CN1140942A - 卫星转发器分集资源管理系统 - Google Patents

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Abstract

一种用来改善和最佳化基于卫星转发器的通信系统的路径分集的方法和设备，以可节省FDM信道和卫星功率。当一个以上的轨道卫星转发器(12)发射机被阻塞或严重衰落时，通过确认是否需要进行实时或接收实时的卫星路径分集来改善接收质量。用户终端(13)能够接收足够信号强度的信号以避免正在进行的呼叫被终断。系统对作为位置和用户终端的当地射频传播环境的函数加到用户终端和或各个用户终端类型的卫星路径分集最佳化。

Description

卫星转发器分集资源管理系统
本发明涉及卫星通信系统，更具体地说，涉及将卫星用作为通信信号转发器的卫星通信系统。
在移动通信系统中的信号的阻塞和衰落是已知的现象。由于相当长的传播路径，卫星基地系统通常比陆基系统有更严格的要求。用多轨道卫星转发器发射机来向可能正经历信号阻塞和衰落的用户发送多个信号样本，可以减缓由建筑物，树木，和地面引起的在卫星移动通信系统中的阻塞和衰落。这些减缓技术，特别是那些采用扩频系统的技术的，当各个用户处于阻塞和衰落时，利用多信号路径分集(此后简称为“路径分集”)作为维持通信路径的方法。低地球轨道(LEO)卫星通信系统特别可采用路径分集，因为有多个卫星因而有多条从用户和到用户的不同的通信路径。
大多数这种类型的已知或建议的系统，除了采用码分多址(CDMA)外，通常用频分多路(FDM)。此外，配置路径分集有一个要求系统利用许多卫星的不利的影响。这增加了对每个卫星的总功率的需要，和要求每个卫星用同一射频信道可向每个用户提供路径分集传输。而这会在射频信道分配的低效率减少系统的总容量。
配置路径分集的一个方法是向所有的用户无差别地提供路径分集。然而，事实上，发明人已经认识到，有许多不同类型的用户终端和一个用户可能所处的许多不同类型的通信环境，这种环境可以是暂时的或永久的。例如，有些用户可能采用可相当快的通过某个3环境的车载终端，另外一些用户可能采用根本不能移动的手持或固定终端。此外，有各种用户可能所在的地面，例如海洋，沙漠，森林，市区，郊区，农场，等等。
应该认识到并不是所有的通信环境都要求同样的路径分集水平，也不是所有的在给定环境下的所有用户要求有同样的路径分集水平。
本发明的卫星通信系统可以克服上述和其他的一些问题。
本发明公开了用来改善和最佳化卫星转发器基地通信系统的方法和装置，因此节省了时分多路信道和卫星的功率。当一个或一个以上多个轨道卫星转发器(12)发射机被阻塞或严重衰落时，通过确认需要实时和近实时基础上的卫星路径分集而改善了多信号的接收。于是，用户终端(13)能够接收到足够的信号强度而避免正在进行的通信被路径分集(由多个无线链路组成)最佳化而终断，此路径分集作为位置和也作为用户终端的当地射频传播环境而被加给(a)用户终端的类别和或(b)加给各个用户的终端。此外，本发明研究了在任何一个给定点的当时可利用的卫星资源和利用卫星路径分集的限制，从而增加了整个系统的容量。
另外，可能会发现具体用户的在某些环境中工作过的历史记录或“签名”。此历史记录可被利用来最佳化用户的类型用法，因此可进一步改进了用来获得高的系统工作效率的的潜力。
本发明告知了一种运行卫星通信系统的方法，包括步骤：(a)在用户终端和地面站之间通过至少一个卫星通信信号转发器建立通信；(b)分类用户终端类型和/或确定在在地面站的服务覆盖区域内的用户终端的位置；(c)选择一卫星通信信号转发器成员来中继在用户终端和地面站之间的通信，所选择的成员至少是用户终端的类型和/或位置以及其他特性的函数，上述情形可被存储在数据库里。选择的步骤可包括确定相应于用户终端被终止的位置的射频能量传播特性的步骤。为此公开了关于使用一个服务区射频传播地图的技术，该地图是从例如在服务区内的自然和人为特征的卫星图象中得来的。选择步骤也可包括一个研究用户终端的功率控制历史的步骤的。这对用来例如将一个在移动中的移动型用户与正好处于静止的移动用户终端相区别是有用的。选择步骤也可包括研究在卫星转发器内的卫星通信信号射频通道的当前可用性和射频信道与卫星转发器的物理电路负荷。
在本发明的一个最佳实施例中，在用户终端和地面站之间以扩频码分通信信号进行转发。在这种情形下，该方法包括附加步骤：(d)接收跟用户终端的通信，其中该通信是通过与所选的卫星通信信号转发器成员相关的不同的通信路径接收的；(e)均衡至少从各个不同路径接收的通信的相移和时延以便提供多个均衡的通信信号；和(f)将均衡的通信信号组合成为复合的接收的通信信号。
在结合附图阅读了本发明的详细描述之后读者对本发明的上述和其他的特征将会有更明白的理解。
图1是本发明的最佳实施例的卫星通信系统的方框图；
图2是图1的一个入口的方框图；
图3A是图1的卫星之一的通信有效负荷的方框图；
图3B是相应于图1的卫星中的一个卫星的一部分波束方向图；
图4是图2的卫星遥感和控制功能的地面设备支援的方框图；
图5是图2的CDMA子系统的方框图；
图6是本发明的前向链路路径分集系统的方框图；
图7是结合了本发明的路径分集选择系统的一部分图6的路径分集发送系统的方框图；
图8是说明从用户终端到入口的反向链路的方框图；
图9是本发明的实施例的一条路径分集返回链路的方框图；
图10是作为本发明的特征的示例性的通信环境地图；和
图11是说明本发明方法的流程图。
图1示出了适用于本发明的当前最佳实施例的卫星通信系统10的当前最佳实施例。在详细描述本发明前，首先来描述一下通信系统10，以便能更全面地理解本发明。
通信系统10可以从概念上细分为多段1，2，3，和4。段1称之为空间段，段2称之为用户段，段3称之为地面(地面)段，而段4称之为电话系统基础段。
在本发明的最佳实施例中，一共有48个例如1414公里的低地球轨道(LEO)卫星。卫星12被分配在8个轨道平面内，每个平面有6个等分空间卫星(沃克星座)。轨道平面与地球赤道成52度倾角，每个卫星每114分钟完成遥感轨道。这个方法提供了大致的全地球覆盖，该在南纬70和北纬70度之间的一个特定的用户在任何时候可提供至少两个可见的卫星。这样，一个用户能够通过一个或一个以上的入口18和一个或一个以上的卫星12，可能还使用一部分电话基础段4，从或向在入口(GW)18覆盖区的地球表面的任何点与在地球表面的另一个点进行通信。
应该指出，上述和接着的对系统10的描述，只是代表了一个采用本发明教导的一个合适的通信系统。也就是说，对该通信系统的具体描述并不意味着对本发明的实践的限制。
