專利名稱：配有本地網(wǎng)和全球網(wǎng)的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的制作方法
(本案是分案申請，母案的申請?zhí)柺?5196300.7，申請日是1997年5月16日)本發(fā)明涉及與移動(dòng)用戶的通信，具體地說，涉及移動(dòng)用戶鏈路經(jīng)一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星的這種通信。
US 4189675提出了一種利用在預(yù)定軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星網(wǎng)與移動(dòng)用戶進(jìn)行通信的衛(wèi)星通信方法和設(shè)備。利用衛(wèi)星到衛(wèi)星的鏈路，就可能構(gòu)成一個(gè)只用衛(wèi)星的完整通信網(wǎng)。然而，在衛(wèi)星通信中無論功率還是帶寬都非常緊張，因此這種網(wǎng)的容量不大。所以已經(jīng)提出應(yīng)用地面部件來形成用戶之間的部分鏈路。
所出現(xiàn)的一個(gè)問題是需要知道相應(yīng)的移動(dòng)用戶在哪里，也就是說，應(yīng)該將給用戶的呼叫發(fā)向哪個(gè)衛(wèi)星(對于多波束衛(wèi)星來說，還有哪個(gè)波束)。這個(gè)問題與在諸如GSM系統(tǒng)那樣的國際陸地蜂窩無線系統(tǒng)中存在的類似。在這種系統(tǒng)中，在一個(gè)移動(dòng)用戶位置存儲裝置中維護(hù)著一個(gè)寄存器。
EP 0562374和EP 0568778說明了用于“Iridium”衛(wèi)星蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的呼叫建立方法。這兩個(gè)專利描述了一種網(wǎng)絡(luò)，在這種網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)移動(dòng)用戶的位置的信息不僅保存在當(dāng)前為這個(gè)移動(dòng)用戶服務(wù)的地面交換局，而且還保存在一個(gè)為各特定移動(dòng)用戶服務(wù)的“歸屬(home)”站。當(dāng)有一個(gè)對一個(gè)特定移動(dòng)用戶的呼叫時(shí)，或者這個(gè)呼叫首先傳送到的衛(wèi)星交換局是當(dāng)前為這個(gè)用戶服務(wù)交換局(在這種情況下，呼叫經(jīng)衛(wèi)星直接傳送給用戶)，或者這個(gè)交換局與用戶的“歸屬”站接觸，得到為這個(gè)用戶服務(wù)的現(xiàn)行交換局的情況，將呼叫傳送給這個(gè)交換局(雖然路由選擇的方式并不清楚)。
在第三屆國際衛(wèi)星移動(dòng)通信會議IMC93，1993年6月16-18的會議錄中，第285-290頁上，J.E.Hatlelid和L.Casey提出的論文“隨時(shí)隨地可提供的Iridiam(TM)系統(tǒng)的個(gè)人通信”(“The Iridium(TM)system personal communications anytime，any place”Proceedings ofthe Third International Mobile Satellite Conference IMC 93，16-18 Jane1993)中給出了“Iridiam”提議的另一種說法，透露出了Iridium衛(wèi)星蜂窩系統(tǒng)用陸地蜂窩無線電進(jìn)行工作的設(shè)想，只是在不能獲得陸地蜂窩通信的情況下，才通過一個(gè)衛(wèi)星發(fā)送呼叫。
在上述會議的會議錄291-296上所載的R.A.Weideman的“世界范圍個(gè)人通信的Globalstar衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)”(“The GlobalstarMobile Satellite System for Worldwide Personal Communications”)中描述了另一種所提出的衛(wèi)星蜂窩系統(tǒng)。在EP 0536921和EP 0506255中描述了由這篇論文的作者發(fā)明的，被認(rèn)為用于所提出的Globalstar系統(tǒng)的兩種可替代的接入網(wǎng)絡(luò)方案。在前一個(gè)專利中，每個(gè)移動(dòng)用戶劃歸一個(gè)含有這個(gè)用戶的信息的“歸屬”網(wǎng)關(guān)站(“home”gatewaystation)，而每個(gè)網(wǎng)關(guān)站含有當(dāng)前位于本轄區(qū)的所有移動(dòng)用戶的信息。
呼叫首先發(fā)向用戶的歸屬網(wǎng)關(guān)站。如果用戶正處在歸屬網(wǎng)關(guān)站所轄區(qū)域內(nèi)，則呼叫就通過衛(wèi)星傳送給用戶。否則，對在這個(gè)歸屬網(wǎng)關(guān)站保持的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢后，將呼叫從歸屬網(wǎng)關(guān)站再傳送到移動(dòng)用戶所在區(qū)域內(nèi)的活動(dòng)(active)網(wǎng)關(guān)。這種再傳送的情況沒有提供，據(jù)推測是通過公用網(wǎng)。
EP 0506255類似，但用戶信息和處理指令是存儲在衛(wèi)星上，而不是在地面站。
這后兩個(gè)文獻(xiàn)都提出，只是當(dāng)用戶已登記在他通?；顒?dòng)區(qū)域以外漫游時(shí)才使用衛(wèi)星鏈路，而在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，他由陸地蜂窩通信網(wǎng)提供服務(wù)。
上述這些刊出的文獻(xiàn)沒有一個(gè)考慮到在一個(gè)衛(wèi)星蜂窩通信系統(tǒng)用于連接一個(gè)漫游移動(dòng)用戶時(shí)可能產(chǎn)生的一些技術(shù)問題。該用戶可能位于地球上相隔很遠(yuǎn)的許多地點(diǎn)中的某個(gè)地點(diǎn)，并且可能被一個(gè)位于地球任何地點(diǎn)的固定電話機(jī)通過公用電話交換網(wǎng)(PSTN)而呼叫。
舉例來說，假設(shè)在EP 0536921所述的系統(tǒng)中一個(gè)移動(dòng)用戶的歸屬網(wǎng)關(guān)在澳洲，但他正在英國漫游(即在地球上完全相反的點(diǎn)上)，并且他受到一個(gè)英國用戶的呼叫。呼叫首先通過國際PSTN從英國傳送到澳洲，傳送到歸屬網(wǎng)關(guān)，從那里通過另一個(gè)鏈路再傳送回一個(gè)在英國或英國附近的有效網(wǎng)關(guān)，最后通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)給這個(gè)移動(dòng)用戶?？紤]到在英國與澳洲之間的鏈路每個(gè)都可能涉及至少一個(gè)通過例如INTELSAT控制的衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)的衛(wèi)星連接，可見至少要有三次“中繼(hop)”，每個(gè)包括一個(gè)地球-衛(wèi)星-地球的往返行程。因此，鏈路的總延遲可能迅速變?yōu)橄喈?dāng)可觀，接著可察覺的連接質(zhì)量迅速下降。此外，還可能在信號中引入噪聲、畸變成回聲等，使信號質(zhì)量下降。
本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中，一組地面網(wǎng)關(guān)由一個(gè)專用的地面網(wǎng)互連，將對屬于稱為全球漫游用戶一類的移動(dòng)用戶的呼叫通過這個(gè)專用網(wǎng)傳送到為當(dāng)前為移動(dòng)用戶服務(wù)的衛(wèi)星服務(wù)的地面站，而將對屬于不在一個(gè)有限地理區(qū)域外漫游的用戶一類的移動(dòng)用戶的呼叫通過另一個(gè)網(wǎng)(例如用以傳送呼叫的PSTN)傳送到為這個(gè)地理區(qū)域服務(wù)的地面站。
因此，對于真正隨時(shí)可能位于散布地點(diǎn)的移動(dòng)用戶，呼叫將通過一個(gè)專用的受控網(wǎng)傳送，這個(gè)專用網(wǎng)例如可以是全由地面鏈路構(gòu)成，使得接到為移動(dòng)用戶服務(wù)的衛(wèi)星服務(wù)的鏈路的質(zhì)量能夠得到保證。
另一方面，對當(dāng)前不要求全球漫游的用戶(因此他們的位置是知道的)主要通過PSTM進(jìn)行服務(wù)，因通過公用電話交換網(wǎng)可建立比較直接和短的路由。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提出了一種將一個(gè)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)用戶終端與另一個(gè)電信用戶終端互連的方法，這種方法包括從所述衛(wèi)星系統(tǒng)用戶終端可籍以通過一個(gè)衛(wèi)星進(jìn)行通信的一組可能的地面站中選出一個(gè)地面站；以及通過所選出的這個(gè)地面站互連這兩個(gè)用戶終端。
