загрузка пропускной способности нескольких спутниковых ретрансляторов сигналами с расширенным спектром от нескольких антенн земных станций

Формула изобретения

1. Способ распределения трафика связи среди нескольких спутников из группы спутников на низких околоземных орбитах, каждый из которых располагается в заданный момент под определенным углом возвышения, когда находится в зоне видимости земной станции и абонентского терминала, отличающийся тем, что обеспечивают каждый из множества спутников приемником для приема сигналов каналов связи от земной станции, передатчиком для передачи сигналов каналов связи на абонентские терминалы, приемником для приема сигналов каналов связи от абонентских терминалов и передатчиком для передачи сигналов каналов связи на земную станцию, определяют в ответ на запрос на обслуживание, можно ли назначить новый канал связи спутнику с самым большим углом возвышения, если да, то назначают новый канал связи спутнику с самым большим углом возвышения, если нет, то определяют, можно ли назначить новый канал связи спутнику с меньшим углом возвышения, и если да, то назначают новый канал связи спутнику с меньшим углом возвышения, причем все операции определения включают определение того, будет ли спутник находиться в зоне видимости как абонентского терминала, так и земной станции в течение заранее заданного периода времени, и если нет, то спутнику не назначают новый канал связи.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что все операции определения включают определение того, не назначено ли уже спутнику заданное максимальное число каналов связи.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что все операции определения включают определение того, приведет ли назначение спутнику абонентского терминала к передаче с этого спутника с меньшим уровнем мощности, чем максимально допустимая пиковая плотность потока мощности на поверхности Земли.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый спутник передает множество лучей на Землю, а все операции определения включают определение того, не работает ли луч, которому будет назначен новый канал связи, с максимальным заданным уровнем мощности.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый спутник передает на Землю множество лучей, а все операции определения включают определение того, приведет ли назначение спутнику абонентского терминала к передаче луча, которому назначен абонентский терминал, с меньшим уровнем мощности, чем максимальная пиковая плотность потока мощности на поверхности Земли.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при всех операциях определения дополнительно определяют, не должен ли канал связи работать в режиме разнесенного приема на абонентском терминале, если да, то определяют, можно ли по меньшей мере одному спутнику со следующим меньшим углом возвышения назначить новый канал связи, и если да, то также назначают канал связи спутнику со следующим меньшим углом возвышения так, чтобы связь была установлена по меньшей мере через два спутника.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что запрос на обслуживание инициируют с абонентского терминала.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что запрос на обслуживание инициируют через земную станцию.

9. Способ переключения канала связи с одного спутника на другой спутник из группы спутников на низких околоземных орбитах, каждый из которых располагается в заданный момент под определенным углом возвышения, когда находится в зоне видимости земной станции и абонентского терминала, отличающийся тем, что обеспечивают каждый из множества спутников приемником для приема сигналов каналов связи от земной станции, передатчиком для передачи сигналов каналов связи на абонентские терминалы, приемником для приема сигналов каналов связи от абонентских терминалов и передатчиком для передачи сигналов каналов связи на земную станцию, определяют в ответ на требование переключения, можно ли назначить новый канал связи спутнику с самым большим углом возвышения, если да, то назначают переключаемый канал связи как новый канал связи спутнику с самым большим углом возвышения, если нет, то определяют, можно ли назначить новый канал связи спутнику с меньшим углом возвышения, и если да, то назначаются переключаемый канал связи как новый канал связи спутнику с меньшим углом возвышения, причем все операции определения включают определение того, будет ли спутник находиться в зоне видимости как абонентского терминала, так и земной станции в течение заранее заданного периода времени и если нет, то спутнику не назначают новый канал связи.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что все операции определения включают определение того, не назначено ли уже спутнику заданное максимальное число каналов связи.

11. Способ по п.9, отличающийся тем, что все операции определения включают определение того, приведет ли назначение спутнику абонентского термина к передаче с этого спутника с меньшим уровнем мощности, чем максимально допустимая пиковая плотность потока мощности на поверхности Земли.

12. Способ по п.9, отличающийся тем, что каждый спутник передает на Землю множество лучей, а все операции определения включают определение того, не работает ли луч, которому будет назначен новый канал связи, с максимальным заданным уровнем мощности.

13. Способ по п.9, отличающийся тем, что каждый спутник передает на Землю множество лучей, а все операции определения включают определение того, приведет ли назначение спутнику абонентского терминала к передаче луча, которому назначен абонентский терминал, с меньшим уровнем мощности, чем максимальная пиковая плотность потока мощности на поверхности Земли.

14. Способ по п.9, отличающийся тем, что при всех операциях определения дополнительно определяют, не должен ли канал связи работать в режиме разнесенного приема на абонентском терминале, если да, то определяют, можно ли по меньшей мере одному спутнику со следующим меньшим углом возвышения назначить новый канал связи, и если да, то назначают переключаемый канал связи также спутнику со следующим меньшим углом возвышения так, чтобы связь была установлена по меньшей мере через два спутника.

15. Система связи, включающая группу спутников на околоземных орбитах, причем индивидуальные спутники группы содержат средства для приема сигнала фидерного канала связи по меньшей мере от одной земной станции и средства для передачи полученного сигнала фидерного канала на множество наземных абонентских терминалов, и по меньшей мере одну земную станцию, содержащую средства для передачи упомянутого сигнала фидерного канала связи по меньшей мере на один из упомянутых спутников и средства для соединения упомянутого фидерного канала связи с наземной системой связи, причем каждый из множества спутников располагается в заданный момент под определенным углом возвышения, когда находится в зоне видимости по меньшей мере одной земной станции и абонентского терминала, отличающаяся тем, что дополнительно содержит средства, реагирующие на запрос на установление канала связи, для определения того, может ли быть назначен новый канал связи спутнику с самым большим углом возвышения, и если да, то для назначения нового канала связи спутнику с самым большим углом возвышения, кроме того, если спутнику с самым большим углом возвышения не может быть назначен новый канал связи, упомянутые средства определения служат для определения того, может ли быть назначен спутнику с меньшим углом возвышения новый канал связи, и если да, то для назначения нового канала связи спутнику с меньшим углом возвышения, упомянутые средства определения также служат для определения того, будет ли спутник находиться в зоне видимости как абонентского терминала, так и земной станции в течение заданного периода времени, и если нет, то для отказа от назначения спутнику нового канала связи.

16. Система по п.15, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит средство управления системой связи, которое дуплексно связано по меньшей мере с одной упомянутой земной станцией через линию передачи данных, а упомянутые средства определения выполнены с возможностью определения того, не было ли спутнику уже назначено заданное максимальное число каналов связи по меньшей мере частично на основании информации, принимаемой через упомянутую линию передачи данных.

17. Система связи по п.15, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит средство управления системой связи, которое дуплексно соединено по меньшей мере с одной упомянутой земной станцией через линию передачи данных, причем упомянутые средства определения выполнены с возможностью определения того, передает ли спутник на меньшем уровне мощности, чем максимальная пиковая плотность потока мощности по меньшей мере частично на основании информации, принимаемой через упомянутую линию передачи данных.

