CN100367688C - 有效各向同性辐射功率统计计算方法 - Google Patents

有效各向同性辐射功率统计计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100367688C
CN100367688C CNB028243099A CN02824309A CN100367688C CN 100367688 C CN100367688 C CN 100367688C CN B028243099 A CNB028243099 A CN B028243099A CN 02824309 A CN02824309 A CN 02824309A CN 100367688 C CN100367688 C CN 100367688C
Authority
CN
China
Prior art keywords
eirp
return link
probability distribution
total
mobile platform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CNB028243099A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1599989A (zh
Inventor
克里斯托弗·J·麦克莱恩
约翰·R·帕尔默
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boeing Co
Original Assignee
Boeing Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Boeing Co filed Critical Boeing Co
Publication of CN1599989A publication Critical patent/CN1599989A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100367688C publication Critical patent/CN100367688C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18502—Airborne stations
    • H04B7/18506—Communications with or from aircraft, i.e. aeronautical mobile service
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/20—Adaptations for transmission via a GHz frequency band, e.g. via satellite

Abstract

一种在系统中控制移动平台的总返回链路发射的EIRP的方法，所述系统向多个移动平台提供数据内容和从多个移动平台获得数据内容，其中每一移动平台经由安装在卫星上的转发器向预定位置发送具有EIRP的返回链路。该方法包括步骤：确定每一移动平台的返回链路的EIRP的概率分布；使用每一移动平台的返回链路的EIRP的概率分布来确定总返回链路发射的EIRP的概率分布；和确定预定概率级别的总离轴EIRP密度包络和总返回链路发射的EIRP的概率分布。

Description

有效各向同性辐射功率统计计算方法
本申请要求于2001年2月27日提交的美国临时专利申请第60/271,797号的权益。
技术领域
本发明通常涉及利用卫星通信向诸如飞机的移动平台提供实况电视节目和双向数据业务的世界范围的系统。特别是，本发明涉及对总发射(aggregateemission)的网络控制，以在通过对离轴(off-axis)EIRP密度计算中的误差的精确核算(accounting)，来在提供改进的数据传输容量的同时，保护同频固定卫星业务(FSS)系统免受干扰。
背景技术
到目前为止，我们的社会和经济日益依赖的宽带数据和视频业务对于在移动平台，如飞机、船只、火车、汽车等上的用户来说，通常不是随意可用的。虽然存在向所有形式的移动平台提供这样的业务的技术，但是过去的方案一般十分昂贵，数据速率低和/或仅仅对非常有限的政府/军队用户市场以及某些高端海事市场(即，巡航船只)可用。
未审结且被分配了美国专利申请序号第09/639,912号的、发明名称为“Method and Apparatus for Providing Bi-Directional Data Services and LiveTelevision Programming to Mobile Platforms(用于向移动平台提供双向数据业务和实况电视节目的装置和方法)”的美国专利申请公开了一种经由一条或多条卫星链路向移动平台上的用户提供实况电视节目和双向数据通信的系统，其公开内容通过引用与本文相结合，就像在本文中对其进行了全面阐述。
由于允许系统保护同频固定卫星业务(FSS)系统免受干扰，所以对总发射的网络控制是该系统的关键因素。特别是，系统负责管理共享FSS转发器的机载终端的总有效各向同性辐射功率(Effective Isotropic Radiated Power，EIRP)发射，以便将总EIRP发射保持在用于给定FSS卫星的运行参数和技术的预定包络内，从而符合经由FSS卫星站监视通信的管理机构(例如，FCC和ITU)的许可要求。对总发射的网络控制一般通过控制进入系统来完成并且改变飞机数据速率。
在总EIRP发射的精确管理中，必须精确模拟每一移动平台的离轴EIRP模式(Pattern)，以及所有移动平台的总发射。模型的精确度受到包括如移动平台瞄准误差(pointing error)、功率控制误差等的误差以及移动平台天线模型的精确度的限制。如后所述，将用于讨论目的的示例移动平台是飞机。然而，本技术领域人员应当理解的是，移动平台也可以是船只、汽车或任何类型的交通工具。
考虑(accounting for)在离轴EIRP密度计算中的误差的最直接方法是保持每一误差的固定容限(margin)，该容限提供达到的高概率(例如99.7％)。例如，通过确定在由99.7％的概率误差带来的离轴EIRP密度中的最大变化来建立瞄准误差容限。由于离轴EIRP密度的变化对飞机的位置和姿态(例如朝向、倾斜、摇摆)敏感，所以为最坏情况下的位置和姿态计算瞄准误差容限。以相同方式(基于最坏情况)计算EIRP密度计算中的每一其它误差源的容限，然后求和以提供全部容限(total margin)。然后为每一发送机计算没有误差的离轴EIRP密度，并且对于转发器，将每一发送的成分(contribution)与全部容限一起进行求和，然后将所得的和与预定门限比较。
