CN111492692A - 用于处理雨衰的卫星系统和方法 - Google Patents

用于处理雨衰的卫星系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111492692A
CN111492692A CN201880068757.0A CN201880068757A CN111492692A CN 111492692 A CN111492692 A CN 111492692A CN 201880068757 A CN201880068757 A CN 201880068757A CN 111492692 A CN111492692 A CN 111492692A
Authority
CN
China
Prior art keywords
satellite
rain fade
generating
allocation schedule
frequency allocation
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.)
Granted
Application number
CN201880068757.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111492692B (zh
Inventor
G·T·维勒
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.)
World Satellite Co ltd
Original Assignee
World Satellite Co ltd
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 World Satellite Co ltd filed Critical World Satellite Co ltd
Publication of CN111492692A publication Critical patent/CN111492692A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111492692B publication Critical patent/CN111492692B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18519—Operations control, administration or maintenance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
    • H04B17/318—Received signal strength
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
    • H04B17/336—Signal-to-interference ratio [SIR] or carrier-to-interference ratio [CIR]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/373—Predicting channel quality or other radio frequency [RF] parameters
    • 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
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18513—Transmission in a satellite or space-based system
    • 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
    • H04B7/204—Multiple access
    • H04B7/2041—Spot beam multiple access
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0453—Resources in frequency domain, e.g. a carrier in FDMA

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

一种用于操作卫星的方法，其中，用于该卫星的波束频率分配调度是基于雨衰信息的。以及用于卫星的通信载荷，该载荷能够实现该调度要求的更改。

Description

用于处理雨衰的卫星系统和方法
对相关申请的交叉引用
本公开要求2017年9月11日提交的美国申请第62/557,020号的优先权，该申请通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及卫星通信，并且更具体地，涉及中地球轨道(MEO)卫星与地面接收器之间的通信。
背景技术
卫星通信中对更高数据速率的需求促使使用更高的无线电频率(10-100GHz)。并且最近，使得能够处置这样的高频的技术中的改进支持这样的使用。问题在于这些高频非常容易受到雨衰(rain fade)的影响。
发明内容
本发明涉及MEO卫星星座，其中星座中的每个卫星具有载荷，该载荷生成多个独立可控的用于星地通信的点波束(spot beam)。根据本发明的实施例，由星座中的卫星生成的点波束中的至少一些点波束使用与该卫星生成的其他点波束不同的频带。
频带是至少部分地基于频带对雨衰的相对敏感性来分配的。在晴空条件下，与较高频带相比，较低频带倾向于较不易受雨衰的影响，但具有相对较低的数据速率。通过基于雨衰的可能性适当地选择用于通信的点波束，本发明的实施例能够向选定的地理区域提供基本持久的通信。
