CN101455012A

CN101455012A - 采用时分双工通信的系统和方法

Info

Publication number: CN101455012A
Application number: CNA2007800128450A
Authority: CN
Inventors: 罗伯特·G·Jr·麦考雷
Original assignee: Eagle River Holdings LLC
Current assignee: Eagle River Holdings LLC
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2027-02-09
Also published as: AU2007233264A1; CN101455012B; MX2008010218A; US7769375B2; JP2009526501A; US20070184778A1; WO2007114980A3; JP4768034B2; AU2007233264B2; WO2007114980A2; EP1989726A2

Abstract

一种综合通信系统包括卫星部分和地面部分。分配多个时隙用于所述卫星部分和地面部分的各个组件的数据传送和接收。基于业务量负载、日中的时间、周的日等预定或动态地分配给所述卫星部分和所述地面部分的时隙分配。利用适合的时隙分配，可以在单个频率上完成通信。所述系统包括时延补偿，以适应信号处理时延和信号传播时延。例如，可以指示卫星在所述卫星所分配的时隙结束之前终止传送，以允许来自所述卫星的信号在所分配的时隙内被传播至所述信号的预期目的地，从而防止溢出至下一个时隙。这避免了所述通信系统各个元件之间的干扰。

Description

采用时分双工通信的系统和方法

技术领域

一般地，本发明涉及通信，更具体地，涉及针对在使用时分双工的通信系统中频谱共享的系统和方法。

背景技术

电信系统已经从简单的硬线电话发展到经常包括卫星和地面组件的复杂的无线网络。利用无线系统，频谱的分配和所分配频谱的适当使用对令人满意的操作至关重要。频谱共享和频率再用的复杂系统已经发展为与越来越多的用户共享该有限资源的一种方法。

一些通信系统采用卫星和地面组件。该组合系统经常将地面组件称为辅助地面组件(ATC)通信系统。已经提出一些建议允许电信系统的卫星部分和ATC部分共享频谱。即，系统的ATC部分再用当前分配给卫星的频谱。

不幸地，这些传统的方法通常导致性能恶化，因为难以在卫星间和地面元件间产生足够的距离以允许频率再用以及最小化干扰非常困难。通信系统的卫星部分和ATC部分之间的干扰会导致不可接受的数据误码率，以及下降的整体系统性能。

因而，可以理解，急需一种不会造成干扰和系统降级的共享频谱的系统和方法。本公开描述了提供该优点的系统和方法，并且其它的优点从下列详细描述和附图中将变得显而易见。

附图说明

图1是具有卫星组件和地面组件的电信系统的示意图。

图2是图1的系统的用户终端、基站的内部组件、和/或卫星组件的功能框图。

图3是示出了图1系统的卫星和地面部分之间时分双工的时序图。

图4A是示出了在所分配的时隙间传送的示意图。

图4B是示出了图4A的系统中时隙分配的时序图。

图5A是示出了在所分配的时隙间传送的示意图。

图5B是示出了图5A的系统中时隙分配的时序图。

图6是示出了来自单个卫星的多点波束的使用的电信系统的示意图。

图7是示出了由于用于保持电信系统的卫星和地面部分之间的同步的传播时延的定时补偿的时序图。

图8示出了多接入方法的使用。

图9是示出了在示例卫星和两个地面位置之间的传播时延中卫星覆盖示例的地图。

具体实施方式

本公开涉及具有卫星和地面组件的电信系统。正如以下将详细描述的，卫星和地面组件使用时分双工共享频率，这将在以下详细描述。图1是示出了根据包含于此的示教构建和操作的系统100的示例组件的示意图。系统100具有卫星部分102和地面部分104。图1示出在地球轨道上的卫星108和卫星110。本领域技术人员将理解，实际实施方式典型可以包括更多数量的卫星。卫星108-110可以在任何已知的诸如对地同步或对地静止轨道、中地球轨道(MEO)或低地球轨道(LEO)。除了将在以下详细讨论的时分双工，卫星部分102的一般操作对本领域技术人员是已知的，在这里不需要详细的描述。

系统100的地面部分104包括地面网络112，以及包括具有基站收发站(BTS)114的传送站点和具有BTS 116的传送站点。本领域技术人员可以理解：系统100的实际实施方式典型地包括大量的传送站点，其中每个传送站点具有多个BTS。可以在蜂窝装置中对特定传送站点的多个BTS进行配置，其中每个BTS具有多个天线(未示出)来为多个扇区提供覆盖。为了简单，下列描述将集中在位于其各自传送站点处的BTS 114和BTS116上。除了将在以下详细讨论的时分双工方面，BTS 114-116的一般操作细节对本领域技术人员是已知的，在这里不需要详细的描述。

BTS 114和BTS 116与地面网络112耦合，并由地面网络112控制。地面网络的多数控制功能在本领域是众所周知的，在这里不需要详细描述。在系统100的一个方面，地面网络112提供定时信息，以允许BTS 114和BTS 116在预定的时间传送数据和接收数据。

图1也示出了包括地面站126的卫星网络124。本领域技术人员可以理解，系统100的典型实施方式可以包括多个地面站。地面站126与卫星108-110进行通信，并给卫星108-110提供控制信息。除了将在以下详细讨论的时分双工，大多数卫星控制功能对本领域技术人员是已知的，在这里不需要详细的描述。

系统100包括多个用户终端。用户终端(UT)118仅配置用于地面。即，UT 118可以仅与BTS 114-116进行通信。相反，UT 120是双模终端，以及可以与系统100的卫星部分102或地面部分104进行通信。

图1也示出了与地面网络112和卫星网络124耦合的系统控制器128。正如以下将详细讨论的，系统控制器128在卫星和地面的传送和接收之间分配时间，以及使系统100的各个元件之间的传送和接收时间同步。