18. Система связи по п.15, отличающаяся тем, что каждый спутник передает на Землю множество лучей, а система связи дополнительно содержит средство управления системой связи, которое дуплексно связано по меньшей мере с одной упомянутой земной станцией через линию передачи данных, причем упомянутые средства определения выполнены с возможностью определения того, не работает ли луч, которому предполагается назначить новый канал связи, на максимальном заданном уровне мощности по меньшей мере частично на основании информации, полученной через упомянутую линию передачи данных.

19. Система связи по п.15, отличающаяся тем, что каждый спутник передает множество лучей на Землю, а система связи дополнительно содержит средство управления системой связи, которое дуплексно связано по меньшей мере с одной земной станцией через линию передачи данных, причем упомянутые средства определения выполнены с возможностью определения того, передает ли луч, которому будет назначен новый канал связи, на меньшем уровне мощности, чем максимальная пиковая плотность потока мощности.

20. Система связи по п.15, отличающаяся тем, что упомянутые средства определения дополнительно содержат средства для определения того, должен ли канал связи работать в режиме разнесенного приема на абонентском терминале, и если да, то для определения того, может ли по меньшей мере одному спутнику со следующим меньшим углом возвышения быть назначен новый канал связи, и если да, то такие для назначения канала связи спутнику со следующим меньшим углом возвышения так, чтобы связь была установлена по меньшей мере через два спутника.

21. Способ распределения трафика связи среди нескольких спутников из группы спутников на низких околоземных орбитах, каждый из которых располагается в заданный момент под определенным углом возвышения, когда находится в зоне видимости земной станции и абонентского терминала, отличающийся тем, что обеспечивают каждый из множества спутников приемником для приема сигналов каналов связи с расширенным спектром от земной станции, передатчиком для передачи сигналов каналов связи с расширенным спектром на абонентские терминалы, приемником для приема сигналов каналов связи с расширенным спектром от абонентских терминалов и передатчиком для передачи сигналов каналов связи с расширенным спектром на земную станцию, в ответ на запрос на обслуживание для установления нового канала связи с расширенным спектром, определяют по порядку, начиная со спутника с самым большим углом возвышения, может ли быть назначен дополнительный канал связи каждому из спутников, которые находятся в зоне видимости земной станции и определенного абонентского терминала, и которые останутся в зоне видимости как земной станции, так и абонентского терминала в течение заданного периода времени, и назначают новый канал связи по меньшей мере двум из спутников, для которых определено, что им может быть назначен дополнительный канал связи.

22. Способ распределения трафика связи среди нескольких спутников из группы спутников на низких околоземных орбитах, каждый из которых располагается в заданный момент под определенным углом возвышения, когда находится в зоне видимости земной станции и абонентского терминала, отличающийся тем, что обеспечивают каждый из множества спутников приемником для приема сигналов каналов связи с расширенным спектром от земной станции, передатчиком для передачи сигналов каналов связи с расширенным спектром на абонентские терминалы, приемником для приема сигналов каналов связи с расширенным спектром от абонентских терминалов и передатчиком для передачи сигналов каналов связи с расширенным спектром на земную станцию, в ответ на запрос на переключение существующего канала связи, определяют по порядку, начиная со спутника с самым большим углом возвышения, может ли быть назначен дополнительный канал связи каждому из спутников, которые находятся в зоне видимости земной станции и определенного абонентского терминала, и которые останутся в зоне видимости как земной станции, так и абонентского терминала в течение заданного периода времени, и назначают переключаемый канал связи по меньшей мере двум из спутников, для которых определено, что им может быть назначен дополнительный канал связи.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к системам связи с использованием ретрансляторов.

Обзор известных технических решений

Спутниковые системы связи хорошо известны. Например, можно сослаться на патент США N 5303286, который выдан 12 апреля 1994 г. одному из авторов этого изобретения и озаглавлен "Система роуминга для радиотелефона спутниковой связи". Можно также сослаться на многочисленные патенты США, патенты других стран и прочие публикации, перечисленные в патенте США N 5303286.

Сущность изобретения

Данное изобретение относится к системе связи и реализуемому ею способу распределения трафика при радиосвязи через множество спутников орбитальной группы на низких околоземных орбитах. Каждый спутник в любое данное время, когда он находится в пределах видимости земной станции, ориентирован под определенным углом возвышения. Способ предусматривает следующие операции: (a) обеспечение каждого спутника приемником для приема сигналов радиосвязи от земной станции и передатчиком для передачи сигналов радиосвязи на абонентские терминалы; (b) определение в ответ на запрос на обслуживание, можно ли спутнику с самым высоким углом возвышения назначить новый канал связи; (c) если да, то назначение нового канала связи спутнику с самым высоким углом возвышения; (d) если нет, то определение, можно ли спутнику со вторым по величине углом возвышения назначить новый канал связи; и (е) если да, то назначение нового канала связи спутнику со вторым по величине углом возвышения. В качестве варианта, чтобы передать сигнал по каналу связи на абонентский терминал, может быть использовано несколько спутников.

Ряд критериев может быть использован при определении того, можно ли назначить спутнику новый канал связи. Например, все операции определения могут включать шаг определения того, не было ли соответствующему спутнику уже назначено заданное максимальное число каналов связи. В качестве другого примера все операции определения могут включать шаг определения того, не ведет ли передачу соответствующий спутник с уровнем мощности, который соответствует максимальной пиковой плотности потока на поверхности Земли, или вблизи этого уровня. В качестве еще одного примера может определяться, ведет ли данный спутник передачу на пиковой мощности передачи спутника или вблизи нее. Дальнейшее определение может быть основано на том, какой спутник будет находиться в пределах видимости как абонента, так и земной станции в течение некоторого заданного периода времени.

В предпочтительной форме осуществления данного изобретения каждый спутник передает на Землю множество лучей. Таким образом, согласно способу в соответствии с другой формой осуществления изобретения все операции определения могут включать шаг определения того, не работает ли луч, которому предполагается назначить новый канал связи, на максимальном заданном уровне мощности, или не ведет ли передачу с уровнем мощности, который соответствует максимальной пиковой плотности потока мощности, или вблизи него.

Использование различных комбинаций упомянутых выше критериев может быть применено также и при назначении спутников для установления новых или переключения рабочих каналов связи.

Кроме того, в соответствии с предпочтительной формой осуществления изобретения все операции назначения включают следующие шаги: (i) определение, должен ли канал связи работать в режиме разнесенного приема на соответствующем абонентском терминале; (ii) если да, то определение того, можно ли назначить новый канал связи по меньшей мере одному спутнику со следующим более низким углом возвышения; и (iii) если да, то назначение канала связи также и спутнику со следующим более низким углом возвышения таким образом, чтобы линия связи была одновременно установлена по меньшей мере через два спутника.

Краткое описание чертежей

Изложенные выше и другие признаки изобретения будут более ясны при рассмотрении подробного описания вместе с приложенными чертежами, на которых:

Фиг. 1 представляет собой блок-схему системы спутниковой связи, построенной и работающей в соответствии с предпочтительной формой осуществления данного изобретения.

