[发明专利]移动通信系统中的定向分集信道分配

说明书

发明领域

本发明涉及卫星通信，更具体地是涉及利用发送时分复用信号的多个卫星来和多个地面终端通信的方法。

发明的背景

与手持终端机进行的卫星通信可能由于建筑物、树木等形成的阴影而中断。利用不在赤道上的非地面静止卫星轨道有可能允许手持终端选择一个以上的卫星，每个卫星在天空中具有不同的位置，以尽量避免由阴影所造成的问题。

对于非地面静止卫星，信号频率受到相当大的多卜勒频移的影响。因此，对于在每个方向上的信号的频率进行“预补偿”，即把它偏移所预期的多卜勒频移的负值，这样信号以它们分配的信道到达它们各自的接收机以使它们不会进到相邻的信道。

在TDMA陆地系统中，基站是固定不动的，因而多卜勒频移不成为问题。然而，手持终端机和卫星之间的距离比起陆地系统时大得多，这样就出现时间同步问题。因此，从手持终端机发出的上行链路传输必须按照所预期的传播延时在时间上加以调整，以确保信号在它们的分配的TDMA时隙中到达卫星，而不进到相邻的时隙。

在使用卫星分集以克服阴影所造成的问题时的一个问题是，对于具有不同位置或具有不同的相对速度的两个不同的卫星，不能正确地进行所需要的对时间或对频率的预补偿，除非所考虑的手持终端机被限制为全都互相靠近在一起。在这种情况下，任何卫星对于所有的它们的信号都经受同样的多卜勒频移，因而这些信号在频率上不会重迭。此外，经受来自所有靠近的手持终端机的相同传播时延的任何卫星保持着TDMA系统中相对正确的时间关系。

例如，如果移动台A离卫星1的距离是11000公里，而移动台B离卫星1距离是11300公里，那么移动台B将相对于从卫星所接收到的信号提前2ms(毫秒)进行它的发送，以便补偿300+300公里的额外环路传播延时。

然而，移动台A可能离第二卫星2是11300公里，而移动台B离第二卫星2是11000公里。在这种情况下，移动台A必须提前2ms进行发送，以便确保从第二卫星看来与移动台B的同步。显然，不可能确保在两个不同卫星处的同步，除非移动台几乎是在同一位置的或者位于两个卫星的等距离差值的等值线上。

关于多卜勒频移，假定卫星1从移动台A移向移动台B。移动台A经受，例如，-1KHz的接收信号的多卜勒频移，而移动台B经受+1KHz的多卜勒频移。这可以由第一卫星1通过把发送到移动台A的频率增加1KHz和把发送到移动台B的频率降低1KHz而进行予补偿。移动台A也必须把它的发送频率增加1KHz和移动台B必须把它的发送频率减少1KHz，这样它们以正确的相对频率间隔返回到卫星以避免干扰。然而，第二卫星2可能沿相反方向运动，即向着移动台A和离开移动台B运动。第二卫星也可以预补偿它自己的发送频率，以使它们在两个移动台都被正确地接收。然而，移动台在用于第二卫星的反方向上，比起第一卫星来说，必须纠正它们的频率。这样，分开得很远的两个移动台予补偿它们的发送频率以使得信号在两个卫星处被正确地接收，这显然是不可能的，除非移动台几乎是在同一位置或者位于离两个卫星的相等的多卜勒差值的线上。

发明概要

本发明的一个目的是提供一种方法以确保在FDMA系统中使用相邻频率的移动台在位置上也是相邻的。另外，本发明的另一个目的是提供一种方法以确保使用在TDMA载频上的相邻时隙的移动台在位置上也是相邻的。在某些实施例至少是在把一维的时间或频率轴映射到由卫星服务的二维地球表面的限制下，这种安排是可能的。在本发明的另一个实施例中，二维的时间-频率平面被映射到二维的业务服务区域。

按照本发明的一个实施例，一种用于通过使用发送时分复用信号的多个卫星来与多个地面终端通信的方法被公开揭示。首先，第一卫星通过使用在TDM帧周期中的第一数目的时隙发送到第一组地面终端。另外，第一卫星和第二卫星通过使用在所述TDM帧周期中的第二数目的时隙以交替的TDM帧发送到第二组地面终端。最后，第二卫星通过使用在TDM帧周期中的第三数目的时隙发送到第三组地面终端。

按照本发明的另一个实施例，适用于通过多个轨道卫星进行的通信的地面终端装置被公开揭示。地面终端装置包括接收机装置，用于接收由卫星在TDM时隙中发送的信号，以及把它放大，滤波并变换成用于处理的数字形式。定时装置也被提供，用来使接收机装置适合于按照预定方式周期性地接收来自多个卫星中的每个卫星的TDM时隙。另外，数字处理装置被提供，用来以这样的一种方式处理从不同卫星接收的被变换的信号，以便减小信号衰落的影响。