專利名稱：無(wú)線數(shù)據(jù)包分布式通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信，更具體而言，涉及在一個(gè)控制站，基于衛(wèi)星的系統(tǒng)中的地面站，與許多廣泛分散的遠(yuǎn)程終端之間，最好用衛(wèi)星來(lái)建立雙向數(shù)據(jù)包通信的一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用于在遠(yuǎn)程信息源和/或轉(zhuǎn)發(fā)器及固定的控制和/或監(jiān)測(cè)站之間提供通信渠道。
位于赤道上空約22,000英里的地球靜止軌道上的衛(wèi)星，可用來(lái)提供與廣泛分散的遠(yuǎn)程終端用戶，其中一些可加裝移動(dòng)式裝置的單向或雙向通信。大量現(xiàn)有的衛(wèi)星系統(tǒng)提供了各種各樣的語(yǔ)音與數(shù)據(jù)服務(wù)。從本發(fā)明的地面站到多種終端的通信傳輸在下文中稱為前向通路，而從終端到地面站的通信傳輸在下文中稱為回程通路。
對(duì)于許多現(xiàn)有的通信系統(tǒng)，如蜂窩系統(tǒng)，各個(gè)終端在它們的通信通道上發(fā)送和/或接收只是時(shí)有時(shí)無(wú)的，典型的情況下只在小于1％的時(shí)間內(nèi)有動(dòng)作。在通信不動(dòng)作期間，許多終端仍然繼續(xù)工作在功率消耗水平與通信動(dòng)作期間無(wú)顯著差別的狀況下，這是由于需要和基站交換管理數(shù)據(jù)。當(dāng)終端的功率源的容量相對(duì)于終端的額定功率消耗是足夠大時(shí)，這就象終端是通過(guò)聯(lián)到AC供電的情況，功率利用效率不高是可以容忍的。然而，對(duì)于終端的功率源的容量是有限的情況，譬如由電池提供電源的場(chǎng)合，提高功率消耗的效率是所希望的，這樣可以降低終端通信中斷期的頻率或/和必須更換或?qū)﹄姵刂貜?fù)充電造成的不方便。
有許多通信系統(tǒng)的例子，其中工作在系統(tǒng)網(wǎng)中的終端為了和其網(wǎng)絡(luò)的控制器通信，必須準(zhǔn)備好隨時(shí)可用，對(duì)于這樣的系統(tǒng)，要求終端連續(xù)監(jiān)測(cè)其接收通道，因此，就要忍受在通信不動(dòng)作的時(shí)期內(nèi)有較大的功率消耗。
一種本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的，在遠(yuǎn)程終端降低平均功率的方法是讓終端在動(dòng)作與不動(dòng)作的狀態(tài)之間循環(huán)。典型的動(dòng)作狀態(tài)包括接收模式，其中終端監(jiān)測(cè)前向通路通信信道；發(fā)送模式，其中終端通過(guò)回程通信信道發(fā)送回程通路信號(hào)；以及終端處理模式，其中終端的處理機(jī)，如微控制器或微處理器是工作著的。不動(dòng)作狀態(tài)通常稱為睡眠模式，其中電源從一個(gè)或一個(gè)以上的終端組分中撤去，這樣，典型的情況下，功率消耗是大大小于任何一種動(dòng)作模式。然而，功率消耗的節(jié)省是以終端通信的可用性為代價(jià)的，例如，從地面站的發(fā)送將不能被遠(yuǎn)程終端所接收和處理，如果在發(fā)送期間，該終端是不動(dòng)作的話。對(duì)于這種情況，大家就認(rèn)為終端的可用性低。對(duì)于終端可用性低的一種解決辦法是讓地面站多次發(fā)送同樣消息到終端，在這種情況下，終端采用睡眠模式獲得的低功率消耗是以帶寬效率為代價(jià)的。
通信通道的主要目的是能讓兩個(gè)或兩個(gè)以上的機(jī)構(gòu)通信，如在遠(yuǎn)程終端與終端用戶之間。向前和回程通路信號(hào)可以包括幫助信號(hào)，如監(jiān)控信號(hào)，幫助終端與地面站在時(shí)間與頻率上同步，還包括在終端與其網(wǎng)絡(luò)控制器之間適當(dāng)數(shù)量的通信管理開銷以便于網(wǎng)絡(luò)讓終端信號(hào)進(jìn)出。在網(wǎng)絡(luò)控制器與終端之間的通信管理開銷可以包括終端的識(shí)別或周期性地調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員承認(rèn)，使通信管理開銷最少是十分希望的，這樣可以最大限度地提高通信通道的利用效率。在每個(gè)終端與基站之間強(qiáng)制性的周期性通信，如在蜂窩系統(tǒng)中那樣，導(dǎo)致通信通道的低效率使用，尤其是對(duì)于那些應(yīng)用場(chǎng)合，其中在終端與終端用戶間通信的額定的睡眠周期比強(qiáng)制性通信的周期要大得多。
美國(guó)專利5,392,287公開了一種方法，用于降低具有大量遠(yuǎn)程終端的通信系統(tǒng)的接收機(jī)功率消耗。該系統(tǒng)使每個(gè)遠(yuǎn)程終端的接收機(jī)周期性地進(jìn)入動(dòng)作狀態(tài)，在這段時(shí)間內(nèi)它們可以接收在查詢通道上尋址的消息，使用現(xiàn)有技術(shù)的動(dòng)作狀態(tài)的周期限于2到128秒的范圍內(nèi)，有許多應(yīng)用，其中在遠(yuǎn)程終端和地面站之間的通信是不經(jīng)常的，如以每月或每天為基數(shù)。對(duì)于這些應(yīng)用，采用美國(guó)專利5,392,287的構(gòu)思的終端的電池壽命被過(guò)分的限制了。
而且，現(xiàn)有技術(shù)的地面站的發(fā)射機(jī)，以下稱為基站，在每次動(dòng)作狀態(tài)期間，要向每個(gè)終端發(fā)送一個(gè)或一個(gè)以上的消息，這就導(dǎo)致相當(dāng)大的功率消耗，因?yàn)榻K端必須接收一個(gè)數(shù)據(jù)塊。再者，雖然這可能是希望的，即有一個(gè)終端監(jiān)測(cè)器，周期性地監(jiān)測(cè)通信通道以確定是否有任何消息或數(shù)據(jù)包，然而，在每次指定的終端動(dòng)作狀態(tài)時(shí)，地面站都要發(fā)送一個(gè)消息，從帶寬效率的角度看，這是不希望的。在終端的動(dòng)作狀態(tài)期間要發(fā)送一個(gè)專門的消息至每個(gè)終端，與這種要求有關(guān)的通信管理開銷嚴(yán)重地限制了系統(tǒng)的容量。
衛(wèi)星通信經(jīng)常用作為，它們可能不經(jīng)常動(dòng)作的遠(yuǎn)程傳感器和監(jiān)測(cè)站之間的通信渠道。對(duì)于許多這樣的應(yīng)用，可能希望遠(yuǎn)距離改變傳感器的動(dòng)作頻率而不需要實(shí)際出入終端或引起遠(yuǎn)程終端在重新配置期間成為不可用了。
本發(fā)明的一個(gè)目的就是要減輕上面提到的現(xiàn)有技術(shù)的一些不足。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，它包括一個(gè)控制站，和許多廣泛分散的遠(yuǎn)程終端，這些終端具有動(dòng)作模式，在此期間它們能夠發(fā)送與接收數(shù)據(jù)包；和睡眠模式，在此期間它們是不動(dòng)作的，所述的控制站與每一個(gè)所述的遠(yuǎn)程終端能夠從事數(shù)據(jù)包通信，在TDM前向通路上從所述的控制站到所述的終端和在插入的多重出入口回程通路上從所述的終端到控制站，每個(gè)所述的終端有一個(gè)地址，并且在前向通路上分配有專門的時(shí)隙，在此期間可被所述的控制站尋址，每個(gè)所述的終端包括一個(gè)可工作在睡眠模式的定時(shí)器，使所述的終端在分配到它的時(shí)隙期間周期性地進(jìn)入動(dòng)作模式，以及一個(gè)對(duì)在前向通路上接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解釋的處理器，所述的控制站包括貯存分配給各個(gè)遠(yuǎn)程終端的時(shí)隙的數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)需要再發(fā)送的裝置，在分配到的時(shí)隙期間在前向通路上發(fā)送尋址到特定終端的數(shù)據(jù)包，以及在插入的回程通路上，在時(shí)隙期間接收來(lái)自終端的數(shù)據(jù)包的裝置。
盡管每個(gè)終端可以有一組地址，以致幾個(gè)終端可以同時(shí)被尋址，然而，在正常情況下，每個(gè)終端也可有唯一的地址，這樣，數(shù)據(jù)可被送至特定的終端。
該系統(tǒng)是一種典型的基于衛(wèi)星的系統(tǒng)，在這種情況下，控制站可包括管理所有與衛(wèi)星通信的地面站和一個(gè)數(shù)據(jù)包處理中心。后者可以在地理上與地面站是分開的，它將根據(jù)所希望的協(xié)議對(duì)進(jìn)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化及處理。
在該最佳實(shí)施方案中，插入的回程通路的幀結(jié)構(gòu)是與前向通路相同并同步的，在終端內(nèi)存在有預(yù)先規(guī)定的子幀數(shù)的偏移。幀結(jié)構(gòu)最好是等級(jí)式的幀結(jié)構(gòu)，其中前向通路中的數(shù)據(jù)包是在子幀中傳送，形成等級(jí)的部分由子幀，幀，多重幀，和超幀組成，時(shí)間長(zhǎng)度分別為0.5秒，60秒，1小時(shí)，和24小時(shí)，每個(gè)子幀由其在等級(jí)中的位置來(lái)辨認(rèn)，傳遞時(shí)分多路復(fù)用的數(shù)據(jù)包，其中包括辨認(rèn)數(shù)據(jù)包將發(fā)往的終端的地址區(qū)。在回程通路中，數(shù)據(jù)包占據(jù)了一個(gè)完整的子幀，典型的做法是在子幀內(nèi)采用碼分多路復(fù)用技術(shù)進(jìn)行多路復(fù)用，雖然其它的多路復(fù)用技術(shù)也可以采用。
在這樣的等級(jí)式結(jié)構(gòu)中，最低級(jí)的“幀”稱為“子幀”可以理解的是在權(quán)利要求中的術(shù)語(yǔ)“時(shí)隙”是歸屬于任何“幀”的。例如，在一種等級(jí)結(jié)構(gòu)中的子幀，它是能夠攜帶許多數(shù)據(jù)包的，在前向通路中，數(shù)據(jù)包在時(shí)隙中是被時(shí)分多路復(fù)用進(jìn)入時(shí)隙中的各個(gè)時(shí)間片的，而在回程通路中，它們?cè)谝粋€(gè)單個(gè)的時(shí)隙或子幀中被碼分多路復(fù)用。
回程通路最好是采用CDMA(碼分多址)的系統(tǒng)通路，但FDMA或頻率跳躍式MA也可采用。
回程通路的時(shí)隙邊界通常應(yīng)該同步到在終端上接收到的前向通路TDM結(jié)構(gòu)上。
在前向通路中使用TDM提供了足夠的容量去傳送前向通信量，對(duì)于多重波束的衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，在用戶終端所在的衛(wèi)星波束中采用單個(gè)TDM載頻跳躍的辦法可降低衛(wèi)星成本，對(duì)于所有的遠(yuǎn)程終端也提供了共同的時(shí)間和頻率標(biāo)準(zhǔn)，而不需要發(fā)送專門的消息到每個(gè)終端。
每個(gè)前向子幀包括同步/網(wǎng)絡(luò)包和數(shù)據(jù)包。同步/網(wǎng)絡(luò)包使終端能檢測(cè)出存在前向通路傳送。使終端子幀定時(shí)和接收頻率的估值與前向通路傳送同步，并確定網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，如當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的版本及終端的出入條件。數(shù)據(jù)包跟隨著同步/網(wǎng)絡(luò)包，并包括終端辨認(rèn)信息及被辨認(rèn)的終端的數(shù)據(jù)，如位置定位的請(qǐng)求。終端辨認(rèn)信息使正在動(dòng)作的終端能確定打算與誰(shuí)通信，每個(gè)終端至少有一個(gè)識(shí)別碼，可以有多重識(shí)別碼，使其便于與一組終端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
