CN1172459C - 在公共数据信道上发送公共信息的装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于向在地理区域内的多个用户终端发送公共信息的方法和装置。所述方法和装置在具有网关(120，122)和多个卫星(116，118)的卫星通信系统(100)中十分有用，其中多个卫星绕轨道而行，从而它们相对于地球表面上的一点不是静止的。所述方法包括产生识别多个公共数据信道的列表的步骤(702)，其中在所述信道上发送公共信息。对于多个公共数据信道中的每个信道，该列表可包括识别预定卫星、波束(401-416)、频率和信道的信息。由于卫星(116，118)绕轨道而行，所以列表随着时间而变化。本方法还包括在多个公共数据信道上，从网关向地理区域(502，504，520，522)发送公共信息的步骤(708)。本方法还包括在用户终端(124，126)处，通过多个公共数据信道中的至少一个接收公共信息(720)。

Description

在公共数据信道上发送公共信息的装置和方法

发明背景

本发明一般涉及卫星通信系统，特别是，涉及运用基于卫星的通信系统将公共信息发送到在相对较小地理区域内的用户终端的装置和方法。

相关技术

传统的基于卫星通信系统包括网关和一个或多个卫星来在网关和一个或多个用户终端之间转发通信信号。网关是地球站，它具有用于将信号发送到通信卫星并接收来自位通信卫星的信号的天线。网关运用卫星提供通信链路，用于将用户终端连接到其它用户终端或其它通信系统(诸如，公共电话交换网)的用户。卫星是轨道接收机、中继器和用于转发信息的再生器(regenerator)。用户终端是无线通信装置，诸如(但不限于)蜂窝电话、数据收发机和寻呼接收机。用户终端可以是固定的、便携式的或移动的(诸如，移动电话)。

卫星可以接收来自用户终端的信号并把信号发送到用户终端，只要该用户终端是在卫星的“脚印”内。卫星的脚印是在卫星的信号范围内，在地球表面上的地理区域。一般，通过运用波束形成(beam-forming)天线将脚印地理划分为“波束”。每个波束覆盖在脚印内的特定地理区域。可以将波束定向(direct)，从而使来自相同卫星的多于一根波束覆盖相同的特定地理区域。

一些卫星通信系统采用码分多址(CDMA)扩展频谱信号，如在美国专利号4,901,307(1990年2月1 3日颁布，发明名称为“运用卫星或地面中继器的扩展频谱多址通信系统”)和美国专利号08/368,570(1995年1月4日，发明名称为“用在扩展频谱通信系统中的全频谱发送功率跟踪各接收者(recipient)相位时间和能量的方法和装置”)中所述的那样，其中上述两项专利申请都已转让给本发明的受让人，并作为参考资料在此引入。

在采用CDMA的卫星通信系统中，用通信链路来将通信信号(诸如，数据或话务)发送到网关或接收来自网关的信号。术语“前向通信链路”是指通信信号在网关处始发并发送到用户终端。术语“反向通信链路”是指通信信号在用户终端处始发并发送到网关。

在前向链路上，通过一根或多根波束将信息从网关发送到用户终端。这些波束通常包括覆盖公共地理区域的多个所谓的子波束(也称为频分多址(FDMA)信道)，每个占有不同的频带。具体地说，在传统的扩展频谱通信系统中，在调制成用于作为通信信号发送的载波信号之前，用一个或多个预选伪随机噪声(PN)码序列在预定频谱带上调制或“扩展”用户信息信号。PN扩展是扩展频谱发送的一种方法，这在现有技术中是已知的，而且产生具有大于数据信号带宽的通信信号。在前向链路上，用PN扩展码或二进制序列在由不同网关或在不同波束上发送的信号以及多路径信号之间进行区分。通常，由在给定子波束中的所有通信信号共享这些码。

在传统CDMA扩展频谱通信系统中，“信道化”码用来在前向链路上，在卫星子波束内的不同用户终端之间进行区分。即，通过使用唯一信道化正交码，每个用户终端具有设在前向链路上的它自己的正交信道。沃尔什函数通常用于实施信道化码(已知为沃尔什码)。信道化码将子波束分为正交信道(已知为沃尔什信道或CDMA信道)。大多数沃尔什信道是话务信道，它们在用户终端和网关之间发送消息。剩余沃尔什信道通常包括导频、同步和寻呼信道。必定只由一个用户终端接收在话务信道上发送的信号。

