專利名稱：播叫設(shè)備與方法
背景技術(shù)：
I.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及衛(wèi)星通信系統(tǒng)，尤其涉及減少用于播叫(page)用戶終端的播叫信道數(shù)的設(shè)備和方法。
II.背景技術(shù)常規(guī)基于衛(wèi)星的通信系統(tǒng)包括網(wǎng)關(guān)和一顆或多顆在網(wǎng)關(guān)與一個或多個用戶終端之間中繼通信信號的衛(wèi)星。網(wǎng)關(guān)是裝備天線的地面站，天線用于向通信衛(wèi)星發(fā)射信號并從衛(wèi)星接收信號。網(wǎng)關(guān)提供通信鏈路，利用衛(wèi)星將某一用戶終端接至另一用戶終端或如公共交換電話網(wǎng)等其它通信系統(tǒng)的用戶。衛(wèi)星是用來中繼信息信號的軌道接收機、轉(zhuǎn)發(fā)器與再生器。用戶終端是一種無線通信裝置，諸如(但不限于)無線電話、數(shù)據(jù)收發(fā)信機與播叫接收機，它可以是固定式、攜帶式或移動電話之類的移動式。
只要用戶終端在衛(wèi)星的“覆蓋區(qū)”區(qū)，衛(wèi)星可向它發(fā)射信號并從它接收信號。衛(wèi)星覆蓋區(qū)是在衛(wèi)星信號范圍內(nèi)地球表面上的地理區(qū)域，通過應(yīng)用波束形成天線，通常在地域上把它劃分成多個“波束”，每條波束包括該覆蓋區(qū)內(nèi)的某一特定地理區(qū)域。波束經(jīng)導向，可使同一顆衛(wèi)星一條以上的波束覆蓋同一個特定地區(qū)。
如美國專利No.4,901,307(1990年2月13日公告，題為“應(yīng)用衛(wèi)星或陸地轉(zhuǎn)發(fā)器的擴展頻譜多址通信系統(tǒng)”(Spread Spectrum Multiple AccessCommunication System Using Satellite or Terrestrial Repeaters))和美國專申請序號08/368,570(1995年1月4日提交，題為“在擴展譜通信系統(tǒng)中利用全頻譜發(fā)射功率跟蹤各別接收器相位時間與能量的方法與設(shè)備”(Methodand Apparatus for Using Full Spectrum Transmitted Power in a SpreadSpectrum Communication System for Tracking Individual Recipient PhaseTime and Energy)所揭示的那樣，有些衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用了碼分多址(CDMA)擴展譜信號，上述兩專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人，現(xiàn)通過引用與本申請結(jié)合。
在應(yīng)用CDMA的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，用分離的通信鏈路向網(wǎng)關(guān)發(fā)射并從其接收數(shù)據(jù)或話務(wù)等通信信號。術(shù)語“正向通信鏈路”指源于網(wǎng)關(guān)并發(fā)射給用戶終端的通信信號，“逆向通信鏈路”指源于用戶終端并發(fā)射給網(wǎng)關(guān)的通信信號。
在正向鏈路上，信息從網(wǎng)關(guān)通過一條或多條波束發(fā)射給用戶終端。這些波束通常包括若干條覆蓋一公共地理區(qū)的所謂子束(也稱為頻分多址(FDMA)信道)，各子束占用不同的頻段。具體地說，在常規(guī)擴展譜通信系統(tǒng)中，在調(diào)制到載波信號上作為通信信號傳輸之前，一般用一個或多個預(yù)選的偽隨機噪聲(PN)碼序在預(yù)定的譜帶內(nèi)調(diào)制或“擴展”用戶信息信號。在本領(lǐng)域中，已知PN擴展是一種擴展頻譜傳輸方法，產(chǎn)生帶寬比數(shù)據(jù)信號的帶寬大得多的通信信號。在正向鏈路上，PN擴展碼或二進制序列一般用于區(qū)別不同網(wǎng)關(guān)或在不同波束中發(fā)射的信號，并且區(qū)別多徑信號。這類碼通常在給定的子束內(nèi)供所有通信信號共享。
在常規(guī)CDMA擴展譜通信系統(tǒng)中，在正向鏈路上(有時稱為CDMA信道)常用“信道化”碼區(qū)分一衛(wèi)星子束內(nèi)不同的用戶終端，即每個用戶終端自身的正交信道利用獨特的信道化正交碼設(shè)置在正向鏈路上。通常用Walsh函數(shù)建立該信道化碼，也稱為Walsh碼。信道化碼把子束分成諸正交信道，也稱為Walsh信道。大多數(shù)Walsh信道都是業(yè)務(wù)信道，在用戶終端與網(wǎng)關(guān)之間提供消息。其余Walsh信道通常包括導頻、同步與播叫信道。通過業(yè)務(wù)信道發(fā)送的信號表示準備只被一個用戶終端接收。相反地，播叫、同步與導頻信道可被多個用戶終端監(jiān)視。
當用戶終端不涉及通信過程時(即該終端不接收或發(fā)射業(yè)務(wù)信號)，網(wǎng)關(guān)可利用稱為播叫信號(這里也稱為頁面)的信號將信息傳輸給該特定用戶終端。播叫信號往往由網(wǎng)關(guān)發(fā)送以建立一條通信鏈路，告訴用戶終端有呼叫進入，對試圖訪問該系統(tǒng)的用戶終端作答，并且登錄該用戶終端。例如，當對特定用戶終端呼叫時，網(wǎng)關(guān)就利用播叫信號提醒終端。另外，若網(wǎng)關(guān)正在向用戶終端發(fā)送短消息，如請求更新該用戶終端的地點，則網(wǎng)關(guān)可借助播叫信號發(fā)送這種請求。播叫信號還用于分配信道指定與系統(tǒng)附加信息。播叫信號通常經(jīng)上述簡單介紹的播叫信道發(fā)射。每個播叫信號都包括一個身份號，使正在收聽該播叫信道的諸用戶終端明白該播叫信號是否是發(fā)給它們的。若播叫信號表示供給多個用戶終端，它就包括對應(yīng)于多個用戶終端的身份號。
用戶終端可通過逆向鏈路發(fā)送接入信號或接入選通而對播叫信號作出響應(yīng)(逆向鏈路是源于用戶終端止于網(wǎng)關(guān)的通信鏈路)。接入信號還用于登錄網(wǎng)關(guān)，發(fā)出呼叫，或確認網(wǎng)關(guān)申請的播叫。進入信號通常經(jīng)以上簡單介紹的特地指定作為進入信道的信道發(fā)射。逆向鏈路還包括在用戶終端與網(wǎng)關(guān)間提供消息的業(yè)務(wù)信道。
若用戶終端響應(yīng)于地點更新請求(經(jīng)播叫信道從網(wǎng)關(guān)接收)僅發(fā)送地點更新，則該終端可通過進入信道發(fā)送作為進入選通的地點更改信息。利用播叫信道和進入信道傳送短消息(如地點更改請求與地點更改信息)，可把正逆向業(yè)務(wù)信道保留給話音呼叫等更長的通信使用。
網(wǎng)關(guān)向用戶終端發(fā)播叫信號時，它一般不知道該終端的地點，因而在當代衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，網(wǎng)關(guān)一般經(jīng)多個波束中的各個波束的許多播叫信道發(fā)送播叫信號。在最壞的情況下，網(wǎng)關(guān)通過每個波束中的播叫信道發(fā)送播叫信號，而該播叫信道得到為該特定用戶終端服務(wù)的網(wǎng)關(guān)的支持。由于波束內(nèi)的子束監(jiān)視指定一般是預(yù)先知道的，通常不一定使用每個子束中的播叫信道(盡管可以按需要這么做)。這種通過許多播叫信道發(fā)送播叫信號通常稱作泛播叫。泛播叫雖然效率不高、不經(jīng)濟，但是用于建立話音播叫還是相對廉價的，因為與一般二三分鐘話音呼叫用的資源相比，用于泛播叫的資源相對較小。具體而言，相比支持話音呼叫所用的總功率與容量，泛播叫所用的總?cè)萘颗c功率相對較小。這樣，盡管泛播叫效率不高，但是適用于話音系統(tǒng)。然而，當用于建立話音呼叫時，例如如果呼叫建立請求數(shù)增大到播叫信道容量不夠用，就無法接受泛播叫了。