在一些实施例中，本发明提供一种方法，该方法包括生成或获得雨衰信息；基于雨衰信息生成波束频率分配调度，其中，当多个区域中的第一区域处的雨衰在第一时间处超过或预期超过阈值时，在第一时间处从第一通信卫星到第一区域的传输被调度为从具有相对较高频率的第一无线电频带切换到具有相对较低频率的第二无线电频带；将波束频率分配调度上载到第一通信卫星；以及根据波束频率分配调度操作该卫星。
在一些实施例中，本发明包括通信载荷，该通信载荷使得由卫星的“用户”天线发送的点波束中的一个或多个点波束能够在一个相对较高的无线电频带和另一相对较低的频带之间切换。
在一些实施例中，本发明使用本文公开的频率切换技术和载荷来处理两个不同星座(诸如MEO卫星和LEO卫星)中的卫星之间的潜在干扰。
附图说明
图1描绘了MEO卫星系统。
图2描绘了卫星及其通信载荷。
图3描绘了卫星经由十六个波束向用户发送数据。
图4描绘了图2的通信载荷的附加细节。
图5描绘了用户终端的第一实施例。
图6描绘了用户终端的第二实施例。
图7描绘了绕地球运行的卫星，该卫星以常规方式与多个网关(gateway)通信。
图8描绘了以常规方式与所选卫星建立联系的用户终端。
图9经由图表描绘了以常规方式的从用户终端到互联网的整个链路，其总是在任何时间点处建立通过通信系统的单个路径。
图10和11描绘了根据本发明的用于第一实施例的相应图表和示意图以及其到雨衰的应用，其中，卫星的载荷被设计和操作为提供多个点波束，每个点波束具有固定的无线电频带。
图12经由图表描绘了根据本发明的第二实施例以及其到雨衰的应用，其中，卫星的载荷被设计和操作为提供多个点波束。
图13经由示意图描绘了第一布置，其中每个点波束可以在无线电频带之间切换。
图14经由示意图描绘了第二布置，其中每个点波束可以同时在多个无线电频带上发送。
图15经由图表描绘了根据本发明的用于处理雨衰的方法的第一实施例，其中使用了气象预报。
图16描绘了根据本发明的用于处理雨衰的方法的第二实施例，其中使用了来自用户终端的信号质量数据。
图17描绘了一个实施例，其中根据本发明的载荷被用于处理对使用相同无线电频带的其他卫星星座的干扰的问题。
图18描绘了根据本发明的实施例的用于对波束和频率分配进行调度的方法的流程图。
具体实施方式
在本公开和所附权利要求中将使用以下定义：
·“星座”是在共同控制下一起运作的一组人造卫星。
·“下行链路”是从卫星到地面位置的通信链路。
·“上行链路”是从地面位置(例如，网关、用户终端等)到卫星的通信链路。
·“前向链路”是指从地面站(例如网关)到用户的通信链路。
它包含上行链路(地面站到卫星)和下行链路(卫星到用户)二者。
·“反向链路”或“返回信道”是指从用户到地面站的通信链路。
与前向链路类似，它包括上行链路和下行链路二者。
·“单向卫星”是指仅用于前向链路的卫星。
·“双向卫星”是指用于前向链路和反向链路二者的卫星。
·“LEO卫星”或“MEO卫星”或“GEO卫星”是指该特定轨道上的卫星。除了卫星所在的轨道外，卫星不一定存在差异。也就是说，提及卫星的“类型”是指卫星所在的特定轨道。
·“雨衰”是由于降水(例如降雨)而导致的信号质量恶化。
·“雨衰信息”是指与降雨或雨衰的实际发生率有关的信息，或
与基于天气预报或其他预测方法的对降雨或雨衰的预测有关的信息，或与实际或预测的降雨或雨衰二者的融合有关的信息。
根据本教导的卫星通信系统包括地面网关，该网关将数据发送到卫星，然后卫星将数据向下发送到用户终端(前向链路)。用户终端同样能够将数据发送到卫星，然后卫星将数据发送到地面网关(反向链路)。
例如在第2018/0062737号美国专利申请中公开的卫星通信系统是这样系统的示例。第2018/0062737号中公开的卫星系统将LEO、MEO和GEO卫星并入。本发明主要针对MEO卫星，因此为了清楚和简单起见，本公开将集中在MEO卫星系统上。将理解的是，所示系统通过简单地将附加的网关天线和用户终端并入就可以容易地容纳其他轨道上的其他卫星。
卫星系统。图1描绘了根据本发明的说明性实施例的MEO卫星系统200。卫星系统200包括核心网络210、地面站网关天线214、(一个或多个)MEO卫星204和(一个或多个)用户终端220。用户/用户设备242和互联网240也被描绘，但其不是系统200的一部分。应当理解，为了说明清楚，在图1中仅描绘了系统200的每个元件中的一个。在正常运行的系统中，系统200中将有每个这样的元件的许多实例。这不仅适用于卫星，而且也适用于地面站(例如，网关天线等)，并且尤其适用于用户终端等。
核心网络210在网络200中提供各种功能，包括(仅举几例)交换、路由、控制和认证。如这里相关的，核心网络210从互联网240接收数据并将数据发送到互联网240。关于从互联网240接收的数据，核心网络210将数据包路由到MEO网关214，以经由通信链路234A传输到MEO卫星204。
用户终端220是卫星系统200的用户接口。例如，在住宅用户的情况下，每个这样住宅用户的住所处通常有一个用户终端220。在说明性实施例中，用户终端220包括用于与(一个或多个)MEO卫星204通信的天线224。天线224经由通信链路235A从(一个或多个)MEO卫星204接收信号，并且它还经由通信链路235B向(一个或多个)MEO卫星204进行发送。卫星204从天线224接收的传输经由通信链路234B被发送到MEO网关214。
来自或去往地面网关天线214的传输由(一个或多个)卫星204上的网关天线接收或从(一个或多个)卫星204上的网关天线发送。由用户终端220上的天线224接收或从用户终端220上的天线224发送的传输是从卫星上的用户天线发送的或者由卫星上的用户天线接收。(见图2)。如本领域技术人员将理解的，(一个或多个)用户终端220及其天线224在物理上比(一个或多个)网关天线214小得多。