選擇適當(dāng)?shù)孛嬲镜囊环N實(shí)施方式可以是根據(jù)考慮到衛(wèi)星系統(tǒng)用戶位置和為各地面站服務(wù)的相應(yīng)衛(wèi)星的星歷對鏈路質(zhì)量所進(jìn)行的預(yù)測。同樣地可以附加或另外單獨(dú)考慮通過一組地面站的每一個(gè)可得到的各鏈路的質(zhì)量和信號強(qiáng)度的測量結(jié)果。
在一個(gè)實(shí)施例中在多個(gè)地面站都可提供一個(gè)可接受的鏈路質(zhì)量的情況下，可以通過地面網(wǎng)使所取的路由最短(例如，使所選的地面站與入呼的始發(fā)地面站或出呼的目的地面站相同)，或通過地面網(wǎng)使鏈路質(zhì)量最高(例如，避免使用諸如衛(wèi)星鏈路那樣的長距離鏈路)來選擇地面站。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行示例性的說明。在這些附圖中

圖1為示意性地示出了本發(fā)明的通信系統(tǒng)的組成方框圖；圖2為適用于本發(fā)明的移動(dòng)終端設(shè)備組成的方框圖；圖3為作為圖1所示實(shí)施例中的地面站節(jié)點(diǎn)的組成的方框圖；圖4為圖1所示實(shí)施例中的網(wǎng)關(guān)站的組成的方框圖；圖5為圖1所示實(shí)施例中的數(shù)據(jù)庫站的組成的方框圖；圖6示出了圖5所示數(shù)據(jù)庫站中的一個(gè)存儲器的存儲內(nèi)容；圖7a示意性地示出了圖1所示實(shí)施例中的一個(gè)衛(wèi)星產(chǎn)生的波束；圖7b示意性地示出了圖1所示實(shí)施例中的各衛(wèi)星在環(huán)繞地球的軌道上的分布情況；圖8示出了圖1中各組成部分在地球上的地理分布情況；圖9與圖8的局部對應(yīng)，示出了到一個(gè)本地登記移動(dòng)終端的呼入路徑；圖10與圖9對應(yīng)，示出了該移動(dòng)終端的相應(yīng)的呼出路徑；圖11與圖9對應(yīng)，示出了到一個(gè)本地登記移動(dòng)終端的國際呼入路徑；圖12與圖8的局部對應(yīng)，示出了到一個(gè)全球登記移動(dòng)終端的呼入路徑；圖13與圖12對應(yīng)，示出了該移動(dòng)終端的相應(yīng)的呼出路徑；圖14示意性地示出了在一個(gè)移動(dòng)站、兩個(gè)衛(wèi)星和兩個(gè)地面站之間的四條可能路徑；圖15與圖14對應(yīng)，但附有阻擋障礙；圖16由圖16a和16b組成，示出了為一個(gè)對移動(dòng)用戶的呼叫指配一個(gè)有效地面站的流程圖；以及圖17由圖17a和17b組成，示出了為一個(gè)到一個(gè)移動(dòng)用戶的呼叫指配一個(gè)有效地面站的流程圖。
圖1所示這個(gè)實(shí)施例的衛(wèi)星通信網(wǎng)包括移動(dòng)用戶終端設(shè)備2a、2b，軌道中繼衛(wèi)星4a、4b；衛(wèi)星地面站節(jié)點(diǎn)6a、6b；衛(wèi)星系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)站8a、8b；公用電信交換網(wǎng)(PSTN)10a、10b；以及固定電信終端設(shè)備12a、12b。
使衛(wèi)星系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)8a、8b與地面站節(jié)點(diǎn)6a、6b互連和使地面站節(jié)點(diǎn)6a、6b相互互連的是一個(gè)具有信道14a、14b、14c的專用地面網(wǎng)。衛(wèi)星4、地面站節(jié)點(diǎn)6和線路14構(gòu)成了用來與移動(dòng)終端2通信和可通過網(wǎng)關(guān)站8接入的衛(wèi)星通信網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施。
終端位置數(shù)據(jù)庫站15通過信令鏈路60(例如是在專用網(wǎng)信道14內(nèi)的)接至網(wǎng)關(guān)站和地面站6。
PSTN 10a、10b通常包括固定終端設(shè)備12a、12b通過本地環(huán)路18a、18b所連接的本地交換局16a、16b；以及可通過跨國鏈路21(例如，衛(wèi)星鏈路或海底光纜鏈路)相互連接的國際交換中心20a、20b。PSTN 10a、10b和固定終端設(shè)備12a、12b(例如，電話機(jī))是眾所周知的，現(xiàn)在幾乎到處都可購得。
移動(dòng)終端設(shè)備每個(gè)都可以通過一個(gè)由一個(gè)下行鏈路信道和一個(gè)上行鏈路信道一個(gè)TDMA構(gòu)成的全雙工信道(就該實(shí)施例而言)與一個(gè)衛(wèi)星4通信，信道可以是例如(在每種情況下)在呼叫發(fā)起所指配的某個(gè)特定頻率上的一個(gè)TDMA時(shí)隙，如在我們早些時(shí)候的英國專利申請GB-A-2288913和GB-A-2293725中所揭示的那樣。衛(wèi)星4在本實(shí)施例中并非與地球同步，因此需要周期性地從一個(gè)衛(wèi)星4切換到另一個(gè)衛(wèi)星。移動(dòng)終端2圖2示出了圖1中的移動(dòng)終端設(shè)備。
一種合適的形式是如圖所示的手機(jī)。有關(guān)手機(jī)2a、2b等的詳細(xì)情況并不是本發(fā)明的組成部分，所以與目前用于GSM系統(tǒng)中的雷同，包括數(shù)字編碼/解碼器(CODEC)30，以及常用的拾音器36、揚(yáng)聲器34、電池40和鍵盤38，還有適合衛(wèi)星通信用的射頻(RF)接口32和天線31。最好還配備一個(gè)顯示器39(例如，一個(gè)液晶顯示器)。也可以再加一個(gè)接納存儲用戶信息的“智能卡”的智能卡閱讀器。地面站節(jié)點(diǎn)6地面站節(jié)點(diǎn)6用來與衛(wèi)星進(jìn)行通信。
每個(gè)如圖3所示的地面站節(jié)點(diǎn)6包括一個(gè)常規(guī)衛(wèi)星地面站22，該衛(wèi)星地面站由至少一個(gè)用來跟蹤至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星4的衛(wèi)星跟蹤天線24，分別用來向天線24提供信號和從天線24接收信號的RF功率放大器26a、26b組成；以及一個(gè)用來存儲衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)、控制對天線24的操縱和對衛(wèi)星4進(jìn)行任何可能需要的控制(通過天線24向衛(wèi)星4發(fā)送信令)的控制單元28。
地面站節(jié)點(diǎn)6還包括一個(gè)衛(wèi)星移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心42，它有一個(gè)與專用網(wǎng)部分的中繼線鏈路14連接的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)44。多路復(fù)用器46用來接收交換機(jī)44轉(zhuǎn)接的呼叫，將這些呼叫合并成一個(gè)復(fù)合信號，通過低比特率的語音CODEC 50送至放大器26。最后，地面站節(jié)點(diǎn)6還有一個(gè)本地存儲器48，用來存儲在由正與節(jié)點(diǎn)6通信的衛(wèi)星4服務(wù)的區(qū)域內(nèi)的各移動(dòng)終端設(shè)備2a的情況。網(wǎng)關(guān)8如圖4所示，在這個(gè)實(shí)施例中的網(wǎng)關(guān)站8a、8b都是市售的用于諸如GSM那樣的數(shù)字移動(dòng)蜂窩無線電系統(tǒng)那種類型的移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)。這些網(wǎng)關(guān)站也可以包括一個(gè)國際或其他交換局的一部分，形成在軟件控制下進(jìn)行工作、將網(wǎng)絡(luò)10與衛(wèi)星系統(tǒng)中繼鏈路14到互連的PSTN 10a、10b之一網(wǎng)關(guān)站8包括一個(gè)在控制單元72控制下將來自PSTN 10的PSTN線路與接至一個(gè)或多個(gè)地面站節(jié)點(diǎn)6的專用業(yè)務(wù)線路14互連的交換機(jī)70?？刂茊卧?2可以通過信令單元74與接至數(shù)據(jù)庫站15的數(shù)據(jù)信道60通信，用來產(chǎn)生具有某種合適格式(如分組或ATM信元)的數(shù)據(jù)消息。
