[发明专利]蜂窝卫星通信系统中定位登记移动电话及监听系统的方法

说明书

发明范围

本发明适用于处理携带式电话的改进的卫星通信系统，尤其是涉及卫星系统和处于备用状态的移动电话之间的交互作用。

发明背景

当移动电话处于备用或空闲状态时，空闲的移动电话必须监听通信系统发射的信号，以便识别这个电话是否或什么时候被呼叫。从用户角度看，一个理想的通信系统应该是双重模式的卫星/蜂窝电话，即应该是：当它位于陆地蜂窝系统范围内时，就监听陆地蜂窝系统的信号或与之建立呼叫，当它出了陆地蜂窝系统的范围时，就转向卫星系统。双重系统的主要优点在于：任何时候，超出蜂窝覆盖范围的用户数量只是用户总数的一小部分，因此需访问卫星系统的用户数量减少了，这使一个卫星系统可将其有限的容量提供给更多的用户，这大约是蜂窝系统的100倍，否则这是不可能实现的。并且，正在主动监听呼叫信道的用户数量，即处于空闲状态用户数量与实际通话的用户数量之比已超过20至200。因此，双重模式的卫星/蜂窝系统的潜在用户数量与卫星系统的容量之比为2000至20000。

显而易见，在这样一个双重模式通信系统中，网络需确知某个移动电话是通过陆地蜂窝系统还是卫星系统接通的。然而，从上述增加潜在的100倍用户的观点看，通过两个系统呼叫每个用户将使得呼叫信道的负载很重。因此，应将通过卫星系统呼叫或寻呼的用户限制在只有那些已被卫星系统监测到或正在监听卫星信道的移动电话用户。在蜂窝通信系统或卫星通信系统中，将呼叫或寻呼区域限制在进行通话的移动电话所处的区域是十分必要的。蜂窝及卫星系统并非可以覆盖全球，全球范围内寻呼每一个移动电话是难以实现的，这个问题可以通过登记的方法解决。

登记意味着一个移动电话通知网络：它正在监听哪一个呼叫信道。网络则可知移动电话最可能处在哪几个有限的寻呼区域内，并将打给它的电话广播到那区域。这种处理过程是将呼叫通过同一寻呼区域内的不同点上的几个基站传送至那个移动电话。这增加了每个发射机传送的寻呼的负载，但减少了网络处理反复登记的负载，因为移动电话不再需要当它每次监听到更强的传送信号时，都发出重登记信号，在这个例子中，移动电话只需在当它监测到已转移到另一个不同的寻呼区域内时，才进行重登记。

上述的寻呼区域和重登记规则在本技术领域中是公知的。例如，它被用在泛欧GSM蜂窝系统中。

为了经济地利用现有的容量为更多的用户服务，卫星通信系统允许在全球范围内多次使用有效的频段，这可通过使用多点定向发射天线，将所选的覆盖的服务区域划分为多个小区来实现，通过题为“改进的频率复用的蜂窝/卫星通信系统”的美国专利申请08/179,953的发明可将每个小区的有效频率复用，此发明提交于1994年1月11日，这里将其结合进来作为参考。

适合这种用途的最有前途的卫星系统是运行在近地轨道和固定轨道的卫星系统。固定轨道卫星的不利因素是大型天线必须从40,000公里外发射同样大小的点波束，并且信号经过这么长距离造成的额外延时对双向通话造成一定影响。而近地轨道卫星的不利因素是：卫星是运动的，因此点波束照射的范围也随卫星绕地球的运动而改变，即使采取一定措施使点波束或多或少照射在同一区域，卫星终究要越过地平线，被另一颗正在升起的卫星取代，出现了这种情况时，就必须要避免所有那些处于空闲状态的、正在监听要越过地平线的该卫星的寻呼信道的移动电话同时企图重登记，而事实上他们在监听一个新的卫星的寻呼信道了。如上所述，处于空闲状态的移动电话的数量比卫星系统处理话务的容量大得多。因此，大量登记的问题是难以处理的。

题为“一个改进的频率复用的蜂窝/卫星通信系统”、提交日为1994年1月11目的共同转让的美国专利申请08/179,953在此被结合进来作参考，该发明描述了这种信道是如何有益地稍微向不同方向辐射，以使地球上的每一点接近波束中的一个信道。这样做的目的是使系统可选择一些较为集中地直接指向任何一个具体移动电话的信道，这样就避免发生波束边缘衰耗，因为如果波束指向不是如此地交错，则对于处在某个位置的移动站则会发生波束边缘衰耗。下面举例说明，这是一个惯用系统和应用上述专利的系统的一个作了大大简化的例子，其中共有三个有效信道。在此说明中可用频分多址，因此实际上，三个信道存在在三个频率中，我们表示为三种颜色：黑、红、绿。