[发明专利]结合地面蜂窝网络原则的非同步卫星移动通信系统

说明书

发明领域

本发明涉及非同步卫星移动通信系统，更具体地涉及非同步卫星移动通信系统中的切换和位置管理。

发明背景

蜂窝通信在很快为人们所接受并成为日常生活的重要方面。首先，基于陆地的蜂窝通信系统用于提供对蜂窝系统的覆盖。典型的地面或基于陆地的蜂窝通信系统在图1中说明。图1说明了典型基于陆地蜂窝移动无线通信系统中的十个小区或区域C1-C10。一般蜂窝移动无线系统会用多于十个小区来实现。但是，为了简单起见，本发明用图1所示的简单表示来解释。对于每个小区C1-C10，具有与相应小区相同参考号的基站B1-B10。图1说明基站位于小区中心附近并带有全向天线。图1也说明了在小区内以及从一个小区到另一个可移动的九个移动站M1-M9。在典型蜂窝无线通信系统中，一般有超过九个的蜂窝移动站。实际上，移动站数目一般是基站的很多倍。但是，为了解释本发明的目的，减少数目的移动站就足够了。

在图1中也说明了移动交换中心MSC。图1所示的移动交换中心MSC通过电缆连接到所有十个基站B1-B10。移动交换中心MSC也通过电缆连接到固定交换电话网或类似的固定网络。从移动交换中心MSC到基站B1-B10的所有电缆以及到固定网络的电缆没有表示出来。

除了所示的移动交换中心MSC，也可有除了图1中所示的更多的移动交换中心通过电缆连接到基站。除了电缆，其它装置，例如固定无线链路，也可用于将基站连接到移动交换中心。移动交换中心MSC、基站和移动站都是受计算机控制的。在基于陆地的蜂窝通信系统中，网络处理用户移动的移动功能、切换和位置管理在移动交换设备，即原籍位置寄存器、移动交换中心、基站控制器中开发并实现。

但是，需要对地面覆盖不能实现的地区提供覆盖。卫星系统也用于使用不同的地面标准保证那些区域上的接入。结果，通过卫星的移动通信作为地面移动电话的补充而发展起来。这些卫星通信系统中的卫星或是在同步轨道中，即地球某个区域上方的固定轨道，或在非同步轨道中。同步卫星移动通信系统示于图2。在这些同步系统中，卫星10一般位于地球上方30,000英里处，相对于地球上一点处于固定位置。通过经由馈送链路从卫星接收并向卫星发射信号，地面基站11和多个移动站可以彼此通信并与世界上的其它用户通信。由于卫星的相对位置固定，同步通信系统不必考虑由于卫星移动而引起的切换问题。但是，同步卫星通信系统有很多缺点。由于卫星离地球很远，上行和下行馈送链路上的时延会对双向通话产生问题。此外，手持移动电话有限的输出功率和天线增益/分集也限制了同步卫星通信系统的效率。此外，也需要巨大的天线产生地球上的点波束。

为了保证足够的链路余量并用有限的输出功率和天线增益/分集支持手持移动电话，正在考虑使用非同步卫星的卫星系统。在这样的非同步系统中，卫星相对于地球上一点移动。因此，需要卫星通信网络中的切换和位置管理功能，以便处理网络中卫星的移动。

与非同步卫星有关的，如何通过卫星波束在地面上分配无线资源的各种技术是已知的。几种已知的技术是面向区域频率分配(ROFA)以及面向卫星频率分配(SOFA)。在ROFA中，无线资源分配给区域，意味着同样的地理区域总是使用相同的无线资源，即频率、时隙、或扩频码。因此，在ROFA中，移动站会看到固定的无线资源模式，即频率复用模式，而不管卫星如何移动。在SOFA，来自每个卫星的波束使用同样的频率，而不管卫星的位置。因此，在SOFA中，无线资源与卫星相联系。因此，移动站将看到随卫星移动的无线资源模式，即频率复用模式。

由于非同步系统中卫星的移动，需要开发处理卫星移动的诸如切换和位置管理这样的移动功能。

发明概述

本发明的一个目的是，通过为卫星网络的移动功能提供来自地面移动蜂窝系统的设备、协议和其它技术方案，以便处理移动站的移动以及通信系统中的卫星移动，提供克服上述缺陷的非同步卫星通信系统。

根据本发明的一个实施例，揭示了无线资源相对地面区域固定的、结合来自地面蜂窝系统控制部件的非同步ROFA类型卫星系统。由于ROFA类型配置，地面区域关联于所分配的一组无线资源，例如频率、时隙及/或扩频码。因此，ROFA类型卫星系统设计了无线资源的固定地面模式，即蜂窝模式。