[发明专利]加速卫星采集方案

说明书

加速卫星采集方案。一种用户终端包括具有多个天线元件的可重构相控阵天线。所述用户终端可操作用于：加宽所述可重构相控阵天线的观测场；使用所述可重构相控阵天线来从所述观测场内的多个卫星接收信号；针对所述卫星中的每一个来确定所接收到的信号的一个或更多个属性；以及基于所接收到的信号的所述属性来选择所述多个卫星中的一个以用于通信。在所述卫星已被选择之后，所述用户终端被配置用于：为所述可重构相控阵天线切换到定向模式；使用所述可重构相控阵天线来与所选择的卫星建立通信；以及跟踪所选择的卫星。由所述卫星广播的星历数据由所述用户终端使用来跟踪所述卫星并在卫星之间执行切换。

技术领域

本发明涉及卫星通信网络，并且具体地涉及一种针对支持卫星的用户终端的加速卫星采集方案。

背景技术

近年来，一直存在对无线通信服务的增加需求。各种能力和服务正被集成到移动装置中，包括对在低地球轨道(LEO)和中地球轨道(MEO)以及对地静止或对地同步地球轨道(GEO)上操作的卫星的使用。

LEO对卫星布置来说是最简单且最便宜的，并且它为通信服务提供高带宽和低延迟。类似地，MEO上的卫星的最常见用途是用于通信服务，但是导航和大地测量/空间环境科学应用也使用MEO。

与GEO卫星不同，存在问题是在LEO和MEO两者上的卫星从地球上的任何给定点并不是始终可见的。因为这些LEO和MEO轨道不是对地静止的，所以需要卫星网络或星座来提供连续的通信服务覆盖范围。

对于LEO和MEO卫星两者，当前的卫星信号采集技术基于使用用户终端中的全向天线，该全向天线可看到观测场(FoR)或视场(FoV)中的卫星的大多数。观测场是可通过天线捕获的总区域，然而视场是可由天线在特定时刻感知的角锥体。观测场通常比视场大得多，但是对于固定天线来说观测场和视场重合。

当用户终端被接通时，需要在观测场或视场中的许多信号当中采集最强的卫星信号。

然而，随着卫星宽带通信服务的出现，用户终端中的天线需要是定向的以得到较高增益。具体地，此特征有益于正常通信信道速度，但是它在卫星信号的采集期间是不期望的。

然后，所需的是在信号采集期间使用的全向天线以及在正常通信期间使用的定向天线。本发明满足此需要。

发明内容

为了克服以上所描述的现有技术的局限，并且为了克服在阅读并理解本说明书后将变得显而易见的其它局限，本发明公开了用于通过提供包括具有多个天线元件的可重构相控阵天线的用户终端来与卫星建立通信的方法和设备。所述用户终端可操作用于：加宽所述可重构相控阵天线的观测场；使用所述可重构相控阵天线来从所述观测场内的多个卫星接收信号；针对所述卫星中的每一个来确定所接收到的信号的一个或更多个属性；以及基于所接收到的信号的所述属性来选择所述多个卫星中的一个以用于通信。

在选择所述观测场之前，所述可重构相控阵天线是固定的。另选地，所述可重构相控阵天线在选择所述观测场之前转向以建立由方位角和方位角组成的初始指向向量，但是一旦所述观测场被选择，所述可重构相控阵天线就不转向。

所述观测场通过使用比所述可重构相控阵天线的所述多个天线元件的总数更少的数量来加宽。这包括以下步骤：从所述可重构相控阵天线的所述多个天线元件中选择一个天线元件，或者从所述可重构相控阵天线的所述多个天线元件中选择两个或更多个天线元件的子阵列。

所述观测场也通过通过针对所述可重构相控阵天线的所述多个天线元件中的一个或更多个来改变相位和幅度中的至少一个以扩展波束宽度来使用损坏波束而被加宽。所述损坏波束是通过在所述可重构相控阵天线处引入更改所接收到的信号的相干性的相位差而生成的。

用于选择所述卫星的所述属性包括信号强度、信号质量或与其它信号的接近。