時(shí)間插入的回程傳送是與喚醒特定的終端去接收特定的前向TDM子幀然后在特定的回程子幀中發(fā)送任何回程信號(hào)以便使終端電池消耗最小的概念是一致的。因?yàn)榍跋蚝突爻處峭降模孛嬲局篮螘r(shí)能指望從一個(gè)給定的終端接收到信號(hào)，以及信號(hào)將出現(xiàn)在那一個(gè)衛(wèi)星的上行通路波束中，后一個(gè)因素允許地面站接收機(jī)在同步狀態(tài)下作波束跳躍，但稍稍滯后于前向通路上的波束跳躍。當(dāng)額定出入口多于10個(gè)的情況下，CDMA看來(lái)提供了設(shè)備/軟件復(fù)雜性與性能的最好折衷方案。
終端最好包含兩個(gè)振蕩器，一個(gè)定時(shí)終端操作，另一個(gè)用于控制終端的接收與發(fā)送的頻率，每次終端喚醒，接收與處理一個(gè)子幀，測(cè)量子幀的計(jì)算值與實(shí)際到時(shí)的差。由這時(shí)間差可以校正它的當(dāng)?shù)貢r(shí)間，然后可讓回程信號(hào)精確地定時(shí)，并且為后續(xù)的睡眠周期提供精確的起始點(diǎn)。另一種辦法是，終端可以利用該時(shí)間差去計(jì)算在定時(shí)頻率中的誤差，然后修改鐘的倒計(jì)數(shù)用以補(bǔ)償頻率誤差，后一種方法改進(jìn)了所有后續(xù)終端操作的定時(shí)精度。
每次終端喚醒并接收一個(gè)子幀，它還記下接收本地振蕩器與高精度下行通路接收頻率之間的差異。將該本地振蕩器頻率的差異用于兩種方法，在短的時(shí)間內(nèi)，它可對(duì)振蕩器校正，這樣任何后續(xù)的終端傳送或接收將在更精確的頻率上進(jìn)行，在長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，該差錯(cuò)已被平均，合成的結(jié)果用于校正本地振蕩器由于晶體老化引起的長(zhǎng)時(shí)間漂移。
時(shí)間與頻率的再同步允許低成本元件應(yīng)用于終端振蕩器，并且免除了大功率消耗的晶體爐。同時(shí)維持終端性能在技術(shù)指標(biāo)之內(nèi)。
在其它比較寬的范圍內(nèi)，本發(fā)明提供了一種無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，包括；控制站及許多廣泛分散的遠(yuǎn)程終端；建立從所述的控制站到所述的終端的前向TDM通路的裝置；和建立從所述的終端到所述的控制站的插入式多址擴(kuò)譜回程通路的裝置，允許在所述的控制站與任何所述的終端之間進(jìn)行選擇性的數(shù)據(jù)包通信。插入的回程通路最好同步到終端上的前向通路上，并偏移預(yù)先規(guī)定的時(shí)隙數(shù)。
本發(fā)明允許低的功率消耗，這就表明終端可位于遙遠(yuǎn)的或不能接近的位置上，可具有以年計(jì)的電池更換周期，依據(jù)內(nèi)部電池的功率消耗情況，終端有四種主要狀態(tài)發(fā)送，接收，測(cè)量與睡眠，在發(fā)送狀態(tài)，終端將消耗其最大的功率，在幾瓦的范圍以內(nèi)，在接收或測(cè)量時(shí)(例如GPS定位調(diào)整)，功率消耗將比發(fā)送時(shí)小，但仍然是大的，當(dāng)終端處于睡眠狀態(tài)時(shí)，功率消耗將落到微瓦的水平，主要用于維持內(nèi)部時(shí)鐘。
使任何發(fā)送，將接收和測(cè)量周期的長(zhǎng)度減至最小，使整個(gè)工作循環(huán)最小，因此使終端的睡眠時(shí)間最長(zhǎng)，就可能延長(zhǎng)電池壽命。使功率最小的關(guān)鍵要素是將消息可能在前向通路上發(fā)送到終端的特定時(shí)間預(yù)先編程在終端的存貯器中。這些時(shí)間可通過(guò)將消息從網(wǎng)絡(luò)控制器上下載而改變。終端在它的預(yù)先編程的前向“子幀”到達(dá)以前不久喚醒，接收與處理短的子幀，調(diào)整它的內(nèi)部時(shí)鐘與本地振蕩器，尋找包含在它的地址中的任何消息，并決定是否需要有任何動(dòng)作。如果沒有，終端返回到睡眠狀態(tài)直到下一次喚醒的時(shí)刻。如果需要有動(dòng)作，例如，測(cè)量和發(fā)送此結(jié)果，則在短的時(shí)間內(nèi)實(shí)施，然后，終端又回到睡眠狀態(tài)，任何回程發(fā)送是在特定的，很短的時(shí)隙中發(fā)生的。
非常長(zhǎng)的終端電池壽命是可以達(dá)到的，即根據(jù)本發(fā)明，使終端只在預(yù)先編程的很短的周期內(nèi)喚醒去接收前向消息，做測(cè)量，或發(fā)送回程消息。當(dāng)成對(duì)使用波束跳躍式前向TDM通路和波束跳躍式插入回程通路時(shí)，這種概念尤其有效。
空間段的成本是基于衛(wèi)星資源的利用方式。在L頻段上的移動(dòng)衛(wèi)星最缺乏的資源，因此也就是成本的主要因素是L頻段的上行和下行通路的帶寬及L頻段下行通路的EIRP。根據(jù)本發(fā)明，系統(tǒng)可以工作在幾個(gè)移動(dòng)衛(wèi)星L頻段的波束上，移動(dòng)衛(wèi)星服務(wù)提供者是按平均下行通路L頻段EIRP收費(fèi)的。系統(tǒng)跳過(guò)在衛(wèi)星波束中的一個(gè)單個(gè)TDM的載波。另外，前向載波只在數(shù)據(jù)包要發(fā)送時(shí)激活。因此，系統(tǒng)的EIRP成本，尤其是當(dāng)?shù)谝淮尾渴饡r(shí)，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一個(gè)前向通道的正常成本。此外，數(shù)據(jù)激活信號(hào)將與語(yǔ)音激活信號(hào)相似，而這種信號(hào)對(duì)移動(dòng)衛(wèi)星服務(wù)提供者來(lái)說(shuō)是熟悉的和可以接收的。
對(duì)于前向發(fā)送，要產(chǎn)生一個(gè)單個(gè)的窄帶載波，它包含了按時(shí)分多路復(fù)用格式的全部消息。這個(gè)單個(gè)載波可以采用簡(jiǎn)單改變其載波上行通路頻率，因而改變波束的辦法在衛(wèi)星的波束間換接，使得利用僅一個(gè)通道的前向下行通路EIRP就可以對(duì)所有遠(yuǎn)程終端提供服務(wù)。
通常對(duì)于一個(gè)周期性的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，不是所有TDM基帶信號(hào)的時(shí)隙都被占用了。數(shù)據(jù)包的前向載波，因而下行通路的EIRP，在沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)可以靜音。
以上所述的兩種動(dòng)作是可能的，因?yàn)橄到y(tǒng)是按這樣一種有效的終端控制方案設(shè)計(jì)的，成千上萬(wàn)個(gè)終端可以用一個(gè)平均速率低于1200比特/秒的前向數(shù)據(jù)流來(lái)控制。在一個(gè)5KHZ的衛(wèi)星語(yǔ)音通道內(nèi)，這是很容易配合的。
本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)，作為前向波束跳躍的結(jié)果，是在回程方向中，一個(gè)接收通道也可以在回程波束中有效地跳躍，在這種情況下，地面站中的一個(gè)通道單元是這樣被控制的，即通過(guò)其工作頻率在任何給定的時(shí)間上只從一個(gè)衛(wèi)星波束接收信號(hào)。被處理的波束跟隨著發(fā)送前向信號(hào)的波束，但時(shí)間上滯后大約2秒鐘。如果終端的回程通路發(fā)送是與前向通路發(fā)送在時(shí)間上是同步的，并且在準(zhǔn)確的時(shí)間到達(dá)地面站，則波束跳躍式接收機(jī)的使用只是提供了一種有效的通信渠道。這種回程波束跳躍并不影響衛(wèi)星的租用成本，但是可使回程通路利用地面站上的一套裝備來(lái)接收和處理信號(hào)，而不是每個(gè)衛(wèi)星波束要一套。
該系統(tǒng)是設(shè)計(jì)成服務(wù)于成千上萬(wàn)個(gè)終端而平均系統(tǒng)數(shù)據(jù)速率僅為幾kbps。使其成為可能的因素是非常低的終端通信工作周期以及一種非常有效的裝置去控制終端的接收，測(cè)量，發(fā)送及睡眠狀態(tài)，編程在終端存貯器中的是有時(shí)間標(biāo)記的終端操作指令，終端可以按照它們的編程步驟運(yùn)行而只需要網(wǎng)絡(luò)控制器最少的信息。
正如上面指出的，到系統(tǒng)終端的前向通路是單一的被分成幀與子幀的TDM信號(hào)。每個(gè)終端編程為在每天發(fā)生的成千上萬(wàn)的信號(hào)中只查看特定的一些子幀；因此，所有終端中只有一個(gè)很小的子集正在查看任何給定的子幀。每個(gè)終端有唯一的地址和可能一個(gè)或一個(gè)以上的組地址。終端查看分配給它的子幀并只處理對(duì)它尋址的消息。指出這點(diǎn)是重要的，雖然許多終端可以喚醒后接收和處理給定的子幀，只有少數(shù)在此時(shí)有對(duì)它們尋址的數(shù)據(jù)包。采用將全部終端中的一個(gè)子集分配給一個(gè)子幀，并且在此子集中對(duì)特定的終端尋址的辦法，網(wǎng)絡(luò)控制器可以在一個(gè)通道上提供足夠的信息去控制這些成千上萬(wàn)個(gè)終端，在衛(wèi)星波束間終端的地理分布不是一個(gè)問(wèn)題，這是由于前向通路波束跳躍，可以根據(jù)需要在波束中分配子幀。
從這些終端的回程通信是多路復(fù)用的，這樣可最大限度地減少擁擠。終端是通過(guò)一個(gè)存貯的命令或一個(gè)前向消息分配到一個(gè)用于發(fā)送的特定的回程子幀，分配到子幀的終端中只有一部分可能實(shí)際使用它，這樣做的那些終端將和標(biāo)有終端地址的每個(gè)消息共同使用CDMA中的回程通路。
因?yàn)椋瑢?duì)于每一個(gè)分配有前向子幀的終端來(lái)說(shuō)，和一個(gè)終端通信并不是強(qiáng)制性的，系統(tǒng)可以有無(wú)限數(shù)量的終端分享同一個(gè)子幀。這些特點(diǎn)，以及前向與回程波束的跳躍，使大量橫貫大陸分布的遠(yuǎn)程終端可以由相當(dāng)?shù)退俾实耐ㄐ磐穪?lái)控制。
通信管理就是這樣的裝置，它使系統(tǒng)能夠以有效的方式分配容量，利用僅有幾kpbs數(shù)據(jù)速率的前向和回程通道來(lái)維持與幾個(gè)成千上萬(wàn)終端的通信。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心(NOC)在其通信管理職能上有三個(gè)主要模式正常數(shù)據(jù)流，通信過(guò)載，和系統(tǒng)出錯(cuò)恢復(fù)。用戶將指明終端喚醒的周期及額定的回程通路的進(jìn)出方法(例如，巡查，周期性，事件驅(qū)動(dòng))。NOC控制終端喚醒的實(shí)際時(shí)間，采用這種方法可將喚醒操作均勻散布在一天里，NOC控制終端接收命令的時(shí)間與發(fā)送響應(yīng)之間的延時(shí)，這樣再一次減少由于子幀和/或終端使用的實(shí)際子幀之間時(shí)間上的隨機(jī)性引起的潛在阻塞現(xiàn)象。對(duì)于大的終端組，跟隨一個(gè)查巡消息是特別有效的，其中回程通路數(shù)據(jù)包將分布在足夠長(zhǎng)的周期上以保證高的消息成功概率。
當(dāng)在前向方向發(fā)生阻塞時(shí)，NOC有許多控制方法使問(wèn)題降至最小。如果阻塞時(shí)間非常短，只是一個(gè)子幀過(guò)載，NOC可將消息擴(kuò)展到兩個(gè)子幀上并設(shè)置一個(gè)前向過(guò)載標(biāo)志，此標(biāo)志告訴終端，此消息可能在它們喚醒后的第一個(gè)接收到的子幀中，或者在下一個(gè)可得到的子幀中。對(duì)于較長(zhǎng)時(shí)間的阻塞，包括一些對(duì)特定波束的消息，NOC有一種可選擇的辦法是增加子幀數(shù)目，因此也就是增加波束的容量，這是通過(guò)改變網(wǎng)絡(luò)版本數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其它可為NOC所用的變更方案是利用通信優(yōu)先權(quán)，僅接收對(duì)于前向傳輸有較高優(yōu)先權(quán)的消息，或者指定一些終端使用同一波束中的別的子幀，因?yàn)槟莾和ㄐ帕勘容^小。
在回程方向的阻塞可直接利用回程優(yōu)先權(quán)或者通過(guò)改變網(wǎng)絡(luò)版本來(lái)分派更多的回程子幀來(lái)解決。非直接控制可通過(guò)減少在任何給定時(shí)間上要巡查的終端數(shù)目來(lái)實(shí)現(xiàn)。