在图1中也示出了与地面网络112和卫星网络124耦合的外部网络130。外部网络130旨在示出诸如公共交换电话网络(PSTN)、专用网络或甚至因特网的任何其它网络。正如本领域技术人员所理解，可以通过外部网络130在UT(例如UT 118)和某个目的地(例如传统电话、因特网连接的主机等，未示出)之间中继数据。

图2是示出了系统100许多元件所使用的内部组件的功能框图。例如，卫星108-110、BTS 114-116、UT 118-120以及地面站126都可以具有图2中所示的公共组件。本领域技术人员可以理解：其它公共组件包括在这些各种系统元件中，但是由于这些公共组件的操作便于理解，且与本讨论关系不密切，所以不必示出。此外，本领域技术人员可以理解，针对不同的系统元件，其它组件可以是独特的，但由于相同的原因，也不必示出。例如，卫星108-110典型地从太阳能电池板获得电能，而UT 118-120典型地可以依靠可充电电池。虽然BTS 114-116和地球站126典型地靠外部电源(例如AC线操作)供电，但是在AC电源用尽的情况下，可以具有备用发电机以提供必要的电量。这样，不同的系统元件可以每个具有不同的电源，所述电源都用于给电路供电的传统功能。

图2的功能性框图包括中央处理器(CPU)140以及存储器142。通常，CPU 140从存储器142接收指令和数据，并执行这些指令。CPU 140可以实现为传统微处理器、微控制器、可编程门阵列(PGA)、分立电路、应用程序特定集成电路(ASIC)等。

系统100不限于CPU 140的特定实施方式。类似地，存储器142可以通过多个不同的已知技术实现。存储器142可以包括动态存储器、静态存储器、可编程存储器等。系统100不限于存储器142的任何特定实施方式。

图2也示出了发射机144和接收机146。可以将发射机144和接收机146组合形成收发机148。发射机144和接收机146与天线150耦合。如上所示，诸如天线150的组件的实施方式依据系统100的特定元件。例如，如果图2的功能性框图描述用户终端(例如UT 118)，则天线150可以是简单的全向偶极天线或其它已知的地面天线类型。相反，如果图2的功能性框图描述卫星(例如卫星108)，则天线150可以包括十分复杂的多元件电子可操纵天线。然而，本领域技术人员会理解诸如发射机144、接收机146和天线150的元件的操作，因为该操作适合通信系统100的每个元件。

本领域技术人员可以理解：可以配置发射机144和接收机146在多个不同的操作模式中操作。例如，传统的多址接入技术包括时分多址接入(TDMA)、频分多址接入(FDMA)、码分多址接入(CDMA)、以及正交频分多址接入(OFDMA)。系统100不限于任何特定形式的多址接入。类似地，发射机144和接收机146的特定细节对本领域技术人员是已知的，不需要在这里详细描述。

图2也是示出了定时控制器160。正如以下将详细讨论的，定时控制器160选择性地使发射机144和/或接收机146在各自指定的时隙内传送或接收数据。通过适当控制定时，系统100防止特定多个系统元件被同时激活，从而防止不希望的干扰。

图2的框图也示出了位置处理器162，用于确定特定系统元件的当前位置。正如以下将详细讨论的，系统100确定特定系统元件(例如图1的UT 118)的当前位置，并在定时控制器160的操作中包括这些计算。位置处理器162可以是，例如，全球定位系统(GPS)等。本领域技术人员可以理解，在初始化过程中可以向固定位置的系统元件(例如BTS 114)提供位置数据。由于元件位置固定，所以动态位置测量没有必要。

图2中的各种组件通过总线系统168耦合在一起。总线系统168可以包括电力总线、地址总线、数据总线等。为了方便，这些各种总线在图2中表示为总线系统168。

图3示出了以最简单的形式表示的系统100的定时操作。如图3所示，系统100的卫星和地面部分在单个频率上传送和接收数据。该操作可以看作是半双工操作，其中相同的通信信道(即相同的频率)用于传送和接收，但不是同时。在图3示出的示例中，将第一时隙202分配给系统100中的卫星(例如卫星108-110)用于传送。将第二时隙204分配给ATC元件(例如BTS 114)用于传送，而将第三时隙206分配给卫星用于接收数据，以及将第四时隙分配给地面元件以接收数据。将图3的示例时序图应用到图1所示的系统100，在时隙202期间，卫星108进行传送。本领域技术人员可以理解：在时隙202期间使UT 120能够从卫星108接收数据。在时隙204中，将地面系统激活以进行传送。在图1中，将BTS 114和BTS 116激活以分别地向UT 118和UT 120传送。在时隙206期间，将卫星108激活以接收数据。在该时隙期间，将UT 120激活以将数据传送至卫星108。在时隙208中，将地面系统激活以接收数据。即，BTS 114和BTS 116分别地接收从UT 118和UT 120传送的数据。利用这种形式的时分双工，在任何给定的时间，系统100只有一个组件是活跃的，因而消除了传统卫星和ATC组合系统所造成的干扰。

将时隙202-208分别顺序地分配用于卫星和地面传送和接收。然而，可以基于配置(即预分配)分配时隙，或基于通信业务负载、一日的时间、一周的日等动态地分配时隙。例如，图3也示出了都被分配给卫星元件用于传送的时隙210和212，而将时隙214和216都分配给卫星元件用于接收数据。类似地，将时隙218和220分配给地面元件用于传送，而将时隙222和224分配给地面元件用于接收数据。尽管图3的示例示出了系统100的卫星部分102和地面部分104之间时隙的对等共享，但是这种对称不是必需的。例如，系统100可以将更多的时隙分配给ATC元件，以在地面部分104中适应增加的通信业务。因而，系统100不限于时隙的任何特定分配。

