CN101584131A - 具有不对称馈线和业务频带的卫星通信系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种在多波束卫星系统中业务波束利用频率重用在卫星和多个用户终端之间通信数据的系统和方法，所述多波束卫星系统具有与多个网关相关的馈线波束和与多个用户终端相关的多个业务波束，其中通过重用业务波束的至少一个公共频道来向卫星发送业务波束或从卫星发送业务波束，从而在可用频道中波束分配是不对称的。其结果是潜在地减少了转发器资源。

Description

具有不对称馈线和业务频带的卫星通信系统和方法

相关或其他申请的交叉引用

本申请主张2006年12月14日申请的美国临时专利申请序列号60/870,080在U.S.C 119(e)下的权益。

在提交此优先权申请之前75天内申请的、涉及本发明的总的主题并被转让给本发明的受让人的其它专利申请包括但不局限于下列：

专利申请的列表

·2006年10月3日申请的、名为“Adaptive Use of Satellite Uplink Bands”的美国临时专利申请第60/827924号(代理登记号017018-008000US)；

·2006年10月3日申请的名为“Frequency Re-use for Service and GatewayBeams”的美国临时专利申请第60/827927号(代理登记号017018-008300US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Satellite Architecture”的美国临时专利申请第60/827959号(代理登记号017018-008500US)；

·2006年10月3日申请的名为“Piggy-back Satellite Architecture”的美国临时专利申请第60/827960号(代理登记号017018-008600US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Placement of Gateways Away fromService Beams”的美国临时专利申请第60/827964号(代理登记号017018-008800US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Mulit-Service Provider SubscriberAuthentication”的美国临时专利申请第60/828021号(代理登记号017018-007700US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Large Packet Concatenaion in SatelliteCommunication System”的美国临时专利申请第60/828033号(代理登记号017018-008200US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Upfront Delayed Concatenation InSatellite Communication System”的美国临时专利申请第60/828037号(代理登记号017018-010500US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Map-Trigger Dump Of Packets InSatellite Communication System”的美国临时专利申请第60/828014号(代理登记号017018-010600US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Web/Bulk Transfer Preallocation ofUpstream Resources In A Satellite Communication System”的美国临时专利申请第60/828044号(代理登记号017018-010700US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Code Reuse Mulitple Access For ASatellite Retrun Link”的美国部分连续专利申请第11/538431号(代理登记号017018-001212US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Method for Congestion Management”的美国部分连续专利申请第11/538429号(代理登记号017018-006110US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Aggregate Rate Modem”的美国临时专利申请第60/827985号(代理登记号017018-008900US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Packet Reformatting for DownstreamLinks”的美国临时专利申请第60/827988号(代理登记号017018-009000US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Downstream Waveform Modification”的美国临时专利申请第60/827992号(代理登记号017018-009100US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Upstream Resource Optimization”的美国临时专利申请第60/827994号(代理登记号017018-009200US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Upstream MF-TDMA FrequencyHopping”的美国临时专利申请第60/827999号(代理登记号017018-009300US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Downstream Virtual ChannelsMulitplexed on a Per Symbol Basis”的美国临时专利申请第60/828002号(代理登记号017018-009400US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Modified Downstream Waveform”的美国临时专利申请第60/827997号(代理登记号017018-010800US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Adapted DOCSIS Circuit for SatelliteMedia”的美国临时专利申请第60/828038号(代理登记号017018-009500US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Satellite Downstream Virtual Channels”的美国临时专利申请第60/828045号(代理登记号017018-009700US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Satellite Broadbank with Less than OneCountry of Coverage”的美国临时专利申请第60/828035号(代理登记号017018-010300US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Multi-User Detection in Satellite ReturnLink”的美国临时专利申请第60/828032号(代理登记号017018-010100US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Multi-rate Downstreaming in MulitpleVirtual Channel Enviorment”的美国临时专利申请第60/828034号(代理登记号017018-010200US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Satellite Upstream Load Balancing”的美国临时专利申请第60/828047号(代理登记号017018-009900US)；