现在继续描述系统10，在卫星12之间，同时也在由每个卫星(图3B)发射的16个点波束之间的软切换，利用扩频(SS)，码分多址技术提供了不间断的通信。此最佳SS-CDMA技术是类似于TIA/EIA临时标准，即1993年7月发布的TIA/EIA/IS-95“对偶方式宽频带扩频蜂窝式系统的移动站基地兼用标准”，虽然其他的扩频和CDMA技术和协定也可以采用。
低地球轨道使得低功率的或移动的终端13可通过卫星12进行通信，，每个终端在本发明的的实施例中只当作一个“弯管”转发器接收一个来自用户终端13或来自一个入口18的通信量信号，将接收到的通信量信号转换到另一个频带，并再转发该转换的信号。也就是说，不发生接收到的通信量信号的在机处理。而卫星12并不关心所接收的或发射的通信量信号可能在传送。
此外，在卫星12之间并不需要直接的通信链路。也就是说，每个卫星12接收只接收一个来自位于用户段2或来自一个位于地面段3的发射机的信号，和只向一个位于用户段2的接收机或向一个位于地面段3的接收机发送一个信号。
用户段2可包括适合于与卫星通信12通信的用户终端13。用户终端13包括例如，多个不同类型的固定的和移动用户终端，这些终端包括但并不限于手持移动无线电话机14，车载移动无线电话机15，寻呼/消息型设备16，和固定无线电话14a。用户终端13最好配以无方向性天线13a用来通过一个以上的卫星进行双向通信。
应该认识到，固定无线电话14a可采用一个方向性天线。其优点是这可减少随着可与一个以上的卫星12同时接受服务的用户数的增加而引起的干扰。
还应该认识到，用户终端13可以是包括也可用来以常规方式与陆地蜂窝状系统进行通信的电路的两用设备。
采用图3A，用户终端13能够工作在全双工方式，并通过例如，L波段射频链路(上行链路或返回链路17b)和S波段射频链路(下行链路或前向链路17a)分别经由返回和前向卫星发射机12a和12b进行通信。返回L波段射频链路可在1.61GHz-1.625GHz内的一个16.5MHz的带宽的范围内工作，最好的扩频技术用包化数字话音信号和/或数据信号进行调制。前向S波段射频链路17a可工作在2485-2.5GHz内的16.5MHz的带宽的频率范围内。此前向射频链路17a也在入口18以采用扩频技术的包化数字话音信号和/或数据信号进行调制。
前向链路的16.5MHz带宽被分为13个信道，每个信道分配给多达例如128个用户。返回链路可有各种带宽，而一个给定用户终端13可被或不被指定一个不同于分配给前向链路的信道。然而，当在返回链路工作在分集模式时(从两个或以上的卫星12接收)，用户对每个卫星被指定为同一个前向和返回链路射频信道。
地面段3包括至少一个但通常多个入口18，，入口18通过例如，一个工作在一个通常在3GHz以上而最好在C波段的频率范围内的全双工C波段射频链路19(前向链路19a(到卫星)，返回链路19b(从卫星))，与卫星12进行通信。C波段射频链路双向地传送通信馈送者链路，并也传送卫星命令给卫星和来自卫星的遥感信息。前向馈送者链路19a可工作在5GHz-5.25GHz，而返回馈送者链路19b则可工作在6.875GHz-7.075GHz的波段上。
卫星馈送链路天线12g年12h最好是宽覆盖天线，它可以有如可从LEO卫星12所见那样的覆盖最大的覆盖区。在本发明的实施例中，由给定的卫星12对向的角度(假定与地球表面的仰角为10度)大约是110度。由此可得到大约3600公里的直径的覆盖区。
L-波段和S-波段天线是多波束天线，它可以通过在相应的陆地服务区内的覆盖，L波段和S波段天线12d和12c最好分别与另一个相等，如图3B所述。也就是说，来自空间飞行器的发射和接收波束覆盖同样的地球表面，虽然这一特征对系统10的工作并不是严格要求的。
作为一个例子，通过其中一个卫星12可以出现几千个全双工的通信。根据系统10的特征，两个以上的卫星12每个可以在一个给定的用户终端13和其中一个入口18之间进行同样的通信。这种工作方式，如将要在下面详述的，可以提供在各自接收机组合的分集，从而增强了对抗衰落的能力并方便了实施软切换程序。
应该指出，上述描述的频率，带宽等等仅仅表示了一个具体的系统。其他的频率和频带也可以使用。例如，在入口和卫星之间的馈送链路可使用C波段(大约3GHz-7GHz)以外的波段，例如，Ku波段(大约10-15GHz)或Ka波段(约15GHz以上)。
入口18的作用是将通信有效负荷或卫星12的转发机12a和12b(图3A)耦合到电话基础段4。转发器12A和2B包括一个L波段接收机天线12c，S波段发射天线12d，C波段功率放大器12e，C波段低噪声放大器12f，C波段天线12g和12h，L波段到C波段频率转换部分12i和C波段到S波段频率转换部分12j。卫星12也包括一个主频产生器12k和命令和遥感设备12l。
有关这方面也可参阅E.Hirshfield和C.A.Tsao的题为“MobileCommunications Satellite Payload”(S.N.08/060,207)的美国专利------。
电话基础段4由现有的电话系统组成，包括公共陆地移动网络(PLMN)入口20，当地电话交换机，诸如局域公共电话网(RPTN)22，或其他的本地电话服务实施，国内长途电话网24，国际网26，私人网28，和其他RPTNs30。天线系统10可在用户段2和公共交换电话网(PSTN)电话32和电话基础段4的非PSTN电话32，或其他各种可能是专用网类型的用户终端之间，提供双向话音和/或数据通信。
如图1所述，(也如图4所述)，卫星工作控制中心(SOCC)36，和地面工作控制中心(GOCC)38是作为地面段的一部分。配置一个包括有关地面数据网(GDN)39(图2)的通信路径用来在入口18和TCUs 18a，地面段3的SOCC 36，和GOCC 38之间提供互连。通信系统10的这个部分提供了这个系统的控制功能。
图2更详细地示出了其中一个入口18。每个入口18包括达到四个双极化射频C波段子系统，每个子系统包括一个盘状天线40，天线驱动器42和支座42a，低噪声接收机44，和高功率放大器46。所有这些部件可置于一个屏蔽结构内，以提供环境保护。
入口18还包括下变频器48和上变频器50，用来处理接收到的和发射的射频载波信号。下变频48和上变频器50被连接到子系统52，该系统再通过PSTN接口54耦合到公共交换电话网，另外也可以利用卫星-卫星链路来旁路。
CDMA子系统52包括一个信号综合/开关单元52a，一个入口收发子系统(GTS)52b，一个入口收发子系统52的控制器52c，一个CDMA互连子系统(CIS)52d，和一个选择器组子系统(SBS)52e。CDMA子系统52是由一个基地站管理器(BSM)52f控制并以类似于CDMA-兼容(例如，IS-95兼容)的方式工作的一个基地站。CDMA子系统52也包括所需要的频率综合器52g和一个全球定位系统(GPS)接收机52h。
接口54包括一个服务转换点(SSP)54a，一个呼叫控制处理器(CCP)54b，一个访问者当地寄存器(HLR)。该HLR可位于蜂窝状入口20(图1)或也可在接口54中。
入口18被通过一个经由SSP 54AD标准接口连接到无线电通信网络。入口18通过一个接口，并经由主速率接口(PRI)将其连接到PSTN。入口18还能提供一个与一个移动交换中心(MSC)的直接的连接。
入口18提供SS-7 ISDN固定信令给CCP54b。在该接口的入口侧，54b与52d并由此与子系统52相接口。54b为系统的空中接口(AI)提供协议翻译功能，这可与用于CDMA通信的IS-95临时标准相类似。
方框54c和54d在入口18和兼容于例如IS-41(北美标准，AMPS)或GSM(欧洲标准MAP)蜂窝状系统的外部蜂窝状电话网之间提供一个接口，特别提供了处理漫游者即离开国内系统通话的用户的方法。通路18支持对系统10/AMPS电话和对系统10/GSM电话的用户终端确认。在没有无线电话基础的服务区，可以在入口18加上一个HLR和与SS-7信令接口相接口。一个在用户的正常服务区以外打电话的用户(漫游者)如果被授权的话则可被系统10接纳。为了在任何环境下可以发现一个漫游者，一个用户可采用同样的终端设备与世界各地打电话，而由入口18透明地作出必要的协议变换。当不需要变换时，例如由GSM到AMPS则绕过协议接口54d。
应该指出，除了或代替专用于GSM移动交换中心的常规的(A)接口而向蜂窝状入口20提供一个专用的通用的接口，和给IS-41移动交换中心提供一个买主适合的接口，也是属于本发明的教导范围的。另外，直接向PSTN提供一个接口，如在图1以PSTN-INT标识的信号路径所示。
由入口控制器56提供总的入口控制，控制器56包括一个到上述地面数据网39的接口56a，和到服务提供者控制中心(SPCC)60的接口56b。入口控制器56通常通过BSM 52f和相应于各个天线40的射频控制器43互连到入口18。入口控制器56还耦合到数据库62，诸如用户数据库，卫星天文历，等等，和耦合到能使服务人员获得入口控制器56的一个I/O单元。GDN39也双向地与遥感和命令(T&C)单元66(图1和4)相接口。
参阅图4，GOCC36的作用是计划和控制卫星被入口18的利用，和与SOCC36协调此利用。一般说来，GOCC38分析趋向，产生通信计划，分配卫星12和系统资源(诸如，但不限于此，功率，信道分配)，监视整个系统10的性能，和通过GDN39向入口18实时或提前发出利用指示。SOCC38维持和监视轨道，将卫星使用信息转发给入口以通过GDN39输入到GOCC监视每个卫星12的总的功能，包括卫星电池的状态，保证使卫星与地球表面有最佳的方位。
如上所述，每个入口18用来通过数据库62(图2)为信令，话音和/或数据通信将用户连接到PSTN并产生数据。所选择的入口18包括遥感用来接收由卫星12通过返回链路19b发送的遥感数据和通过前向链路19b向卫星12发送命令的的遥感和命令单元(TCU)。GDN39用来互连入口18，GOCC38和SOCC36。
一般说来，每个LEO星座的卫星12用来将来自入口8的信息转发到用户(C波段前向链路19a到S波段前向链路19b，和将来自用户的信息转发到入口18(L波段返回链路17b到C波段返回链路19b)。此信息除了功率控制信号外还包括SS-CDMA同步和寻呼信道寻呼。各种CDMA引导信道也可以用来监视对前向链路的干扰。卫星位置推算历更新数据也通过卫星12从入口18到各个用户终端进行通信。
卫星12也用来将来自用户终端13的信令转发到入口18，包括访问请求，功率改变请求，和登录请求。卫星12也在用户和入口18之间转发通信信号，和可以防止非法使用提供安全。
在工作中，卫星1发送包括卫星工作状态的测量数据的飞行器遥感数据。来自卫星的遥感数据流，来自SOCC36分命令和通信馈送链路19都分享C波段天线12g和12h。对这些包括遥感TCU 18a的入口18，所接收的卫星遥感数据可以直接传给SOC C36，或遥感数据可以被存储和迟些时候，通常根据SOCC请求，依次传送给SOCC36。遥感数据，无论是直接发送的，或存储并依次传送的都通过GDN39作为包消息发送出去。每个包消息包含遥感监视遥感帧。如果有一个以上的SOCC提供卫星支援，则遥感数据被送到所有的SOCCs。
SOCC36有几个与GOCC38的接口功能。一个接口功能是轨道位置信息，其中SOCC36提供轨道信息给GOCC38，这样，每个入口18能够准确地跟踪四个在入口看得见的地方的卫星。整个数据包括足以使入口18用已知的算法去产生它们自己的卫星联系清单的数据表。SOCC36不需要知道入口跟踪调度程序。TCU搜索下行链路遥感频带并在命令传播前唯一地识别被每个天线跟踪的卫星。
另一个接口功能是由SOCC36报告给GOCC38的卫星状态信息。卫星状态信息包括卫星/转发器的可利用性，电池状态和轨道信息和通常加入了防止为通信目的而使用全部或一部分卫星12的任何卫星有关的限制。
系统10的一个重要方面是配合在入口接收机和在用户终端接收机组合的分集使用SS-CDMA。采用分集组合是为了减缓当通过多个和不同的路径长度由多个卫发来的信号到达用户终端13时的信号的衰落的影响。在用户终端13或入口18采用分离多径接收机来接收并组合来自多个源的信号。例如，一个用户终端13或入口18为同时通过卫星12的多个波束发射和同时接收的前向链路信号或返回链路信号提供分集组合。
在1993年8月3日公布的授权给A.Ames的题为”RepeaterDivrsity Spread Sectrum Communication”美国专利No5,233,626中公开了有关这方面的内容，此专利收作为参考。连续分集接收模式的性能优于通过一个卫星转发器接收一个信号的模式，而且，当一个由于被树木和其他障碍物遮挡或阻塞影响接收信号而丢失链路时不会使通信终断。
一个给定的入口的多个方向性天线可通过一个以上的卫星12的不同的波束发射前向链路信号(到用户终端的入口)以支持在用户终端13的分集组合。用户终端13的无方向性天线13a发射可被用户终端13“看见的”波束。
每国入口18支持发射机控制功能处理慢衰落，和支持数据块交错处理中等到快衰落。对前向和后向接收链路都实行功率控制。功率控制功能的响应时间被调节得可以适应卫星环绕一周30毫秒延迟的最坏的情形。
块交错器(53d，53e，53f，Fig.5)在一个与声码器53g包帧有关的块长度工作。一个最佳交错器长度错开一个较长的长度，由此以增加总的首-尾延迟为代价改善误差校正。一个最大的首尾延迟是150毫秒以下。这个延迟包括所有那些由于分集组合器，声码器53g处理延迟，块交错器53d-53f延迟，和组成CDMA子系统52的一部分的维特比译码器(未示出)的延迟表现出的接收信号不对准所引起的所有延迟。
图5是一个图2的CDMA子系统52的前向链路调制部分的方框图。加法器方框53a耦合到上变频器53b，上变频器53b耦合到加法器和交换块52a。遥感和控制信息也被输入到方框52a。
一个未调制的直接序列SS引导信道以所需的比特速率产生一个全零的Walsh码。该数据流被与用来将信号从不同的入口18和不同的卫星12来的信号分离的短PN码相组合。如果这样的话，引导信道以模数2加到短码，并QPSK或BPSK地扩散在CDMAFD射频信道带宽。提供下列拟随机(PN)码偏离量：(a)一个允许用户终端13唯一识别一个入口18的PN码偏离；(b)一个允许用户终端13唯一识别卫星12的PN码偏离；和(c)一个允许用户终端13唯一识别一个从卫星12发射来的16个波束的其中给定的一个的PN码偏离量。来自不同的几个卫星12的引导PN码被指定不同于同一引导种源PN码的时间/相位。这样，每个由入口18发射的引导信道可以比其他信号高或低的功率电平发射信号。一个引导信号年使一个用户终端13获得前向CDMA信道的定时，提供一个用于相关解调的相位基准信号，和提供一个执行信号强度比较以确定何时开始切换的机制。然而，使用引导和并不是唯一的方法，也可以采用其他技术。
同步信号产生一个包括如下信息的数据流：(a)时间延迟；(b)发送入口标识符；(c)卫星位置推算历；和(d)被指定的寻呼。同步数据被加到一个卷积编码器53h，以便进行数据的卷积编码和依次被方框交错来对付快衰落。得到的数据流被模数2地加到同步Walsh码和QPSK或BPSK地扩散在CDMA FD射频信道带宽。
寻呼信道被加到卷积编码器，在那里进行卷积编码并进行方框交错。得到的数据流与长编码产生器53j的输出相组合。长PN码用来分离不同用户终端13频带。寻呼信道和长码被模2相加，并被送到一个符号覆盖，在那里将该信号模2地加到沃尔什码上。最后的将其通过QPSK或BPSK散布在CDMA FD的射频信道频带内。
通常，寻呼信道传送几个消息类型，包括：(a)一个系统参数消息；(b)一个访问参数消息；和(c)一个CDMA信道清单消息。
系统参数消息包括寻呼信道配置，注册参数，和辅助探测的参数。访问参数消息包括访问信道的配置和访问信道数据速率。CDMA信道清单消息传送一个相应的引导标识符和沃尔什码分配。
声码器53K将声音编码成为一个PCD前向通信数据流。前向通信数据流被加到一个卷积编码器，在那里被卷积编码并在方框53f中被方框交错。得到的数据流被与一个用户的长码框53k的输出相组合。此被用于分离不同的用户信道。将得到的数据流在多路复用器(MUX)53m中作功率控制，模2地加到沃尔什码上，而后以QPSK或BPSK地散布在CDMA FD的射频通信信道带宽中。
入口18解调CDMA返回链路。有两种不同的用于返回链路的码：(a)零偏离码；和(b)长码。它们被两种不同类型的返回链路CDMA信道使用，即，访问信道和返回通信信道。
对于访问信道，入口18接收和解码在请求访问的访问信道上的一个脉冲串。访问信道消息被做成一个长前序后跟着一个相对小的数据量。前序部分是用户终端的长PN码。每个用户终端13有一个被一个唯一时间偏移进入到普通PN产生器多项式产生的唯一长PN码。
在接收到访问请求之后，入口18在前向链路寻呼信道上(方框53e，53i.53j)发送一个消息来确认收到访问请求和将一个沃尔什码指定给用户终端13以建立一个通信信道。入口18也指定一个频道给用户终端13。用户终端13和入口18都转换到指定的信道单元并利用沃尔什(扩散)码开始进行通信。
通过卷积编码来自当地数据源或用户终端声码器的数字数据在用户终端13产生返回通信信道。数据然后以预定间隔作块交错并被送到128-Ary调制器和数据脉冲串随机化器以减少对撞。然后，将数据加到零偏移PN码并通过一个以上的卫星12发射到入口18。入口18利用例如一个快速哈得马德变换(FHT)解调128-Ary沃尔什码并向分集组合器提供解调信息。
前面已经描述了通信系统10的当前的最佳实施例。现在来描述本发明的最佳实施例。
本发明是基于上述题为“Repeater Diversit Spread SpectrumCommunications System”的授予Stepen Ames的美国专利5,223,626作出的。
在上述专利描述的系统中，多信号可以经由多个卫星转发器从多个独立的发射机和天线同时发射出去，于是形成了从入口18到用户终端13的多个前向路径19a，17a。返回路径同样也经由多个卫星转发器从单个用户终端13到多个独立的入口天线被确定。
在本发明中，来自多个独立发射机和天线的信号的发射根据由或用户终端提供的信息，和存储在入口18中的信息，在入口18的控制下被最佳化和选择。对一个以上的卫星转发器的选择是基于这些信息的基础上进行的。
本发明的教导主要是针对前向链路19a，17a；也就是说，针对经由一个以上的卫星转发器的从入口18到一个用户终端13的前向链路。然而，本发明的教导也是可用于返回路径17b，19b，如果方向性天线装置可提供给用户终端13的话。下面将详细的描述这些实施例(即前向链路和反向链路)。
现参阅图6，该图示出了本发明的一个路径分集传送系统60。入口频率确定单元43送出一个通信信号到一个以上的几个独立的路径并将这些信号送到一个以上的发射机46a，6b，46c，这些发射机在同一个频率上放大各个信号并将放大的信号传送到一个以上当地相应的入口方向性天线40a，40b，40c以便同时地或基本上同时地，以同一个射频信道频率发射到卫星转发器12。然而，通过在用户终端13的适当的信号处理和组合，可能会有任意的发射延迟。所选择的卫星转发器的接收天线12h接收上行链路(前向路径19a)信号(不必同时)和经由天线12d将其发射到地面。虽然，图中示出了三个卫星涉及与用户终端13的通信，但是应该认识到，一个到n个卫星转发器都可以使用，其中n是等于或大于2。
在用户终端天线13a接收所选择的一个以上的发射并将其送到接收机用来分集组合。用户终端13的接收机可以采用上述收作为参考的Ames专利中描述的方式组成和工作。采用其他的分集组合技术也是在本发明的范围内的。
图7示出了一部分图6的路径分集传送系统60和一个根据本发明构建和工作的路径分集选择系统(PDSS)70。