该方法具有几个由于使用最坏标准而导致的缺点。当飞机不在最坏情况下的位置和姿态运行期间，基于最坏位置和姿态的容限趋向于比实际需要的大，结果导致了极大降低转发器容量的人为的高误差计算。
由于不可能所有潜在误差同时处于它们的最坏情况，因此对基于最坏情况计算的各个误差进行求和趋向于产生大于所需要的每一移动平台的全部误差(total errors)。而且，当一个以上的移动平台共享转发器时，使用该转发器的多个移动平台的每一个的误差不可能同时都以它们的极值运行。因此，当将基于最坏情况的保守固定误差率重复覆盖在该系统(每一覆盖表示一个移动平台)上时，系统的误差率被极端地夸大了，导致极大地降低了转发器容量。
使用固定容限的另一缺点是它们倾向于否定减小误差的技术改进对系统的影响。例如，一般基于特定类型的终端计算固定边界。假定该终端具有相对高的误差特征组，由于系统不考虑(accounting for)具有较好误差特性的小部分的终端总数，因此实际上不利于在系统中运行的、具有较低误差特征组的终端。再次，这导致了极大降低转发器容量的人为的高误差计算。
因此，在现有技术中仍然需要用于控制向移动平台提供双向数据业务的系统的总发射的改进方法，其中该系统采用计算系统的总离轴EIRP密度包络的改进方法，且其中采用考虑在离轴EIRP密度计算中的误差的改进方法。
发明内容
本发明以一种优选形式提供一种控制向多个移动平台提供数据内容和从多个移动平台提供数据内容的系统的总返回链路发射的EIRP的方法，每一移动平台经由安装在卫星上的转发器向预定位置发送具有EIRP的返回链路，该方法包括步骤：确定每一移动平台的返回链路的EIRP的概率分布；使用每一移动平台的返回链路的EIRP的概率分布来确定总返回链路发射的EIRP的概率分布；和确定预定概率级别(probability level)的总离轴EIRP密度包络和总返回链路发射的EIRP的概率分布。
从后面提供的详细描述中，本发明的其它应用领域将变得更加清楚。应当理解的是，详细描述和特定示例，虽然表示本发明的优选实施例，但是仅仅是用于说明目的，而不是对本发明范围的限制。
附图说明
根据后面结合附图的描述以及所附权利要求，本发明的附加优点和特征将变得更加清楚，其中：
图1是描述采用本发明方法、向多个移动平台提供数据内容的系统的简化方框图；
图2是在每一移动平台上携带的移动系统的方框图；
图3是本发明方法的流程图形式的示意性说明；
图4是图1系统的放大部分。
具体实施方式
参照图1，表示根据本发明的一个优选实施例的系统10，用于在一个或多个不同覆盖区14a和14b中向多个移动平台12a-12f提供或由多个移动平台12a-12f提供数据内容。系统10通常包括地面部分16、形成空间部分17的多个卫星18a-18f、和置于每一移动平台12上的移动系统20。移动平台12可以包括飞机、巡航船只或任何其它的移动交通工具，并且因而，在此处的图中，将移动平台12描述为飞机，并且在下面的整个描述，将移动平台称为飞机仅仅是示例性的，而不能解释为系统10仅限于应用于飞机。
空间部分17在提供对每一区域的覆盖所需的每一覆盖区域14a和14b中可以包括任何数量的卫星18。卫星18a、18b、18d和18e最好是Ku或Ka波段卫星。卫星18c和18f是广播卫星业务(BSS)卫星。每一卫星18进一步位于地球同步轨道(GSO)或非地球同步轨道(NGSO)上。在本发明中可以被使用的可能NGSO轨道的例子包括低地球轨道(LEO)、中地球轨道(MEO)和高椭圆轨道(HEO)。每一卫星18包括至少一个射频(RF)转发器，并且最好包括多个RF转发器。例如，卫星18被描述成具有四个转发器18a1-18a4。应当理解的是，所述的每一其它卫星18按照处理在覆盖区中运行的预期数量的移动平台12所需，可以具有更多的或更少的多个RF转发器。转发器提供在飞机12和地面部分16之间的“弯管(bent-pipe)”通信。用于这些通信链路的频带可以包括从大约10MHz到100GHz的任意无线频段。转发器最好包括由美国通信委员会(FCC)和国际电信同盟(ITU)为固定卫星业务FSS或BSS卫星指定的频段中的Ku波段转发器。同时，可以采用不同类型的转发器(即每一卫星18不需要包括多个相同类型的转发器)，并且每一转发器可以在不同频率上运行。每一转发器18a1-18a4还包括宽地理覆盖、高有效各向同性辐射功率(EIRP)以及高增益/噪声温度(G/T)。
进一步参照图1，地面部分16包括与内容中心24和网络操作中心(NOC)26进行双向通信的地面站22。如果业务需要一个以上的不同覆盖区，则可以使用位于第二覆盖区14b中的第二地面站22a。在该示例中，地面站22a可以经由陆地链路或用于建立与NOC 26的通信链路的任何其它合适的装置与NOC26进行双向通信。地面站22a也可以处于与内容中心24a的双向通信中。为了讨论的目的，将相对于在覆盖区14a中发生的操作来描述系统10。然而，可以理解的是，在覆盖区14b中发生关于卫星18d-18f的相同操作。同时应当理解的是，以刚刚描述的方式，本发明可以扩展至任意数量的覆盖区14。
地面站22包括天线和向卫星18a和18b发送数据内容所需的相关天线控制电子装置。地面站22的天线也可以被用于接收从覆盖区14a中的每一飞机12的每一移动系统20发出的、由转发器18a1-18a4转发的数据内容。地面站22可以位于覆盖区14a中的任意地点。同样，如果包括的话，则地面站22a也可以位于第二覆盖区14b中的任意地点，在覆盖区14a和14b之间包括重叠的可能。
内容中心24处于与各种外部数据内容提供商的通信中，并控制将由它接收的视频和数据信息发送到地面站22。最好是，内容中心24处于与互联网服务提供商(ISP)30、视频内容源32和公共交换电话网(PSTN)34的联系中。内容中心24也可以与一个或多个虚拟专用网络(VPN)36通信。ISP 30向每一飞机12的每一乘坐者提供互联网接入。视频内容源32提供实况电视节目，例如有线新闻网(CNN)和ESPN。NOC 24执行传统的网络管理、用户鉴权、计费、客户服务和帐单任务。与第二覆盖区14b中的地面站22a相关的内容中心24a也最好是处于与ISP 38、视频内容提供商40、PSTN 42以及VPN 44(如果需要)的通信中。也可以包括可选的空中电话系统28，作为对卫星返回链路的替换。
现在参照图2，将详细地说明置于每一飞机18上的移动系统20。每一移动系统20包括路由器/服务器50(下文中称为“服务器”)形式的数据内容管理系统，该系统处于与通信子系统52、控制单元和显示系统54以及局域网(LAN)56形式的分布系统的通信中。可选地，服务器50也可以被构造成连同国家空中电话系统(NATS)58、乘务信息业务系统60和/或空中娱乐系统(IFE)62一起运作。