在許多其它類型通信系統(tǒng)中，如在位置確定系統(tǒng)中，對播叫消息的響應(yīng)可能是相當短的確認消息和/或地點更改消息，泛播叫的低效性是無法接受的。原因在于，同響應(yīng)于泛播叫而發(fā)送的信息相比，泛播叫使用的資源相當大。具體而言，與支持泛播叫響應(yīng)(如確認或地點更改消息)使用的總功率與容量相比，泛播叫使用的總功率與容量相當大。
一例位置確定尤其有用的行業(yè)是商用貨運業(yè)。該行業(yè)要求有一種高效而準確的確定車輛位置的方法。用獲取車輛地點信息，貨運公司總部基地可獲得若于利益，比如貨運公司可告訴客戶載貨車的地點、路線和估計的到達時間，貨運公司還能將車輛地點信息與有效路線的經(jīng)驗數(shù)據(jù)一起使用，以此確定最經(jīng)濟有效的運行路徑與步驟。
為了把跟蹤運貨車使用的功率與容量減至最少，可向定期運貨車內(nèi)(如每小時一班)的用戶終端(在貨運行業(yè)界常稱為移動通信終端(或MCT)發(fā)送地點更改請求。為進一步節(jié)省資源，應(yīng)該匯集地點更改而不使用業(yè)務(wù)信道，為此可通過播叫信道把地點更改請求消息作為播叫信號而發(fā)送。為了再次減小使用的功率與容量，基于上述理由，應(yīng)把發(fā)射播叫信號使用的播叫信道數(shù)減至最少。
因此，如上所述，要求有一種用于減少用來向用戶終端播叫的播叫信道數(shù)的設(shè)備與方法。即使減少泛播叫的初始要求受到了在位置確定系統(tǒng)中減少泛播叫的啟發(fā)，本發(fā)明的系統(tǒng)與方法還是適用于任何類型的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，這些衛(wèi)星通信系統(tǒng)利用信道(與播叫信道相同或類似)把信息傳輸給不涉及通信過程的用戶終端，比如本發(fā)明適用于話音通信系統(tǒng)，利用經(jīng)播叫信道發(fā)送的播叫信號建立話音呼叫。本發(fā)明尤其適用于播叫信道容量接近于因呼叫建立請求數(shù)量增大而被用盡的話音通信系統(tǒng)。此外，本發(fā)明還適用于這樣的系統(tǒng)，其中公共播叫信道用于多種應(yīng)用場合，包括(但不限于)建立話音通信和請求地點更改。
在本發(fā)明一實施例中，確定第一組應(yīng)用波束的步驟包括以下步驟確定具有源自第一地點的第一半徑的第一區(qū)域，確定其覆蓋區(qū)與第一區(qū)域相交的波束。第一半徑可以是一預(yù)定值，或可以是時刻t2與t1之間時段的函數(shù)。
若UT從網(wǎng)關(guān)接收播叫，則UT向網(wǎng)關(guān)發(fā)送一收到該播叫的確認消息。在一實施例中，該消息包括有關(guān)UT在第二時刻t2的地點的信息。在另一實施例中，網(wǎng)關(guān)根據(jù)確認消息的特征確定UT在第二時刻t2的地點。
在本發(fā)明另一步驟中，確定網(wǎng)關(guān)是否從該UT收到表示UT已收到播叫的確認消息。若網(wǎng)關(guān)在預(yù)定時間內(nèi)未收到來自UT的確認消息，則確定或選擇具有第二半徑的第二區(qū)域。第二半徑大于第一半徑，因而第二區(qū)域大于第一區(qū)域。于是，確定或選擇覆蓋區(qū)與第二區(qū)域相交的第二組波束(g2)，這里g2＜n。在一實施例中，在每條第二組波束的一條信道上將第二播叫從網(wǎng)關(guān)發(fā)給UT。較佳地，同時通過第一與第二組波束的每條波束向UT發(fā)送第二播叫?；蛘撸ㄟ^第二組的每條波束而不是第一組波束向UT發(fā)送第二播叫。然而，后一種方法一般要求很短的響應(yīng)時間，且可能未妥善地計及一時的信號阻塞。
較佳實施例的詳細描述I、引言本發(fā)明尤其適用于使用低地球軌道(LEO)衛(wèi)星的通信系統(tǒng)，其中諸衛(wèi)星相對于地球表面的某一點不靜止。然而，本發(fā)明也適用于衛(wèi)星沿非LEO軌道運行的衛(wèi)星系統(tǒng)。
下面詳細討論本發(fā)明一較佳實施例。盡管討論了特定的步驟、結(jié)構(gòu)與配置，但是應(yīng)該理解，這僅是用于舉例。一種較佳的應(yīng)用是CDMA無線擴展頻譜通信系統(tǒng)。
II、衛(wèi)星通信系統(tǒng)示例本發(fā)明適用的一種示例無線通信系統(tǒng)示于

圖1A。假設(shè)該通信系統(tǒng)使用CDMA型通信信號，但這不是本發(fā)明所要求的。在圖1A的一部分通信系統(tǒng)100中，兩顆衛(wèi)星116與118、兩個有關(guān)網(wǎng)關(guān)、基站或集線器120與122都與兩個遠地用戶終端124與126通信。這類系統(tǒng)中，網(wǎng)關(guān)與衛(wèi)星的總數(shù)取決于所需的系統(tǒng)容量和本領(lǐng)域所理解的其它因素。
用戶終端124與126各自包括一無線通信裝置，諸如(但不限于)蜂窩式或衛(wèi)星電話、數(shù)據(jù)收發(fā)信機或者播叫或定位接收機，根據(jù)要求，可以是手持式或車載式。圖1A中，用戶終端124示為車載裝置，而用戶終端126示為手持電話。但應(yīng)理解，本發(fā)明技術(shù)還適用于要求遠距無線服務(wù)的固定式裝置。用戶終端有時也稱為用戶單元、移動站、移動單元，或者根據(jù)喜好，在某些通信系統(tǒng)中簡稱為“使用者”或“用戶”。
一般而言，衛(wèi)星116與118發(fā)出的波束以預(yù)定的波束圖案覆蓋不同的地區(qū)。不同頻率的波束，也稱為FDMA信道或“子束”，經(jīng)導向可重迭于同一區(qū)域。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還容易理解，根據(jù)通信系統(tǒng)的設(shè)計與服務(wù)類型以及是否有空間發(fā)散性，可將多衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)或服務(wù)區(qū)設(shè)計成在指定區(qū)域內(nèi)完全重迭或部分重迭。
曾經(jīng)提出過各種各樣的多衛(wèi)星通信系統(tǒng)，一示例系統(tǒng)應(yīng)用了48顆或更多顆在LEO軌道的8個不同軌跡平面運行的衛(wèi)星，為大量用戶終端服務(wù)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解，本發(fā)明內(nèi)容是如何能適用于各種衛(wèi)星系統(tǒng)和網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)的，包括其它軌道距離與星座。
圖1A中，對通過衛(wèi)星116與118在用戶終端124與126同網(wǎng)關(guān)120與122之間通信示出了幾種可行的信號路徑。直線140、142與144表示衛(wèi)星116與118同用戶終端124與126之間的衛(wèi)星一用戶終端通信鏈路，直線146、148、150與152表示網(wǎng)關(guān)120與122同衛(wèi)星116與118之間的網(wǎng)關(guān)一衛(wèi)星通信鏈路。網(wǎng)關(guān)120與122可以用作單向或雙向通信系統(tǒng)的一部分，或直接將消息或數(shù)據(jù)傳給用戶終端124與126。
圖1B是通信系統(tǒng)100在網(wǎng)關(guān)122與用戶終端124之間通信的另一種細節(jié)。用戶終端124與衛(wèi)星116之間的通信鏈路一般稱為用戶鏈路，而網(wǎng)關(guān)122與衛(wèi)星116間的鏈路通常稱為饋線鏈路。通信時，先在正向饋線鏈路160上由網(wǎng)關(guān)122到衛(wèi)星116作“正向”通信，然后在正向用戶鏈路162上由衛(wèi)星CC6至用戶終端124作下行通信。沿“返回”或“逆向”方向，在逆向用戶鏈路164上由用戶終端124至衛(wèi)星116作上行通信，然后在逆向支線鏈路166上由衛(wèi)星116至網(wǎng)關(guān)122作下行通信。