在用户终端220的天线224处接收到的信号经由接口228被发送到用户设备242。
图2描绘了常规MEO卫星及其通信载荷。在地面站处从网关天线214发送的信号(234A)由卫星的网关天线350接收，并被引导到应答器(transponder)352。
当信号传播通过空间时，它们会失去强度并失真(称为“信道效应”)。照此，在卫星处接收到的信号是所发送的信号的近似。应答器352适当地增强和/或处理所接收到的信号以对抗信道效应。增强或处理的性质可以根据应答器的具体情况而变化。
具体地，应答器可以包括透明中继器，也被称为非再生式(non-regenerative)或“弯管(bent-pipe)”中继器，其可以简单地放大接收到的信号、过滤掉不想要的信号，并在上行链路频率和下行链路频率之间适当地转换。替代地，应答器可以包括具有处理能力的再生式中继器，其中，接收到的信号被解调、解码、重新编码和重新调制，从而基本上使得包含在信号中的信息再生。
一旦信号被适当地增强/处理，它们就被引导到卫星的“用户天线”354，该天线以“用户波束”或“卫星波束”355的形式向用户终端发送信号，如图3中所示。
通信载荷。图4描绘了适合与本发明的一些实施例结合使用的常规应答器352的进一步细节。体现为弯管中继器的应答器352包括双工器460、低噪声放大器462和468、频率下变频器464A、频率上变频器464B和高功率放大器466和470。未示出但通常被包括在应答器352中的输入带通滤波器被用于过滤掉不想要的信号。
双工器460，其是用于实现频域复用的无源设备，它使前向链路传输和反向链路传输能够共享同一天线。具体地，与卫星的网关天线350接口的双工器460(a)将(来自地面网关天线214的)单个Ka频带前向链路信号引导到LNA 462，以及(b)将(来自用户终端220的)反向链路信号引导到网关天线350以用于去往地面网关天线214的下行链路。与用户天线354接口的双工器460将(a)来自HPA 466的前向链路信号引导到天线354以用于去往用户终端220的下行链路，以及(b)将(来自用户终端220的)返回链路信号引导到LNA 468。
正交模式换能器(OMT)可以被用作双工器460的替代。OMT(通常被称为极化双工器)可以组合或分离两个正交极化的微波信号路径。使用OMT要求接收信号和发送信号具有不同的极化状态。例如，发送信号可以是右旋圆极化的，而接收信号可以是左旋圆极化的。
首先处理前向链路，LNA 462是用于放大从地面站的网关天线214接收的弱RF信号的低噪声放大器。一旦被放大，接收到的信号就被RF分路器(未示出)拆分为多个信号，该多个信号对应于向用户发送波束的(用户)天线的数量。尽管图3描绘了四个这样的信号，但是信号的数量通常将会更大。在拆分之后，信号被馈送到频率下变频器464A，频率下变频器464A将Ka频带信号下变频为Ku频带中(针对每个天线波束的)适当的RF载波频率以用于下行链路。
来自频率下变频器464A的输出信号通常被滤波(未示出)，并且然后每个信号在高功率放大器466中被放大。然后，经放大的信号通过双工器462被引导到用户天线354以用于下行链路。两个极化状态都可以被用在用户下行链路中，从而使每个频率信道的使用加倍。
现在转到反向链路，从用户终端220接收到的Ku频带信号由双工器460引导到低噪声放大器468。这些放大器放大从用户终端220接收到的非常弱的信号。经放大的信号被馈送到频率上变频器464B，频率上变频器464B将信号上变频到Ka频带。来自上变频器的信号在RF合路器(未示出)中被组合，并且然后在高功率放大器470中被放大。经组合的经放大的信号然后通过双工器460被引导到卫星的网关天线350，以用于传输到地面站的网关天线。在本实施例中，上行频率被假设为Ku频带；上行链路可以是Ka频带或Ku频带，这取决于监管限制、放大器技术和/或对雨衰的敏感性等因素。
用户终端。图5描绘了图1中描绘的用户终端220的第一实施例220’。用户终端220’包括跟踪MEO卫星的有源MEO天线524A以及可选的回转(swing-back)MEO天线524B。回转天线的目的是在天线524A跟踪MEO卫星时一直空闲地等待，直到MEO卫星走出视线。一旦天线524A丢失了它正在跟踪的MEO卫星，回转天线524B就会拾取下一个MEO卫星，此时天线524A变为空闲。
该天线的对连接到调制解调器584。调制解调器连接到处理器586，在处理器586中，关于下行链路，在天线524A或524B处接收到的信息经由支持各种通信协议(例如，以太网、WiFi、LTE等)的若干可能的接口设备528中的任何一个被发送到用户。
在用户终端220’中，来自天线及其回转伙伴的信号在被馈送到调制解调器之前被合并，诸如经由模拟开关。替代地，可以在调制解调器之前将来自每个天线的数据从模拟转换为数字，并且在数字域中执行切换。
关于到卫星的传输，经由通信接口528中继的来自用户的信号在处理器586中被处理并被引导到调制解调器584。
图5描绘了图1的用户终端220的第二实施例220”。用户终端220”并入了通常在雷达和通信中使用的有源的电子可控的阵列天线。该天线能够接收或生成波阵面(wavefront)A、B和C，这些波阵面在空间中以不同的方向传播以与卫星通信，这取决于卫星的位置。
每个天线元件686内的有源元件通过在任一方向上放大信号并且还通过对相位延迟施加可变量以创建以各种角度倾斜的波阵面而使得这成为可能。
然后，信号由连接到处理器586的调制解调器584接收或从调制解调器584发送。如结合图5所讨论的，去往用户或者来自用户的通信是经由接口728的。
用户终端220”的优点是机械上的简单性(例如，没有电动机等)，以及在约几微秒(约10微秒)内将波束从一侧转到另一侧的能力。这使单个天线阵列可以在同一星座内或星座之间从一个卫星无缝切换到另一个卫星。