在網(wǎng)關(guān)站8中還配置了一個(gè)存儲器76，用來存儲有關(guān)以網(wǎng)關(guān)站8作為歸屬網(wǎng)關(guān)站的那些移動(dòng)終端2的計(jì)費(fèi)、業(yè)務(wù)和其他信息。這些數(shù)據(jù)在通過信令單元74或交換機(jī)70從構(gòu)成衛(wèi)星網(wǎng)的PSTN 10或地面站節(jié)點(diǎn)6接收到后，由控制單元72寫入存儲器76。
在這個(gè)實(shí)施例中，衛(wèi)星系統(tǒng)中繼線路14包括信號惡化和延遲都滿足可接受的最低要求的一些高質(zhì)量租用線路。在這個(gè)實(shí)施例中，所有的線路14都是地面鏈路。最好，這些中繼線路14是專用線路，使得這些線路14形成一組對網(wǎng)絡(luò)10獨(dú)立的物理信道。但是，也不排斥使用通過網(wǎng)絡(luò)10的虛擬電路。
位置數(shù)據(jù)庫站15如圖5所示，全球數(shù)據(jù)庫站15包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲器54，信令電路56，與信令電路56和存儲器54互連的處理器58，以及將數(shù)據(jù)庫站15與構(gòu)成衛(wèi)星系統(tǒng)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)站8和地面站6互連，用來傳送信令或數(shù)據(jù)消息的信令鏈路60。
存儲器54包括為每個(gè)用戶終端設(shè)備2存儲了表示終端2當(dāng)前狀態(tài)(不管是“本地”還是“全球”終端，這在稍后將詳細(xì)說明)的記錄；移動(dòng)終端2的地理位置(或者是坐標(biāo)地理區(qū)域，或者是以代碼表示的區(qū)域)，設(shè)備所登記的“歸屬”網(wǎng)關(guān)站8(以便能在單一個(gè)點(diǎn)收集用戶計(jì)費(fèi)和其他數(shù)據(jù))，以及設(shè)備2籍以通過衛(wèi)星4進(jìn)行通信的當(dāng)前有效地面站節(jié)點(diǎn)6。存儲器54的內(nèi)容如圖6所示。
信令單元56和處理器用來接收從網(wǎng)關(guān)8或節(jié)點(diǎn)6經(jīng)信令鏈路60(可以是一個(gè)分組交換連接)發(fā)來的含有識別移動(dòng)終端2之一的數(shù)據(jù)(例如，設(shè)備2的電話號碼)的查詢數(shù)據(jù)消息，由處理器58對存儲器54進(jìn)行搜索，得出終端2的狀態(tài)和有效地面站節(jié)點(diǎn)6，通過數(shù)據(jù)線路60在應(yīng)答消息中將這些信息發(fā)送出去。衛(wèi)星4衛(wèi)星4a、4b通常是普通的通信衛(wèi)星，可參見我們以前所遞交的英國專利申請GB-A-2288913。每個(gè)衛(wèi)星4都用來產(chǎn)生一系列波束，覆蓋這個(gè)衛(wèi)星下方的照射區(qū)域，而每個(gè)波束都包括大量不同頻率的信道和時(shí)隙，如圖7a所示，可參見我們以前的英國專利申請GB-A-2293725。
這些衛(wèi)星4以足夠的數(shù)量配置在適當(dāng)?shù)囊恍┸壍郎希愿采w全球的絕大部分區(qū)域(最好是可以覆蓋全球)。例如，可以將10個(gè)(或更多個(gè))衛(wèi)星配置在2個(gè)(或更多個(gè))相互正交的、高度例如為10,500公里的中等圓形軌道上，如圖7b所示。然而，同樣也可以使用軌道較低而數(shù)量較多的衛(wèi)星，例如可參見EP 0365885或其他有關(guān)Iridium系統(tǒng)的刊出文獻(xiàn)。地理上的配置圖8示出了一個(gè)示例性的地理上的配置情況(為了清晰起見只示出了一個(gè)衛(wèi)星4a)。數(shù)據(jù)庫站15可以定位在任何地方，所示位置純粹是象征性的；實(shí)際上，它最好定位在發(fā)起呼叫最多的地區(qū)或信令基礎(chǔ)設(shè)施最好的地區(qū)。在圖8以下的各個(gè)圖中，虛線表示信令鏈路，而實(shí)線表示通信業(yè)務(wù)鏈路。
采用了下述數(shù)量的衛(wèi)星，通?？梢栽O(shè)置12個(gè)地面站節(jié)點(diǎn)6，每個(gè)大陸兩個(gè)。這樣，每個(gè)地面站節(jié)點(diǎn)6可以與本大陸上看到一個(gè)或幾個(gè)衛(wèi)星的一些網(wǎng)關(guān)8連接。
在這個(gè)實(shí)施例中，網(wǎng)關(guān)8明顯地比地面站節(jié)點(diǎn)6多，大致每個(gè)國家一個(gè)(即總共有一百多個(gè))。對于一些大國來說，可以將幾個(gè)網(wǎng)關(guān)8分設(shè)在各個(gè)不同的地理位置，或者(如果這個(gè)國家允許有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行)每個(gè)PSTN一個(gè)。較小的國家可以共用一個(gè)網(wǎng)關(guān)8。網(wǎng)關(guān)8也可由陸地蜂窩網(wǎng)提供(雖然圖8并未明顯示出)。
為了說明方便起見，圖8略去了PSTN10，因?yàn)檫@些PSTN10的覆蓋其實(shí)是全球性的。
下面將詳細(xì)說明上述實(shí)施例的工作情況。登記與位置如上所述，在本實(shí)施例中，一個(gè)用戶移動(dòng)終端設(shè)備2可以用“本地”和“全球”兩種不同狀態(tài)之一登記。處在“本地”狀態(tài)的移動(dòng)終端設(shè)備只允許通過一個(gè)本地區(qū)域或衛(wèi)星系統(tǒng)網(wǎng)的部分通信，而處在“全球”狀態(tài)的設(shè)備可以通過衛(wèi)星系統(tǒng)網(wǎng)的任何部分通信。由于后一種通信方式要求較多的網(wǎng)絡(luò)資源(如稍后所述)，因此對于登記為“全球”或“漫游”的用戶來說，需要為呼叫付出更多的費(fèi)用。
每個(gè)設(shè)備2的狀態(tài)(即“全球”或“本地”)存儲在數(shù)據(jù)庫站15的存儲器54為設(shè)備2保存的記錄中，可以是根據(jù)設(shè)備2的擁有者所表示的意向通過鍵盤人工輸入到存儲器54內(nèi)，或者(如下面將要說明的那樣)可以是對一個(gè)從請求改變狀態(tài)的設(shè)備2發(fā)出的信號作出響應(yīng)而存入存儲器54內(nèi)的結(jié)果。
每當(dāng)移動(dòng)終端設(shè)備2呼出，和/或當(dāng)設(shè)備2接通時(shí)，和/或當(dāng)設(shè)備2周期性地接通時(shí)，設(shè)備2執(zhí)行一個(gè)在蜂窩陸地通信領(lǐng)域眾所周知的那種自動(dòng)登記過程。正如通常所作的那樣，這種登記過程的方式是廣播一個(gè)用來識別移動(dòng)終端2的信號(例如，通過在一個(gè)公共的招呼或信令頻率上發(fā)送它的電話號碼)。
所發(fā)送的信號由一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星4接收。在一般情況下，有多個(gè)衛(wèi)星4接收到這信號，所接收到的信號強(qiáng)度和/或到達(dá)時(shí)間連同移動(dòng)裝置2的標(biāo)識碼和接收該信號的衛(wèi)星4的標(biāo)識碼，通過與衛(wèi)星4通信的一個(gè)或多個(gè)地面站節(jié)點(diǎn)6和信令線路60發(fā)送給數(shù)據(jù)庫站15。
然后，數(shù)據(jù)庫站15的處理器58例如根據(jù)這些不同的到達(dá)時(shí)間，計(jì)算出移動(dòng)終端設(shè)備2的地面位置，存入數(shù)據(jù)庫54。所存入的還有最適合與移動(dòng)終端設(shè)備2通信的地面站節(jié)點(diǎn)6(即“有效”站)。通常這是由處理器58通過將存入的終端2的位置與原來存入的各地面站節(jié)點(diǎn)6的預(yù)定位置加以比較、選出最近的那個(gè)節(jié)點(diǎn)6來確定的。然而，在臨界情況下，還可以考慮或者就考慮通過衛(wèi)星4接收到的信號的強(qiáng)度或其他因素(如網(wǎng)絡(luò)擁塞)，選出一個(gè)地理上并不是最接近移動(dòng)終端設(shè)備2的地面站節(jié)點(diǎn)。所指配的有效地面站節(jié)點(diǎn)6的標(biāo)識碼同樣存儲在存儲器54的有關(guān)這個(gè)終端設(shè)備的記錄中。本地狀態(tài)所存儲的移動(dòng)終端設(shè)備2的狀態(tài)由處理器58讀出。如果狀態(tài)是“本地”，則將所存儲的移動(dòng)終端設(shè)備的位置與許可用戶活動(dòng)的地區(qū)范圍(例如一個(gè)國家或一個(gè)PSTN10的邊界)加以比較。在本實(shí)施例的簡單例子中，本地區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)由接至移動(dòng)終端2的歸屬網(wǎng)關(guān)站的一個(gè)PSTN10覆蓋的地理區(qū)域。