通信子系统52包括发送机子系统64和接收机子系统66。发送机子系统64包括编码器68、调制器70和上变频器72，用于编码、调制和上变频从服务器50到发送天线74的数据内容信号。接收机子系统66包括解码器76、解调器78和下变频器80，用于将由接收天线82接收的信号解码、解调和下变频成基带视频和音频信号、以及数据信号。虽然仅仅示出一个接收机子系统66，但是应当理解的是，一般最好包括多个接收机子系统66以使得从多个RF转发器同时接收RF信号。如果利用多个接收机子系统66，则也需要相应的多个部件76-80。
然后，由接收机子系统66接收的信号被输入服务器50。系统控制器84被用于控制移动系统20的所有子系统。具体地，系统控制器84向天线控制器86提供信号，该天线控制器被用于电操纵接收天线82以使该接收天线维持指向卫星18中的一个特定卫星，在下文中称为“目标”卫星。发送天线74受控于(slave to)接收天线82，以便它也跟踪目标卫星18。应当理解的是，某些类型的移动天线可以从相同孔径发送和接收。在这种情况下，发送天线74和接收天线82被组合成单个天线。
进一步参照图2，局域网(LAN)56被用于将服务器50连接至多个与飞机12a上的每一座位位置相关的接入站88。每一接入站88可以被用于将服务器50和用户的膝上电脑、个人数据助理(PDA)或用户的其它个人计算设备直接连接。每一接入站88也可以包括座椅后背安装的计算机/显示器。LAN 56使得可以进行在用户的计算设备和服务器50之间的双向通信，以便每一用户可以请求期望的电视节目频道、接入期望的网站、存取其电子邮件或执行多种独立于飞机12上的其它用户的任务。
接收天线82和发送天线74分别可以包括任何形式的可控天线。在一种优选形式中，这些天线包括电子扫描的、相控阵列天线。相控阵列天线特别适用于其中气动阻力是重要考虑因素的航空应用中。在授予波音公司的美国专利第5,886,671号中公开了一种适合用于本发明的电子扫描、相控阵列天线的特定形式。所述专利申请的公开内容通过引用与本文相结合，就像在本文中对其进行了全面阐述。
进一步参照图1，在系统10的操作中，数据内容最好在由地面站22发送之前或从移动系统20的发送天线74发送之前被格式化成互联网协议(IP)分组。为了讨论的目的，以IP分组形式来自于地面站22的数据内容的发送将被称为“前向链路”发送并且由标记字母F标识。最好采用IP分组复用以便可以使用单播、多播和广播传输，同时向在覆盖区14a中运行的每一飞机12提供数据内容。
然后，由每一转发器18a1-18a4接收的前向链路F中的IP数据内容分组由转发器转发至在覆盖区14a中运行的每一飞机12。虽然在覆盖区14a上示出了多个卫星18，但是应当理解的是，目前，单个卫星可以提供对包含整个美国大陆的区域的覆盖。因此，根据覆盖区的地理上的大小和在区域中所期望的移动平台业务量，可能仅需要包含单个转发器的单个卫星来提供对整个区域的覆盖。除了美国大陆之外的其它不同覆盖区包括欧洲、南美洲/中美洲、远东、中东、北大西洋等等。预计在大于美国大陆的业务区中，可能需要多个卫星18来提供对区域的完全覆盖，所述卫星均包含一个或多个转发器。
最好是接收天线82和发送天线74均被设置在它们相关的飞机18的机身顶部。每一飞机的接收天线74在前向链路F上从转发器18a1-18a4的至少一个接收表示IP数据内容分组的编码RF信号的整个RF传输。接收天线82接收被输入到至少一个接收机66的水平极化(HP)信号和垂直极化(VP)信号。如果包含一个以上的接收机66，则一个接收机将被指定用于由它所指向的目标卫星18所携带的一个特定转发器18a1-18a4。接收机66对前向链路F中的编码RF信号进行解码、解调和下变频处理以产生输入服务器50的视频和音频信号以及数据信号。服务器运行以过滤掉和丢弃不是飞机18上的用户想要的任何数据内容，并且经由LAN 56将剩下的数据内容发送给合适的接入站88。以这种方式，每一用户仅接收由该用户先前请求的节目部分或其它信息。因此，每一用户自由地请求和接收所期望频道的节目，存取电子邮件，接入互联网以及执行独立于飞机12a上的所有其它用户的其它数据传送操作。
系统10的一个优点是也能够接收实况电视节目(例如，新闻、体育、天气、娱乐等等)的DBS传输。DBS服务提供商的例子包括DirecTV和Echostar。DBS传输发生在为广播卫星业务(BSS)指定的频带上，并且在北美一般被循环极化。因此，线性极化转换器可以被可选地加入用于在北美接收广播卫星业务的接收天线82。携带数据业务的FSS频带和携带DBS传输的BSS频带在Ku波段相互邻接。在系统10的一个可选实施例中，可以使用单个Ku波段接收天线来接收来自DBS卫星18c和18f的DBS波段中的DBS传输数据，或来自FSS卫星18a或18b之一的FSS频带中的数据业务，或使用相同的接收天线82同时接收两者。对于共同位于相同地球同步轨道轨迹(slot)的卫星，通过使用多波束接收天线82或使用单波束接收天线82完成来自多个卫星18的同时接收。
以完全相同的方式，由移动系统20接收和处理重播电视或定制视频业务。从视频内容源32获得重播或定制视频内容，并经由地面站22发送至FSS卫星18a和18b。在由地面站22广播之前，视频内容被内容中心24适当地编码以进行发送。重播内容的某些定制可能发生在移动系统20的服务器50(图2)上以制作面向特定市场或飞机12上的用户感兴趣的广告和其它信息内容。
提供给每一飞机12上的用户的大量数据内容通过使用专用门户数据内容(private portal data content)来提供。这可以被实现为一组存储在每一移动系统20的服务器50上的HTML页。通过周期性地从位于内容中心24的基于地面的服务器发送更新部分并且根据由地面部分16的NOC 26控制的调度功能来使内容保持更新。可以容易地将服务器50配置成接受用户登录信息来支持用户的鉴权和授权，并保持对用户和网络帐号的跟踪来支持记费系统。可以将鉴权和计费系统配置成与地面部分16通信来以合适的间隔向NOC 26发送积累的数据。
出于各种目的，诸如当飞机12上的用户想要获得未缓存在服务器50上的数据内容，本发明的系统10也经由卫星链路提供直接的互联网连接，或作为内容源提供用于专用门户的更新内容的途径。服务器可以被用于缓存最常被请求的网页以及存储最常被访问的域的域名系统(DMS)查询表。DMS查询表最好由内容中心24维护并且在移动系统20上被定时更新。可以通过如下方式来完成对缓存的门户内容的刷新：在飞行过程中或在机场终点(airportterminal)的入口处使用连接至飞机18的任一形式的有线或无线连接、周期性地进行“进栈(pushed)”缓存刷新，或通过在飞机上携带CD-ROM并将其插入缓存服务器的飞机12的乘务员来手动缓存刷新。系统10在卫星链路上实现在飞行过程中、进栈缓存刷新更新内容。最好是，缓存内容的更新发生在对卫星链路的需求低的期间。