卫星通信系统200的操作取决于卫星绕地球轨道的接力(handoff)。在一天的过程中发生至少两种不同类型的接力：网关接力和卫星接力。为了清楚起见，下面的讨论是针对前向链路(并具体地是卫星到地面)的通信，应理解相同的原理也适用于相反的方向。
网关接力。在轨道运行过程中，每个卫星都与地面网关联系，然后在卫星离开该网关时断开该联系，以与下一个网关联系。图7描绘了绕地球轨道运行的卫星204(在不同的时间点)相继与网关214A、214B、214C和214D通信。
卫星接力。在一天的过程中，用户终端与卫星联系，并在卫星远离时断开该联系，并且然后与正在接近的卫星联系。图8描绘了用户终端220顺序地与卫星204-1、204-2、204-4和204-6建立联系。在该图示中，用户终端220没有与卫星204-3和204-5建立通信，因为这些卫星是不可用的或是次优的。
下面的表I示出了卫星204与网关214A、214B，214C和214D通信的时间表。
表1：卫星到网关通信的时间表
Figure BDA0002461375950000091
下面的表II示出了用户终端220与卫星204-1、204-2、204-4和204-6通信的时间表。
表II：用户终端到卫星通信的时间表
Figure BDA0002461375950000092
总之，从用户终端220到网关G1至G4(进而是互联网)的整个链路持续地从卫星跳到卫星并且从网关跳到网关，总是在任何时间点建立通过通信系统的单个路径，如结合图9所讨论的那样。
例如，参考图9，在一个时间点处，数据经由用户终端220从互联网移动到网关214B、到卫星204-5、到用户-1。在此示例中，用户-1恰好位于网关214A和214B之间某处，因此视野中的卫星在这些网关之间接力。在稍后的某个时间点处，几何学将指示卫星204-6在与用户联系期间始终与网关214B通信。在此系统中，服务是持久的，但不一定是无处不在的。
雨衰和本发明的实施例
出于以下的讨论和所附权利要求的目的，假设频带是基于频带对雨衰的相对敏感性而分配的。在晴空条件下，与较高频带相比，较低频带倾向于较不易受雨衰的影响，但其具有相对较低的数据速率。照此，卫星将被调度以相对较高的频率进行发送，除非预期或观察到雨衰。
载荷变型1：给定的点波束具有固定的无线电频带。在用户终端与卫星联系期间，载荷通过一个点波束来发送数据，并且该点波束在联系时段期间在地面上的位置保持固定。在该变型中，如图10所示，每个用户波束仅能够具有一个无线电频带。例如，在一个时间点处，数据从互联网到网关214B、到卫星204-5、在波束B1上穿过晴空到用户1。当雨衰变得显著时，下一个卫星将使用波束B2，波束B2使用与波束B1所使用的频率相比相对较低的频率，并且因此针对雨天条件是更好的。
在一些实施例中，载荷包括九个用户波束，这些用户波束中的七个用户波束在相对较高的频带上通信，并且另外两个在相对较低的频带上通信。地面上的命令和控制中心将在相对较低的频率上进行通信的两个波束分配给具有最高雨衰可能性的区域。在其他实施例中，相对较高的频带与相对较低的频带之间的分配是不同的。这由载荷中的变频器确定。
图11描绘了载荷变型1，其中每个波束被固定到特定的无线电频带。低噪声放大器462放大卫星的网关天线350接收到的从网关天线214接收到的RF信号。上行链路波束包含所有下行链路信道。
一旦被放大，接收到的信号就由RF分路器(未示出)拆分为多个信号，该多个信号对应于向用户发送波束的(用户)天线的数量。为了清楚起见，在该图中仅示出了两个信号Sn和Sn+1及其无线电频率路径。
本地振荡器1190A和1190B将上行链路频带转换为下行链路频带，但是对下行链路频带的选择是固定的。例如，本地振荡器1190A转换到频率“2”，并且本地振荡器1190B转换到频率“1”。频率2相对频率1较低，前一个频率在存在降雨时是更合适的。混频器1192采用本地振荡器音调以将输入载波频率转换为输出另一频率。离开混频器的信号在高功率放大器1194中被放大并且最终被引导到用户天线354以用于下行链路。
对于变型1，在降雨预测不正确的情况下，可能有偶然的雨衰出现。其原因是，一旦被调度，波束就不能在不损失服务的情况下被重新指向。为了缓解这些情况，波束被保持为未被调度的以便在必要时被引导到降雨区域。替代地，如果将MEO卫星与LEO卫星结合使用，则可以使用LEO卫星将数据卸载到用户。
载荷变型2：给定的点波束可以在一个无线电频带和另一个无线电频带之间切换。要实现此变型，要么变频器可以在频带之间切换，要么使用两个单独的变频器和放大器，这二者都承载相同的用户数据；放大器之后的开关选择要使用的频带。
现在参考图12，在一个时间点处，数据从互联网到网关214B、到卫星204-5，在波束B1上，该卫星204-5使用频率f1通过晴空到用户1。在另一个时间点处，在使用卫星204-7的短暂倾盆大雨期间，用户将通过波束B1在频率f2上接收服务。图13描绘了载荷变型2，其中可以经由开关1396在高频带(例如，频率f1)和低频带(例如，频率f2)之间切换给定波束。图12所示的部件及其操作以其他方式与图10所示的部件及其操作相同。
载荷变型3：给定的点波束可以同时在多个无线电频带上发送。在该变型中，如图14所示，有两个单独的变频器和放大器，它们在天线输入处被组合在一起。波束同时以频率f1和f2发射。双工器1498将这两个频带组合为一个路径。由于频率f1和f2在混频器的上游各自有自己的信道滤波器，因此地面网络可以将某些用户分配给针对频率f1的上行链路信道，并且将彼时经历降雨的其他用户被分配给针对频率f2的上行链路信道。
数据路由就像两个变频器针对不同的波束一样工作，如同在第一变型中那样，不同之处在于这些波束在地面上彼此重叠。点波束的尺寸为几百公里宽，而强降雨通常仅覆盖它的一部分。因此，地面网络将高频带中的流量分配给没有降雨的地方的土地，而低频带中的流量被引导到降雨位置。
