[发明专利]使用上行帧格式按需提供卫星带宽的系统用于平滑和减缓抖动并动态地改变争用信道与数据信道的数目

说明书

本申请书要求在1999年3月4日提交的临时的美国专利申请系列号第60/122,641号的权益．

对相关申请的交叉参照：

在下列共同未决的临时的美国专利申请中公开了相关主题的材料：共同未决的临时的美国专利申请系列号第60/156,806号，题为“向具有不同的传送选项的不同类型的用户提供按需分配带宽的高速，宽带多媒体业务的卫星系统”；共同未决的临时的美国专利申请系列号第60/157,096号，题为“在具有不同类型的用户和传送选项的宽带多媒体卫星系统中用于上行传输的方法与装置”；以及共同未决的临时的美国专利申请系列号第60/156,845号，题为“在具有不同类型的用户和传送选项的宽带多媒体卫星系统中用于下行传输的方法与装置”；所有各项申请书都在1999年9月30日提交，并且每一篇的全部内容都作为参考文献被专门地收入本文。

发明领域：

本发明涉及一个用于向一条卫星上行链路按需提供带宽的系统。更具体地说，本发明涉及一个按需提供带宽的系统，它使用一个动态数目的争用信道，各卫星终端可以使用这些信道来请求带宽，在星上对各项带宽请求进行排队，以及一种有助于平滑与减缓抖动的帧格式。

发明背景：

在一个卫星通信系统中，按需分配带宽(BOD)是有利的，因为它能更有效地使用卫星的上行链路资源，并相应地增加上行链路容量以及可用带宽。在确定一个卫星通信系统的效益时，带宽效率，特别是上行的带宽效率，是一个重要因素。当上行效率接近100％时，通常下行效率就成为一个问题。

已经提出了多种BOD卫星通信系统。在一个常规的BOD卫星系统中，由系统操作员配置一个预分配数目的争用信道和数据信道，并且这是一种永久性的分配，直到它们被重新配置为止。由于对各争用信道的需求可能发生变化，所以这样一种设计是不利的。由于当对各争用信道的需求降低时，各争用信道可能被用于数据业务，所以使用这样一种设计的一个卫星通信系统对上行带宽的使用是低效率的。

其他常规的BOD类型的通信系统仅支持恒定比特率的各项请求。请求一个恒定比特率的各用户终端被分配一条数据信道的各永久部分，直到该用户终端请求终结此次分配为止。一个用户终端需要上行带宽，用以发送一个文件，因此请求一个确定的比特率，发送该文件，并且随后发送一条解除分配消息，以终结此次分配。由于为了建立和解除分配各临时信道，增加了消息量，只能适用于较小突发脉冲性的通信业务，所以这种方案是不利的。

常规的按需分配带宽的通信系统响应于一项带宽请求，通常经由一次单独的分配来分配带宽。因此，若全部的带宽请求不能被满足，则用户终端必须提出各项附加的带宽请求，以便获得针对前面的各次带宽请求中未满足的部分的一次分配。

因此，需要这样一种BOD通信系统，它能有效地处理各种按高低排序的比特率请求的分配和解除分配，以及针对较大突发脉冲性的通信业务的各项容量型请求。还需要这样一种BOD通信系统，它能克服上述各常规系统的其他缺点，例如将各信道动态地用于各数据信道或各争用信道。还需要这样一种BOD通信系统，它能更有效地填充各上行数据信道，使之适应临时的比特率请求，即，针对各项突发脉冲性业务的各项容量请求以及恒定比特率的各项请求，并提供不同等级的业务质量。还需要这样一种BOD通信系统，它能产生多种带宽分配，以便在一个周期性的基础上满足一种带宽请求，而不是向一个正在请求的卫星终端提供当时可用的不管什么带宽并要求该卫星终端去重新请求该项带宽请求中已分配的部分。

本发明的概要：

借助于本发明的卫星通信系统，上述各种BOD通信系统的缺点得以克服，并且许多优点得以实现。一个卫星载荷与各卫星终端配合工作，以便动态地将各上行信道用作各争用信道或各数据信道。随着数据信道使用率的降低，各争用信道的数目将增加，使得对上行带宽出现峰值需求时，能有更多的数据信道可供使用。

根据本发明的一个方面，各卫星终端被编程，以便向卫星载荷发送各项速率请求或各项容量请求。卫星载荷处理各项带宽请求，并经由一次下行小区广播，向各卫星终端分配在各上行帧中的各时隙。

根据本发明的另一个方面，各卫星终端被编程，以便根据一种或多种编号方案，将经由该卫星接收的各时隙分配转换为在一帧中的其他各时隙的位置。各种编号方案被这样选择，使得各分组在时间上尽可能均匀地分布于一个上行帧中。相应地，使用一种编号方案可以限制抖动，减少切分并使去切分变得不复杂。由于卫星在每一个上行帧中的各时隙上处理各分组，所以在卫星上的处理效率也得以提高。