在反向链路上，用户终端将信息发送到网关。具体地说，用户终端通过用户终端-到-卫星上行链路将信息发送到卫星。当卫星接收来自用户终端的信号时，卫星频分多路复用信号并通过卫星-到-网关馈线链路将信号发送到网关。将馈线链路的波束中的每个信道频分多路复用到不同频率。反向链路通常包括话务信道和接入信道。话务信道提供在用户终端和网关之间的消息传输。通常，用户终端用接入信道来向网关登记、设置呼叫并确认网关的寻呼请求。

通常将卫星通信系统用于在一对用户之间的双向通信。双向通信系统利用前向链路和反向链路。卫星通信系统还提供单向通信。全球定位系统(GPS)是用于单向通信的卫星通信系统的一个例子。GPS是用于允许在地球表面上或接近地球表面的任何地方的接收机进行定位的导航卫星系统。GPS提供适中精度信号(50m-100m)用于一般导航。GPS接收机接收来自卫星的信息，而不向卫星提供任何反馈。

用户(诸如，测量员(surveyor))通常将GPS接收机用于位置确定。然而，GPS接收机的精度限于由GPS系统和/或接收机做出的估计。具体地说，当实际上电离层延迟值是动态的而且只对于直径大约100英里的地理区域才是精确的时候，传统GPS系统和/或接收机采用综合(blanket)或平均电离层信号延迟。卫星的一根波束可覆盖地球表面上的一个地理区域，其直径大约1000英里。于是，即使在卫星脚印的多个波束(例如，16个波束)中的一个波束内某一时刻的电离层延迟值也是不同的。即，假定波束覆盖直径大约1000英里的区域，那么在一个波束内，任一时刻可能大约有100个不同的电离层延迟值。于是，需要向在相对较小地理区域(例如，直径100英里)内的用户提供更新的及时的信息。

对于在相对较小地理区域内的用户十分重要的其它类型的时间敏感(timesensitive)信息的例子包括高速公路交通信息和天气信息。

由存储了用卫星的太阳能电池板收集的太阳能的电池向卫星供电。卫星运用该存储能量处理和转发信号。如果卫星用大于处理和转发每个信号所需的功率，那么处理附加信号的功率就变小。此外，必须在阳光下卫星处于充电状态时补充从电池中用去的用以处理和转发话务的能量。如果用去太多的能量以处理话务，那么卫星必须动用电池的保存电力。当使用电池的保存电力时，电池的操作寿命下降。此外，当信号功率增加时，由信号所致的不需要的干扰增加。于是，理想的是，用所需的最小量的卫星功率来处理和转发信号。具体地说，通常理想的是，在最低功率下操作信道，其中上述最低功率能使在最不理想的接收位置处的用户终端接收信号。

于是，需要一种运用低功率将公共信息发送到位于相对较小地理区域(例如，直径大约100英里的区域)内的一组用户的系统和方法。系统和方法应能够发送对相对较小地理区域是特定的公共信息。该系统和方法还应能够当它改变时更新公共信息。如上所述，用户的一个例子是测量员，测量员所需的公共信息的一个例子是电离层延迟信息。

用户的另一个例子是军事人员。公共信息的附加例子包括军事人员用来协调军队行动的军队部署(deployment)命令。由于这种信息一般很敏感(sensitive)，所以只有授权用户才能使用。因此，用于发送公共信息的系统和方法应能够将对公共信息的使用仅限于授权用户。即使公共信息不是敏感的，对它而言，将对公共信息的使用限于为接收公共信息而付费的那些用户也是有利的。其它类型的公共信息包括高速公路交通报告、适于地理区域的新闻，灾害信息等。

在信息对第一地理区域是特定的情况下，在第一地理区域内要求相同类型的信息(例如，电离层延迟值)的所有用户(例如，测量员)应接收相同的相关信息。当在第二地理区域中的附加用户要求相同类型的信息(例如，电离层延迟值)时，这些附加用户应接收与第二地理区域相关的信息。即，需要发送公共信息的系统和方法能够将第一公共信息发送到在第一区域(例如，直径100英里的区域)内的大量用户，同时将第二公共信息同步发送到在第二区域(例如，直径为100英里的另一个区域)内的多个用户。这第一和第二区域可以邻接或可以不邻接。