在一示例實施例中，網(wǎng)關(guān)122在正向鏈路160、162上利用頻分與極化復用方法發(fā)射信息。使用的頻段被分成預(yù)定數(shù)量的頻率“信道”或“波束”，例如該頻段用右手圓形極化法(RHCP)被分成8條獨立的16.5MHz“信道”或“波束”，并用左手圓形極化法(LHCP)被分成8條獨立的16.5MHz“信道”或“波束”。這些頻率“信道”或“波束”進一步包括預(yù)定數(shù)量的頻分復用(FDM)“子信道”或“子束”，如獨立的16.5MHz信道可以依次包括多達13條FDM“子信道”或“子束”，帶寬各為1.23MHz。每條FDM子束可以包括多條通常用Walsh碼建立的正交信道(也稱作Walsh信道)。大多數(shù)正交信道是業(yè)務(wù)信道，在用戶終端124與網(wǎng)關(guān)122之間提供通信，剩下的正交信道包括導頻，同步與播叫信道。
導頻信道由網(wǎng)關(guān)122在正向鏈路160、162上發(fā)射，供用戶終端124用于獲取初始系統(tǒng)同步和時間、頻率與相位跟蹤，以便在波束或子束(CDMA載波)中獲取發(fā)射的信號。
同步信道由網(wǎng)關(guān)122在正向鏈路160、162上發(fā)射，包括重復的信息序列，用戶終端124在找到導頻信道后可以讀取。該信息是用戶終端124與指定給該子束的網(wǎng)關(guān)122實現(xiàn)同步所必需的。播叫信道通常被網(wǎng)關(guān)122用于在正向鏈路160、162上建立通信鏈路，告訴用戶終端124有呼叫進入，對試圖進入系統(tǒng)的用戶終端作出回答，并登錄用戶終端。另外，如以下詳細描述的那樣，播叫信道還可向用戶終端124發(fā)送短消息，如位置更改請求等。
當請求通信鏈路時(如當作出呼叫時)，在正逆向鏈路上指定業(yè)務(wù)信道。在常規(guī)電話通話期間，利用業(yè)務(wù)信道在用戶終端124與網(wǎng)關(guān)122之間實現(xiàn)消息傳遞。
在逆向方向，用戶終端124通過用戶鏈路164向衛(wèi)星116發(fā)射信息，衛(wèi)星116接收來自多個用戶終端(經(jīng)鏈路164)的這些信號，對衛(wèi)星—網(wǎng)關(guān)支線鏈路166使它們頻分復用在一起。逆向鏈路164包含業(yè)務(wù)信道與進入信道。
用戶終端124在逆向鏈路164、166上用進入信道“進入”網(wǎng)關(guān)122。相關(guān)領(lǐng)域中眾所周知的進入信道，在用戶終端不使用業(yè)務(wù)信道時提供用戶終端至網(wǎng)關(guān)的通信。這可以登錄在系統(tǒng)上，以便建立通信鏈路，提出呼叫，或確認網(wǎng)關(guān)122發(fā)送的播叫。另外，如下面將詳述的，進入信道還可用于從用戶終端124向網(wǎng)關(guān)122發(fā)送短消息，如位置更改。一條或多條進入信道通常與播叫信道配對，為用戶終端響應(yīng)于播叫選擇使用信道提供更有效的手段。在CDMA系統(tǒng)中，逆向鏈路上的每條進入信道通常用不同的PN碼區(qū)分，這種碼的長度或修整率與通信系統(tǒng)中擴展通信信號所使用的其它PN碼有很大不同。用戶終端124通過發(fā)射一條有關(guān)聯(lián)的進入信道對播叫消息作出響應(yīng)。同樣地，網(wǎng)關(guān)122運用進入信道的相關(guān)播叫信道上的消息，對特定進入信道上的傳輸作出響應(yīng)。
III、用戶終端收發(fā)信機用于用戶終端124與126的一種示例性收發(fā)信機200示于圖2。收發(fā)信機200用至少一根天線210接收通信信號，該信號傳輸給模擬接收機214作下變頻、放大和數(shù)字化。通常用雙工單元212使同一根天線起到發(fā)射與接收兩種作用。然而，有些系統(tǒng)應(yīng)用分離的天線工作于不同的發(fā)射與接收頻率。
模擬接收機214輸出的數(shù)字通信信號，傳輸給至少一臺數(shù)字數(shù)據(jù)接收機216A與至少一臺搜索接收機218。如相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚的，根據(jù)可接受的收發(fā)信機的復雜程度，可以用附加的數(shù)字數(shù)據(jù)接收機216B-216N獲得期望的信號分集度。
至少將一臺用戶終端控制處理器220耦接至數(shù)字數(shù)據(jù)接收機216A-216N和搜索接收機218?？刂铺幚砥?00除了提供其它功能以外，還提供基本的信號處理、定時、功率與越區(qū)切換控制或協(xié)調(diào)，并選樣信號載波使用的頻率。通常由控制處理器220執(zhí)行的另一種基本控制功能是選擇或操作偽隨機噪聲(PN)碼序列或正交函數(shù)，以用于處理通信信號波形?？刂铺幚砥?20的信號處理可以包括相對信號強度的確定和各種相關(guān)信號參數(shù)的運算。這種信號參數(shù)運算(如定時與頻率)可以包括用附加或獨立的專用電路提高測量的效率或速率，或者改進控制處理資源的分配。
數(shù)字數(shù)據(jù)接收機216A-216N的輸出耦合至用戶終端內(nèi)的數(shù)字基帶電路222，后者包括為用戶終端傳遞信息的處理與呈現(xiàn)單元，即瞬間或長期數(shù)字存儲器等信號或數(shù)據(jù)存儲單元；顯示屏、揚聲器、鍵極終端與手機等輸入與輸出設(shè)置；A/D單元、聲碼器與其它話音和模擬信號處理單元等，所有這些都形成應(yīng)用本領(lǐng)域熟知單元的用戶數(shù)字基帶電路222的一部分。若應(yīng)用了發(fā)散信號處理，則電路222可以包括分集組合器與譯碼器。有些此類單元還可在控制處理器220控制下或與其連通而工作。
當把話音或其它數(shù)據(jù)準備成輸出消息或用戶終端發(fā)出的通信信號時，可用用戶數(shù)字基帶電路222接收、存貯、處理，并制備期望的傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)字基帶電路222將該數(shù)據(jù)提供給在控制處理器220控制下工作的發(fā)射調(diào)制器226，調(diào)制器226的輸出傳給功率控制器228，而后者對發(fā)射功率放大器230作輸出功率控制，最后將輸出信號從天線210發(fā)送給網(wǎng)關(guān)。
收發(fā)信機200也可以用傳輸路徑中的預(yù)校單元(未圖示)調(diào)節(jié)呼出信號的頻率，這可以應(yīng)用已知的傳輸波形的上下變頻技術(shù)來實現(xiàn)。在替代方法中，對于用戶終端的模擬上變頻與調(diào)制級(230)，預(yù)校單元(未圖示)可形成選頻或頻控機構(gòu)的一部分，在一個步驟中用合適調(diào)節(jié)的頻率將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成期望的傳輸頻率。收發(fā)信機200也可以用傳輸路徑中的預(yù)校單元(未圖示)調(diào)整輸出信號的時序，這可以用已知的傳輸波形增減延遲技術(shù)實現(xiàn)。
數(shù)字接收216A-216N和搜索接收機218配置有對特定信號作解調(diào)與跟蹤的信號相關(guān)單元，搜索接收機218用于搜索導頻信號或其它相對固定的圖案強信號，數(shù)字接收機216A-N用于解調(diào)與測得的導頻信號有關(guān)的其它信號。然而，也可讓數(shù)據(jù)接收機416在采集后跟蹤導頻信號，以便準確地確定信號片碼能量與信號噪聲之比，并表達導頻信號強度。因此，可以監(jiān)視這些裝置的輸出，以確定導頻信號或其它信號的能量或頻率。這些接收機也應(yīng)用了可以監(jiān)視的頻率跟蹤單元，以向控制處理器220提供被解調(diào)信號的當前頻率與時序信息。
當接收的信號合理地標定到同一頻段時，控制處理器220就用這種信息確定它編離振蕩器頻率的程度。需要的話，可將與頻率誤差和多普勒頻移相關(guān)的這種與其它信息存入寄存或存儲單元216。
IV、網(wǎng)關(guān)收發(fā)信機用于網(wǎng)關(guān)120與122的示例性收發(fā)信機設(shè)備300示于圖3。圖3的網(wǎng)關(guān)120、122部分有一臺或多臺接至天線310的模擬接收機314，用于接收通信信號，然后這些信號用本領(lǐng)域已知的各種方法作下變頻、放大和數(shù)字化。有些通信系統(tǒng)應(yīng)用了多根天線310。模擬接收機314輸出的數(shù)字化信號作為輸入提供給在324處用虛線表示的至少一個數(shù)字接收機模塊。
每個數(shù)字接收機模塊324對應(yīng)于在網(wǎng)關(guān)120、122與一個用戶終端124、126之間管理通信的信號處理單元，盡管本領(lǐng)域中有某些變型。一臺模擬接收機314可對許多數(shù)字接收機模塊324提供輸入，而若干這樣的模塊通常用于網(wǎng)關(guān)120、122接納所有衛(wèi)星波束和在任何規(guī)定的時間處理的可能的分集模信號。每個數(shù)字接收機模塊324具有一個或多個數(shù)字數(shù)據(jù)接收機316和一個搜索接收機318，搜索接收機318通常搜索合適的信號分集模而不是導頻信號。在通信系統(tǒng)中實施時，多個數(shù)字數(shù)據(jù)接收機316A-316N用于分集信號接收。
數(shù)字數(shù)據(jù)接收機316的輸出提供給后繼的基帶處理單元322，后者包括本領(lǐng)域已知但圖中未詳細示出的設(shè)備。示例性基帶設(shè)備包括分集組合器與譯碼器，對各用戶將多徑信號組合成一個輸出，該設(shè)備還包括將輸出數(shù)據(jù)提供數(shù)字開關(guān)或網(wǎng)絡(luò)的接口電路。各種其它已知單元，諸如(但不限于)聲碼器、數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器和數(shù)字數(shù)據(jù)開關(guān)與存貯單元等，均可構(gòu)成基帶處理單元322的一部分。這些單元對數(shù)據(jù)信號傳遞給一個或多個發(fā)射模塊334加以控制或引導。
要發(fā)射給用戶終端的信號都耦合至一個或多個合適的發(fā)射模塊334。常規(guī)的網(wǎng)關(guān)用若干這樣的發(fā)射模塊334在某一時間為許多用戶終端124、126服務(wù)，并在某一時間為若干衛(wèi)星與波束服務(wù)。網(wǎng)關(guān)120、122使用傳輸模塊334的數(shù)量，由本領(lǐng)域已知的諸因素確定，包括系統(tǒng)復雜性、視線中的衛(wèi)星數(shù)、用戶容量、選擇的分集度等。
每個發(fā)射模塊334包括一個對傳輸數(shù)據(jù)作擴展譜調(diào)制的發(fā)射調(diào)制器326，調(diào)制器326的輸出耦接至數(shù)字發(fā)射功率控制器328，后者控制呼出數(shù)字信號所用的傳輸功率?？刂破?28應(yīng)用最小功率電平以減小干擾和分配資源，但當要求補償傳輸路徑與其它路徑傳遞特性的衰減時，則應(yīng)用合適的功率電平。發(fā)射調(diào)制器326在擴展信號時采用至少一個PN發(fā)生器332。這種代碼生成也可構(gòu)成網(wǎng)關(guān)122、124所使用的一個或多個控制處理器或存貯單元的一種功能部件。
發(fā)射功率控制器328的輸出傳遞給加法器336，與其它發(fā)射模塊的輸出相加。這些輸出是傳輸給其它用戶終端124、126的信號，與發(fā)射功率控制器328的輸出同頻率且在同一波束內(nèi)。加法器336的輸出供給模擬發(fā)射機338作數(shù)/模轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成合適的RF載頻，再經(jīng)放大輸出給一根或多根天線340而輻射給用戶終端124、126。根據(jù)系統(tǒng)的復雜性與配置，天線310、340可以是同一種天線。
至少一個網(wǎng)關(guān)控制處理器320耦接至接收機模塊324、發(fā)射模塊334和基帶電路322；這些單元可在物理上相互分開?？刂铺幚砥?20提供指令與控制信號，以執(zhí)行諸如(但不限于)信號處理、時序信號發(fā)生、功率控制、切換控制、分集組合與系統(tǒng)接口等功能。此外，控制處理器320還指定PN擴展碼、正交碼序列和專用發(fā)射機與接收機供用戶通信使用。
控制處理器320還控制著導頻、同步與播叫信道信號的產(chǎn)生與功率及它們與發(fā)射功率控制器328的耦合。導頻信道是一種不用數(shù)據(jù)調(diào)制的簡單的信號，可以使用輸入給發(fā)射調(diào)制器326的重復不變化圖案或不變的幀結(jié)構(gòu)類型(圖案)或音調(diào)類型。即，對導頻信號形成信道所使用的正交函數(shù)、Walsh碼通常有一常值，如全1或全0，或者已知的重復圖案，如1與0交替的結(jié)構(gòu)圖案，這樣可有效地只發(fā)射PN發(fā)生器332所施加的PN擴展碼。
雖然控制處理器320能直接耦合至發(fā)射模塊324或接收模塊334等模塊單元，但是各模塊一般都包括一個模塊專用處理器，如發(fā)射處理器330或接收處理器321，可控制該模塊的諸單元。這樣，在一較佳實施例中，控制處理器320耦接至發(fā)射處理器330與接收處理器321，如圖3所示。這種方式可用單個控制處理器320更有效地控制大量模塊與資源的工作。發(fā)射處理器330控制導頻、同步、播叫信號，業(yè)務(wù)信道信號與任何其它信道信號的產(chǎn)生與信號功率以及它們各自與功率控制器328的耦合。接收處理器321控制對解調(diào)碼的搜索、PN擴展碼和接收功率的監(jiān)視。
對于有些操作，如共享資源功率控制等，網(wǎng)關(guān)120與122接收諸如接收信號強度、頻率測量值等信息或者其它通信信號中接收自用戶終端的信號參數(shù)。這種信息可由接收處理器321從數(shù)據(jù)接收機316的解調(diào)輸出中得到，或者這種信息在出現(xiàn)于控制處理器320或接收處理器321監(jiān)視的信號中預(yù)定地點時被檢測到，并且被傳給控制處理器320?？刂铺幚砥?20用這一信息控制信號的時序與頻率，再用發(fā)射功率控制器328和模擬發(fā)射機338發(fā)射與處理該信號。
V.衛(wèi)星波束圖案通常，衛(wèi)星116與118發(fā)射的波束以預(yù)定波束圖案覆蓋不同的地區(qū)。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，衛(wèi)星波束由例如相控陣波束形成天線形成。圖4示出一種示例性衛(wèi)星波束圖案，也稱為覆蓋區(qū)。如圖4所示，該示例衛(wèi)星覆蓋區(qū)400包括16條波束401-416。具體而言，衛(wèi)星覆蓋區(qū)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)。每條波束401-416都覆蓋一特定地區(qū)，盡管通常有某條波束相重迭。這類特定地區(qū)可能橫跨幾百英里。另外，不同頻率的波束，也稱為FDMA信道、CDMA信道或“子束”，可以引導成重迭于同一區(qū)域。根據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)計與提供的服務(wù)類型以及是否實現(xiàn)空間分集，可將多衛(wèi)星的波束覆蓋或服務(wù)區(qū)設(shè)計成在指定區(qū)域全部或部分重迭。
在本發(fā)明一較佳實施例中，正逆向通信鏈路應(yīng)用不同的波束圖案。如在美國專利申請?zhí)?8/723,723(題為“應(yīng)用衛(wèi)星波束求解不確定位置的模糊分辨度”(Ambiguity Resolution For Ambiguous Position Solution Using SatelliteBeam)，于1996年9月30提出，現(xiàn)通過引用與本申請結(jié)合)中，示出示例性的交替正逆向鏈路波束圖案。然而，在不違背本發(fā)明精神與范圍的情況下，正逆向通信鏈路的波束圖案可以相同。
VI.本發(fā)明的較佳實施例以下詳述本發(fā)明一較佳實施例。盡管討論的是特定的步驟、配置與結(jié)構(gòu)，但是應(yīng)明白，這僅是為了示例。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，可以采用其它的步驟、配置與結(jié)構(gòu)而不違背本發(fā)明的精神與范圍。本發(fā)明可應(yīng)用于各種無線信息與通信系統(tǒng)，包括定位系統(tǒng)。
