[发明专利]卫星远程通信转发器和重发方法

说明书

                      发明领域

本发明涉及卫星远程通信系统和方法，具体而言，涉及能改善卫星和无线电话之间链路容限的系统和方法。

                      发明背景

卫星无线电话通信系统被广泛应用于提供可靠和高质量的通信。例如可参见授予Robert A.Wiedeman的美国专利NO.5,303,286，题为无线电话/卫星漫游系统。

图1是卫星无线电话系统的概念图。如图1所示，一个卫星无线电话系统通常包括一个或多个卫星110，它们可作为至少一个中心地球站130和无线电话120之间的中继器或转发器。该地球站本身又可以连接于公共交换电话网140，允许卫星无线电话之间的通信，以及卫星无线电话和传统地面蜂窝无线电话或陆地线路电话之间的通信。卫星无线电话系统可以利用复盖整个系统服务区的单个天线束，或者如图1所示，卫星可以设计成产生多个射束150，每个服务于系统服务区中单个地理服务区160。这样，在一基于卫星的系统中能实现类似于传统地面蜂窝无线电话系统中所用的那种蜂窝结构。通常卫星110在一双向通信路径上与无线电话120通信，在下行链路(或称向前链路)170上无线电话通信信号从卫星110向无线电话120传送，在上行链路(或称反向链路)180上从无线电话120向卫星110传送。

在由于用户数量稀少分散和/或崎岖的地貌可能使传统的陆地线路电话或蜂窝电话基础设施在技术上或经济上不能实行的地区。卫星无线电话系统正在持续地发展。不幸的是，那些可能使安装传统陆地线路或蜂窝电话基础设施不能实行的许多自然特性也可能阻碍无线电话和卫星之间的信号传送。茂密的植物叶子、丘陵、山脉、以及不利的天气状况都可能阻碍由卫星和无线电话传送的较弱的信号。

卫星无线电话系统还可以服务于城市地区，在那里，大的建筑物和其他人造构物可能对于由自然发生的特性引起的卫星远程通信信号质量的降低做出它们的贡献。还可以预计，一个无线电话使用者可能希望在建筑物中或呆在汽车或其他车辆中时使用无线电话。在汽车或任何其他车辆中存在的结构、机械操作和电路，建筑物的结构，以及在它们的内部或附近存在的任何电的或机械的系统，这些都可能进一步减弱在卫星和无线电话之间传送的信号。

在典型的卫星通信系统中涉及的较小的链接容限可能被许多其他物理过程进一步降低。向前和返回链路信号二者都可能受到大量的降低信号条件的影响。例如，在移动通信系统中发射机和接收机之间的通信链路可能受到信道衰落的影响。链路降级通常由多种作用的组合引起的，包括多路径衰落、由于接收机相对于发射机运动造成的多卜勒效应、以及附加噪声。

当发射的能量在发射机和接收机之间传送可有多条路径时便存在多路径信道，结果造成多路径衰落。例如，卫星通信下行链路可以有卫星和移动用户之间的直接路径加上从地面或从其他结构的反射路径。通常，反射路径到达接收机的相位不同于直接路径的相位，于是接收信号的振幅由于多路径影响而衰减。在移动用户运动时，这个相位差一般会变化，造成接收机上振幅随时间变化。如Rician信道模型(当视线路径信号比反射路径信号强时)所预测的那样，多路径信道衰落预期会消耗可用链路容限的3至5个分贝。此外，只是人体与无线电话靠近也会使链路容限降低2至4个分贝。

为了提供耐用(robust)、稳定的通信、一个卫星远程通信系统一般应提供适当强度的信号以穿透卫星和无线电话之间信号路径中自然和人造的障碍。不幸的是，诸如现在由美国移动卫星公司在美国实现的移动卫星系统(MSS)中包含的那些位置，其功率一般受到严重的限制，所以要使其提供的向前链路容限可以适当地与地面蜂窝和/或个人通信系统(PCS)基站比较，这可能是困难的。类似地，由于手持无线电话大小的限制和功耗限制(作为电池充电寿命的函数)，无线电话的辐射功率水平一般也是有限的。不幸的是，由MSS卫星计划布署的典型卫星天线的大小通常也是有限的，这样便可能不能够补偿由无线电话发射的上行链路信号的低发射功率。其结果是向前和反向链路容限二者都可能比较小。

当前计划在1998-2000年时间范围内布署的MSS卫星预期提供的链路容限只是在理想的附加高斯白噪声(AWGN)信道之上8-16dB的量级。这种链路容限可能必须在无线电话和卫星之间有完全无阻挡的地点间直线(LOS)路径，几乎没留下多少链路容限用于补偿由于地形、树林、植物叶子和建筑物造成的影区或阻碍。

                      发明概要