反馈变型1：使用气象预报来预测雨衰。在可用的情况下，天气预报通过并入传感器网络和流体动力学模型来提供对降雨的准确和及时的预测。对于每个用户终端或相邻用户终端的组，此预报数据可以被用于生成接下来12个小时左右的波束和频率分配调度。现在参考图15，来自用户1的本地天气中心的12小时降雨预报被输入核心网络210(图1)以创建用于通信的12小时计划。在接近该时段的末尾时，降雨将足够多，使得卫星204-7将在频率f2上使用波束B2与该用户通信。
反馈变型2：使用来自用户终端的信号质量数据来预测雨衰。实际的雨衰历史可以由用户终端测量。这是通过计算预期的信噪比(SNR)并将其与实际SNR比较(例如，从预期中减去实际值、形成比率等)来完成的。基于过去的经验等，比较的结果将指示雨衰是否是需要被处理的问题。例如，如果这些SNR的差异超过某个值，或者测量的SNR阈值相对于实际SNR阈值的比率下降到低于某个值等，则确定雨衰是成问题的，并且必须通过切换频率来处理。这暗示雨衰是SNR下降的唯一原因，这并非严格正确。然而，可以通过与相邻用户终端进行相关来排除诸如设备故障之类的其他原因。同样，其他原因(诸如来自其他无线电源或太阳的干扰)也是简单的，并且可以通过处理技术(诸如求平均)被过滤掉。
在第一实施例中，通过从过去的趋势推断未来，来使用信号质量数据。在第二实施例中，从密集区域中的多个用户获得信号质量数据。使用此方法，可以将降雨区作为用户之间的移动对象来“跟踪”，并且可以根据当前速度和方向来预计降雨区的未来方位。
在第三实施例中，对信号质量的使用采取了反应性而不是预测性的方法。此方法最适合与第三载荷变型一起使用，在该变型中，高频带和低频带可以同时存在于同一波束中。如果雨衰增加到超过某个阈值，则用户将在同一波束中从高频带被切换到低频带。当雨衰减少时，用户将被切换回高频带。实现此系统的反馈需要返回方向的通信路径，诸如由LEO卫星星座提供的路径。这两个反馈变型可以例如在Kalman滤波器或其他估计算法中被组合。
参考图16，通过将本地天气预报和用户的信号强度测量结果融合在一起来生成降雨预报，用户的信号强度测量结果是经由LEO卫星1504被反馈给核心网络210的。然后频率分配调度可以根据降雨预报而生成并且被发送到网关天线214，网关天线214继而将调度发送到MEO卫星204。
与LEO卫星的干扰。本发明的实施例解决了另一个问题，该问题是对使用相同无线电频带的其他星座的可预测的干扰。现在参考图17，在这样的“串联(in-line)”事件中，用户终端(例如，用户终端220等)将使用相同的频率在同一位置看到LEO卫星和MEO卫星二者。在这样的情况下，MEO系统的频率可以被重新配置以避免使用与LEO系统相同的频带。在图17所示的示例中，即使天空晴朗，卫星204-7仍通过切换到频率f2来继续为用户1服务。
图18描绘了根据说明性实施例的方法100的流程图。在图18所示的实施例中，用于频率分配的调度向将来扩展12小时。每n个小时，就会创建新的调度以将现有的调度扩展到将来。更新可以根据需要进行(例如，n＝0.25小时，n＝1小时等)。
因此，在操作S101中，获得或生成雨衰信息。雨衰信息可以是实时数据、或者是预测、或者是二者的综合，并且可以是根据先前讨论的方法中的任何方法获得或生成的。基于该信息，每个操作S102生成波束频率分配调度。该调度为标称时段(例如12个小时等)提供了特定天线波束将以什么频率进行发送。在操作S103中，该新生成的调度更新现有的波束频率分配调度。这可能会或可能不会导致现有调度的更改(基于天气的更改或预报的更改以及更改的程度)。新生成的调度被上载到卫星以用于在操作S104中执行。在一个时间段之后，根据操作S105，重复操作S101至S104。
应当理解，本公开描述了一些实施例，并且本领域技术人员在阅读本公开之后可以容易地设计出本发明的许多变型，并且本发明的范围将由所附权利要求书确定。

Claims (11)

1.一种用于操作通信系统中的第一通信卫星的方法，其中，所述第一通信卫星经由多个点波束向位于地球上的多个用户终端发送信息，每个点波束覆盖地球上的多个区域中的不同区域，所述方法包括：
生成或获得雨衰信息；
基于所述雨衰信息生成波束频率分配调度，其中，当所述多个区域中的第一区域处的雨衰在第一时间处超过或预期超过阈值时，所述第一时间处的从所述第一通信卫星到所述第一区域的传输被调度为从具有相对较高频率的第一无线电频带切换到具有相对较低频率的第二无线电频带；
将所述波束频率分配调度上载到所述第一通信卫星；以及
根据所述波束频率分配调度操作该卫星。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述点波束中的一些点波束在针对所述一些点波束固定的所述第一无线电频带中进行发送，并且所述点波束中的一些另外的点波束在针对所述另外的点波束固定的所述第二无线电频带中进行发送，并且
当所述第一区域处的雨衰在所述第一时间处超过或预期超过所述阈值时，生成波束频率分配调度还包括：
将在所述第二无线电频带中进行发送的点波束调度为在所述第一时间处发送到所述第一区域。
3.如据权利要求1所述的方法，其中，所述点波束中的至少一些点波束在所述第一无线电频带和所述第二无线电频带之间是能够切换的，并且
当所述第一区域处的雨衰在所述第一时间处超过或预期超过所述阈值时，生成波束频率分配调度还包括：
调度能够切换的点波束中的点波束以用于在所述第一时间处向所述第一区域发送，其中，在所述第一时间处，所调度的点波束从所述第一无线电频带和所述第二无线电频带切换。
4.如权利要求1所述的方法，其中，生成或获得雨衰信息还包括使用传感器网络和流体动力学模型来预测所述多个区域的降雨的可能性。
5.如权利要求1所述的方法，其中，生成或获得雨衰信息还包括：
在接收所述第一通信卫星的所述传输的所述用户终端处测量信噪比SNR；