进一步参照图1，将描述从飞机12a到地面站22的数据内容的发送。该发送被称为“返回链路”发送，由标记字母R标识。天线控制器86使发送天线74保持其天线波束指向目标卫星18a。用于从每一移动系统20回到地面站22的通信的信道代表点对点链路，该链路由地面部分16的NOC 26单独分配和动态管理。对于容纳几百或更多飞机12的系统10，需要将多个飞机分配给由给定卫星18携带的每一转发器18a1-18a4。用于返回链路R的优选多接入方法是码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)或它们的组合。因此，多个移动系统20可以被分配给单个转发器18a1-18a4。在覆盖区14a中运行的包含移动系统20的飞机12的数量越大，则所需要的转发器的数量也相应地增加。
接收天线82可以执行用于瞄准天线波束和用于根据接收信号幅度来调整天线极化的闭环跟踪系统。发送天线74受接收天线82的指向和极化的控制。通过使用飞机导航数据，由接收天线82来完成对卫星的初始捕获。另一实现可以使用开环跟踪方法，该方法中，通过使用机载惯性基准单元(IRU)获知移动平台位置和姿态以及获知卫星18的位置来确定指向和极化。
在正常操作期间，接收天线82停留于与移动平台20和卫星18之间的估计矢量有关的(时序波瓣法)预定数量的点，如5个点上，并使用对于这些点的每一个的前向链路F的强度测量，来计算正确卫星矢量。接收天线82最好每秒执行该操作大约50次，并且可以精确地指向卫星10，即使是在移动平台20的极限移动期间。
包括返回链路R的编码RF信号被从给定飞机12的移动系统20的发送天线74发送到转发器18a1-18a4中指定的一个转发器，并被指定转发器转发到地面站22。地面站22与内容中心24通信，以确定和提供用户请求的合适数据(例如，来自万维网的内容、电子邮件或来自用户VPN的信息)。
发送天线74符合管理要求是很重要的，这防止对邻近目标卫星18的卫星的干扰。在大多数移动应用中使用的发送天线也趋向于比传统VSAT天线(一般是直径为1米的反射天线)更小。用于航空应用的移动发送天线应当具有低气动阻力、轻的重量，低功耗和相对较小的尺寸。因此，发送天线74的天线孔径最好小于传统VSAT天线。根据大小制作VSAT天线，以产生足够狭窄以沿着与地球同步的弧度照射单个FSS卫星的天线波束。这很重要，这是因为FSS卫星沿与地球同步的弧度以2°的间隔分开。在某些情况下，比本发明使用的发送天线74的正常天线孔径小的天线可以产生足够宽而辐射到沿与地球同步的轨道的邻近目标卫星的卫星的天线波束，这可能产生干扰问题。通过使用对返回链路发送的扩频调制技术可以消除潜在的问题。从发送天线74发送的信号(即返回链路R)在频率上被扩展，以产生对邻近卫星的干扰信号，该干扰信号低于信号对其干扰的门限EIRP频谱密度。然而应当理解的是，如果在预定覆盖区中的多个卫星之间的角间距是使得干扰不成为问题的角间距，则可以不需要扩频调制技术。
如上所述，由于允许系统保护卫星18免受干扰，所以对总发射的网络控制是系统10的关键因素。NOC 26可运行来管理共享由给定卫星18携带的转发器18a1-18a4的移动平台20的EIRP发射(即所有移动平台20的总发射)。NOC 26管理总发射的程度是可以设置的，以符合各种管理机构，如FCC或ITU的许可要求。
参照图3，以流程图形式示意性地描述了对总返回链路发射的管理(即图4中所示的返回链路Ra和Rb的集合)。方法开始于标记“开始”的块，并进行到块100，在该块中确定系统10中的每一误差源的概率分布函数。可以使用对系统10的分析或对每一系统部件的测试来确定每一误差源的分布。例如，可以通过仿真瞄准环(pointing loop)或最好是通过在测试范围中对在移动平台上的天线的瞄准误差进行测量来确定瞄准误差。即可以在数值上(其例子为详细描述相对于误差的概率密度的表)，也可以在分析上(其例子是具有可能是简单正态分布或更复杂分布的分析上合适的分布的误差源的标准偏差)描述概率分布。
一旦为系统中的每一误差源确定了概率分布函数，方法进行到块102，在该块中，附加参照图4，共享一个转发器(例如18a3)的每一移动平台20(例如，移动平台20a和20b)将其位置和姿态向NOC 26报告。然后，该方法进行到块112。
在块112中，NOC 26计算移动平台20a的全部概率分布(total probabilitydistribution)。在本发明的一个优选实施例中，使用蒙特卡罗尝试(Monte Carlotrial)在数值上确定移动平台20a的离轴点(off-axis point)的概率分布。由于数值实现可以简化由与离轴EIRP非线形相关的误差，如瞄准误差产生离轴EIRP密度的概率密度的计算，所以数值实现是优选的。每一蒙特卡罗尝试计算具有由随机调用先前定义的误差概率分布而产生的误差的、移动平台20a的位置和姿态的天线波束模式(antenna beam pattern)。例如，由每一尝试(trial)产生的模式包括与瞄准误差分布相关随机产生数量的瞄准误差。通过使用移动平台20a的当前位置和姿态，在计算移动平台20a的全部概率分布时，自动捕获位置和姿态对于瞄准误差的敏感度。蒙特卡罗尝试的数量是可以被设置成优化计算运行时间vs.算法可靠度的设计参数；在实践中，与30次尝试相对应的值被证明是足够的。
另外，在块112中可以分析上确定移动平台20a的离轴点的概率分布。如果误差概率以分析形式提供，通过根据下列等式对各个误差分布进行卷积计算来给出移动平台的概率分布：
f Sum ( y ) = ∫ - ∞ ∞ f 1 ( y - x ) f 2 ( x ) dx
其中，fSum(y)是移动平台20a的概率分布，变量f1(y-x)是描述单个给定误差源的函数，变量f2(x)是相应于第二误差源的分布。使用相同等式，将每一附加误差源(例如，fn(x))与fSum(y)进行卷积运算。在每一误差分布具有正态分布的情况下，上面等式简化如下：
σ Sum = σ 1 2 + σ 2 2 + . . . + σ n 2
其中，σSum是移动平台20a的概率分布，每一变量σ1，σ2，…和σn表示各个误差分布中的相应一个。
一旦在块112中计算了移动平台20a的全部概率分布，则方法进行到块116，在该块中，移动平台20a的全部概率分布通过移动平台的峰值EIRP来换算(scale)。根据通信链路的特性和移动平台20a的数据速率来单独计算指向目标卫星18的峰值EIRP密度。然后采用指向目标卫星18的峰值EIRP密度来计算换算系数(scale fraction)，该换算系数等于实际EIRP除以峰值EIRP。最好是，在块112中确定的每一蒙特卡罗尝试波束模式乘以换算系数，以产生移动平台20a的离轴EIRP密度成分(contribution)。然后方法进行到判决块120。