图4A和4B示出系统100的示例性实施例。在图4A中，UT 118仅能够与系统100的地面部分104中的一个或多个BTS(例如BTS 114)进行通信。在该示例中，UT 120仅能够与系统100的卫星部分102的一个或多个卫星(例如卫星108)进行通信。即，在图4A和4B示例中的UT 120不是双模设备。

根据该示例，系统控制器128将图4B中所示的第一时隙230分配用于通过地面网络进行传送以及通过UT 118进行接收。图4A使用虚线箭头示出了时隙1-4中的数据传送，指示了通信信道中数据流的方向。在第二顺序时隙232中，使卫星108能够传送，而使UT 120能够从卫星接收数据。在第三时隙234期间，使UT 118能够向地面网络(例如BTS 114)传送，而在第四时隙236中，使UT 120能够向卫星网络(例如卫星108)传送。因而，系统100的每个元件在适合的时间启用，并且不会干扰系统100任何其它元件的操作。

图5A和5B示出了系统100的另一个示例性实施例。在图5A中，UT118仅能够与系统100的地面部分104中的一个或多个BTS(例如BTS 114)进行通信。在该示例中，UT 120是能够与系统100的卫星部分102中的一个或多个卫星(例如卫星108)进行通信的双模设备，以及还能够与系统地面部分104的一个或多个BTS进行通信(例如BTS116)。

根据该示例，系统控制器128分配图5B中所示的第一时隙240，其中使BTS 114能够传送数据，以及使UT 118能够接收数据。在一个实施例中，在BTS 114和BTS 116之间存在足够的物理距离以允许频率再用。在该示例中，也使BTS 116能够在第一时隙期间向UT 120传送。可选地，如果BTS 114和BTS 116之间的物理距离不足够允许频率再用，则BTS 116可以在第二预定频率上与UT 120进行通信。

在第二时隙242期间，使卫星108能够传送数据，以及使UT 120能够接收数据。在第三时隙244期间，使BTS 114能够接收数据，以及使UT 118能够传送数据。也可以使UT 120能够在第三时隙244期间向BTS116传送。如上所述，来自UT 120的传送可以与来自UT 118的传送在统一频率上(如果存在足够的距离以允许频率再用)或可以在第二预定频率上(如果没有足够的距离允许频率再用)。在第四时隙246中，使卫星108能够接收数据，以及使UT 120能够传送数据。

在第五时隙248期间，使BTS 114和BTS 116都能够传送数据，以及使UT 118和UT 120能够分别地接收数据。在第六时隙250期间，使UT 118和UT 120能够传送数据以及使BTS 114和BTS 116能够接收数据。应该注意，在两个单独的时隙中(即时隙244和250)使UT 118能够传送数据，以及在两个单独的时隙中(即时隙240和248)使UT 118能够接收数据。因而，系统100的每个元件在适合的时间启用，并且不干扰系统100任何其它元件的操作。

图1仅示出卫星108和UT 120之间的通信路径。然而，本领域技术人员可以认识到，典型地，卫星具有采用多个电子可操纵天线元件的复杂天线150，以产生在地球表面提供多区域覆盖的多个“点波束”。在GEO配置中的卫星可以具有可覆盖例如整个美国的巨大的定位区域。相反，在MEO或LEO配置中的卫星具有小得多的覆盖区域的多个点波束。

图6示出了产生多个点波束260-264的卫星108。点波束具有包括BTS114和UT 118的覆盖区域266。点波束262具有包括BTS 116和UT 120的覆盖区域268。点波束264包括覆盖区域270。在图6中所示的示例中，覆盖区域270不包括任何的BTS或UT。然而，本领域技术人员可以理解，如果卫星在MEO或LEO配置中，则卫星108相对于地球表面运动。在这种配置中，点波束260-264的覆盖区域266-270相应地将随着卫星108在其轨道中的行进而跨地球表面移动。

利用多个点波束，众所周知，只要卫星108的天线有足够的方向性，以及再用频率的覆盖区域之间存在足够的物理距离，则可以再用频率。在图6中，卫星108使用一频率(指定为f₁)进行点波束260和点波束262中的通信。在点波束260和262中间的点波束264可以利用不同的频率(指定为f₂)，以防止与邻近覆盖区域266和268的干扰。可选地，点波束260-264可以针对在卫星传送和接收之间有着相同或不同的时间分配的每个点波束使用一个或多个频率。在另一个可选实施例中，点波束260-264可以使用与在卫星传送和接收之间有着相同或不同的时间分配的相邻点波束相同或不同的频率。通过适合的使用卫星部分102和地面部分104之间时分双工，系统100防止了各种系统元件之间的干扰。

本领域技术人员也可以理解，通信系统经常使用第一频率用于传送数据，以及第二频率用于接收数据。在一些实施例中，传送/接收频率是分配用作信道的预定频率的偏移对。在这里描述的半双工操作也可应用在这些实施例中，其中在各种系统元件的发射机部分(例如UT 120的发射机，或卫星108的发射机)，以及系统的接收机部分(例如UT 118的接收机部分或BTS 116的接收机部分)上运用定时控制。

根据系统100的各种元件之间的定时关系，现在可以更详细地解释系统控制器128的操作。系统控制器128负责在系统100的卫星部分102和地面部分104覆盖的区域内，在相同频率上对卫星和地面传送和接收之间进行时间分配。系统控制器128控制的区域可以和单个洲宽波束一样大，或和城市或国家的一部分一样小。

系统控制器128用于使系统100的卫星部分102和地面部分104之间的传送和接收时间同步。即，系统控制器128将时隙分配给通过特定系统控制器控制的覆盖区域内的系统100的卫星部分102和地面部分104中的各种元件。如前所述，基于诸如通信业务负载、一日中的时间、一周中的时间、地理区域等的因素，可以预定时隙的分配或动态地分配时隙。