Фиг. 2 представляет собой блок-схему одной из земных узловых станций, показанных на фиг. 1.

Фиг. 3A представляет собой блок-схему бортовой аппаратуры связи одного из спутников, показанных на фиг. 1.

Фиг. 3B иллюстрирует часть диаграммы направленности лучей, которые передаются одним из спутников, показанных на фиг. 1.

Фиг. 4 представляет собой блок-схему наземного оборудования для обеспечения функций спутниковой телеметрии и управления.

На фиг. 5 показана блок-схема подсистемы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов, приведенной на фиг. 2.

Фиг. 6 представляет собой упрощенную блок-схему системы, полезную для пояснения концепции этого изобретения.

На фиг. 7 показана логическая блок-схема алгоритма, иллюстрирующая способ распределения трафика в соответствии с данным изобретением.

Подробное описание изобретения

Фиг. 1 иллюстрирует предпочтительную форму осуществления системы спутниковой связи 10, которая пригодна для использования с предпочтительной формой осуществления настоящего изобретения. Перед подробным описанием данного изобретения для его более полного понимания сначала будет приведено описание системы связи 10. Система связи 10 может быть концептуально разделена на множество сегментов 1, 2, 3 и 4. Сегмент 1 называется здесь космическим сегментом, сегмент 2 - абонентским сегментом, сегмент 3 - наземным (земным) сегментом и сегмент 4 - сегментом инфраструктуры телефонной системы.

В предпочтительной форме осуществления настоящего изобретения имеется всего 48 спутников, например, на низкой околоземной орбите высотой 1414 км. Спутники 12 распределены в восьми орбитальных плоскостях, по шесть одинаково разнесенных спутников в плоскости ("созвездие" Уолкера). Орбитальные плоскости наклонены на 52^o относительно экватора и каждый спутник проходит по орбите за 114 минут. Такой подход обеспечивает почти глобальную зону обслуживания, предпочтительно по меньшей мере с двумя спутниками, находящимися в любое данное время в пределах видимости абонента, расположенного между приблизительно 70^o южной широты и приблизительно 70^o северной широты. По существу пользователю предоставляется возможность осуществлять радиосвязь с почти любым или из почти любого пункта на земной поверхности в пределах зоны обслуживания земной узловой станции (наземного "шлюза") 18 с другими или из других пунктов на земной поверхности (посредством телефонной сети общего пользования) через одну или несколько земных узловых станций 18 и один или несколько спутников 12, возможно также с использованием части сегмента 4 телефонной инфраструктуры.

Здесь уместно заметить, что предыдущее и нижеследующее описание системы 10 представляет лишь одну из подходящих форм осуществления системы связи, в рамках которой может найти применение концепция данного изобретения. То есть, специфические подробности системы связи не должны пониматься или рассматриваться с точки зрения ограничения практического применения этого изобретения.

Продолжим далее описание системы 10 и процесса плавной передачи (переключения) линий связи между спутниками 12, а также между отдельными узкими лучами 16, передаваемыми каждым спутником (фиг. 3В), которые обеспечивают непрерывную связь путем многостанционного доступа с кодовым разделением каналов и сигналами с расширенным спектром. Данный предпочтительный способ многостанционного доступа с кодовым разделением каналов путем расширения спектра сигналов подобен рассмотренному в промежуточном стандарте TIA/EIA "Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System" TIA/EIA/IS-95, July 1993, ("Стандарт совместимости подвижных станций - базовых станций для двухрежимной широкополосной сотовой системы с расширением спектра" IS-95 Ассоциации промышленности средств связи / Ассоциации электронной промышленности, июль 1993), хотя могут быть использованы и другие способы и протоколы расширения спектра сигналов и доступа с кодовым разделением каналов.

Низкие околоземные орбиты позволяют маломощным стационарным или подвижным абонентским оконечным станциям (терминалам) 13 осуществлять связь через спутники 12, каждый из которых согласно предпочтительной форме осуществления этого изобретения работает только как ретранслятор типа "изогнутая труба". Такой ретранслятор принимает сигнал трафика связи (типа речи и/или данных) от абонентской станции 13 или от земной узловой станции 18, преобразует полученный сигнал трафика связи в другую частотную полосу, а затем переизлучает преобразованный сигнал. То есть, никакой бортовой обработки принимаемого сигнала трафика связи не происходит и спутник 12 не узнает никакой информации, которую могут транспортировать полученный или переданный сигнал трафика связи.

Кроме того, не требуется никакого прямого канала или каналов связи между спутниками 12. То есть каждый из спутников 12 получает сигнал только от передатчика, размещенного в абонентском сегменте 2, или от передатчика, размещенного в наземном сегменте 3, и передает сигнал только на приемник, размещенный в абонентском сегменте 2, или на приемник, размещенный в наземном сегменте 3.

Абонентский сегмент 2 может включать множество типов абонентских станций 13, которые приспособлены для связи со спутниками 12. Абонентские станции 13 включают, например, множество различных типов стационарных и подвижных абонентских терминалов, включая, но не ограничиваясь ими, карманные радиотелефоны 14, радиотелефоны 15, установленные на транспортных средствах, пейджинговые устройства передачи сообщений 16 и стационарные радио телефоны 14а. Абонентские станции 13 предпочтительно обеспечиваются ненаправленными антеннами 13а для двусторонней связи через один или большее число спутников 12. Следует заметить, что стационарные радиотелефоны 14а могут использовать направленные антенны. Это выгодно тем, что дает возможность уменьшить взаимные помехи и в результате увеличить число пользователей, которые могут одновременно обслуживаться одним или большим числом спутников 12.

Кроме того, следует отметить, что абонентские станции 13 могут быть устройствами двойного использования, которые содержат также и схемы для связи стандартным способом с наземной сотовой системой.

Обратимся также к фиг. 3A. Абонентские станции 13 должны быть способны работать в полном дуплексном режиме и осуществлять связь через, например, линии радиосвязи диапазона L (1000-2000 МГц) (линия "Земля-спутник" или обратный канал 17b) и линии радиосвязи диапазона S (2-4 ГГц) (линия "спутник-Земля" или прямой канал 17а) через обратный и прямой спутниковые ретрансляторы (транспондеры) 12а и 12b, соответственно. Обратные линии 17b радиосвязи диапазона L могут работать в полосе частот от 1,61 ГГц до 1,625 ГГц с шириной полосы 16,5 МГц и модулироваться пакетными цифровыми речевыми сигналами и/или сигналами данных в соответствии с предпочтительным методом расширения спектра. Прямые линии 17а радиосвязи диапазона S могут работать в полосе частот от 2,485 ГГц до 2,5 ГГц с шириной полосы 16,5 МГц. Прямые линии радиосвязи 17а также модулируются в земной узловой станции 18 пакетными цифровыми речевыми сигналами и/или сигналами данных в соответствии с методами расширения спектра.