·2006年10月3日申请的、名为“Satellite Upstream/Downstream VirtualChannle Architecture”的美国临时专利申请第60/828048号(代理登记号017018-010000US)；以及

·2006年10月3日申请的、名为“Virtual Downstram Channel LoadBalancing”的美国临时专利申请第60/828046号(代理登记号017018-009800US)。

关于联合研究或开发下所进行的发明的权利的声明

不适用

对“序列表”，表格或通过光盘提交的列出了附件的计算机程序的参考

不适用

背景技术

本申请总地涉及无线通信，特别涉及应用频率重用技术的卫星通信网络。

随着使用Ka波段卫星的星际网络业务的启动，消费者宽带卫星业务在北美正在获得吸引力。虽然这样的第一代卫星系统可以提供每卫星每秒多个千兆比特(Gbps)的全部容量，但这样的系统的设计固有地限制了可以被充分地服务的消费者的数量。此外，跨多个覆盖区域分散容量的事实进一步限制了每个用户(subscriber)的带宽。

尽管现有的设计有多个容量限制，但对于这样的宽带业务的需求仍持续增长。过去若干年已经看到了通信和处理技术中的强大优势。结合选定的创新的系统和元件设计，该技术可以被利用来产生新的无线通信系统来解决这个需求。

在多波束卫星系统中利用蜂窝业务覆盖区(footprint)中的频率重用来通信数据是试图解决频率和空间限制的已知技术。在卫星和多个用户终端之间的包括上行链路业务波束和下行链路业务波束的业务波束可以占用频率和极化时隙(polarization slot)，并且每个业务波束服务于特定小区或业务波束覆盖区域。通过重用至少一个公共上行链路频道将多个上行链路业务波束发送至卫星，以及通过重用至少一个公共下行链路频道从卫星发送多个下行链路业务波束。所述方法进一步包括在卫星和网关终端之间建立由上行链路馈线波束和下行链路馈线波束构成的至少一个馈线波束，所述至少一个馈线波束与和多个业务波束覆盖区域分离的馈线波束覆盖区域相关联，在卫星处接收上行链路馈线波束以形成多个下行链路业务波束，在卫星处接收多个上行链路业务波束以形成下行链路馈线波束。通过重用至少一个公共上行链路频道将上行链路馈线波束发送至卫星，以及通过重用至少一个公共下行链路频道从卫星发送下行链路馈线波束。

虽然某些卫星配置导致带宽和资源分配的低效率，这意味着已知设计和配置的卫星承载不必要和无用的设施，导致承载过多的额外重量，从而影响卫星和运载火箭的整体设计和规格。由此，不仅期望识别什么是不必要的设备需求，还需要提供更好地优化卫星尺寸、重量和链路预算的卫星配置。

发明内容

根据本发明，基于数学颜色映射技术(mathematical color mappingtechnique)的方法应用不对称的馈线和业务频带以在服务于多个业务区域的多波束卫星系统中通信数据。根据工业实践，每个颜色由唯一的频带和唯一的天线极化表征。每个网关提供由多个不同颜色的信号组成的上行链路馈线波束，而在每个业务波束中，用户终端由更少数目的颜色分配分离。在一个实施例中，每个颜色对应于相似的带宽信号。

在一个实施例中，修改用于分配点覆盖区域的传统四色重用模式，从而在该模式中四种颜色中的某些的比率不相等，由此允许在业务下行链路上的不对称的业务频率使用，并且由此对频率转换器的类型的需要在数目上少于传统。本发明还提供了，上行链路业务链路应用三个相同的频率带宽，每个频率带宽具有两个正交的极化，并且下行链路馈线链路应用两个频率带宽，每个频率带宽具有两个正交的极化。根据本发明不对称地重用上行链路和下行链路之间的频率，这减少了航天器上的分离的且唯一的元件的所需数目。