在示例性实施例中，系统100包括针对时延因素(包括传播时延)的补偿。传播时延十分重要，尤其是对于GEO卫星配置。除了传播时延，由诸如调制和编码的处理造成的信号处理时延也会在系统100中引入附加时延。可以在系统元件中固有地补偿这些时延，或将时延添加到系统100计算的传播时延。以下描述的时延补偿过程将集中在针对传播时延的补偿。然而，本领域技术人员可以理解，当计算补偿时延时，所描述的技术可以考虑其它处理时延。

图7示出了系统100的操作以控制系统100的卫星部分102和地面部分104之间的传送。图7示出了在发射机处(例如卫星108)和接收机处(例如UT 120)的系统定时。为了图7的讨论，发射机在时间t₁和t₂之间的时隙期间传送数据。在图7A中，没有提供补偿。在发射机处，如图7A上部的时序图所示，传送在时间t₁处开始，在时间t₂处结束。然而，该传送从发射机传播到接收机需要t_d秒。因而，如图7A下部的时序图所示，直到所分配的时隙开始之后t_d秒(即在时间t₁+t_d)，数据才开始到达接收机。这降低了信道的利用率，但是没有造成干扰。然而，在分配的时隙结束处，发生类似传播时延。发射机在时间t₂处终止传送，但信号继续到达接收机，直到所分配的时隙结束之后t_d秒(即在时间t₂+t_d)。因而，来自发射机的传送造成对分配有时间t₂和时间t₃之间时隙的系统元件的干扰。

为了克服该干扰源，如图7B上部的时序图所示，系统100在所分配的时隙结束前t_d秒指示发射机终止传送。即，发射机在时间t₂前t_d秒(即在时间t₂-t_d)终止传送。图7B下部的时序图示出了数据的接收。如上所述，针对图7A，直到所分配的时隙开始之后t_d秒(即在时间t₁+t_d)，数据才开始到达接收机。这降低了信道的利用率，但是没有造成干扰。然而，在发射机处传送过早的终止(即在时间t₂-t_d)允许在接收机处的数据接收于时间t₂处结束。因而，在系统100的卫星部分102和地面部分104之间保持正确的同步。

在示例性实施例中，通过在发射机所分配的时隙开始之前指示发射机开始传送数据，可以提高信道利用率，从而数据以正确的同步到达接收机。这在图7C中示出，其中上方时序图示出了发射机定时。即，在所分配的时隙开始前t_d秒(即在时间t₁-t_d)指示发射机开始传送。如图7C下方的时序图所示，数据在t_d秒之后(即在时间t₁)到达接收机。此外，在时间t₂前t_d秒(即在时间t₂-t_d)指示发射机终止传送。该方法提供了更高的信道利用率，而同时仍然保持正确的同步。

在示例性实施例中，系统控制器128执行时延计算，以及确定适合的补偿时间。系统控制器128在其控制区域内给发射机提供必要的指示，从而保持适合的系统同步。然而，可以通过诸如地面网络112中的控制器、卫星网络124中的控制器或地球站126之类的其它系统元件以执行时延计算。此外，可以通过诸如卫星(例如卫星108)、BTS(例如BTS 114)、或UT(UT 120)的系统元件执行计算。

传播时延的确定涉及地面部分104的元件(例如BTS114)的位置和相对于太空中的卫星(例如卫星108)的位置的地球表面的关系的知识。

以下提供示例时延计算以确定范围，该范围是卫星与地球上以纬度和经度测量的点之间的距离。针对GEO卫星，通过以下给出范围：

其中，R等于标称的地球半径(大约6,378.14千米)，以及S等于标称的GEO卫星轨道半径(大约42,164.57千米)。一旦确定范围，可以使用以下计算时延：

时延＝范围/c

其中c是光速。针对西经115度的GEO卫星和北纬44度、西经68度的地面系统，传播时延会有0.131430682秒。在该示例中，系统控制器128会指示地球站(例如BTS114)在所分配的时隙前大约0.131430682秒传送，从而该传送与适合的时隙同步到达。系统控制器128也指示卫星(例如卫星108)在所分配的时隙结束前大约0.131430682秒终止传送，从而该传送在所分配的时隙内传播至指定接收机(例如图4A中的UT120)。以这种方式，来自卫星的传送不会占用下一个所分配的时隙。

系统控制器128针对其控制区域计算传送时延。例如，在图9中，整个美国大陆由单个卫星波束覆盖，并且可以在单个系统控制器128的控制之下。西屿的传播时延针对特定卫星位置是大约0.121846761秒，而针对西雅图的地面组件在相同的位置来自相同卫星的传播时延是大约0.129000522秒。

为了确保正确的同步，系统控制器128考虑最长的传播时延，从而来自卫星的传送在卫星用于传送所分配的时隙结束之前到达西雅图的ATC元件。如果系统控制器128使用西屿的传播时延，则该传送仍会在下一个所分配的时隙中到达西雅图ATC元件，因而使同步中断，并可能造成干扰。参照图7C，系统控制器128会指示发射机在时间t₂前t_dmax秒(即在时间t₂-t_dmax)终止传送，其中t_dmax是系统控制器128控制的覆盖区域内最大的传播时延。在以上讨论的示例中，t_dmax是至西雅图的传播时延。

为了提高信道利用率，如针对图7C所讨论的，系统控制器128指示发射机在所分配的时隙开始前开始传送。利用西屿和西雅图的传播时延，系统控制器128考虑最短的传播时延，从而来自卫星的传送在通过卫星传送所分配的时隙开始时到达西屿的ATC元件。如果系统控制器128使用西雅图的传播时延，则传送在所分配的时隙开始前到达西屿的ATC元件，因而使同步中断，并可能造成干扰。参照图7C，系统控制器128会指示发射机在时间t₁前t_dmin秒(即在时间t₁-t_dmin)终止传送，其中t_dmin是系统控制器128控制的覆盖区域内最小的传播时延。在以上讨论的示例中，t_dmin是至西屿的传播时延。