Полоса частот шириной 16,5 МГц прямой линии связи разбита на 13 каналов с числом пользователей, назначаемых на канал, например, до 128. Обратная линия может иметь различную ширину полосы частот и данной абонентской станции 13 может назначаться или не назначаться канал, отличный от канала, назначенного по прямой линии. Однако при работе в режиме разнесенного приема на обратной линии (прием от двух или более спутников 12) абоненту назначаются одинаковые радиоканалы прямой и обратной линии для каждого из спутников.

Наземный сегмент 3 содержит по меньшей мере одну, но как правило множество земных узловых станций 18, которые осуществляют связь со спутниками 12, например, через полнодуплексную радиолинию 19 диапазона С (4-8 ГГц) (прямая линия связи 19а (на спутник), обратная линия 19b (со спутника)), которая как правило работает в диапазоне частот выше 3 ГГц и предпочтительно в диапазоне С. Радиоканалы диапазона С передают в обе стороны сигналы фидерных каналов связи, а также передают команды спутникам и телеметрическую информацию со спутников. Прямой фидерный канал 19а связи может работать в диапазоне от 5 ГГц до 5,25 ГГц, в то время как обратный фидерный канал 19b может работать в диапазоне от 6,875 ГГц до 7,075 ГГц.

Спутниковые антенны 12g и 12h фидерных каналов предпочтительно являются антеннами с широким покрытием, которые охватывают максимальную наземную область, если смотреть со спутника 12 на низкой околоземной орбите. В предпочтительной форме осуществления данной системы связи 10 угол, охватываемый из данного спутника 12 на низкой околоземной орбите (при угле возвышения 10 от поверхности земли), составляет приблизительно 110^o. Это дает зону покрытия, которая имеет приблизительно 3600 миль (около 6000 км) в диаметре.

Антенны диапазона L и диапазона S являются многолучевыми антеннами, которые обеспечивают покрытие в пределах соответствующей наземной зоны обслуживания. Антенны 12d и 12с диапазона L и диапазона S соответственно предпочтительно являются конгруэнтными одна с другой, как показано на фиг. 3В. То есть, лучи, передаваемые от космического корабля и принимаемые им, покрывают одну и ту же область на поверхности Земли, хотя эта особенность и не принципиальна для работы системы 10.

Например, несколько тысяч полнодуплексных соединений может осуществляться через один из спутников 12. В соответствии с особенностью системы 10, одно и то же сообщение между данной абонентской станцией 13 и одной из земных узловых станций 18 может передавать каждый из двух и более спутников 12. Этот режим работы, как подробно описано ниже, обеспечивает комбинирование разнесенных сигналов в соответствующих приемниках, обеспечивая повышенную устойчивость к замираниям и облегчая реализацию плавного переключения.

Следует обратить внимание на то, что все частоты, полосы частот и т.п., которые описаны здесь, характерны лишь для одной конкретной системы. Другие частоты и полосы частот могут использоваться без изменения рассматриваемых принципов. В качестве лишь одного примера фидерные каналы между земными узловыми станциями и спутниками могут использовать частоты в диапазоне, отличном от диапазона С (приблизительно от 3 ГГц до 7 ГГц), например в диапазоне Ku (приблизительно от 10 ГГц до 15 ГГц) или в диапазоне Ka (выше приблизительно 15 ГГц).

Функцией земных узловых станций 18 является связь бортовой аппаратуры связи или стволов транспондера 12а и 12b (фиг. ЗА) спутников 12 с сегментом 4 телефонной инфраструктуры. Стволы транспондера 12а и 12b содержат приемную антенну 12с диапазона L, передающую антенну 12d диапазона S, усилитель 12е мощности диапазона С, малошумящий усилитель 12f диапазона C, антенны 12g и 12h диапазона С, блок 12i преобразования частоты диапазона L в диапазон С и блок 12j преобразования частоты диапазона C в диапазон S. Спутник 12 содержит также задающий генератор 12k и аппаратуру 121 управления и телеметрии.

В связи с этим можно сослаться также на патент США N 5422647, озаглавленный "Бортовая аппаратура связи спутника связи с подвижными объектами" (USSN 08/060207).

Сегмент 4 телефонной инфраструктуры состоит из существующих телефонных систем и включает шлюзы 20 сети связи общего пользования для связи с наземными подвижными объектами, городские (местные) автоматические телефонные станции 22, такие как станции региональных телефонных сетей общего пользования или других местных поставщиков телефонных услуг, национальные сети дальней связи 24, международные сети 26, частные сети 28 и другие региональные телефонные сети 30 общего пользования. Система связи 10 работает так, чтобы обеспечивать двустороннюю передачу речи и/или данных между абонентским сегментом 2 и телефонами 32 телефонной сети общего пользования, а также телефонами 32 сегмента 4 телефонной инфраструктуры, не относящимися к телефонной сети общего пользования, или другими абонентскими станциями различных типов, которые могут относиться к частным сетям.

На фиг. 1 (а также на фиг. 4) как часть наземного сегмента 3 показан также центр 36 управления полетами спутников и наземный центр 38 управления. Тракт связи, который включает наземную сеть 39 передачи данных (см. фиг. 2), предусмотрен для соединения земных узловых станций 18 и блоков 18a управления и телеметрии, центра 36 управления полетами спутников и наземного центра 38 управления, относящихся к наземному сегменту 3. Эта часть системы связи 10 обеспечивает общие функции управления системой.

На фиг. 2 одна из земных узловых станций 18 показана более подробно. Каждая земная узловая станция 18 имеет до четырех подсистем с двойной поляризацией радиодиапазона C, каждая из которых содержит параболическую антенну 40, привод антенны 42 и основание 42а, малошумящие приемники 44 и усилители 46 большой мощности. Все эти компоненты могут быть размещены внутри структуры обтекателя антенны, чтобы обеспечить защиту от окружающей среды.

Кроме того, земная узловая станция 18 содержит преобразователи 48 с понижением частоты и преобразователи 50 с повышением частоты для обработки соответственно получаемых и передаваемых сигналов радиочастотной несущей. Преобразователи 48 с понижением частоты и преобразователи 50 с повышением частоты соединены с подсистемой 52 многостанционного доступа с кодовым разделением каналов, которая в свою очередь соединена с телефонной сетью общего пользования через интерфейс 54 телефонной сети общего пользования. В качестве необязательного варианта телефонная сеть общего пользования может параллельно использовать межспутниковую линию.

Подсистема 52 многостанционного доступа с кодовым разделением каналов содержит блок 52а суммирования/коммутации сигналов, подсистему 52b приемопередатчика земной узловой станции, контроллер 52с приемопередатчика земной узловой станции, подсистему 52d соединения на основе многостанционного доступа с кодовым разделением каналов и подсистему 52е селекторного каналообразующего оборудования. Подсистема 52 многостанционного доступа с кодовым разделением каналов управляется устройством 52f управления базовой станцией и работает аналогично аппаратуре базовой станции, совместимой с многостанционным доступом с кодовым разделением каналов (например, совместимой со стандартом IS-95). Подсистема 52 многостанционного доступа с кодовым разделением каналов содержит также необходимый синтезатор 52g частоты и приемник 52h глобальной системы определения местоположения.