阻塞控制技術(shù)也可用來(lái)影響在一個(gè)系統(tǒng)出錯(cuò)恢復(fù)后的通信逐漸建立過(guò)程。另外，終端可以臨時(shí)靜音，NOC可從由優(yōu)先權(quán)或/和時(shí)間延時(shí)分配的通信靜音中緩慢釋放出來(lái)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的一個(gè)重要方面是通信管理技術(shù)的組合，這將最大限度地降低了由于發(fā)往和來(lái)自大量遠(yuǎn)程終端的消息造成的窄通信通道過(guò)載引起的信息損失的可能性。這些技術(shù)包括對(duì)于前向通路·終端喚醒時(shí)間控制·在衛(wèi)星波束之間前向容量分配的控制·擴(kuò)展終端喚醒子幀的有效持續(xù)時(shí)間用以處理偶然的子幀過(guò)載的有效(在終端的功率消耗方面)方法·使用優(yōu)先權(quán)來(lái)解決已擴(kuò)展的前向通道的過(guò)載對(duì)于回程通路·使終端能/不能發(fā)送的回程通路的出入控制·回程通路消息優(yōu)先權(quán)的使用·終端發(fā)送的時(shí)間分散·在衛(wèi)星波束間回程容量分配的控制因?yàn)閷?duì)于前向及回程通道來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)帶寬很低。最大限度地降低對(duì)產(chǎn)生必須傳送的消息的通信的非收益部分是至關(guān)重要的。當(dāng)一個(gè)終端喚醒后等著聽預(yù)先安排好的子幀，但未收到該子幀的情況下，就進(jìn)入一種“失去接觸”模式，它將測(cè)試失去接觸的各種可能原因，從最可能的開始，即傳播途徑的阻擋。終端也可測(cè)試，是否在睡眠狀態(tài)時(shí)，終端已在衛(wèi)星波束之間移動(dòng)過(guò)。在存貯器中，存有子幀及可以找到自己的每個(gè)衛(wèi)星波束的激活時(shí)間表。終端測(cè)試是否它接收到為其它衛(wèi)星波束保留的幀位置的子幀。如果是這樣，它辨認(rèn)出在那個(gè)波束中，調(diào)用已存的為該波束用的激活時(shí)間表，發(fā)一個(gè)短消息到PPC/NOC(包處理中心/網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心)，將該波束注冊(cè)。該消息由PPC確認(rèn)，不需要更多的過(guò)載消息，因?yàn)榻K端及PPC/NOC有全部它們需要的信息。
這是一個(gè)重要的特點(diǎn)，在激活階段，終端自己可以辨認(rèn)已經(jīng)穿過(guò)了波束的邊界，給PPC/NOC一個(gè)注冊(cè)消息以后，能重新開始全部操作，傳統(tǒng)的系統(tǒng)，譬如像蜂窩式漫游終端，在它已穿過(guò)一個(gè)蜂窩的邊界并通知蜂窩控制器以后，需要新的時(shí)隙分配傳送到終端，這就包含了很大的產(chǎn)生過(guò)載的無(wú)益部分。
遠(yuǎn)程終端最好使用L頻段的微帶拼接天線，這樣可獲得接近全方位的覆蓋，小的外形，堅(jiān)固耐用以及低成本。目前，發(fā)送與接收采用分開的天線，然而，單根天線既用于發(fā)送又用于接收的概念，作為將來(lái)產(chǎn)品的一種提高而將予以評(píng)估。終端運(yùn)行在半雙工方式下，目前天線接收帶寬對(duì)于分配給衛(wèi)星移動(dòng)運(yùn)行的1525至1559MHZ帶寬是足夠的，對(duì)于用于全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星下行通路的1575.42MHZ也是夠用的。
使用單個(gè)天線部件及低噪聲放大器，不僅接收來(lái)自通信衛(wèi)星的終端下行通路信號(hào)，也接收終端用作位置定位的GPS衛(wèi)星下行通路信號(hào)，這樣可大大減小盡寸及降低成本。
本發(fā)明尤其適用于從一個(gè)位置與大量的地理上分布很廣的終端進(jìn)行通信而無(wú)端先知在覆蓋區(qū)內(nèi)終端的近似位置。本發(fā)明可用于寬覆蓋的地面系統(tǒng)。
有許多應(yīng)用場(chǎng)合，其中終端尺寸小及重量輕是特別希望的，這樣可使終端不突出顯眼。例如，在保安系統(tǒng)應(yīng)用中，通常寧愿要小的，難以覺察的終端。網(wǎng)絡(luò)進(jìn)出的協(xié)議或本發(fā)明的系統(tǒng)有助于延長(zhǎng)電池壽命，結(jié)果就使得需要的電池比較小，因此也就是使終端尺寸比較小，因?yàn)殡姵毓╇姷慕K端的電池可以代表終端的體積和重量的很大部分。
因?yàn)?，本發(fā)明的回程通路的特征是多道對(duì)一道的通路，而所述的多道在地理意義上講是廣泛分散的，因而導(dǎo)致回程通路傳播延時(shí)有差別，這樣，有效利用衛(wèi)星通道是比較困難的，CDMA(碼分多址)擴(kuò)譜技術(shù)使占據(jù)相同頻譜的許多終端可同時(shí)傳送。在本發(fā)明中，正如上面指出過(guò)，每個(gè)回程通路是CDMA傳輸，是由用二進(jìn)制偽噪聲(PN)波形調(diào)制的編碼數(shù)據(jù)信號(hào)組成。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的，PN波形包括多個(gè)二進(jìn)制元素，以下稱為片，每片的持續(xù)時(shí)間是遠(yuǎn)小于編碼數(shù)據(jù)位的持續(xù)時(shí)間，PN碼字對(duì)編碼數(shù)據(jù)調(diào)制的影響是增加數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬及降低其功率譜密度。
用于CDMA系統(tǒng)的PN碼一般設(shè)計(jì)或類似噪聲的特性，意思就是它們有良好的自相關(guān)與互相關(guān)特性。只要在地面站接收到每個(gè)終端的發(fā)送信號(hào)在它們的定時(shí)方面有一個(gè)或一個(gè)以上片的差別，每個(gè)發(fā)送信號(hào)都可成功地被解碼。碼的長(zhǎng)度，也就是重復(fù)以前PN碼中片的數(shù)目，通常是選擇成在長(zhǎng)度上等于一個(gè)編碼數(shù)據(jù)符號(hào)，但是可在小于一個(gè)編碼符號(hào)到多個(gè)編碼符號(hào)的范圍內(nèi)變動(dòng)。對(duì)于一個(gè)長(zhǎng)度為N片的PN碼，可以像是使用互不干擾的碼的N個(gè)同時(shí)發(fā)送。如果系統(tǒng)也包括M個(gè)不同的碼，可象是M次N個(gè)同時(shí)無(wú)干擾的發(fā)送。
雖然，目前的優(yōu)選實(shí)施方案并未使用分開的天線，不過(guò)有些應(yīng)用場(chǎng)合希望將終端天線與它的主要電子部件離開，在這些應(yīng)用中，天線部件一般包括一個(gè)或多個(gè)天線，用于接收與發(fā)送RF信號(hào)；用于發(fā)送的高功率放大器；用于接收的低噪聲放大器及控制發(fā)送與接收放大器的線路。然后，在天線部件與主要電子部件之間要聯(lián)接起來(lái)用以通過(guò)發(fā)送與接收信號(hào)及DC信號(hào)。從成本，安裝與維護(hù)的觀點(diǎn)希望聯(lián)接不同部件的電纜數(shù)目盡可能的少。本發(fā)明最好采用單根同軸電纜將RF及DC信號(hào)從主電子部件送到天線部件以及兩個(gè)部件的控制電路，使其可激活發(fā)送，接收，或睡眠的任一種模式。
終端可以安放在各種各樣的平臺(tái)上，如車輛，飛機(jī)，有軌車以及固定的設(shè)施，數(shù)據(jù)通信的路徑在終端及地面站都可擴(kuò)展。例如，終端可以聯(lián)到一個(gè)傳感器上，這個(gè)傳感器提供終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)源，而地面站可作為發(fā)送接收傳感器數(shù)據(jù)包到終端用戶的通路。
數(shù)據(jù)包處理中心維持一個(gè)終端動(dòng)作周期的數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠保證提供適當(dāng)?shù)淖訋糜谂c終端的前向通信，而且，數(shù)據(jù)包處理中心可在終端可通信期間改變子幀。終端動(dòng)作/不動(dòng)作工作循環(huán)的改變可由終端用戶提出要求，然后包處理中心可分配給終端動(dòng)作模式子幀。幀及超幀結(jié)構(gòu)使終端可工作在非常低的有效工作周期下。
將前向通路數(shù)據(jù)打包，用前向誤差校正編碼技術(shù)編碼，用二進(jìn)制相移鍵控技術(shù)(BPSK)調(diào)制，由一個(gè)靈活的載波頻率升頻變頻然后發(fā)送出去。對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)，載波頻率可以子幀為基礎(chǔ)改變，因此能夠利用多個(gè)衛(wèi)星通道或衛(wèi)星的點(diǎn)波束。另外，本發(fā)明的系統(tǒng)為地面站提供了能力，可在數(shù)據(jù)包的基礎(chǔ)上對(duì)前向通路發(fā)送進(jìn)行靜音操作。
本發(fā)明的前向通路信號(hào)由一個(gè)地球靜止衛(wèi)星中繼至遠(yuǎn)程終端，接收到的發(fā)送信號(hào)被終端降頻變頻，解調(diào)，處理后動(dòng)作。
對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)，回程通路最好采用插入式擴(kuò)譜CDMA技術(shù)，其中終端CDMA發(fā)送是在一個(gè)時(shí)隙之中開始與結(jié)束的。回程通路采用子幀，它與前向通路子幀長(zhǎng)度相等并與之同步。將回程通路數(shù)據(jù)打包，用前向誤差校正技術(shù)編碼，進(jìn)行交插處理以降低突發(fā)誤差的影響，被分離成兩個(gè)相等長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)序列，每個(gè)序列用不同的PN碼編碼，用正交相移鍵控(QPSK)技術(shù)調(diào)制，用一個(gè)載波頻率升頻變頻，然后發(fā)送出去。
對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)，回程通路擴(kuò)譜CDMA信號(hào)可以同時(shí)用許多終端發(fā)送，由地球靜止衛(wèi)星中繼至地面站，順序地降頻變頻至基帶且數(shù)字化。數(shù)字化的信號(hào)加到數(shù)字信號(hào)處理器檢出用戶發(fā)送信號(hào)，將檢出的用戶發(fā)送信號(hào)進(jìn)行時(shí)間與頻率的同步，將擴(kuò)譜信號(hào)解調(diào)或同相與正交相位的信號(hào)，將同相與正交相位信號(hào)去擴(kuò)譜及去交插，并對(duì)去擴(kuò)譜的同相和正交相位的信號(hào)解碼，由地面站解碼的回程通路發(fā)送信號(hào)被送至包處理中心按規(guī)定路徑發(fā)送及按次分配到終端用戶。來(lái)自包處理中心的回程通路包包括發(fā)送終端的識(shí)別標(biāo)志，終端用戶的地址，數(shù)據(jù)以及發(fā)送的時(shí)間及衛(wèi)星波束。
本發(fā)明的遠(yuǎn)程終端具有若干裝置用于采用以上的無(wú)線技術(shù)與地面站按半雙工模式進(jìn)行通信，通過(guò)一個(gè)串行通信口與外部聯(lián)接的數(shù)字通信源進(jìn)行通信，將模擬傳感器輸入數(shù)字化，接收或提供數(shù)字化I/O作定位測(cè)量，如緯度，經(jīng)度，速度，以及應(yīng)用睡眠模式去保存電池功率。
本發(fā)明的地面站具有若干裝置，用于在一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星通道或衛(wèi)星上，或有多個(gè)波束的多個(gè)衛(wèi)星上采用上述的無(wú)線技術(shù)與許多移動(dòng)終端進(jìn)行通信，以及用有線聯(lián)接與包處理中心進(jìn)行通信。
下面僅參考附圖用舉例的方法更詳細(xì)的描述本發(fā)明，其中

圖1是按照本發(fā)明的一個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的概觀；圖2是一個(gè)遠(yuǎn)程終端的功能性方框圖；圖3是一個(gè)地面站的功能性方框圖；圖4是表示前向通路TDM結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖；圖5a是表示回程通路插入式CDMA結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖；圖5b是表示前向和回程通路幀結(jié)構(gòu)的定時(shí)同步簡(jiǎn)圖；圖6是一個(gè)遠(yuǎn)程終端的第二種實(shí)施方案的方框圖；圖7是一個(gè)地面站的第二種實(shí)施方案的方框圖；和圖8表示遠(yuǎn)程終端的睡眠鐘同步算法；圖9表示遠(yuǎn)程終端的本地振蕩器同步算法；圖10表示在通信系統(tǒng)中可選擇應(yīng)用的波束跳躍安排圖；和圖11是包處理中心的方框圖。