在判决块120中，NOC 26确定是否为共享转发器18a的每一移动平台20计算了换算后的全部概率分布。如果转发器18a被一个以上的移动平台20共享，则方法循环回块112，并执行用于共享转发器18a的每一移动平台20的方法的这个部分。一旦为共享转发器18a的每一移动平台20计算了所换算的全部概率分布，则方法将进行到块124。在图4中所述的例子中，两个移动平台20a和20b共享转发器18a3，并且同样地，方法将循环回块112以允许方法计算移动平台20b的换算后的全部概率分布。随后，方法进行到块124。
在块124中，方法确定共享转发器18a的移动平台20的集合的概率分布。如果转发器18a仅由一个移动平台20利用，则该集合的概率分布等于移动平台20的换算后的全部概率分布。然而当转发器18a被共享时，对块116中的换算后的蒙特卡罗尝试求和，以产生对总离轴EIRP密度的相同数量的尝试。仅应用于整个集合的任一误差源被数值上应用于总尝试。使用这些尝试，为每一点计算集合的均值(μ)和标准偏差(σ)。在优选实施例中，该集合的概率分布被假定为正态分布。然而，根据组分(constituent)误差源的分布可以采用其它概率分布，如对数正态分布。
另外，在块124中，每一移动平台20的组合误差的分析表达式自身可以进行卷积，以获得共享转发器18a的移动平台20的集合的表达式。仅应用于整个集合的误差源可以被进一步和共享转发器18a的每一移动平台20的分析概率分布进行卷积。
然后方法进行到块128，在该块中，方法确定给定概率级别的总离轴EIRP密度包络。在优选实施例中，由下列等式在沿着GSO的每一点上计算总离轴EIRP密度包络：
EIRP＝μ+(N)(σ)
其中μ是共享转发器18a的移动平台20的集合的均值的估计，N是确定包络的期望概率级别的预定值，而σ是共享转发器18a的移动平台20的集合的标准偏差的估计。最好是，包络的期望概率级别至少大约是99.7％，且更好是最少99.9％。在精确模拟在块112中的移动平台20a的全部概率分布和在块124中的共享转发器18a的移动平台20的集合的概率分布，以及正态分布精确地近似于总EIRP密度概率的范围内，N的值相应于与比EIRP包络的均值大的标准偏差的数量相关的概率级别。例如，如果N将被设置为3，则该方法产生具有大约99.7％的概率的分布包络(即，实际EIRP密度将落在当时所计算的大约99.7％的分布包络中)。本技术领域人员将会理解，N的值必须被改变，以达到期望的置信级别(confidence level)来根据上述假设，计算方差(即，在块112中移动平台20的全部概率分布的模型以及在块124中共享转发器18a的移动平台20的集合的概率分布不完全精确的程度，以及总EIRP密度概率的分布不同于正态分布的程度)。
另外，可以通过对在块124中详述的概率密度函数积分，来计算离轴EIRP包络，以得到集合的累积分布函数。累积分布函数随后可以被倒置，以提供EIRP包络作为所期望的置信级别的函数。
方法进行到块132，在该块中，将来自块128的结果与可应用的管理限制进行比较，并将其用于控制共享转发器18a的移动平台20(例如，移动平台20a和20b)以及来自共享转发器18a的每一移动平台20(例如，共享转发器18a3的移动平台20a和20b)的数据速率，以便符合管理限制。
方法进行到判决块134，在该块中，方法确定是否正在使用转发器18a的一个或多个移动平台20已经进入或离开系统10。如果方法确定一个或多个移动平台20已经进入或离开系统10，以致于正在使用转发器18a的移动平台20的数量变化，则方法回到块100。如果在判决块134方法确定正在使用转发器18a的移动平台20的数量保持不变，则方法将进入判决块136。
在判决块136，方法确定是否共享转发器18a的任何移动平台20的位置或姿态的变化已使得移动平台20的离轴EIRP模式变化超过预定门限量(例如，0.1dB)。如果任何移动平台20的位置或姿态中的变化已使其离轴EIRP模式改变超过预定门限量，则方法进入块140，在该块中，下述移动平台20将它们的新位置和姿态报告给NOC 26：作为其位置或姿态变化的结果，其离轴EIRP模式已变化超过预定门限量。然后，方法进行到块112。
回到判决块136，如果任何移动平台20的位置或姿态变化没有使其离轴EIRP模式改变超过预定门限量，则方法进行到判决块144，在该块中，方法确定是否改变共享转发器18a的移动平台20的数据速率。如果共享转发器18a的移动平台20的数据速率已经变化，则方法进行到块112。然后，例如，当移动平台的概率分布被换算时在块116中，该方法将考虑在数据速率上的变化。
本技术领域人员应当理解，移动平台20的绝对控制(positive control)对维持总发射的控制是很重要的。因此，在系统10中包括故障管理，以确保除非在绝对控制之下，否则将不从移动平台20进行发送。在这点上，在下列情况下，将可能禁止从移动平台20的发送：由机载发送控制系统的内置测试装置检测到在发送天线74或任意机载发送控制系统中的故障；在发送机子系统64和发送天线74之间的通信中断；移动平台20失去接收链路R；和/或移动平台20不能从NOC 26接收到“保持激活”信号。
在确定是否移动平台处于绝对控制之下的过程中，系统10也可以采用基于地面的故障检测。基于地面的故障检测可以包括，例如：返回链路R已丢失的确定；与NOC 26的通信已中断；移动平台20已不能正确响应功率控制命令的确定；和/或对移动平台20已不能正确响应改变其数据速率的命令的确定。在这些情况中，发送到合适移动平台20的“保持激活”信号将被禁止，以使移动平台停止发送。
在与基于固定容限的网络控制的比较中，本发明通过所统计确定的、在已经分配给系统10中的各种误差的容限中的减小，允许增加转发器18a的容量。本技术领域人员应当理解，与基于固定范围的网络控制相比，多个移动平台20对转发器18a的共享导致转发器18a的容量进一步增加。当每一转发器18a可以花费高达每年2百万的租金时，本发明通过减少提供用于每一移动平台20的返回链路R的相同容量的转发器18a的数量，来减少系统10的整体运行成本。
虽然参照优选实施例在附图中图解和在说明书中描述了本发明，但是本技术领域人员应当理解的是，在不脱离所附权利要求定义的本发明的范围的情况下，可以进行各种变化和替换其组成部分。而且，在不脱离其实际范围的情况下可以进行多种修改以将特定情形或材料应用于本发明的示例中。因此，本发明并不限于由附图图解和说明书描述的、作为预期的最佳模型提供的用于执行本发明的特定实施例，但是本发明将包括落在前面说明书和所附权利要求中的任意实施例。