如果图9示例中的卫星包括针对多个覆盖区域的多波束(见图6)，则系统控制器128可以针对每个波束覆盖区域独立地计算最小和最大传播时延，并基于针对特定覆盖区域的最大传播时延指示卫星终止至特定覆盖区域的传送。

如前所述，系统100适应不同的诸如TDMA，CDMA和OFDMA的多址接入方法。多址接入方法可以占用完整的时隙或时隙的子区间。图8示出了给不同的多址接入方法的时隙分配。通过UT(例如UT 118)至系统100的初始接入可以通过在预定时隙内接收控制信号或通过在控制信道上接收控制信号来完成。诸如阿罗哈保留、保留时隙等传统技术可以用于至系统100的初始接入。系统接入操作对本领域技术人员是公知的，并且在这里不需要进一步详细描述。

以上描述的实施例描述了包括在不同其它组件或与不同其它组件相连的不同组件。可以理解，这种所描述的结构是示例性的，以及事实上可以实行许多其它结构来实现相同的功能。从概念意义上看，实现相同功能的组件的任何设置是有效地“相关联”，从而可以实现所期望的功能。因而，这里组合实现特定功能的任何两个组件可以看作彼此互相“关联”，从而实现所期望的功能，不论结构或中间组件。同样，这样相关联的任何两个组件也可以看作是与彼此“可操作地连接”、或“可操作地耦合”，以实现所期望的功能。

虽然已经示出和描述了本发明的特定实施例，但是基于这里的示教，对本领域技术人员显而易见：在不偏离本发明及其更广泛方面可以做出改变和修改，因此附属权利要求在其范围内包括所有这样的改变和修改，正如在本发明的真正精神和范围内。此外，可以理解，仅由附属权利要求限定本发明。通常，本领域技术人员将理解，这里使用的术语，尤其是在附属权利要求(例如附属权利要求的正文)中使用的术语是“开放”术语(例如术语“包括”应该解释为“包括但不限于”，术语“具有”应该解释为“具有至少”，术语“包括”应该解释为“包括但不限于”等)。本领域技术人员还会理解，如果所引入权利要求表述的特定数字是有意图的，则这种意图会明确地在权利要求中表述，以及如果没有这种表述，则这种意图不会出现。例如，为了有助于理解，下列附属权利要求可以包含介绍性词组“至少一个”以及“一个或多个”的使用以引入权利要求陈述。然而，甚至当相同的权利要求包括介绍性词组“一个或多个”或“至少一个”，以及诸如“a”或“an”的不定冠词时(例如“a”或“an”应该典型地解释为“至少一个”或“一个或多个”)，这种词组的使用不会构成暗示通过不定冠词“a”或“an”的权利要求陈述引入，将包括这种权利要求引入的特定权利要求限制于仅包含一个这样陈述的发明；针对用于引入权利要求陈述的定冠词的使用同样正确。此外，即使明确地陈述了引入权利要求陈述的特定数字，本领域技术人员也会认识到这种陈述应该典型地解释为至少所陈述的数字(例如没有其它的修饰，“两个陈述”无限定的陈述典型地意味着至少两个陈述，或两个或多个陈述)。

因此，本发明仅由所附权利要求所限定。

Claims

1.一种具有卫星网络部分和地面网络部分的通信系统，所述系统包括：

卫星；

卫星发射机，配置用于在所选频率上传送数据；

卫星接收机，配置用于在所选频率上接收数据；

卫星定时控制器，用于选择性地控制卫星发射机和卫星接收机的操作；

第一地面站；

第一地面发射机，配置用于在所选频率上传送数据；

第一地面接收机，配置用于在所选频率上接收数据；以及

第一地面定时控制器，配置用于选择性地控制第一地面发射机和第一地面接收机的操作，其中，配置所述卫星定时控制器和所述第一地面定时控制器，来协同地控制各自的发射机和接收机，以在所选的时间间隔内控制数据的传送和接收，从而使所述卫星发射机能够在第一所选时间间隔传送数据，所述卫星接收机在第二所选时间间隔内接收数据，使所述第一地面发射机能够在第三所选时间间隔内传送数据，以及所述第一地面接收机在第四所选时间间隔内接收数据。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述第一、第二、第三和第四所选时间间隔是顺序的时间间隔。

3.如权利要求1所述的系统，还包括只能与所述第一地面站进行通信的第一用户终端，以及所述第一用户终端具有：配置用于在所选频率上传送数据的发射机；配置用于在所选频率上接收数据的接收机；以及第一用户终端定时控制器，所述第一用户终端定时控制器配置用于使所述第一用户终端接收机能够在第三所选时间间隔期间从所述第一地面站接收数据，以及使所述第一用户终端发射机能够在所述第四所选时间间隔期间将数据传送至所述第一地面站。

4.如权利要求3所述的系统，还包括只能与所述卫星进行通信的第二用户终端，以及所述第二用户终端具有：配置用于在所选频率上传送数据的发射机；配置用于在所选频率上接收数据的接收机；以及定时控制器，所述第二用户终端定时控制器配置用于使所述第二用户终端接收机能够在第一所选时间间隔期间从所述卫星接收数据，以及使所述第二用户终端发射机能够在所述第二所选时间间隔期间将数据传送至所述卫星。