參照?qǐng)D1，衛(wèi)星通信系統(tǒng)由以下部分組成中心地面站11，由有線線路12，如通過(guò)公用交換網(wǎng)，聯(lián)到包處理中心13，通常由服務(wù)提供者管理操作，然后通過(guò)有線聯(lián)接線路依次接到加值轉(zhuǎn)送器14上，最后接到一個(gè)或多個(gè)最終用戶15。包處理中心13包括數(shù)據(jù)庫(kù)21，其中貯存有關(guān)子幀的信息，這些子幀是以下要更詳細(xì)描述的方式分配到特定的終端。當(dāng)多重波束衛(wèi)星采用時(shí)，PPC13也貯存波束信息。
地面站11也由衛(wèi)星通路16，17聯(lián)到靜地多波束衛(wèi)星18，通過(guò)通路19將信號(hào)中繼至許多遠(yuǎn)程終端20上，典型的是裝在車輛上，譬如直升飛機(jī)，載重拖車，載客汽車，以及有軌車。衛(wèi)星18允許覆蓋很廣的地理范圍，如整個(gè)北美。衛(wèi)星18可以廣播至整個(gè)覆蓋區(qū)，雖然如果希望的話，波束定向技術(shù)可將它分為子區(qū)。可以明白，示于圖1的通路19根據(jù)將描述的網(wǎng)絡(luò)出入?yún)f(xié)議的功能代表點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，有關(guān)的信號(hào)是在寬地理范圍上的廣播。
衛(wèi)星通信通路17，19由地面站11開始，通過(guò)衛(wèi)星18中繼至終端20，稱為前向通路，衛(wèi)星通信通路19，16由終端20開始，通過(guò)衛(wèi)星中繼至地面站11，稱為回程通路。本領(lǐng)域的技術(shù)人員了解，本發(fā)明的關(guān)鍵部分是屬于移動(dòng)式及固定終端，非靜地軌道的衛(wèi)星及陸地通信系統(tǒng)。
本發(fā)明前向通路的發(fā)送由遠(yuǎn)程終端接收與處理的方式將參考圖2予以描述。由靜地衛(wèi)星中繼的部分發(fā)送能量為天線單元47的天線40接收，加到帶通濾波器41上，在其中排除在所希望頻帶以外的信號(hào)。通過(guò)帶通濾波器41的發(fā)送信號(hào)加到放大器42上，由Tx/RX自動(dòng)檢測(cè)模塊使能，通過(guò)同軸電纜48聯(lián)到主電子單元50的帶通濾波器52上。帶通濾波器52的輸出信號(hào)送到混頻器53，在其中由頻率合成器55將其降頻變頻到合適的中頻(IF)，頻率合成器被相位鎖定于本地振蕩器64，其頻率由頻率控制器65確定。
頻率控制器65的功能由微處理器57提供。混頻器53的輸出加到IF帶通濾波器54，以進(jìn)一步降低靠近感興趣頻帶的噪聲及電磁干擾。帶通濾波器54的輸出送至正交檢波器56，由另一個(gè)頻率合成器55的輸出將其降頻變頻至基帶。
正交檢波器68的同相(I)58和正交相位(Q)59輸送至模數(shù)變換器(ADC)60。來(lái)自ADC60的數(shù)字化信號(hào)由解調(diào)器61變換成二進(jìn)制編碼符號(hào)，然后由解碼器62解碼成二進(jìn)制數(shù)據(jù)。ADC60，解調(diào)器61及解碼器62的功能由微處理器57提供。解碼器62的輸出被寫入輸出緩存器77，接著可提供數(shù)字信號(hào)至外部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，如計(jì)算機(jī)和繼電器。
在微處理器57中的定時(shí)器邏輯單元79使終端能工作在睡眠單元，周期性地激活以確定是否進(jìn)入發(fā)送模式，接收模式或處理模式。當(dāng)微處理器57處于睡眠模式時(shí)DC功率最小。定時(shí)器邏輯單元79在預(yù)先分派的時(shí)隙期間激活終端，這將在以下作更詳細(xì)的描述。
TX/RX自動(dòng)檢測(cè)模塊46檢測(cè)同軸電纜48上提供的DC信號(hào)。由TX/RX控制模塊51提供。TX/RX自動(dòng)檢測(cè)模塊將接通發(fā)送放大器45或接收放大器42或者全不接通，這將由檢測(cè)到的同軸電纜48上的DC電平來(lái)決定。TX/RX控制模塊51依次由微處理器57控制，根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)出入結(jié)構(gòu)使其動(dòng)作或不動(dòng)作，這將在以后的圖中描述。
圖2也說(shuō)明了在遠(yuǎn)程終端上運(yùn)行回程擴(kuò)譜CDMA發(fā)送的情形，發(fā)送源可以是模擬的67，如可由環(huán)境傳感器提供，由在微處理器57上提供的ADC68數(shù)字化。另外的情形，發(fā)送源可是數(shù)字信號(hào)63，如來(lái)自計(jì)算機(jī)，可寫入輸入緩存器78。輸入緩存器78的輸出接著加到數(shù)據(jù)格式器69上，將回程數(shù)據(jù)信號(hào)打包，并加入些信息，如包的類型，目的地及包的來(lái)源。由數(shù)據(jù)格式器69來(lái)的輸出發(fā)往通道編碼器70，提供突發(fā)前向誤差校正及交叉插入回程包的符號(hào)。通道編碼70的輸出加到PN編碼器71上，它也可稱為CDMA擴(kuò)譜編碼器。PN編碼器71的輸出送到幀處理器72，將已編碼的擴(kuò)譜包放入回程子幀結(jié)構(gòu)。
幀處理器72將二進(jìn)制PN編碼信號(hào)73送往調(diào)制器74，在其中將信號(hào)變換為QPSK波形。頻率合成器55用于在混頻器75將調(diào)制器74的基帶輸出升頻變頻。混頻器75的輸出被帶通濾波器76濾波，通過(guò)同軸電纜48聯(lián)到天線單元47，其中有高功率放大器45，依次到帶通濾波器44，最后到發(fā)送天線43。高功率放大器45在TX/RX控制單元51的控制下，由TX/RX自動(dòng)檢測(cè)模塊46使能。
現(xiàn)在參看圖3，發(fā)往一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程終端的數(shù)據(jù)是用有線聯(lián)接116送到地面站，通過(guò)路由器115送往包處理中心13。然后，包處理中心13將數(shù)據(jù)包送到數(shù)據(jù)格式器102。每個(gè)發(fā)往地面站的數(shù)據(jù)包包括目標(biāo)移動(dòng)終端或多個(gè)終端組的地址。因?yàn)橐苿?dòng)終端既可以有單獨(dú)的地址，也可有一個(gè)或多個(gè)組地址，本發(fā)明的前向通路支持與多個(gè)移動(dòng)終端同時(shí)通信。
數(shù)據(jù)格式器102將數(shù)據(jù)包放入幀結(jié)構(gòu)中的子幀內(nèi)，這將參看圖4作詳細(xì)描述。數(shù)據(jù)格式器102的輸出送往通道編碼器103，應(yīng)用前向誤差校正幫助補(bǔ)償由衛(wèi)星通信通道引起的位誤差、通道編碼器103的輸出送往幀處理器104，將已編碼的包加到TDM前向通路結(jié)構(gòu)上，當(dāng)在全部或部分前向通路子幀期間沒有數(shù)據(jù)發(fā)送，幀處理器104將前向通路數(shù)據(jù)包靜音。數(shù)據(jù)格式器102，通道解碼器103及處理器104的功能是在數(shù)字信號(hào)處理器101中提供的。
幀處理器104的輸出聯(lián)到調(diào)制器105，將二進(jìn)制編碼數(shù)據(jù)變換成受調(diào)制的BPSK波形，在混頻器106中由頻率合成器109提供的載波頻率信號(hào)對(duì)其進(jìn)行升頻變頻。數(shù)字信號(hào)處理器101及頻率合成器109對(duì)同一子幀在時(shí)間上是同步的，這是由定時(shí)及控制模塊108實(shí)現(xiàn)的。定時(shí)控制信號(hào)由定時(shí)與控制單元108提供，使頻率合成器109在正確的時(shí)間上變換。定時(shí)與控制單元108也給數(shù)字信號(hào)處理器101提供定時(shí)信號(hào)，保證來(lái)自幀處理器104的編碼數(shù)據(jù)信號(hào)與頻率合成器109產(chǎn)生的載波頻率在時(shí)間上是調(diào)準(zhǔn)的。
混頻器106的輸出加到帶通濾波器110上使希望的衛(wèi)星通信譜以外的射頻(RF)發(fā)射最小。然后，帶通濾波器110的輸出送往放大器111，依次提供RF信號(hào)到雙工器112及天線80上，，發(fā)送到靜地衛(wèi)星，然后中繼到遠(yuǎn)程終端。
對(duì)于回程通路，天線80接收一部分回程通路信號(hào)，將它送往雙工器112，然后送往帶通濾波器81，壓制掉所希望的回程通路頻帶以外的譜能量。帶通濾波器81的輸出用低噪聲放大器(LNA)82放大，接著送到混頻器84，由頻率合成器85將其降頻變頻到合適的中頻。混頻器84的輸出送往窄帶通濾波器86，進(jìn)一步限制在回程通路擴(kuò)譜信號(hào)附近的譜能量。帶通濾波器86的輸出被供給正交檢波器87，由本地振蕩器90將其變換到基帶。同相88與正交相位89基帶信號(hào)由正交檢波器提供，由ADC91進(jìn)行數(shù)字變換。
ADC91的數(shù)字化輸出提供給緩存器93及擴(kuò)譜處理器94。定時(shí)與控制單元92為ADC91提供變換觸發(fā)信號(hào)，為頻率合成器85提供頻率控制字，為數(shù)字?jǐn)U譜處理器95提供定時(shí)信號(hào)。緩存器93為數(shù)字信號(hào)處理器95存貯超過(guò)一個(gè)子幀的擴(kuò)譜信號(hào)樣本。當(dāng)本發(fā)明的遠(yuǎn)程終端的CDMA發(fā)送存在時(shí)擴(kuò)譜處理器94處理數(shù)字化信號(hào)。擴(kuò)譜處理器94由多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器組成，提供同時(shí)處理具有全部定時(shí)偏置假定的數(shù)字化信號(hào)及CDMA碼的可能性。
擴(kuò)譜處理器94檢測(cè)遠(yuǎn)程終端CDMA發(fā)送的存在，給數(shù)字信號(hào)處理器95提供檢出CDMA發(fā)送，有關(guān)的CDMA碼及發(fā)送近似開始的指示。
當(dāng)存在來(lái)自現(xiàn)在的衛(wèi)星通道的干擾時(shí)，干擾檢測(cè)器130用來(lái)處理數(shù)字化信號(hào)，這也是我們剛好要提交的一份共同未決申請(qǐng)的意圖，這份申請(qǐng)?zhí)柺牵撸撸?，?biāo)題是“在重疊覆蓋區(qū)中無(wú)線電通道使用效率的改進(jìn)方法”，它的內(nèi)容在此引入作為參考。
精細(xì)同步單元96提供檢測(cè)到的CDMA發(fā)送的精細(xì)時(shí)間與頻率的估值。精細(xì)同步單元96的輸出由去擴(kuò)譜QPSK信號(hào)組成，然后這些信號(hào)送到解調(diào)器97，變換成二進(jìn)制，解碼的數(shù)據(jù)信號(hào)，依次送到解碼器98，進(jìn)行去交叉插入及前向誤差校正解碼，解碼器98的輸出供給數(shù)據(jù)格式器99，變換成對(duì)包處理中心13合適的格式。然后，包處理中心13將回程通路包發(fā)往路由器，再?gòu)穆酚善魇褂糜芯€116裝置將包發(fā)往最終用戶。
本發(fā)明的前向通路TDM結(jié)構(gòu)作為時(shí)間的函數(shù)示于圖4中，前向通路通信可以緩存，最多可達(dá)超幀120，重覆頻率大約為一天，每個(gè)超幀120包括I等長(zhǎng)度多重幀121，長(zhǎng)度大約是一小時(shí)，每個(gè)多重幀121由J等長(zhǎng)度幀122組成，長(zhǎng)度大約是一分鐘。幀122包括K等長(zhǎng)度子幀123，長(zhǎng)度是0.5秒，每個(gè)再往下分成時(shí)間片，傳送L時(shí)分多路復(fù)用包124，125，它們的持續(xù)時(shí)間全都相等。
第一個(gè)與最后一個(gè)q包124稱為同步/網(wǎng)絡(luò)包，或簡(jiǎn)稱為同步/網(wǎng)絡(luò)包。同步/網(wǎng)絡(luò)包124提供遠(yuǎn)程終端同步及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)幫助。最多L-q個(gè)數(shù)據(jù)包125可在子幀的剩余部分上發(fā)送。當(dāng)在一個(gè)子幀或子幀的部分期間，無(wú)數(shù)據(jù)通信，則前向通路信號(hào)將被靜音，許多數(shù)據(jù)包125以幀為基礎(chǔ)保留著用作網(wǎng)絡(luò)公告板，包括這樣的信息，如衛(wèi)星通道映象的子幀。
每個(gè)包125可包含許多分開的區(qū)，如地址區(qū)，出入控制區(qū)，或溢出標(biāo)志，用以指明跟隨在后續(xù)的子幀中的數(shù)據(jù)較多，可在一個(gè)子幀中發(fā)送的數(shù)據(jù)量限于N數(shù)據(jù)包。希望能依據(jù)終端的數(shù)目來(lái)尋址，安排發(fā)送數(shù)據(jù)的量，在一個(gè)子幀中發(fā)送所有希望的數(shù)據(jù)是不可能的，然后，目標(biāo)終端通常返回睡眠模式，固溢出標(biāo)志可被設(shè)置，告訴終端停留在喚醒狀態(tài)，在后續(xù)的子幀中有較多的數(shù)據(jù)，而通常是未分配給那些終端的，當(dāng)然，如果溢出標(biāo)志被設(shè)置，跟隨的包將插入下一個(gè)通常是分配給不同終端的子幀中，因此，這就是系統(tǒng)容量與可達(dá)性的一種交易。
許多潛在的，沒有限制的終端可以分享一個(gè)公共的有效接收的子幀，可以靈活地分享一個(gè)公共的有效接收子幀的終端數(shù)量取決于傳送的數(shù)據(jù)量及希望將數(shù)據(jù)發(fā)往任何特定終端的頻率。
L-q數(shù)據(jù)包125可被尋址到這些終端中的一個(gè)或多個(gè)，或者如果沒有前向通路數(shù)據(jù)包要發(fā)送的話可以被靜音。每個(gè)終端有一個(gè)唯一的地址，在特定的子幀期間是有效的，它將處理所有的數(shù)據(jù)包125，并順序確定每個(gè)數(shù)據(jù)包是否對(duì)它尋址，如果一個(gè)終端在任何L-q數(shù)據(jù)包125中并未檢測(cè)到它的地址，就進(jìn)入睡眠模式，并將保持非激活狀態(tài)直到它的下一個(gè)有效接收子幀到來(lái)，或者在被本地源中斷前被外部中斷所使能。如果一個(gè)終端在數(shù)據(jù)包125中檢測(cè)到它的地址，它將進(jìn)一步處理各自的包并相應(yīng)地作出響應(yīng)。
回程通路幀結(jié)構(gòu)示于圖5(a)中，它與參照?qǐng)D4描述的前向通路的幀結(jié)構(gòu)是類似的。回程通路數(shù)據(jù)可在重覆頻率是一天的超幀130上緩存。每個(gè)超幀130由I個(gè)重覆頻率是一小時(shí)的多重幀131組成，每個(gè)多重幀131由J個(gè)長(zhǎng)度是一分鐘的幀132組成，每個(gè)幀132包括K個(gè)子幀133，其長(zhǎng)度是0.5秒。
與前向通路不同，在回程通路中的子幀132并不再往下分，每個(gè)子幀傳送數(shù)據(jù)包遍布用CDMA多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用的整個(gè)子幀。
正如圖5(b)所示，在遠(yuǎn)程終端上的回程通路子幀133在時(shí)間上是與前向通路子幀123同步的，存在一個(gè)離散個(gè)數(shù)子幀的偏置A。前向通路子幀123包括最多L-q個(gè)數(shù)據(jù)包可用來(lái)請(qǐng)求發(fā)送來(lái)自一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程終端的包。例如，在一個(gè)特定的前向通路子幀中可提供對(duì)一個(gè)遠(yuǎn)程終端發(fā)送的請(qǐng)求。然后，前向通路包可被終端處理，結(jié)果是在一個(gè)后續(xù)的回程通路期間實(shí)現(xiàn)；一個(gè)終端發(fā)送，在時(shí)間上偏置了傳送該請(qǐng)求的前向通路子幀A個(gè)子幀。
圖6示出了遠(yuǎn)程終端的第二種實(shí)施方案。來(lái)自接收天線300的信號(hào)通過(guò)低噪聲放大器301送往混頻器303以及常規(guī)的GPS接收機(jī)302，它將把當(dāng)前的位置坐標(biāo)送到微控制器310。合成的本地振蕩器320由參考振蕩器319控制，其頻率由微控制器310通過(guò)數(shù)模變換器318按將描述的方式調(diào)節(jié)，在混頻器305中混頻以產(chǎn)生IF信號(hào)，然后在第一IF放大器304中放大，在混頻器305中混頻產(chǎn)生第二IF頻率，然后在第二IF放大器306中放大，通過(guò)混頻器307，316及采樣保持電路308，317送往微控制器310。
參考振蕩器319的輸出聯(lián)到90°相移器309，其輸出聯(lián)到混頻器307，316的第二個(gè)輸入以產(chǎn)生信號(hào)的同相I和正交Q組分。
微控制器310，例如Philips P80CL580聯(lián)到外部I/O口311，存貯器312及喚醒鐘314，它將周期性地喚醒終端去接收到來(lái)的信號(hào)。
將該微控制器聯(lián)到功率控制電路315。
在發(fā)送一側(cè)，信號(hào)的I和Q組分分別從微控制器送往由合成本地振蕩器320驅(qū)動(dòng)的QPSK調(diào)制器321。
QPSK調(diào)制器的輸出通過(guò)驅(qū)動(dòng)器322及功率放大器323送到發(fā)送天線324。
地面站的第二種實(shí)施方案示于圖7中。來(lái)自PPC/NOC 13的數(shù)據(jù)通過(guò)調(diào)制解調(diào)器400接收，并送往數(shù)據(jù)變換器401，在其中將它變換成適于衛(wèi)星發(fā)送的格式。由此送往緩存器402，用于前向誤差校正的FEC單元403，窗單元404，數(shù)模變換器405，及BPSK調(diào)制器406。由此通過(guò)地面站RF設(shè)備407發(fā)往衛(wèi)星。
在回程支路，來(lái)自RF設(shè)備407的CDMA信號(hào)通過(guò)混頻器410，IF放大器411送往混頻器412及414，用來(lái)將同相與正交組分分開，它們將在單元415和416中數(shù)字化，送到CDMA/QPSK解調(diào)器417，符號(hào)去插入器418及Viterbi解碼器419。在CRC檢驗(yàn)420以后，信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)變換器410及調(diào)制解調(diào)器400返回到PPC/NOC 13。
鐘422聯(lián)到處理器421，在其中執(zhí)行包含在虛線框內(nèi)的功能，在處理器內(nèi)的頻率控制單元409控制合成器408，它將驅(qū)動(dòng)IF混頻器410及通過(guò)90°混合電路413的同相與正交混頻器412，414，和BPSK調(diào)制器406。
如上所述，定時(shí)器邏輯電路或鐘79，314周期性地喚醒遠(yuǎn)程終端去監(jiān)聽到來(lái)的數(shù)據(jù)，為了使終端的成本最低，希望采用低成本的振蕩器，這種振蕩器容易漂移，為了校正這一點(diǎn)，振蕩器可在較短的時(shí)間內(nèi)喚醒終端，為了對(duì)鐘再同步，要比它所分配的子幀出現(xiàn)得更頻繁些。例如，若一個(gè)特定的終端在等級(jí)式幀結(jié)構(gòu)中僅分配到一個(gè)子幀，這樣，每二十四小時(shí)僅重覆一次，而鐘可需要被重置比這種頻率頻繁些。在一種優(yōu)良的實(shí)施方案中，終端可以，譬如，僅為了同步的目的，每小時(shí)喚醒一次，這就保證了當(dāng)下一個(gè)監(jiān)聽周期到來(lái)時(shí)，鐘將被適當(dāng)?shù)赝降降孛嬲尽D8示出了實(shí)現(xiàn)這種功能的算法。
在步驟200，例如，在一小時(shí)后，終端睡眠周期結(jié)束，定時(shí)器79，314，典型的是減數(shù)定時(shí)器，在睡眠模式中吸收最少的電流，在前向通路上預(yù)期到來(lái)的子幀剛剛開始以前將終端喚醒。接收到的信號(hào)在步驟201中的0.625秒接收窗上被數(shù)字化。這樣保證該窗包圍完全的0.5秒子幀。被接收窗在步驟202被處理，辨認(rèn)由子幀攜帶的唯一的同步字。在步驟205，該唯一的同步字到達(dá)的實(shí)際時(shí)間與預(yù)示的時(shí)間的差值被記下了。判決步206確定是否該差值是大于預(yù)先規(guī)定的鐘周期數(shù)，典型值是30，如果是這樣，就用一個(gè)新數(shù)加載到減數(shù)定時(shí)器的內(nèi)部寄存器中，用以校正鐘的同步。
在步驟208處理退出，終端返到睡眠模式，直到下一個(gè)喚醒周期的到來(lái)。在接收窗處理以后，別的動(dòng)作，例如本地振蕩器頻率的同步也可在步驟203上取得。該過(guò)程將參考圖7予以描述。
典型的情況是，喚醒鐘79，314將運(yùn)行在32KHZ上，往下分到8HZ，產(chǎn)生每125毫秒1個(gè)脈沖。在一種實(shí)施方案中，動(dòng)作狀態(tài)可分成兩個(gè)子狀態(tài)，一個(gè)是全動(dòng)作狀態(tài)，在其中接收電路是接通的；另一個(gè)是部分動(dòng)作狀態(tài)，其中只有微控制器是接通的。每125毫秒，鐘喚醒的僅僅是微控制器310，使終端處于部分動(dòng)作狀態(tài)。微控制器檢驗(yàn)，看看是否是監(jiān)聽到來(lái)子幀的時(shí)間或是否在其輸入端閾值已超過(guò)。如果不是，返回到睡眠模式。如果是，就去接通接收電路接收到來(lái)的子幀，在此以后斷開接收電路，該電路接下來(lái)就是需要最大功率消耗的發(fā)射機(jī)電路。然后，將子幀數(shù)字化，檢驗(yàn)鐘同步及尋找對(duì)自己尋址的數(shù)據(jù)包。
在完全動(dòng)作狀態(tài)中，在同步喚醒與數(shù)據(jù)接收喚醒之間是有區(qū)別的。例如，典型情況下，系統(tǒng)可以每六分鐘喚醒一次去捕捉到來(lái)的子幀，停留足夠長(zhǎng)的時(shí)間去提取同步字來(lái)使定時(shí)器再同步。然后，例如，每?jī)尚r(shí)，或可能最多一小時(shí)或更多，終端可以喚醒足夠長(zhǎng)去提取數(shù)據(jù)，看看是否有尋址此終端的消息。實(shí)際上，在子幀中提取所有數(shù)據(jù)需要的功率要比單獨(dú)提取同步字需要的多。當(dāng)有實(shí)際需要時(shí)，終端僅需要安置在全接收和處理模式，用這種方法，可以維持定時(shí)器的同步。這可能是不經(jīng)常的，如小時(shí)，天，星期或甚至月。
現(xiàn)在參看圖9，第一層的頻率估值是用FFT濾波器在步驟210完成的，數(shù)字樣本粗略的誤差校正在步驟212進(jìn)行的。在步驟213精細(xì)的頻率估值是用數(shù)字鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)的。在步驟211，得到誤差估值的和，在步驟218是數(shù)字樣本總誤差校正。步驟219是判決是否唯一的同步字已被檢出，如果不是，該子幀就被排除。如果唯一同步字已檢出，總誤差估值傳送到二維的查尋表215，用于電壓控制參考振蕩器64，319的電壓校正216。
溫度傳感器214被聯(lián)到查尋表上，這樣保證晶體振蕩器64，319的校正是隨溫度變化進(jìn)行的。
雖然可能應(yīng)用具有寬覆蓋面的衛(wèi)星，例如大陸寬度的覆蓋，但波束跳躍技術(shù)可用來(lái)增加衛(wèi)星利用的效率。如圖10所示，許多頻率為Fup…，F(xiàn)up+NΔ，F(xiàn)dn…Fdn+NΔ的上行通路及下行通路可用于傳送地面站與衛(wèi)星之間的數(shù)據(jù)，頻率轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到N個(gè)點(diǎn)波束191…19n中任意一個(gè)上，這些點(diǎn)波束具有不同的，通常是部分重疊的覆蓋區(qū)。
衛(wèi)星點(diǎn)波束的使用允許有一個(gè)附加的采用先進(jìn)技術(shù)的層加到終端尋址方案中。除了分配一個(gè)子幀到特定的終端或可與其它終端共享的終端外，系統(tǒng)也可對(duì)一個(gè)特定的點(diǎn)波束識(shí)別一個(gè)終端。
盡管許多終端可以共同使用一個(gè)子幀而不采用波束跳躍技術(shù)，但可以分享一個(gè)子幀的終端數(shù)是受限于系統(tǒng)可獨(dú)立進(jìn)出的終端數(shù)，同時(shí)，也受限于要發(fā)送的數(shù)據(jù)量。例如，在一個(gè)給定的子幀中有N個(gè)數(shù)據(jù)包，N個(gè)單獨(dú)的終端可被在該子幀中獨(dú)立地尋址，假定對(duì)每個(gè)終端發(fā)送一個(gè)包，當(dāng)然，在某些情況下，希望由一個(gè)單獨(dú)的組地址對(duì)幾個(gè)終端尋址，在這種情況下，同樣的包可由該組的每一個(gè)終端接收。使用波束跳躍技術(shù)，在一種使用多重TDM前向載波的實(shí)施方案中，一個(gè)終端除了分配到子幀外，也可被分配到一個(gè)特定的波束，這樣。在不同波束中的另一個(gè)終端，最好是不相鄰的波束，可準(zhǔn)確地占用一個(gè)子幀中的同一個(gè)時(shí)隙而沒有干擾。每個(gè)終端的波束識(shí)別器存貯在地面站的數(shù)據(jù)庫(kù)中。
包處理及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心(通?？s寫為PPC)13，詳細(xì)地示于圖11中，是數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)(DGS)的組成部分。PPC13通過(guò)地面站設(shè)備11，在VARs(加值轉(zhuǎn)送器)與遠(yuǎn)程終端之間提供通信與處理的活動(dòng)中心。
PPC13是按模塊化設(shè)計(jì)的，這樣便于發(fā)展，升級(jí)，定做和按比例縮放。可按用戶要求制作的出入口服務(wù)器501允許使用各種各樣的通信模式(同步，異步)，接口，協(xié)議，遠(yuǎn)程出入口，和消息的路徑。通過(guò)復(fù)制雙份，數(shù)據(jù)庫(kù)的復(fù)制及備份，備份運(yùn)行，及不間斷電源(UPS)508，使它具有高可靠性及可達(dá)性，它使用內(nèi)部的高速LAN以避免消息通信沖突。它應(yīng)用軟件可下載的工作站及定做的軟件以適應(yīng)特定的應(yīng)用，允許將來(lái)的性能增強(qiáng)和發(fā)展。
PPC提供以下的功能·包處理(辨認(rèn)，編碼，解碼，編格式，和解釋)·與VAR的通信接口，使其能控制與監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程終端，
·包的調(diào)度，用以調(diào)整終端的喚醒頻率與時(shí)隙分配。
·包通信負(fù)載的分配·包與消息的路徑·安全(證明，授權(quán)，記帳)·包及使用記帳(用于開帳單)·提供數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，包括·VAR信息·終端參數(shù)·終端組信息·通信通路參數(shù)·數(shù)據(jù)庫(kù)后備設(shè)施及脫機(jī)存貯媒介(磁帶)的接口·網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)與控制的操作員接口·提供對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)存取的操作員接口包的路由模塊505提供包及消息的處理功能。由遠(yuǎn)程終端接收到的包通過(guò)出入口服務(wù)器501送到此模塊，在其中它們被解碼，解釋，記日志及記帳。如果一個(gè)消息被要求在適當(dāng)?shù)腣AR14上作為接收一個(gè)包的結(jié)果發(fā)送出去，該消息在此模塊中被編輯及格式化。然后VAR消息將通過(guò)出入口服務(wù)器501及通信線路502送到它們適當(dāng)?shù)哪康牡亍?br> 在前向方向，預(yù)定要送往終端的包由此模塊505編輯及格式化。該模塊也提供包的調(diào)度功能，保證與終端喚醒時(shí)間一致的情況下發(fā)送數(shù)據(jù)包。
包的路由模塊505也在發(fā)往終端的前向包存貯單元515中保持大量的包。這些包在與終端喚醒時(shí)間一致的適當(dāng)時(shí)間發(fā)送出去。
出入口服務(wù)器501控制來(lái)自與送往PPC13的通信。出入口服務(wù)器也處理較低層的協(xié)議及為各種通信通路需要的物理接口。
出入口服務(wù)器501也提供PPC13的安全服務(wù)。安全服務(wù)是證明，授權(quán)和記帳。
出入口服務(wù)器501為可靠起見是雙份的。這些模塊為了增加服務(wù)是可擴(kuò)展的，并可按用戶定做以適應(yīng)特定的應(yīng)用和接口。
網(wǎng)絡(luò)操作模塊506提供對(duì)系統(tǒng)操作員509的主要接口。由該模塊來(lái)維持系統(tǒng)的健康狀態(tài)及運(yùn)行狀態(tài)。能使操作員509執(zhí)行對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)及測(cè)試操作的接口也由該模塊提供。網(wǎng)絡(luò)管理，網(wǎng)絡(luò)配置，加故障標(biāo)簽的工作也在此進(jìn)行。
供應(yīng)模塊507進(jìn)行PPC13的數(shù)據(jù)庫(kù)管理。對(duì)于所有可供應(yīng)信息及帳單信息來(lái)說(shuō)，這是主要的存貯地。由供應(yīng)模塊507維護(hù)的數(shù)據(jù)庫(kù)包含VARs及終端的信息，它們的特性，以及如何與何時(shí)與它們通信，終端數(shù)據(jù)庫(kù)維持一個(gè)終端動(dòng)作周期的當(dāng)前目錄，因此能夠保證在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候與終端通信。
對(duì)下游帳單系統(tǒng)要求的接口也由本模塊提供。
做備份及重新存貯所供應(yīng)的信息的能力由備分單元511提供。備份是用于脫機(jī)存貯的硬件媒介(DAT帶)。
備用模塊505是為了可靠而提供的。在出故障的時(shí)候，這種模塊成為有效。數(shù)據(jù)庫(kù)備份是經(jīng)常地更新的。
為了與外部單元，如地面站11通信，提供了異步通信線路500。
必須要防范短時(shí)間電源中斷的場(chǎng)合，提供有不間斷電源508。
PPC13通常在地理上是與地面站分開的，通過(guò)出入口服務(wù)器501經(jīng)調(diào)制解調(diào)器與它聯(lián)結(jié)。出入口服務(wù)器501也聯(lián)到VARs，經(jīng)過(guò)X.25，幀中繼或SMDS網(wǎng)絡(luò)。
作為本發(fā)明的一種操作說(shuō)明，考慮一個(gè)例子，一個(gè)有很大的卡車隊(duì)的運(yùn)輸公司，其中有十輛冷藏車是運(yùn)行在“中心”衛(wèi)星波束。到目前為此，每四小時(shí)一次監(jiān)測(cè)冷藏單元的溫度。對(duì)此該公司是滿意的，然而熱浪發(fā)生了，公司現(xiàn)在想要每小時(shí)保持卡車的溫度。
假定，十輛卡車的終端中每個(gè)預(yù)先都編程為在相同的，特定的相隔4小時(shí)的子幀上喚醒，以便尋找具有公司的冷藏車的組地址的消息。當(dāng)他們喚醒時(shí)，終端被編程為讀入相應(yīng)于冷藏單元溫度的模擬電壓，將它變換成數(shù)字字，并以回程消息的形式存貯。
運(yùn)輸公司，一個(gè)最終用戶15，將通過(guò)(譬如說(shuō))撥號(hào)地面線路與加值轉(zhuǎn)送器(VAR)14通信，要求他們的終端中的一個(gè)特定的組應(yīng)該修改它們的喚醒時(shí)間表從每四小時(shí)一次改變?yōu)槊啃r(shí)一次，它們應(yīng)被查詢，以在它們的模擬輸入上測(cè)得的電壓作為每個(gè)喚醒的響應(yīng)。VAR不需要知道哪輛卡車被查詢，或什么信息正被返回。然后，VAR14利用通信線路502將該信息送到包處理中心13。
來(lái)自VAR的消息由出入口服務(wù)器501接收，并送往供應(yīng)模塊507。供應(yīng)模塊將檢驗(yàn)VAR請(qǐng)求是否有效，然后將此重新編排日程的信息放入它的數(shù)據(jù)庫(kù)21，并將此消息送往包路由模塊505。包路由模塊將接受該更頻繁的終端喚醒的請(qǐng)求，將它變換到一個(gè)新的特定終端組的終端喚醒時(shí)間的時(shí)間表中。然后，將消息加到具有新的喚醒時(shí)間表的終端組，對(duì)在老的，四小時(shí)一次喚醒時(shí)間上的發(fā)送打上時(shí)間標(biāo)記，并將消息放入前向包存貯器515。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，包路由模塊505將產(chǎn)生對(duì)特定的終端的查詢消息。包路由模塊505將此消息存入前向包存貯器515，在與前面的消息同樣的前向子幀123中。
在被識(shí)別的子幀123被發(fā)送前幾秒鐘，子幀的內(nèi)容，包括兩個(gè)消息包125，將從前向包存貯器515中取出，通過(guò)出入口服務(wù)器501，放在線路500上，提供到地面站11的通信。對(duì)于特定卡車的兩個(gè)消息包125的地址區(qū)將包含十輛卡車的組地址。子幀通過(guò)調(diào)制解調(diào)器400在地面站11被接收。它將藉助于數(shù)據(jù)變換器401及幀緩存器402，和規(guī)定發(fā)送頻率的字一起被讀出與存貯。當(dāng)在等級(jí)式幀結(jié)構(gòu)120，121，122中，子幀123的發(fā)送時(shí)間來(lái)到時(shí)，子幀123從幀緩存器402中讀出，在FEC403中進(jìn)行糾錯(cuò)編碼，在窗404中被交叉插入及加窗，在D/A405中變換為模擬信號(hào)，在調(diào)制器406中用于BPSK調(diào)制一個(gè)載波。載波頻率，基于與子幀123一起存入幀緩存器402的字，由合成器408產(chǎn)生。調(diào)制器406的輸出被濾波，并送往地面站RF設(shè)備(REF)407，在其中，被升頻變頻，被發(fā)送17到衛(wèi)星18。衛(wèi)星18轉(zhuǎn)換接收頻率，這是利用已經(jīng)發(fā)送的17(2)幾個(gè)上行通路頻帶實(shí)現(xiàn)的，將此信號(hào)在衛(wèi)星波束19(2)中的一個(gè)波束中下行通路發(fā)送，在其中將由該波束的終端20接收。
被識(shí)別的終端20被編程為剛好被識(shí)別的子幀123該到達(dá)的時(shí)間前喚醒。終端20將在它們的天線300上接收下行通路信號(hào)19(2)，在低噪聲放大器301中將它們放大，將它們降頻變頻為第一IF頻率304，第二IF頻率305以及最后在混頻器307和316變換成正交基帶。正交基帶信號(hào)在S/H308和317中被采樣與保持，送到微控制器310，在其中它們被A/D變換201，60。兩個(gè)序列的數(shù)字樣本利用圖9的算法被頻率校正218，終端參考振蕩器216，319，64也用此算法校正。被校正的數(shù)字樣本被解調(diào)61，解碼62及存貯，用于解釋77。一種動(dòng)作就是遵循圖8的算法校正終端定時(shí)。對(duì)每個(gè)終端20的第二種動(dòng)作就是在子幀123中的十個(gè)數(shù)據(jù)包125的任意一個(gè)包中尋找它的地址。
假定十個(gè)被識(shí)別的終端20中每一個(gè)已成功地對(duì)子幀123解調(diào)及解碼，它將辨認(rèn)出包含它的地址的數(shù)據(jù)包125中的二個(gè)包。它將讀有關(guān)喚醒時(shí)間的數(shù)據(jù)包125’并改變它的已存貯的喚醒時(shí)間表。它將讀包含查詢消息的數(shù)據(jù)包125，并辨認(rèn)出是否要求用包含它的模擬輸入口67的最近讀數(shù)的回程消息作為響應(yīng)。回程消息將在數(shù)據(jù)格式器69中格式化，占據(jù)合適的回程子幀13，回程等級(jí)的部分130，131，132，相對(duì)于被識(shí)別的前向子幀123的時(shí)間延遲，用子幀周期的整數(shù)個(gè)來(lái)表示，如圖5b所示，其中所識(shí)別的子幀123稱為前向子幀0，有關(guān)的回程子幀133稱為回程子幀0。當(dāng)合適的回程子幀133到達(dá)時(shí)，充滿回程子幀133的回程數(shù)據(jù)包將由數(shù)據(jù)格式器69中讀出，在通道編碼器70中編碼及交叉插入，在PN編碼器71中擴(kuò)譜，送到QPSK調(diào)制器74，321，它將由合成器55，320調(diào)制載波。受調(diào)制的載波將被322和323放大，送到終端發(fā)送天線324發(fā)送19(2)到衛(wèi)星18。衛(wèi)星18將上行通路信號(hào)頻率從L-頻段移到Ku-頻段，將信號(hào)下行通路發(fā)送16(2)到地面站11。