为了保存容量和功率，该系统和方法应以能使在特定地理区域内的所有授权用户接收来自相同的公共信息的方法，发送公共信息。此外，只要有可能系统应将最小量的功率用于发送公共信息的信道，从而保存功率并减小信道干扰。

发明概述

本发明的目的在于提供将公共信息发送到在地理区域内的多个用户终端的方法和装置。该方法和装置在发射机在调度的基础上移动并在不同时刻照亮在地球表面上的不同区域的系统中十分有用。具体地说，该方法和装置在具有网关和多个卫星的卫星通信系统中十分有用，其中上述卫星绕轨道运行，而且它们相对于地球表面上的点是非静止的。

方法包括产生识别多个公共数据信道的列表的步骤，其中在上述公共数据信道上发送公共信息。对于多个公共数据信道中的每个信道，该列表可包括识别预定卫星、波束、频率和信道的信息。当卫星绕轨道运行时，在某一时刻覆盖地理区域的波束不再在第二时刻覆盖该地理区域。因此，由于卫星绕轨道运行，所以列表随着时间而改变。该方法还包括在多个公共数据信道上，将公共信息从网关发送到地理区域。此外，该方法包括在用户终端处，接收通过多个公共数据信道中的至少一个信道的公共信息。

用户终端向网关登记。响应于该登记，网关向用户终端发送一个或多个公共数据信道的标识(identity)。运用一个或多个公共数据信道的标识，用户终端捕获至少一个公共数据信道。于是，用户终端可通过捕获的公共数据信道接收包含公共信息的信号。

公共信息包括多个公共数据信道的一部分列表，其中上述信道可在预定时间内用于用户终端。由于当卫星绕轨道运行时，卫星的波束覆盖(脚印)变化时，该部分列表随着时间而改变。运用可用部分列表，当它们的信号进入用户终端范围内时，用户可捕获一个或多个附加公共数据信道。可在相同卫星的其它波束上或在其它卫星的波束上发送这些附加公共数据信道。此外，当它们的信号走出用户终端范围时，用户终端可丢弃(drop)公共数据信道。

用户终端可从附加公共数据信道接收包含公共信息的信号。此外，可运用最大组合比率，组合这些信号，从而更精确地再现公共信息。

可由相同卫星或不同卫星来发送由用户终端捕获的多个公共数据信道。用户终端包括抗扭斜(deskew)缓冲器，用于时间对齐(align)从不同卫星接收到的信号，从而可组合这些信号。

附图说明

参照附图，从下面的详细描述，本发明的特征、目的和优点将显而易见，其中相同标号作相应表示：

图1A示出其中本发明十分有用的示例无线通信系统；

图1B示出在网关和用户终端之间的示例通信链路；

图2示出在用户终端中使用的示例接收机；

图3示出在网关中使用的示例收发机装置；

图4示出示例卫星脚印；

图5示出在波束覆盖区内的地理区域；

图6是在本发明中使用的公共数据信道标识的示例列表；

图7是示出根据较佳实施例的本发明的操作流程图；和

图8示出根据较佳实施例的用户终端接收机的体系结构部分。

较佳实施例的详细描述

I.介绍

本发明特别适于在采用低地球轨道(LEO)卫星的通信系统中使用，其中卫星相对于地球表面上的点不是静止的。本发明还可用于其中卫星在非LEO轨道中运行的卫星系统。

下面，详细描述本发明的较佳实施例。虽然讨论了特定步骤、结构和布局，但是应理解，这只是用于示例的目的。较佳应用是在CDMA无线扩展频谱通信系统中。

II.示例卫星通信系统

图1A示出其中本发明十分有用的示例卫星通信系统。考虑到，该通信系统采用CDMA类通信信号，但是这不是本发明必须的。在如图1A所示的一部分通信系统100中，示出两个卫星116和118以及两个相关网关或集线器120和122用于实纤与两个远程用户终端124和126的通信。在这种系统中的网关和卫星的总量有赖于所需系统容量和在现有技术中已知的其它因素。

用户终端124和126每个都包括无线通信装置(诸如(但不局限于)蜂窝电话、数据收发机或寻呼或定位接收机)，而且按照需要可以是手持或者安装在汽车里的。在图1A中，所示的用户终端是手持电话。然而，应理解，在需要远程无线服务的情况下，本发明的教义可用于固定单元。有时，根据喜好，用户终端可被称为订户单元、移动站、移动单元或在一些通信系统中被简单地称为“用户”或“订户(subscriber)”。

