個(gè)地面站的視野內(nèi)的任何給定時(shí)刻以一特定的仰角定向，包括步驟為多個(gè)衛(wèi)星的每一個(gè)衛(wèi)星裝備用于從地面站接收擴(kuò)頻通信鏈路的接收機(jī)、用于發(fā)送擴(kuò)頻通信鏈路到用戶終端的發(fā)送機(jī)、用于從用戶終端接收擴(kuò)頻通信鏈路的接收機(jī)和用于發(fā)送擴(kuò)頻通信鏈路到地面站的發(fā)送機(jī)；響應(yīng)服務(wù)請(qǐng)求建立一條新擴(kuò)頻通信鏈路，從最高仰角衛(wèi)星開始按照順序確定是否在地面站視野中的每個(gè)衛(wèi)星可以分配一條另外的通信鏈路；和分配該新通信鏈路至少兩個(gè)衛(wèi)星。
22.通過低地球軌道衛(wèi)星星座的多個(gè)衛(wèi)星分配通信業(yè)務(wù)量的一種方法，多個(gè)衛(wèi)星的每一個(gè)衛(wèi)星在一個(gè)地面站的視野內(nèi)的任何給定時(shí)刻以一特定的仰角定向，包括步驟為多個(gè)衛(wèi)星的每一個(gè)衛(wèi)星裝備用于從地面站接收擴(kuò)頻通信鏈路的接收機(jī)、用于發(fā)送擴(kuò)頻通信鏈路到用戶終端的發(fā)送機(jī)、用于從用戶終端接收擴(kuò)頻通信鏈路的接收機(jī)和用于發(fā)送擴(kuò)頻通信鏈路到地面站的發(fā)送機(jī)；響應(yīng)服務(wù)請(qǐng)求切換現(xiàn)有通信鏈路，從最高仰角衛(wèi)星開始按照順序確定是否在地面站視野中的每個(gè)衛(wèi)星可以分配一個(gè)另外的通信鏈路；和分配該切換通信鏈路到至少兩個(gè)衛(wèi)星。
全文摘要
由多個(gè)衛(wèi)星分配通信業(yè)務(wù)量的一種通信系統(tǒng)(10)和方法。每一個(gè)衛(wèi)星定向于一個(gè)特定仰角。該方法包括(a)為每一個(gè)衛(wèi)星提供用于從該地面站(10)接收通信鏈路的接收機(jī)和用于發(fā)送通信鏈路到用戶終端發(fā)送機(jī)；(b)響應(yīng)服務(wù)請(qǐng)求確定是否最高仰角衛(wèi)星可分配一條新通信鏈路；(c)如果是，分配一條新通信鏈路到該最高仰角衛(wèi)星；(d)如果不是，確定是否第二最高仰角衛(wèi)星可分配一條新通信鏈路；和(e)如果是，分配一條新通信鏈路給第二最高仰角衛(wèi)星。
文檔編號(hào)H04B7/185GK1141543SQ96108090
公開日1997年1月29日 申請(qǐng)日期1996年4月15日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月6日
發(fā)明者R·A·威德曼, P·A·蒙特, S·S·卡特, W·埃姆斯 申請(qǐng)人:環(huán)球星有限合伙人公司, 夸爾柯姆股份有限公司