5.如权利要求1所述的系统，还包括能够与所述第一地面站或所述卫星进行通信的双模用户终端，以及所述双模用户终端具有：配置用于在所选频率上传送数据的发射机；配置用于在所选频率上接收数据的接收机；以及定时控制器，所述双模用户终端定时控制器配置用于使所述双模用户终端接收机能够在所述第一所选时间间隔期间从所述卫星接收数据，使所述双模用户终端发射机能够在所述第二所选时间间隔期间将数据传送至所述卫星，使所述双模用户终端接收机能够在第三所选时间间隔期间从所述第一地面站接收数据，以及使所述双模用户终端发射机能够在所述第四所选时间间隔期间将数据传送至所述第一地面站。

6.如权利要求1所述的系统，还包括：

第二地面站，具有配置用于在所选频率上传送数据的发射机，配置用于在所选频率上接收数据的接收机，以及定时控制器；

第一用户终端，具有配置用于在所选频率上传送数据的发射机，配置用于在所选频率上接收数据的接收机，以及定时控制器；以及

第二用户终端，具有配置用于在所选频率上传送数据的发射机，配置用于在所选频率上接收数据的接收机，以及定时控制器，所述第一用户终端定时控制器配置用于使所述第一用户终端接收机能够在所述第三所选时间间隔期间从所述第一地面站接收数据，以及使所述第一用户终端发射机能够在第四所选时间间隔期间将数据传送至所述第一地面站，以及所述第二用户终端定时控制器配置用于使所述第二用户终端接收机能够在所述第五所选时间间隔期间从所述第二地面站接收数据，以及使所述第二用户终端发射机能够在第六所选时间间隔期间将数据传送至所述第二地面站。

7.如权利要求1所述的系统，还包括控制器，配置用于将所选时间间隔分配给所述卫星和所述地面站。

8.如权利要求7所述的系统，其中所述控制器配置用于基于要传送的数据量，将多个所选时间间隔分配给所述卫星和所述地面站中所选的一个。

9.如权利要求7所述的系统，其中所述控制器配置用于基于预定传送调度，将多个所选时间间隔分配给所述卫星和所述地面站中所选的一个。

10.如权利要求7所述的系统，其中所述控制器配置用于将大多数所选时间间隔分配给所述卫星。

11.如权利要求7所述的系统，其中所述控制器配置用于将大多数所选时间间隔分配给所述地面站。

12.如权利要求1所述的系统，其中所述卫星配置用于与地球表面上的多个覆盖区域进行通信，以及所述第一地面站位于所述多个覆盖区域中的第一覆盖区域内，所述系统还包括位于与所述多个覆盖区域中的第一覆盖区域相邻的所述多个覆盖区域中的第二覆盖区域内的第二地面站。

13.如权利要求12所述的系统，其中在所述多个覆盖区域中的第一覆盖区域和所述多个覆盖区域中的第二覆盖区域内的通信都使用所选频率。

14.如权利要求12所述的系统，其中在所述多个覆盖区域中的第一覆盖区域内的通信使用第一所选频率，以及在所述多个覆盖区域中的第二覆盖区域内的通信使用与第一所选频率不同的第二所选频率。

15.如权利要求12所述的系统，还包括位于所述多个覆盖区域中的第三覆盖区域内的第三地面站，所述多个覆盖区域中的第二覆盖区域位于所述多个覆盖区域中的第一覆盖区域和所述多个覆盖区域中的第三覆盖区域中间，其中，在所述多个覆盖区域中的第一覆盖区域内的通信使用第一所选频率，在所述多个覆盖区域中的第二覆盖区域内的通信使用不同于第一所选频率的第二所选频率，以及在所述多个覆盖区域的第三覆盖区域内的通信再用所述第一所选频率。

16.如权利要求1所述的系统，其中所述卫星定时控制器配置用于在所述第一所选时间间隔结束之前至少等于所述卫星和所述第一地面站之间的传播时延的时间量处，终止来自所述卫星发射机的传送。

17.如权利要求1所述的系统，其中所述卫星定时控制器配置用于在所述第一所选时间间隔开始之前基本等于所述卫星和所述第一地面站之间的传播时延的时间量处，开始来自所述卫星发射机的传送。

18.如权利要求1所述的系统，其中所述第一地面定时控制器配置用于在所述第三所选时间间隔结束之前至少等于所述第一地面站和所述卫星之间的传播时延的时间量处，终止来自所述第一地面站发射机的传送。

19.如权利要求1所述的系统，其中所述第一地面定时控制器配置用于在所述第三所选时间间隔开始之前基本等于所述第一地面站和所述卫星之间传播时延的时间量处，开始来自所述第一地面站发射机的传送。

20.一种具有卫星网络部分和地面网络部分的通信系统，所述系统包括：

卫星，具有配置用于在所选频率上进行通信的发射机和接收机；

第一地面站，具有配置用于在所选频率上进行通信的发射机和接收机；

卫星控制器，用于选择性地控制所述卫星发射机的操作，所述卫星控制器能够在第一所选时间间隔期间传送，并在所述第一所选时间间隔结束之前的一时间点终止传送，其中在所选时间间隔结束之前的所述时间点基于所述卫星和所述第一地面站之间的传播时延；以及

第一地面控制器，用于选择性地控制所述第一地面站发射机的操作，所述第一地面控制器能够在第二所选时间间隔期间传送，并在所述第二所选时间间隔结束之前的一时间点终止传送，其中在所选时间间隔结束之前的所述时间点基于所述第一地面站和所述卫星之间的传播时延。