根据一个实施例，至少一个上行链路馈线波束包括六个载波，其中该波束包括三个频道，三个频道的每一个可操作地由右旋圆极化(RHCP)和左旋圆极化(LHCP)分离，以形成频率和极化(颜色)的六个唯一组合，并且其中该六个载波的每一个仅使用频率和极化的六个唯一组合中的一个来发送。

根据实施例的另一个方面，下行链路业务波束包括四个载波的一个，其中从两个频带选择载波，该两个频带的每一个能够由右旋圆极化(RHCP)和左旋圆极化(LHCP)分离，以形成频率和极化(颜色)的四个唯一组合，并且其中根据四色模式，四个载波的每一个使用频率和极化的四个唯一组合的一个来发送至点波束小区。

因为一个网关可以处理更多的波束，因此根据本发明的应用每网关六个颜色的频率重用机制将减少五个网关的需求，从而总共十个网关用于具有六十个业务波束的系统。

可以在已经结合于此作为参考的、共同待审的专利申请有关序列号60/827928中发现有关本发明的另一个背景，该背景给出了另一种频率分配机制。

通过结合附图参考下面的具体实施方式将更好地理解本发明。

附图说明

图1A和图1B说明根据本发明的在单个网关和一组点波束业务区域之间的前向和返向路径通信。

图2A和图2B说明可以由根据本发明的十个网关服务的大范围点波束业务平面。

图3具体说明根据本发明的对频率2下行链路右旋极化和频率1下行链路左旋极化的业务重用。

图4具体说明根据本发明的对频率2下行链路左旋极化和频率1下行链路右旋极化的业务重用。

图5具体说明根据本发明的对频率1上行链路左旋极化和频率2上行链路右旋极化的业务重用。

图6具体说明根据本发明的对频率1上行链路左旋极化和频率1上行链路右旋极化的业务重用。

图7是根据本发明的上行数据流转发器的图示。

图8是根据本发明的下行数据流转发器的图示。

具体实施方式

上述方法涉及一种卫星系统，该卫星系统以不对称方式采用多个级别的频率重用，从而最大化可用频率带宽的使用并简化系统硬件。除了对多个业务波束应用频率重用使得不同的业务波束可以占用公共频道之外，该系统还通过将网关定位在与业务波束的覆盖区域分离的范围内来进一步在业务波束和馈线波束之间应用频率重用。此外，还对馈线波束和业务波束应用不对称频率重用以允许增加网关效率。

图1A和1B是根据本发明构建的卫星系统的图示。在图示区域的北部，网关GW被构建在由在卫星侧的定向天线形成的点波束的覆盖区内。这个波束被称为馈线波束并且由从网关到卫星的馈线上行链路和从卫星到网关的馈线下行链路组成。在卫星上存在额外的天线元件以产生用于用户终端的业务波束。业务波束由到用户终端的业务下行链路和到卫星的业务上行链路组成。尽管波束模式依赖于天线类型并通常更容易为圆形，但为了方便的目的，将业务波束示为六边形。多个用户终端位于每个业务波束内，与网关通信且从网关获得数据业务(例如因特网接入等)并实现网络控制算法(例如协调在相同的业务波束中的用户之间的公共返向信道的使用)。由三个字符的字符串识别波束内的信号颜色(signal color)。第一个字符识别频带编号(1、2或3)。第二个字符识别方向(上行为U，下行为D)。第三个字符识别信号的天线极化(L为左旋，R为右旋)。由此，信号1UL是在第一频带内的到卫星的上行链路信号，并且该信号应用左旋极化。

图1A示出了在网关侧开始并且在用户终端侧结束的、被称为前向或下行数据流方向的信号路径。在这个例子中，业务波束通过两个不同的天线极化来支持两个不同的频带，由此形成公知的可以在相邻波束之间以四色重用模式使用的四色信号。在传统的系统中，网关GW会把将由卫星中继的四色馈线信号(1UL、1UR、2UL、2UR)形成为在将业务区域映射到业务波束(1DL、1DR、2DL、2DR)中使用的四种颜色。根据本发明的一个实施例，在馈线波束上应用另一个频带，由此产生如在图1A中以虚线表示的额外的颜色3UL和3UR。由于仅存在四个颜色用于业务波束，因此根据本发明将3UL和3UR信号中的每一个转换为业务下行链路颜色的一个，在这个例子中转换为1DR和1DL(以虚线示出)以服务对应的阴影线波束区域。在该代表性的实施例中，在给定业务波束目标区域中的所有用户终端接收相同的下行数据流信号并且从中提取感兴趣的部分信号。