Интерфейс 54 коммутируемой телефонной сети общего пользования включает пункт 54а коммутации служб телефонной сети общего пользования, процессор 54b управления вызовом, регистр 54с посетителей и регистр 54d местоположения абонентов. Регистр положения абонентов может быть размещен в шлюзе 20 сотовой сети (фиг. 1) или, по выбору, в интерфейсе 54 телефонной сети общего пользования.

Земная узловая станция 18 соединена с сетями дальней связи через стандартный интерфейс, реализуемый с помощью пункта 54а коммутации служб. Земная узловая станция 18 обеспечивает интерфейс и соединяется с телефонной сетью общего пользования через интерфейс первичной скорости. Кроме того, земная узловая станция 18 способна обеспечивать прямое соединение с центром коммутации системы связи с подвижными объектами.

Земная узловая станция 18 обеспечивает передачу в процессор 54b сигнализации по выделенному каналу сигналов цифровой сети с интеграцией служб на основе системы сигнализации N 7. На стороне земной узловой станции этого интерфейса процессор 54b управления вызовом стыкуется с подсистемой 52d соединения на основе многостанционного доступа с кодовым разделением каналов и, следовательно, с подсистемой 52 многостанционного доступа с кодовым разделением каналов. Процессор 54b управления вызовом обеспечивает функции преобразования протокола для системного интерфейса со средствами радиосвязи, который может быть аналогичен промежуточному стандарту IS-95 для связи на основе многостанционного доступа с кодовым разделением каналов.

Блоки 54с и 54d в основном обеспечивают интерфейс между земной узловой станцией 18 и внешней сотовой телефонной сетью, совместимой, например, с сотовыми системами IS-41 (Североамериканский стандарт AMPS) или GSM (Европейский стандарт, MAP) и, в частности, с определенными методами для обработки заказов "роумеров", то есть абонентов, которые заказывают разговор по телефону, находясь за пределами той системы, где они обычно расположены. Земная узловая станция 18 обеспечивает идентификацию абонентских станций для телефонов системы 10/ AMPS и для телефонов системы 10/ GSM. В зонах обслуживания, где нет существующей инфраструктуры дальней связи, регистр местоположения абонентов может быть добавлен к земной узловой станции 18 и сопряжен с интерфейсом сигнализации N 7.

Абонент, делающий вызов за пределами своей обычной зоны обслуживания ("роумер"), обслуживается системой 10, если он имеет на это право. Так как роумер может быть найден в любом месте, абонент может использовать одно и то же оконечное устройство (терминал), чтобы делать вызов из любой точки в мире, а необходимые преобразования протокола выполняются прозрачно земной узловой станцией 18. Интерфейс 54d протокола не используется, если протокол не требуется преобразовывать, например, из GSM в AMPS.

В рамках этого изобретения обеспечивается выделенный универсальный интерфейс к шлюзам 20 сотовых систем, в дополнение к стандартному интерфейсу "А", определенному для центров коммутации подвижных абонентов системы GSM, или вместо него, и интерфейсам с центрами коммутации подвижных абонентов системы IS-41, которые определяют производители оборудования. Кроме того, в пределах объема этого изобретения, обеспечивается интерфейс непосредственно с телефонной сетью общего пользования (ТФОП), как показано на фиг. 1 в виде пути сигнала, обозначенного PSTN-INT.

Общее управление земной узловой станцией обеспечивается контроллером 56 земной узловой станции, который содержит интерфейс 56а с вышеупомянутой наземной сетью 39 передачи данных и интерфейс 56b с центром 60 управления предоставлением услуг. Контроллер 56 земной узловой станции как правило взаимодействует с земной узловой станцией 18 через устройство 52f управления базовой станцией и через радиочастотные контроллеры 43, связанные с каждой из антенн 40. Кроме того, контроллер 56 земной узловой станции подключен к базе 62 данных, например, базе данных абонентов, эфемеридных данных спутников и т. д., и к модулю 64 ввода - вывода, который дает возможность обслуживающему персоналу получать доступ к контроллеру 56 земной узловой станции. Наземная сеть 39 передачи данных двунаправленно состыкована также с модулем 66 телеметрии и управления (фиг. 1 и 4).

Как показано на фиг. 4, функцией наземного центра 38 управления является планирование и управление использованием спутников земными узловыми станциями 18, а также координация этой эксплуатации с центром 36 управления полетами спутников. В общем, наземный центр 38 управления анализирует тенденции, создает планы трафика, распределяет спутник 12 и ресурсы системы (например, но не ограничиваясь только ими, мощность и распределение каналов), контролирует эффективность всей системы 10 и выдает команды использования через наземную сеть 39 передачи данных на земные узловые станции 18 в реальном времени или заранее.

Центр 36 управления полетами спутников функционирует для того, чтобы поддерживать и контролировать орбиты, ретранслировать информацию об использовании спутников на земную узловую станцию для ввода в наземный центр 38 управления через наземную сеть 39 передачи данных, контролировать общее функционирование каждого спутника 12, включая состояние спутниковых батарей, устанавливать коэффициент усиления для трактов радиосигнала внутри спутника 12, гарантировать оптимальную ориентацию спутника относительно поверхности земли.

Как описано выше, каждая земная узловая станция 18 функционирует так, чтобы соединять данного пользователя с телефонной сетью общего пользования как для передачи информации сигнализации, так и для передачи речи и/или данных, а также создавать с помощью базы данных 62 (фиг. 2) данные для расчета за предоставленные услуги. Выбранные земные узловые станции 18 содержат модуль телеметрии и управления 18а для приема данных телеметрии, которые передаются спутниками 12 через обратную линию 19b, и для передачи команд на спутники 12 через прямую линию 19а связи. Наземная сеть 39 передачи данных функционирует для связывания между собой земных узловых станций 18, наземного центра 38 управления и центра 36 управления полетами спутников.

Вообще, каждый спутник 12 из группы спутников на низких околоземных орбитах функционирует так, чтобы ретранслировать информацию от земных узловых станций 18 к абонентам (из прямого канала 19а диапазона С в прямой канал 17а с диапазона S) и ретранслировать информацию от абонентов на земные узловые станции 18 (из обратного канала 17b диапазона L в обратный канал 19b диапазона С). Эта информация содержит, в дополнение к сигналам управления мощностью, сигналы синхронизации системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов и сигналами с расширенным спектром и сигналы служебных каналов. Могут также использоваться различные пилот-каналы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов, чтобы контролировать помехи в прямой линии связи. Данные для коррекции спутниковых эфемеридных данных также передаются на все абонентские станции 13 с земной узловой станции 18 через спутники 12. Спутники 12 выполняют также функцию ретрансляции информации сигнализации от абонентских станций 13 на земную узловую станцию 18. Эта информация включает в себя запросы на доступ, запросы на изменение мощности и запросы о регистрации. Спутники 12 также ретранслируют сигналы связи между абонентами и земными узловыми станциями 18 и могут применять защиту информации, чтобы предотвратить ее несанкционированное использование.