21.如权利要求20所述的系统，其中所述第一地面站是具有配置用于在所选频率上进行通信的发射机和接收机的移动用户终端。

22.如权利要求21所述的系统，其中所述用户终端配置用于只与所述卫星进行通信。

23.如权利要求21所述的系统，其中所述用户终端配置用于与所述卫星或第二地面站进行通信。

24.如权利要求21所述的系统，还包括配置用于确定所述卫星和所述第一地面站之间的传播时延的系统控制器。

25.如权利要求24所述的系统，其中所述卫星控制器使用所述卫星和所述第一地面站之间的传播时延，以在所述所选时间间隔结束之前的所述时间点终止传送。

26.一种具有卫星网络部分和地面网络部分的通信系统，所述系统包括：

卫星，具有配置用于在所选频率上传送和接收数据的发射机和接收机；

卫星控制装置，用于选择性地控制所述卫星发射机和所述卫星接收机的操作；

第一地面站，具有配置用于在所选频率上传送和接收数据的发射机和接收机；

第一地面控制装置，用于选择性地控制所述第一地面发射机和所述第一地面接收机的操作，其中所述卫星控制装置和所述第一地面控制装置协同地控制各自的发射机和接收机，以在所选时间间隔内控制数据的传送和接收，从而使所述卫星发射机能够在第一所选时间间隔传送数据，所述卫星接收机在第二所选时间间隔内接收数据，使所述第一地面发射机能够在第三所选时间间隔内传送数据，以及所述第一地面接收机在第四所选时间间隔内接收数据。

27.如权利要求26所述的系统，还包括只能与所述第一地面站进行通信的第一用户终端，以及所述第一用户终端具有：配置用于在所选频率上传送数据的发射机；配置用于在所选频率上接收数据的接收机；以及用户终端控制装置，用于使所述第一用户终端接收机能够在第三所选时间间隔期间从所述第一地面站接收数据，以及使所述第一用户终端发射机能够在所述第四所选时间间隔期间将数据传送至所述第一地面站。

28.如权利要求27所述的系统，还包括只能与所述卫星进行通信的第二用户终端，以及所述第二用户终端具有：配置用于在所选频率上传送数据的发射机；配置用于在所选频率上接收数据的接收机；以及第二用户终端控制装置，用于使所述第二用户终端接收机能够在所述第一所选时间间隔期间从所述卫星接收数据，以及使所述第二用户终端发射机能够在所述第二所选时间间隔期间将数据传送至所述卫星。

29.如权利要求26所述的系统，还包括双模用户终端，所述双模用户终端能够与所述第一地面站或所述卫星进行通信，以及所述双模用户终端具有：配置用于在所选频率上传送数据的发射机；配置用于在所选频率上接收数据的接收机；以及双模用户终端控制装置，用于使所述双模用户终端接收机能够在所述第一所选时间间隔期间从所述卫星接收数据，用于使所述双模用户终端发射机能够在所述第二所选时间间隔期间将数据传送至所述卫星，用于使所述双模用户终端接收机能够在所述第三所选时间间隔期间从所述第一地面站接收数据，以及用于使所述双模用户终端发射机能够在所述第四所选时间间隔期间将数据传送至所述第一地面站。

30.如权利要求26所述的系统，还包括：

第二地面站，具有配置用于在所选频率上传送数据的发射机，配置用于在所选频率上接收数据的接收机，以及用于控制所述第二地面站发射机和接收机的第二地面站控制装置；

第一用户终端，具有：配置用于在所选频率上传送数据的发射机；配置用于在所选频率上接收数据的接收机；以及第一用户终端控制装置，用于使所述第一用户终端接收机能够在所述第三所选时间间隔期间从所述第一地面站接收数据，以及用于使所述第一用户终端发射机能够在所述第四所选时间间隔期间将数据传送至所述第一地面站；以及

第二用户终端，具有：配置用于在所选频率上传送数据的发射机；配置用于在所选频率上接收数据的接收机；以及第二用户终端控制装置，用于使所述第二用户终端接收机能够在所述第五所选时间间隔期间从所述第二地面站接收数据，以及使所述第二用户终端发射机能够在第六所选时间间隔期间将数据传送至所述第二地面站。

31.如权利要求26所述的系统，还包括分配控制装置，用于将所选时间间隔分配给所述卫星和所述地面站。

32.如权利要求31所述的系统，其中所述分配控制装置基于要传送的数据量，将多个所选时间间隔分配给所述卫星和所述地面站中所选的一个。

33.如权利要求31所述的系统，其中所述分配控制装置基于预定传送调度，将多个所选时间间隔分配给所述卫星和所述地面站中所选的一个。

34.如权利要求31所述的系统，其中所述分配控制装置将大多数所选时间间隔分配给所述卫星。

35.如权利要求31所述的系统，其中所述分配控制装置将大多数所选时间间隔分配给所述地面站。

36.如权利要求26所述的系统，其中所述卫星配置用于与地球表面上的多个覆盖区域进行通信，以及所述第一地面站位于所述多个覆盖区域中的第一覆盖区域内，所述系统还包括位于与所述多个覆盖区域中的第一覆盖区域相邻的所述多个覆盖区域中的第二覆盖区域内的第二地面站。

37.如权利要求36所述的系统，其中在所述多个覆盖区域中的第一覆盖区域和所述多个覆盖区域中的第二覆盖区域内的通信都使用所选频率。

38.如权利要求36所述的系统，其中在所述多个覆盖区域中的第一覆盖区域内的通信使用第一所选频率，以及在所述多个覆盖区域中的第二覆盖区域内的通信使用与第一所选频率不同的第二所选频率。

39.如权利要求36所述的系统，还包括位于所述多个覆盖区域中的第三覆盖区域内的第三地面站，所述多个覆盖区域中的第二覆盖区域位于所述多个覆盖区域中的第一覆盖区域和所述多个覆盖区域中的第三覆盖区域中间，其中，在所述多个覆盖区域中的第一覆盖区域内的通信使用第一所选频率，在所述多个覆盖区域中的第二覆盖区域内的通信使用不同于第一所选频率的第二所选频率，以及在所述多个覆盖区域的第三覆盖区域内的通信再用所述第一所选频率。

