專利名稱：分組化碼分多址/時(shí)分多路衛(wèi)星通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信系統(tǒng)，尤其涉及這樣一種系統(tǒng)，它使用分組化碼分多址上行線路、星上分組交換和時(shí)分多路通信下行線路傳輸?shù)穆?lián)合體。
使用衛(wèi)星連接的通信接續(xù)方案通常使用頻分多址和時(shí)分多址處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)。通常衛(wèi)星利用弓形管道(Bent Pipe)技術(shù)將上行線路信號(hào)發(fā)射到目的地，弓形管道技術(shù)是指衛(wèi)星僅作為轉(zhuǎn)播器，而不執(zhí)行任何星上交換或多路通信功能。因此，所有交換和相關(guān)控制必須在地面的發(fā)射和接收終端站執(zhí)行。這限制了系統(tǒng)的靈活性，因?yàn)橄到y(tǒng)的智能(intelligence)集中在地面終端站上。在衛(wèi)星應(yīng)用中也使用碼分多址，但是先前沒有星載處理，阻礙了混合系統(tǒng)的發(fā)明?；旌舷到y(tǒng)對(duì)于上行線路和下行線路使用不同種類的空中接口(air interface)。
事實(shí)上，如語音/多媒體系統(tǒng)中的通信可能是突發(fā)性的，這一情況不利于時(shí)分多址和頻分多址傳輸模式。使用時(shí)分多址和頻分多址傳輸模式在許多應(yīng)用中是不能滿足的，因?yàn)闀r(shí)隙和/或信道的分配需要一個(gè)無法接受的準(zhǔn)備時(shí)間。另外，改變時(shí)隙/頻率的分配以滿足瞬間需要是一個(gè)復(fù)雜的過程，將導(dǎo)致復(fù)雜的系統(tǒng)控制。
根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供了一種獨(dú)特的聯(lián)合體，這種聯(lián)合體包括地面到空中接口的碼分多址、星上分組式傳輸及交換(如異步傳輸模式ATM)和下行線路傳輸?shù)臅r(shí)分多路通信，就象在權(quán)利要求書中列出的那樣。
在突發(fā)通信系統(tǒng)中，分組交換具有明顯的優(yōu)勢，因?yàn)樗诮邮招盘?hào)時(shí)是異步的，很容易適合信號(hào)到達(dá)的變化。分組式碼分多址是使用無線信道在不同地點(diǎn)傳輸突發(fā)通信的一種有效方法。
碼分多址系統(tǒng)的容量極大地依賴于其他用戶引起的干擾。如果通信是突發(fā)的并且僅當(dāng)有信息需要傳輸時(shí)才發(fā)送分組，那么給其他用戶帶來的干擾就會(huì)減小，而且系統(tǒng)所能支持的用戶數(shù)就會(huì)增長。它還具有這樣的好處除電路初始準(zhǔn)備外，不需要額外的信令或準(zhǔn)備時(shí)間來為用戶實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)突發(fā)和/或數(shù)據(jù)率變化，因此提供了符合容量要求的帶寬。
在碼分多址系統(tǒng)中，需要為傳輸信息的各個(gè)用戶分別分配擴(kuò)展碼。事實(shí)上，在典型實(shí)現(xiàn)中可利用的擴(kuò)展碼極大地超過了承載特定數(shù)目同時(shí)信道的空中接口容量。使用碼分多址有利于允許當(dāng)系統(tǒng)利用過度增長時(shí)超出容量的有效信道的質(zhì)量適度降低。
在一個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，最大的限制之一就是能從衛(wèi)星上獲得的功率。多載波系統(tǒng)如碼分多址需要使用低效率操作使得避免相互調(diào)制失真，導(dǎo)致這些系統(tǒng)的功率利用率很低。通過在下行線路中使用時(shí)分多路通，信系統(tǒng)的功率利用效率變的更高同時(shí)又能保持碼分多址的多址聯(lián)接的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施方式在碼分多址上行線路信號(hào)中的ATM分組(包括用戶數(shù)據(jù))在衛(wèi)星上被衛(wèi)星所帶的ATM交換器處理和交換，然后才往下行線路發(fā)送。ATM交換器根據(jù)包含在分組頭中的地址信息為ATM分組在幾個(gè)輸出的下行線路無線電波束中選擇一個(gè)合適的路由。下行線路信號(hào)通過時(shí)分多路通信處理來傳輸。注意，下行線路亦可以使用頻分多路通信或碼分多路通信。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)是突發(fā)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)率改變之前網(wǎng)絡(luò)不需要額外的準(zhǔn)備時(shí)間。


圖1是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的簡圖；圖2是上行線路、衛(wèi)星的解調(diào)和交換電路以及衛(wèi)星的下行線路處理電路的一個(gè)實(shí)施方式的方框圖。
在圖1中用圖示法顯示了一個(gè)示例性的連接發(fā)射用戶地球站和接收用戶地球站的示例性的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。衛(wèi)星具有多個(gè)無線電點(diǎn)波束(spot-beam)用于發(fā)射和接收。在任何無線電波束中的任何用戶都能與同一無線電波束或不同無線電波束的任何其他用戶通信。
盡管分別示例性地描述了單獨(dú)的發(fā)射站和接收站101和102，但這些站點(diǎn)可以同時(shí)是一個(gè)通信系統(tǒng)的發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)。這些站點(diǎn)可以是空間/地理固定的，也可以是移動(dòng)的，雖然在這一特定的實(shí)施方式中它們?cè)谕ㄐ艜r(shí)示為在地球的固定點(diǎn)上。另外，站點(diǎn)可以是雙向的收發(fā)站。為了簡單僅顯示為單向的。
