[发明专利]移动卫星用户信息请求系统和方法

说明书

本发明总体上涉及具有移动的用户的通信系统，尤其是涉及以卫星为基础的通信系统，其中移动用户终端通过至少一个卫星连接至地面通信系统。

移动通信系统，尤其是采用地球轨道卫星群集的全球移动通信系统，可能会呈现对试图连接至一个或多个卫星或者维持连接至一个或多个卫星的用户的阻碍和遮挡。卫星将双工用户RF信号中继至地面上的网间连接器，以便进一步连接至例如公共交换电话网络(PSTN)。但是，如果给定的用户至一个或多个卫星的接入被阻碍，用户可能无能力登记于系统而启动或接收呼叫或者继续正在进行的呼叫。这种问题尤其会出现在用户是移动用户并且正在相对于可能的RF遮挡物例如叶类遮挡物和建筑物的情况下。

采用公知的移动用户卫星系统尤其是地球同步卫星系统，通常只有一个卫星处于用户的视野中。另外，卫星在赤道上或其附近的位置决定了从用户至卫星的方向。在北半球，这个方向总体上是向南的。

但是，通信、计算机和小型卫星技术的新进展已使得能够提出卫星群集的概念，其中在地球表面的大部分中，至少两个卫星可以处于任何位置的视域中。此外，采用码分多址(CDMA)的手持用户终端的发展已使得利用分集技术作为减少用户的遮挡和阻碍手段的多卫星覆盖成为可能。例如，用户终端可以通过同时处于视域中的LEO卫星群集的两个或多个卫星同时维持连接。

在发展例如低地球轨道(LEO)卫星的群集时存在的一个问题是，为使其具有最大的能力来通过一个或多个卫星建立或维持通信，用户通常不能直接获知其应面对的或移往的最佳方向。这是因为卫星相对于用户是移动的，而且在任一给定的时间，相对于用户而言，卫星可能不位于某个预定的且大致恒定的方向上(即，在地球同步卫星情况下处于南方)。

对于一个地球轨道卫星的群集(在非极轨道中)，可以发现，天空中的用户将能“看见”卫星的部分是纬度的函数。在赤道上(0(纬度)，天空由卫星轨道均匀地覆盖，而在北纬约70(处，只有在北部天空的很小一部分中，用户可以看见卫星。对于中等的纬度，不能发现卫星的区域(这里称为“掩星区”)的大小随靠近赤道而逐渐变小。对于环形的轨道而言，南纬情况是北纬情况的镜象。

此外，在典型情况下，除了无卫星穿过的区域外，可以发现多种信号阻碍物，例如建筑物、公共设施桩柱、树等。很显然，在任一给定的时间，对于传送地面用户和一个或多个卫星之间的通信而言，只有天空的一部分是最佳的。

如果用户位于建筑物内，这个问题将是复合的，因为在卫星和用户终端之间的前向链路上使用的较高频率(例如S-频带)将不能正常地穿透建筑物内的任何大的距离。结果，如果用户靠近可以“看见”卫星的建筑物窗子，用户将能体验到更好的链路质量。

可以想象，如果用户总是靠近面向南的窗子(在北半球)，那么将总会体验到最好的链路质量。但是，情况并非如此。例如，假设用户与两个卫星的分集相关(即，通信同时由两个卫星传输)并且这些卫星处于视域中。根据所使用的两个卫星，在一种情况下，面向西南的窗子可能是最佳的，而对于第二种情况来说，面向东南的窗子可能是最佳的。在任何一种情况下，面向北的窗子最可能提供最差的链路质量(不存在信号反射表面的某种意外的方位)。

因此，本发明的目的是要提供辅助移动通信卫星系统的用户接入、启动和接收以及维持呼叫的方法和设备。

本发明的方法和设备克服了上述的和其他的问题，并且实现上述目的，该方法和设备使得用户能够获知其可利用的一个或多个“最佳”卫星的方向。这个信息使用户能够在任何特定的时间改变其位置来充分利用一个或多个“最佳”卫星，以便增强接入、启动和接收、以及完成呼叫的能力。这个信息可以由服务系统提供，并可以由用户采用来在一定时间内选择例如位于建筑物东侧的位置、移向面朝东南的窗子、或者采取某种动作增强用户至卫星通信系统的连接能力。

本发明的教导利用了这样的事实，管理用户终端所在服务区域的网间连接器知道用户终端的位置(经度和纬度)，并且可以从卫星星历表数据计算用户终端视域中的所有卫星的位置和垂直角度。另一种方法是，网间连接器可以将卫星星历表数据发送给用户终端，用户终端随后可以计算视域中的卫星的位置和垂直角度。网间连接器还可以根据存储的地理图知道与用户终端的位置相关的地势。在这种情况下，网间连接器可以在前向链路上向用户终端发送信息，通知用户终端根据当前的和/或预期的卫星位置采取某种行动改善链路质量或使链路质量最佳。这个信息由用户终端控制器接收和解码，并且可以通过显示或者其他方式告知用户。