對(duì)于此例，假定，所有的十個(gè)終端使用碼分多址技術(shù)在相同的回程子幀133中發(fā)送它們的回程消息。所接收到的組合信號(hào)在地面站RF設(shè)備407，再有混頻器410中降頻變頻，最后在混頻器412及414中降頻變頻到正交基帶。模擬I和Q通道被數(shù)字化415和416，送到處理器421，其中解調(diào)417，去插入418，解碼419及CRC編碼被檢驗(yàn)420，所有十個(gè)終端的回程包是并行處理的。然后，十個(gè)回程消息被送到數(shù)據(jù)變換器401，將對(duì)它們格式化，以便通過(guò)調(diào)制解調(diào)器400，在地面線路12，500上送到包處理中心13。
在包處理中心13，出入口服務(wù)器501將接收此十個(gè)消息，將它們發(fā)往包路由模塊505，包路由模塊505將確定十個(gè)消息所預(yù)定的VAR，準(zhǔn)備發(fā)往VAR的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)將通過(guò)出入口服務(wù)器501，沿地面線路502送到VAR14。VAR將辨認(rèn)數(shù)據(jù)打算送往的用戶并送出數(shù)據(jù)。
除了可能要等待終端下一個(gè)喚醒周期的到來(lái)外，本過(guò)程將在20秒以內(nèi)完成，該運(yùn)輸公司將得到第一份每小時(shí)的溫度報(bào)告。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)發(fā)覺，所描述的網(wǎng)絡(luò)出入方案并不需要在地面站與遠(yuǎn)程終端之間周期性進(jìn)行通信，這樣就允許終端可以有任意長(zhǎng)的不動(dòng)作周期。在此周期內(nèi)，終端只需要不經(jīng)常地完成喚醒，譬如說(shuō)，在一個(gè)短的周期內(nèi)一天三次去監(jiān)聽，確定在分配給它的時(shí)隙中，是否有個(gè)信號(hào)對(duì)它尋址，這種方案的結(jié)果是延長(zhǎng)了電池的壽命。
所描述的系統(tǒng)也提供在空中改變終端參數(shù)以及調(diào)節(jié)終端內(nèi)部時(shí)鐘的能力。此外，它也允許有效利用可得的衛(wèi)星帶寬。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，包括一個(gè)控制站，和許多廣泛分散的遠(yuǎn)程終端，這些終端具有動(dòng)作模式，在此期間它們能夠發(fā)送與接收數(shù)據(jù)包，還具有睡眠模式，在此期間它們是不動(dòng)作的，所述的控制站及每個(gè)所述的遠(yuǎn)程終端能夠從事數(shù)據(jù)包通信，在TDM前向通路上是從控制站到終端，在插入式多址回程通路上是從終端到控制站。每個(gè)遠(yuǎn)程終端有一個(gè)地址及在前向通路上預(yù)先分配的特定時(shí)隙，在此期間可由控制站尋址，每個(gè)所述終端包括一個(gè)可工作在睡眠模式的定時(shí)器，使終端可在其預(yù)先分配的時(shí)隙期間周期性地進(jìn)入動(dòng)作模式，和一個(gè)處理器，用以解釋在前向通路上接收到的數(shù)據(jù)包，和所述的控制站包括一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，用以存貯分配給各種遠(yuǎn)程終端的時(shí)隙，根據(jù)需要發(fā)送的裝置，將數(shù)據(jù)包編址到在前向通路上在它們所分配的時(shí)隙中的特定終端和在插入式回程通路上，在時(shí)隙中從終端接收數(shù)據(jù)包的裝置
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中每個(gè)終端有一個(gè)唯一的地址。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中將一個(gè)子集的終端分配到前向通路上的每一個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙攜帶許多時(shí)分多路復(fù)用的數(shù)據(jù)包，每個(gè)包括一個(gè)地址段，它可被單獨(dú)編址到指定該時(shí)隙的任何一個(gè)或全部終端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一個(gè)所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中所述的控制站包括在所述的前向通路的至少幾個(gè)時(shí)隙中發(fā)送同步包的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中在每個(gè)終端的處理器在動(dòng)作模式期間，對(duì)在前向通路上被發(fā)送的包作出響應(yīng)，用以對(duì)終端再同步。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一個(gè)所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中所述的前向和回程通路應(yīng)用等級(jí)式幀結(jié)構(gòu)，所述的時(shí)隙是組成最低階的幀的子幀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一個(gè)所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中，在所述的回程通路中的時(shí)隙攜帶應(yīng)用碼分多址格式多路復(fù)用的包。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一個(gè)所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中在所述的回程通路中的時(shí)隙相對(duì)于在前向通路中所分配的時(shí)隙有預(yù)先規(guī)定的時(shí)間偏移。
9.根據(jù)在權(quán)利要求8的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中所述的預(yù)先規(guī)定的時(shí)間是整數(shù)個(gè)所述時(shí)隙。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一個(gè)所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述終端的處理器有一個(gè)本地的中斷，用于將所述的終端置入動(dòng)作模式，這樣，它就能響應(yīng)本地的請(qǐng)求，用隨機(jī)存取的方式在所述的插入式回程通路上鈄數(shù)據(jù)發(fā)往所述的控制站。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一個(gè)所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中，除了所述的動(dòng)作模式外，每個(gè)所述的終端有一個(gè)半動(dòng)作模式，在此期間，處理器是動(dòng)作的，動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)度剛好夠從到來(lái)的信號(hào)中提取同步包，用來(lái)對(duì)終端再同步。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中所述的處理器組成控制終端運(yùn)行的微控制器的一部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中所述的定時(shí)器周期性地喚醒所述的微控制器，要比所述的終端被編程進(jìn)入動(dòng)作或半動(dòng)作模式更頻繁些，按照在終端中存貯的程序所述的微控制器被確定，是否是該將終端進(jìn)入動(dòng)作或半動(dòng)作模式的時(shí)間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中所述的微控制器對(duì)在所述的前向通路上接收到的命令作出響應(yīng)，改變它在動(dòng)作模式中的次數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13中所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中所述的喚醒模式每秒出現(xiàn)幾次。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一個(gè)所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中所說(shuō)的前向與回程通路是通過(guò)衛(wèi)星行進(jìn)的，所說(shuō)的控制站包括一個(gè)與所述的衛(wèi)星通信的地面站。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中所述的控制站還包括一個(gè)包處理中心，用于對(duì)發(fā)往衛(wèi)星的數(shù)據(jù)格式化和對(duì)從衛(wèi)星接收到的數(shù)據(jù)去格式化。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)庫(kù)位于所述的包處理中心。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中所述的衛(wèi)星是多重波束衛(wèi)星，所述的控制站存貯每個(gè)終端所在的波束的數(shù)據(jù)，所述的發(fā)送裝置在它所分配到的時(shí)隙中和它所在的波束上將數(shù)據(jù)發(fā)送到終端。
20.一種在無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)中使用的遠(yuǎn)程終端包括一個(gè)控制站和許多廣泛分散的遠(yuǎn)程終端，它具有動(dòng)作模式，在此期間它們能夠發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包，具有睡眠模式，在此期間它們是不動(dòng)作的，所述的控制站及每個(gè)所述的遠(yuǎn)程終端能夠從事數(shù)據(jù)包通信，在控制站與終端之間是在前向TDM通路上進(jìn)行，在終端與控制站之間是在插入式擴(kuò)譜多址回程通路上進(jìn)行通信，每個(gè)所述的遠(yuǎn)程終端有一個(gè)地址及預(yù)先分配的時(shí)隙，在此期間可被所述的控制站尋址，所述的遠(yuǎn)程終端包括發(fā)送與接收信號(hào)的電子單元，可在各自的回程與前向通路上向控制站發(fā)送和接收來(lái)自控制站的信號(hào)；一個(gè)定時(shí)器，可工作在所述的睡眠模式周期，使所述的終端在預(yù)先分配的時(shí)隙期間周期性地進(jìn)入動(dòng)作模式，一個(gè)處理器，用于解釋在所述分配的時(shí)隙期間所接收到的數(shù)據(jù)及對(duì)在所述的回程通路上發(fā)送的發(fā)出數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化；以及對(duì)在前向通路上接收到的包作出響應(yīng)，對(duì)定時(shí)器復(fù)位的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的遠(yuǎn)程終端，進(jìn)一步包括一個(gè)本地振蕩器，用于在所述的回程與前向通路上發(fā)送與接收包的終端中產(chǎn)生必需的頻率，所述的本地振蕩器按著所述的同步包而被重新同步。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的遠(yuǎn)程終端，其中所述的處理器準(zhǔn)備在插入式回程通路上以CDMA格式傳送的發(fā)出包。
23.根據(jù)權(quán)利要求20中所述的遠(yuǎn)程終端，其中所述的處理器包括將所述的終端放入動(dòng)作模式的裝置，以響應(yīng)在回程通路上用隨機(jī)存取方式將數(shù)據(jù)送往控制站的一種本地的請(qǐng)求。
24.根據(jù)權(quán)利要求23中所述的遠(yuǎn)程終端，其中所述的處理器包括一種貯存的程序，用于控制終端的運(yùn)行，在網(wǎng)絡(luò)有沖突的情況下將發(fā)出包延時(shí)，使網(wǎng)絡(luò)通信量降至最低。
25.根據(jù)權(quán)利要求20至24中任何一個(gè)所述的遠(yuǎn)程終端，還包括一個(gè)天線單元，它包括一個(gè)L-頻段的微帶天線，能接收至少1575.42MHZ的信號(hào)，和在1525至1559MHZ范圍內(nèi)的信號(hào)。
26.根據(jù)權(quán)利要求20至25所述的遠(yuǎn)程終端，還包括一個(gè)聯(lián)到所述的天線單元上的GPS單元，產(chǎn)生指明終端位置的數(shù)據(jù)，在回程通路上返送到控制站。
27.根據(jù)權(quán)利要求20至26任一個(gè)中所述的遠(yuǎn)程終端，其中所述的處理器對(duì)在前向通路上接收到來(lái)自控制站的命令作出響應(yīng)，改變處于動(dòng)作模式的終端所在的時(shí)隙。
28.根據(jù)權(quán)利要求20至27的任一個(gè)所述的遠(yuǎn)程終端，除了所述的動(dòng)作模式外，還有一種半動(dòng)作模式，所述的處理器在所述的半動(dòng)作模式中動(dòng)作的有效的時(shí)間長(zhǎng)度剛好足夠提取在前向通路上到來(lái)的信號(hào)中的同步包，并將所述的終端重新同步。
29.根據(jù)權(quán)利要求20至28的任何一個(gè)所述的遠(yuǎn)程終端，其中所述的處理器是微控制器，所述的定時(shí)器喚醒所述的微控制器要比終端進(jìn)入動(dòng)作或半動(dòng)作模式更頻繁些，以便所述的微控制器可確定是否是該進(jìn)入動(dòng)作或半動(dòng)作模式的時(shí)間。
30.一種用于無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)的控制站，所述的數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)包括所述的控制站及許多廣泛分散的遠(yuǎn)程終端，這些終端具有一種動(dòng)作模式，在此期間它們能夠發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包，還具有一種睡眠模式，在此期間它們是不動(dòng)作的，所述的控制站及每個(gè)遠(yuǎn)程終端能夠從事數(shù)據(jù)包通信，在控制站與終端之間是在TDM前向通路上進(jìn)行，在終端與控制站之間是在插入式擴(kuò)譜多址回程通路上通信，每個(gè)所述的遠(yuǎn)程終端有一個(gè)地址及可與所述的控制站通信的分配時(shí)隙，所述的控制站包括一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，用來(lái)貯存分配到各種遠(yuǎn)程終端的時(shí)隙；根據(jù)需要發(fā)送數(shù)據(jù)包的裝置，能在它們所分配的時(shí)隙中以TDM格式編址到特定的終端；和解釋數(shù)據(jù)包的裝置，這些數(shù)據(jù)包是在插入式擴(kuò)譜回程通路的時(shí)隙中接收到的。
31.根據(jù)權(quán)利要求30中所述的控制站，包括一個(gè)地面站，用于通過(guò)衛(wèi)星建立所述的前向和回程通路；及一個(gè)包處理中心，用于對(duì)在前向TDM通路上傳送的包格式化及對(duì)在回程插入式擴(kuò)譜通路上收到的包進(jìn)行去格式化。
32.根據(jù)權(quán)利要求30中所述的控制站，其中所述的數(shù)據(jù)庫(kù)是位于所述的包處理中心。
33.根據(jù)權(quán)利要求30中所述的控制站，進(jìn)一步包括一個(gè)CDMA處理器，用于接收在回程通路的時(shí)隙中來(lái)自終端的CDMA格式的數(shù)據(jù)包。
34.根據(jù)權(quán)利要求31中所述的控制站，其中所述的包處理中心包括產(chǎn)生數(shù)據(jù)包的裝置，以通知被尋址的終端改變參數(shù)，如它所分配的時(shí)隙。
35.一種無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，包括一個(gè)控制站及許多廣泛分散的遠(yuǎn)程終端；建立從控制站到終端的前向TDM通路的裝置；和建立從終端到控制站的插入式多址擴(kuò)譜回程通路的裝置，以便在控制站和任何終端之間進(jìn)行選擇性的數(shù)據(jù)包通信。
36.根據(jù)權(quán)利要求35中所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中所述的TDM通路和所述的插入式多址擴(kuò)譜回程通路具有相同的幀結(jié)構(gòu)，在回程通路上的包是用擴(kuò)譜技術(shù)多路復(fù)用的，在時(shí)隙方面與在前向通路上傳送時(shí)分多路復(fù)用的時(shí)隙是相對(duì)應(yīng)的。
37.根據(jù)權(quán)利要求36中所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中所述的插入式多址回程通路是CDMA通路。
38.根據(jù)權(quán)利要求37中所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中在回程的時(shí)隙是與TDM前向通路的幀結(jié)構(gòu)同步的。
39.根據(jù)權(quán)利要求38中所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中所述的回程時(shí)隙相對(duì)于相應(yīng)的TDM前向通路的幀有一個(gè)預(yù)先規(guī)定的偏移。
40.根據(jù)權(quán)利要求35至39的任何一個(gè)的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中所述的前向與回程通路具有等級(jí)式幀結(jié)構(gòu)，所述的時(shí)隙構(gòu)成子幀，形成在等級(jí)式結(jié)構(gòu)中最低階的幀。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中所述的等級(jí)式幀結(jié)構(gòu)包括超幀，多重幀，幀，和子幀，其長(zhǎng)度是逐漸減少的。
42.根據(jù)權(quán)利要求35至41的任何一個(gè)的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中所述的前向通路中的時(shí)隙包含同步包，所述的遠(yuǎn)程終端包括對(duì)所述的同步包作出響應(yīng)的裝置，以便將它們的內(nèi)部鐘重新同步。
43.一種無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，包括一個(gè)控制站及許多廣泛分散的遠(yuǎn)程終端；通過(guò)多重波束點(diǎn)覆蓋衛(wèi)星建立從控制站到終端的前向TDM通路的裝置；建立從終端到控制站的插入式多址擴(kuò)譜回程通路的裝置，以允許在控制站與任何終端之間進(jìn)行選擇性的數(shù)據(jù)包通信，所述的終端組在所述的幀結(jié)構(gòu)中分配有特定的時(shí)隙，在此期間它們可被所述的控制站尋址，所述的控制站包括用于存貯關(guān)于所述的時(shí)隙分配的數(shù)據(jù)以及用于辨認(rèn)每個(gè)終端預(yù)計(jì)要被安置的波束的裝置。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中每個(gè)終端包括確定終端所安置的波束以及如果它的波束改變了可對(duì)控制站注冊(cè)的邏輯電路。
45.根據(jù)權(quán)利要求43或44中所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中控制站包括控制其工作頻率的裝置，這樣它在任何給定的時(shí)間僅從一個(gè)衛(wèi)星波束接收，被處理的波束跟隨著前向信號(hào)所發(fā)往的波束有一個(gè)延時(shí)，這取決于前向與回程通路幀結(jié)構(gòu)之間的偏置量。
46.一種無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，包括一個(gè)控制站及許多廣泛發(fā)散的遠(yuǎn)程終端；通過(guò)多重波束點(diǎn)覆蓋衛(wèi)星，建立從控制站到終端的前向TDM通路的裝置；建立從終端到控制站的插入式多址擴(kuò)譜回程通路的裝置，以允許在控制站與任何終端之間進(jìn)行有選擇性的數(shù)據(jù)包通信。
47.一種無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，包括一個(gè)控制站及許多廣泛分散的遠(yuǎn)程終端；建立從控制站到終端的前向TDM通路的裝置；和建立從終端到控制站的插入式多址擴(kuò)譜回程通路的裝置，以允許在控制站與任何終端之間進(jìn)行有選擇性的數(shù)據(jù)包通信，所述終端的組被分配有特定的時(shí)隙，在此期間它們可被所述的控制站尋址，所述的控制站分配所述的時(shí)隙，這樣可將動(dòng)作周期擴(kuò)展到一整天。
48.根據(jù)權(quán)利要求47中所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，進(jìn)一步包括控制終端接收命令的時(shí)間與發(fā)送其響應(yīng)返回控制站的時(shí)間之間的延時(shí)的裝置。
49.根據(jù)權(quán)利要求48中所述的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，其中在所述的前向通路上發(fā)送的數(shù)據(jù)包有一個(gè)溢出標(biāo)志，用來(lái)指明在后繼的時(shí)隙中有附加數(shù)據(jù)正被發(fā)送，所述的控制站進(jìn)一步包括對(duì)終端尋址的消息擴(kuò)譜在兩個(gè)或兩個(gè)以上子幀上，并設(shè)置所述的溢出標(biāo)志，以通知終端，消息可被擴(kuò)譜在幾個(gè)子幀上，以便緩和系統(tǒng)中的沖突的裝置。
50.根據(jù)在權(quán)利要求47至49的任何一個(gè)的無(wú)線數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，包括一種裝置，用于對(duì)回程通路的特定終端加上回程優(yōu)先權(quán)或分配更多的回程子幀以緩和回程通路中的沖突。
全文摘要
一種雙向衛(wèi)星通信系統(tǒng),包括使用便于終端低功耗的進(jìn)網(wǎng)協(xié)議與一組遠(yuǎn)程終端進(jìn)行通信的地面站。該地面站在一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星信道上產(chǎn)生TDM前向通路數(shù)據(jù)包傳輸,并對(duì)在一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星信道上多路并行回程通路插入CDMA包傳輸進(jìn)行檢測(cè),去擴(kuò)展和譯碼。它通過(guò)導(dǎo)線連接與包處理中心通信,后者主要是將回程通路數(shù)據(jù)包送給終端用戶并接收來(lái)自終端用戶的前向通路數(shù)據(jù)包。該遠(yuǎn)程終端當(dāng)一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星信道上前向通路TDM傳輸時(shí)進(jìn)行接收、處理和動(dòng)作,并產(chǎn)生在一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星信道的回程通路上插入擴(kuò)展譜CDMA傳輸。根據(jù)系統(tǒng)進(jìn)網(wǎng)協(xié)議,該遠(yuǎn)程終端與本地?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)源和/或通路進(jìn)行通信,進(jìn)入睡眠模式以減少終端的功率損耗,和進(jìn)入衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號(hào)H04B7/216GK1207839SQ96199777
公開日1999年2月10日 申請(qǐng)日期1996年11月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月7日
發(fā)明者H·C·豪格利, W·R·西 申請(qǐng)人:維斯塔電信公司