一般，来自卫星116和118的波束覆盖在预定波束模式下的不同地理区域。在不同频率下的波束(也称为FDMA信道或“子波束”)可被安排重叠相同区域。熟悉本技术领域的人员应理解，可将用于多个卫星的波束覆盖或服务区设计成在给定区域内完全或部分覆盖，这依赖于通信系统设计和所提供的服务类型，以及是否获得空间分集。

已提出多种多卫星通信系统，以及采用大约48或更多卫星并在LEO轨道中的8个不同轨道平面内运行以服务大量用户终端的示例系统。然而，熟悉本技术领域的人员应理解，如何将本发明的教义用于多种卫星系统以及网关结构，包括其它轨道距离和星座图。

在图1A中，示出一些可行的信号路径用于通过卫星116和118在用户终端124和126之间进行通信。用线140、142和145示出在卫星116和118以及用户终端124和126之间的卫星-用户终端通信链路。用线146、148、150和152示出在网关120和152及卫星116和118间的网关一卫星通信链路，网关120和122可用作单向或双向通信系统或简单地将消息或数据传递到用户终端124和126。

图1B提供在通信系统100的网关122和用户终端124之间的通信的附加细节。在用户终端124和卫星116之间的通信链路一般被称为用户链路，而一般将在网关122和卫星116之间的链路称为馈线链路。通信在前向馈线链路160上从网关122沿着“前向”方向前进，然后在前向用户链路162上，从卫星116向下到用户终端124。沿着“返回”或“反向”方向，通信在反向用户链路164上，从用户终端124向上到卫星116，然后在反向馈线链路166上，从卫星116向下到网关122。

在示例实施例中，网关122在前向链路160，162上利用频分和极化多路复用，发送信息。将频带分成预定数量的频率“信道”或“波束”。例如，运用右旋圆极化(RHCP)将频带分成8个分开的16.5MHz“信道”或“波束”，并运用左旋圆极化(LHCP)将频带分成8个分开的16.5MHz“信道”或“波束”。进一步由预定数量的频分多路复用(PDM)“子信道”或“子波束”形成这些频率“信道”或“波束”。例如，反过来可用分开的16.5MHz信道形成上至13个FDM“子信道”或“子波束”，每个的带宽为1.23MHz。每个FDM子信道可包括多个正交信道(也称为沃尔什信道)，它们是运用沃尔什码建立的。大多数正交信道是话务信道，它们提供在用户终端124和网关122之间的消息传输。其余正交信道包括导频、同步和寻呼信道。

网关122在前向链路160、162上发送导频信道，而且用户终端124用它来捕获子波束(CDMA载波)。

网关122在前向链路160、162上发送同步信道，而且上述同步信道包括用户可在找到导频信道之后读取的重复的信息序列。需要该信息来使用户终端124同步于分配给该子波束的网关122。通常由网关122在前向链路160、162上用寻呼信道来建立通信链路、告诉用户终端124呼叫进入、应答尝试接入系统的用户终端并登记用户终端。

用户终端124在反向链路164、166上用接入信道“访问”网关122。这可以是在该系统上登记，建立通信链路，设置呼叫或确认网关122的寻呼请求。

当请求通信链路时(例如，当设置呼叫时)，在前向和反向链路上分配话务信道。在传统电话呼叫期间，在用户终端124和网关122之间的消息传输是通过话务信道的。

在反向方向，用户终端124经用户链路164将信息发送到卫星116。卫星116接收来自多个用户终端的这些信号(链路164)并对于卫星-到-网关馈线链路166将它们一起频分多路复用。

III.用户终端收发机

图2示出在用户终端124和126中使用的示例收发机200。收发机200用至少一根天线210来接收被传递到模拟接收机214的通信信号，在上述模拟接收机214处将它们下变频、放大和数字化。通常用双工器元件212允许相同天线提供发送和接收功能。然而，一些系统采用分立的天线来在不同发送和接收频率下进行操作。

将由模拟接收机214输出的数字通信信号传递到至少一个数字数据接收机216A和至少一个搜索器接收机218。对于熟悉相关技术领域的人员而言，根据收发机复杂度的可接收程度，可用附加的数字数据接收机216B-216N来获得所需的信号分集等级是显而易见的。