将所测量的SNR与针对所述用户终端的预期SNR进行比较；以及
将所述比较的结果发送到所述通信系统。
6.如权利要求1所述的方法，其中，生成或获得雨衰信息还包括：
在所述通信系统处，从所述多个区域中的多个位置处的多个用户终端接收SNR数据；以及
基于所述SNR数据确定降雨区的轨迹。
7.如权利要求6所述的方法，其中，生成或获得雨衰信息还包括基于所述降雨区的当前速度和方向来将所述轨迹投射到未来。
8.如权利要求5所述的方法，其中，所述点波束可以同时在所述第一无线电频带和所述第二无线电频带二者中发送，并且其中，生成波束频率分配调度还包括：
当所述比较的所述结果指示雨衰超过阈值时，调度点波束中的点波束从所述第一无线电频带切换到所述第二无线电频带，以用于在所述第一时间处向所述第一区域进行发送。
9.一种用于操作通信卫星的方法，所述方法包括：
定期获得雨衰信息；
基于所述雨衰信息生成波束频率分配调度；
通过基于雨衰预测来改变现有的波束频率分配调度，从而生成经修改的波束频率分配调度；以及
将所述经修改的波束频率分配调度上载到卫星；
根据所述经修改的波束频率分配调度来发送信号。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述雨衰信息是从气象预报中获得的。
11.如权利要求9所述的方法，其中，所述雨衰信息是从信号强度测量结果中获得的。
CN201880068757.0A 2017-09-11 2018-09-11 用于处理雨衰的卫星系统和方法 Active CN111492692B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762557020P 2017-09-11 2017-09-11
US62/557,020 2017-09-11
PCT/US2018/050505 WO2019051500A1 (en) 2017-09-11 2018-09-11 SATELLITE SYSTEM AND METHOD FOR TREATING RAIN WEAKENING

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111492692A true CN111492692A (zh) 2020-08-04
CN111492692B CN111492692B (zh) 2022-05-03

Family

ID=65632249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880068757.0A Active CN111492692B (zh) 2017-09-11 2018-09-11 用于处理雨衰的卫星系统和方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US10623089B2 (zh)
EP (1) EP3682671A4 (zh)
JP (1) JP7183258B2 (zh)
CN (1) CN111492692B (zh)
CA (1) CA3075495A1 (zh)
IL (1) IL273226A (zh)
WO (1) WO2019051500A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114268358A (zh) * 2021-11-30 2022-04-01 中国空间技术研究院 一种高轨遥感卫星数据传输系统及方法
CN117294341A (zh) * 2023-09-21 2023-12-26 中国人民解放军军事科学院系统工程研究院 一种卫星宽带通信链路可靠性保障方法及装置

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10827315B2 (en) * 2006-04-07 2020-11-03 Groupon, Inc. Facilitating user interactions based on proximity
US9100454B2 (en) 2006-04-07 2015-08-04 Groupon, Inc. Method and system for enabling the creation and maintenance of proximity-related user groups
US10623089B2 (en) * 2017-09-11 2020-04-14 Worldvu Satellites Limited Satellite system and method for addressing rain fade
US20200319677A1 (en) * 2018-10-24 2020-10-08 Clay Canning Screen protector with engraved image
CN111865394A (zh) * 2019-04-30 2020-10-30 索尼公司 电子装置、无线通信方法和计算机可读介质
US10826598B1 (en) * 2019-07-10 2020-11-03 Eagle Technology, Llc Satellite communication system having mitigation action for rain fade and associated method
CN111147127B (zh) * 2019-12-27 2021-09-21 东方红卫星移动通信有限公司 一种低轨卫星星座全球单重覆盖及频率复用算法
CN113055895B (zh) * 2019-12-27 2023-01-31 成都鼎桥通信技术有限公司 频谱资源的共享方法及设备