如果終端設(shè)備2的位置處于許可它通信的本地區(qū)域外，則在涉及此用戶的存儲器54的記錄中設(shè)置一個(gè)“出區(qū)”標(biāo)志。處理器58(通過信令電路56和信令線路60)向已為移動(dòng)終端設(shè)備2指配的有效地面站節(jié)點(diǎn)6發(fā)送一個(gè)消息，這個(gè)消息包括移動(dòng)終端單元2的標(biāo)識碼，以及它的地理位置、它登記為本地用戶的指示、它的“歸屬”網(wǎng)關(guān)的指示，和指示它已越出許可區(qū)域而不可及的標(biāo)志。這些數(shù)據(jù)存入地面站節(jié)點(diǎn)6內(nèi)存儲器48中為這個(gè)移動(dòng)終端設(shè)備2建立的一個(gè)記錄中。
有效地面站節(jié)點(diǎn)6將不再對這個(gè)移動(dòng)終端設(shè)備2的呼入或呼出的連接采用任何行動(dòng)。它可以通過衛(wèi)星4向移動(dòng)設(shè)備2發(fā)送一個(gè)包括移動(dòng)終端設(shè)備2的標(biāo)識碼和“出區(qū)”碼的“出區(qū)”消息，移動(dòng)終端設(shè)備2對此作出響應(yīng)，可以在顯示器39上顯示一個(gè)消息，或者向用戶指示這個(gè)“出區(qū)”狀態(tài)(例如，通過使揚(yáng)聲器34發(fā)出一種可聞音或使一個(gè)指示燈發(fā)光)。
在處理器58確定移動(dòng)終端設(shè)備2登記為“本地”用戶，并處在許可的本地區(qū)域內(nèi)的情況下，向指配的有效地面站節(jié)點(diǎn)6發(fā)送一個(gè)消息，這個(gè)消息指示了相同的標(biāo)識碼、位置和本地狀態(tài)這些情況，但設(shè)置的是一個(gè)“可及”標(biāo)志，而不是象上面那樣設(shè)置一個(gè)“出區(qū)”標(biāo)志。在這種情況下，地面站節(jié)點(diǎn)6以后便將移動(dòng)終端設(shè)備2處理為允許通信的設(shè)備，一有呼入或呼出就為該設(shè)備指配通信信道和衛(wèi)星。全球狀態(tài)如果處理器58從存儲器54中的記錄識別出登記的移動(dòng)終端設(shè)備2的狀態(tài)是“全球”，就通過信令電路56和信令線路60向所指配的有效地面站節(jié)點(diǎn)6發(fā)送一個(gè)消息，(這個(gè)消息如上面那樣包括這個(gè)移動(dòng)終端設(shè)備2的標(biāo)識碼、狀態(tài)(全球)、位置和歸屬網(wǎng)關(guān)標(biāo)識碼)，有效地面站節(jié)點(diǎn)6按照這個(gè)消息在它的存儲器48中建立或更新相應(yīng)記錄。
因此，通過上述登記過程，在節(jié)點(diǎn)6和網(wǎng)關(guān)8可訪問的數(shù)據(jù)庫站15的存儲器54中存有一個(gè)對于各移動(dòng)終端設(shè)備2的集總記錄；而每個(gè)節(jié)點(diǎn)6分別在各自的存儲器48中存有一個(gè)在各自區(qū)域內(nèi)的各移動(dòng)通信設(shè)備2及它們的位置、歸屬網(wǎng)關(guān)和可及或不可及狀態(tài)的本地記錄。
每個(gè)節(jié)點(diǎn)6的存儲器48也可以只存儲有關(guān)在各自區(qū)域內(nèi)的“全球”狀態(tài)的移動(dòng)終端2和本區(qū)域“本地”狀態(tài)的移動(dòng)終端2的數(shù)據(jù)，而不存儲有關(guān)在各自區(qū)域內(nèi)的外來“本地”狀態(tài)的移動(dòng)終端2的數(shù)據(jù)。
存儲器54和存儲器48由于工作方式與GSM陸地蜂窩系統(tǒng)中歸屬用戶位置寄存器(HLR)和GSM訪問用戶位置寄存器(VLR)雷同，因此可以采用市售的HLR和/或VLR設(shè)備加以必要的修改后裝備。狀態(tài)的變化一個(gè)給定的移動(dòng)終端設(shè)備2的操作人員可以將設(shè)備狀態(tài)從“本地”改為“全球”或者相反，可以通過與衛(wèi)星系統(tǒng)網(wǎng)的操作人員通信，人工將數(shù)據(jù)送入存儲器54的相應(yīng)存儲位置，也可以通過在鍵盤38上鍵入一個(gè)序列，也就是說通過向移動(dòng)終端設(shè)備2輸入一個(gè)信號來實(shí)現(xiàn)。
在前一種情況下，處理器58向指配的有效節(jié)點(diǎn)6發(fā)送一個(gè)改變狀態(tài)的信號，該節(jié)點(diǎn)6就相應(yīng)更新在它的存儲器48內(nèi)的記錄；在后一種情況下，從移動(dòng)終端設(shè)備2接收到的鍵入序列通過衛(wèi)星4中繼給有效節(jié)點(diǎn)6，由它將改變狀態(tài)作為一個(gè)信號發(fā)送給數(shù)據(jù)庫站15，處理器58依此更新存儲在存儲器54內(nèi)的記錄，再發(fā)回信號，使有效節(jié)點(diǎn)6在它的存儲器48內(nèi)進(jìn)行同樣的更新。最好采用這種類型的信號交換技術(shù)，以保證存儲在中心存儲器54內(nèi)的記錄與存儲在各節(jié)點(diǎn)站6內(nèi)的記錄保持一致。
雖然與本發(fā)明沒有密切關(guān)系，但顯然是存儲器54或48可以存儲一些與用戶或設(shè)備2有關(guān)的其他信息，而所有存儲在存儲器內(nèi)的信息都可以通過從其他源(例如在移動(dòng)終端設(shè)備2內(nèi)可得到的、使用例如全球定位系統(tǒng)(GDS)的定位裝置)人工輸入或發(fā)送信號加以更新。所存儲的有關(guān)用戶或設(shè)備2的任何改動(dòng)都通過信令鏈路60以消息形式中繼給中心數(shù)據(jù)庫站15，再從此分配給有效節(jié)點(diǎn)6。
特別，保存在“歸屬”網(wǎng)關(guān)8的其他信息至少包括移動(dòng)終端設(shè)備2使用衛(wèi)星系統(tǒng)網(wǎng)的計(jì)費(fèi)記錄。呼叫的建立和路由選擇下面將說明本發(fā)明中發(fā)向和來自移動(dòng)終端設(shè)備2的呼叫的路由選擇過程。作為例子，是對發(fā)至和來自通過PSTN網(wǎng)可及的固定終端12的呼叫進(jìn)行說明的，然而可以立即看到，同樣的原則能適用于發(fā)至和來自通過公用陸地移動(dòng)網(wǎng)(PLMN)可及的地面移動(dòng)終端的通信。1.本地用戶的本地呼叫A.固定對移動(dòng)的呼叫首先，將結(jié)合圖9說明移動(dòng)終端設(shè)備2作為“本地”用戶登記的情況。
作為最近的網(wǎng)關(guān)8a的“本地”用戶登記的移動(dòng)終端設(shè)備2a具有一個(gè)可由與網(wǎng)關(guān)8a連接的PSTN 10a識別為與衛(wèi)星業(yè)務(wù)網(wǎng)有關(guān)的撥號號碼。
固定終端12a撥號，通過本地PSTN節(jié)點(diǎn)16a，呼叫經(jīng)PSTN 10a送至本地網(wǎng)關(guān)8a。網(wǎng)關(guān)8a向數(shù)據(jù)庫站15發(fā)送一個(gè)含有移動(dòng)終端設(shè)備2a的撥號號碼的查詢消息。數(shù)據(jù)庫站15在回答中發(fā)回信息，指示終端設(shè)備
2a是作為本地用戶登記的，而且是可及的(即當(dāng)前正處在網(wǎng)關(guān)8a的本地區(qū)域)，在這個(gè)實(shí)施例中，還有可用來與移動(dòng)終端設(shè)備2a接觸的節(jié)點(diǎn)6a的標(biāo)識碼。
網(wǎng)關(guān)8a建立經(jīng)地面網(wǎng)線路14a至地面站節(jié)點(diǎn)6a的連接，傳送需呼叫的移動(dòng)終端設(shè)備2a的撥號號碼。地面站節(jié)點(diǎn)6a將呼叫安排到播發(fā)給衛(wèi)星4a(最好還播發(fā)給至少另一個(gè)衛(wèi)星4b，見我們以前的申請GB-A-2293725的上行鏈路內(nèi)的適當(dāng)?shù)臅r(shí)頻多路復(fù)用信道。
衛(wèi)星4a對上行鏈路信號分路后，將呼叫安排到它的一個(gè)波束的時(shí)/頻隙內(nèi)，播發(fā)給移動(dòng)終端設(shè)備2a。然后，建立一個(gè)從移動(dòng)站2a返回的相應(yīng)返回鏈路，該信道在呼叫期間一直保持開放。呼叫結(jié)束后，地面站節(jié)點(diǎn)6a向本地(歸屬)網(wǎng)關(guān)8a發(fā)送計(jì)費(fèi)信息，以便對移動(dòng)終端2a連續(xù)計(jì)費(fèi)。B.移動(dòng)對固定的呼叫當(dāng)一個(gè)本地登記的移動(dòng)終端2a在許可它通信的區(qū)域內(nèi)希望發(fā)起對一個(gè)固定站12b的呼出時(shí)，如圖10所示，終端2a經(jīng)衛(wèi)星4a向地面站節(jié)點(diǎn)6a發(fā)送一個(gè)含有固定終端12a的撥號號碼的消息。