图1B示出了从用户或用户终端到网关GW的返向路径(上行数据流方向)。对于各业务波束，用户终端发送各自的在公共卫星天线处接收的业务上行链路信号。在这个例子中，在某些情况下在卫星上可能存在至少六个这样的接收天线。然后，由卫星以对应的馈线波束颜色将该复合的接收信号下行中继到网关GW。如在前向方向中那样，颜色映射是不对称的。在这个例子中业务上行链路颜色1UR被转换为馈线下行链路颜色3DR，以及业务上行链路颜色1UL被转换为馈线下行链路颜色3DL。

在本申请中，每个网关GW对它的馈线波束使用所有可用的颜色。因此，为了防止干扰，如同相似颜色的业务波束通过四色映射分离那样，馈线波束必须尽可能远地相互分离。在图1A和1B所示的例子中，四个无阴影的业务波束由一个网关服务。在传统的系统中，加入额外的有阴影的业务波束将需要与原始网关GW很好分隔的另一个网关。然而，根据本发明的一个实施例，原始网关GW现在能够处理这个额外的业务区域。

四色重用模式可以被用于覆盖任何表面，同时保持相似颜色之间的距离处于最小阈值或高于最小阈值。然而，根据要被覆盖的表面的形状，每个颜色所需的次数可能不相等。例如，在图1A的系统中，颜色1DL和1DR被使用两次，而颜色2DL和2DR每个仅被使用一次。图2A和2B示出了该颜色比率现象。在图2A中，一个跨美国大陆的连续的用户区域由具有20个1DL、20个1DR、10个2DL和10个2DR业务下行链路的60个波束服务。在图2B中，两个跨大部分美国大陆的不连续的用户区域由具有20个1DL、20个1DR、10个2DL和10个2DR业务下行链路的另一60个波束服务。对于这些图，网关位于分离的区域内并且没有被示出。值得注意的，仅需要10个网关来处理60个下行链路，而不是传统设计中的15个网关。

在图3的功能图中示出了根据本发明构造的卫星的一部分(该部分专门用于处理来自一个网关的信号)的一个示意的实施方式。参考图3示出了前向链路分布系统1200的实施例。如图所示，网关115被连接至生成6个下行数据流信号的天线子系统110。对6个下行数据流上行链路135的每一个使用具有500MHz频谱的单载波。在这个实施例中，共3个频率和2个极化允许6个分离的下行数据流上行链路135，而仅使用1.5GHz频谱。

卫星105被功能地表示为馈线和业务链路之间的6个“弯管”连接。可以通过卫星105“弯管”连接来改变载频以及极化方向。卫星105将每个下行数据流上行链路135信号转换为下行数据流下行链路信号150。

在这个实施例中，存在6个下行数据流下行链路150，每个下行数据流下行链路150提供用于6个点波束205的业务链路。如在本实施例中的情况，下行数据流下行链路150可以改变弯管中的频率。例如，下行数据流上行链路A135-A通过卫星105从第一频率(例如Freq 1U)改变为第二频率(例如Freq1D)。其它实施例也可以改变给定下行数据流信道的上行链路和下行链路之间的极化。一些实施例可以对给定下行数据流信道的上行链路和下行链路使用相同的极化和/或频率。