US20220239367A1 (en) * 2021-01-22 2022-07-28 Huawei Technologies Co., Ltd. Method and system for satellite downlink propagation prediction
CN112994776B (zh) * 2021-02-04 2022-12-27 航天恒星科技有限公司 一种适于高通量卫星通信的信关站抗雨衰切换方法及装置
CN114499665B (zh) * 2022-03-10 2022-07-12 鹏城实验室 一种多对多激光通信组网装置和方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1262823A (zh) * 1998-03-25 2000-08-09 寇德史培斯公司 具有动态下行链路资源分配能力的通信卫星系统
CN1954517A (zh) * 2004-03-17 2007-04-25 高通股份有限公司 卫星通信中的负荷共享
CN101573894A (zh) * 2006-09-26 2009-11-04 维尔塞特公司 改进的点波束卫星系统
WO2010144918A2 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 Viasat, Inc. Multi-band satellite communication fade mitigation
US20110007646A1 (en) * 2009-07-08 2011-01-13 Viasat, Inc. Interference resistant satellite link power control using downlink beacon
CN103765795A (zh) * 2011-08-16 2014-04-30 高通股份有限公司 在分配给卫星系统的频谱上覆盖空对地通信系统

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6587687B1 (en) * 1996-10-21 2003-07-01 Globalstar L.P. Multiple satellite fade attenuation control system
US6421528B1 (en) * 1999-04-29 2002-07-16 Hughes Electronics Corp. Satellite transmission system with adaptive transmission loss compensation
US9485010B1 (en) * 2001-09-10 2016-11-01 The Directv Group, Inc. Adaptive coding and modulation for spot beam satellite broadcast
JP5083522B2 (ja) * 2007-08-16 2012-11-28 日本電気株式会社 ネットワーク監視方法、ネットワーク監視装置、回線エラー防止システム、ネットワーク監視装置用プログラム
JP4908346B2 (ja) * 2007-08-24 2012-04-04 株式会社東芝 気象予測データ解析装置及び気象予測データ解析方法
JP2009260546A (ja) * 2008-04-15 2009-11-05 Mitsubishi Electric Corp 衛星通信システム
WO2009130701A1 (en) * 2008-04-22 2009-10-29 Shiron Satellite Communications (1996) Ltd. Method and apparatus for compensation for weather-based attenuation in a satellite link
US9991944B2 (en) * 2015-01-15 2018-06-05 Hughes Network Systems, Llc High altitude platform with multibeam coverage for aero-based terminals
US9967792B2 (en) * 2015-03-16 2018-05-08 Space Systems/Loral, Llc Communication system with multi band gateway
JP6552928B2 (ja) * 2015-09-11 2019-07-31 株式会社東芝 気象予測装置、気象予測方法およびプログラム
US10034183B2 (en) * 2016-02-26 2018-07-24 Viasat, Inc. Dynamic signal quality criteria for satellite terminal installations
GB2557628B (en) * 2016-12-13 2020-01-01 Inmarsat Global Ltd Forward link power control
US10178624B2 (en) * 2017-03-17 2019-01-08 Aireon Llc Provisioning satellite coverage
US10623089B2 (en) * 2017-09-11 2020-04-14 Worldvu Satellites Limited Satellite system and method for addressing rain fade

