[发明专利]在卫星通信系统中迅速捕获信号的方法

说明书

发明背景

I.发明领域

本发明涉及卫星通信，尤其涉及对卫星信号的捕获。

II.现有技术描述

当在一个蜂窝式或卫星无线电话环境下打开一个无线电话时，一般得搜索和捕获由基台发出的前向链路信号(forward link signal)。在一个CDMA系统中，该前向链路信号被称为导频信号(pilot)，它由基台连续发射。无线电话利用该导频信号使最初的系统同步，并提供稳固的时间、频率和相位跟踪来自基台的信号。

在CDMA无线电话系统中，在捕获导频信号之前，无线电话机不能进行发射。而由于无线电话用户在打开无线电话机后通常不愿意空等电话通话，因此一旦无线电话开机就必须迅速捕获该导频信号。

在以地面为基础的CDMA蜂窝系统中，捕获导频信号一般只需几秒钟。这在很大程度上是因为众所周知的蜂窝区站靠近无线电话机，以及蜂窝区通常是固定不动的这一事实。因此，导频信号只需较短的延迟即可到达无线电话机，且导频信号的多普勒频移很小。

在以卫星为基础的通信系统中，由于存在必须搜寻的更大的频率不定度，捕获导频信号可能花费更长的时间。频率不定度可能起因于因迅速移动近地轨道(LEO)卫星而引起的多普勒频移范围。出现不定度的其它因素，诸如信号经由卫星的较大的循环传播时延可能加剧了捕获问题。由此需要一种能迅速捕获由卫星通信系统发出的信号的方法。

在减少重新捕获丢失的卫星信号所需时间的尝试中，可以计算卫星未能被捕获的持续时间。1991年9月25日公布的题为“GPS接收机”的第EP0447978号欧洲专利披露了一种GPS接收机，如果电源遭到损坏后在一个预定时间内再次被接通，则该接收机能够根据电源关断时存储的位置推算历数据启动位置计算。然而，问题是，当所测电源关断持续时间短于预定的时期时，可以忽略少量的无线电移动，根据最新从各个GPS卫星收集的各个位置推算历数据再次需要第二定位。这样就引起另外不确定而且迟滞的重新捕获时间。1991年6月5日公布的题为“用于GPS接收机的一种GPS卫星信号跟踪方法”的第EP0429769号欧洲专利描述了一种重新捕获丢失的卫星信号的方法。当丢失卫星信号接收时，首先按照窄带搜索模式搜索卫星信号，如果在预定持续时间内不能通过窄带搜索重新捕获卫星信号时，就将搜索模式切换到宽带搜索。然而，搜索模式完全取决于卫星脱离捕获的持续时间，而不考虑任何无线电信息，诸如平均用户速度、原先位置读数以及当前位置等等。这些也引起其它不确定和迟滞的重新捕获时间。

因此，本发明的目的在于解决现有技术中遇到的问题，并且提供一种方法，它能够最大限度地减少卫星通信系统中无线电机发现信号所需的时间，并且大大减少不确定的频带和其它信号参数带的窗口，它们必须在无线电机已经关闭一个时期后通过估计无线电机的位置以及估计多普勒频移来搜索。

发明概述

本发明的方法能使移动无线电机迅速捕获到来自一台卫星或若干台卫星的信号，这些卫星是卫星星座的一部分。该无线电机具有一个实时时钟和存储器，存储器内含有每个卫星的位置推算历(ephemeris)。该方法通过无线电机首先确定其相对地面的空间位置而着手。确定该位置的时间也记载下来。将该位置和时间两者存储起来以供后用。如果无线电机关机并回到开机，或信号因某些其它原因而丢失，则确定来自实时时钟的第二个时间。然后，无线电机根据第一与第二时间之差搜寻该信号。知道用户位置，允许作出假设简化捕获。知道从最后位置固定以来的时间，允许改变对这些假设的信任程度。差别越小，被搜索的频率或时间不定度窗越小，由此减少了捕获时间。

附图简述

图1表示本发明以卫星为基础的一个通信系统。

图2表示本发明一个典型的无线电机的方框图。

图3表示通过本发明方法搜寻频带。

图4表示本发明的流程图。

对较佳实施例的详细描述

图1表示一个典型的卫星通信系统，在该较佳实施例中，该通信系统包括48台卫星101，它起到一个中继站的作用，使信号发射到移动无线电机102并从其发出，该移动台位于地面上或位于离地面一定高度的飞机上。卫星将信号反射回连接公共交换电话网络(PSTN)的地面接收站103。PSTN将通话切换到另一个蜂窝网或陆上电话。

在该较佳实施例中，无线电机用CDMA型无线电话机。由Gilhousen等人申请并转让给夸尔柯姆股份有限公司的第4901307号美国专利披露了这种CDMA型无线电话机在陆上CDMA系统中的工作原理。另一个实施例采用时分多址(TDMA)或频分多址(FDMA)型无线电话机。