至少将一个用户终端控制处理器220耦合到数字数据接收机216A-216N和搜索器接收机218。控制处理其220除了提供其它功能，还提供基本数字处理、定时、功率和越区切换控制或协调和选择用于信号载波的频率的功能。控制处理器220通常执行的另一个基本控制功能是选择或操纵伪噪声(PN)码序列或用来处理通信信号波形的正交函数。由控制处理器220进行的信号处理可包括确定相关信号强度并计算各相关信号参数、这种计算信号参数(诸如，定时和频率)可包括运用附加或分立的专用电路来在测量或改进分配控制测量资源过程中提供增加的效率或速度。

把数字数据接收机216A-216N的输出耦合到在用户终端内的数字基带电路222。用户数字基带电路222包括用来将信息传递到用户终端用户或传递来自它的信息的处理和呈现(presentation)元件。即，信号或数据存储元件(诸如，短暂或长期数字存储器)；输入和输出装置(诸如，显示屏、扬声器、键盘终端和听筒)；A/D元件、声码器和其它语音和模拟数字处理元件，以及其它等，所有运用在现有技术中已知的元件形成用户数字基带电路222的部件。如果采用分集数字处理，那么用户数字基带电路222可包括分集组合器和译码器、这些元件中的一些还可在控制处理器220的控制下或与之通信中进行操作。

当准备语音或其它数据作为通过用户终端始发的输出消息或通信信号时，用户数字基带电路用来接收、存储、处理和准备传输所需的数据。用户数字基带电路222向在控制处理器220的控制下操作的发送调制器226提供该数据。把发送调制器226的输出传递到功率控制器228，它向发送功率放大器230提供输出功率控制用于最后将输出信号从天线210发送到网关。

收发机220还可在通信路径中采用预校正元件232来调节出局信号的频率。这可运用已知的传输波形的上下变频技术来完成。另一方面，预校正元件232可形成频率选择或控制机制部分用于用户终端的模拟上变频和调制阶段(230)，从而在一个步骤中用适当调节的频率将数字信号转换成所需传输频率。

收发机200还可在传输路径中采用预校正元件232来调节出局信号的定时。这可运用在发送波形中添加或减去延迟的已知技术来实现。

用信号校正元件来构成数字接收机216A-N和搜索器接收机218以解调和跟踪特定信号。搜索器接收机218用来搜索导频信号，或者其它相关固定模式强信号，同时数字接收机216A-N用来解调与检测到的导频信号相关的其它信号。因此，可监测这些单元的输出来确定在导频信号或其它信号中的能量或频率。这些接收机还采用频率跟踪元件，其中可监测这些元件来向控制处理其220提供当前频率和定时信号用于要解调的信号。

控制处理器220用这些信息来适当地确定将接收到的信号从振荡器频率偏置到什么程度，以将它定标到相同频带。按照需要，可将与频率误差和多普勒偏移相关的这个和其它信息存储在存储器或存储元件236中。

IV.网关收发机

图3示出在网关120和122中用到的示例收发机装置300。如图3所示的网关120、122部分具有与天线310相连的一个或多个模拟接收机314，用于接收通信信号，然后运用现有技术中已知的各种方法对这些信号下变频、放大和数字化。在一些通信系统中使用多个天线310。提供由模拟接收机314输出的数字化信号作为到至少一个数字接收机模块(一般用虚线324表示)的输入。

每个数字接收机模块324都对应于信号处理元件，用于管理在网关120、122和一个用户终端124、126之间的通信，虽然在现有技术中已知各种变化。一个模拟接收机314可为多个数字接收机模块324提供输入，以及在网关120、122中通常使用大量这种模块来容纳在任何给定时刻处理的所有卫星波束和可能的分集模式信号每个数字接收机模块324都具有一个或多个数字数据接收机316和搜索接收机318。搜索器接收机318一般搜索适当的信号分集模式的而不是导频信号。在通信系统中实施的情况下，多个数字数据接收机316A-316N用于分集信号接收。

向后来的基带处理元件322提供数字数据接收机316的输出，其中上述元件322包括现有技术中已知的装置，这里不再进一步详细描述。示例基带装置包括分集组合器和解码器来将多路径信号组合成用于每个用户的一个输出。示例基带装置还包括接口电路，用于向数字交换机或网络提供输出数据。多种其它已知的元件(诸如(但不局限于)声码器、数据调制解调器和数字数据交换和存储元件)可形成一部分基带处理元件322。这些元件进行操作以控制或指挥数据信号到一个或多个发送模块334的传递。