Во время работы спутники 12 передают данные телеметрии космического корабля, которые включают результаты измерения состояния спутника. Поток телеметрической информации со спутников, команды из центра 36 управления полетами спутников и фидерные каналы 19 связи совместно используют антенны 12g и 12d диапазона С. Те земные узловые станции 18, которые содержат аппаратуру 18а телеметрии и управления, могут немедленно посылать принятые спутниковые данные телеметрии в центр 36 управления полетами спутников или же данные телеметрии могут сохраняться и позже посылаться в центр 36 управления полетами спутников, обычно по его запросу. Данные телеметрии, передаваемые немедленно или сохраняемые и посылаемые впоследствии, передаются через наземную сеть 39 передачи данных как пакетные сообщения, каждое пакетное сообщение содержит одиночный малый кадр телеметрии. Если поддержку спутников должен обеспечивать более чем один центр 36 управления полетами спутников, то данные телеметрии направляются во все центры управления полетами спутников.

Центр 36 управления полетами спутников выполняет несколько функций взаимодействия с наземным центром 38 управления. Одна из этих функций касается информации о положении орбиты, причем центр 36 управления полетами спутников предоставляет орбитальную информацию в наземный центр 38 управления так, что каждая земная узловая станция 18 может точно прослеживать до четырех спутников, которые могут быть в зоне радиовидимости земной узловой станции. Эти данные включают таблицы данных, которые являются достаточными для того, чтобы позволить земным узловым станциям 18 разработать свои собственные списки контактов со спутниками, используя известные алгоритмы. Центру 36 управления полетами спутников не требуется знать планы слежения земной узловой станции. Аппаратура 18а телеметрии и управления ищет диапазон телеметрии линии "спутник-Земля" и уникально идентифицирует спутник, отслеживаемый каждой антенной, перед прохождением команд.

Другая функция взаимодействия касается информации о состоянии спутника, которая сообщается из центра 36 управления полетами спутников в наземный центр 38 управления. Эта информация о состоянии спутника содержит сведения о готовности спутника / транспондера, состоянии батареи и орбитальную информацию и включает, как правило, любые ограничения, связанные со спутником, которые могли бы препятствовать использованию всего спутника 12 или его части для задач связи.

Важным аспектом системы 10 является использование многостанционного доступа с кодовым разделением каналов и расширением спектра сигналов вместе с комбинированием разнесенных сигналов в приемниках земных узловых станций и в приемниках абонентских станций. Комбинирование разнесенных сигналов использовано для того, чтобы смягчить эффекты замирания, поскольку сигналы приходят на абонентские станции 13 или земную узловую станцию 18 с нескольких спутников по нескольким путям с различной длиной. Приемники с обработкой сигналов по методу RAKE используются в абонентских станциях 13 и земных узловых станциях 18 для того, чтобы принимать и комбинировать сигналы от нескольких источников. Например, абонентская станция 13 или земная узловая станция 18 обеспечивает комбинирование разнесенных сигналов для прямой линии связи или обратной линии связи, которые одновременно принимаются и передаются через многие лучи спутников 12.

В связи с этим описание патента США N 5233626, озаглавленного "Система связи с расширенным спектром и разнесением ретрансляторов", включено в данное описание путем ссылки на соответствующий документ. Рабочие характеристики в непрерывном режиме разнесенного приема превосходят характеристики приема одного сигнала через один спутниковый ретранслятор и, кроме того, не происходит никакого перерыва связи, если один канал связи будет потерян из-за затенения деревьями или другими преградами, оказывающими неблагоприятное воздействие на принимаемый сигнал.

Антенны 40 с возможностью ориентации диаграммы направленности по нескольким направлениям из определенной земной станции 18 способны передавать сигнал прямой линии связи (от земной узловой станции на абонентскую станцию) через различные лучи одного или нескольких спутников 12, чтобы обеспечивать комбинирование разнесенных сигналов в абонентских станциях 13. Ненаправленные антенны 13а абонентских станций 13 передают через лучи всех спутников, которые могут быть "видны" из местоположения абонентской станции 13.

Каждая земная узловая станция 18 поддерживает функцию управления мощностью передатчика, чтобы подавлять медленные постепенные замирания, а также обеспечивает перемежение блоков, чтобы подавлять средние и быстрые замирания. Управление мощностью выполнено на обеих, прямой и обратной, линиях связи. Время реагирования функции управления мощности подстраивается, чтобы обеспечивать для наихудшего случая задержку двусторонней передачи сигнала через спутник на 30 мс.

Устройства перемежения блоков (53-d, 53e, 53f, фиг. 5) работают с длиной блока, которая связана с пакетными кадрами вокодера 53g. Оптимальная длина в устройстве перемежения является результатом компромисса между большей длиной и, следовательно, улучшенным исправлением ошибок, и увеличением полной задержки сквозной передачи. Предпочтительная максимальная общая сквозная задержка составляет 150 мс или менее. Эта задержка включает все задержки, включая задержки из-за выравнивания полученного сигнала, выполняемого устройствами комбинирования разнесенных сигналов, задержки обработки в вокодере 53g, задержки в устройствах 53d-53f перемежения блоков и задержки в декодерах Витерби (не показанных), которые образуют часть подсистемы 52 многостанционного доступа с кодовым разделением каналов.

Фиг. 5 представляет собой блок-схему модуляционной части прямой линии для подсистемы 52 многостанционного доступа с кодовым разделением каналов, показанной на фиг. 2. Выходной сигнал блока 53а суммирования подается на быстродействующий преобразователь 53b частоты с повышением частоты, выходной сигнал которого в свою очередь подается на блок 52а суммирования и коммутации.

Информация телеметрии и управления (Т&С) также подается на вход блока 52а.

Немодулированный сигнал пилот-канала с расширением спектра прямой последовательностью формирует код Уолша со всеми нулями с необходимой битовой скоростью передачи. Этот поток данных объединяется с коротким псевдошумовым кодом, который используется, чтобы разделить сигналы от различных земных узловых станций 18 и различных спутников 12. Если используется сигнал пилот-канала, то он суммируется по модулю 2 с коротким кодом и затем расширяется по спектру с помощью четырехпозиционной фазовой манипуляции или двухпозиционной фазовой манипуляции до ширины полосы частот канала системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов и частотным уплотнением радиоканалов. Обеспечиваются следующие различные смещения псевдошумового кода: (а) смещение псевдошумового кода, чтобы позволить абонентской станции 13 уникально идентифицировать станцию 18; (b) смещение псевдошумового кода, чтобы позволить абонентской станции 13 уникально идентифицировать спутник 12; и (с) смещение псевдошумового кода, чтобы позволить абонентской станции 13 уникально идентифицировать определенный луч из 16 лучей, которые передаются со спутника 12. Псевдошумовым кодам пилот-каналов от различных спутников 12 назначаются различные смещения по времени / фазе относительно одного и того же исходного псевдошумового кода пилот-канала.

