[发明专利]综合蜂窝状通信网系统

说明书

本发明涉及通信系统，特别是关于具有结合卫星节点和地面节点的蜂窝移动通信系统。

蜂窝网通信已在美国快速发展，其发展速度较其他某些国家更快。它已成为具有多种用途的一种重要通信业务，因为发展速度快，现有通信业务的饱和引起人们的关注。高密度的区域具有很高的使用普及率，诸如洛杉基、纽约和芝加哥，是最为需要及时解决的。这一得到关注的问题要求人们想办法解决电磁波频谱的拥挤，频谱拥挤的状况随着社会通信需要的扩大而变得日益严重。这种拥挤不仅是由于各蜂窝网通信系统造成的，同时也是由于其他各通信系统所造成的。然而，仅就蜂窝网通信企业内部而言，预计在今后十年中世界范围内的移动通信用户的数量将增加一个数量级。无线电通信频谱是有限，又鉴于其使用方面的这种日益增加的需求，这意味着更有效地利用无线电频谱仍然是要继续研究探索的问题。

关于蜂窝通信系统，已有许多文章描述过，如博德森，丹尼斯，麦克卢尔，G.F.和麦克那尼所著的“地面移动通信工程”，IEE出版社，纽约，1984；李，威廉C.Y.所著的“移动蜂窝通信系统”，1989；杰克，威廉C.所著的“微波移动通信”，IEE出版社，新泽西，1974。

现有蜂窝无线通信系统当初的目的是，为发达大城市内的自动电话用户提供移动电话业务。对于边远地区的用户、空事用户和海事用户，已有AIRFONE和INMARSAT通信业务，但覆盖范围不够完整，通信业务费用相当昂贵。正在规划阶段的移动无线电通信卫星系统大概会为在边远地区内的移动用户提供改善了的直接广播语音信道，但与现有的地面蜂窝网通信业务相比费用仍然是十分高的。地面蜂窝网通信系统和业已规划的卫星移动无线通信技术，在地理覆盖方面是互补的，在这种覆盖区内，为相当发达的城市和郊区地面蜂窝通信系统提供语音电话业务，但不为人口稀少的地区提供通信业务；而规划的地球轨道卫星将为人口稀少地区提供通信业务。虽然这两种通信技术利用射频(RF)频谱的相同频段，但是通过设计，它们可以基本上分隔开来，并不冲突，正如它们现在共存的那样。目前，如果用户需要两种移动通信覆盖方式，就必须对两种相当昂贵的用户装置投资，每个系统要一种。

移动电话业务的需求正在稳定地增长，业务量也不断增加，为数量不断增加的从一个区域到另一个区域的移动用户服务的问题已成为首要问题。蜂窝网移动通信系统把各服务区分为若干地理上的网孔，每个网孔通常由一个位于其中心的基站或节点来为之服务。该节点发送足够大的功率，以便能以足够的场强覆盖它的网孔。如果某个移动用户进入一个新的网孔，无线电链路便被切换到新节点，只要该网孔具有可用空闲信道即可。然而，如果移动用户进入一个所有信道都已占用的区域，或是进入尚无由任何蜂窝网通信业务服务的地方，或在某种情况下，进入由不同的领照者/供应者提供服务的区域，那么该用户的电话呼叫会突然中断。

当今的地面移动通信系统通常采用调频(FM)方式，因为FM调制方式的抑制干扰能力有限，每无线电信道在跨越许多网孔的一个广阔的区域范围内只能使用一次。这意味着每个网孔只能利用所分配的整个无线电频带的一个很小的部分，结果导致不能充分有效地利用无线电频谱。在某些情况下，因为称做衰落和“死点”的FM调制的伤害现象，使通话质量低。衰落的主观影响是，如果移动单元处于行驶运动中时，话音信号常常重复地淹没在背影噪声之中，其频度达每秒许多次。这种问题由于来自远地的网孔内的共信道用户的干扰和由于FM调制抑制干扰的能力有限而导致的串话而加剧。此外，通信的保密性相当差；调频(FM)信号可能被接收该同一频率的其他人所听到。

在用一个频段的若干频率而不用其他频段更为可取的地方和在只用一个频段用于移动通信的情况下，采用高效率的通信系统是必要的，以确保能够容纳希望利用该频段的许多用户。例如，在选取L频段作为技术上的优选频段用于各种移动通信系统中卫星与移动链路方面，有着当今广泛一致的意见。对于选定这种单个频段来容纳全部移动通信用户地方，在防干扰的区域内的频谱利用和能够实现功能、而不对其他各种业务增加不允许的干扰方面的各种改进，将是在考虑充分利用宝贵频谱时最富重要性的一个问题。