将发送到用户终端的每个信号都耦合到一个或多个适当发送模块334。传统的网关用多个这样的发送模块334来一次向多个用户终端124、126提供服务，而且一次向几个卫星和波束提供服务。用现有技术中已知的因素确定网关120、122使用的发送模块334的数量，上述因素包括系统复杂度、看得见的卫星数量、用户容量、所选分集程度，等。

每个发送模块334都包括发送调制器326，用于对发送信号进行扩展频谱调制。发送调制器326具有耦合到数字发送功率控制器328的输出端，上述控制器控制用于出局数字信号的发送功率。数字发送功率控制器328将最小电平的功率用于减小干扰和资源分配，但是当需要补偿传输路径中的衰减和其它路径传递特征时，采用适当电平的功率。这种代码参数还可形成在网关122、124中用到的一个或多个控制处理器或存储元件的功能性部分。

发送功率控制器328的输出被传递到加法器336，在此将它与来自其它发送模块的输出相加。这些输出是在与发送功率控制器328的输出相同的频率下并在相同的波束内，被发送到其它用户终端124、126的信号。向模拟发射机338提供加法器336的输出用于数字-模拟转换、转换到适当的RF载波频率、进一步放大和输出到一个或多个天线340用于辐射到用户终端124、126。根据系统的复杂度和结构，天线310和340可以是相同的天线。

至少一个网关控制处理器320被耦合到接收机模块324、发送模块334和基带电路322；这些元件可以相互物理隔开。控制处理器320提供命令和控制信号来实行一些功能，诸如(但不局限于)，信号处理、定时信号产生、功率控制、越区切换控制、分集组合和系统接口。此外，控制处理器320分配PN扩展码、正交码序列和特定发射机以及接收机以在用户通信中使用。

扩展处理器320还控制导频、同步和寻呼信道信号的产生和功率，并控制它们与发送功率控制器328的耦合。导频信道只是一种信号，它未被数据调制，而且可用重复不变的模式或不变化的帧结构类型(模式)或音调类型输入到发送调制器326。即，用于形成对于导频信号的信道的正交函数、沃尔什码一般具有恒定值(诸如，全1或0)或已知的重复模式(诸如，交替的(interspersed)1和0的结构模式)。这有效地导致只发送由PN发生器332采用的PN扩展码。

虽然可直接将控制处理器320耦合到一个模块(诸如，发送模块324或接收模块34)的元件，但是每个模块一般包括模块专用处理器(诸如发送处理器330或接收处理器321)，它控制该模块的元件。于是，在较佳实施例中，控制处理器320被耦合到发送处理器330和接收处理器321(如图3所示)。通过这种方法，单个控制处理器320可更加有效地控制大量模块和资源的操作。发送处理器330控制导频、同步、寻呼信号、话务信道信号和任何其它信道信号的产生以及信号功率，并控制它们各自到功率控制器328的耦合。接收机处理器321控制搜索、用于解调的PN扩展码、和监测接收功率。

对于某些操作(诸如，共享资源功率控制)，网关120和122接收信息，诸如接收信号强度、频率测量或通信信号中来自用户终端的其它接收信号参数。接收处理器321可根据数据接收机316的经解调输出导出该信息。另一方面，可检测该信息，在由控制处理器320或接收处理器321监测的信号中的预定位置处发生，并将它传递到控制处理器320。控制处理器320用该信息来控制信号的定时和频率，其中运用发送功率控制器328和模拟发射机338发送和处理该信号。

V.卫星波束模式

一般，来自卫星116和118的波束覆盖在预定波束模式下不同的地理区域。例如，对于熟悉相关技术领域的人员而言，由相控阵列波束形成天线形成卫星波束是显而易见的。图4示出示例卫星波束模式(已知为脚印)。如图4所示，示例卫星脚印400包括16个波束401-416。具体而言，卫星脚印400包括内波束(波束401)、中间波束(波束402-407)和外波束(波束408-416)。每个波束401-416覆盖特定地理区域，虽然通常有一些波束重叠。此外，在不同频率下的波束(还称为FDMA信道或“子波束”)还可直接重叠相同区域。可将用于多个卫星的波束覆盖或服务区域设计成根据通信系统设计以及所提供的服务类型和是否获得空间分集，在给定区域内完全或部分重叠。