Если он используется, то каждый пилот-канал, который передается земной узловой станцией 18, может передаваться с более высоким или низким уровнем мощности, чем другие сигналы. Пилот-канал дает возможность абонентской станции 13 войти в синхронизм с прямым каналом многостанционного доступа с кодовым разделением каналов, обеспечивает опорную фазу для когерентной демодуляции и обеспечивает механизм для выполнения сравнения интенсивности сигнала, чтобы определить, когда начинать переключение. Однако использование пилот-канала не является обязательным и для этой цели могут быть использованы другие методы.

Канал синхронизации формирует поток данных, который включает следующую информацию: (а) время дня; (b) идентификацию передающей земной узловой станции; (с) эфемериды спутника; и (d) назначенный служебный канал. Данные синхронизации подаются на сверточный кодер 53i, где данные кодируются сверточным кодом и впоследствии перемежаются по блокам, чтобы бороться с быстрыми замираниями. Результирующий поток данных суммируется по модулю два с синхронизирующим кодом Уолша и расширяется по спектру с помощью четырехпозиционной или двухпозиционной фазовой манипуляции до ширины полосы частот канала системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов и частотным уплотнением радиоканалов.

Сигнал служебного канала подается на сверточный кодер 53i, где он кодируется сверточным кодом и затем перемежается по блокам. Результирующий поток данных объединяется с выходным сигналом генератора 53j длинного кода. Длинный псевдошумовой код используется для разделения полос различных абонентских станций 13. Сигнал служебного канала и длинный код суммируются по модулю два и подаются на устройство кодирования символов, где результирующий сигнал суммируется по модулю два с кодом Уолша. Результат затем расширяется по спектру с помощью четырехпозиционной фазовой манипуляции или двухпозиционной фазовой манипуляции до ширины полосы частот канала системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов при частотном уплотнении радиоканалов.

Как правило, служебный канал передает сообщения нескольких видов, которые включают: (а) сообщение о параметрах системы; (b) сообщение о параметрах доступа; и (с) сообщение о списке каналов многостанционного доступа с кодовым разделением каналов.

Сообщение о параметрах системы включает информацию о конфигурации служебного канала, параметры регистрации и параметры, способствующие вхождению в синхронизм. Сообщение о параметрах доступа включает информацию о конфигурации канала доступа и скорости передачи данных канала доступа. Сообщение о списке каналов многостанционного доступа с кодовым разделением каналов, если оно используется, передает соответствующую идентификацию пилот-сигнала и данные о назначении кода Уолша.

Вокодер 53g кодирует речевой сигнал, преобразуя его в поток данных прямого трафика с импульсно-кодовой модуляцией. Этот поток данных прямого трафика подается на сверточный кодер 53l, где он кодируется сверточным кодом, и затем перемежается по блокам в блоке 53f. Формируемый в результате поток данных объединяется с выходным сигналом блока 53k длинного кода абонента. Длинный код абонента используется для разделения различных абонентских каналов. Возникающий в результате поток данных затем регулируется по мощности в перемножителе 53m, складывается по модулю два с кодом Уолша, а затем расширяется по спектру с помощью четырехпозиционной или двухпозиционной фазовой манипуляции до ширины полосы частот канала системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов при частотном уплотнении радиоканалов.

Земная узловая станция 18 работает так, чтобы демодулировать обратный канал (каналы) многостанционного доступа с кодовым разделением каналов. Имеются два различных кода для обратной линии связи: (а) код с нулевым смещением; и (b) длинный код. Они используются двумя различными типами каналов обратной линии связи системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов, а именно каналом доступа и каналам обратного трафика.

Для канала доступа земная узловая станция 18 принимает и декодирует пакет в канале доступа, который запрашивает доступ. Сообщение канала доступа заключено в длинной преамбуле, за которой следует относительно малое количество данных. Преамбулой является длинный псевдошумовой код абонентский станции. Каждая абонентская станция 13 имеет уникальный длинный псевдошумовой код, сформированный уникальным смещением по времени в общем псевдошумовом порождающем полиноме.

После получения запроса на доступ, земная узловая станция 18 посылает по служебному каналу прямой линии связи (блоки 53е, 53i, 53j) сообщение, подтверждающее получение запроса на доступ и назначающее код Уолша абонентской станции 13, чтобы установить канал трафика. Земная узловая станция 18 назначает также частотный канал абонентской станции 13. И абонентская станция 13, и земная узловая станция 18 переключаются на назначенный элемент канала и начинают дуплексную связь, используя назначенный (расширяющий) код(ы) Уолша.

Обратный канал трафика формируется на абонентской станции 13 сверточным кодированием цифровых данных от местного источника данных или вокодера абонентской станции. Затем данные поблочно перемежаются в определенных интервалах и подаются на 128-ричный модулятор и на генератор последовательности импульсов со случайными интервалами между импульсами для рандомизации пакетов данных, чтобы уменьшить число конфликтов. Затем данные суммируются с псевдошумовым кодом с нулевым смещением и передаются через один или несколько спутников 12 на земную узловую станцию 18.

Земная узловая станция 18 обрабатывает сигнал обратного канала связи, используя, например, быстрое преобразование Адамара, чтобы демодулировать 128-ричный код Уолша, и подает демодулированную информацию на устройство комбинирования разнесенных сигналов.

Выше было приведено описание предпочтительной формы осуществления системы связи 10. Ниже будет приведено описание предпочтительной формы осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 6 показана упрощенная блок-схема системы, которая является полезной для пояснения сущности данного изобретения. Компоненты системы, которые были описаны выше, соответственно пронумерованы на фиг. 6. Две земные станции 18 (обозначенные 18 и 18") показаны осуществляющими передачу через три спутника 12. Спутники обозначены как 12, имеющий самый большой угол возвышения, 12", имеющий второй по величине угол возвышения, и 12"", имеющий самый низкий угол возвышения.

Первая прямая линия связи устанавливается блоком 43 определения частот, который передает одиночный сигнал связи с одной и той же частотой через антенны передатчика 40a, 40b и 40c земной станции 18 на спутники 12, 12" и 12"". Спутники 12, 12" и 12"" ретранслируют принимаемые сигналы и передают их на абонентский терминал 13 на одной и той же частоте. Так как спутники 12, 12" и 12"" не расположены в одном месте, каждый из сигналов по нисходящей линии "спутник-Земля" приходит на абонентскую станцию 13 в различные моменты времени и таким образом испытывает различную задержку вследствие многолучевого распространения. Устройство комбинирования разнесенных сигналов в абонентской станции 13 комбинирует демодулированные принимаемые сигналы и выдает абоненту предназначенный ему сигнал.

Вторая прямая линия устанавливается блоком 43" определения частот, который передает одиночный сигнал связи с одной и той же частотой через антенны передатчика 40a, 40b земных станций 18, от второй до N-й, на спутники 12" и 12"". Спутники 12" и 12"" ретранслируют принимаемые сигналы и передают их на абонентскую станцию 13" на одной и той же частоте. Как и прежде, из-за того, что спутники 12" и 12"" не расположены в одном месте, каждый из сигналов по линии "спутник-Земля" будет приходить на абонентский терминал 13" с различным запаздыванием вследствие многолучевого распространения. Устройство комбинирования разнесенных сигналов в абонентской станции 13" комбинирует демодулированные принимаемые сигналы и выдает абоненту предназначенный ему сигнал.