这里，已对仅使用两个馈线上行链路频带的标准对称系统的链路A-D加入了链路E和F。链路E和F使用第三频带来生成具有对应的左旋极化和右旋极化的两个额外的传输信号。图3还示出了在卫星上对每个信号路径发生的频率转换。如上所述，前4个信号被简单地分别从频带1U和2U转换到1D和2D。然后，第三个上行链路频率3U被转换为在上部路径中的1D和底部路径中的2D。第三频率的使用已经产生了对新的频率变换元件的需要，但是频率转换路径的总数依然固定在业务波束的总数。

为了生成在业务波束中使用的全部四个颜色(1DL、1DR、2DL、2DR)，必须具有两个额外的频率转换器：3U→1D和3U→2D。每个部件必须适合于太空并且必须在航天器上备用以用于冗余。通过将一个频率加入到我们的馈线波束，频率转换类型的数目从2翻倍到4。基于系统要求，可以在多个置换中的任一个中完成从馈线波束到业务波束的映射。

根据本发明的另一个实施例，在卫星上仅应用一个额外类型的频率转换。如图4所示，频带3U总是被转换为频带1D。对于示意的60个波束的系统，以1U→1D和2U→2D的标准变换生成40个波束，产生每个颜色1DL、1DR、2DL和2DR的10个业务波束。从3U频带信号产生的20个剩余波束将被平均地划分到1DL和1DR之间，产生一共20个1DL波束、20个1DR波束、10个2DL波束和10个2DR波束。

下面参考图5，示出了返向链路分布系统的实施例。该实施例示出了来自6组用户终端125的6个上行数据流上行链路145。“弯管”卫星105获得上行数据流上行链路145，选择地改变载频和/或极化(未图示)，然后将它们作为上行数据流下行链路140重定向到点波束225。在这个实施例中，载频在上行链路145和下行链路140之间改变，但是极化保持不变。因为馈线点波束225没有位于业务波束的覆盖区域内，所以相同的频率对可以可选地重用于业务链路145和馈线链路140，但是通常不以这种方式重用相同的频率对。

这里，已对仅使用两个馈线上行链路频带的传统的对称系统的链路140-A至140-D加入了链路140-E和140-F。链路140-E和140-F使用第三个频带来产生具有对应的左旋极化和右旋极化的两个额外的传输信号。图5还示出了在卫星上对于每个信号路径发生的频率转换。如上所述，前4个信号被简单地分别地从频带1U和2U转换到1D和2D。然后第三个上行链路频率1U在链路140-E的上部路径中被转换为3D，以及在链路140-F的底部路径中从2U转换为3D。第三个频率在下行链路上的使用已经产生了对新的频率转换元件的需要，但是频率转换路径的总数依然固定在业务波束的总数。

如图5所示，为了将业务波束中使用的全部4个颜色(1UL、1UR、2UL、2UR)传送到馈线波束中使用的6个颜色(1DL、1DR、2DL、2DR、3DL、3DR)，必须具有两个额外的频率转换器：1U→3D和2U→3D。每个部件必须适合于太空并且必须在航天器上备用以用于冗余。通过将一个频率加入到馈线波束，频率转换类型的数目从2翻倍到4。基于系统要求，可以在多个置换中的任一个中完成从馈线波束到业务波束的映射。

根据本发明的另一个实施例，在卫星上仅应用一个额外类型的频率转换。如图6所示，在链路E和链路F这第三对链路中，点5和点6的单个频带被转换为频带3D。对于示意的60个波束的系统，以1U→1D和2U→2D的标准变换生成40个波束，产生每个颜色1UL、1UR、2UL和2UR的10个业务波束。在3D频带信号中的20个剩余波束将被平均地划分到1UL和1UR之间，产生一共20个1UL波束、20个1UR波束、10个2UL波束和10个2UR波束。

