專利名稱：在公共數(shù)據(jù)信道上發(fā)送公共信息的裝置和方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般涉及衛(wèi)星通信系統(tǒng)，特別是，涉及運(yùn)用基于衛(wèi)星的通信系統(tǒng)將公共信息發(fā)送到在相對(duì)較小地理區(qū)域內(nèi)的用戶終端的裝置和方法。
相關(guān)技術(shù)傳統(tǒng)的基于衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括網(wǎng)關(guān)和一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星來(lái)在網(wǎng)關(guān)和一個(gè)或多個(gè)用戶終端之間轉(zhuǎn)發(fā)通信信號(hào)。網(wǎng)關(guān)是地球站，它具有用于將信號(hào)發(fā)送到通信衛(wèi)星并接收來(lái)自位通信衛(wèi)星的信號(hào)的天線。網(wǎng)關(guān)運(yùn)用衛(wèi)星提供通信鏈路，用于將用戶終端連接到其它用戶終端或其它通信系統(tǒng)(諸如，公共電話交換網(wǎng))的用戶。衛(wèi)星是軌道接收機(jī)、中繼器和用于轉(zhuǎn)發(fā)信息的再生器(regenerator)。用戶終端是無(wú)線通信裝置，諸如(但不限于)蜂窩電話、數(shù)據(jù)收發(fā)機(jī)和尋呼接收機(jī)。用戶終端可以是固定的、便攜式的或移動(dòng)的(諸如，移動(dòng)電話)。
衛(wèi)星可以接收來(lái)自用戶終端的信號(hào)并把信號(hào)發(fā)送到用戶終端，只要該用戶終端是在衛(wèi)星的“腳印”內(nèi)。衛(wèi)星的腳印是在衛(wèi)星的信號(hào)范圍內(nèi)，在地球表面上的地理區(qū)域。一般，通過(guò)運(yùn)用波束形成(beam-forming)天線將腳印地理劃分為“波束”。每個(gè)波束覆蓋在腳印內(nèi)的特定地理區(qū)域?？梢詫⒉ㄊㄏ?direct)，從而使來(lái)自相同衛(wèi)星的多于一根波束覆蓋相同的特定地理區(qū)域。
一些衛(wèi)星通信系統(tǒng)采用碼分多址(CDMA)擴(kuò)展頻譜信號(hào)，如在美國(guó)專利號(hào)4,901,307(1990年2月13日頒布，發(fā)明名稱為“運(yùn)用衛(wèi)星或地面中繼器的擴(kuò)展頻譜多址通信系統(tǒng)”)和美國(guó)專利號(hào)08/368,570(1995年1月4日，發(fā)明名稱為“用在擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)中的全頻譜發(fā)送功率跟蹤各接收者(recipient)相位時(shí)間和能量的方法和裝置”)中所述的那樣，其中上述兩項(xiàng)專利申請(qǐng)都已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并作為參考資料在此引入。
在采用CDMA的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，用通信鏈路來(lái)將通信信號(hào)(諸如，數(shù)據(jù)或話務(wù))發(fā)送到網(wǎng)關(guān)或接收來(lái)自網(wǎng)關(guān)的信號(hào)。術(shù)語(yǔ)“前向通信鏈路”是指通信信號(hào)在網(wǎng)關(guān)處始發(fā)并發(fā)送到用戶終端。術(shù)語(yǔ)“反向通信鏈路”是指通信信號(hào)在用戶終端處始發(fā)并發(fā)送到網(wǎng)關(guān)。
在前向鏈路上，通過(guò)一根或多根波束將信息從網(wǎng)關(guān)發(fā)送到用戶終端。這些波束通常包括覆蓋公共地理區(qū)域的多個(gè)所謂的子波束(也稱為頻分多址(FDMA)信道)，每個(gè)占有不同的頻帶。具體地說(shuō)，在傳統(tǒng)的擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)中，在調(diào)制成用于作為通信信號(hào)發(fā)送的載波信號(hào)之前，用一個(gè)或多個(gè)預(yù)選偽隨機(jī)噪聲(PN)碼序列在預(yù)定頻譜帶上調(diào)制或“擴(kuò)展”用戶信息信號(hào)。PN擴(kuò)展是擴(kuò)展頻譜發(fā)送的一種方法，這在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，而且產(chǎn)生具有大于數(shù)據(jù)信號(hào)帶寬的通信信號(hào)。在前向鏈路上，用PN擴(kuò)展碼或二進(jìn)制序列在由不同網(wǎng)關(guān)或在不同波束上發(fā)送的信號(hào)以及多路徑信號(hào)之間進(jìn)行區(qū)分。通常，由在給定子波束中的所有通信信號(hào)共享這些碼。
在傳統(tǒng)CDMA擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)中，“信道化”碼用來(lái)在前向鏈路上，在衛(wèi)星子波束內(nèi)的不同用戶終端之間進(jìn)行區(qū)分。即，通過(guò)使用唯一信道化正交碼，每個(gè)用戶終端具有設(shè)在前向鏈路上的它自己的正交信道。沃爾什函數(shù)通常用于實(shí)施信道化碼(已知為沃爾什碼)。信道化碼將子波束分為正交信道(已知為沃爾什信道或CDMA信道)。大多數(shù)沃爾什信道是話務(wù)信道，它們?cè)谟脩艚K端和網(wǎng)關(guān)之間發(fā)送消息。剩余沃爾什信道通常包括導(dǎo)頻、同步和尋呼信道。必定只由一個(gè)用戶終端接收在話務(wù)信道上發(fā)送的信號(hào)。
在反向鏈路上，用戶終端將信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)。具體地說(shuō)，用戶終端通過(guò)用戶終端-到-衛(wèi)星上行鏈路將信息發(fā)送到衛(wèi)星。當(dāng)衛(wèi)星接收來(lái)自用戶終端的信號(hào)時(shí)，衛(wèi)星頻分多路復(fù)用信號(hào)并通過(guò)衛(wèi)星-到-網(wǎng)關(guān)饋線鏈路將信號(hào)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)。將饋線鏈路的波束中的每個(gè)信道頻分多路復(fù)用到不同頻率。反向鏈路通常包括話務(wù)信道和接入信道。話務(wù)信道提供在用戶終端和網(wǎng)關(guān)之間的消息傳輸。通常，用戶終端用接入信道來(lái)向網(wǎng)關(guān)登記、設(shè)置呼叫并確認(rèn)網(wǎng)關(guān)的尋呼請(qǐng)求。
通常將衛(wèi)星通信系統(tǒng)用于在一對(duì)用戶之間的雙向通信。雙向通信系統(tǒng)利用前向鏈路和反向鏈路。衛(wèi)星通信系統(tǒng)還提供單向通信。全球定位系統(tǒng)(GPS)是用于單向通信的衛(wèi)星通信系統(tǒng)的一個(gè)例子。GPS是用于允許在地球表面上或接近地球表面的任何地方的接收機(jī)進(jìn)行定位的導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)。GPS提供適中精度信號(hào)(50m-100m)用于一般導(dǎo)航。GPS接收機(jī)接收來(lái)自衛(wèi)星的信息，而不向衛(wèi)星提供任何反饋。
用戶(諸如，測(cè)量員(surveyor))通常將GPS接收機(jī)用于位置確定。然而，GPS接收機(jī)的精度限于由GPS系統(tǒng)和/或接收機(jī)做出的估計(jì)。具體地說(shuō)，當(dāng)實(shí)際上電離層延遲值是動(dòng)態(tài)的而且只對(duì)于直徑大約100英里的地理區(qū)域才是精確的時(shí)候，傳統(tǒng)GPS系統(tǒng)和/或接收機(jī)采用綜合(blanket)或平均電離層信號(hào)延遲。衛(wèi)星的一根波束可覆蓋地球表面上的一個(gè)地理區(qū)域，其直徑大約1000英里。于是，即使在衛(wèi)星腳印的多個(gè)波束(例如，16個(gè)波束)中的一個(gè)波束內(nèi)某一時(shí)刻的電離層延遲值也是不同的。即，假定波束覆蓋直徑大約1000英里的區(qū)域，那么在一個(gè)波束內(nèi)，任一時(shí)刻可能大約有100個(gè)不同的電離層延遲值。于是，需要向在相對(duì)較小地理區(qū)域(例如，直徑100英里)內(nèi)的用戶提供更新的及時(shí)的信息。
對(duì)于在相對(duì)較小地理區(qū)域內(nèi)的用戶十分重要的其它類型的時(shí)間敏感(timesensitive)信息的例子包括高速公路交通信息和天氣信息。
由存儲(chǔ)了用衛(wèi)星的太陽(yáng)能電池板收集的太陽(yáng)能的電池向衛(wèi)星供電。衛(wèi)星運(yùn)用該存儲(chǔ)能量處理和轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)。如果衛(wèi)星用大于處理和轉(zhuǎn)發(fā)每個(gè)信號(hào)所需的功率，那么處理附加信號(hào)的功率就變小。此外，必須在陽(yáng)光下衛(wèi)星處于充電狀態(tài)時(shí)補(bǔ)充從電池中用去的用以處理和轉(zhuǎn)發(fā)話務(wù)的能量。如果用去太多的能量以處理話務(wù)，那么衛(wèi)星必須動(dòng)用電池的保存電力。當(dāng)使用電池的保存電力時(shí)，電池的操作壽命下降。此外，當(dāng)信號(hào)功率增加時(shí)，由信號(hào)所致的不需要的干擾增加。于是，理想的是，用所需的最小量的衛(wèi)星功率來(lái)處理和轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)。具體地說(shuō)，通常理想的是，在最低功率下操作信道，其中上述最低功率能使在最不理想的接收位置處的用戶終端接收信號(hào)。
于是，需要一種運(yùn)用低功率將公共信息發(fā)送到位于相對(duì)較小地理區(qū)域(例如，直徑大約100英里的區(qū)域)內(nèi)的一組用戶的系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)和方法應(yīng)能夠發(fā)送對(duì)相對(duì)較小地理區(qū)域是特定的公共信息。該系統(tǒng)和方法還應(yīng)能夠當(dāng)它改變時(shí)更新公共信息。如上所述，用戶的一個(gè)例子是測(cè)量員，測(cè)量員所需的公共信息的一個(gè)例子是電離層延遲信息。
用戶的另一個(gè)例子是軍事人員。公共信息的附加例子包括軍事人員用來(lái)協(xié)調(diào)軍隊(duì)行動(dòng)的軍隊(duì)部署(deployment)命令。由于這種信息一般很敏感(sensitive)，所以只有授權(quán)用戶才能使用。因此，用于發(fā)送公共信息的系統(tǒng)和方法應(yīng)能夠?qū)?duì)公共信息的使用僅限于授權(quán)用戶。即使公共信息不是敏感的，對(duì)它而言，將對(duì)公共信息的使用限于為接收公共信息而付費(fèi)的那些用戶也是有利的。其它類型的公共信息包括高速公路交通報(bào)告、適于地理區(qū)域的新聞，災(zāi)害信息等。
在信息對(duì)第一地理區(qū)域是特定的情況下，在第一地理區(qū)域內(nèi)要求相同類型的信息(例如，電離層延遲值)的所有用戶(例如，測(cè)量員)應(yīng)接收相同的相關(guān)信息。當(dāng)在第二地理區(qū)域中的附加用戶要求相同類型的信息(例如，電離層延遲值)時(shí)，這些附加用戶應(yīng)接收與第二地理區(qū)域相關(guān)的信息。即，需要發(fā)送公共信息的系統(tǒng)和方法能夠?qū)⒌谝还残畔l(fā)送到在第一區(qū)域(例如，直徑100英里的區(qū)域)內(nèi)的大量用戶，同時(shí)將第二公共信息同步發(fā)送到在第二區(qū)域(例如，直徑為100英里的另一個(gè)區(qū)域)內(nèi)的多個(gè)用戶。這第一和第二區(qū)域可以鄰接或可以不鄰接。
為了保存容量和功率，該系統(tǒng)和方法應(yīng)以能使在特定地理區(qū)域內(nèi)的所有授權(quán)用戶接收來(lái)自相同的公共信息的方法，發(fā)送公共信息。此外，只要有可能系統(tǒng)應(yīng)將最小量的功率用于發(fā)送公共信息的信道，從而保存功率并減小信道干擾。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的在于提供將公共信息發(fā)送到在地理區(qū)域內(nèi)的多個(gè)用戶終端的方法和裝置。該方法和裝置在發(fā)射機(jī)在調(diào)度的基礎(chǔ)上移動(dòng)并在不同時(shí)刻照亮在地球表面上的不同區(qū)域的系統(tǒng)中十分有用。具體地說(shuō)，該方法和裝置在具有網(wǎng)關(guān)和多個(gè)衛(wèi)星的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中十分有用，其中上述衛(wèi)星繞軌道運(yùn)行，而且它們相對(duì)于地球表面上的點(diǎn)是非靜止的。
方法包括產(chǎn)生識(shí)別多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的列表的步驟，其中在上述公共數(shù)據(jù)信道上發(fā)送公共信息。對(duì)于多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道中的每個(gè)信道，該列表可包括識(shí)別預(yù)定衛(wèi)星、波束、頻率和信道的信息。當(dāng)衛(wèi)星繞軌道運(yùn)行時(shí)，在某一時(shí)刻覆蓋地理區(qū)域的波束不再在第二時(shí)刻覆蓋該地理區(qū)域。因此，由于衛(wèi)星繞軌道運(yùn)行，所以列表隨著時(shí)間而改變。該方法還包括在多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道上，將公共信息從網(wǎng)關(guān)發(fā)送到地理區(qū)域。此外，該方法包括在用戶終端處，接收通過(guò)多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道中的至少一個(gè)信道的公共信息。
用戶終端向網(wǎng)關(guān)登記。響應(yīng)于該登記，網(wǎng)關(guān)向用戶終端發(fā)送一個(gè)或多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)(identity)。運(yùn)用一個(gè)或多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)，用戶終端捕獲至少一個(gè)公共數(shù)據(jù)信道。于是，用戶終端可通過(guò)捕獲的公共數(shù)據(jù)信道接收包含公共信息的信號(hào)。
公共信息包括多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的一部分列表，其中上述信道可在預(yù)定時(shí)間內(nèi)用于用戶終端。由于當(dāng)衛(wèi)星繞軌道運(yùn)行時(shí)，衛(wèi)星的波束覆蓋(腳印)變化時(shí)，該部分列表隨著時(shí)間而改變。運(yùn)用可用部分列表，當(dāng)它們的信號(hào)進(jìn)入用戶終端范圍內(nèi)時(shí)，用戶可捕獲一個(gè)或多個(gè)附加公共數(shù)據(jù)信道。可在相同衛(wèi)星的其它波束上或在其它衛(wèi)星的波束上發(fā)送這些附加公共數(shù)據(jù)信道。此外，當(dāng)它們的信號(hào)走出用戶終端范圍時(shí)，用戶終端可丟棄(drop)公共數(shù)據(jù)信道。
用戶終端可從附加公共數(shù)據(jù)信道接收包含公共信息的信號(hào)。此外，可運(yùn)用最大組合比率，組合這些信號(hào)，從而更精確地再現(xiàn)公共信息。
可由相同衛(wèi)星或不同衛(wèi)星來(lái)發(fā)送由用戶終端捕獲的多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道。用戶終端包括抗扭斜(deskew)緩沖器，用于時(shí)間對(duì)齊(align)從不同衛(wèi)星接收到的信號(hào)，從而可組合這些信號(hào)。


參照附圖，從下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見，其中相同標(biāo)號(hào)作相應(yīng)表示圖1A示出其中本發(fā)明十分有用的示例無(wú)線通信系統(tǒng)；圖1B示出在網(wǎng)關(guān)和用戶終端之間的示例通信鏈路；圖2示出在用戶終端中使用的示例接收機(jī)；圖3示出在網(wǎng)關(guān)中使用的示例收發(fā)機(jī)裝置；圖4示出示例衛(wèi)星腳?。粓D5示出在波束覆蓋區(qū)內(nèi)的地理區(qū)域；圖6是在本發(fā)明中使用的公共數(shù)據(jù)信道標(biāo)識(shí)的示例列表；圖7是示出根據(jù)較佳實(shí)施例的本發(fā)明的操作流程圖；和圖8示出根據(jù)較佳實(shí)施例的用戶終端接收機(jī)的體系結(jié)構(gòu)部分。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述I.介紹本發(fā)明特別適于在采用低地球軌道(LEO)衛(wèi)星的通信系統(tǒng)中使用，其中衛(wèi)星相對(duì)于地球表面上的點(diǎn)不是靜止的。本發(fā)明還可用于其中衛(wèi)星在非LEO軌道中運(yùn)行的衛(wèi)星系統(tǒng)。
下面，詳細(xì)描述本發(fā)明的較佳實(shí)施例。雖然討論了特定步驟、結(jié)構(gòu)和布局，但是應(yīng)理解，這只是用于示例的目的。較佳應(yīng)用是在CDMA無(wú)線擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)中。
II.示例衛(wèi)星通信系統(tǒng)圖1A示出其中本發(fā)明十分有用的示例衛(wèi)星通信系統(tǒng)。考慮到，該通信系統(tǒng)采用CDMA類通信信號(hào)，但是這不是本發(fā)明必須的。在如圖1A所示的一部分通信系統(tǒng)100中，示出兩個(gè)衛(wèi)星116和118以及兩個(gè)相關(guān)網(wǎng)關(guān)或集線器120和122用于實(shí)纖與兩個(gè)遠(yuǎn)程用戶終端124和126的通信。在這種系統(tǒng)中的網(wǎng)關(guān)和衛(wèi)星的總量有賴于所需系統(tǒng)容量和在現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它因素。
用戶終端124和126每個(gè)都包括無(wú)線通信裝置(諸如(但不局限于)蜂窩電話、數(shù)據(jù)收發(fā)機(jī)或?qū)ず艋蚨ㄎ唤邮諜C(jī))，而且按照需要可以是手持或者安裝在汽車?yán)锏?。在圖1A中，所示的用戶終端是手持電話。然而，應(yīng)理解，在需要遠(yuǎn)程無(wú)線服務(wù)的情況下，本發(fā)明的教義可用于固定單元。有時(shí)，根據(jù)喜好，用戶終端可被稱為訂戶單元、移動(dòng)站、移動(dòng)單元或在一些通信系統(tǒng)中被簡(jiǎn)單地稱為“用戶”或“訂戶(subscriber)”。
一般，來(lái)自衛(wèi)星116和118的波束覆蓋在預(yù)定波束模式下的不同地理區(qū)域。在不同頻率下的波束(也稱為FDMA信道或“子波束”)可被安排重疊相同區(qū)域。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員應(yīng)理解，可將用于多個(gè)衛(wèi)星的波束覆蓋或服務(wù)區(qū)設(shè)計(jì)成在給定區(qū)域內(nèi)完全或部分覆蓋，這依賴于通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和所提供的服務(wù)類型，以及是否獲得空間分集。
已提出多種多衛(wèi)星通信系統(tǒng)，以及采用大約48或更多衛(wèi)星并在LEO軌道中的8個(gè)不同軌道平面內(nèi)運(yùn)行以服務(wù)大量用戶終端的示例系統(tǒng)。然而，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員應(yīng)理解，如何將本發(fā)明的教義用于多種衛(wèi)星系統(tǒng)以及網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)，包括其它軌道距離和星座圖。
在圖1A中，示出一些可行的信號(hào)路徑用于通過(guò)衛(wèi)星116和118在用戶終端124和126之間進(jìn)行通信。用線140、142和145示出在衛(wèi)星116和118以及用戶終端124和126之間的衛(wèi)星-用戶終端通信鏈路。用線146、148、150和152示出在網(wǎng)關(guān)120和152及衛(wèi)星116和118間的網(wǎng)關(guān)一衛(wèi)星通信鏈路，網(wǎng)關(guān)120和122可用作單向或雙向通信系統(tǒng)或簡(jiǎn)單地將消息或數(shù)據(jù)傳遞到用戶終端124和126。
圖1B提供在通信系統(tǒng)100的網(wǎng)關(guān)122和用戶終端124之間的通信的附加細(xì)節(jié)。在用戶終端124和衛(wèi)星116之間的通信鏈路一般被稱為用戶鏈路，而一般將在網(wǎng)關(guān)122和衛(wèi)星116之間的鏈路稱為饋線鏈路。通信在前向饋線鏈路160上從網(wǎng)關(guān)122沿著“前向”方向前進(jìn)，然后在前向用戶鏈路162上，從衛(wèi)星116向下到用戶終端124。沿著“返回”或“反向”方向，通信在反向用戶鏈路164上，從用戶終端124向上到衛(wèi)星116，然后在反向饋線鏈路166上，從衛(wèi)星116向下到網(wǎng)關(guān)122。
在示例實(shí)施例中，網(wǎng)關(guān)122在前向鏈路160，162上利用頻分和極化多路復(fù)用，發(fā)送信息。將頻帶分成預(yù)定數(shù)量的頻率“信道”或“波束”。例如，運(yùn)用右旋圓極化(RHCP)將頻帶分成8個(gè)分開的16.5MHz“信道”或“波束”，并運(yùn)用左旋圓極化(LHCP)將頻帶分成8個(gè)分開的16.5MHz“信道”或“波束”。進(jìn)一步由預(yù)定數(shù)量的頻分多路復(fù)用(PDM)“子信道”或“子波束”形成這些頻率“信道”或“波束”。例如，反過(guò)來(lái)可用分開的16.5MHz信道形成上至13個(gè)FDM“子信道”或“子波束”，每個(gè)的帶寬為1.23MHz。每個(gè)FDM子信道可包括多個(gè)正交信道(也稱為沃爾什信道)，它們是運(yùn)用沃爾什碼建立的。大多數(shù)正交信道是話務(wù)信道，它們提供在用戶終端124和網(wǎng)關(guān)122之間的消息傳輸。其余正交信道包括導(dǎo)頻、同步和尋呼信道。
網(wǎng)關(guān)122在前向鏈路160、162上發(fā)送導(dǎo)頻信道，而且用戶終端124用它來(lái)捕獲子波束(CDMA載波)。
網(wǎng)關(guān)122在前向鏈路160、162上發(fā)送同步信道，而且上述同步信道包括用戶可在找到導(dǎo)頻信道之后讀取的重復(fù)的信息序列。需要該信息來(lái)使用戶終端124同步于分配給該子波束的網(wǎng)關(guān)122。通常由網(wǎng)關(guān)122在前向鏈路160、162上用尋呼信道來(lái)建立通信鏈路、告訴用戶終端124呼叫進(jìn)入、應(yīng)答嘗試接入系統(tǒng)的用戶終端并登記用戶終端。
用戶終端124在反向鏈路164、166上用接入信道“訪問(wèn)”網(wǎng)關(guān)122。這可以是在該系統(tǒng)上登記，建立通信鏈路，設(shè)置呼叫或確認(rèn)網(wǎng)關(guān)122的尋呼請(qǐng)求。
當(dāng)請(qǐng)求通信鏈路時(shí)(例如，當(dāng)設(shè)置呼叫時(shí))，在前向和反向鏈路上分配話務(wù)信道。在傳統(tǒng)電話呼叫期間，在用戶終端124和網(wǎng)關(guān)122之間的消息傳輸是通過(guò)話務(wù)信道的。
在反向方向，用戶終端124經(jīng)用戶鏈路164將信息發(fā)送到衛(wèi)星116。衛(wèi)星116接收來(lái)自多個(gè)用戶終端的這些信號(hào)(鏈路164)并對(duì)于衛(wèi)星-到-網(wǎng)關(guān)饋線鏈路166將它們一起頻分多路復(fù)用。
III.用戶終端收發(fā)機(jī)圖2示出在用戶終端124和126中使用的示例收發(fā)機(jī)200。收發(fā)機(jī)200用至少一根天線210來(lái)接收被傳遞到模擬接收機(jī)214的通信信號(hào)，在上述模擬接收機(jī)214處將它們下變頻、放大和數(shù)字化。通常用雙工器元件212允許相同天線提供發(fā)送和接收功能。然而，一些系統(tǒng)采用分立的天線來(lái)在不同發(fā)送和接收頻率下進(jìn)行操作。
將由模擬接收機(jī)214輸出的數(shù)字通信信號(hào)傳遞到至少一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)216A和至少一個(gè)搜索器接收機(jī)218。對(duì)于熟悉相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，根據(jù)收發(fā)機(jī)復(fù)雜度的可接收程度，可用附加的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)216B-216N來(lái)獲得所需的信號(hào)分集等級(jí)是顯而易見的。
至少將一個(gè)用戶終端控制處理器220耦合到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)216A-216N和搜索器接收機(jī)218?？刂铺幚砥?20除了提供其它功能，還提供基本數(shù)字處理、定時(shí)、功率和越區(qū)切換控制或協(xié)調(diào)和選擇用于信號(hào)載波的頻率的功能?？刂铺幚砥?20通常執(zhí)行的另一個(gè)基本控制功能是選擇或操縱偽噪聲(PN)碼序列或用來(lái)處理通信信號(hào)波形的正交函數(shù)。由控制處理器220進(jìn)行的信號(hào)處理可包括確定相關(guān)信號(hào)強(qiáng)度并計(jì)算各相關(guān)信號(hào)參數(shù)、這種計(jì)算信號(hào)參數(shù)(諸如，定時(shí)和頻率)可包括運(yùn)用附加或分立的專用電路來(lái)在測(cè)量或改進(jìn)分配控制測(cè)量資源過(guò)程中提供增加的效率或速度。
把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)216A-216N的輸出耦合到在用戶終端內(nèi)的數(shù)字基帶電路222。用戶數(shù)字基帶電路222包括用來(lái)將信息傳遞到用戶終端用戶或傳遞來(lái)自它的信息的處理和呈現(xiàn)(presentation)元件。即，信號(hào)或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件(諸如，短暫或長(zhǎng)期數(shù)字存儲(chǔ)器)；輸入和輸出裝置(諸如，顯示屏、揚(yáng)聲器、鍵盤終端和聽筒)；A/D元件、聲碼器和其它語(yǔ)音和模擬數(shù)字處理元件，以及其它等，所有運(yùn)用在現(xiàn)有技術(shù)中已知的元件形成用戶數(shù)字基帶電路222的部件。如果采用分集數(shù)字處理，那么用戶數(shù)字基帶電路222可包括分集組合器和譯碼器、這些元件中的一些還可在控制處理器220的控制下或與之通信中進(jìn)行操作。
當(dāng)準(zhǔn)備語(yǔ)音或其它數(shù)據(jù)作為通過(guò)用戶終端始發(fā)的輸出消息或通信信號(hào)時(shí)，用戶數(shù)字基帶電路用來(lái)接收、存儲(chǔ)、處理和準(zhǔn)備傳輸所需的數(shù)據(jù)。用戶數(shù)字基帶電路222向在控制處理器220的控制下操作的發(fā)送調(diào)制器226提供該數(shù)據(jù)。把發(fā)送調(diào)制器226的輸出傳遞到功率控制器228，它向發(fā)送功率放大器230提供輸出功率控制用于最后將輸出信號(hào)從天線210發(fā)送到網(wǎng)關(guān)。
收發(fā)機(jī)220還可在通信路徑中采用預(yù)校正元件232來(lái)調(diào)節(jié)出局信號(hào)的頻率。這可運(yùn)用已知的傳輸波形的上下變頻技術(shù)來(lái)完成。另一方面，預(yù)校正元件232可形成頻率選擇或控制機(jī)制部分用于用戶終端的模擬上變頻和調(diào)制階段(230)，從而在一個(gè)步驟中用適當(dāng)調(diào)節(jié)的頻率將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成所需傳輸頻率。
收發(fā)機(jī)200還可在傳輸路徑中采用預(yù)校正元件232來(lái)調(diào)節(jié)出局信號(hào)的定時(shí)。這可運(yùn)用在發(fā)送波形中添加或減去延遲的已知技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
用信號(hào)校正元件來(lái)構(gòu)成數(shù)字接收機(jī)216A-N和搜索器接收機(jī)218以解調(diào)和跟蹤特定信號(hào)。搜索器接收機(jī)218用來(lái)搜索導(dǎo)頻信號(hào)，或者其它相關(guān)固定模式強(qiáng)信號(hào)，同時(shí)數(shù)字接收機(jī)216A-N用來(lái)解調(diào)與檢測(cè)到的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)的其它信號(hào)。因此，可監(jiān)測(cè)這些單元的輸出來(lái)確定在導(dǎo)頻信號(hào)或其它信號(hào)中的能量或頻率。這些接收機(jī)還采用頻率跟蹤元件，其中可監(jiān)測(cè)這些元件來(lái)向控制處理其220提供當(dāng)前頻率和定時(shí)信號(hào)用于要解調(diào)的信號(hào)。
控制處理器220用這些信息來(lái)適當(dāng)?shù)卮_定將接收到的信號(hào)從振蕩器頻率偏置到什么程度，以將它定標(biāo)到相同頻帶。按照需要，可將與頻率誤差和多普勒偏移相關(guān)的這個(gè)和其它信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)元件236中。
IV.網(wǎng)關(guān)收發(fā)機(jī)圖3示出在網(wǎng)關(guān)120和122中用到的示例收發(fā)機(jī)裝置300。如圖3所示的網(wǎng)關(guān)120、122部分具有與天線310相連的一個(gè)或多個(gè)模擬接收機(jī)314，用于接收通信信號(hào)，然后運(yùn)用現(xiàn)有技術(shù)中已知的各種方法對(duì)這些信號(hào)下變頻、放大和數(shù)字化。在一些通信系統(tǒng)中使用多個(gè)天線310。提供由模擬接收機(jī)314輸出的數(shù)字化信號(hào)作為到至少一個(gè)數(shù)字接收機(jī)模塊(一般用虛線324表示)的輸入。
每個(gè)數(shù)字接收機(jī)模塊324都對(duì)應(yīng)于信號(hào)處理元件，用于管理在網(wǎng)關(guān)120、122和一個(gè)用戶終端124、126之間的通信，雖然在現(xiàn)有技術(shù)中已知各種變化。一個(gè)模擬接收機(jī)314可為多個(gè)數(shù)字接收機(jī)模塊324提供輸入，以及在網(wǎng)關(guān)120、122中通常使用大量這種模塊來(lái)容納在任何給定時(shí)刻處理的所有衛(wèi)星波束和可能的分集模式信號(hào)每個(gè)數(shù)字接收機(jī)模塊324都具有一個(gè)或多個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)316和搜索接收機(jī)318。搜索器接收機(jī)318一般搜索適當(dāng)?shù)男盘?hào)分集模式的而不是導(dǎo)頻信號(hào)。在通信系統(tǒng)中實(shí)施的情況下，多個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)316A-316N用于分集信號(hào)接收。
向后來(lái)的基帶處理元件322提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)316的輸出，其中上述元件322包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的裝置，這里不再進(jìn)一步詳細(xì)描述。示例基帶裝置包括分集組合器和解碼器來(lái)將多路徑信號(hào)組合成用于每個(gè)用戶的一個(gè)輸出。示例基帶裝置還包括接口電路，用于向數(shù)字交換機(jī)或網(wǎng)絡(luò)提供輸出數(shù)據(jù)。多種其它已知的元件(諸如(但不局限于)聲碼器、數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)交換和存儲(chǔ)元件)可形成一部分基帶處理元件322。這些元件進(jìn)行操作以控制或指揮數(shù)據(jù)信號(hào)到一個(gè)或多個(gè)發(fā)送模塊334的傳遞。
將發(fā)送到用戶終端的每個(gè)信號(hào)都耦合到一個(gè)或多個(gè)適當(dāng)發(fā)送模塊334。傳統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)用多個(gè)這樣的發(fā)送模塊334來(lái)一次向多個(gè)用戶終端124、126提供服務(wù)，而且一次向幾個(gè)衛(wèi)星和波束提供服務(wù)。用現(xiàn)有技術(shù)中已知的因素確定網(wǎng)關(guān)120、122使用的發(fā)送模塊334的數(shù)量，上述因素包括系統(tǒng)復(fù)雜度、看得見的衛(wèi)星數(shù)量、用戶容量、所選分集程度，等。
每個(gè)發(fā)送模塊334都包括發(fā)送調(diào)制器326，用于對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)展頻譜調(diào)制。發(fā)送調(diào)制器326具有耦合到數(shù)字發(fā)送功率控制器328的輸出端，上述控制器控制用于出局?jǐn)?shù)字信號(hào)的發(fā)送功率。數(shù)字發(fā)送功率控制器328將最小電平的功率用于減小干擾和資源分配，但是當(dāng)需要補(bǔ)償傳輸路徑中的衰減和其它路徑傳遞特征時(shí)，采用適當(dāng)電平的功率。這種代碼參數(shù)還可形成在網(wǎng)關(guān)122、124中用到的一個(gè)或多個(gè)控制處理器或存儲(chǔ)元件的功能性部分。
發(fā)送功率控制器328的輸出被傳遞到加法器336，在此將它與來(lái)自其它發(fā)送模塊的輸出相加。這些輸出是在與發(fā)送功率控制器328的輸出相同的頻率下并在相同的波束內(nèi)，被發(fā)送到其它用戶終端124、126的信號(hào)。向模擬發(fā)射機(jī)338提供加法器336的輸出用于數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換到適當(dāng)?shù)腞F載波頻率、進(jìn)一步放大和輸出到一個(gè)或多個(gè)天線340用于輻射到用戶終端124、126。根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜度和結(jié)構(gòu)，天線310和340可以是相同的天線。
至少一個(gè)網(wǎng)關(guān)控制處理器320被耦合到接收機(jī)模塊324、發(fā)送模塊334和基帶電路322；這些元件可以相互物理隔開?？刂铺幚砥?20提供命令和控制信號(hào)來(lái)實(shí)行一些功能，諸如(但不局限于)，信號(hào)處理、定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生、功率控制、越區(qū)切換控制、分集組合和系統(tǒng)接口。此外，控制處理器320分配PN擴(kuò)展碼、正交碼序列和特定發(fā)射機(jī)以及接收機(jī)以在用戶通信中使用。
擴(kuò)展處理器320還控制導(dǎo)頻、同步和尋呼信道信號(hào)的產(chǎn)生和功率，并控制它們與發(fā)送功率控制器328的耦合。導(dǎo)頻信道只是一種信號(hào)，它未被數(shù)據(jù)調(diào)制，而且可用重復(fù)不變的模式或不變化的幀結(jié)構(gòu)類型(模式)或音調(diào)類型輸入到發(fā)送調(diào)制器326。即，用于形成對(duì)于導(dǎo)頻信號(hào)的信道的正交函數(shù)、沃爾什碼一般具有恒定值(諸如，全1或0)或已知的重復(fù)模式(諸如，交替的(interspersed)1和0的結(jié)構(gòu)模式)。這有效地導(dǎo)致只發(fā)送由PN發(fā)生器332采用的PN擴(kuò)展碼。
雖然可直接將控制處理器320耦合到一個(gè)模塊(諸如，發(fā)送模塊324或接收模塊34)的元件，但是每個(gè)模塊一般包括模塊專用處理器(諸如發(fā)送處理器330或接收處理器321)，它控制該模塊的元件。于是，在較佳實(shí)施例中，控制處理器320被耦合到發(fā)送處理器330和接收處理器321(如圖3所示)。通過(guò)這種方法，單個(gè)控制處理器320可更加有效地控制大量模塊和資源的操作。發(fā)送處理器330控制導(dǎo)頻、同步、尋呼信號(hào)、話務(wù)信道信號(hào)和任何其它信道信號(hào)的產(chǎn)生以及信號(hào)功率，并控制它們各自到功率控制器328的耦合。接收機(jī)處理器321控制搜索、用于解調(diào)的PN擴(kuò)展碼、和監(jiān)測(cè)接收功率。
對(duì)于某些操作(諸如，共享資源功率控制)，網(wǎng)關(guān)120和122接收信息，諸如接收信號(hào)強(qiáng)度、頻率測(cè)量或通信信號(hào)中來(lái)自用戶終端的其它接收信號(hào)參數(shù)。接收處理器321可根據(jù)數(shù)據(jù)接收機(jī)316的經(jīng)解調(diào)輸出導(dǎo)出該信息。另一方面，可檢測(cè)該信息，在由控制處理器320或接收處理器321監(jiān)測(cè)的信號(hào)中的預(yù)定位置處發(fā)生，并將它傳遞到控制處理器320。控制處理器320用該信息來(lái)控制信號(hào)的定時(shí)和頻率，其中運(yùn)用發(fā)送功率控制器328和模擬發(fā)射機(jī)338發(fā)送和處理該信號(hào)。
V.衛(wèi)星波束模式一般，來(lái)自衛(wèi)星116和118的波束覆蓋在預(yù)定波束模式下不同的地理區(qū)域。例如，對(duì)于熟悉相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，由相控陣列波束形成天線形成衛(wèi)星波束是顯而易見的。圖4示出示例衛(wèi)星波束模式(已知為腳印)。如圖4所示，示例衛(wèi)星腳印400包括16個(gè)波束401-416。具體而言，衛(wèi)星腳印400包括內(nèi)波束(波束401)、中間波束(波束402-407)和外波束(波束408-416)。每個(gè)波束401-416覆蓋特定地理區(qū)域，雖然通常有一些波束重疊。此外，在不同頻率下的波束(還稱為FDMA信道或“子波束”)還可直接重疊相同區(qū)域?？蓪⒂糜诙鄠€(gè)衛(wèi)星的波束覆蓋或服務(wù)區(qū)域設(shè)計(jì)成根據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及所提供的服務(wù)類型和是否獲得空間分集，在給定區(qū)域內(nèi)完全或部分重疊。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，將不同波束模式用于前向和反向通信鏈路。然而，前向和反向通信鏈路的波束模式可以是相同的，這不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。
波束強(qiáng)度根據(jù)各個(gè)波束而不同。具體地說(shuō)，波束強(qiáng)度在波束的中心處(也稱為波束的“瞄準(zhǔn)線”)最強(qiáng)。圖4中，用戶終端420位于波束405的瞄準(zhǔn)線。通常，最差的接收位置(此處，波束強(qiáng)度最弱)是在波束的“邊緣”。在圖4中，示出用戶終端422位于波束405的邊緣。
通常，一個(gè)波束的邊緣是在第二波束的邊緣。例如，用戶終端422除了在波束405的邊緣之外，還大約處在波束413的邊緣。所謂處在兩個(gè)波束的邊緣，用戶422位于在兩個(gè)波束之間的等強(qiáng)度的軌跡(equi-strenth locus)上等。強(qiáng)度軌跡一般被設(shè)計(jì)在每?jī)蓚€(gè)波束的預(yù)定點(diǎn)，諸如，3dB點(diǎn)(也被稱為半功率點(diǎn))。即，在每個(gè)波束的邊緣處的每個(gè)波束的信號(hào)功率大約比每個(gè)波束的中心處的功率小3dB。這意味著，在傳統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，為了讓波束405或波束413的信道服務(wù)用戶終端422(在邊緣處)，信道必須在大約比向在最佳位置(在瞄準(zhǔn)線處)的用戶終端提供服務(wù)所需的功率高3dB的功率下進(jìn)行操作。換句話說(shuō)，為了服務(wù)用戶終端422，波束405的波束強(qiáng)度應(yīng)比服務(wù)用戶終端420所需的功率高出大約3dB。
圖5詳細(xì)示出波束405的覆蓋區(qū)域。示出用網(wǎng)格將波束405分成地理區(qū)域。為了討論起見，假設(shè)這些地理區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域(例如，區(qū)域502、504和520)都是大約100英里寬，而且整個(gè)波束覆蓋405大約1000英里寬。如上所述，位于系統(tǒng)波束覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶終端可需要對(duì)于它們所位于的地理區(qū)域特定的信息。例如，用戶終端420、424可能需要對(duì)地理區(qū)域520特定的信息。相反，用戶終端422需要對(duì)于地理區(qū)域522特定的區(qū)域。
VI.本發(fā)明的較佳實(shí)施例下面詳細(xì)描述的一個(gè)較佳實(shí)施例。雖然討論具體步驟、結(jié)構(gòu)和布局，但是應(yīng)理解，這只是為了說(shuō)明而已。熟悉相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到可用其它步驟、結(jié)構(gòu)和布局，而不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。本發(fā)明可用于多種無(wú)線信息和通信系統(tǒng)，包括用于定位的那些系統(tǒng)。
如上所述，需要一種系統(tǒng)和方法來(lái)將公共信息發(fā)送到在相對(duì)較小地理區(qū)域內(nèi)的多個(gè)授權(quán)用戶。為了減小信道干擾、增加容量和保存功率，可將系統(tǒng)和方法設(shè)計(jì)成將最小量的功率用于發(fā)送公共信息用的信道。
圖7示出在較佳實(shí)施例中本發(fā)明的操作流程圖。
1.產(chǎn)生對(duì)于地理區(qū)域的公共數(shù)據(jù)信道列表在將公共信息發(fā)送到位于相對(duì)較小地理區(qū)域內(nèi)的大量授權(quán)用戶過(guò)程中的第一步驟(704)是確定網(wǎng)關(guān)用哪些波束來(lái)覆蓋地理區(qū)域，以及網(wǎng)關(guān)用哪些信道來(lái)發(fā)送公共信息。即，如果預(yù)先知道將公共信息發(fā)送到的地理區(qū)域的邊界，那么預(yù)先確定用于發(fā)送公共信息的信道的精確標(biāo)識(shí)。下面，將這些用來(lái)發(fā)送公共信息的信道稱為“公共數(shù)據(jù)信道”?？蓪⒐矓?shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)格式化為列表。圖6的列表600是這種列表的一個(gè)例子，這里用來(lái)列出對(duì)地理區(qū)域520是特定的公共數(shù)據(jù)信道。
在一個(gè)實(shí)施例中，如在列表600中所示，公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)包括在特定時(shí)間內(nèi)用哪個(gè)衛(wèi)星、波束、頻率和信道來(lái)將公共信息發(fā)送到特定地理區(qū)域。如果用多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道來(lái)將公共信息發(fā)送到特定地理區(qū)域，那么列表600包括多個(gè)數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)。例如，在時(shí)刻t1，第一公共數(shù)據(jù)信道602、第二公共數(shù)據(jù)信道604和第N個(gè)公共數(shù)據(jù)信道610，所有都發(fā)送公共數(shù)據(jù)信息到地理區(qū)域520。識(shí)別公共數(shù)據(jù)信道必須的信息取決于用什么類型的衛(wèi)星訪問(wèn)方法。例如，如果用CDMA，那么需要正交信道的標(biāo)識(shí)(這里必須用發(fā)送公共信息的沃爾什(碼)信道)。如果使用時(shí)分多址(TDMA)，那么必須識(shí)別公共數(shù)據(jù)信道的時(shí)隙。如果用到頻分多址(FDMA)，那么必須識(shí)別公共數(shù)據(jù)信道的頻率。
在較佳實(shí)施例，本發(fā)明用于基于衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其中在上述系統(tǒng)中衛(wèi)星相對(duì)于地球表面上的點(diǎn)不是靜止的。應(yīng)注意，如果用來(lái)發(fā)送公共數(shù)據(jù)信道的衛(wèi)星是與地球的相對(duì)位置不變的(geosynchronous)，意味著與地球旋轉(zhuǎn)同步，列表600可具有不變的值或內(nèi)容，因?yàn)樾l(wèi)星可無(wú)限期地覆蓋相同地理區(qū)域。然而，在基于衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，其中上述衛(wèi)星相對(duì)于地球表面上的點(diǎn)不是靜止的，由給定衛(wèi)星和給定波束覆蓋的地理區(qū)域在經(jīng)常改變。結(jié)果，某一時(shí)刻定位在特定衛(wèi)星的特定波束內(nèi)的用戶終端在下一時(shí)刻定位在相同衛(wèi)星的不同波束內(nèi)，和/或在不同衛(wèi)星的不同波束內(nèi)。具體地說(shuō)，在時(shí)刻t1(612)覆蓋地理區(qū)域的衛(wèi)星波束在時(shí)刻t2(614)(例如，t1＋2分鐘)可不覆蓋相同地理區(qū)域。于是，在較佳實(shí)施例中，列表600是動(dòng)態(tài)的并隨著時(shí)間變化的。
如上所述，在列表600的公共數(shù)據(jù)信道602、604和610上發(fā)送的公共信息對(duì)于地理區(qū)域520是特定的。對(duì)于地理區(qū)域504，可存在另一個(gè)列表，其中該列表對(duì)于地理區(qū)域504是特定的。類似的，對(duì)于地理區(qū)域502、522等，可存在列表。
重要的是，注意用戶終端420和424需要相同的公共信息，因?yàn)樗鼈兾挥谙嗤乩韰^(qū)域520內(nèi)。相反，在地理區(qū)域522內(nèi)的用戶終端422需要不同公共信息。于是，“公共信息”意味著信息對(duì)于位于一個(gè)或多個(gè)鄰接波束內(nèi)的特定地理區(qū)域或用戶終端組是公共或特定的。
在網(wǎng)關(guān)或在中心點(diǎn)產(chǎn)生列表600，而且饋送到網(wǎng)關(guān)。列表600可包括期望用于延伸到將來(lái)任何時(shí)間(例如，2分鐘、2小時(shí)、2天，等)的公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)，受到的限止只是衛(wèi)星從它們的名義軌道的慢漂移和校正。
用于發(fā)送與特定地理區(qū)域相關(guān)的公共信息的衛(wèi)星數(shù)量以及公共數(shù)據(jù)信道的數(shù)量根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)而變化。一般，附加公共數(shù)據(jù)信道只是在其它波束中的信道，即，每個(gè)波束的一個(gè)公共數(shù)據(jù)信道，它與地面上的所需目標(biāo)區(qū)域重疊。例如，當(dāng)三個(gè)衛(wèi)星中的每個(gè)衛(wèi)星都具有覆蓋特定地理區(qū)域的波束時(shí)，如果需要最大分集和冗余度，那么所有三個(gè)衛(wèi)星都應(yīng)發(fā)送與特定地理區(qū)域相關(guān)的公共信息。在多于一個(gè)公共數(shù)據(jù)信道上發(fā)送公共信息能使用戶終端組合多個(gè)信號(hào)的信噪比(如下面參照?qǐng)D8所示)，從而增加接收到的公共信息的精確度。在分集和冗余度不重要的情況下，可只用一個(gè)衛(wèi)星來(lái)發(fā)送公共信息。此外，每個(gè)衛(wèi)星可在多于一個(gè)的公共數(shù)據(jù)信道上發(fā)送公共信息，雖然一般這不太有用。
2.將公共信息發(fā)送到地理區(qū)域如步驟708所示，一旦選擇用于覆蓋地理區(qū)域的波束，可在公共數(shù)據(jù)信道上把公共信息發(fā)送到地理區(qū)域?？梢栽诠矓?shù)據(jù)信道上連續(xù)發(fā)送對(duì)地理區(qū)域(諸如，區(qū)域520)特定的公共信息。運(yùn)用列表600，網(wǎng)關(guān)知道在特定時(shí)刻，在哪些衛(wèi)星、波束、頻率和信道上發(fā)送公共信息。在另一個(gè)實(shí)施例中，保存功率的方法是網(wǎng)關(guān)不在公共數(shù)據(jù)信道上發(fā)送對(duì)地理區(qū)域特定的公共信息，直至在地理區(qū)域中的至少一個(gè)用戶向網(wǎng)關(guān)登記。
用戶終端應(yīng)知道哪些公共數(shù)據(jù)信道對(duì)地理區(qū)域是特定的，從而用戶知道可捕獲那些信道，從而在那些信道上接收公共信息。在一個(gè)實(shí)施例中，位于波束覆蓋去405內(nèi)的任何用戶終端都能接收對(duì)于位于波束覆蓋區(qū)405內(nèi)的任一地理區(qū)域(例如，502、504、520和522)特定的公共數(shù)據(jù)信道，如果提供有所需的信息。較佳實(shí)施例只向位于波束覆蓋區(qū)(例如，405)的特定地理區(qū)域(例如，520)內(nèi)的用戶終端提供對(duì)用戶終端的地理區(qū)域(例如，520)特定的公共信息。
如下面所解釋的那樣，在網(wǎng)關(guān)向用戶終端提供公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)之前，可需要鑒定用戶終端。此外，用戶終端可需要適當(dāng)?shù)慕饷苊荑€來(lái)讀取公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)和/或公共信息。
3.向網(wǎng)關(guān)登記用戶終端在步驟712中，用戶終端向網(wǎng)關(guān)登記。登記至少用于兩個(gè)目的。第一個(gè)目的是向網(wǎng)關(guān)提供用戶終端的位置，從而網(wǎng)關(guān)知道用戶終端應(yīng)接收哪個(gè)公共信息，以及應(yīng)向用戶終端提供哪個(gè)公共數(shù)據(jù)信道標(biāo)識(shí)。第二個(gè)目的是鑒定用戶終端對(duì)通信系統(tǒng)的訪問(wèn)。
網(wǎng)關(guān)確定用戶終端的位置至少有兩個(gè)方法。在一個(gè)實(shí)施例中，用戶終端包括全球定位衛(wèi)星(GPS)接收機(jī)，如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣。運(yùn)用GPS接收機(jī)，用戶終端可確定它的位置并將該位置傳送到網(wǎng)關(guān)?？蓪⒂脩艚K端的位置從用戶終端傳送到網(wǎng)關(guān)作為在接入信道上插在其它信號(hào)中的接入探測(cè)(access probe)或作為分開的信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)從用戶終端發(fā)送到網(wǎng)關(guān)的信息，網(wǎng)關(guān)可確定用戶終端的位置。在美國(guó)專利號(hào)5,126,748(1992年6月30日頒布，名為“雙衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和方法”)、美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?8/732,725(1998年6月23日申請(qǐng),名為“運(yùn)用兩個(gè)近地球軌道衛(wèi)星的無(wú)歧義(unambiguous)定位”)、美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?8/732,722(1996年9月30日，名為“運(yùn)用兩個(gè)近地球軌道衛(wèi)星的無(wú)源定位)和美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?8/723,751(1996年9月30日，名為“運(yùn)用一個(gè)近地球軌道衛(wèi)星定位”)中描述可用于確定用戶終端的位置的系統(tǒng)和方法的例子，上述每個(gè)專利申請(qǐng)都已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并作為參考資料在此引入。這些專利申請(qǐng)討論運(yùn)用信息(諸如，發(fā)送到和來(lái)自用戶終端的通信信號(hào)的特征，以及已知的衛(wèi)星位置和速度)確定用戶終端的位置。
在較佳實(shí)施例中，當(dāng)用戶開通用戶終端時(shí)，從用戶終端將登記請(qǐng)求發(fā)送到網(wǎng)關(guān)，上述登記請(qǐng)求包括用戶終端的標(biāo)識(shí)，有可能的話，還包括位置)。在一個(gè)實(shí)施例中，登記請(qǐng)求是通過(guò)接入信道從用戶終端發(fā)送到網(wǎng)關(guān)的接入探測(cè)。當(dāng)用戶終端不使用話務(wù)信道時(shí)，在相關(guān)技術(shù)中已知的接入信道提供從用戶終端到網(wǎng)關(guān)的通信。一個(gè)或多個(gè)接入信道一般與尋呼信道成對(duì)。在CDMA系統(tǒng)中，反向鏈路上的每個(gè)接入信道由不同的長(zhǎng)PN碼區(qū)分。在接入信道上發(fā)送的常規(guī)接入信道消息提供了呼叫始發(fā)(orgination)，對(duì)尋呼響應(yīng)和登記。網(wǎng)關(guān)在接入信道的相關(guān)尋呼信道上用一消息響應(yīng)于在特定接入信道上的發(fā)送。類似地，用戶終端通過(guò)在相關(guān)接入信道之一上進(jìn)行發(fā)送而響應(yīng)于尋呼信道消息。
根據(jù)用戶終端的位置和標(biāo)識(shí)，網(wǎng)關(guān)檢查列表數(shù)據(jù)庫(kù)或者其它查詢機(jī)制，來(lái)看用戶終端請(qǐng)求哪個(gè)公共信息。即，網(wǎng)關(guān)根據(jù)用戶終端位于的地理區(qū)域或其它已知根據(jù)(例如，根據(jù)組成員關(guān)系)，確定要求哪個(gè)公共信息。此外，網(wǎng)關(guān)可至少根據(jù)用戶終端的標(biāo)識(shí)，確定是否允許用戶終端訪問(wèn)公共信息。
在一個(gè)實(shí)施例中，必須在網(wǎng)關(guān)將公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)發(fā)送到用戶終端之前，鑒定用戶終端。該鑒定可簡(jiǎn)單地基于用戶終端的標(biāo)識(shí)。當(dāng)用戶終端的用戶的身份相對(duì)不太重要，那么該實(shí)施例是較佳的。
在另一個(gè)實(shí)施例中，網(wǎng)關(guān)把詢問(wèn)(challenge)發(fā)送到用戶終端并將用戶的/用戶終端的響應(yīng)與期望的鑒定簽名相比較，從而證實(shí)用戶的/用戶終端的真實(shí)性(authenticity)?；镜蔫b定詢問(wèn)包括證明一個(gè)人的身份的方法。特別是，它可包括簡(jiǎn)單的密碼、共享秘密(例如，媽媽的少女名)、密碼鑒定協(xié)議、生物統(tǒng)計(jì)測(cè)試(例如，視網(wǎng)膜掃描)或任何其它鑒定技術(shù)。此外，可用與在阻止克隆的傳統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中執(zhí)行的相同方法來(lái)執(zhí)行鑒定。鑒定的完善度(sophistication)應(yīng)與未授權(quán)用戶取得訪問(wèn)系統(tǒng)相關(guān)的冒險(xiǎn)程度直接相關(guān)。根據(jù)鑒定處理，用戶終端必須足夠老道地接受對(duì)詢問(wèn)的響應(yīng)輸入并將響應(yīng)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)。例如，如果尋呼要求視網(wǎng)膜掃描，那么用戶終端必須包括視網(wǎng)膜掃描裝置。如果詢問(wèn)要求密碼，那么用戶終端必須包括鍵盤。
此外，可對(duì)公共信息加密，從而試圖獲得公共數(shù)據(jù)信道的未授權(quán)的用戶終端不能解密公共信息。即，如果加密公共信息，那么只有具有適當(dāng)解密密鑰的用戶終端才能解密公共信息?？捎迷诂F(xiàn)有技術(shù)中已知的各種加密和解密技術(shù)。
如上所述，為了保存功率，網(wǎng)關(guān)可等待，直至在網(wǎng)關(guān)在公共數(shù)據(jù)信道上將公共信息發(fā)送到地理區(qū)域之前，在地理區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)用戶向網(wǎng)關(guān)登記。為了進(jìn)一步保存功率，當(dāng)用戶終端不再要求公共信息時(shí)，可要求用戶終端向網(wǎng)關(guān)退出登記或結(jié)束發(fā)送(sing-off)。通過(guò)使用戶終端退出登記，網(wǎng)關(guān)可知道在特定地理區(qū)域內(nèi)有多少用戶，從而當(dāng)在特定地理區(qū)域內(nèi)沒(méi)有任何登記的用戶時(shí)，可不用公共數(shù)據(jù)信道或懸掛對(duì)它們的使用。另一方面，當(dāng)在特定地理區(qū)域內(nèi)沒(méi)有任何登記用戶時(shí)，網(wǎng)關(guān)可向一些其它用戶分配這些信道。
此外，由于當(dāng)用戶終端登記時(shí)，網(wǎng)關(guān)可確定用戶終端的位置，所以網(wǎng)關(guān)可根據(jù)用戶終端的位置調(diào)整公共數(shù)據(jù)信道的強(qiáng)度。此外，如果在地理區(qū)域內(nèi)的用戶終端都是在較小的、明確的子區(qū)域內(nèi)(諸如，地理區(qū)域的相同角落，那么可相應(yīng)地減小發(fā)送公共信息的公共數(shù)據(jù)信道的數(shù)量。下面討論另一種保存功率的方法。
4.向用戶終端提供公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)為了接收對(duì)用戶終端的地理區(qū)域特定的公共信息，用戶終端必須提供有發(fā)送公共信息的公共數(shù)據(jù)信道的相關(guān)標(biāo)識(shí)。于是，在步驟714中，向用戶終端提供公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)。在較佳實(shí)施例中，響應(yīng)于用戶終端的登記請(qǐng)求，將該信息(公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí))從網(wǎng)關(guān)發(fā)送到用戶終端。當(dāng)然，網(wǎng)關(guān)可限定將該信息發(fā)送到那些已被鑒定的戶終端。此外，可加密該信息，從而只有那些具有適當(dāng)解密密鑰的用戶終端才解密公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)。
如上所述，列表600包括與地理區(qū)域520相關(guān)并與用戶終端420和424相關(guān)的公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)。一旦適當(dāng)鑒定用戶終端420，網(wǎng)關(guān)響應(yīng)于用戶終端的登記請(qǐng)求，向用戶終端420發(fā)送在列表600中的至少一個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)。在一個(gè)實(shí)施例中，網(wǎng)關(guān)簡(jiǎn)單地向用戶終端420發(fā)送一部分列表600。即，如果用戶終端420在時(shí)刻t1(612)登記，那么網(wǎng)關(guān)可發(fā)送一部分列表600，它包括在唯一時(shí)刻t1(612)與地理位置520相關(guān)的公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)。另一方面，一部分列表600可包括在時(shí)刻t1(612)、t2(614)等的公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)。
在一個(gè)實(shí)施例中，網(wǎng)關(guān)通過(guò)尋呼信道把公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)發(fā)送到用戶終端420，其中尋呼信道與接入信道相關(guān)，而用戶終端420最初在上述接入信道上發(fā)送登記請(qǐng)求接入探測(cè)。如上所述，用戶終端420包括信號(hào)或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件(諸如，短暫或長(zhǎng)期數(shù)字存儲(chǔ)器)。當(dāng)用戶終端420接收至少一個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)時(shí)，用戶終端將標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)元件中。
在步驟718中，用戶終端420運(yùn)用公共數(shù)據(jù)信道的接收標(biāo)識(shí)以及其它已知的信息獲得至少一個(gè)公共數(shù)據(jù)信道。具體地說(shuō)，運(yùn)用公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)，在用戶終端420中的搜索器接收機(jī)218搜索并捕獲至少一個(gè)公共數(shù)據(jù)信道。
在步驟720中，一旦用戶終端420捕獲至少一個(gè)公共數(shù)據(jù)信道，它就開始接收公共信息。如上所述，如果加密公共信息，那么用戶終端420必須還用適當(dāng)?shù)慕饷苊荑€來(lái)讀取公共信息。
如上所述，由于在較佳實(shí)施例中用到的衛(wèi)星相對(duì)于在地球表面上的地理區(qū)域不上靜止的，所以將公共信息發(fā)送到特定地理區(qū)域的公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)隨著時(shí)間變化。于是，關(guān)于公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)變化，必須更新用戶終端。否則，一旦發(fā)送公共數(shù)據(jù)信道(用戶終端在時(shí)刻t1捕獲)的波束不再覆蓋用戶終端所位于的地理區(qū)域(例如，在時(shí)刻t2)，那么用戶終端將不能接收公共信息。
在較佳實(shí)施例中，不時(shí)(不必要是定期的)將表示一部分列表600的數(shù)據(jù)從網(wǎng)關(guān)發(fā)送到用戶終端420。網(wǎng)關(guān)發(fā)送一部分列表600的頻率至少依賴兩個(gè)因素。第一個(gè)因素是衛(wèi)星和地球的相關(guān)移動(dòng)。另一方面，所捕獲的公共數(shù)據(jù)信道超出(go out of)用戶終端420范圍的速度有多快也影響將一部分列表600發(fā)送到用戶終端420的頻率。第二因素是在多久的將來(lái)列表600的每一部分是相關(guān)。換句話說(shuō)，被發(fā)送到用戶終端420的列表600部分可包括可在接下去的2小時(shí)內(nèi)或者只在接下去的10分鐘內(nèi)獲得的所有公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)。如果該部分列表600只在10分鐘內(nèi)相關(guān)，那么它比如果列表600在2小時(shí)內(nèi)相關(guān)需要更頻繁地被發(fā)送到用戶終端420。此外，由于網(wǎng)關(guān)知道用戶終端420的大致部分，所以網(wǎng)關(guān)可等待向用戶終端420發(fā)送一部分列表600，直至用戶終端420所要求的公共數(shù)據(jù)信道將要超出用戶終端420的范圍。
然而，雖然特別是一個(gè)人可以延遲發(fā)送列表更新信息直至在一區(qū)域內(nèi)的第一用戶看見當(dāng)前波束超出范圍，而且列表上不再剩下什么，實(shí)際上系統(tǒng)不大可能用這種方法。系統(tǒng)不大可能想等這么久并冒著由于缺乏波束分配而丟失信號(hào)捕獲的險(xiǎn)。應(yīng)由系統(tǒng)或在系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)常充分地廣播列表更新，從而每個(gè)用戶在列表中所剩的波束至少比當(dāng)前用來(lái)防御(guard against)丟失捕獲所用的波束至少要多一個(gè)或兩個(gè)。
注意，如果由于衛(wèi)星能夠無(wú)限期地覆蓋相同地理區(qū)域，所以用來(lái)發(fā)送公共數(shù)據(jù)信道的衛(wèi)星是與地球的相對(duì)位置不變的，而且列表600具有不變值或內(nèi)容，那么只需將列表600發(fā)送到用戶終端200一次。
在一個(gè)實(shí)施例中，在公共數(shù)據(jù)信道上多路復(fù)用一部分列表600以及公共信息。用另一種方式說(shuō)，公共信息可包括一部分列表600和“合用線(partyline)”數(shù)據(jù)。合用線數(shù)據(jù)對(duì)用戶終端的地理區(qū)域是特定的信息。合用線數(shù)據(jù)可以是經(jīng)常改變的，而且需要經(jīng)常更新的信息。合用線數(shù)據(jù)的例子包括電離層延遲信息和軍隊(duì)行動(dòng)命令，如上所述。合用線數(shù)據(jù)的其它例子包括高速公路交通條件、天氣條件、本地市場(chǎng)信息，等。在較佳實(shí)施例中，被發(fā)送到用戶終端420的該部分列表600包括所有將被發(fā)送的公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)，它是在接下去的N分鐘(例如，5分鐘)內(nèi)將要發(fā)送到用戶終端420位于其中的地理區(qū)域520的上述公共數(shù)據(jù)信道。
由于在接下去的N分鐘內(nèi)，有時(shí)向用戶終端420提供相關(guān)公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)，所以用戶終端420可以當(dāng)需要時(shí)搜索新的公共數(shù)據(jù)信道來(lái)替換在波束上發(fā)送的公共數(shù)據(jù)信道，其中上述波束移出了用戶終端的范圍(即，不再覆蓋用戶終端的地理區(qū)域)。例如，一旦產(chǎn)生波束覆蓋405的波束不再覆蓋地理區(qū)域520時(shí)，用戶終端420可運(yùn)用在該部分列表600中的標(biāo)識(shí)捕獲在其它波束上發(fā)送的其它公共數(shù)據(jù)信道，從而繼續(xù)接收公共信息。從相同衛(wèi)星發(fā)送其它波束，諸如波束401、404、413、414，等。此外，可從不同衛(wèi)星發(fā)送其它波束。
在一個(gè)實(shí)施例中，一旦用戶終端接收來(lái)自網(wǎng)關(guān)的至少一個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)，就不再需要從用戶終端到網(wǎng)關(guān)的通信。于是，在該實(shí)施例中，從那刻起，在沒(méi)有從用戶終端到網(wǎng)關(guān)的反饋(例如，功率控制信息)而只有從網(wǎng)關(guān)到用戶終端的發(fā)送的意義上說(shuō)，操作是“開環(huán)的(open-loop)”。
5.用戶終端的接收機(jī)部分圖8示出根據(jù)較佳實(shí)施例的用戶終端收發(fā)機(jī)200的體系結(jié)構(gòu)的接收機(jī)部分。接收機(jī)800包括天線210、模擬接收機(jī)214、搜索器接收機(jī)218和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)216A-216N。接收機(jī)800還包括抗扭斜緩沖器808A-808N、時(shí)間對(duì)齊控制器806和數(shù)字最大比率組合器812。接收機(jī)800在步驟718中接收公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)并且在步驟720中接收公共信息。
接收機(jī)800包括數(shù)字最大比率組合器812用于將由每個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)216A-216N產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)組合起來(lái)以產(chǎn)生經(jīng)組合的輸出信號(hào)820。輸出信號(hào)820是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)，可將它饋送到解碼器等，用于進(jìn)一步處理，這對(duì)于熟悉相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的人員而言是顯而易見的。
模擬接收機(jī)214包括下變頻器來(lái)將接收到的信號(hào)的頻率減小到基帶。模擬接收機(jī)214還包括模擬-數(shù)字變換器用于將模擬基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)216A-216N去擴(kuò)展和解調(diào)數(shù)字信號(hào)，提供糾錯(cuò)等。數(shù)字接收機(jī)216A-216N的輸出804A-804N是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。
參照?qǐng)D4、5和8，用戶終端422接收由衛(wèi)星116在第一波束(413)的公共數(shù)據(jù)信道上發(fā)送的信號(hào)802A以及由相同衛(wèi)星116但在第二波束(405)的不同公共數(shù)據(jù)信道上發(fā)送的信號(hào)802B。信號(hào)802A和802B都包含相同的公共信息，但是在分開的公共數(shù)據(jù)信道上發(fā)送。即，在分開的公共數(shù)據(jù)信道上發(fā)送的公共信息是相等的，而且對(duì)于地理區(qū)域522而言都是特定的。由于從相同衛(wèi)星發(fā)送信號(hào)802A和802B，所以它們的定時(shí)基本上是對(duì)齊的。這是因?yàn)閬?lái)自相同衛(wèi)星的所有波束使它們的定時(shí)在衛(wèi)星腳印內(nèi)的所有點(diǎn)上基本上對(duì)齊。于是，輸入到數(shù)字最大比率組合器812的解調(diào)信號(hào)804A和804B基本上時(shí)間對(duì)齊。數(shù)字最大比率組合器812將解調(diào)信號(hào)組合起來(lái)以產(chǎn)生有效信號(hào)820，其有效信號(hào)強(qiáng)度分別大于信號(hào)804A或804B。在較佳實(shí)施例中，數(shù)字最大比率組合器812在組合之前根據(jù)它的信噪比(SNR)加權(quán)每個(gè)數(shù)字信號(hào)804A和804B，從而使輸出信號(hào)820的SNR最大。
在較佳實(shí)施例中，接收機(jī)800包括抗扭斜緩沖器808A-808N和時(shí)間對(duì)齊控制器806。在名為“用于用戶終端時(shí)間誤差測(cè)量和校正系統(tǒng)和方法”的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?已轉(zhuǎn)讓，律師檔案號(hào)PA638)中揭示了抗扭斜緩沖器和時(shí)間對(duì)齊控制器的例子，其中上述專利申請(qǐng)已被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并作為參考資料在此引入。如果分別從第一和第二衛(wèi)星發(fā)送信號(hào)802A和802B，那么需要抗扭斜緩沖器802A，802B，其中在用戶終端和第一衛(wèi)星之間的距離與在用戶終端和第二衛(wèi)星之間的距離不同。這是因?yàn)樾盘?hào)802A達(dá)到用戶終端的時(shí)間與信號(hào)802B達(dá)到用戶終端的時(shí)間不同?？古ば本彌_器808A、808B和時(shí)間對(duì)齊控制器806將時(shí)間對(duì)齊加到分別由第一和第二衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào)802A、802B上，從而當(dāng)兩個(gè)信號(hào)離開它們各自的抗扭斜緩沖器時(shí)，它們?cè)跁r(shí)間上對(duì)齊而且能夠有數(shù)字最大比率組合器812組合。在美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?8/939,325(1997年9月29日申請(qǐng)，名為“用多根天線減緩鏡面反射”)中已描述了數(shù)字最大比率組合器的例子，其中上述專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并作為參考資料在此引入。
參照?qǐng)D4，用戶終端422接近波束413和405的“邊緣”。如上所述，接近波束414和405的“邊緣”意味著用戶終端422大約在波束413和405之間的等強(qiáng)度地點(diǎn)，通常被設(shè)計(jì)成預(yù)定值，從波束413和405的瞄準(zhǔn)線下降3dB。換句話說(shuō)，在波束413和405的邊緣處的信號(hào)功率大約比波束413和405的中心處的功率小3dB。減小3dB導(dǎo)致一半功率。于是，如果用戶終端422只通過(guò)波束413或只通過(guò)波束405接收信號(hào)，那么性能是不夠的。然而，通過(guò)將信號(hào)802A和802B的功率組合起來(lái)，數(shù)字最大比率組合器812產(chǎn)生具有有效強(qiáng)度大約等于接近波束413或405的瞄準(zhǔn)線接收到的單個(gè)信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)820。因此，為了當(dāng)它位于接近兩個(gè)波束的邊緣時(shí)服務(wù)用戶終端422，每個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的功率可小于服務(wù)接近波束的瞄準(zhǔn)線的用戶終端所需的功率(它不組合信號(hào)功率)。于是，公共數(shù)據(jù)信道可具有小于傳統(tǒng)尋呼信道的功率，上述尋呼信道通常在高于服務(wù)最佳位置所需的功率3dB下進(jìn)行操作，從而服務(wù)在最差位置上(例如在波束的邊緣)的用戶終端。
在較佳實(shí)施例中，運(yùn)用從網(wǎng)關(guān)接收到的該部分列表600，接收機(jī)800獲得盡可能多的公共數(shù)據(jù)信道。這受到對(duì)用戶終端的地理區(qū)域特定的可用公共數(shù)據(jù)信道的數(shù)量以及在用戶終端的接收機(jī)800內(nèi)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)216A-216N的數(shù)量限制?？赏ㄟ^(guò)相同衛(wèi)星的不同波束或者不同衛(wèi)星的波束，發(fā)送這些公共數(shù)據(jù)信道。如上所述，組合公共數(shù)據(jù)信道尋呼的信噪比，以增加公共信息的精確度。在較佳實(shí)施例中，只要可能(根據(jù)在列表600中信息)，接收機(jī)800選擇從不同衛(wèi)星發(fā)送的公共數(shù)據(jù)信道以增加分集。這樣做的一個(gè)好處是它減小了用戶終端受障礙物的阻擋，從而不能接收公共信息的概率。
在一個(gè)實(shí)施例中，模擬接收機(jī)214包括多于一個(gè)的下變頻器，從而使得用戶終端接收機(jī)800能夠同步下變頻從公共數(shù)據(jù)信道接收到的多個(gè)信號(hào)，其中公共數(shù)據(jù)信道在不同頻率下發(fā)送上述信號(hào)。如上所述，列表600在多于一個(gè)頻率下發(fā)送與特定地理區(qū)域相關(guān)的公共數(shù)據(jù)信道的情況下十分有用。
6.枯萎(wilting)在一個(gè)實(shí)施例中，用“枯萎”處理。在美國(guó)專利號(hào)5,584,049(1996年12月10日，名為“用于從蜂窩通信系統(tǒng)添加和去除基站的裝置和方法”)以及美國(guó)專利號(hào)5,475,870(1995年12月12日頒布，名為“用于從蜂窩通信系統(tǒng)添加和去除基站的裝置和方法”)中描述了枯萎，其中上述兩個(gè)專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并作為參考資料在此引入。根據(jù)枯萎處理，隨著時(shí)間，網(wǎng)關(guān)很慢地減小一個(gè)或多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道功率。運(yùn)用信息(諸如，包含在在列表600中那些)用戶終端知道它在特定時(shí)刻應(yīng)捕獲哪些公共數(shù)據(jù)信道。當(dāng)網(wǎng)關(guān)將公共數(shù)據(jù)信道的功率降低到用戶終端不能再精確地再現(xiàn)公共信息的程度，用戶終端把消息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)，告訴它增加信道功率。響應(yīng)于該消息，網(wǎng)關(guān)按預(yù)選量(例如，1dB)增加公共數(shù)據(jù)信道的功率。于是，網(wǎng)關(guān)再次開始慢慢地減小或“枯萎”公共數(shù)據(jù)信道的功率，直至網(wǎng)關(guān)接收另一個(gè)消息表明該功率太低。
來(lái)自用戶終端的消息簡(jiǎn)單地通知網(wǎng)關(guān)，它不再精確地再現(xiàn)公共信息。此外，該消息可包括用戶終端的標(biāo)識(shí)和/或位置。運(yùn)用位置信息，網(wǎng)關(guān)可確定哪些公共數(shù)據(jù)信道應(yīng)使它們的功率增加。另一方面，來(lái)自用戶終端的消息可通知網(wǎng)關(guān)假設(shè)用戶終端通過(guò)特定信道、頻率、波束和衛(wèi)星接收公共信息，從而能使網(wǎng)關(guān)限制對(duì)特定公共數(shù)據(jù)信道的功率增加或允許快速增加對(duì)那些特定信道的功率，而不要求處理來(lái)確定應(yīng)調(diào)節(jié)什么信道。
提供較佳實(shí)施例的上述描述來(lái)使得熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的任何人員進(jìn)行或運(yùn)用本發(fā)明。雖然參照其較佳實(shí)施例特別示出和描述本發(fā)明，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員應(yīng)理解，可對(duì)形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種變化，而不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。
權(quán)利要求
1.在具有網(wǎng)關(guān)和多個(gè)衛(wèi)星的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，一種用于向在預(yù)定地理區(qū)域內(nèi)的多個(gè)用戶終端提供公共信息的方法，其中所述多個(gè)衛(wèi)星繞軌道而行從而它們相對(duì)于在地球表面上的點(diǎn)不靜止，其特征在于，所述方法包括下列步驟產(chǎn)生標(biāo)識(shí)多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的列表，其中在所述公共數(shù)據(jù)信道上將所述公共信息從網(wǎng)關(guān)發(fā)送到所述地理區(qū)域，由于所述衛(wèi)星繞軌道而行所以所述列表隨著時(shí)間而變化；在所述多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道上發(fā)送所述公共信息；和在用戶終端處，在所述多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道中的至少一個(gè)上接收所述公共信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)于所述多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道中的每一個(gè)信道，所述列表包括識(shí)別預(yù)定衛(wèi)星、波束、頻率和信道的信息。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括向所述網(wǎng)關(guān)登記所述用戶終端的步驟。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述登記步驟還包括在接入信道上，從所述用戶終端向所述網(wǎng)關(guān)發(fā)送接入探測(cè)，從而向所述網(wǎng)關(guān)登記所述用戶終端并向所述網(wǎng)關(guān)提供所述用戶終端的位置的步驟。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括從所述網(wǎng)關(guān)向所述用戶終端發(fā)送所述多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的一個(gè)或多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)的步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在尋呼信道上發(fā)送一個(gè)或多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的所述標(biāo)識(shí)。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括在所述用戶終端處，用一個(gè)或多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的所述標(biāo)識(shí)捕獲所述多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道中的至少一個(gè)信道的步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括在所述網(wǎng)關(guān)處將一部分所述列表與合用線數(shù)據(jù)多路復(fù)用從而產(chǎn)生所述公共信息的步驟，所述列表的所述部分可在預(yù)定時(shí)間內(nèi)用于所述用戶終端并由于衛(wèi)星繞軌道運(yùn)行而隨著時(shí)間而變化。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述公共信息包括可在預(yù)定時(shí)間內(nèi)用于所述用戶終端并由于所述衛(wèi)星繞軌道運(yùn)行，隨著時(shí)間而變化的一部分所述列表。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括當(dāng)所述附加公共數(shù)據(jù)信道進(jìn)入所述用戶終端的范圍時(shí)，通過(guò)使用所述列表部分，在所述用戶終端處捕獲所述多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道中的一個(gè)或多個(gè)附加公共數(shù)據(jù)信道的步驟。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括當(dāng)它們的信號(hào)超出所述用戶終端的范圍時(shí)，放棄公共數(shù)據(jù)信道的步驟。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括在所述用戶終端處接收來(lái)自所述一個(gè)或多個(gè)附加公共數(shù)據(jù)信道的公共信息的步驟。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括組合在所述捕獲的公共數(shù)據(jù)信道上接收到的信號(hào)，從而更加精確地再現(xiàn)所述公共信息的步驟。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述組合步驟包括最大比率組合。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在衛(wèi)星波束上發(fā)送所述捕獲的公共數(shù)據(jù)信道中的第一公共數(shù)據(jù)信道，而且在所述衛(wèi)星的不同波束上發(fā)送所述捕獲的公共數(shù)據(jù)信道的第二公共數(shù)據(jù)信道。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在衛(wèi)星的波束上發(fā)送所述捕獲到的公共數(shù)據(jù)信道的第一公共數(shù)據(jù)信道，并在不同衛(wèi)星的不同波束上發(fā)送所述捕獲到的公共數(shù)據(jù)信道的第二公共數(shù)據(jù)信道，而且還包括在所述組合步驟之前，在所述用戶終端處，將在所述第一公共時(shí)間信道上接收到的信號(hào)與在所述第二公共時(shí)間信道上接收到的信號(hào)時(shí)間對(duì)齊的步驟。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述捕獲到的公共時(shí)間信道的波束強(qiáng)度不足以精確地再現(xiàn)公共數(shù)據(jù)信息。
18.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在衛(wèi)星波束上發(fā)送第一公共數(shù)據(jù)信道，而且捕獲附加公共數(shù)據(jù)信道的所述步驟包括從不同衛(wèi)星的波束選擇至少一個(gè)所述附加公共數(shù)據(jù)信道，從而提供分集。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述列表對(duì)所述地理區(qū)域是特定的，而且所述公共信息與所述地理區(qū)域相關(guān)，其中所述地理區(qū)域小于由波束覆蓋的區(qū)域。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括隨著時(shí)間變化，減小所述多個(gè)公共時(shí)間信道中的至少一個(gè)信道的功率的步驟。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，還包括當(dāng)所述網(wǎng)關(guān)接收到功率太低的指示時(shí)，增加所述多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道中的所述至少一個(gè)信道的功率的步驟。
22.在具有網(wǎng)關(guān)和多個(gè)衛(wèi)星的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，一種用于向在預(yù)定地理區(qū)域內(nèi)的多個(gè)用戶終端提供公共信息的裝置，其中所述多個(gè)衛(wèi)星繞軌道而行從而它們相對(duì)于在地球表面上的點(diǎn)不靜止，其特征在于，所述裝置包括用于產(chǎn)生識(shí)別多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的列表的裝置，其中在所述公共數(shù)據(jù)信道上將所述公共信息從網(wǎng)關(guān)發(fā)送到所述地理區(qū)域，由于所述衛(wèi)星繞軌道而行，所述列表隨著時(shí)間而變化；在所述多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道上發(fā)送所述公共信息的裝置；和在用戶終端處，在所述多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道中的至少一個(gè)上接收所述公共信息的裝置。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，對(duì)于所述多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道中的每一個(gè)信道，所述列表包括識(shí)別預(yù)定衛(wèi)星、波束、頻率和信道的信息。
24.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，還包括向所述網(wǎng)關(guān)登記所述用戶終端的裝置。
25.如權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，所述登記裝置還包括在接入信道上，從所述用戶終端向所述網(wǎng)關(guān)發(fā)送接入探測(cè)，從而向所述網(wǎng)關(guān)登記所述用戶終端并向所述網(wǎng)關(guān)提供所述用戶終端的位置的裝置。
26.如權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，還包括從所述網(wǎng)關(guān)向所述用戶終端發(fā)送所述多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的一個(gè)或多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的標(biāo)識(shí)的裝置。
27.如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于，在尋呼信道上發(fā)送一個(gè)或多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的所述標(biāo)識(shí)。
28.如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于，還包括在所述用戶終端處，用一個(gè)或多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的所述標(biāo)識(shí)捕獲所述多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道中的至少一個(gè)信道的裝置。
29.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于，還包括在所述網(wǎng)關(guān)處將一部分所述列表與合用線數(shù)據(jù)多路復(fù)用從而產(chǎn)生所述公共信息的裝置，所述列表部分可在預(yù)定時(shí)間內(nèi)用于所述用戶終端并由于衛(wèi)星繞軌道運(yùn)行而隨著時(shí)間而變化。
30.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于，所述公共信息包括可在預(yù)定時(shí)間內(nèi)用于所述用戶終端并由于所述衛(wèi)星繞軌道行而隨著時(shí)間而變化的一部分所述列表。
31.如權(quán)利要求30所述的裝置，其特征在于，還包括當(dāng)所述附加公共數(shù)據(jù)信道進(jìn)入所述用戶終端的范圍時(shí)，通過(guò)使用所述列表部分，在所述用戶終端處捕獲所述多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道中的一個(gè)或多個(gè)附加公共數(shù)據(jù)信道的裝置。
32.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，還包括當(dāng)它們的信號(hào)超出所述用戶終端的范圍時(shí)，放棄公共數(shù)據(jù)信道的裝置。
33.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，還包括在所述用戶終端處接收來(lái)自所述一個(gè)或多個(gè)附加公共數(shù)據(jù)信道的公共信息的裝置。
34.如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，還包括組合在所述捕獲的公共數(shù)據(jù)信道上接收到的信號(hào)，從而更加精確地再現(xiàn)所述公共信息的裝置。
35.如權(quán)利要求34所述的裝置，其特征在于，所述組合裝置包括最大比率組合器。
36.如權(quán)利要求34所述的裝置，其特征在于，在衛(wèi)星波束上發(fā)送所述捕獲的公共數(shù)據(jù)信道中的第一公共數(shù)據(jù)信道，而且在所述衛(wèi)星的不同波束上發(fā)送所述捕獲的公共數(shù)據(jù)信道的第二公共數(shù)據(jù)信道。
37.如權(quán)利要求34所述的裝置，其特征在于，在衛(wèi)星的波束上發(fā)送所述捕獲到的公共數(shù)據(jù)信道的第一公共數(shù)據(jù)信道，并在不同衛(wèi)星的不同波束上發(fā)送所述捕獲到的公共數(shù)據(jù)信道的第二公共數(shù)據(jù)信道，而且還包括在所述組合步驟之前，在所述用戶終端處，將在所述第一公共數(shù)據(jù)信道上接收到的信號(hào)與在所述第二公共數(shù)據(jù)信道上接收到的信號(hào)時(shí)間對(duì)齊的裝置。
38.如權(quán)利要求34所述的裝置，其特征在于，所述時(shí)間對(duì)齊裝置包括抗扭斜緩沖器。
39.如權(quán)利要求34所述的裝置，其特征在于，所述捕獲到的公共數(shù)據(jù)信道之一的波束強(qiáng)度不足以精確地再現(xiàn)公共數(shù)據(jù)信息。
40.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，在衛(wèi)星波束上發(fā)送第一公共數(shù)據(jù)信道，而且捕獲附加公共數(shù)據(jù)信道的所述裝置從不同衛(wèi)星的波束選擇至少一個(gè)所述附加公共數(shù)據(jù)信道，從而提供分集。
41.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述列表對(duì)所述地理區(qū)域是特定的，而且所述公共信息與所述地理區(qū)域相關(guān)，其中所述地理區(qū)域小于由波束覆蓋的區(qū)域。
42.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，還包括隨著時(shí)間變化，減小所述多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道中的至少一個(gè)信道的功率的裝置。
43.如權(quán)利要求42所述的裝置，其特征在于，還包括當(dāng)所述網(wǎng)關(guān)接收功率太低的指示時(shí)，增加所述多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道中的所述至少一個(gè)信道的功率的裝置。
全文摘要
用于向在地理區(qū)域內(nèi)的多個(gè)用戶終端發(fā)送公共信息的方法和裝置。所述方法和裝置在具有網(wǎng)關(guān)(120,122)和多個(gè)衛(wèi)星(116,118)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)(100)中十分有用,其中多個(gè)衛(wèi)星繞軌道而行,從而它們相對(duì)于地球表面上的一點(diǎn)不是靜止的。所述方法包括產(chǎn)生識(shí)別多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道的列表的步驟(702),其中在所述信道上發(fā)送公共信息。對(duì)于多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道中的每個(gè)信道,該列表可包括識(shí)別預(yù)定衛(wèi)星、波束(401－416)、頻率和信道的信息。由于衛(wèi)星(116,118)繞軌道而行,所以列表隨著時(shí)間而變化。本方法還包括在多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道上,從網(wǎng)關(guān)向地理區(qū)域(502,504,520,522)發(fā)送公共信息的步驟(708)。本方法還包括在用戶終端(124,126)處,通過(guò)多個(gè)公共數(shù)據(jù)信道中的至少一個(gè)接收公共信息(720)。
文檔編號(hào)H04J13/00GK1328725SQ99813767
公開日2001年12月26日 申請(qǐng)日期1999年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月30日
發(fā)明者L·N·希夫 申請(qǐng)人:夸爾柯姆股份有限公司