地面站節(jié)點(diǎn)6a向數(shù)據(jù)庫站15發(fā)送一個(gè)查詢消息，確定移動(dòng)終端設(shè)備2a所登記的歸屬網(wǎng)關(guān)8a后，建立經(jīng)地面網(wǎng)線路14a對歸屬網(wǎng)關(guān)8a的呼叫，發(fā)送固定終端12a的撥號號碼。網(wǎng)關(guān)8a將這撥號號碼傳送給與它連接的本地PSTN 10a，從而建立了呼叫。
通過線路14和PSTN 10a的電路在呼叫期間一直保持著。呼叫結(jié)束后，地面站節(jié)點(diǎn)6a象上面那樣向歸屬網(wǎng)關(guān)8a發(fā)送計(jì)費(fèi)信息。2.本地用戶的國際呼叫A.固定對移動(dòng)的呼叫如圖11所示，一個(gè)處在不同國家的固定終端12b象前面那樣撥出了一個(gè)移動(dòng)終端2a的撥號號碼。本地交換局16b和PSTN 10b對前綴進(jìn)行識別，確定這是一個(gè)對國際衛(wèi)星網(wǎng)的呼叫，從而將呼叫傳送給與PSTN10b連接的本地網(wǎng)關(guān)站8b。
網(wǎng)關(guān)8b向數(shù)據(jù)庫站15發(fā)送一個(gè)含有被叫移動(dòng)終端2a的撥號號碼的查詢信號。在回答中，數(shù)據(jù)庫站15發(fā)回移動(dòng)終端2a作為一個(gè)本地終端登記的信息，并且提供移動(dòng)終端2a的歸屬網(wǎng)關(guān)8a的撥號號碼。
網(wǎng)關(guān)8b一直開放著來自PSTN 10a的連接，建立一個(gè)返回到PSTN10a的連接，傳送歸屬網(wǎng)關(guān)8a的撥號號碼。PSTN 10b識別為國際呼叫的這個(gè)撥號號碼經(jīng)國際交換中心20a、20b和跨國鏈路21傳送給歸屬網(wǎng)關(guān)8a，使網(wǎng)關(guān)8a建立經(jīng)專用線路14a至它所連接的地面站節(jié)點(diǎn)6a的連接，于是呼叫象前面那樣經(jīng)衛(wèi)星4接至移動(dòng)終端2a。
因此，在這個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)一個(gè)來自本地用戶的呼叫從一個(gè)不同的區(qū)域(例如不同的國家)發(fā)起時(shí)，這個(gè)呼叫首先發(fā)向本地衛(wèi)星系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)8a，由它確定移動(dòng)用戶的歸屬網(wǎng)關(guān)，然后通過國際公用電話交換網(wǎng)(PSTN)繼續(xù)傳送呼叫。B.移動(dòng)對固定的呼叫這個(gè)過程與前后結(jié)合圖10所作的說明相同，因?yàn)樘峁┙o歸屬網(wǎng)關(guān)8ar撥號號碼含有建立對遠(yuǎn)地PSTN 10b和被叫終端12b所必需的國際撥號前綴；網(wǎng)關(guān)所連接的第一PSTN 10a將按照移動(dòng)終端2a提供的撥號號碼撥通。3.出區(qū)本地用戶如前面所述，一個(gè)本地登記的終端2如果不在它的區(qū)域內(nèi)，就得不到服務(wù)。在呼入的情況下，如前面結(jié)合圖9或11所說明的那樣，數(shù)據(jù)庫站15接受查詢，但在回答信號中將指出這個(gè)終端設(shè)備2的狀態(tài)是不可及狀態(tài)，因此對于這種呼叫不必建立一個(gè)國際呼叫而立即終止。所以，這種移動(dòng)終端2如果發(fā)起呼出，將不會成功。4.全球用戶A.固定至移動(dòng)的呼叫如圖12所示，這個(gè)過程的開始幾個(gè)步驟與前面幾種情況的相同。固定終端12b撥出移動(dòng)終端2a的撥號號碼。本地PSTN 10b識別出這個(gè)號碼與衛(wèi)星業(yè)務(wù)網(wǎng)有關(guān)，將呼叫傳送到本地網(wǎng)關(guān)8b。例如，移動(dòng)終端2a的呼叫號碼可以帶有一個(gè)國際撥號代碼前綴，從而使呼叫通過PSTN 10b傳送到PSTN 10b的國際交換中心20b，從此再傳送到網(wǎng)關(guān)8b。
在網(wǎng)關(guān)8b，網(wǎng)關(guān)站向數(shù)據(jù)庫站15發(fā)送一個(gè)含有被叫移動(dòng)終端2a的呼叫號碼或標(biāo)識碼的查詢消息。數(shù)據(jù)庫站15回答一個(gè)消息，指出移動(dòng)終端2a的狀態(tài)是全球狀態(tài)，并含有可用來與移動(dòng)終端2a接觸的地面站節(jié)點(diǎn)6a的標(biāo)識碼。
于是，網(wǎng)關(guān)8b經(jīng)它的本地節(jié)點(diǎn)站6b通過專用地面網(wǎng)線路14建立一個(gè)經(jīng)專用線路14b至有效地面站節(jié)點(diǎn)6a的連接。然后，有效節(jié)點(diǎn)站6a建立經(jīng)衛(wèi)星4a至移動(dòng)終端設(shè)備2a的鏈路，如前面所述。
呼叫結(jié)束后，有效地面站單元向移動(dòng)用戶2a的歸屬網(wǎng)關(guān)發(fā)送計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)。
因此，從這個(gè)實(shí)施例中可以看出，在為一個(gè)對全球用戶而不是本地用戶的呼叫的路由安排中，呼叫首先到達(dá)的網(wǎng)關(guān)8設(shè)計(jì)成將呼叫傳送到有效地面站節(jié)點(diǎn)是經(jīng)過專用地面網(wǎng)線路14，而不是象對本地用戶呼叫的情況那樣經(jīng)過PSTN。
在這種情況下，移動(dòng)終端設(shè)備2a的歸屬網(wǎng)關(guān)在傳送過程中并不起作用，這正是技術(shù)上所希望的，因?yàn)闅w屬網(wǎng)關(guān)可能在地球上無論離主叫終端12b還是離有效地面站節(jié)點(diǎn)6a都很遠(yuǎn)的地方。這樣，從主叫網(wǎng)關(guān)8b(通常在地理上是接近主叫終端12b的)至有效地面站節(jié)點(diǎn)6a的路由選擇經(jīng)專用地面網(wǎng)線路14比較直接。利用專用線路14，再加上經(jīng)衛(wèi)星4的衛(wèi)星鏈路，不會使所形成的總鏈路的連接質(zhì)量下降到不可容忍的地步。B.移動(dòng)對固定的呼叫參見圖13，當(dāng)一個(gè)移動(dòng)終端2a企圖發(fā)起一個(gè)對固定終端12b的呼出時(shí)，它通過發(fā)出固定終端12b的撥號號碼(含有國家代碼)信號發(fā)起一個(gè)呼叫，經(jīng)衛(wèi)星4a傳送到地面站節(jié)點(diǎn)6a。
地面站節(jié)點(diǎn)6a從撥出的國家代碼確定接到(或最接近)固定終端12b所連接的PSTN 10b的網(wǎng)關(guān)8b，通過形成地面網(wǎng)的專用線路14建立一個(gè)接到這個(gè)網(wǎng)關(guān)8b的電路，中間經(jīng)過與網(wǎng)關(guān)8b連接的地面站節(jié)點(diǎn)6b。
目的網(wǎng)關(guān)8b經(jīng)PSTN 10b的國際交換中心20b將撥出的固定終端12b的呼叫號碼(去了國家代碼)的剩余部分傳送到PSTN 10b，然后，呼叫被傳送到固定終端12b。所建立的電路在呼叫期間一直保持開放。
呼叫結(jié)束時(shí)，有效節(jié)點(diǎn)6a向移動(dòng)終端設(shè)備2a的歸屬網(wǎng)關(guān)發(fā)送計(jì)費(fèi)信號，如前面所述。
因此，可以看到，在這種情況呼叫也是經(jīng)過專用地面網(wǎng)14而不是經(jīng)過國際PSTN線路21(如前面對于本地登記的用戶那樣)進(jìn)行的，從而能得到較好、較直接的連接而不涉及移動(dòng)終端2a的歸屬網(wǎng)關(guān)(它可能離移動(dòng)終端或固定終端很遠(yuǎn))。移動(dòng)對移動(dòng)的呼叫移動(dòng)對移動(dòng)的呼叫就象(上述)移動(dòng)對固定的呼叫接著(上述)固定對移動(dòng)的呼叫那樣進(jìn)行。因此，兩個(gè)全球移動(dòng)用戶之間的呼叫以及全球移動(dòng)用戶對本地移動(dòng)用戶的呼叫和本地移動(dòng)用戶對全球移動(dòng)用戶的呼叫，在主叫和被叫這兩個(gè)有效地面站節(jié)點(diǎn)之間完全通過專用地面網(wǎng)傳送。然而，本地移動(dòng)用戶對本地移動(dòng)用戶的呼叫主要通過PSTN傳送。本地呼叫的編號在上述這些實(shí)施例中，分配給移動(dòng)用戶的撥號號碼具有“國際”前綴，后接一個(gè)代碼，與任何國內(nèi)PSTN都不一致，但與衛(wèi)星業(yè)務(wù)網(wǎng)一致。
然而，同樣也可以提出一種實(shí)施方式，使這種號碼確實(shí)具有與某個(gè)PSTN或PLMN一致的前綴代碼。在這種實(shí)施方式中，說明需要在以下幾個(gè)方面加以修改。本地網(wǎng)關(guān)8a等接到PSTN的一個(gè)本地交換局。當(dāng)一個(gè)固定用戶撥了一個(gè)移動(dòng)用戶的號碼時(shí)，這個(gè)呼叫通過PSTN或者傳送到這個(gè)本地交換局(如果是在這個(gè)固定用戶所在的同一個(gè)PSTN內(nèi))，或者再通過這個(gè)PSTN的ISC經(jīng)國際電路傳送到這個(gè)本地交換局所在的一個(gè)遠(yuǎn)地PSTN。
在這個(gè)本地交換局內(nèi)，這個(gè)撥號號碼被識別為屬于衛(wèi)星移動(dòng)系統(tǒng)，從而建立一個(gè)至本地網(wǎng)關(guān)8a的呼叫。此后，過程就如前面所述的那樣進(jìn)行，呼叫有選擇地或者經(jīng)過專用地面網(wǎng)或者經(jīng)過PSTN(或PLMN或其他網(wǎng))傳送。有效網(wǎng)關(guān)的選擇在以上所說明的這些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)庫站15為每個(gè)移動(dòng)用戶設(shè)備2存儲著根據(jù)可以在呼叫開始或聯(lián)機(jī)時(shí)執(zhí)行或者在呼叫期間反復(fù)執(zhí)行的登記過程而得到的各自有效地面站節(jié)點(diǎn)6的指示。
在另一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)庫站15的處理器58設(shè)計(jì)成在啟動(dòng)對移動(dòng)用戶設(shè)備2的呼入或呼出時(shí)選擇有效地面站節(jié)點(diǎn)6。
如圖14所示，移動(dòng)用戶設(shè)備2a位于地球表面，而衛(wèi)星4a、4b相對設(shè)備2a而言都位于較大的仰角處。如圖所示，各衛(wèi)星4a、4b對于兩個(gè)地面站6a、6b也都位于較大的仰角處。
因此，設(shè)備2a與其他通信系統(tǒng)的互連可以通過以下幾個(gè)路由之一實(shí)現(xiàn)2a-4a-6a；2a-4a-6b；2a-4b-6a；2a-4b-6b。
一般來說，這些鏈路的信號質(zhì)量是不同的。在圖14所示的例子中，采用最短的上行鏈路和下行鏈路的路徑，即2a-4a-6a，可以得到最好的鏈路質(zhì)量，而采用最長的信號路徑，即2a-4b-6a，可能是最差的。最短的路徑傳輸時(shí)間延遲最小。此外，由于這條路徑涉及的都是大仰角，因此所遭到的大氣和地面衰減以及多路徑影響也就最小。
因?yàn)榕c衛(wèi)星4a和地面站6b相比，移動(dòng)用戶設(shè)備2a可用的發(fā)射和接收裝置的功率或質(zhì)量比較低，所以信號質(zhì)量可能主要取決于移動(dòng)設(shè)備2a與衛(wèi)星4a之間的鏈路。最好，象在我們以前的申請GB-A-2293725中所揭示的那樣，同時(shí)通過這些鏈路進(jìn)行通信。
由于衛(wèi)星4都是在已知軌道上運(yùn)行，而地面站6的位置也都是預(yù)先知道的，因此處理器58能夠?qū)τ谌魏谓o定的移動(dòng)用戶設(shè)備位置計(jì)算出在一天的任何時(shí)刻哪個(gè)是最短的移動(dòng)設(shè)備-衛(wèi)星鏈路和哪個(gè)是最短的移動(dòng)設(shè)備-衛(wèi)星-地面站鏈路。通常，在一個(gè)移動(dòng)設(shè)備2和一個(gè)地面站6之間的可能鏈路中有幾個(gè)鏈路的質(zhì)量可能都是可接受的。在這種情況下，可以再根據(jù)其他一些因素來確定有效地面站的選擇。首先，移動(dòng)終端2可能是以“本地”用戶登記的，因此只有權(quán)使用其中一個(gè)地面站6。在這種情況下，就選擇這個(gè)地面站，即使是到這個(gè)地面站的鏈路質(zhì)量并沒有到另一個(gè)地面站6的鏈路那樣高。
此外，由于衛(wèi)星4的運(yùn)動(dòng)(這些衛(wèi)星并不在地球同步軌道上)，值得采用的鏈路可能不是在呼叫發(fā)起的瞬間路徑最短的那個(gè)鏈路，因?yàn)檫@個(gè)衛(wèi)星可能就要遠(yuǎn)去。因此，這導(dǎo)致選擇這樣一個(gè)地面站，它安排成經(jīng)一個(gè)將在比較長的一段時(shí)間內(nèi)看到的不同衛(wèi)星進(jìn)行通信，而相應(yīng)的鏈路質(zhì)量比較低，這要優(yōu)于一個(gè)相應(yīng)的鏈路質(zhì)量比較高正在跌落的衛(wèi)星。
在移動(dòng)對移動(dòng)的呼叫的情況下，如果一個(gè)第一移動(dòng)終端設(shè)備正在經(jīng)一個(gè)第一地面站6通信，而這個(gè)地面站6是能用來建立接到被叫移動(dòng)終端設(shè)備2a的幾個(gè)地面站中的一個(gè)地面站，那么可能最好選擇這個(gè)第一地面站，這樣就避免了必需通過專用地面網(wǎng)或陸地PSTN傳送這個(gè)呼叫。
最后，如果其他因素都相同，那么可以根據(jù)幾個(gè)可能的有效地面站各自承載的業(yè)務(wù)量來從中選擇一個(gè)有效地面站6，這樣可使業(yè)務(wù)量在各地面站之間分配得更為均勻一些。
圖15示出的是移動(dòng)終端設(shè)備2a位于地球表面靠近某些阻擋結(jié)構(gòu)1000如多山地帶或高大建筑物處的情況。在這些環(huán)境下，從移動(dòng)終端2a到最接近的衛(wèi)星4a和地面站6a的這個(gè)路徑可能被堵塞。
然而，如圖所示，還可以有一條低仰角的通達(dá)較遠(yuǎn)的衛(wèi)星4b的視線。這個(gè)遠(yuǎn)距衛(wèi)星4b可能能夠與最接近移動(dòng)終端2a的地面站6a通信，但是從衛(wèi)星4b到這個(gè)最近地面站6a的路徑可能很長，因此對于衛(wèi)星4b而言最好是通過離移動(dòng)終端2a較遠(yuǎn)的地面站6b或6c通信。甚至這兩個(gè)遠(yuǎn)距離的地面站6b和6c中，經(jīng)離移動(dòng)終端設(shè)備2a更遠(yuǎn)一些的那個(gè)地面站6c的鏈路質(zhì)量可能要比經(jīng)較近的地面站6b的好一些。
因此，在這個(gè)實(shí)施例中，并不是只依賴離移動(dòng)終端設(shè)備2最近的地面站6或從衛(wèi)星星歷計(jì)算出具有最好鏈路質(zhì)量的地面站6，在選擇有效地面站前還要對分別經(jīng)各地面站的相應(yīng)鏈路的鏈路質(zhì)量進(jìn)行測試。對移動(dòng)終端的呼叫下面結(jié)合圖16說明數(shù)據(jù)庫站15的處理器58響應(yīng)一個(gè)對移動(dòng)用戶設(shè)備的呼叫所執(zhí)行的過程。處理器58在步驟100訪問存儲器54，在步驟102從存儲器54讀出被叫移動(dòng)用戶設(shè)備的移動(dòng)位置和狀態(tài)數(shù)據(jù)。
在步驟104，控制電路58檢驗(yàn)是否狀態(tài)為“本地”，如果是，則在步驟106處理器58利用移動(dòng)位置和所存儲的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，確定是否移動(dòng)用戶設(shè)備2處在能與一個(gè)許可的地面站(即配合允許這個(gè)本地用戶在內(nèi)移動(dòng)的地理區(qū)域或部分衛(wèi)星通信系統(tǒng)的地面站)通信的位置。
如果不是，就在步驟108通過例如發(fā)送用戶不可及(出區(qū))的信號終止呼叫。如果用戶是處在能與一個(gè)許可的地面站(例如與用戶所登記的PSTN直接連接的地面站)通信的位置，就在步驟110指配這個(gè)地面站為有效地面站。
如果在步驟104確定用戶的狀態(tài)是“全球”而不是“本地”，就在步驟112中處理器58利用移動(dòng)終端位置和衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)計(jì)算出各個(gè)可能的移動(dòng)終端-衛(wèi)星-地面站鏈路的預(yù)期信號質(zhì)量(信號強(qiáng)度和延遲時(shí)間)，選出兩個(gè)最佳地面站。
然后，在步驟114，數(shù)據(jù)庫站發(fā)送一個(gè)招呼信號，經(jīng)信令鏈路60送至在步驟112計(jì)算確定的兩個(gè)最佳地面站，從那里再經(jīng)一個(gè)公共信令廣播信道、經(jīng)與這兩個(gè)地面站中任一地面站通信的各個(gè)衛(wèi)星送至移動(dòng)用戶設(shè)備2。
移動(dòng)用戶設(shè)備2如果是接通的，就以公共招呼頻率廣播一個(gè)回答信號進(jìn)行響應(yīng)。這個(gè)回答信號經(jīng)在移動(dòng)終端設(shè)備可接觸范圍內(nèi)的所有衛(wèi)星4返回到與這些衛(wèi)星可通信的所有地面站6。在這些地面站6，各自測量移動(dòng)終-衛(wèi)星-地面站鏈路的質(zhì)量，根據(jù)例如誤碼率、頻率誤差等估計(jì)信號質(zhì)量。
然后這些地面站各自將接收質(zhì)量的測量結(jié)果經(jīng)信令鏈路60發(fā)回?cái)?shù)據(jù)庫站15的處理器58。在步驟116，處理器58接收到這些回答信號。
在步驟118，對所測得的鏈路質(zhì)量進(jìn)行鑒定，如果三個(gè)鏈路的質(zhì)量都超過最低鏈路質(zhì)量要求的話保留這三個(gè)最佳鏈路。在步驟120，控制電路58確定送出呼叫的地面站(對于來自另一個(gè)移動(dòng)用戶終端設(shè)備的呼叫)或最接近送出呼叫的網(wǎng)關(guān)的地面站(對于一個(gè)地面始發(fā)呼叫)是否為所選出的這幾個(gè)地面站中的一個(gè)地面站。如果是，就在步驟122指配這個(gè)地面站為有效地面站。
這個(gè)措施由于保證了在呼叫質(zhì)量可以接受的情況下處理呼叫所占用的只是一個(gè)地面站，因此大大減少了使用專用地面網(wǎng)。
如果在步驟120和122沒有選擇始發(fā)地面站(即對于一個(gè)用戶始發(fā)呼叫，為接收這個(gè)呼叫的地面站；而對于一個(gè)地面始發(fā)呼叫，為與始發(fā)網(wǎng)關(guān)連接的地面站)，則控制電路58在步驟124對所選出的地面站順次進(jìn)行查詢，而后接收到這些地面站發(fā)來的指示各自當(dāng)前負(fù)荷(呼叫業(yè)務(wù)量)的信號。任何處理呼叫過忙的地面站可不被選為有效地面站(如果所有地面站都忙，則向主叫方發(fā)送一個(gè)指示這種情況的信號)。
經(jīng)步驟126的檢驗(yàn)后，如果有一個(gè)或幾個(gè)地面站不忙，則在步驟132選出經(jīng)過它的鏈路質(zhì)量最高的地面站，然后在步驟134將這個(gè)地面站選定并指配為有效地面站。
在步驟110、122或134指配了一個(gè)地面站作為有效地面站后，將指示這個(gè)有效地面站的地址的信號發(fā)回給如在前面這些實(shí)施例中的始發(fā)網(wǎng)關(guān)或地面站，使呼叫得以建立。
在以上過程中，作為鏈路質(zhì)量計(jì)算步驟112的部分，還可以考慮始發(fā)網(wǎng)關(guān)或地面站與各可能的有效地面站之間的各地面鏈路的性質(zhì)，以免選擇一個(gè)例如只能通過一個(gè)衛(wèi)星鏈路接入的有效地面站。移動(dòng)對固定的呼叫當(dāng)一個(gè)移動(dòng)用戶設(shè)備2發(fā)起一個(gè)呼叫時(shí)，在招呼信道中產(chǎn)生一個(gè)招呼信號，這個(gè)招呼信號被一個(gè)或幾個(gè)衛(wèi)星4截獲。這些衛(wèi)星將接收到的招呼信號轉(zhuǎn)發(fā)給各自所接觸的地面站6，這些地面站順次測量接收信號的質(zhì)量，并將這信號連同指示接收質(zhì)量的信號發(fā)送給數(shù)據(jù)庫站15。
如圖17所示，數(shù)據(jù)庫站15的控制單元58在步驟202接收到這些地面站6各自發(fā)來的招呼信號和質(zhì)量信號后，在步驟204訪問存儲器54，在步驟206讀出移動(dòng)設(shè)備2的位置和狀態(tài)。移動(dòng)設(shè)備2的位置可以根據(jù)從各地面站6接收到的信號加以更新。
在步驟208，對移動(dòng)設(shè)備2的狀態(tài)進(jìn)行檢驗(yàn)，如果狀態(tài)為“本地”，則在步驟210處理器58(利用移動(dòng)用戶設(shè)備位置數(shù)據(jù)和衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù))進(jìn)行計(jì)算，確定是否設(shè)備可能具有一個(gè)經(jīng)分配給它的地理區(qū)域的地面站的質(zhì)量預(yù)期良好的鏈路，并且通過測量確定是否經(jīng)這個(gè)地面站的實(shí)際鏈路質(zhì)量滿足要求。
如果這兩個(gè)條件中的一個(gè)條件或兩個(gè)條件都不滿足，則呼叫在步驟212終止。如果兩個(gè)條件都滿足，則在步驟214指配這個(gè)地面站為有效地面站。
如果在步驟208確定用戶設(shè)備的狀態(tài)是“全球”，則在步驟216控制電路58確定目的地面站(也就是這樣的地面站，呼叫會經(jīng)個(gè)地面站通過專用地面網(wǎng)送至被叫號碼的PSTN的網(wǎng)關(guān)，或者被指配或需指配為一個(gè)被叫移動(dòng)用戶設(shè)備2的有效網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)關(guān))是否為一個(gè)發(fā)出了一個(gè)鏈路質(zhì)量良好信號的網(wǎng)關(guān)站，和是否為一個(gè)根據(jù)移動(dòng)設(shè)備位置數(shù)據(jù)和衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)計(jì)算出具有良好的預(yù)期鏈路質(zhì)量的網(wǎng)關(guān)站。
如果這兩個(gè)準(zhǔn)則都滿足，則在步驟218將目的地面站指配為有效地面站。如果這兩個(gè)準(zhǔn)則有一個(gè)或兩個(gè)都不滿足，則在步驟220處理器58對那些接收發(fā)來信號的地面站進(jìn)行查詢(如前面的步驟124那樣)，確定這些地面站忙的程度，然后在步驟222，確定哪些是忙的(即呼叫業(yè)務(wù)量負(fù)荷重)。
在步驟224，剔除負(fù)荷已經(jīng)很重的各地面站，不再考慮。如果所有地面站業(yè)務(wù)量都已滿載，則在步驟226終止呼叫。如果一個(gè)或幾個(gè)地面站尚有容量，則在步驟228控制電路58選出測量出的鏈路質(zhì)量最高的地面站。
如果有幾個(gè)地面站的測量鏈路質(zhì)量都能滿足要求，那么還可以考慮根據(jù)移動(dòng)用戶終端位置數(shù)據(jù)和衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)預(yù)測的以后的鏈路質(zhì)量。
在步驟134，將鏈路質(zhì)量呈現(xiàn)最佳的地面站指配為有效地面站。
從上面所述可見，在這個(gè)實(shí)施例中，結(jié)合在一起加以說明的各種技術(shù)可以分別使用，以便獲得某些有利之處。例如，可以只用測量的鏈路質(zhì)量而忽略衛(wèi)星星歷，也可以只用根據(jù)用戶終端位置數(shù)據(jù)和衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)計(jì)算得出的預(yù)期鏈路質(zhì)量而忽略測量的鏈路質(zhì)量。
雖然按照地面站忙的程度分配容量是方便的，然而并不一定要這樣，也可以采用或配以其他方法來分配容量。
優(yōu)先用源(對于呼入)或目的(對于呼出)地面站作為為移動(dòng)用戶設(shè)備服務(wù)的有效地面站(如果這給出可接受的鏈路質(zhì)量的話)的這個(gè)特點(diǎn)十分有利，但也不是本質(zhì)的。
無論在上面的實(shí)施例中所敘述的用戶是本地或全球類的，都可以采用任何或全部上述改進(jìn)。其他實(shí)施例從上面所述可見，以上所說明的實(shí)施例只是實(shí)施本發(fā)明的一種方式。許多其他實(shí)施方式對于熟悉本領(lǐng)域的人員來說是顯而易見的，都在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍以內(nèi)。
例如，所指出的衛(wèi)星和衛(wèi)星軌道的數(shù)量純粹是例示性的?？梢允褂脭?shù)量較少的地球同步衛(wèi)星或軌道較高的衛(wèi)星；也可以使用數(shù)量較多的低地球軌道(LEO)衛(wèi)星。同樣，還可以使用不同數(shù)量的處在一些中軌道上的衛(wèi)星。
雖然例舉了TDMA作為合適的接入?yún)f(xié)議，但是本發(fā)明完全可用于其他接入?yún)f(xié)議，如碼分多址(CDMA)或頻分多址(FDMA)。
同樣，雖然以上設(shè)想本發(fā)明的原理是針對衛(wèi)星通信系統(tǒng)的，然而并不排斥將本發(fā)明擴(kuò)展到其他通信系統(tǒng)的可能性。
雖然為了方便起見，在前面說明中所使用的“移動(dòng)終端”標(biāo)示的是終端2，但可以理解，移動(dòng)終端并不局限于手持或手提終端，而包括例如安裝在艦船、飛機(jī)或車輛上的終端。同樣，對于終端2中有些是完全不移動(dòng)的情況也可以實(shí)施本發(fā)明。
可以不設(shè)置一個(gè)存儲全部終端設(shè)備2的詳細(xì)情況的單獨(dú)的中心數(shù)據(jù)庫站，類似的情況可以存儲在一個(gè)歸屬網(wǎng)關(guān)8內(nèi)，所有的終端設(shè)備都向這個(gè)歸屬網(wǎng)關(guān)8登記。