为了比较的目的，示意的60个用户波束的系统，传统的对称的4色重用模式导致表1所示的信道映射。存在15个网关(每个馈线波束一个)。

表1.对称的下行数据流业务和馈线信道映射

然而，根据本发明的一个实施例，60个用户波束的系统具有不对称的业务和馈线波束。这里，4个颜色用于用户波束并且6个颜色用于馈线波束。表2示出了下行数据流映射，仅10个馈线波束(并且由此10个网关)产生用于业务波束的全部60个信号。第一个馈线波束包含6个馈线波束信号，这导致在频率1D有4个业务波束，以及在频率2D有两个波束，同时第二馈线波束包含6个馈线波束信号，这导致在频率2D有四个业务波束以及在频率1D有两个业务波束。这个模式在10个馈线波束中再重复4次，由此产生每个频率的30个波束(一半具有一种极化，一半具有另一种极化)。

表2：具有相等颜色比率的、不对称的下行数据流业务和馈线信道映射根据本发明的另一个实施例，60个用户波束的系统具有不对称的业务和馈线波束，并且进一步应用不相等的比率的业务波束颜色。同样，4个颜色用于用户波束并且6个颜色用于馈线波束。表3示出了下行数据流映射，同样仅10个馈线波束(由此10个网关)产生用于业务波束的全部60个信号。所有馈线波束现在包含6个馈线波束信号，这导致在频率1D有4个业务波束，以及在频率2D有两个业务波束，由此产生在频率1D的40个波束和在频率2D的20个波束。这些波束的一半具有一种极化，一半具有另一种极化。

表3：具有不相等的颜色比率的、不对称的下行数据流业务和馈线信道映射

参考图7，以框图形式示出了上行数据流转发器504的实施例。接收器和下变频器(Rx/DC)块616-1到616-60每个接收由业务点波束(如之前所说明的)定义的区域的全部返向链路信息，作为在变换为中频(IF)之前的模拟信号。对于每个业务点波束区域存在一个Rx/DC块616。IF开关612将特定基带信号从Rx/DC块616-1到616-60路由到特定下行链路信号。使用上变频器和行波管放大器(UC/TWTA)块620-1到620-60来填充上行数据流下行链路馈线信道。可以通过该处理改变频率和/或极化，使得每个上行数据流信道以弯管形式通过卫星105。

网关1在上行数据流转发器504中有它专用的6个UC/TWTA块620-1到620-6。6个专用的UC/TWTA块中的三个块620-1到620-3在第一组的三个频率上操作以通过左旋极化馈送，三个UC/TWTA块620-4到620-6在相同的第一组的频率上操作以通过右旋极化馈送。6个行波管的十个块中的每一块具有类似的配置，例如UC/TWTA620-55、620-56和620-57与UC/TWTA620-58、620-59和620-60配对。在每组行波管的两个极化和三个频率之间，卫星105可以通过6个分离的上行数据流下行链路馈线信道与对应的网关115通信。

下面参考图8，以框图示出了下行数据流转发器508的实施例。每个网关115通过使用三个频率范围和两个极化来产生到卫星105的6个下行数据流上行链路业务信道。Rx/DC块636-1到636-60从服务于对应的网关GW1到GW10的点波束天线获得模拟信号，并且将该信号转换为中频。对来自10个网关115的全部60个下行数据流上行链路业务信道存在Rx/DC块636。中频开关628通过点波束天线将特定的业务点波束从网关115连接到特定的信道。UC/TWTA块632-1到632-60使用特定的频率对来自开关628的每个IF信号进行上变频和放大。60个点波束天线将正确极化的信号广播到包含用户终端的指定蜂窝或点波束区域。如同上行数据流转换器504，下行数据流转换器508也可以以弯管形式改变特定下行数据流信道的载频和极化。

下面示出示意的不对称频率和极化表。这里，信号的“颜色”由三个字符符号表示。例如，第一颜色是1UL-第一上行链路频带(在这个例子中是28.1-28.6GHz)。

信号	18.3-18.8GHz	18.8-19.3GHz	19-7-20.2GHz	28.1-28.6GHz	28.6-29.1GHz	29.5-30.0GHz
							上行链路馈线				1UL1UR	2UL2UR	3UL3UR
下行链路业务	1DL1DR	2DL2DR
							上行链路业务				1UL1UR	2UL2UR
下行链路馈线	1DL1DR	2DL2DR	3DL3DR

尽管通过特定实施例描述了本发明，但对本领域的普通技术人员来说显而易见的是，本发明的范围不局限于所描述的特定实施例。相应地，说明书和附图应被认为是示例而不是限制。然而，很明显，可以在不偏离权利要求所阐述的发明的更广的范围和精神的情况下进行添加、去除、替代和其它修改。

Claims (16)

1.一种在卫星通信系统中通过馈线频带和业务频带在中心源和多个用户终端之间通信的方法，所述方法包括：

生成上行链路馈线波束和下行链路馈线波束，所述上行链路馈线波束和下行链路馈线波束通过卫星与多个网关相关联，所述上行链路馈线波束和所述下行链路馈线波束通过选择具有第一频率和第一极化时隙的馈线信号来表征，并且每个所述馈线信号与在颜色地图中的第一颜色选择中的不同颜色相对应，每个颜色由唯一的频带和唯一的信号极化表征；以及

生成多个上行链路业务波束和下行链路业务波束，所述上行链路业务波束和下行链路业务波束通过卫星与多个用户终端相关联，所述业务波束通过选择第二频率和第二极化时隙来表征，并且每个所述馈线信号与在所述颜色地图中的第二颜色选择中的不同颜色相对应，所述第二颜色选择在数量上少于所述第一颜色选择，使得馈线频带和业务频带在可用频道中是不对称的。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

重用在所述卫星和所述多个网关之间的馈线波束中的频率，其中，重用馈线波束的至少一个公共频道来将网关波束发送至卫星和从卫星发送网关波束，使得馈线波束的频率和极化时隙的分配是不对称的。

3.一种在卫星通信系统中通过馈线频带和业务频带在中心源和多个用户终端之间通信的方法，所述方法中的改进包括：

修改用于分配点覆盖区域的四色重用模式，使得在所述模式中的四个颜色的选择分组的比率不相等，由此允许在业务下行链路上的不对称业务频率使用，以及由此对频率转换器的类型的需要在数目上少于传统。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，上行链路业务链路应用三个相同的频率带宽，每个频率带宽具有两个正交的极化，并且下行链路馈线链路应用两个频率带宽，每个频率带宽具有两个正交的极化，并且其中不对称地重用上行链路馈线链路和下行链路馈线链路之间的频率带宽，以减少卫星上的分离的且唯一的元件的所需数目。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，至少一个上行链路馈线波束包括六个载波，其中所述波束包括三个频道，所述三个频道的每一个可操作地由右旋圆极化(RHCP)和左旋圆极化(LHCP)分离，以形成频率和极化(颜色)的六个唯一组合，并且其中所述六个载波的每一个仅使用频率和极化的六个唯一组合中的一个来发送。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，下行链路业务波束包括四个载波的一个，其中从两个频带选择载波，所述两个频带的每一个能够由右旋圆极化(RHCP)和左旋圆极化(LHCP)分离，以形成频率和极化(颜色)的四个唯一组合，并且其中根据四色模式，四个载波的每一个使用频率和极化的四个唯一组合中的一个来发送至点波束小区。

7.一种通过频率重用在多波束卫星系统中通信数据的方法，包括：

提供馈线波束和业务波束，所述馈线波束和业务波束包括从网关地面站到中继卫星的上行链路馈线波束和在中继卫星与多个用户终端之间的下行链路业务波束，每个业务波束与不同的至少部分不重叠的业务波束覆盖区域相关联，以形成多个业务波束覆盖区域；

其中通过重用至少一个公共下行链路频道来将所述多个下行链路业务波束发送至用户终端，在可用的下行链路频率中不对称地分配下行链路业务波束信道的分配。

8.一种利用频率重用在多波束卫星系统中通信数据的方法，包括：

提供馈线波束和业务波束，所述馈线波束和业务波束包括卫星与多个网关之间的上行链路业务波束和下行链路馈线波束，每个馈线波束与不同的至少部分不重叠的业务波束覆盖区域相关联，以形成多个馈线波束覆盖区域；