Claims (19)

1.一种在系统中控制移动平台的总返回链路发射的EIRP的方法，所述系统向多个移动平台提供数据内容和从多个移动平台获得数据内容，每一移动平台经由安装在卫星上的转发器向预定位置发送具有EIRP的返回链路，该方法包括步骤：
确定每一移动平台的返回链路的EIRP的概率分布；
使用每一移动平台的返回链路的EIRP的概率分布，来确定总返回链路发射的EIRP的概率分布；和
使用总返回链路发射的EIRP的概率分布来确定预定概率级别的总离轴EIRP密度包络。
2.如权利要求1所述的方法，其中利用数值方式确定至少一条返回链路的EIRP的概率分布。
3.如权利要求2所述的方法，其中采用多次蒙特卡罗尝试来利用数值方式确定至少一条返回链路的EIRP的概率分布。
4.如权利要求3所述的方法，其中采用30次蒙特卡罗尝试来利用数值方式确定至少一条返回链路的EIRP的概率分布。
5.如权利要求1所述的方法，其中分析确定至少一条返回链路的EIRP的概率分布。
6.如权利要求5所述的方法，其中每一误差源被假定为是正态的，且概率分布是多个单独误差分布的每一个的平方之和的平方根。
7.如权利要求1所述的方法，其中确定总返回链路发射的EIRP的概率分布的步骤包括步骤：使用等于返回链路的实际EIRP除以返回链路的峰值EIRP的换算系数，来换算每一返回链路的EIRP的概率分布。
8.如权利要求1所述的方法，其中确定总离轴EIRP密度包络步骤包括步骤：
确定总离轴EIRP概率分布的均值；
确定总离轴EIRP概率分布的标准偏差；和
通过将所述均值加上标准偏差和与预定概率级别相关的预定值的乘积，来计算总离轴EIRP密度包络。
9.如权利要求1所述的方法，其中预定概率级别是至少99.7％。
10.如权利要求9所述的方法，其中预定概率级别是至少99.9％。
11.如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：控制移动平台，以便总返回链路发射的EIRP在处于预定概率级别上的总离轴EIRP密度包络之内。
12.一种在系统中控制移动平台的总返回链路发射的EIRP的方法，所述系统向多个移动平台提供数据内容和从多个移动平台获得数据内容，每一移动平台经由安装在卫星上的转发器向预定位置发送具有EIRP的返回链路，该方法包括步骤：
确定每一移动平台的返回链路的EIRP的概率分布；
使用等于返回链路的实际EIRP除以返回链路的峰值EIRP的换算系数，来换算每一返回链路的EIRP的概率分布；
使用所换算的每一移动平台的返回链路的EIRP的概率分布，来确定总返回链路发射的EIRP的概率分布；
使用总返回链路发射的EIRP的概率分布来确定预定概率级别的总离轴EIRP密度包络；和
控制移动平台，以便总返回链路发射的EIRP在处于预定概率级别的总离轴EIRP密度包络之内。
13.如权利要求12所述的方法，其中采用多次蒙特卡罗尝试，来利用数值方式确定至少一条返回链路的EIRP的概率分布。
14.如权利要求13所述的方法，其中采用30次蒙特卡罗尝试，来利用数值方式确定至少一条返回链路的EIRP的概率分布。
15.如权利要求12所述的方法，其中确定总离轴EIRP密度包络的步骤包括步骤：
确定总离轴EIRP概率分布的均值；
确定总离轴EIRP概率分布的标准偏差；和
通过将所述均值加上标准偏差和与预定概率级别相关的预定值的乘积，来计算总离轴EIRP密度包络。
16.如权利要求12所述的方法，其中预定概率级别是至少99.7％。
17.如权利要求16所述的方法，其中预定概率级别是至少99.9％。
18.一种在系统中控制移动平台的总返回链路发射的EIRP的方法，所述系统向多个移动平台提供数据内容和从多个移动平台获得数据内容，每一移动平台经由安装在卫星上的转发器向预定位置发送具有EIRP的返回链路，该方法包括步骤：
确定每一移动平台的返回链路的EIRP的概率分布，每一概率分布是通过多次蒙特卡罗尝试来利用数值方式确定的；
使用等于返回链路的实际EIRP除以返回链路的峰值EIRP的换算系数，来换算每一返回链路的EIRP的概率分布；
使用所换算的每一移动平台的返回链路的EIRP的概率分布，来确定总返回链路发射的EIRP的概率分布；
确定总离轴EIRP概率分布的均值；
确定总离轴EIRP概率分布的标准偏差；
通过将所述均值加上标准偏差和与预定概率级别相关的预定值的乘积，来计算总离轴EIRP密度包络；和
控制移动平台，以便总返回链路发射的EIRP在处于预定概率级别上的总离轴EIRP密度包络之内。
19.如权利要求18所述的方法，其中预定概率级别是至少99.7％。
CNB028243099A 2001-12-04 2002-11-12 有效各向同性辐射功率统计计算方法 Expired - Lifetime CN100367688C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/004,959 2001-12-04
US10/004,959 US7437125B2 (en) 2001-02-27 2001-12-04 EIRP statistical calculation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1599989A CN1599989A (zh) 2005-03-23
CN100367688C true CN100367688C (zh) 2008-02-06

Family

ID=21713398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB028243099A Expired - Lifetime CN100367688C (zh) 2001-12-04 2002-11-12 有效各向同性辐射功率统计计算方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7437125B2 (zh)
EP (1) EP1451945B1 (zh)
JP (1) JP4416110B2 (zh)
CN (1) CN100367688C (zh)
AU (1) AU2002352720A1 (zh)
DE (1) DE60233158D1 (zh)
WO (1) WO2003049324A1 (zh)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7921442B2 (en) 2000-08-16 2011-04-05 The Boeing Company Method and apparatus for simultaneous live television and data services using single beam antennas