在本发明的较佳实施例中，将不同波束模式用于前向和反向通信链路。然而，前向和反向通信链路的波束模式可以是相同的，这不偏离本发明的构思和范围。

波束强度根据各个波束而不同。具体地说，波束强度在波束的中心处(也称为波束的“瞄准线”)最强。图4中，用户终端420位于波束405的瞄准线。通常，最差的接收位置(此处，波束强度最弱)是在波束的“边缘”。在图4中，示出用户终端422位于波束405的边缘。

通常，一个波束的边缘是在第二波束的边缘。例如，用户终端422除了在波束405的边缘之外，还大约处在波束413的边缘。所谓处在两个波束的边缘，用户422位于在两个波束之间的等强度的轨迹(equi-strenth locus)上等。强度轨迹一般被设计在每两个波束的预定点，诸如，3dB点(也被称为半功率点)。即，在每个波束的边缘处的每个波束的信号功率大约比每个波束的中心处的功率小3dB。这意味着，在传统卫星通信系统中，为了让波束405或波束413的信道服务用户终端422(在边缘处)，信道必须在大约比向在最佳位置(在瞄准线处)的用户终端提供服务所需的功率高3dB的功率下进行操作。换句话说，为了服务用户终端422，波束405的波束强度应比服务用户终端420所需的功率高出大约3dB。

图5详细示出波束405的覆盖区域。示出用网格将波束405分成地理区域。为了讨论起见，假设这些地理区域中的每个区域(例如，区域502、504和520)都是大约100英里宽，而且整个波束覆盖405大约1000英里宽。如上所述，位于系统波束覆盖区域内的用户终端可需要对于它们所位于的地理区域特定的信息。例如，用户终端420、424可能需要对地理区域520特定的信息。相反，用户终端422需要对于地理区域522特定的区域。

VI.本发明的较佳实施例

下面详细描述的一个较佳实施例。虽然讨论具体步骤、结构和布局，但是应理解，这只是为了说明而已。熟悉相关技术领域的人员应认识到可用其它步骤、结构和布局，而不偏离本发明的构思和范围。本发明可用于多种无线信息和通信系统，包括用于定位的那些系统。

如上所述，需要一种系统和方法来将公共信息发送到在相对较小地理区域内的多个授权用户。为了减小信道干扰、增加容量和保存功率，可将系统和方法设计成将最小量的功率用于发送公共信息用的信道。

图7示出在较佳实施例中本发明的操作流程图。

1.产生对于地理区域的公共数据信道列表

在将公共信息发送到位于相对较小地理区域内的大量授权用户过程中的第一步骤(704)是确定网关用哪些波束来覆盖地理区域，以及网关用哪些信道来发送公共信息。即，如果预先知道将公共信息发送到的地理区域的边界，那么预先确定用于发送公共信息的信道的精确标识。下面，将这些用来发送公共信息的信道称为“公共数据信道”。可将公共数据信道的标识格式化为列表。图6的列表600是这种列表的一个例子，这里用来列出对地理区域520是特定的公共数据信道。

在一个实施例中，如在列表600中所示，公共数据信道的标识包括在特定时间内用哪个卫星、波束、频率和信道来将公共信息发送到特定地理区域。如果用多个公共数据信道来将公共信息发送到特定地理区域，那么列表600包括多个数据信道的标识。例如，在时刻t₁，第一公共数据信道602、第二公共数据信道604和第N个公共数据信道610，所有都发送公共数据信息到地理区域520。识别公共数据信道必须的信息取决于用什么类型的卫星访问方法。例如，如果用CDMA，那么需要正交信道的标识(这里必须用发送公共信息的沃尔什(码)信道)。如果使用时分多址(TDMA)，那么必须识别公共数据信道的时隙。如果用到频分多址(FDMA)，那么必须识别公共数据信道的频率。

在较佳实施例，本发明用于基于卫星通信系统，其中在上述系统中卫星相对于地球表面上的点不是静止的。应注意，如果用来发送公共数据信道的卫星是与地球的相对位置不变的(geosynchronous)，意味着与地球旋转同步，列表600可具有不变的值或内容，因为卫星可无限期地覆盖相同地理区域。然而，在基于卫星通信系统中，其中上述卫星相对于地球表面上的点不是静止的，由给定卫星和给定波束覆盖的地理区域在经常改变。结果，某一时刻定位在特定卫星的特定波束内的用户终端在下一时刻定位在相同卫星的不同波束内，和/或在不同卫星的不同波束内。具体地说，在时刻t₁(612)覆盖地理区域的卫星波束在时刻t₂(614)(例如，t₁+2分钟)可不覆盖相同地理区域。于是，在较佳实施例中，列表600是动态的并随着时间变化的。