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1262823A (zh) * 1998-03-25 2000-08-09 寇德史培斯公司 具有动态下行链路资源分配能力的通信卫星系统
CN1954517A (zh) * 2004-03-17 2007-04-25 高通股份有限公司 卫星通信中的负荷共享
CN101573894A (zh) * 2006-09-26 2009-11-04 维尔塞特公司 改进的点波束卫星系统
WO2010144918A2 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 Viasat, Inc. Multi-band satellite communication fade mitigation
US20110143656A1 (en) * 2009-06-12 2011-06-16 Viasat, Inc. Multi-band satellite communication fade mitigation
US20110007646A1 (en) * 2009-07-08 2011-01-13 Viasat, Inc. Interference resistant satellite link power control using downlink beacon
CN103765795A (zh) * 2011-08-16 2014-04-30 高通股份有限公司 在分配给卫星系统的频谱上覆盖空对地通信系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUAWEI等: " "Considerations on high frequency band and wide bandwidth for 5G"", 《3GPP TSG-RAN WG4 MEETING 78BIS R4- 162376》 *
郑学东等: "IP-STAR卫星跨点波束自动对星系统研究及应用展望", 《数字通信世界》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114268358A (zh) * 2021-11-30 2022-04-01 中国空间技术研究院 一种高轨遥感卫星数据传输系统及方法
CN117294341A (zh) * 2023-09-21 2023-12-26 中国人民解放军军事科学院系统工程研究院 一种卫星宽带通信链路可靠性保障方法及装置
CN117294341B (zh) * 2023-09-21 2024-04-30 中国人民解放军军事科学院系统工程研究院 一种卫星宽带通信链路可靠性保障方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
US11374651B2 (en) 2022-06-28
CA3075495A1 (en) 2019-03-14
IL273226A (en) 2020-04-30
EP3682671A1 (en) 2020-07-22
US20200259559A1 (en) 2020-08-13
US20190081697A1 (en) 2019-03-14
WO2019051500A1 (en) 2019-03-14
EP3682671A4 (en) 2021-06-23
JP2020533897A (ja) 2020-11-19
CN111492692B (zh) 2022-05-03
JP7183258B2 (ja) 2022-12-05
US10623089B2 (en) 2020-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111492692B (zh) 用于处理雨衰的卫星系统和方法
US10594046B2 (en) Satellite system with single polarization path
KR102593927B1 (ko) 유연한 용량 위성 콘스텔레이션
EP2206256B1 (en) Non-interfering utilization of non-geostationary satellite frequency band for geostationary satellite communication
AU700251B2 (en) Satellite repeater diversity resource management system
US20150158602A1 (en) Inclined orbit satellite systems
CA2278375A1 (en) Satellite communication system providing multi-gateway diversity and improved satellite loading
US20180006370A1 (en) Satellite system having terminals in hopping beams communicating with more than one gateway
KR101215154B1 (ko) 위성 통신을 위한 시스템 및 방법
CA2274334A1 (en) Satellite communication system providing multi-gateway diversity to a mobile user terminal
US20210344416A1 (en) Allocation of Downlink Carrier Power in LEO Communication Satellites

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant