[发明专利]在卫星系统的用户终端维持信噪比的方法

说明书

一种用以维持信噪比的系统和方法，当用户终端切换信号束时包括生成信号束指向信息的用户终端。所述信号束指向信息用于改变用户终端将从卫星系统传输来的第一信号束切换成第二信号束的通信的时间，或调整卫星姿态，因此改正从卫星传输到用户终端的信号束的指向角的任何错误。

相关案件的声明

本案要求2015年10月14日提交的美国专利申请序列号为62/241，449的优先权，并且作为引用文件并入本文。

技术领域

本发明涉及地球轨道通信卫星和其所使用的用户终端。

背景技术

非地球同步卫星系统包括一组或一群在不同于地球静止轨道的高度上绕地球运行的卫星 (大约距离地球表面36，000千米)。在近地轨道(LEO)的非地球同步卫星系统由于非地球同步卫星系统的较低轨道，与地球同步卫星系统相比，具有更低的传输损耗和传输延迟。因此，这样的卫星比地球同步卫星更适合诸如互联网服务的交互式通信。

地球同步卫星系统具有和地球的自转周期相同的轨道周期，因此从地球看去，好像该地球同步卫星系统在天空中处在固定的位置。非地球同步卫星以相对更快的速度运行，因此对地球上的观察者好像是从地平线穿过头顶到另一地平线。由于非地球同步卫星和地球之间的这种相对运动，这样的卫星进入地面用户终端的范围，又离开地面用户终端的范围。这样的用户终端因此必须将他们的通信链路从一个卫星更换到另一个卫星(例如，切换)以实现连续通信。

在一些系统中，从卫星到用户终端的无线电是以指向不同方向的多个独立束的形式传输。因此，地面用户终端除了应付卫星间的切换，随着卫星的覆盖范围超出特定用户终端，还有单个卫星的单个束之间的切换。

在最理想的情况下，每个卫星在太空中是合适定向的，因此从其中传输的信号束是“指向”指定方向的。然而，实际上在卫星的高度可能存在误差，除了任何其他与单个信号束相关的误差，信号束不能按照系统设计精确指向用户终端。信号束指向的此种误差导致在用户终端的信噪比(SNR)的降低。

信号束指向以两种方式影响SNR。一种方式是，如果在卫星群中的两相邻卫星彼此稍微离开，会导致该卫星间在地面的覆盖间隙。影响SNR的第二种方式是，当单个卫星的指向稍微有些失误时，来自该卫星的两用户信号束间的分界线在地球表面会转移位置(例如，超前或者落后等)。该分界线定义为来自两信号束的信号强度相等的位置。在用户终端基于时间将其通信连接从一个信号束切换到下一个信号束的系统中(作为从按照星历表的知识和终端位置预推到算出)，如果分界线已经偏离其预期位置，用户终端在偏离前后的信号强度将不相等。

目前，有几种方法解决该问题。一种方法是使用移动电话中常见的技术，其中用户终端将当前接收到的信号的功率与在其他通道接收到的其他信号束的功率相比较。一旦其他信号束的接收功率超过当前接收信号的功率，用户终端执行切换操作。在那时，两信号束的接收信号强度会很接近，会导致信噪比SNR的几乎不发生变化。然而，此方法会导致大量的开销流量。第二种解决问题的方法是在信号束指向中，设计具有非常紧密的公差(最大～0.2°)的每个卫星。但是除了紧密制造公差，这样需要卫星上相对更昂贵的硬件。便宜的卫星控制系统将不可能满足该公差。第三种方法是接受将这种相对较差的服务质量提供给用户。

第一种方法导致了通信流量过大，第二种方法试图避免该问题，而第三种方法是忽视该问题。所有上述三种方法均没有达到特别满意的效果。

发明内容

本发明提供一种用以随着用户终端将通信从一个信号束切换至卫星传输来的下一信号束维持信噪比的系统和方法。本发明基于以下几个观点：

·使用基于时间的方法，而不是使用传统方法确定何时切换(即，对比通道的接收功率)；

·确定角度偏移和时间差异的之间的关系；

·那么从关系中得到的信息可以：