[发明专利]低地球轨道通信卫星网关至网关中继系统

说明书

本发明通常涉及通信系统，特别是低地球轨道(LEO)卫星通信系统。

在以前的技术文献中对卫星通信系统作过详细阐述。例如，可以参考1994年4月12日授予Robert A.Wiedman，题为“无线电话/卫星漫游系统”的美国专利No.5,303,286号。也可以参考众多的美国专利、外国专利以及美国专利5,303,286中提到的其它出版物。

这里特别感兴趣的是一类在一个低地球轨道上使用多颗卫星，被称作‘LEO’系统或LEOS的卫星通信系统，LEOS的特点在于地面上信号“覆盖区”(footprints)的活动模式，每个“覆盖区”对应绕地球旋转的一个特定卫星发送和接收的一个或多个波束的覆盖区域。卫星与可以被称作‘网关’的地面站进行通信。

常见的情况是一个LEO卫星星座的两颗或多颗卫星有重叠的覆盖区。重叠覆盖区的存在使得地面接收机能够同时通过一组覆盖区重叠的卫星接收或发送一个通信信号。对于一个通过一组卫星接收同一信号的多个样本的接收机，多径衰落和信号阻塞的影响能大大降低。这方面可以参考1993年8月3日授予StephenA.Ames，题为“中继站分集扩频通信系统”的美国专利No.5,233,626号，此处该文献被整个收入以作参考。

采用中继站分集的通信系统通常使用扩频(SS)技术，还可能使用码分多址(CDMA)作为调制方案以使通信容量最大。在这种系统中要求使卫星覆盖区和产生的任何内部波束有最大可能的重叠以最大限度地使用分集技术解决衰落和阻塞。    

本发明着眼于对LEO卫星通信系统中重叠覆盖区的一种特殊运用，以提高系统的总体连通性，从而实现宽带业务。特别的是，本发明使用位于至少两颗卫星重叠覆盖区内的至少一个地面LEOS中继站，以将来自第一覆盖区对应的网关的一次通信转发到对应第二覆盖区的网关。这样提供的一组LEOS中继站可以使通信，例如语音通信，通过一组覆盖区和网关选择路由从而绕过了很大部分的底层地面通信系统。

更具体的是，本发明将一个地面转发站用于一组低地球轨道(LEO)通信卫星，每颗卫星都有一个对应的地面覆盖区。该中继站包括一个第一收发机，用于接收来自第一覆盖区对应的第一LEO通信卫星的下行链路信号和在上行链路上把接收信号发送到其对应的第二覆盖区与第一覆盖区重叠的第二LEO通信卫星上。中继站还包括一个第二收发机，用于接收来自第二覆盖区对应的第二LEO通信卫星的下行链路信号和在上行链路上把接收信号发送到对应第一覆盖区的第一LEO通信卫星上。中继站还包括解调从第一LEO通信卫星接收的呼叫请求信号的解调器；以及从解调后的呼叫请求信号中分离呼叫目的地信息和选择接收上行链路信号的LEO通信卫星的控制器。

在本发明的优选实施例中，解调器包括对从第一LEO通信卫星接收的扩频信号进行解扩和跟踪的电路。

附图简述

参照附图阅读后面关于发明的详细说明时，本发明的上述及其它特点会变得更加明显。这些附图是：

图1是根据本发明当前优选实施例构造和运行的一个卫星通信系统的方框图；    

图2是图1中一个网关的方框图；

图3A是图1中一个卫星通信有效负载的方框图；

图3B说明了对应图1中一个卫星的波束图的一个部分；

图4是说明支持卫星遥测和控制功能的地面设备的方框图；

图5是图2CDMA子系统的方框图；

图6是表示前向链路通信路径的LEO网关至网关中继系统方框图；

图7是表示反向链路通信路径的IEO网关至网关中继系统方框图；

图8是说明根据本发明方法执行的步骤顺序的流程图；

图9是说明使用本发明的第一个例子的方框图；

图10是说明使用本发明的第二个例子的方框图。

图1说明了一个适合与本发明的当前优选实施例一起使用的卫星通信系统10的当前优选实施例。在详细描述本发明之前，将首先对通信系统10进行描述，以对本发明有更全面的了解。

从概念上说，通信系统10可以被分成段1，2，3和4。这里段1被称作空间段，段2为用户段，段3为地面段，段4为电话系统基础设施段。