路径分集系统70接收来自外部信息源的输入信号，包括用户终端位置72，用户功率活动74，和用户终端类型76。用户历史系统使用数据77由用户历史数据库系统95收集和组织并被存储在数据库86中。历史系统使用数据77可以例如包括一个用户终端13最经常使用的环境(例如市区，农村)，和也可以包括一个用户终端用来呼叫或连接的典型的或平均的时间长度。入口18可主要根据管理各个用户连接和根据收集用于各个用户终端的布告有关的信息来获取这种信息。
PDSS70包括一个方式控制单元78，单元78给系统60的单元43发出控制指示78a。控制指令78a指定哪个发射机和天线对(46a，40a等等)用来将用户通信信号62通过特定的前向链路19a指向卫星转发器12的所选择的一个。发射机控制单元78接收来自指令接口80的指令，接口80连接到计算子系统82。计算子系统82确定应该提供的分集路径数和确定分集的类型。这种类型的分集可以包括应使用哪个卫星转发器。计算子系统还能确定其他控制参数，诸如要发射的功率电平。计算子系统82根据规则设定或算法设定84工作。计算子系统接收来自以下的并根据以下这些工作：(a)存储在数据库86的信息，(b)从卫星装载和资源利用子系统88提供的信息，(c)由定位子系统90提供的用户位置，(d)用户的历史系统使用法，和(e)可用于确定需要或不需要路径分集等等用户信息的其他资源。用户终端13的位置是指应该服务区传播地图92，也被称之为通信环境地图，它也可以被存储在数据库中。
计算子系统82，它响应于用户终端定位子系统90的输出和来自存储在数据库86中的服务区传播地图92的数据，能够确定用户终端13的环境。此用户终端环境信息被用来进一步处理和作关于路径分集选择的判决。用户终端功率利用74可由用户活动子系统94监视和/或测量，并如上所述，通过数据库86提供给计算子系统82。
指令接口80也提供指令给一个返回链路控制单元96，控制单元又提供指令96a给用户终端频率控制单元64，单元6组成一部分路径分集传送系统60。
在工作中，用户终端13注册到通信系统10，并被指定给一个在入口18控制下的具有天线40a-40c和46a-46c的服务区，这些发射机正在与用户建立通信信号的分集。在注册和/或在其他指定时间，包括在呼叫建立时刻，一个用户终端类型与用户终端13的电子序列号(ESN)一起被传送到入口18。用户终端类型信息可被每个电话呼叫时传送，或用户终端类型信息可被存储在例如一个用户信息数据库，存储在一个家居寄存器(HLR)，或存储在一个在入口18中的或在与入口18相连的陆地网的来访者居所寄存器中.在任何情况下，用户终端类型信息可以被某些装置检测和送到数据库信息86。这样，入口18对用户终端是已知的。例如，参阅图1，有一个车载话音终端15，手持话音终端14，手持数据终端，寻呼和通知手持终端16，固定用户终端14a，或任何数目的其他类型的用户终端。
每个这些用户终端可能有不同的分集要求。例如，一个正在森林区以高速移动的车载用户终端15可能要求从三个卫星12的分集来保证服务连续，而一个在游艇上或在一个沙漠中的手持用户终端14可能不需要任何分集。
因为用户终端13的类型对入口18是已知的，所以分集可作为一组来确定和应用与所有相同类型的终端。另外，也可用更复杂的方式，。计算子系统82能够通过经由指令接口80向发射机控制78单元发送指令动态地给使用具有不同类型用户终端的卫星系统10的用户指定分集。
如果有关于用户终端13所在的地面的类型的知识，则分集控制可以在每个用户终端类型组内精细地进行。为了确定用户所在的地面的类型，必需知道用户终端的所在和用户所在处的环境特征。
有几种方法可以确定用户终端所在位置。例如，用户终端13可以用操纵者进入码(例如，01＝市区，02＝农村，03＝水，等等)给系统10发送一个位置信息，也可以例如从定位子系统90输出用户终端位置，诸如GPS，LORAN，或某些计算用户位置的其他装置。也可以例如，利用来自卫星12的星座信号用测距或三角测量法由系统来定位用户终端。
在任何情形下，假使定位子系统90知道用户知道位置。计算子系统82用用户知道位置信息结合存储在数据库86中的服务区传播地图92信息来确定并选择对一个给定用户的终端的的路径分集的数量和角度。例如，一个在森林区旅行的车载终端15可能需要三个卫星分集(如图6所示)，而在一个开放的国家的诸如平原，或一个沙漠中旅行的同样一个车载终端15仅仅用一个卫星12(即根本没有分集)就可以获得同样的服务质量。同样，一个位于市区的手持终端14可能需要三个卫星分集，而位于湖泊或海洋的同样一个类型的终端可能只需要一个卫星12而获得同样的连接质量。
存储在数据库86的服务区传播地图92(例如见图10)可用各种方法来编制，诸如，用地球数据库来编制。另外，入口覆盖区的卫星图象可根据反射值确定地区的地面特征。此外，在不同频带的得到的卫星图象可用于定位和识别具有某些类型的植被诸如森林的区域。这样的图象也年被包括在数据库86内。植被的季节变化也是分集确定方法的一个因素。例如，一个位于标识为具有落叶林的区域在夏季的数月内可被指定为三卫星分集，以补偿树叶的衰减，而在冬季的月份内，在同样一个森林区的同一用户终端可以仅仅被指定两个卫星分集。
采用诸如由都卜勒雷达提供的实时或基本上实时的气候信息来确定一个给定用户的分集也是在本发明的范围内的。例如，根据所使用的射频，被知道在入口18的覆盖区内的大雨中的用户终端其分集电平需要比那些未在雨区的用户终端大。
通常，采用现有计算机技术来编制详细的环境地图，这些地图包括植被，自然地面特征，市区和市郊的开发，以及道路，农场，工业区，和其他人为的目标。这些图象地图，当与其他数据库信息结合在一起时，可提供关于接收和/或发射的用户终端的环境方面的信息。
计算子系统82利用规则设定84，根据数据库中的信息，和从定位子系统90知道的用户终端的位置，能够通过各个用户终端指令向发射机控制单元78提供有关各个用户终端的情况，以便控制向用户终端接收机通过所选择的卫星转发器12发送通信信号传输(17a，19a)的入口天线/发射机对的数目。路径分集控制的的更精细的实施可利用用户终端13的功率使用的历史的知识实现。例如。在大多数利用卫星的通信系统中，用户终端的各个通信信号进行活动功率控制使得在链路-链路的基础上提供用以克服遮挡和阻塞的足够的裕量。在前向和返回链路上都实行这种开环或闭环的功率控制。在许多情况下，功率控制环路可由用来确定功率的历史利用进而确定用户环境的入口18进行监视。可以用通常的方法来确定正在发生的阻塞或遮挡的类型。例如，一个对手持终端14在某个时候被阻塞数分钟的链路(有一个极深的衰落)可以被推断是由于一个建筑物，或某些其他某些射频阻挡物造成的。
另一方面，基本上从零到深衰落的快速变化的衰落序列可以表明一个通过树木茂密的环境的车辆。此历史功率控制相关数据被用以作出有关路径分集的决定。同样，某些用户可能比其他用户每次通话要较多的功率，因此要根据需要来提供或不提供对该用户的分集。该历史功率控制数据可以具有长期或短期的平均性质。
上述选择路径分集的方法可以分别使用，或多种方法组合使用，和可以是动态地或半动态地指定。例如，用户终端13可能一开始就绕过路径分集选择系统70而被均等地选择给予“所有卫星提供的”分集。另外，也可以根据来自卫星装载系统的指令，计算机可在规则设定84的控制下确定：选择路径分集是需要的以便节省功率或管理卫星12的FDM频率分配。计算子系统82在规则设定84的控制下，然后在链路-链路的基础上，或在用户终端组的基础上，确定采用什么路分集模式工作。如上所述，可以单个地或组合起来采用各种模式和路径分集控制，以达到卫星装载和资源子系统88的指令的目标。
这样，本发明的特征是用户终端13是通过一个开环或闭环的路径分集控制环路，用户终端以与用户终端采用功率控制一样的方式被活动地予以分集控制。卫星通信系统的容量通常受卫星可提供的带宽和功率的限制。可用的带宽和可提供的功率部分取决于在系统中用户终端13可被提供的分集。虽然上述讨论是关于用户终端13的信号接收的改进，但是，所描述的本发明也可能取得与此对应的年效果。例如，各个用户终端13的路径分集控制，用户终端13的子组，或用户终端13的全部组可被使用来动态地增加系统的容量和/或影响系统的功率利用。来自卫星装载和资源子系统88的响应于在计算子系统中的规则设定84的指令，也可用于控制卫星资源的利用。
迄今的讨论一般是对前向链路的，也就是，经由一个以上的卫星转发器12的从入口18到一个用户终端13的通信。下面的讨论将涉及返回或后向链路。返回链路定义如下和示于图8。用户用户13取得一个输入信号并将其送到发射机，发射机放大该信号并将放大的信号送到其天线以在同一频率上同时地将信号发射到卫星转发器。卫星转发器接收天线12c不必同时地接收此信号，并经由发射天线12g将此信号发射到地面(也请参阅图3A)。被发射的信号在入口18被三个独立的天线40a-40c接收并被发送到它们各自的接收机44a-44c。
被接收的信号可被处理和组合，如前所述，例如。用收作为参考的美国专利5,233,626中所述的方法。
返回链路可用来确定用户终端功率活动(图7)，虽然前向链路功率活动也可用作此目的。返回链路也可用来发射用户终端类型76(图7)，尽管该信息可从在系统上的不活动或活动的用户中得来的，诸如通过将用户终端的电子服务号(ESN)与一个相应的和预定的用户终端类型相关得到。返回链路也可被用来发射用户定位72(图7)用于由计算子系统82作分集决定。在这种情况下，用户终端13在该返回链路上发射一个入口18可用来确定用户终端13的位置的信号。或者，用户终端13能够用一些码来发射其位置。在本发明的另一个实施例中，任何熟知类型无线电定位系统(如各种GPS定位设备)可用来确定用户终端的位置，此后，通过返回链路将用户终端位置信息72发射到入口18和由此到定位子系统90(图7)。
如上所述，返回链路也可根据本发明的教导有路径分集选择，只要用户终端有能力将其信号同时指向一个以上的卫星转发器12。在这种情况下，系统的工作包含以如下方式的入口18和用户终端13的合作。
如上已经详细地描述过的，用户终端类型76，用户定位72，和用户终端功率活动74由计算子系统82确定和处理而指令被发送到指令接口80。指令接口80解调指令和产生合适的控制信号给发射机控制单元78和返回链路控制单元。在这种情况下，为返回链路控制单元产生的控制信号使一个信号96a格式化和传送到分集链路传送系统60的终端频率控制单元64。终端频率控制单元64再产生一个包含用来在用户终端13必需控制天线/放大器组合的信息的控制信号。信号通过前向链路被送到用户终端13接收机。
如图9所示，控制信号102在用户终端13被接收并被送到天线选择器104，选择器104然后控制天线13a，13a’，13a”等等，以获得所需的结果。也就是说，在该实施例中，对用户终端13天线13a-13a”，由此对返回链路路径分集的控制，是用前向链路作为一个控制链路，用来自入口18的遥控完成的。
现在参阅图10，图10示出了一部分示例性服务区传播和通信环境的地图92。在该可由入口服务区的卫星图象得来的示例性数字地图中，有一个湖区，一个森林区，一个农村区，和一个市区。这些不同的区域可被分类为三类通常类型的根据路径分集电平确定的环境区域，这个路径分集电平是用来给一个静止用户终端13提供一个适当的和可接收的链路质量。例如，湖区被指定为相应于无分集的ER1(即一个卫星转发器)。农村区域被指定为相应于一个中等路径分集电平的ER2。而森林区和市区被指定为相应于最大可提供的路径分集电平(即，根据系统的装载和其他条件提供尽可能多的卫星12来建立通信链路)。
在地图92上所示的是14个活动用户终端(UT1-UT2)当前位置。假使一种最简单的情形，三个卫星转发器12当前正在服务该地区，所有用户终端13具有同样的类型，而其他诸如历史功率控制信息，季节变化，当地气候条件等等都不加以考虑，则UT1被指定其中一个卫星转发器12，UT3和UT4被指定两个卫星转发器12，而UT2和UTs5-14被每个指定三个卫星转发器12。由此可用看到，由于没有自动地给用户终端UT1，UT3和UT4指定最大路径分集，大大地节省了卫星功耗，随之保留了所需的射频信道数和增加了总的系统容量。
此外，根据本发明的将描述的相对静态的系统构成可以被扩展到更典型的动态情形，同时仍然向用户终端13提供最佳的路径分集。例如，如果UT2是一个移车载终端15，那么通过检测到UT2的位置已经从ER3改变到ER2，被指定的路径分集可实时地或基本上实时地从三卫星变到两卫星，同时仍然保持同样的用户要求的链路质量。相反，如果UT4的位置从ER2变到ER3，则被指定的路径分集可从两个变到三个。此外，如果已经知道，UTs 5-14是固定用户知道14a，并假设具有位于无信号阻塞障碍的区域，那么这些用户终端可被指定除了一个以外的卫星，虽然它们位于入口18的服务区的ER3部分以内。例如，在5月到10月期间，森林区可被指定为一个ER3区，而在11月到4月则可被指定为一个ER2区。
如前所述，图7的规则设定84确定用户终端UT1-UT14的路径分集水平。规则设定84可实施为一组假设用法型逻辑语句。例如，下列是用来确定用户终端13的分集水平(DL)的一部分规则设定84的一个合适的实施例。