站101-1包括一個(gè)衛(wèi)星拋物面天線103，該天線發(fā)射一個(gè)分組化的射頻碼分多址信號(hào)到衛(wèi)星105。一旦衛(wèi)星105和地球站101-1間的連接(包括代碼同步)建立起來，當(dāng)有分組信息需要傳輸或需要發(fā)送一個(gè)分組以維持同步時(shí)，地球站101-1上的發(fā)射機(jī)將僅發(fā)射射頻信號(hào)。地球站102-1通過自身帶有的衛(wèi)星拋物面天線104從衛(wèi)星105處接收到包含分組化信息的時(shí)分多路通信射頻信號(hào)。每個(gè)無線電波束包括了多個(gè)頻帶。如圖所示衛(wèi)星從其它發(fā)射站101-N處接收射頻碼分多址無線電波束信號(hào)，并發(fā)射射頻時(shí)分多路通信信號(hào)到多個(gè)接收站102-M。這里的上行線路代表了一個(gè)同步碼分多址系統(tǒng)，該系統(tǒng)中，為了減小干擾，所有用戶的信號(hào)到達(dá)衛(wèi)星時(shí)都是碼片(chip)同步的。
衛(wèi)星收發(fā)機(jī)接收設(shè)備在接收放大器201-1到201-N處接收多個(gè)碼分多址無線電點(diǎn)波束。經(jīng)體下變頻器(bulk down-converter)201-1到202-N處理后，接收的信號(hào)被送到其后接一個(gè)多信道碼分多址解調(diào)器203-1的體下變頻器，解調(diào)器將碼分多址信號(hào)進(jìn)行采樣、分離和解調(diào)。這些信號(hào)被加工為I和Q兩部分并且采用離散時(shí)間(數(shù)字)技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò)。每個(gè)碼分多址信道包括具有不同數(shù)據(jù)率的多相相移鍵控(M-PSK)信號(hào)的混合。從所有無線電波束接收的信號(hào)都加到ATM交換器250。
ATM交換器250的輸出(即下行線路)傳輸，以時(shí)分多路通信格式加到時(shí)分多路通信調(diào)制器301-1到301-M，這些調(diào)制器包括幀形成和前向糾錯(cuò)電路。信號(hào)經(jīng)方框302-1到302-M上變頻后，在組件303-1到303-M用行波管放大器或固態(tài)功率放大器放大，將每個(gè)信道加到同一組件中的輸出帶通濾波器以抑制諧波。這些輸出在節(jié)點(diǎn)304-1處被組合成下行線路傳輸?shù)臒o線電波束。
權(quán)利要求
1.用于高效率的多用戶衛(wèi)星通信的信號(hào)處理方法，包含如下步驟發(fā)送來自地球站的上行線路分組化碼分多址無線電波束到一個(gè)衛(wèi)星，其中上行線路無線電波束包括多個(gè)分組化的信號(hào)，它們來自不同的地球站并且具有不同的目的地；建立代碼同步并在任何時(shí)間以分組形式發(fā)射信息，信息以信道最大數(shù)據(jù)率來發(fā)射，并且在沒有信息發(fā)送的情況下只發(fā)射最少量的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)代碼同步。
2.如權(quán)利要求1提出的信號(hào)處理方法，包括步驟在衛(wèi)星中將所有輸入分組組合為無線電波束并且執(zhí)行分組交換和ATM路由選擇，使得具有相同目的地的無線電波束的所有分組組合在一起成為下行線路無線電波束。
3.如權(quán)利要求2提出的信號(hào)處理方法，包括步驟創(chuàng)建一個(gè)混合的碼分多址-時(shí)分多路通信空中接口，其中碼分多址信號(hào)用于上行線路而時(shí)分多路通信信號(hào)用于下行線路，因此，碼分多址無線電波束提供了一個(gè)用于上行線路的有效和靈活的接續(xù)方法，同時(shí)時(shí)分多路通信下行線路無線電波束提供了從衛(wèi)星到地球站傳輸?shù)墓β实睦眯省?br> 4.用于衛(wèi)星通信的信號(hào)處理方法，包含如下步驟以碼分多址分組格式發(fā)送一個(gè)上行線路無線電波束到一個(gè)衛(wèi)星，其中上行線路無線電波束包括多個(gè)具有不同的目的地的分組信號(hào)；在衛(wèi)星的ATM路由器中為這些分組信號(hào)選擇路由，并將它們組合成無線電波束，使得具有同一目的地?zé)o線電波束的所有分組組合在一起。
5.如權(quán)利要求4提出的用于衛(wèi)星通信的信號(hào)處理方法，包含如下步驟為上行線路無線電波束建立代碼同步。
6.如權(quán)利要求5提出的用于衛(wèi)星通信的信號(hào)處理方法，包含如下步驟將所有下行線路分組組合到與這些分組有共同目的地的無線電波束中。
全文摘要
在一個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中,一個(gè)包括用戶數(shù)據(jù)的碼分多址上行線路信號(hào)以分組化的方式傳輸,這些分組在往下行線路發(fā)送之前先由衛(wèi)星上的分組交換器交換。分組交換器根據(jù)包含在分組頭中的址信息為分組從幾個(gè)輸出下行線路無線電波束中選擇合適的一個(gè)作為路由。時(shí)分多路通信用于下行線路傳輸。本發(fā)明構(gòu)成一個(gè)高效率的多用戶衛(wèi)星通信系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1172388SQ9711471
公開日1998年2月4日 申請(qǐng)日期1997年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月18日
發(fā)明者梁蘇(音譯), 阿紹克·N·魯?shù)吕撂丶{, 馬修·J·舍爾曼, 加布里爾·瓦爾德茲 申請(qǐng)人:美國電報(bào)電話公司