US7035772B2 (en) * 2001-05-31 2006-04-25 International Business Machines Corporation Method and apparatus for calculating data integrity metrics for web server activity log analysis
US7099796B2 (en) * 2001-10-22 2006-08-29 Honeywell International Inc. Multi-sensor information fusion technique
US7904244B2 (en) * 2003-11-18 2011-03-08 Sarimo Technologies, LLC Determining a location or position using information from multiple location and positioning technologies and applications using such a determined location or position
AU2004319490B8 (en) 2003-12-29 2011-06-23 Peersat Llc Inter-satellite crosslink communications system, apparatus, method and computer program product
US7756490B2 (en) * 2005-03-08 2010-07-13 Atc Technologies, Llc Methods, radioterminals, and ancillary terrestrial components for communicating using spectrum allocated to another satellite operator
CN100535900C (zh) * 2005-12-06 2009-09-02 国际商业机器公司 用于提供异步门户页的方法和系统
DE102006036082A1 (de) * 2006-08-02 2008-02-14 Airbus Deutschland Gmbh (Hrb 43527) Kontrollvorrichtung für die Abschirmung eines Raums
US8326282B2 (en) 2007-09-24 2012-12-04 Panasonic Avionics Corporation System and method for receiving broadcast content on a mobile platform during travel
US8509990B2 (en) 2008-12-15 2013-08-13 Panasonic Avionics Corporation System and method for performing real-time data analysis
EP2441229B1 (en) 2009-06-11 2020-05-06 Panasonic Avionics Corporation System and method for providing security aboard a moving platform
EP2514062B1 (en) 2009-12-14 2017-11-01 Panasonic Avionics Corporation System and method for providing dynamic power management
CN101826924B (zh) * 2010-03-15 2012-11-07 中国电子科技集团公司第十研究所 Eirp值有塔无塔比对检测方法
JP5613825B2 (ja) 2010-04-27 2014-10-29 パナソニック・アビオニクス・コーポレイションＰａｎａｓｏｎｉｃ Ａｖｉｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ユーザインターフェースデバイスのための展開システム及び方法
US8504334B2 (en) 2010-07-16 2013-08-06 Micron Technology, Inc. Simulating the transmission and simultaneous switching output noise of signals in a computer system
JP2013542114A (ja) 2010-09-10 2013-11-21 パナソニック・アビオニクス・コーポレイション 統合ユーザインターフェースシステムおよび方法
US8374640B2 (en) * 2011-04-29 2013-02-12 Alcatel Lucent Controlling a communication system
CN102571226B (zh) * 2011-08-25 2014-12-17 中国电子科技集团公司第十研究所 双站共视比对测试地面站eirp值的方法
CN102411313B (zh) * 2011-11-16 2013-06-05 清华大学 基于部件模拟器的卫星飞行控制闭环仿真系统
CA2841685C (en) 2013-03-15 2021-05-18 Panasonic Avionics Corporation System and method for providing multi-mode wireless data distribution
US9326217B2 (en) * 2013-11-08 2016-04-26 Gogo Llc Optimizing usage of modems for data delivery to devices on vehicles
US9369991B2 (en) * 2013-11-08 2016-06-14 Gogo Llc Hybrid communications for devices on vehicles
US11183749B2 (en) * 2015-06-05 2021-11-23 Viasat, Inc. Methods and systems for mitigating interference with a nearby satellite