IF TYPE ofUT＝HANDHELD andIF LOATION of UTj＝ER1THEN DL＝MINIMUMELSE IF LOCATION of UTj＝ER2THEN DL＝INTERMEDIATEELSE IF LOCATION of UTj＝ER3THEN DL＝MAXIMUMELSEIF TYPE ofUTj＝FIXEDTHEN DL＝MINIMUMELSEIF TYPE of UTj＝DADA TERMINAL andIF LOCATION of UTj＝ER1THEN DL＝INTERMEDIATE
     ELSE IF LOCATION of UTj＝ER3 OR ER3
          THEN DL＝MAXIMUM
用户终端13的数据终端类型表示了在根据终端类型和位置来指定分集水平的本发明的可用性。例如，可能要求向一个与数据终端一样的用户终端或向一个与涉及到一个涉及数据传输一样的话音终端自动地指定较高的分集，以便提供附加的裕量来避免错误的数据传输。
如前所述，当确定分集电平时，在规则设定84中可以考虑其他的准则，例如历史功率扩展信息，历史用法数据77，当地气候条件和任何其他涉及到或会影响链路质量的因素。
应该指出，给给定用户终端所确定的分集电平可能不同于用户得到的实际的分集电平。例如，如果当前只有两个卫星12可被入口服务区看到，则最小分集电平可能是一个，而中等和最大分集电平，都可被设定在两个卫星上。此外，即使只有两个卫可被用户终端看到，入口18和用户终端13可能能够利用两个重叠装置的信号。因为卫星的地理位置是已知的，所以本发明可以控制和采用一个以上的波束来传输。此外，例如，在高用户需求期间，并假使有三个卫星当前正在服务该入口服务区，则中等和最大分集电平仍可都被设定在两个卫星上。有确定的分集电平变成实际给用户终端13的分集指定或用户终端的级别是由计算子系统82和结合卫星装载和资源子系统8完成的。图11示出了本发明的方法的流程图。在方框A，用户终端被登录，或如果已经被登录，则开始一个呼叫或被呼叫。在方框B，确定用户终端类型76，而在方框D确定用户终端的位置72。在可选择方框D中，确定其他用户终端参数，诸如历史功率控制信息74，历史用法77，在用户终端所确定的位置的气候条件等等。在方框E，计算子系统82通过数据库86和定位子系统90确定用户终端13的分集电平。分集电平是配合规则设定84，用户定位72，用户终端类型76，可选择用户终端有关信息，诸如终端功率活动性74，服务区传播地图92，和根据卫星装载和资源系统88设定的。在方框F，经由指令接口80，发射机控制单元78，路径分集传送系统60，和可选择地，通过返回链路控制单元96，和终端频率控制单元64以一个选择的分集电平建立呼叫。在方框J，系统检测和报告被增加的/减少的功率控制活动，并在适当的延迟后，在方框相应增加或减少路径分集。在方框G，确定呼叫是否完成。如果没有，则将控制返回到方框C，对一个能够移动的用户终端，修改用户终端位置和如果合适的话，修改链路分集电平(方框E)。如果在方框G的回答为是，则执行可选择步骤(方框H)来存储或登录所选择的用户终端参数，诸如终端功率活动性，用户终端的最后位置，等等。在方框I，终止用户的程序。
应该认识到，本发明的教导给采用通过中等信号转发器的分集组合的任何类型的通信系统提供了许多重要的优点。也就是说，本发明的教导并不限于只用于总的在图1-5中所示的SS…CDMA型的LEO卫星通信系统10中。而是，本发明的教导也适用于例如单独使用地面转发器或组合卫星(LEO或地球同步)转发器的其他类型的通信系统和适合于诸如以某些方式使用分集的TDMA其他接入型的情形。
因此，虽然以上结合最佳实施例具体地显示和描述了本发明，但是熟悉本技术领域的人们可认识到，在不超出本发明的范围和实质的情况下可以在形式和细节方面作出改变。

Claims (39)

1.一种通信系统，包括
至少一个通信信号转发器；
一个通信信号发射机，它具有多个用来有选择地向所述至少一个通信信号转发器发射一个通信信号；
一个通信信号接收机，用来从所述通信信号发射机通过至少一个通信信号转发器接收通信信号；
一个控制装置，它根据指定至少一个所述通信信号接收机的位置，用来指定一个所述通信信号转发器成员，这个指定成员转发器用来通过所述指定成员的通信信号转发器将由所述发射机发射的通信信号转发到所述接收机。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其中所述的控制装置根据指定通信信号接收机类型的信息，指定用来将由所述发射机发射的通信信号转发给所述的接收机的所述通信信号转发器成员。
3.根据权利要求1所述的通信系统，其中所述接收机是一个具有能功率被遥控的发射机的收发机的一个组成部分，和其中所述的控制装置还响应于用来给所述收发机的所述发射机指定一个功率控制历史的信息以指定用来将从发射机发射的通信信号转发给所述接收机的所述通信信号转发器成员。
4.根据权利要求1所述的系统，其中指定所述通信信号接收机的位置的信息包括指定射频能量传播特性的信息，所述传播特性与通信信号接收机所在位置有关。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述的至少一个通信信号转发器是多个地球轨道卫星中的一个。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述的多个地球轨道卫星组成了一个低地球轨道(LEO)卫星的星座的一部分。
7.根据权利要求5所述的通信系统，其中所述的控制装置还响应于指定所述多个地球轨道卫星的当前可提供性的信息，用来指定被用来将从所述发射机发射的通信信号转发到所述的接收机的所述通信信号转发器成员。
8.根据权利要求1所述的通信系统，其中所述的控制装置还响应于至少用来指定多个地球轨道卫星的当前可利用性的信息，以指定用来将从所述发射机发射的通信信号转发到所述接收机的所述通信信号转发器的成员。
9.根据权利要求1所述的通信信号，其中所述的接收机是一个具有一个用来通过所述至少一个通信信号转发器来接收用户通信信号的地面为基地的接收机的地面站收发机的一个组成部分，其中所述接收机是一个具有一个发射机和天线的用户收发机的一个组成部分，所述天线能指向至少一个要转发到所述的地面为基地的接收机的所述通信信号转发器，和其中所述的控制装置能够选择至少一个所述通信信号转发器，用来将所述用户收发机的通信转发到所述地面为基地接收机，和还包括用来将一个消息发射到所述用户收发机的装置，用来控制所述用户收发机的所述天线以向一个所述天线信号转发器中选择的一个发射通信信号。
10.一种通信系统，包括