其中通过重用至少一个公共上行链路频道来将所述多个上行链路业务波束发送至卫星，并且相关的下行链路馈线波束合并所述卫星接收的所述多个上行链路业务波束的信息，所述卫星重用以接收所述至少一个公共上行链路频道。

9.一种利用频率重用在多波束卫星系统中通信数据的系统，包括：

网关地面站，提供馈线波束和业务波束，所述馈线波束和业务波束包括到中继卫星的上行链路馈线波束以及在中继卫星与多个用户终端之间的下行链路业务波束，每个业务波束与不同的至少部分不重叠的业务波束覆盖区域相关联，以形成多个业务波束覆盖区域；

其中通过重用至少一个公共下行链路频道来将所述多个下行链路业务波束发送至用户终端，在可用的下行链路频率中不对称地分配下行链路业务波束信道的分配。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述网关地面站进一步提供卫星和所述多个网关之间的下行链路馈线波束，以形成多个馈线波束覆盖区域，

其中通过重用至少一个公共上行链路频道来将所述多个上行链路业务波束发送至卫星，并且相关的下行链路馈线波束合并所述卫星接收的所述多个上行链路业务波束的信息，所述卫星重用以接收所述至少一个公共上行链路频道。

11.一种通过馈线频带和业务频带在中心源和多个用户终端之间通信的卫星通信系统，所述系统包括：

网关地面站，用于通过卫星生成上行链路馈线波束和下行链路馈线波束，所述上行链路馈线波束和所述下行链路馈线波束通过选择具有第一频率和第一极化时隙的馈线信号来表征，并且每个所述馈线信号与在颜色地图中的第一颜色选择的不同颜色相对应，每个颜色由唯一的频带和唯一的信号极化表征；以及

多个用户终端，用于生成多个上行链路业务波束和下行链路业务波束，所述业务波束通过选择第二频率和第二极化时隙来表征，并且每个所述馈线信号与在所述颜色地图中的第二颜色选择中的不同颜色相对应，所述第二颜色选择在数量上少于所述第一颜色选择，使得馈线频带和业务频带在可用频道中是不对称的。

12.根据权利要求11所述的系统，进一步包括：

控制器，用于重用在所述卫星和所述多个网关之间的馈线波束中的频率，其中重用馈线波束的至少一个公共频道来将网关波束发送至卫星和从卫星发送网关波束，使得馈线波束的频率和极化时隙的分配是不对称的。

13.一种应用通过馈线频带和业务频带在中心源和多个用户终端之间通信的方法的卫星通信系统，所述系统包括：

控制器，可操作用于修改用于分配点覆盖区域的四色重用模式，使得在所述模式中的四个颜色的选择分组的比率不相等，由此允许在业务下行链路上的不对称业务频率使用，以及由此对频率转换器的类型的需要在数目上少于传统。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，上行链路业务链路应用三个相同的频率带宽，每个频率带宽具有两个正交的极化，并且下行链路馈线链路应用两个频率带宽，每个频率带宽具有两个正交的极化，并且其中不对称地重用上行链路馈线链路和下行链路馈线链路之间的频率带宽，以减少卫星上的分离的且唯一的元件的所需数目。

15.根据权利要求13所述的系统，其中，至少一个上行链路馈线波束包括六个载波，其中所述波束包括三个频道，所述三个频道的每一个可操作地由右旋圆极化(RHCP)和左旋圆极化(LHCP)分离，以形成频率和极化(颜色)的六个唯一组合，并且其中所述六个载波的每一个仅使用频率和极化的六个唯一组合中的一个来发送。

16.根据权利要求13所述的系统，其中，下行链路业务波束包括四个载波的一个，其中从两个频带选择载波，所述两个频带的每一个能够由右旋圆极化(RHCP)和左旋圆极化(LHCP)分离，以形成频率和极化(颜色)的四个唯一组合，并且其中根据四色模式，四个载波的每一个使用频率和极化的四个唯一组合中的一个来发送至点波束小区。

Images