[发明专利]低地球轨道分布式信关通信系统

说明书

本发明申请涉及Robert A.Wiedeman于12/19/96提交的未决U.S.专利申请S.N.08/772,073，题为“INTERACTIVE FIXED AND MOBLIESATELLITE NETWORK”。

本发明一般涉及卫星通信系统，而且更特别地涉及结合地面用户终端使用卫星星座的卫星通信系统。

通常称为有线环路计划(WLP)的通信系统已实施或建议给地球的各个区域提供基本通信系统或扩增现有系统。但是，WLP系统必须做精确规划，在开创业务时为了得到线路和环境考虑的权利可能会拖延很长的时间，具有很高的成本/用户比，容易受到来自自然灾害、偷窃、以及政策不稳定带来的损失，而且也具有很高的前期成本。

为了避免或减少这种问题，引入了无线本地环路(WLL)地面通信系统，特别是用于发展中国家。无线本地环路系统避免了WLP系统固有的一些问题，但是由于其覆盖区域一般较小而且需要很多的“服务小区”或基站来提供足够的覆盖，实现起来仍然比较昂贵。

因此需要提供一种克服WLP系统固有问题的WLL通信系统，同时也克服现有WLL系统固有的问题。

而且，由于互连网Internet的广泛使用，商业以及其它用户越来越多地建立TCP/IP协议网络。目前，显然TCP/IP很可能不仅会继续盛行，而且需要在卫星网络上操作。ACT(先进通信技术卫星AdvancedCommunications Technology Satellite)上的几个实验已经表明TCP/IP协议限制了吞吐量，而且分析表明这是由于实现文件传输协议的TCP的窗口大小以及TCP的“Slow Start”算法所引起的。可能会开发另一种协议使用TCP/IP来有效地传输信息(特别是用于卫星)，但是使用TCP/IP地面版本正在遍布世界开发的设备安装基站预计要主宰很多年。

因此也需要提供一种基于卫星的通信系统，克服基于卫星系统中使用传统TCP/IP和其它网络协议所固有的问题。

本发明的第一个目的是提供一种增强的无线本地环路通信系统，在WLL终端和地面通信系统之间、通过卫星通信系统提供单跳连接。

本发明的第二个目的是提供一种增强的无线本地环路通信系统，在第一WLL业务区域内的WLL终端和置于第二WLL业务区域内的WLL终端之间、通过卫星通信系统提供单跳连接。

本发明的另一个目的是提供具有一个或多个WLL业务区的卫星WLL系统，这些业务区位于地区业务区内，并结合卫星通信系统，提供自动处理进出地区业务区的通信业务的虚拟信关。

本发明的另一个目的是提供基于卫星、为一个或多个本地化的网络区域服务的通信系统，例如一个或多个WLL业务区、WLP业务区、以及局域网(LAN)业务区，并且为固定和移动的终端均提供服务。

通过根据本发明实施例的方法和设备来克服前述的以及其它的问题并实现发明的目的，其特征在于卫星无线本地环路(SWLL)系统消除了WPL和WLL系统中固有的大多数问题。根据本发明的SWLL系统能够使自身适配于系统的增长而不需要一般所采取的不精确的用户市场预测研究，一旦卫星系统到位就可以很快发展起来，具有很低的成本/用户比，而且对于SWLL系统所服务的群体或社会来讲投资很低。

本发明讲述一种通信系统、以及在该通信系统中操作的方法，其特点是包括一个卫星通信系统部分，由在地球表面投下多个波束的至少一个卫星组成。卫星通信系统部分还包括至少一个地面卫星信关，双向地连接于至少一个卫星并且也连接于地面通信系统。在该通信系统中，从一个或多个卫星投射到地球表面的一个或多个重叠波束定义了一个区域，在该区域内至少安置了一个无线本地环路(WLL)业务区。这个区域这里也称之为地区业务区(RSA)。该通信系统还包括一个地面通信部分，由至少一个WLL基站组成，能够与WLL业务区内的多个WLL用户终端双向地通信。地面部分还包括双向地连接于WLL基站和至少一个卫星的虚信关。虚信关响应地面卫星信关，为了双向地连接去或自进出WLL业务区的单个WLL用户终端的通信，暂时代理卫星系统资源的控制。

虚信关还双向地连接于一个发射机，用于向一个或多个WLL用户终端发射寻呼和广播消息中的至少一个。寻呼和广播消息由虚信关通过至少一个卫星从地面卫星信关接收。

当结合所附的附图阅读随后的详细发明描述时，发明上述的以及其它的特性会变得更加清楚，其中：

图1A-1E是用于解释地区业务区概念、以及地区业务区与WLL业务区关系的图；

图2A-2C是用于解释卫星通信系统中信号所经历的各种传播延迟的图；