為了減少專用地面網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)量，可以在各網(wǎng)關(guān)8設(shè)置低比特率的編碼解碼器，使得衛(wèi)星系統(tǒng)內(nèi)的所有業(yè)務(wù)都被編碼在進(jìn)入系統(tǒng)的入口處編碼，而在系統(tǒng)的出口處解碼。
在傳送計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)中，計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)可以是實(shí)際需付款項(xiàng)的數(shù)據(jù)，也可以是占用時(shí)間的數(shù)據(jù)。
在上面所述中，網(wǎng)關(guān)8實(shí)際上可以是在ISC或交換局或移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)內(nèi)通過配置執(zhí)行網(wǎng)關(guān)功能的附加操作控制程序來實(shí)現(xiàn)的。
在上面所述中，對專用地面網(wǎng)線路作了說明，這是值得推薦的。然而，在例如得不到租用線路或者暫時(shí)需要額外容量來應(yīng)付當(dāng)時(shí)的業(yè)務(wù)條件的情況下，并不排斥使用PSTN或PLMN線路。
當(dāng)然，網(wǎng)關(guān)8內(nèi)的存儲器與其他組成部分不必在物理上配置于同一地點(diǎn)，可以通過一個(gè)信令鏈路加以連接。
在上面所述中，雖然用的是“全球終端”術(shù)語，而且衛(wèi)星系統(tǒng)最好應(yīng)覆蓋全球或地球的絕大部分表面，但本發(fā)明也可用于覆蓋區(qū)域受較大限制(如一個(gè)或幾個(gè)大陸)的類似系統(tǒng)。
可以理解，本發(fā)明中的各組成部分的地理位置并不重要，以上各實(shí)施例的系統(tǒng)的各個(gè)部分可以配置在不同國家的管轄區(qū)內(nèi)。沒有疑問，本發(fā)明可推廣到能得益于將系統(tǒng)用戶有選擇地劃分為本地和全球兩類進(jìn)行不同處理這種創(chuàng)意的電信設(shè)備或系統(tǒng)的任何部件或組成部分。
此外，可以采用根據(jù)用戶狀態(tài)以外的其他準(zhǔn)則來選擇PSTN還是選擇專用地面網(wǎng)，例如可以考慮業(yè)務(wù)負(fù)荷情況，或者就根據(jù)業(yè)務(wù)負(fù)荷情況來進(jìn)行選擇。
本發(fā)明的以上和所有其他變型、實(shí)施例、變動(dòng)或改進(jìn)都應(yīng)屬于本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種使一個(gè)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)用戶終端與另一個(gè)電信用戶終端互連的方法，所述方法包括確定多個(gè)可能的、所述衛(wèi)星系統(tǒng)用戶終端可以通過它們經(jīng)一個(gè)衛(wèi)星進(jìn)行通信的地面站；測量所述衛(wèi)星系統(tǒng)用戶終端經(jīng)過所述多個(gè)地面站接收到的信號鏈路質(zhì)量；根據(jù)至少一個(gè)所述接收到的鏈路質(zhì)量選擇多個(gè)地面站中的一個(gè)；以及將這兩個(gè)用戶終端通過所述選擇的地面站互聯(lián)。
2.一種按權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括確定所述衛(wèi)星系統(tǒng)用戶終端的位置這一步驟。
3.一種按權(quán)利要求2所述的方法，其中根據(jù)考慮了所存儲的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)而預(yù)測的鏈路質(zhì)量對所述地面站進(jìn)行進(jìn)一步選擇。
4.一種按權(quán)利要求1所述的方法，其中所述其它電信終端設(shè)備經(jīng)所述多個(gè)地面站中的一地面站得到互連，并且所述方法還包括確定所述多個(gè)地面站中的所述這個(gè)地面站是否象接續(xù)所述衛(wèi)星系統(tǒng)用戶終端所歷經(jīng)的地面站那樣提供滿意的鏈路質(zhì)量這一步驟。
5.一種按權(quán)利要求4所述的方法，其中一個(gè)呼叫從所述其他電信終端發(fā)向所述衛(wèi)星系統(tǒng)用戶終端，所述多個(gè)地面站中的所述這個(gè)地面站構(gòu)成了一個(gè)對于所述呼叫的始發(fā)地面站。
6.一種按權(quán)利要求4所述的方法，其中一個(gè)呼叫從所述衛(wèi)星系統(tǒng)用戶終端直接發(fā)向所述其它電信終端，所述多個(gè)地面站中的所述這個(gè)地面站構(gòu)成了一個(gè)對于所述呼叫的目的地面站。
7.一種按權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括評估經(jīng)過所述多個(gè)地面站中每個(gè)地面站的業(yè)務(wù)狀況的步驟。
8.一種按權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個(gè)地面站的每一個(gè)被連接到一個(gè)專用地面網(wǎng)絡(luò)，并且這兩個(gè)用戶終端被通過該專用地面網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。
9.一種按權(quán)利要求1所述的方法，其中所述衛(wèi)星系統(tǒng)用戶終端與多個(gè)類別中的一個(gè)預(yù)定類別相關(guān)，而所述選擇取決于所述類別。
10.一種使一個(gè)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)用戶終端與另一個(gè)電信用戶終端互連的方法，所述方法包括確定多個(gè)可能的、所述衛(wèi)星系統(tǒng)用戶終端可以通過它們經(jīng)一個(gè)衛(wèi)星進(jìn)行通信的地面站，每個(gè)所述地面站都連到一個(gè)專用地面網(wǎng)；選擇多個(gè)地面站中的一個(gè)；以及將這兩個(gè)用戶終端經(jīng)由所述選擇的地面站通過所述專用地面網(wǎng)互聯(lián)。
11.一種使一個(gè)移動(dòng)終端經(jīng)一個(gè)衛(wèi)星和一個(gè)衛(wèi)星地面站與一個(gè)地面通信鏈路連接的方法，所述方法包括建立一個(gè)通過所述地面站和所述通信鏈路之間的一個(gè)地面長途網(wǎng)的路由，并保證所述路由盡可能不包括衛(wèi)星鏈路。
12.一個(gè)用來指配一個(gè)用來使一個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)用戶終端與另一個(gè)電信終端互聯(lián)的地面站的設(shè)備，這個(gè)設(shè)備根據(jù)權(quán)利要求1-11中的任一個(gè)的方法來工作。
13.一種衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，所述系統(tǒng)規(guī)定了用戶本地區(qū)域，并且拒絕對一個(gè)在其區(qū)域外的用戶的接入。
14.用來使一個(gè)移動(dòng)終端衛(wèi)星通信系統(tǒng)與一個(gè)地面通信鏈路互連的衛(wèi)星系統(tǒng)路由選擇設(shè)備，所述設(shè)備包括路由選擇裝置，所述路由選擇裝置有選擇地使所述通信鏈路與經(jīng)一個(gè)通信衛(wèi)星和一個(gè)地面站都可接至所述移動(dòng)終端的第一和第二通信信道中的一個(gè)信道互連，其中所述第一信道經(jīng)公用電話交換網(wǎng)連接，而所述第二信道經(jīng)一個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)地面網(wǎng)連接。
全文摘要
本發(fā)明所提出的與眾多移動(dòng)終端通信的通信系統(tǒng)包括:多個(gè)軌道衛(wèi)星,多個(gè)經(jīng)這些衛(wèi)星與各移動(dòng)用戶通信的地面站;多個(gè)用來使地面設(shè)備與地面站互連的網(wǎng)關(guān)站;以及一個(gè)用來為所述移動(dòng)終端存儲訪問數(shù)據(jù)的存儲器。這些移動(dòng)終端分為第一和第二類,由存儲器保存相應(yīng)的不同狀態(tài)信息,所述第一和第二類移動(dòng)終端都與所述衛(wèi)星通信。此外,還配置有在所述網(wǎng)關(guān)站和所述地面站之間的不同的第一和第二通信信通,以及根據(jù)移動(dòng)終端的類別從所述第一和第二信道中選擇一個(gè)信道的路由控制裝置。
文檔編號H04B7/185GK1374766SQ0210790
公開日2002年10月16日 申請日期2002年3月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月18日
發(fā)明者簡·德·巴里, 尼古拉斯·哈特 申請人:英馬爾塞特有限公司