如上所述，對于減少播叫用戶終端的播叫信道數(shù)的系統(tǒng)與方法提出了需求。如上所述，播叫信道用于把信息發(fā)送給不在通信過程中的用戶終端。例如，網(wǎng)關(guān)122在正向鏈路160、162上通常用播叫信道建立通信鏈路，告訴用戶終端124有呼叫進入，對試圖進入該系統(tǒng)的用戶終端作答，并登錄用戶終端124。在一實施例中，播叫信道用于將地點更改請求消息從網(wǎng)關(guān)122發(fā)給用戶終端124。
這里參照圖5A-5C敘述發(fā)明用于減少播叫用戶終端的播叫信道數(shù)的設(shè)備與方法。圖5A示出在時刻t2衛(wèi)星116與530的波束覆蓋區(qū)。在一實施例中，衛(wèi)星116與530正在按計劃運行，在不同的時間點照射地球表面不同的區(qū)域。具體而言，在一實施例中，衛(wèi)星116與530是多衛(wèi)星系統(tǒng)的兩顆衛(wèi)星，其中衛(wèi)星軌道相對于地球表面的某一點并不靜止。本發(fā)明還適用于地球同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其中衛(wèi)星能長期地基本上覆蓋同一地區(qū)。
假定網(wǎng)關(guān)122在時刻t1與用戶終端124通信，因而知道用戶終端124在時刻t1的地點。下面要討論網(wǎng)關(guān)122如何確定用戶終端124在時刻t1的位置?，F(xiàn)在假定網(wǎng)關(guān)122要求在時刻t2播叫用戶終端124，這里t2滯后于t1。播叫的目的可以是上述任何一種，包括告訴用戶終端124有呼叫進入，或請求來自用戶終端124的地點更改。如上所述，在常規(guī)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，網(wǎng)關(guān)122作泛播叫，通過其許多(可能全部)播叫信道發(fā)出播叫，因為它不知道用戶終端124在時刻t2的地點。即，知道用戶終端正在傾聽哪一條EDMA信道后，就在所有衛(wèi)星的所有波束上以指定頻率的一條信道發(fā)射播叫。本發(fā)明利用網(wǎng)關(guān)122正知道用戶終端124在前一時間點(t1)的地點而避免了這種泛播叫。在詳細討論本發(fā)明之前，先簡述一下網(wǎng)關(guān)122是如何確定用戶終端124在t1的地點的。
網(wǎng)關(guān)122能以多種方式確定用戶終端124在時刻t1的地點，如網(wǎng)關(guān)122可根據(jù)用戶終端124發(fā)給它的信息而計算出用戶終端124在時刻t1的地點。例如，當網(wǎng)關(guān)122登錄了用戶終端124，用戶終端124試圖發(fā)出呼叫時，用戶終端124就向網(wǎng)關(guān)122發(fā)出該信息。在下列已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人并通過引用與本申請結(jié)合的諸專利和專利申請中，揭示了幾例能確定用戶終端地點的系統(tǒng)與方法1992年6月30日公告的美國專利No.5,126,748，題為“雙衛(wèi)星導航系統(tǒng)與方法”(Dual Satellite Navigation System)；1998年6月23日提交的美國專利申請No.08/732,725，題為“應(yīng)用兩顆低地球軌道衛(wèi)星的明確位置確定方法”(Unambiguous Position Determination Using Two Low-Earth orbit Satellites)；1996年9月30日提交的美國專利申請No.08/732,722，題為“應(yīng)用兩顆低地球軌道衛(wèi)星的被動位置確定法”(passive Position DeterminationUsing Two Low-Earth Orbit Satellites)；和1996年9月30日提交的美國專利申請No.08/723,751，題為“應(yīng)用一顆低地球軌道衛(wèi)星的位置確定法”(Position Determination Using One Low-Earth Orbit Satellite)。這些專利和申請討論的用戶終端地點確定方法，都應(yīng)用了諸如發(fā)射給用戶終端和來自用戶終端的通信信號特征等信息和已知的衛(wèi)星位置與速度。注意，“位置”與“地點”此處在互換使用。
或者，用戶終端124可向網(wǎng)關(guān)122提供它在時刻t1的地點。用戶終端124可用任何合適的方法確定其在t1的地點。在一實施例中，用戶終端124包括一種全球定位衛(wèi)星(GPS)接收機，這是本領(lǐng)域眾所周知的。利用該GPS接收機，用戶終端124可確定并向網(wǎng)關(guān)122傳送其地點。用戶終端124還可應(yīng)用常規(guī)LORAN-C等任何其它系統(tǒng)或方法確定其地點，可將地點信息作為進入信道上的進入選通傳給網(wǎng)關(guān)122，把它埋在其它信號里，或作為一獨立信號。在一實施例中，用戶終端124在確認收到播叫的同一進入選通脈沖里傳送地點信息。不管網(wǎng)關(guān)122是如何知道用戶終端124在t1時的地點，都可應(yīng)用本發(fā)明的下述諸特點。
再參照圖5A，蓋蓋區(qū)400與500分別表示衛(wèi)星116與530在時刻t2的波束覆蓋區(qū)。如上所述，覆蓋區(qū)400包括16條波束401-416，覆蓋區(qū)500包括16條波束501-516。為清楚起見。把與覆蓋區(qū)400重迭的覆蓋區(qū)500部分用虛線表示。地點520(定為x)是用戶終端124在t1時的地點。如上所述，網(wǎng)關(guān)122已知道了地點t1。
如圖5A所示，在時刻t2，地點520位于兩波束405(衛(wèi)星116)與波束510(衛(wèi)星530)的覆蓋區(qū)內(nèi)。通過分開顯示覆蓋區(qū)400與500，圖5B與5C就把該情況畫得更清楚了。具體地說，圖5B示出覆蓋區(qū)400的范圍，圖5C示出覆蓋區(qū)500的范圍，二者都在時刻t2。若衛(wèi)星116與530是地球靜止衛(wèi)星，則覆蓋區(qū)400與500在t1與t2時的范圍基本上相同。然而，若衛(wèi)星116與530是非地球靜止衛(wèi)星，如上所述，則覆蓋區(qū)400與500的范圍在t1時就不同于圖5A-5C的情況。另外，根據(jù)t1與t2的時間，衛(wèi)星116(覆蓋區(qū)116)與衛(wèi)星530(覆蓋范圍500)的波束覆蓋區(qū)可能在t1時沒有重迭地點520。
本發(fā)明利用了網(wǎng)關(guān)122知道用戶終端124在前一時刻的地點的優(yōu)點。具體而言，由于知道了用戶終端124在t1的地點520并假定用戶終端124在t1與t2間的時段內(nèi)只能運行有限的距離，則網(wǎng)關(guān)122就能假設(shè)哪一條波束在t2覆蓋著用戶終端。例如，若t1比t2早1小時，就能假定用戶終端124沿任何方向離其t1的地點不會超過80英里。應(yīng)用這種假設(shè)，網(wǎng)關(guān)122可以假設(shè)哪些波束在t2時覆蓋用戶終端124。本發(fā)明的具體細節(jié)在下面參照圖6與7的流程圖加以描述。
圖6是對本發(fā)明一實施例的高層次描述。第一步604再調(diào)用用戶終端124在t1時的地點，這可通過搜索表格、數(shù)據(jù)庫、信息存儲器或用于存貯用戶終端在不同時間點的地點信息的存儲器位置來實現(xiàn)。用戶終端124在t1的地點指第一把點520，它可用包括上述方法內(nèi)的任何方法確定。
在步驟606，運用衛(wèi)星星座知識，包括衛(wèi)星在不同時間點的波束覆蓋區(qū)，確定哪些波束在t2時覆蓋第一地點520(在網(wǎng)關(guān)122或某一其它與網(wǎng)關(guān)122通信的地點如系統(tǒng)指令或控制中心作確定)。在時刻t2覆蓋第一地點520的波束指第一組波束，定為g1。如上所述，若衛(wèi)星星座對地球同步，則在時刻t1覆蓋第一地點520的波束也在時刻t2覆蓋第一地點520。若衛(wèi)星星座不對地靜止，則與時刻t1相比，在時刻t2可能有不同的波束會覆蓋第一地點520(除非t2與t1間的時段很短，比如幾秒種，或者長得讓該衛(wèi)星橫越地球軌道一周)。
在步驟608，一旦確定了哪些波束在時刻t2覆蓋第一地點520(即確定第一組波束)，網(wǎng)關(guān)122就通過第一組波束的至少一條波束中至少一條信道向用戶終端124發(fā)出播叫。在一實施例中，當網(wǎng)關(guān)122不知道用戶終端124正在監(jiān)視哪個播叫信道時，它就通過第一組每條波束的某一信道發(fā)出播叫。另外，在一實施例中，網(wǎng)關(guān)122通過第一組每條波束的播叫信道向用戶終端124發(fā)出播叫。
第一組波束可能包括一條或多條波束。另外，第一組波束可由同一顆或多顆衛(wèi)星生成。例如，若第一地點520位于同一顆衛(wèi)星生成的兩波束的邊緣處，則第一組波束可以包括該衛(wèi)星的兩條波束。再者，若不同衛(wèi)星的覆蓋區(qū)重迭，如圖5A那樣，則第一組波束可以包括不同衛(wèi)星生成的波束。具體而言，對于圖5A-5C的例子，第一組包括波束405(衛(wèi)星116生成)與波束510(衛(wèi)星530生成)。
注意，從網(wǎng)關(guān)122向用戶終端124發(fā)送播叫步驟608不包括用戶終端124接收播叫的步驟。還有，步驟608并不意味著用戶終端124位于能接收播叫的地區(qū)內(nèi)(即播叫信號可能偏離用戶終端范圍，或信號傳遞路徑可能受阻)。在步驟608，網(wǎng)關(guān)122通過一條或多條它假定用戶終端位于其內(nèi)的波束信道發(fā)送播叫。這樣，如下所述，網(wǎng)關(guān)122并不知道用戶終端124是否收到了播叫，直到用戶終端124向網(wǎng)關(guān)122發(fā)出確認收到該播叫的消息。
圖7的流程圖示出本發(fā)明的附加特點。步驟702與704根據(jù)步驟606是如何確定第一組波束而展開的。參照圖5A-5C，在步驟702，確定第一區(qū)522，其半徑524源自第一地點520，可以有固定的預(yù)定值，比如100英里?；蛘?，半徑524可以是時刻t1與t2之間的時段的函數(shù)。一例確定半徑524的算法是R＝(t2-t1)×D式中R為半徑524；t2-t1是從用戶終端124位于第一地點520算起的時段(小時)；D是假定用戶終端124可能運行了1小時(如速度為一小時60英里)的最大距離。
利用該示例算法，若t1與t2之間的時段為2小時，D假定為一小時60英里，則R為120英里。當然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會明白，D可以具有另一個預(yù)定值，或?qū)Ω饔脩艚K端是特定的。
確定了第一區(qū)后，就在步驟704確定波束，這些波束的覆蓋區(qū)與第一區(qū)相交。如上所述，這要運用衛(wèi)星星座知識來確定，包括衛(wèi)星在不同時間點的波束覆蓋區(qū)。這些波束是步驟608中發(fā)送播叫的第一組波束。如在圖5A-5C的例中，第一組波束包括波束405和510。
接著在步驟608，上面已詳細討論過，網(wǎng)關(guān)122通過在第一組至少一條波束的某一信道發(fā)出播叫。在一實施例中，網(wǎng)關(guān)122通過第一組每條波束的播叫信道發(fā)出播叫。
若用戶終端124收到該播叫，它就向網(wǎng)關(guān)發(fā)送確認消息，表示已收到播叫。在一實施例中，用戶終端124通過一條進入信道發(fā)送該確認消息作為進入選通，而該進入信道與用戶終端124接收播叫的播叫信道相關(guān)聯(lián)。
在步驟706，確定是否已從用戶終端124收到了表明其收到該播叫的確認。若回答是肯定，則過程繼續(xù)到“A”，網(wǎng)關(guān)122已成功地播叫到用戶終端124。
如上所述，根據(jù)確認消息的特征和/或包含在確認消息里的信息，網(wǎng)關(guān)122可以計算用戶終端124的地點。一旦網(wǎng)關(guān)122確定了用戶終端124的地點，即可更改表格，包括用戶終端在不同時間點的地點。還有，可將地點信息傳給另一設(shè)施，例如中央控制中心或貨車調(diào)度機構(gòu)等。
當然，發(fā)送播叫的理由可能并非請求位置更改，如通知用戶終端124要發(fā)送話音呼叫或某種類型的數(shù)據(jù)傳輸(目視消息，傳真等)。若是這樣，網(wǎng)關(guān)122一旦收到來自用戶終端124的確認，就可發(fā)送附加播叫，令用戶終端124切換至某一特定業(yè)務(wù)信道以接收話音呼叫。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白，播叫可用于其它目的，或表示想傳遞各種非話音信號，這不違背本發(fā)明的精神與范圍。
若對步驟706所作的確定回答為否定，則過程繼續(xù)到步驟708。在步驟708，確定具有第二半徑526的第二區(qū)528。第二區(qū)528畫得比第一區(qū)524更大，以便擴展播叫范圍，對用戶終端124作第二次播叫。
在步驟710，確定定為g2的第二組波束，其覆蓋區(qū)與第二區(qū)528相交。由于第一區(qū)524完全在第二區(qū)528范圍內(nèi)，如圖5A-5C所示，第一組的每條波束都包含在第二組波束里。然而，本發(fā)明并不要求第二區(qū)完全包括第一區(qū)的所有波束。由于第二區(qū)528大于第一區(qū)524，在一般情況下，附加波束可以在第二組波束內(nèi)而不在第一組波束內(nèi)。如上所述，第一組波束包括波束405和510。再參照圖5A-5C，第二組波束包括波束405與510以及波束401、404、414和502。
在一實施例中，在步驟712中，一旦確定了第二組波束，就在第二組每條波束的至少一條信道(最好是播叫信道)上由網(wǎng)關(guān)發(fā)出第二次播叫。如早先說明的，為提高效率，每條波束一般應(yīng)用單一播叫信道，第二組播叫通過至少一條波束中的某一信道進行。
在有些場合中，由于未從用戶終端124收到第一次播叫的確認，因此可以假設(shè)，用戶終端124未處于第一組波束所覆蓋的地區(qū)之內(nèi)。通常在用戶終端的信號接收不大會直接被物理目標、大樓等阻檔的情況下，可以這樣假設(shè)。在作這種假設(shè)時，通過只經(jīng)位于第二組波束但不位于第一組波束的波束發(fā)生播叫，可以減少發(fā)送第二次播叫使用的信道數(shù)。具體而言，在該替代實施例中，在步驟714，確定定為g3的第三組波束，它包括了所有位于第二組波束內(nèi)但不位于第一組波束內(nèi)的波束。在圖5A-5C例中，第三組波束只包括波束401、404、414與502。一旦確定了第三組波束，網(wǎng)關(guān)就在第三組每條波束的某一信道(最好是播叫信道)上發(fā)送第二次播叫。但對大多數(shù)通信系統(tǒng)而言，后一種方法并不理想，因為信號阻塞很可能是用戶終端對播叫無反應(yīng)的理由。因此，排除第一區(qū)波束可能妨礙順利地建立一條無大量延遲或進一步更改播叫過程的鏈路。
若網(wǎng)關(guān)122未收到來自用戶終端124確認收到第二次播叫的消息，可確定較大的第三區(qū)，用另一組波束播叫用戶終端124。另外，系統(tǒng)可設(shè)計成在用數(shù)量減少的播叫信道作預(yù)定次數(shù)的播叫失敗后，對用戶終端124作泛播叫。
本發(fā)明可將播叫用戶終端的播叫信道數(shù)減少一個數(shù)量級。常規(guī)衛(wèi)星通信系統(tǒng)往往通過多達30條播叫信道播叫某個用戶終端，本發(fā)明只要用二三條信道就能播叫用戶終端。當然，準確的播叫信道使用量取決于許多因素，包括通信系統(tǒng)的衛(wèi)星星座和發(fā)送播叫的特定時間點等，這是眾所周知的。
以上對較佳實施例的描述旨在讓本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能實施本發(fā)明。盡管已參照諸較佳實施例具體示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當明白，可在形式和細節(jié)上作出各種變化而不背離本發(fā)明的精神與范圍。
權(quán)利要求
1.在具有至少一個網(wǎng)關(guān)和至少一顆衛(wèi)星的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，其中所述衛(wèi)星產(chǎn)生多條，即n條波束，每條波束包括多條信道，一種播叫用戶終端UT的方法，其特征在于包括下述步驟調(diào)用UT的第一地點，所述第一地點對應(yīng)于UT在第一時刻t1的地點；確定覆蓋所述UT在第二時刻t2的第一地點的第一組波束g1，其中g(shù)1＜n，t2＞t1；和網(wǎng)關(guān)在第一組至少一條波束的某條信道上向UT發(fā)送播叫。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)送所述播叫的步驟包括在所述第一組每條波束的至少一條信道上發(fā)送所述播叫。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)送所述播叫的步驟包括在所述第一組每條波束的播叫信道上發(fā)送所述播叫。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，調(diào)用UT第一地點的步驟包括；搜索包括用戶終端在不同時間點的地點信息的表。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟確定網(wǎng)關(guān)是否從UT收到表明UT已收到所述播叫的消息。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述第一組波束的步驟包括確定具有第一半徑的第一區(qū)，所述第一半徑源自所述第一地點；和確定哪些波束的覆蓋區(qū)與所述第一區(qū)相交。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，確定所述第一半徑的步驟包括確定所述時刻t1與t2之間的時段，和確定所述第一半徑作為所述時段的函數(shù)。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟確定網(wǎng)關(guān)是否從UT收到表明UT已收到所述播叫的確認消息。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟若網(wǎng)關(guān)在預(yù)定時間內(nèi)未從UT收到所述確認消息，確定具有第二半徑的第二區(qū)，所述第二半徑源自所述第一地點且大于所述第一半徑；和確定覆蓋區(qū)與所述第二區(qū)相交的第二組波束g2，其中g(shù)2＜n。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟網(wǎng)關(guān)在所述第二組每條波束的某一信道上向UT發(fā)送第二次播叫。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟確定第三組波束g3，其中g(shù)3＜n；所述第三組波束包括所有在所述第二組內(nèi)但不在所述第一組內(nèi)的波束；和網(wǎng)關(guān)在所述第三組每條波束的某一信道上向UT發(fā)送第二次播叫。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括下述步驟當UT接收所述播叫時，UT向網(wǎng)關(guān)發(fā)送確認消息，所述確認消息告訴網(wǎng)關(guān)UT已收到所述播叫。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于還包括下述步驟網(wǎng)關(guān)接收所述確認消息；網(wǎng)關(guān)根據(jù)所述UT發(fā)給網(wǎng)關(guān)的消息確定UT的第二地點，所述第二地點對應(yīng)于UT在時刻t2的地點。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，確定第二地點的步驟還包括下述步驟根據(jù)所述確認消息的特征，確定所述第二地點。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述確認消息的所述特征而確定所述UT第二地點的步驟包括下述步驟根據(jù)所述確認消息的多普勒延遲和時延中的至少一個，確定UT的所述第二地點。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，網(wǎng)關(guān)向UT發(fā)送播叫的步驟包括請求UT在第二時刻t2更新地點。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟在UT響應(yīng)于接收的所述播叫確定UT的第二地點，所述第二地點對應(yīng)于UT在第二時刻t2的地點。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，確定所述第二地點的步驟包括用全球定位系統(tǒng)單元確定所述第二地點。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于還包括下述步驟UT向網(wǎng)關(guān)發(fā)送所述UT的第二地點。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，發(fā)送所述第二地點的步驟包括UT通過進入信道向網(wǎng)關(guān)發(fā)送進入選通，所述進入信道與所述至少一條通過其UT接收所述播叫的信道相關(guān)聯(lián)。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于還包括下述步驟更改數(shù)據(jù)庫，反映UT在所述第二時刻t2的所述第二地點。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于還包括下述步驟向調(diào)度機構(gòu)傳送UT的所述第二地點。
23.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，網(wǎng)關(guān)向UT發(fā)送播叫的步驟包括下述步驟通知UT有話音呼叫進入。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟當UT收到所述播叫時，UT向網(wǎng)關(guān)發(fā)送確認消息，所述確認消息通知網(wǎng)關(guān)UT已收到所述播叫。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟網(wǎng)關(guān)向UT發(fā)送另一播叫，所述另一播叫令UT切換至某特定業(yè)務(wù)信道以接收所述話音呼叫。
26.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一組波束包括一條波束。
27.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括多顆衛(wèi)星，而且所述第一組波束包括多顆衛(wèi)星產(chǎn)生的多條波束中的至少兩條波束。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，第一組波束的至少一條波束由多顆衛(wèi)星的第一顆衛(wèi)星產(chǎn)生，至少另一條波束由多顆衛(wèi)星的第二顆衛(wèi)星產(chǎn)生。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述至少兩條波束由多顆衛(wèi)星中的單顆衛(wèi)星產(chǎn)生。
30.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多顆衛(wèi)星繞軌道運行，使它們相對于地球表面某一點不靜止。
31.在具有至少一個網(wǎng)關(guān)和至少一顆衛(wèi)星的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，其中衛(wèi)星產(chǎn)生多條即n條波束，每條波束包括多條信道，一種播叫用戶終端UT的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括調(diào)用UT第一地點的裝置，所述第一地點對應(yīng)于UT在第一時刻t1的地點；確定覆蓋所述UT在第二時刻t2的的第一地點的第一組波束g1的裝置，其中g(shù)1＜n且t2＞t1；網(wǎng)關(guān)在第一組波束至少一條波束的某條信道上向UT發(fā)送播叫的裝置。
32.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其特征在于，所述播叫在所述第一組波束的每條波束的至少一條信道上發(fā)送。
33.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其特征在于，在所述第一組波束的每條波束的播叫信道上發(fā)送所述播叫。
34.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其特征在于，調(diào)用UT第一地點的裝置還包括一搜索表，該表包括用戶終端在不同時間點的地點信息。
35.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其特征在于還包括確定網(wǎng)關(guān)是否從UT收到表明其已收到所述播叫的確認消息的裝置。
36.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其特征在于，確定所述第一組波束的裝置包括確定具有第一半徑的第一區(qū)的裝置，所述第一半徑源自所述第一地點；和確定覆蓋區(qū)與所述第一區(qū)相交的波束的裝置。
37.如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其特征在于，確定所述第一半徑的裝置包括確定在所述時刻t1與t2之間時段的裝置，和確定所述第一半徑作為所述時段函數(shù)的裝置。
38.如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其特征在于，還包括確定網(wǎng)關(guān)是否從UT收到表明其已收到所述播叫的確認消息的裝置。
39.如權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其特征在于，還包括若網(wǎng)關(guān)在預(yù)定時間內(nèi)未收到來自UT的所述確認消息而確定具有第二半徑的第二區(qū)的裝置，所述第二半徑源自所述第一地點且大于所述第一半徑；和確定覆蓋區(qū)與所述第二區(qū)相交的第二組波束g2的裝置，其中g(shù)2＜n。
40.如權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其特征在于，還包括網(wǎng)關(guān)在所述第二組波束的每條波束的至少一條信道上向UT發(fā)送第二次播叫的裝置。
41.如權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其特征在于，還包括確定第三組波束g3的裝置，其中g(shù)3＜n，所述第三組波束包括所有在所述第二組內(nèi)但不在所述第一組內(nèi)的波束；和網(wǎng)關(guān)在所述第三組波束的每條波束的某一信道上向UT發(fā)送第二次播叫的裝置。
42.如權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其特征在于，還包括接收UT發(fā)出的表明UT已收到所述播叫的確認消息的裝置；和根據(jù)UT向網(wǎng)關(guān)發(fā)出的所述確認消息而確定UT第二地點的裝置，所述第二地點對應(yīng)于UT在時刻t2的地點。
43.如權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其特征在于，確定所述第二地點的裝置包括根據(jù)所述確認消息的特征確定所述第二地點的裝置。
44.如權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其特征在于，根據(jù)所述確認消息的特征確定所述UT第二地點的裝置包括根據(jù)所述確認消息的多普勒延遲與時延中的至少一個確定所述UT第二地點的裝置。
45.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其特征在于，網(wǎng)關(guān)向UT發(fā)送的所述播叫包括地點更新請求。
46.如權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其特征在于，還包括存貯所述UT第二地點的數(shù)據(jù)庫。
47.如權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其特征在于還包括UT向調(diào)度機構(gòu)傳送所述第二地點的裝置。
48.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其特征在于，網(wǎng)關(guān)向UT發(fā)送的所述播叫通知UT有話音呼叫進入。
49.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其特征在于還包括從UT接收確認消息的裝置，所述確認消息通知網(wǎng)關(guān)UT已收到所述播叫。
50.如權(quán)利要求50所述的設(shè)備，其特征在于還包括網(wǎng)關(guān)向UT發(fā)送另一次播叫的裝置，所述另一次播叫令UT切換到一特定業(yè)務(wù)信道，以接收所述話音呼叫。
51.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一組波束包括一條波束。
52.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中特征在于，所述衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括多顆衛(wèi)星，而且所述第一組波束包括多顆衛(wèi)星產(chǎn)生的多條波束中的至少兩條波束。
53.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一組波束的至少一條波束由所述多顆衛(wèi)星的第一顆衛(wèi)星產(chǎn)生，至少另一條波束由所述多顆衛(wèi)星的第二顆衛(wèi)星產(chǎn)生。
54.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其中特征在于，所述至少兩條波束由多顆衛(wèi)星中的單顆衛(wèi)星產(chǎn)生。
55.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中特征在于，所述多顆衛(wèi)星軌道，相對于地球表面某一點不靜止。
全文摘要
本發(fā)明揭示應(yīng)用具有一個網(wǎng)關(guān)和一顆或多顆衛(wèi)星的衛(wèi)星通信系統(tǒng)播叫用戶終端(UT)的設(shè)備與方法,其中每顆衛(wèi)星產(chǎn)生多條波束(n),每條波束包括多條信道。本發(fā)明方法包括調(diào)用UT第一地點的步驟,其中第一地點對應(yīng)于UT在第一時刻t1的地點,在一實施例中,這是對包括用戶終端在不同時間點的地點信息的表格或數(shù)據(jù)庫搜索而實現(xiàn)的;本方法還包括確定覆蓋UT在第二時刻t2的第一地點的第一組波束(g1)的步驟,其中g(shù)1<n,時刻t2滯后于時刻t1;然后,網(wǎng)關(guān)在某一信道,如第一組波束中至少一個波束的播叫信道上向UT發(fā)送播叫。在一實施例中,在第一組波束的每條波束的播叫信道上發(fā)送播叫。
文檔編號H04B7/26GK1352832SQ00805659
公開日2002年6月5日 申請日期2000年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月30日
發(fā)明者L·N·希夫 申請人:高通股份有限公司