Каждый из блоков 43 и 43" определения частоты под управлением соответствующего контроллера 56 и 56" ведет передачу по линии "Земля-спутник" в соответствии со способом, подробности которого описываются ниже.

Должно быть понятно, что относительные углы возвышения спутников 12 при наблюдении из какой-либо земной станции 18 изменяются относительно друг друга при пролете спутников над поверхностью Земли в течение каждого витка. Далее, должно быть понятно, что две земные станции 18 и 18" могут отстоять друга от друга на сотни или тысячи километров.

Может иметься большое число абонентов, связанных с каждой из земных станций 18. Кроме того, группа спутников будет содержать некоторое число спутников 12, которые будут одновременно находиться в зоне видимости абонентов и земных станций. Как правило, наиболее выгодные условия для установления связи имеют абоненты, использующие спутник с самым высоким углом возвышения из находящихся в зоне видимости, в данном случае - спутник 12. Однако, чтобы смягчить эффекты блокирования, желательно осуществлять передачу через максимально возможное число спутников, даже если некоторые из спутников, находящихся в зоне видимости, не находятся над тем участком суши, где размещены абонентские терминалы 13 и 13".

Передаваемый спектр разделяется на несколько сегментов частотного мультиплексирования. Каждый сегмент связан с одной из земных станций 18 и может присутствовать или не присутствовать во всех спутниковых лучах. Управление загрузкой спутников 12 основано на способах, описываемых ниже Оно может быть выполнено главным контроллером, который в предпочтительном случае находится в наземном центре 38 управления и который передает команды на контроллеры 56 земных станций 18 через наземную сеть 58 передачи данных. Эти способы также могут выполняться земными станциями 18 при получении информации от наземного центра 38 управления. Цель состоит в выполнении распределения ресурсов системы таким образом, чтобы загрузить спутники 12 так, чтобы ни один спутник не перегружался относительно других спутников группы, которые находятся в зоне видимости земной станции или земных станций 18. Одна из форм осуществления способа работает в реальном времени или почти в реальном времени, в то время как другая форма осуществления изобретения функционирует в режиме предсказания.

Сначала заметим, что наземный центр 38 управления знает общую величину передаваемой мощности каждого спутника, так как наземный центр 38 управления имеет общее управление загрузкой спутников и сохраняет запись о том, сколько линий связи установлено между всеми станциями 18 и спутниками 12.

Обратимся к фиг. 7. В этом примере имеются три спутника (12, 12" и 12""), находящиеся в данное время в зоне видимости земных станций 18 и 18", а запрос на обслуживание (блок A) сделан к одной из земных станций 18 или 18". Запрос на обслуживание может быть сделан в ответ на необходимость установить канал связи с одним из абонентских терминалов 13 или же может быть сформирован для того, чтобы переключить уже установленную линию связи с одного спутника на другой.

В блоке B определяется, загружен ли спутник с самым высоким углом возвышения трафиком связи полностью. Если "да", то в блоке C определяется, загружен ли спутник со вторым по величине углом возвышения трафиком связи полностью. Если "да", то в блоке D определяется, загружен ли самый низкий спутник трафиком связи полностью. Если "да", то в блоке E абонент не назначается ни одному из спутников, так как все спутники в зоне видимости одной из земных станций 18 полностью загружены.

Если "нет", то в блоке B абонент назначается спутнику 12 с самым высоким углом возвышения и таким образом устанавливается один канал связи через один спутник. В блоке G определяется, должен ли быть предоставлен абоненту разнесенный прием, который желателен для смягчения эффектов замираний. Если "нет", то поддерживается одиночный канал связи и выполнение программы согласно данному способу завершается. В случае "да" в блоке G управление передается на блок C, чтобы определить, загружен ли спутник со вторым по величине углом возвышения трафиком связи полностью.

Если "нет", то в блоке H абонент назначается спутнику 12" со вторым по величине углом возвышения (при входе из блока B) или же абонент назначается также и спутнику 12" со вторым по величине углом возвышения (при входе из блока G).

В блоке I определяется, должен ли быть абоненту предоставлен разнесенный прием или должен ли быть предоставлен дополнительно разнесенный прием, если абоненту уже назначен по меньшей мере один спутник. Если "нет", то выполнение программы согласно данному способу завершается. В случае "да" в блоке I управление передается на блок D, чтобы определить, загружен ли спутник с самым низким углом возвышения полностью.

Если "нет", то тогда абонент назначается спутнику с самым низким углом возвышения 12"" (при входе из блока C) или абонент назначается также и спутнику с самым низким углом возвышения 12"" (при входе из блока I).

Решение относительно осуществления связи отдельного абонента с использованием разнесенного приема (блоки G и I) может быть основано на ряде критериев, таких как фактическая загрузка системы или предсказываемая загрузка системы в некоторый интервал времени, например, в следующие "n" минут. Например, в течение периодов пикового трафика связи может быть желательным не работать в режиме разнесенного приема или работать в ограниченном режиме разнесенного приема, например, только через два спутника.

Решения, принимаемые в блоках B, C и D, также могут приниматься на основании нескольких различных критериев. Например, один критерий может быть основан на том, ретранслирует ли спутник в данное время некоторое заданное максимальное число каналов связи. Если "да", то тогда спутник рассматривается как полностью загруженный.

Другой критерий может быть основан на общей выходной мощности данного спутника. Другой связанный с ним критерий основан на определении того, не имеет ли данный спутниковый луч уровня мощности, который мог бы превышать или быть близок к заранее заданной пиковой плотности потока мощности, измеряемой на поверхности Земли, например, -154 дБВт/м²/4кГц. Например, данный спутник может быть загружен на 75% максимальной общей пропускной способности связи, но отдельный луч, в пределах которого новый абонент требует обслуживания (или на который абонент может быть переключен), может работать на уровне мощности, равном или очень близком к уровню, при котором радиочастотная энергия луча превышает норму пиковой плотности потока на поверхности Земли. В этом случае спутник может рассматриваться как полностью загруженный и поэтому абонент назначается на спутник со следующим более низким углом возвышения.

Наземный центр 38 управления, исходя из текущего трафика и записи предыдущего трафика, может предсказывать ожидаемую загрузку в некотором интервале времени. На основании этого предсказания одной или нескольким земным станциям 18 может быть дана команда назначать всех новых абонентов одному или большему количеству спутников, например, в течение следующих пяти минут.

Хотя данное изобретение было описано в связи с системой связи с расширением спектра, должно быть понятно, что концепция этого изобретения может быть применена также и для других систем спутниковой связи, которые могут использовать, например, многостанционный доступ с временным разделением каналов. Концепция этого изобретения может применяться также к системам, отличным от системы спутниковой связи на низких околоземных орбитах.

Таким образом, хотя изобретение описано в связи с предпочтительными в настоящее время вариантами его осуществления, специалистам будет понятно, что в форме и деталях данного изобретения могут быть сделаны изменения в пределах его сущности и объема.