US10135126B2 (en) * 2015-06-05 2018-11-20 Viasat, Inc. Methods and systems for mitigating interference with a nearby satellite
US10305581B2 (en) 2016-09-19 2019-05-28 Viasat, Inc. Methods and systems for performing antenna pointing while mitigating interference with a nearby satellite
EP3516734B1 (en) * 2016-09-23 2021-04-21 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Network node and method therein for for determining a beam to be transmitted for at least a first user equipment
US10320471B1 (en) 2018-06-26 2019-06-11 Panasonic Avionics Corporation Dynamic effective isotropic radiated power spectral density control
CN109547090A (zh) * 2018-11-26 2019-03-29 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 自适应调整卫星中继数据传输通信速率的方法
CN112087250B (zh) * 2019-06-13 2021-10-29 大唐移动通信设备有限公司 一种终端发送参数的确定方法和装置
CN111586738B (zh) * 2020-03-20 2022-03-25 国家无线电监测中心检测中心 一种5g基站的电磁辐射的测量方法和系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1139846A (zh) * 1995-06-06 1997-01-08 环球星有限合伙人公司 低地球轨道卫星通信系统的闭环功率控制
EP0805568A1 (en) * 1996-04-30 1997-11-05 Trw Inc. Power control method and apparatus for satellite based telecommunications system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3426851B2 (ja) 1996-04-30 2003-07-14 大日本スクリーン製造株式会社 多色印刷用網点形成方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1139846A (zh) * 1995-06-06 1997-01-08 环球星有限合伙人公司 低地球轨道卫星通信系统的闭环功率控制
EP0805568A1 (en) * 1996-04-30 1997-11-05 Trw Inc. Power control method and apparatus for satellite based telecommunications system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MONTE CARLO ANALYSIS OF SATELLITEBEAMPOINTING ERRORS. HUGHES R O.JOURNAL OF GUIDANCE AND CONTROL AND DYNAMICS,Vol.15 No.1. 1992 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP4416110B2 (ja) 2010-02-17
EP1451945A1 (en) 2004-09-01
JP2005512391A (ja) 2005-04-28
US20020144272A1 (en) 2002-10-03
DE60233158D1 (de) 2009-09-10
WO2003049324A1 (en) 2003-06-12
AU2002352720A1 (en) 2003-06-17
CN1599989A (zh) 2005-03-23
EP1451945B1 (en) 2009-07-29
US7437125B2 (en) 2008-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100367688C (zh) 有效各向同性辐射功率统计计算方法
US7136621B2 (en) Return link design for PSD limited mobile satellite communication systems
US6643510B2 (en) Mobile platform real time availability and content scheduling system and method
US6941111B2 (en) Method and apparatus using a binary search pattern for identifying an interfering mobile terminal
EP1451944B1 (en) Method using transmit sequential lobing for identifying an interfering mobile terminal
US7155168B2 (en) Method and apparatus using variations in power modulation to determine an interfering mobile terminal
US6785526B2 (en) Method and apparatus using event correlation for identifying an interfering mobile terminal
US20020058477A1 (en) Return link design for PSD limited mobile satellite communication systems

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20080206

CX01 Expiry of patent term