[发明专利]具有增加的通信容量的卫星系统和增加卫星系统容量的方法

说明书

本发明公开了一种具有增加通信容量的多个卫星的卫星系统以及用于增加卫星系统容量的方法。对于由信噪比确定的给定频谱效率，可以通过增加更多的带宽来增加传输到用户终端的数据量。带宽增加通过以下一项或多项方法：间隙网关波束，信道堆叠和容量折叠。所述系统和方法包括：具有第一覆盖区域的最小集卫星网络门户(SNP)、具有与设置在多个卫星中的至少一个上的至少两个网关天线中的第一个天线建立的第一带宽的第一通信链路、具有第二覆盖区域的间隙SNP、以及具有与设置在至少一个卫星上的至少两个网关天线中的第二个天线建立的第二带宽的第二通信链路，其中第二覆盖区域与第一覆盖区域的至少部分重叠。

相关申请的交叉引用

本案要求2015年10月28日提交的美国专利申请62/247,611的优先权，其通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及卫星系统。

背景技术

非同步卫星系统包括在地球同步轨道以外的高空(大约距地球表面36,000公里)绕地球运行的一组或一群卫星。由于非同步卫星的轨道较低，处于低地球轨道(LEO)的非同步卫星系统比地球同步卫星系统具有更小的传播损耗和更少的传播延迟。因此，这种卫星比地球同步卫星更适合交互通信，如网络服务。

地球同步卫星系统与地球的自转周期相同，因此从地球观测，其出现在天空中的固定位置处。非同步卫星以相对较高的速度移动，因此对于地球上的观测者，其在空中从地平线向地平线经过。由于非同步卫星和地球之间的相对移动，这种卫星在地球用户终端的范围内进出。因此这些终端必须将其通信链路从一个卫星切换到另一个(即切换)以实现连续的通信。

在一些系统中，从卫星到用户终端的无线电传输是以瞄准不同方向的多个独立波束的形式。因此，除了地球上的用户终端要应付在多个卫星之间的切换之外，当卫星的覆盖区域移过特定的用户时，各个卫星的各个波束之间存在切换。

与任何EPFD(等效功率通量密度)和波形问题分开的这种卫星系统的数据吞吐量是功率和MHz/Km²覆盖范围的函数。对于给定“比特/秒/Hz的带宽(bps/Hz)”，尽管可以使用功率来提高频谱效率，但是使用理想的充足功率以最高效地操作QPSK(正交相移键控)的比特/赫兹/秒。如果通过算法将功率设置为根据链路预算实现QPSK，接下来要调整的参数以获得更多位的到地面数据是增加MHz/Km2。

发明内容

本发明提供了增加卫星系统的通信容量的方式。

对于由信噪比确定的给定频谱效率，可以通过增加更多带宽来增加传输到用户终端的数据量。根据本指导，使用以下一项或多项增加带宽：

·间隙网关波束

·信道堆叠

·容量折叠

间隙网关波束。在一些实施例中，每个卫星包括用于与SNP(即，陆基网关天线和相关设备)通信的两个网关天线。卫星需要两根天线，以便其在相邻SNP覆盖区域之间移动时进行切换。因此，大多数时候只有一个卫星网关天线是在用的。本发明人认识到，通过添加可以与卫星上的(通常)未使用的网关天线进行通信的另一SNP，如间隙SNP，可以在指定的地理区域上使数据容量翻倍。

信道堆叠。信道化通常在用的卫星网关天线的可用容量，例如分成具有不同离散频率范围的16个信道/信号，这些信道/信号针对适当的收发机作为“用户”波束传送至地面上的用户终端。术语“信道”和“信号”在本公开内容和所附的权利要求书中可互换使用。

使用间隙网关波束(由间隙SNP与其他未使用的网关天线之间的通信产生)，卫星和用户终端之间的通信容量可以通过将来自通常在用的网关波束的16个信道与附加的16个带宽信道(通过间隙波束接收)“叠加”(即求和)来加倍。