40.如权利要求26所述的系统，其中所述卫星定时控制装置包括用于在所述第一所选时间间隔结束之前至少等于所述卫星和所述第一地面站之间的传播时延的时间量处终止来自所述卫星发射机的传送的装置。

41.如权利要求26所述的系统，其中所述卫星制装置包括用于在所述第一所选时间间隔开始之前基本等于所述卫星和所述第一地面站之间的传播时延的时间量处开始来自所述卫星发射机的传送的装置。

42.如权利要求26所述的系统，其中所述第一地面控制装置包括用于在所述第三所选时间间隔结束之前至少等于所述第一地面站和所述卫星之间的传播时延的时间量处终止来自所述第一地面站发射机的传送的装置。

43.如权利要求26所述的系统，其中所述第一地面控制装置包括用于在所述第三所选时间间隔开始之前基本等于所述第一地面站和所述卫星之间传播时延的时间量处开始来自所述第一地面站发射机的传送的装置。

44.一种在综合地面和卫星通信系统中使用的定时校正方法，包括：

分配多个时隙以供所述通信系统使用，所分配的时隙由地球站用于数据的传送、以及由卫星用于数据的传送；以及

控制所述地球站和所述卫星之间的传送，以补偿所述卫星和所述地球站之间的传播时延，从而使所述地球站和所述卫星对所分配时隙的使用同步。

45.如权利要求44所述的方法，其中每个所分配的时隙具有开始时间和结束时间，以及控制所述地球站和所述卫星之间的传送包括：在分配用于由所述卫星传送数据的时隙的结束时间之前终止来自所述卫星的传送。

46.如权利要求45所述的方法，其中控制所述地球站和所述卫星之间的传送包括：在所述结束时间之前基本等于所述传播时延的时间量处终止来自所述卫星的传送。

47.如权利要求44所述的方法，其中每个所分配的时隙具有开始时间和结束时间，以及控制所述地球站和所述卫星之间的传送包括：在所分配的用于由所述卫星传送数据的时隙的开始时间之前开始来自所述卫星的传送。

48.如权利要求47所述的方法，其中控制所述地球站和所述卫星之间的传送包括：在所述开始时间之前基本等于所述传播时延的时间量处开始来自所述卫星的传送。

49.如权利要求44所述的方法，其中每个所分配的时隙具有开始时间和结束时间，以及所述地球站在所分配的时隙中直接将数据传送至地面接收机，所述地球站在基本等于所分配的时隙的结束时间的时间点终止传送。

50.如权利要求49所述的方法，其中所述地球站通过所述卫星将数据传送到地面接收机，其中所述卫星在所分配的时隙内将所述数据中继至所述地面接收机，所述卫星在所分配的时隙结束时间之前的时间点终止传送。

51.如权利要求44所述的方法，其中每个所分配的时隙具有开始时间和结束时间，以及地面收发机在所分配的时隙中直接将数据传送至所述地球站，所述地面收发机在基本等于所分配的时隙的结束时间的时间点终止传送。

52.如权利要求51所述的方法，其中所述地面收发机通过所述卫星将数据传送到所述地球站，其中所述卫星在所分配的时隙内将所述数据中继至所述地球站，所述卫星在所分配的时隙的结束时间之前的时间点终止传送。

53.如权利要求44所述的方法，其中每个所分配的时隙具有开始时间和结束时间，以及控制所述地球站和所述卫星之间的传送包括：在所分配的用于由所述地球站传送数据的时隙的结束时间之前终止来自所述地球站的传送。

54.如权利要求53所述的方法，其中控制所述地球站和所述卫星之间的传送包括：在所述结束时间之前基本等于所述传播时延的时间量处终止来自所述地球站的传送。

55.如权利要求44所述的方法，其中每个所分配的时隙具有开始时间和结束时间，以及控制所述地球站和所述卫星之间的传送包括：在所分配的用于由所述地球站传送数据的时隙的开始时间之前开始来自所述地球站的传送。

56.如权利要求55所述的方法，其中控制所述地球站和所述卫星之间的传送包括：在所述开始时间之前基本等于所述传播时延的时间量处开始来自所述地球站的传送。

57.如权利要求44所述的方法，其中分配多个时隙以供所述通信系统使用包括：分配第一部分的时隙用于所述地球站的数据传送，以及分配第二部分的时隙用于所述卫星的数据传送。

58.如权利要求44所述的方法，其中分配多个时隙以供所述通信系统使用包括：分配第一部分的时隙用于所述地球站的数据接收，以及分配第二部分的时隙用于所述卫星的数据接收。

59.如权利要求44所述的方法，其中分配多个时隙以供所述通信系统使用包括：分配第一部分的时隙用于所述地球站的数据传送，分配第二部分的时隙用于所述卫星的数据传送，分配第三部分的时隙用于所述地球站的数据接收，以及分配第四部分的时隙用于所述卫星的数据接收。

60.如权利要求59所述的方法，其中多个时隙中的所述第一、第二、第三和第四部分的时隙的分配基于至少一个地面发射机的通信业务量。

61.如权利要求59所述的方法，其中多个时隙中的所述第一、第二、第三和第四部分的时隙的分配基于多个地面发射机的通信业务量。

62.如权利要求59所述的方法，其中多个时隙中的所述第一、第二、第三和第四部分的时隙的分配基于一日中的时间、一周中的日或同时基于这二者。

63.如权利要求59所述的方法，其中多个时隙中的所述第一、第二、第三和第四部分的时隙的分配基于所述地球站的覆盖面积、所述卫星的覆盖面积、或同时基于这二者。

64.如权利要求44所述的方法，其中所述地球站的数据传送采用所选频率信道，以及所述卫星的数据传送采用所选频率信道。