多个通信信号转发器；
一个具有多个用来有选择地将一个通信信号发射到各个所述通信信号转发器的天线的天线信号发射机；
一个用来通过至少一个所述通信信号转发器从所述通信信号发射机中接收通信信号的通信信号接收机；和
控制装置，它响应于指定至少一种所述通信信号接收机类型的信息，用来指定用来将一个从所述发射机发射的通信信号转发到所述接收机的所述通信信号转发器成员。
11.根据权利要求10所述的通信系统，其中所述控制装置还响应于用来指定所述通信信号接收机的信息，以用来指定所述用于将从所述发射机来的通信信号转发到所述接收机的所述通信信号转发器成员。
12.根据权利要求10所述的通信系统，其中所述控制装置还响应于指定所述通信信号接收机的环境的信息，用来指定用于将从所述发射机发射的通信信号转发到所述接收机的所述通信信号转发器成员。
13.根据权利要求10所述的通信系统，其中所述的控制装置还响应于指定一个通信信号接收机的系统的历史使用的信息，用来指定被用于将从发射机发射的通信信号转发到所述接收机的所述通信信号转发器成员。
14.根据权利要求10所述的通信系统，其中所述的接收机是具有一个能功率遥控的收发机的一个组成部分，和其中所述的控制装置还响应于给所述收发机的发射机指定功率控制历史的信息，用来指定被用来将从发射机发射的通信信号转发到所述接收机的所述通信信号转发器。
15.根据权利要求11所述的系统，其中所述的指定所述通信信号接收机的位置的信息包括指定射频能量传播特性的信息，所述特性是与特性信号接收机所在的环境有关的。
16.根据权利要求10所述的系统，其中所述的多个通信信号转发器是由多个通信信号转发器组成的。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述多个地球轨道卫星组成了低地球轨道(LEO)卫星星座的一部分。
18.根据权利要求16所述的通信系统，其中所述的控制装置还响应于指定所述多个地球轨道卫星的当前可利用性的信息，用来指定被用于将从所述发射机发射的通信信号转发到所述接收机的所述通信信号转发器成员。
19.一种操作一个卫星通信系统的方法，包括如下步骤：
通过至少一个卫星通信信号转发器在一个用户指定和一个地面站之间进行通信；
确定由地面站服务的一个区域内的用户终端位置；和
选择一个卫星通信信号转发器成员用来在用户终端和地面站之间中继通信，所选择的成员至少是所确定的用户终端位置的函数。
20.根据权利要求19所述的方法，其中选择步骤包括一个确定一个射频能量传播特性的步骤，该特性是与所确定的用户终端的位置相关的。
21.根据权利要求19所述的方法，其中的选择步骤包括分类用户终端类型的步骤。
22.根据权利要求19所述的方法，其中选择步骤包括考虑用户终端的功率控制历史的步骤。
23.根据权利要求19所述的方法，其中选择的步骤包括考虑卫星通信信号转发器的当前可利用性的步骤。
24.根据权利要求19所述的方法，其中选择步骤包括考虑该用户终端的系统使用历史记录的步骤。
25.根据权利要求19的方法，其中的通信是作为一个在用户终端和地面站之间的扩频，码分多址通信信号来双向转发的。
26.根据权利要求19的方法，还包括如下步骤：
接收与用户终端的通信，通信是通过与卫星通信信号转发器的所选择的各个成员相对应的不同的通信路径接收的；
至少均衡来自各个不同路径的接收信号的相移和延迟，以便提供多个均衡的通信信号；和
将均衡的通信信号组合成为一个合成的接收通信信号。
27.一种操作一个卫星通信系统的方法，包括如下步骤：
通过至少一个卫星通信信号转发器，在一个用户终端和一个地面站之间进行通信；
将用户终端分类；和
选择一个卫星通信信号转发器成员，以在用户终端和地面站之间中继通信，所选择的成员至少是用户终端类型的函数。
28.根据权利要求27的方法，其中的选择步骤包括确定在地面站服务服务的区域内的用户终端的位置的步骤。
29.根据权利要求28所述的方法，其中选择步骤包括确定一个射频能量传播特性的步骤，该特性是与所确定的用户终端的位置相关的。
30.根据权利要求27的方法，其中的选择步骤包括考虑用户终端的功率控制历史的步骤。
31.根据权利要求27的方法，其中选择步骤包括考虑一个用户终端的系统使用历史的步骤。
32.根据权利要求27的方法，其中选择的步骤包括考虑卫星通信信号转发器的可利用性的步骤。
33.根据权利要求27的方法，其中的通信时候作为在用户终端和地面站之间的一个扩频，码分多址通信信号来双向转发的。
34.根据权利要求27的方法，还包括如下步骤：
接收与用户终端的通信，该通信是通过与卫星通信信号转发器的各个所选择的成员相关联的不同的通信路径接收的；
至少均衡两种各个不同路径的接收信号的相移和延迟，以提供多个均衡的通信信号；和
将均衡的通信信号组合为一个合成的接收的通信信号。
35.一个操作一个卫星通信系统的方法，包括如下步骤：
通过至少一个卫星通信信号转发器在一个用户和一个地面站之间进行通信；
至少选择一个卫星通信信号转发器在该用户和地面站之间转发一个返回链路通信；
通过一个前向链路将一个来自地面站的消息发射到用户终端，该消息控制用户终端通过至少一个选择的卫星通信信号转发器发射返回链路通信。
36.一个卫星通信系统，包括：
多个通信卫星；
一个地面站，它包括一个收发机，用来发射和接收与各个所述各个多个通信卫星的通信信号；
至少一个用户终端，用户终端包括一个用来发射和接收与各个所述的多个通信卫星通信信号；
所述地面站还包括一个用户终端相关信息的数据库，所述信息包括用来给各个用户终端指定至少一个用户终端类型，所述数据库还存储表示一个或一个以上在所述地面站的服务区内的射频传播特性的信息；
所述地面站还包括控制装置，该控制装置与所述数据库和一个规则设定相耦合，用来确定在各个所述用户终端和所述地面站之间中继通信的通信卫星成员，所述地面站包括用来确定所述用户终端的位置的装置，和其中所述的控制装置根据至少一个用户终端类型，一个用户终端位置和一个相应于所述用户终端的位置的射频传播特性确定通信卫星的成员。
37.根据权利要求36所述的卫星特性系统，其中所述的数据库还存储代表用户这历史功率控制活动的信息。
38.根据权利要求36所述的卫星特性系统，其中所述的数据库还存储代表用户终端历史的系统使用的信息。
39.根据权利要求36的卫星通信系统，其中所述的多个通信卫星包括一个低地球轨道卫星的Walker星座，和其中的通信是作为在用户用户终端的收发机和地面站的收发机之间通过至少一个所述多个通信卫星的扩频、码分多址通信信号双向地进行的。
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