Настоящая заявка на выдачу патента испрашивает приоритет на основании предварительной заявки № 60/506102, озаглавленной «Mixed Reuse of Feeder Link And User Link Bandwith» («Смешанное повторное использование полосы пропускания служебной линии связи и пользовательской линии связи»), зарегистрированной 24 сентября 2003 года и переуступленной ее правопреемнику, и настоящим включена в материалы настоящей заявки явным образом посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение в целом относится к системам беспроводной связи, а более точно, к системам беспроводной связи, использующим многолучевые спутники и обладающим внутренней избыточностью.
Уровень техники
Спутник принимает сигнал с передатчика в одном местоположении и направляет сигнал на приемник в некотором другом местоположении. Посредством «возврата» сигналов от спутников спутниковые системы могут обеспечивать связь практически везде, где угодно. Спутниковые системы, к тому же, могут быть сравнительно недорогими, так как весьма незначительная наземная инфраструктура, такая как, например, телефонные линии и сотовые вышки, необходима, чтобы покрывать очень большие зоны и/или очень протяженные расстояния. Эти преимущества делают спутниковые системы идеальными для широкого многообразия применений, включающих в себя высокоскоростную передачу данных и/или беспроводный широкополосный доступ.
Однако целый ряд проблем еще необходимо преодолеть, чтобы обеспечить более эффективные и надежные основанные на спутниках услуги передачи данных. Во-первых, несмотря на то, что для одного многолучевого спутника на геостационарной орбите возможно покрывать зону обслуживания размером большой страны, относительно большое количество лучей, в диапазоне от нескольких десятков до нескольких сотен, могло бы потребоваться, чтобы достичь требуемой емкости линии связи. Эти лучи образуют близкорасположенные «сотовые» формы, чтобы покрывать зону обслуживания для обслуживания большого количества пользователей. Такой подход создает проблемы межлучевых перекрестных помех, наносящих ущерб общей производительности системы. Такие перекрестные помехи необходимо удерживать на абсолютном минимуме. Следовательно, есть необходимость направлять усилия на проблемы межлучевых перекрестных помех, чтобы обеспечить более эффективную систему.
Раскрытие изобретения
Варианты осуществления, раскрытые в материалах настоящей заявки, направляют усилия на вышеизложенные потребности посредством предоставления способа для стабильности в системе обработки данных. В одном из аспектов, способ, используемый для спутниковой системы связи, в которой часть прямой/восходящей линии связи и часть обратной/восходящей линии связи выделяются в пределах имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот, содержит разделение зоны обслуживания на многочисленные области и перестановку выделения части прямой/восходящей линии связи и части обратной/восходящей линии связи в многочисленных областях. Перестановка выделения может содержать выделение первой полосы частот для прямой/восходящей линии связи, и второй полосы частот - для обратной/восходящей линии связи, по меньшей мере, в первой области, и выделение первой полосы частот для обратной/восходящей линии связи, по меньшей мере, во второй области. В таком случае, перестановка может содействовать выделению первой полосы частот для любой одной из прямой/восходящей линии связи или обратной/восходящей линии связи, по меньшей мере, в третьей области; выделению третьей полосы частот любой одной из прямой/восходящей линии связи или обратной/восходящей линии связи, по меньшей мере, во второй области; или выделению третьей полосы частот любой одной из прямой/восходящей линии связи или обратной/восходящей линии связи, по меньшей мере, в третьей области. В качестве альтернативы, перестановка выделения может содержать выделение первой полосы частот для прямой/восходящей линии связи, и второй полосы частот - для обратной/восходящей линии связи, по меньшей мере, в первой области, и выделение второй полосы частот для прямой/восходящей линии связи, по меньшей мере, во второй области. В таком случае, перестановка может дополнительно содержать выделение второй полосы частот любой одной из прямой/восходящей линии связи или обратной/восходящей линии связи, по меньшей мере, в третьей области; выделение третьей полосы частот любой одной из прямой/восходящей линии связи или обратной/восходящей линии связи, по меньшей мере, во второй области; или выделение третьей полосы частот любой одной из прямой/восходящей линии связи или обратной/восходящей линии связи, по меньшей мере, в третьей области.
В еще одном аспекте, способ для приема передачи восходящей линии связи на спутнике, в котором, части прямой/восходящей линии связи и части обратной/восходящей линии связи выделяются в пределах имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот, содержит разделение зоны обслуживания на многочисленные области, и прием сигналов прямой/восходящей линии связи и обратной/восходящей линии связи при назначении смешанного режима имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот в многочисленных областях. Прием сигналов прямой/восходящей линии связи и обратной/восходящей линии связи может содержать прием сигналов прямой/восходящей линии связи с использованием первой полосы частот и обратной/восходящей линии связи - с использованием второй полосы частот, по меньшей мере, в первой области, и прием сигналов обратной/восходящей линии связи с использованием первой частоты, по меньшей мере, во второй области. В таком случае, прием сигналов прямой/восходящей линии связи и обратной/восходящей линии связи может дополнительно содержать прием любой одной из прямой/восходящей линии связи или обратной/восходящей линии связи с использованием первой частоты, по меньшей мере, в третьей области; прием сигналов любой одной из прямой/восходящей линии связи или обратной/восходящей линии связи с использованием третьей частоты, по меньшей мере, во второй области; или прием сигналов любой одной из прямой/восходящей линии связи или обратной/восходящей линии связи с использованием третьей частоты, по меньшей мере, в третьей области. В качестве альтернативы, прием сигналов прямой/восходящей линии связи и обратной/восходящей линии связи может содержать прием сигналов прямой/восходящей линии связи с использованием первой полосы частот и обратной/восходящей линии связи с использованием второй полосы частот, по меньшей мере, в первой области, и прием сигналов прямой/восходящей линии связи с использованием второй частоты, по меньшей мере, во второй области. В таком случае, прием сигналов прямой/восходящей линии связи и обратной/восходящей линии связи может дополнительно содержать прием любой одной из прямой/восходящей линии связи или обратной/восходящей линии связи с использованием второй частоты, по меньшей мере, в третьей области; прием сигналов любой одной из прямой/восходящей линии связи или обратной/восходящей линии связи с использованием третьей частоты, по меньшей мере, во второй области; или прием сигналов любой одной из прямой/восходящей линии связи или обратной/восходящей линии связи с использованием третьей частоты, по меньшей мере, в третьей области.
В еще одном другом аспекте, способ для передачи восходящей линии связи из межсетевого интерфейса, в котором часть прямой/восходящей линии связи выделяется в пределах имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот, содержит разделение зоны обслуживания на многочисленные области, передачу сигналов прямой/восходящей линии связи с использованием первой полосы частот, если межсетевой интерфейс находится в первой области, а в ином случае, передачу сигналов прямой/восходящей линии связи с использованием второй полосы частот.
В еще одном другом аспекте, способ для передачи восходящей линии связи из терминала, в котором часть обратной/восходящей линии связи выделяется в пределах имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот, содержит разделение зоны обслуживания на многочисленные области, передачу сигналов обратной/восходящей линии связи с использованием первой полосы частот, если терминал находится в первой области, а в ином случае, передачу сигналов обратной/восходящей линии связи с использованием второй полосы частот.
В других аспектах, устройство для спутниковой системы связи, в которой часть прямой/восходящей линии связи и часть обратной/восходящей линии связи выделяются в пределах имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот, может содержать средство для разделения зоны обслуживания на многочисленные области, и средство для перестановки выделения части прямой/восходящей линии связи и части обратной/восходящей линии связи в многочисленных областях. Устройство, используемое для приема передачи восходящей линии связи на спутнике, в котором части прямой/восходящей и обратной/восходящей линий связи выделяются в пределах имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот, содержит средство для разделения зоны обслуживания на многочисленные области и средство для приема сигналов прямой/восходящей линии связи и сигналов обратной/восходящей линии связи при назначении смешанного режима имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот в многочисленных областях. Устройство для передачи восходящей линии связи из межсетевого интерфейса, в котором часть прямой/восходящей линии связи выделяется в пределах имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот, содержит средство для разделения зоны обслуживания на многочисленные области и средство для передачи сигналов прямой/восходящей линии связи с использованием первой полосы частот, если межсетевой интерфейс находится в первой области, а в ином случае, передачи сигналов прямой/восходящей линии связи с использованием второй полосы частот. Устройство для передачи восходящей линии связи из терминала, в котором часть обратной/восходящей линии связи выделяется в пределах имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот, содержит средство для разделения зоны обслуживания на многочисленные области, средство для передачи сигналов обратной/восходящей линии связи с использованием первой полосы частот, если терминал находится в первой области, а в ином случае, для передачи сигналов обратной/восходящей линии связи с использованием второй полосы частот.
Краткое описание чертежей
Различные варианты осуществления будут подробно описаны со ссылкой на последующие чертежи, на которых, подобные номера ссылок указывают на одинаковые элементы, при этом:
Фиг.1 показывает примерную спутниковую систему связи;
Фиг.2 показывает примерное разделение полосы пропускания среди разных линий связи;
Фиг.3 показывает примерную форму луча в многолучевой спутниковой системе связи;
Фиг.4 показывает, каким образом форма луча могла бы быть спроецирована на континентальную часть США;
Фиг.5 показывает примерную многолучевую спутниковую систему связи, использующую большое количество спутников;
Фиг.6 показывает примерное разделение полосы пропускания среди разных линий связи в многолучевой спутниковой системе связи;
Фиг.7 показывает примерный способ для реализации схемы перестановки;
Фиг.8А и 8В показывают примеры схем перестановки;
Фиг.9 показывает еще один пример схемы перестановки;
Фиг.10А и 10В показывают примеры зон обслуживания, разделенные на четыре области;
Фиг.11 показывает примерный способ, используемый для связи спутником;
Фиг.12 показывает примерный способ, используемый для передач межсетевым интерфейсом;
Фиг.13 показывает примерный способ, используемый для передач терминалом;
Фиг.14 показывает структурную схему континентальной части США, разделенную на многочисленные области; и
Фиг.15 показывает пример выделений спектра для многочисленных областей.
Осуществление изобретения
В целом, варианты осуществления раскрывают смешанное использование спектра восходящей линии связи между прямой восходящей линией связи и обратной восходящей линией связи системы беспроводной связи. В последующем описании, характерные детали даны, чтобы обеспечить исчерпывающее понимание вариантов осуществления. Однако рядовому специалисту в данной области техники будет понятно, что варианты осуществления могут быть осуществлены на практике без этих характерных деталей. К тому же, отмечено, что варианты осуществления могут быть описаны как последовательность операций, которая изображается в виде блок-схемы алгоритма последовательности операций способа, схемы последовательности операций, схемы конструкции или структурной схемы. Несмотря на то, что блок-схема алгоритма последовательности операций способа может описывать операции в виде многостадийной последовательности операций, многие из операций могут выполняться параллельно или одновременно. В дополнение, порядок операций может быть перекомпонован. Последовательность операций прекращается, когда завершаются ее операции. Последовательность операций может соответствовать способу, функции, процедуре, стандартной подпрограмме, подпрограмме и т.п. Когда последовательность операций соответствует функции, ее окончание соответствует возврату функции в вызывающую функцию или главную функцию.
Более того, как раскрыто в материалах настоящей заявки, терминал приспособлен для связи со спутником, и может быть одним из большого количества различных типов стационарных или мобильных пользовательских терминалов, в том числе, но не в качестве ограничения, сотовым телефоном, беспроводной телефонной трубкой, беспроводным модемом, приемопередатчиком данных, приемником поискового вызова или определения местоположения, или мобильными радиотелефонами. Более того, терминал может быть «карманным», портативным, как установленные в транспортных средствах (в том числе, например, автомобилях, подвижных станциях, лодках, поездах и самолетах), или стационарным, по желанию. Терминал может упоминаться как устройство беспроводной связи, пользовательский терминал, мобильная станция, мобильная установка, абонентская установка, мобильная радиостанции или радиотелефон, беспроводный узел, или просто как «пользователь», «абонент», «мобильное устройство» в некоторых системах связи.
В дополнение, спутник может использовать тип модуляции TDMA (множественного доступа с временным разделением каналов) или CDMA (множественного доступа с кодовым разделением каналов) или эфирные интерфейсы для сигналов в прямой или обратной линиях связи, или их сочетании. Технология множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA) с расширенным спектром (SS), используемая в настоящее время на спутниках, подобна временному стандарту TIA/EIA, «Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System» («Стандарту совместимости мобильная станция - базовая станция для двухмодовой сотовой системы с расширенным спектром») TIA/EIA/IS-95, июль 1993, упоминаемому как стандарт IS-95 Ассоциации телекоммуникационной промышленности/Ассоциации электронной промышленности (TIA/EIA). Однако могут быть применены другие технологии и протоколы расширенного спектра и CDMA или даже некоторые типы систем множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA). Другие системы связи описаны в стандартах Международной системы мобильной связи 2000 /Универсальной системы мобильной связи или IMT-2000/UM, покрывающих то, что обычно указывается ссылкой как широкополосный CDMA (WCDMA), cdma 2000 (такой как cdma 2000, 1x-rxtt cdma2000 1x, 3x, или, например, MC-стандарты) или TD-SCDMA (множественный доступ с синхронизированными режимами временного и кодового разделения каналов). Основанные на спутниках системы связи также используют эти или подобные известные стандарты. Здесь должно быть отмечено, что могут быть использованы различные схемы модуляции.
Фиг.1 показывает примерную систему 100 беспроводной связи, содержащую спутник 120, который проецирует луч 110 на область, покрывающую зону обслуживания. В пределах луча 110 может быть несколько наземных станций, в том числе, межсетевой интерфейс 180 и некоторое количество терминалов 130. Межсетевой интерфейс 180, например, мог бы предоставлять доступ в сеть Интернет, беспроводную широкополосную или некоторую другую сеть (не показана). В таком случае, терминалы 130 могут поддерживать связь с внешней сетью через спутник 120 и межсетевой интерфейс 180.
Луч 110 включает в себя четыре типа линий связи. Прямую/восходящую линию 140 связи, которая включает в себя сигналы, переданные из межсетевого интерфейса 180 на спутник 120. Обратную/нисходящую линию 150 связи, которая включает в себя сигналы, переданные со спутника 120 в межсетевой интерфейс 180. Прямую/нисходящую линию 160 связи, которая включает в себя сигналы, переданные со спутника 120 на терминалы 130 в луче 110. Обратную/восходящую линию 170 связи, которая включает в себя сигналы, переданные с терминалов 130 на спутник 120. Соответственно, прямая/восходящая линия 140 связи и обратная/восходящая линия 170 связи вместе составляют восходящую линию связи, которая включает в себя сигналы, идущие на спутник 120. Прямая/нисходящая линия 160 связи и обратная/нисходящая линия 150 связи вместе составляют нисходящую линию связи, которая включает в себя сигналы, передаваемые со спутника. Подобным образом, прямая/восходящая линия 140 связи и прямая/нисходящая линия 160 связи вместе составляют прямую линию связи, которая включает в себя сигналы, идущие из межсетевого интерфейса 180 на терминалы 130. Обратная/восходящая линия 170 связи и обратная/нисходящая линия 150 связи вместе составляют обратную линию связи, которая включает в себя сигналы, идущие с терминалов 130 в межсетевой интерфейс 180. Более того, прямая/нисходящая линия 160 связи и обратная/восходящая линия 170 связи вместе составляют пользовательскую линию связи, которая включает в себя сигналы, передаваемые и принимаемые терминалом. Прямая/восходящая линия 140 связи и обратная/нисходящая линия 150 связи вместе составляют служебную линию связи, которая включает в себя сигналы, передаваемые и принимаемые межсетевым интерфейсом.
Спутнику 120 выделяется некоторый объем полосы пропускаемых частот или спектра для использования при связи с межсетевым интерфейсом 180 и терминалами 130. Для того, чтобы спутнику 120 отправлять и принимать сигналы без взаимного влияния сигналов одного на другой, спутник 120 часто отделяет или разделяет восходящую линию связи и нисходящую линию связи на отдельные полосы частот. Отмечено, что полосы восходящей и нисходящей линий связи, ни обязательно, ни типично, не являются смежными по частоте. Например, Ku-диапазон (диапазон частот спутниковой связи 12-14 ГГц) имеет независимое распределение частот в отношениях между частями восходящей линии связи и нисходящей линии связи. Более точно, распределение частот нисходящей линии связи Ku-диапазона занимает от 11,7 до 12,2 ГГц, тогда как распределение частот восходящей линии связи Ku-диапазона занимает от 14,0 до 14,5 ГГц.
Фиг.2 показывает примерное разделение полосы пропускаемых частот между различными линиями связи. Как показано, полоса 210 пропускания разделена между восходящей линией 220 связи и нисходящей линией 230 связи. Каждая часть, группа или участок полосы 210 пропускания разделен на прямую и обратную части. А именно, полоса пропускания, имеющаяся в распоряжении для восходящей линии 220 связи, разделена на часть 240 прямой линии связи и часть 250 обратной линии связи. Полоса пропускания, имеющаяся в распоряжении для нисходящей линии 230 связи, разделена на часть 260 прямой линии связи и часть 270 обратной линии связи. Границы 780 и 790 между прямой и обратной частями полосы пропускания могут быть заданы на основании потребностей системы. То есть соотношение ширины полосы пропускания прямой к обратной может быть изменено.
В некоторых системах спутник проецирует скорее многочисленные лучи, чем один луч, на область, покрывающую зону обслуживания. Фиг.3 показывает примерную многолучевую систему 300 спутниковой связи. В системе 300 спутник 320 разделяет свою зону 310 обслуживания на многочисленные лучи 330. Каждый луч 330 подобен лучу 110 по фиг.1 тем, что луч 330 может обслуживать некоторое количество наземных станций, потенциально включающих в себя много терминалов (не показаны) и, возможно, межсетевой интерфейс 350. Многолучевые системы могут быть использованы, чтобы увеличивать полную информационную емкость системы посредством повторного использования имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот.
В системе 300, зона 310 обслуживания разделена на 24 луча, при этом каждый луч использует приблизительно одну треть от имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот для обратной/восходящей линии связи и прямой/нисходящей линии связи так, что восемь из 24 лучей используют одну и ту же полосу частот. Эта компоновка потенциально может увеличивать общую информационную емкость в системе до количества лучей, N=24, разделенных на количество разделов частот, К=3, для увеличения показателя 8.
Как показано, лучи 330, которые используют первую полосу из имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот, помечены как «1», лучи 330, которые используют вторую полосу, помечены как «2», и лучи 330, которые используют третью полосу, помечены как «3». Лучи 330 скомпонованы так, что нет двух соседних лучей, которые используют одну и ту же полосу частот. Разделение лучей, которые используют одну и ту же полосу частот, уменьшает перекрестные помехи среди лучей. В дополнение, восемь межсетевых интерфейсов 350 могут поддерживать двадцать четыре луча 330. Это происходит потому, что три луча совместно используют имеющуюся в распоряжении полосу пропускания, а каждый межсетевой интерфейс 350 может использовать всю имеющуюся в распоряжении полосу пропускания, так что одиночный межсетевой интерфейс может обслуживать три луча. Соответственно, каждая служебная линия 340 связи включает в себя обе, прямую/восходящую линию связи и обратную/нисходящую линию связи между спутником 320 и соответственными межсетевыми интерфейсами, и каждая служебная линия 340 связи несет данные для трех лучей, поддерживаемых соответственными межсетевыми интерфейсами. Должно быть отмечено, что межсетевой интерфейс может поддерживать более или менее чем три луча, в зависимости от схемы повторного использования и других ограничений, известных специалистам по разработке систем.
К тому же, здесь должно быть отмечено, что спутник 320 использует предопределенные или спроектированные формы лучей в пределах заданной географической области или «проекции диаграммы направленности антенны» спутника. Формы лучей могут изменяться от круговых до более вытянутых эллиптических, или обладать различными неправильными очертаниями или формами распределения затухания, которые должны быть известны специалистам в данной области техники. Любая подходящая форма или набор форм могут быть использованы в соответствии с отдельной конструкцией системы связи, и такие формы не действуют в качестве ограничения для вариантов осуществления изобретения. Например, фиг.4 показывает, каким образом могла бы быть спроецирована форма луча по фиг.3 на континентальную часть Соединенных Штатов (CONUS). Большее или меньшее количество лучей может быть использовано в зависимости от типа или емкости используемых сигналов, географических областей, которые должны быть покрыты, количества терминалов, которые должны обслуживаться, имеющейся в распоряжении мощности, имеющихся в распоряжении частот, и других конструктивных ограничений спутника или системы, известных специалистам по разработке систем. Соответственно, могут иметь место другие схемы повторного использования частоты, чем пример, показанный на фиг.3, который использует более или менее, чем 24 луча, при этом каждый луч использует более или менее, чем одну треть имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот. В дополнение, межсетевые интерфейсы 350 в системе 300 находятся в лучах, помеченных «3». Однако местоположение межсетевых интерфейсов 350 может быть изменено без нанесения ущерба работе системы. Например, межсетевые интерфейсы 350 могут быть размещены только в лучах, помеченных «1», или только в лучах, помеченных «2», или каждый межсетевой интерфейс 350 может быть размещен в одном из трех лучей.
Более того, в некоторых системах форма луча может вырабатываться большим количеством многолучевых спутников. Типичная спутниковая система связи может использовать несколько спутников в известных орбитальных моделях, чтобы обеспечивать обслуживание для одного или более терминалов посредством пересылки сигналов между, то есть в или из, терминалами и одним или более межсетевыми интерфейсами, наземными станциями или концентраторами. Такие системы обладают способностью обеспечивать возможности связи или покрытие больших географических зон или областей. Спутниковая система связи может использовать, например, 48 или более спутников, находящихся в последовательности точно определенных орбитальных плоскостей, например 6, чтобы обеспечивать почти глобальное покрытие.
Фиг.5 показывает многолучевую спутниковую систему 500 связи, использующую большое количество многолучевых спутников для зоны обслуживания. Система 500 может быть образована с использованием ряда многолучевых спутников 510, имеется 'm' таких спутников в системе связи, где m - целое число и имеет значение, большее, чем 1. Каждый спутник в системе 500 оснащен или сконфигурирован, чтобы проецировать N/m лучей на область, покрывающую зону 515 обслуживания, чтобы сделать возможным предоставление услуг для пользовательских терминалов посредством пересылки данных и/или других сигналов связи, или команд, в пределах зоны 515 обслуживания. Вместе взятые, каждый из m спутников, вырабатывающий N/m лучей, формирует или обеспечивает N лучей, требуемых для покрытия зоны обслуживания. Для проиллюстрированного примера, m равно 3, хотя, по желанию, также могут быть использованы другие значения. В зависимости от размера выбранной зоны обслуживания для системы связи, N типично может находиться в диапазоне примерно от 30 до 120 итоговой суммы лучей в пределах зоны 515 обслуживания. Значение, выбранное для N, будет изменяться для разных систем связи и основано на многих хорошо известных факторах. Например, полном размере «проекции диаграммы направленности антенны» спутника или зоны обслуживания, которая должна быть покрыта, величине потока обмена или сигналов, которые должны быть переданы, и на каких скоростях передачи, а также ожидаемых рабочих частотах или схемах повторного использования, очертаниях луча, и так далее, которые должны быть хорошо известны специалистам в данной области техники.
Спутники, такие как спутник 510, могут быть размещены на одной из многообразия орбит, например низкой околоземной орбите (LEO); средней околоземной орбите (МЕО); или геостационарной околоземной орбите (GEO), каждой, обладающей хорошо известными или понятными характеристиками. Геостационарная околоземная орбита иногда также указывается ссылкой как геостационарная орбита. Например, геостационарная околоземная орбита может иметь период обращения 23 часа 56 минут и 41 секунду, который имеет следствием появление причины того, чтобы спутник казался находящимся в стационарном местоположении над поверхностью Земли. За исключением того факта, что каждый спутник 510 относится к многолучевому типу, в других обстоятельствах, спутники 510 представляют широкий диапазон спутников связи, чья конструкция и работа хорошо известны в данной области техники. Любые подходящие из этих известных или тех, которые должны быть спроектированы, могут быть использованы, чтобы осуществить на практике настоящее изобретение. Однако спутникам не требуется быть идентичными во всех аспектах до тех пор, пока они обеспечивают требуемое покрытие луча, а также ассоциативно связанную мощность и командное управление в пределах системы связи.
В системе 500 спектр, выделенный спутнику 510, разделен между восходящей линией связи и нисходящей линией связи. Полоса пропускаемых частот, имеющаяся в распоряжении для каждой из восходящей линии связи и нисходящей линии связи, затем делится и распределяется по многочисленным лучам. Фиг. 6 показывает примерное разделение спектра среди трех лучей в восходящей линии 610 связи. Как показано, восходящая линия 610 связи разделяется на три части, 620, 630 и 640 луча. Каждая часть луча дополнительно разделяется на прямую и обратную части. Более точно, луч 620 включает в себя прямую линию 622 связи и обратную линию 625 связи. Луч 630 включает в себя прямую линию 632 и 635 связи. Луч 640 включает в себя прямую линию 642 связи и обратную линию 645 связи. Границы 650, 660 и 670 между различными частями могут быть заданы на основании потребностей системы.
Как обсуждалось выше, спутниковые системы, будь они однолучевыми или многолучевыми, используют фиксированное выделение полосы пропускания восходящей линии связи, в том смысле, что прямая/восходящая линия связи использует фиксированную часть полосы пропускания восходящей линии связи, а обратная/восходящая линия связи использует оставшуюся часть полосы пропускания восходящей линии связи. Однако фиксированное использование выделенного спектра может послужить причиной проблем. В частности, многолучевые спутниковые системы привносят новые проблемы, обусловленные сочетанием одновременных передач уровня мощности с многочисленных терминалов на соседние неосевые местоположения спутников на дуге GEO, а так же желанием сохранить уровни мощности передачи достаточно высокими для формирования высоких уровней отношения сигнал/шум (SNR), которые дают высокую спектральную эффективность при широкополосном использовании выделенного спектра.
Соответственно, описанные варианты осуществления используют «схему перестановки» для смешанного выделения полосы пропускания восходящей линии связи между прямой/восходящей линией связи и обратной/восходящей линией связи. Типично, принимаются во внимание схемы повторного использования частоты и хорошо известны для применения в пределах служебных линий связи или пользовательских линий связи. Хорошо известны схемы повторного использования, такие как 1:1, 3:1, 4:1, вплоть до 7:1. В частности, 3:1 является особо желательной схемой для служебной линии связи или пользовательских линий связи, и она применялась к наземным системам на протяжении многих лет в сотовой индустрии. Однако алгоритм перестановки, который описан ниже, смешивает передачи пользовательских линий связи и служебных линий связи в одном и том же выделении спектра. Это формирует образец смешанного повторного использования спектра, географически на всем протяжении многолучевой системы.
Более точно, схема перестановки использует для достижения цели конструктивные различия в межсетевых интерфейсах и терминалах, например, в форме и/или размере антенны, чтобы обеспечивать более выгодное и/или эффективное использование выделенного спектра. Как правило, алгоритм перестановки дает возможность повторного использования частоты служебной линии связи терминалами и повторное использование полосы пропускания пользовательской линии связи межсетевыми интерфейсами. Это уменьшает совокупность неосевой мощности, тем самым делая возможным увеличение мощности терминалов в спутниковой системе, и/или увеличение количества одновременных передач в одном и том же канале полосы пропускания до тех пор, пока не будет пересечен уровень регулирования. В дополнение, уровни мощности перекрестных помех удерживаются в пределах ограничений. Поэтому достигается более эффективное использование выделенного спектра, чем было бы возможным в ином случае, когда полоса пропускания восходящей линии связи служебной линии связи и полоса пропускания пользовательской восходящей линии связи сохраняются разделенными.
Фиг.7 показывает примерный способ 700 для реализации алгоритма перестановки для использования в системе, в которой часть прямой/восходящей линии связи и часть обратной/восходящей линии связи выделяются в пределах имеющейся в распоряжении полосы пропускания. Способ 700 может быть использован в однолучевой спутниковой системе или многолучевой спутниковой системе с одним или множеством спутников. В способе 700 зона обслуживания разделяется (710) на многочисленные области. Затем, выделения части прямой/восходящей линии связи и части обратной/восходящей линии связи в пределах имеющейся в распоряжении частоты переставляются (720) в многочисленных областях. Когда выделения подвергнуты перестановке, прямая/восходящая линия связи может использовать одну часть полосы пропускания восходящей линии связи в одной области и использовать другую часть полосы пропускания восходящей линии связи в другой области. Подобным образом, обратная/восходящая линия связи может использовать одну часть полосы пропускания восходящей линии связи в одной области и использовать отличную часть полосы пропускания восходящей линии связи в другой области.
Фиг.8А показывает примерный алгоритм перестановки для одного луча, когда отношение полос пропускания прямой к обратной составляет приблизительно 1:1. А именно, приблизительно половина полосы пропускания восходящей линии связи является служебной линией связи, и половина - пользовательской линией связи. Как показано в первой компоновке, прямая/восходящая линия связи назначена на первую половину, а обратная/восходящая линия связи назначена на вторую половину полосы пропускания восходящей линии связи. Во второй компоновке обратная/восходящая линия связи назначена на первую половину, а прямая/восходящая линия связи назначена на вторую половину полосы пропускания восходящей линии связи. Следовательно, могут быть созданы две компоновки или перестановка двух.
Фиг.8В показывает примерную схему перестановки для одного луча, когда отношение полос пропускания прямой к обратной составляет приблизительно 2:1. А именно, приблизительно 2/3 полосы пропускания восходящей линии связи является служебной линией связи, а 1/3 - пользовательской линией связи. В таком случае, прямая/восходящая линия связи выделяется первым 2/3, а обратная/восходящая линия связи выделяется оставшейся 1/3 полосы пропускания восходящей линии связи в первой компоновке. Во второй компоновке прямая/восходящая линия связи назначена на первую и последнюю 1/3, а обратная/восходящая линия связи - среднюю 1/3, полосы пропускания восходящей линии связи. В третьей компоновке, обратная/восходящая линия связи назначена на первые 2/3, а прямая/восходящая линия связи назначена на оставшуюся 1/3 полосы пропускания восходящей линии связи. Следовательно, может быть создана перестановка трех.
Как правило, если коэффициент использования полосы пропускания является рациональной дробью, x/y и (y-x)/x, то существуют компоновки или сочетания «y из x». Здесь, «y из x» может быть выражено математически, как изложено ниже:
y!/[(y-x)!*x!]
К тому же, для многолучевых спутниковых систем, компоновки, созданные для одного луча, могут быть повторены для многочисленных лучей. Например, фиг.9 показывает примерную схему перестановки для схемы 3:1 повторного использования частоты, которая разделяет полосу пропускания восходящей линии связи по трем лучам, когда отношение полос пропускания прямой к обратной составляет приблизительно 1:1. Как показано, в первой компоновке, каждый луч содержит прямую/восходящую линию связи, назначенную на первую половину, и обратную/восходящую линию связи, назначенную на вторую половину имеющейся в распоряжении полосы пропускания в пределах полосы пропускания восходящей линии связи. Во второй компоновке, каждый луч содержит обратную/восходящую линию связи, назначенную на первую половину, и прямую/восходящую линию связи, назначенную на вторую половину имеющейся в распоряжении полосы пропускания в пределах полосы пропускания восходящей линии связи.
Многочисленные компоновки, созданные с помощью различных схем перестановки, могут быть использованы в многочисленных областях разделенной зоны обслуживания. Если имеется больше областей зоны обслуживания, чем есть имеющихся в распоряжении компоновок, более чем одна область может использовать ту же самую компоновку. Например, когда имеются в распоряжении две компоновки, как показано на фиг.8А, первая область может использовать первую компоновку, а вторая область может использовать вторую компоновку. Если есть более чем две области, то дополнительные области могут использовать либо первую компоновку, либо вторую компоновку, основываясь на том, как разделена зона обслуживания. Фиг.10А и 10В показывают примеры зон обслуживания, разделенных на четыре области. Для зоны 1010 обслуживания первая и четвертая области могут использовать одну компоновку, тогда как вторая и третья области могут использовать другую компоновку. Для зоны 1020 обслуживания, первая и третья области могут использовать одну компоновку, тогда как вторая и четвертая области могут использовать другую компоновку. Здесь, если имеются в распоряжении три компоновки, как показано на фиг. 8В, две из четырех областей могли бы использовать одну и ту же компоновку. Для зоны 1010 обслуживания, первая и четвертая области или вторая и третья области могут использовать одну компоновку, тогда как оставшиеся компоновки выделяются, соответственно, оставшимся областям.
Если имеется меньше зон, чем есть имеющихся в распоряжении компоновок, то может быть выбран набор компоновок из имеющихся в распоряжении компоновок для областей на основании производительности системы, потребностей и других известных ограничений. Например, когда имеются в распоряжении три компоновки, как показано на фиг. 8В для двух областей, одна область может использовать первую компоновку, а другая область может использовать вторую или третью компоновку, или одна область может использовать вторую компоновку, а другая область может использовать первую или третью компоновку, либо одна область может использовать третью компоновку, а другая область может использовать первую или вторую компоновку.
Поэтому спутник(и), межсетевой интерфейс(ы) и терминал(ы) функционируют, чтобы принимать и/или передавать сигналы при смешанном повторном использовании имеющейся в распоряжении частоты. Более точно, фиг.11 показывает примерный способ 1100, используемый для приема передач восходящей линии связи на спутнике, в котором части прямой/восходящей линии связи и обратной/восходящей линии связи выделены в пределах имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот. В способе 1100, зона обслуживания разделяется (1110) на многочисленные области. Сигналы прямой/восходящей линии связи и обратной/восходящей линии связи затем принимаются (1120) спутником на основании подвергнутого перестановке выделения имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот в многочисленных областях. Подобным образом, фиг.12 показывает примерный способ, используемый для передачи восходящей линии связи из межсетевого интерфейса, в котором часть прямой/восходящей линии связи выделяется в пределах имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот. В способе 1200 зона обслуживания также разделяется (1210) на многочисленные области. Межсетевой интерфейс, затем, передает (1220) сигналы прямой/восходящей линии связи с использованием первой полосы частот, если межсетевой интерфейс находится в первой области, и передает (1230) сигналы прямой/восходящей линии связи с использованием второй полосы частот в ином случае. Например, если межсетевой интерфейс находится во второй области, межсетевой интерфейс мог бы передавать сигналы прямой/восходящей линии связи с использованием второй полосы частот. Более того, фиг. 13 показывает способ 1300, используемый для передачи восходящей линии связи с терминала, в котором часть прямой/восходящей линии связи выделяется в пределах имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот. В способе 1300 зона обслуживания разделяется (1310) на многочисленные области. Затем терминал передает (1320) по обратной/восходящей линии связи с использованием первой полосы частот, если терминал находится в первой области, и передает (1330) по обратной/восходящей линии связи с использованием второй полосы частот в ином случае. Например, если терминал находится во второй области, терминал мог бы передавать сигналы обратной/восходящей линии связи с использованием второй частоты.
Должно быть отмечено, что спутник, межсетевой интерфейс и терминалы могли бы быть реализованы с машиночитаемым носителем и процессором, а также другими известными элементами, чтобы выполнять соответственные способы 1100, 1200 и 1300. К тому же, способы 1100, 1200 и 1300 могут использоваться для однолучевых систем и многолучевых систем. В заключение, допустим, например, что зона обслуживания, поддерживаемая одним или более многолучевых спутников, является континентальной частью США.
Фиг.14 показывает упрощенную структурную схему континентальной части США, разделенную на многочисленные области. Здесь, континентальная часть США покрыта 54 лучами и географически разделена на три области, а именно западную, центральную и восточную области. Также есть 18 наборов из 3 лучей, в котором каждый треугольник, окружность и квадрат являются выделенной частью имеющегося в распоряжении спектра. Межсетевой интерфейс поддерживает каждый из 18 наборов для исходящего потока обмена и входящего потока обмена. Затем, межсетевые интерфейсы группируются, разом по шесть, в западную область, центральную область и восточную область. Здесь, межсетевые интерфейсы могут быть размещены, например, в лучах, изображенных окружностями. Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что континентальная часть США может быть покрыта с использованием разной формы лучей и/или разного деления. В дополнение, континентальная часть США может быть покрыта разным количеством лучей и/или разделена на большее или меньшее количество областей.
Фиг.15 показывает выделения спектра трех областей, когда имеются в распоряжении три компоновки. Для западной области, межсетевой интерфейс передает с использованием первой и второй части полосы пропускания восходящей линии связи, тогда как терминалы передают с использованием третьей части. В центральной области, межсетевые интерфейсы передают с использованием первой и третьей части, тогда как терминалы передают с использованием второй части. В восточной области, межсетевые интерфейсы передают с использованием второй и третьей части, тогда как терминалы передают с использованием первой части. Схема предусматривает меньшую величину полезной неосевой мощности, излучаемой комбинированным набором передач межсетевого интерфейса и терминалов, передающих из своих соответственных географических местоположений луча в соседнюю спутниковую систему. Без этой схемы полезная излучаемая мощность, произведенная терминалами из того же самого спектра, могла бы поступать из 18 местоположений лучей и иметь результатом большую полезную мощность, излученную в соседнюю спутниковую систему. Следовательно, посредством использования схемы перестановки спектра, с меньшей суммарной мощностью, излучаемой в соседнюю систему, предусматривается увеличение по мощности для терминалов, наряду с прежним удовлетворением требуемому FCC (федеральной комиссией связи США) ограничению неосевой мощности.
Посредством смешивания передач прямой/восходящей линии связи и обратной/восходящей линии связи по всей имеющейся в распоряжении полосе пропускания восходящей линии связи достигаются более эффективные и результативные передачи. Как межсетевые шлюзы, так и терминалы, могут производить передачи на всем протяжении полностью выделенной полосы пропускания восходящей линии связи, тем самым уменьшая полезный уровень допускаемых уровней неосевой мощности, вырабатываемой системой в целом. Терминалы также обретают выгоду от возрастания их уровней мощности, имея результатом более высокое SNR и большую емкость, а также более эффективное использование выделенного спектра. Это приводит к более высоким затуханиям мощности для терминалов как группы, так что они могут передавать на более высоких и более оптимальных уровнях мощности, чтобы улучшить отношение сигнал/шум, а также скорость передачи данных, спектральную эффективность и емкость системы. Соответственно, улучшается производительность системы для обоих схем, TDMA и CDMA, формы сигнала передачи восходящей линии связи.
Более того, должно быть отмечено, что варианты осуществления, описанные выше, могут быть реализованы аппаратными средствами, программным обеспечением, микропрограммным обеспечением, межплатформенным программным обеспечением, микрокодом или любым их сочетанием. Когда реализован программным обеспечением, межплатформенным программным обеспечением или микрокодом, программный код или кодовые сегменты для выполнения необходимых задач могут быть сохранены на машиночитаемом носителе (не показан). Процессор может выполнять необходимые задачи. Кодовый сегмент может представлять процедуру, функцию, подпрограмму, программу, стандартную программу, стандартную подпрограмму, модуль, комплект программного обеспечения, класс или любую комбинацию инструкций, структур данных или операторов программы. Кодовый сегмент может быть связан с другим кодовым сегментом или аппаратной схемой посредством пересылки и/или приема информации, данных, аргументов, параметров, или содержимого памяти. Информация, аргументы, параметры, данные и т.п. могут переправляться, пересылаться или передаваться через любое подходящее средство, в том числе совместное использование памяти, пересылку сообщений, передачу маркера, сетевую передачу и т.п.
Следовательно, вышеизложенные варианты осуществления являются всего лишь примерами и не должны быть истолкованы в качестве ограничивающих изобретение. Описание вариантов осуществления имеет намерением быть иллюстративным, а не ограничивать объем, определенный формулой изобретения. По существу, представленные доктрины могут быть без труда применены к другим типам устройств, и многие альтернативы, модификации и варианты будут очевидны специалистам в данной области техники.
Раскрыты устройство и способ для системы беспроводной связи, в которых часть прямой/восходящей линии связи и часть обратной/восходящей линии связи выделяются в пределах имеющейся в распоряжении полосы пропускаемых частот. Более точно, зона обслуживания разделяется на многочисленные области. Выделение части прямой/восходящей линии связи, части обратной/восходящей линии связи подвергается перестановке в многочисленных областях. Устройство и способ могут быть реализованы в многолучевой системе беспроводной связи. 8 н. и 18 з.п. ф-лы, 15 ил.
передают сигналы прямой/восходящей линии связи с использованием первой полосы частот, если межсетевой интерфейс находится в первой области; и передают сигналы прямой/восходящей линии связи с использованием второй частоты в ином случае.
| US 6317420 B1, 13.11.2001 | |||
| УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ВЫРАБОТКИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАКОДИРОВАННЫХ СИМВОЛОВ В СИСТЕМЕ СВЯЗИ МНОЖЕСТВЕННОГО ДОСТУПА С КОДОВЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ | 1999 |
|
RU2197786C2 |
| Устройство для крепления прутка | 1981 |
|
SU1085680A1 |