如上所述，在列表600的公共数据信道602、604和610上发送的公共信息对于地理区域520是特定的。对于地理区域504，可存在另一个列表，其中该列表对于地理区域504是特定的。类似的，对于地理区域502、522等，可存在列表。

重要的是，注意用户终端420和424需要相同的公共信息，因为它们位于相同地理区域520内。相反，在地理区域522内的用户终端422需要不同公共信息。于是，“公共信息”意味着信息对于位于一个或多个邻接波束内的特定地理区域或用户终端组是公共或特定的。

在网关或在中心点产生列表600，而且馈送到网关。列表600可包括期望用于延伸到将来任何时间(例如，2分钟、2小时、2天，等)的公共数据信道的标识，受到的限止只是卫星从它们的名义轨道的慢漂移和校正。

用于发送与特定地理区域相关的公共信息的卫星数量以及公共数据信道的数量根据系统设计而变化。一般，附加公共数据信道只是在其它波束中的信道，即，每个波束的一个公共数据信道，它与地面上的所需目标区域重叠。例如，当三个卫星中的每个卫星都具有覆盖特定地理区域的波束时，如果需要最大分集和冗余度，那么所有三个卫星都应发送与特定地理区域相关的公共信息。在多于一个公共数据信道上发送公共信息能使用户终端组合多个信号的信噪比(如下面参照图8所示)，从而增加接收到的公共信息的精确度。在分集和冗余度不重要的情况下，可只用一个卫星来发送公共信息。此外，每个卫星可在多于一个的公共数据信道上发送公共信息，虽然一般这不太有用。

2.将公共信息发送到地理区域

如步骤708所示，一旦选择用于覆盖地理区域的波束，可在公共数据信道上把公共信息发送到地理区域。可以在公共数据信道上连续发送对地理区域(诸如，区域520)特定的公共信息。运用列表600，网关知道在特定时刻，在哪些卫星、波束、频率和信道上发送公共信息。在另一个实施例中，保存功率的方法是网关不在公共数据信道上发送对地理区域特定的公共信息，直至在地理区域中的至少一个用户向网关登记。

用户终端应知道哪些公共数据信道对地理区域是特定的，从而用户知道可捕获那些信道，从而在那些信道上接收公共信息。在一个实施例中，位于波束覆盖去405内的任何用户终端都能接收对于位于波束覆盖区405内的任一地理区域(例如，502、504、520和522)特定的公共数据信道，如果提供有所需的信息。较佳实施例只向位于波束覆盖区(例如，405)的特定地理区域(例如，520)内的用户终端提供对用户终端的地理区域(例如，520)特定的公共信息。

如下面所解释的那样，在网关向用户终端提供公共数据信道的标识之前，可需要鉴定用户终端。此外，用户终端可需要适当的解密密钥来读取公共数据信道的标识和/或公共信息。

3.向网关登记用户终端

在步骤712中，用户终端向网关登记。登记至少用于两个目的。第一个目的是向网关提供用户终端的位置，从而网关知道用户终端应接收哪个公共信息，以及应向用户终端提供哪个公共数据信道标识。第二个目的是鉴定用户终端对通信系统的访问。

网关确定用户终端的位置至少有两个方法。在一个实施例中，用户终端包括全球定位卫星(GPS)接收机，如现有技术中已知的那样。运用GPS接收机，用户终端可确定它的位置并将该位置传送到网关。可将用户终端的位置从用户终端传送到网关作为在接入信道上插在其它信号中的接入探测(access probe)或作为分开的信号。在另一个实施例中，根据从用户终端发送到网关的信息，网关可确定用户终端的位置。在美国专利号5,126,748(1992年6月30日颁布，名为“双卫星导航系统和方法”)、美国专利申请号08/732,725(1998年6月23日申请，名为“运用两个近地球轨道卫星的无歧义(unambiguous)定位”)、美国专利申请号08/732,722(1996年9月30日，名为“运用两个近地球轨道卫星的无源定位)和美国专利申请号08/723,751(1996年9月30日，名为“运用一个近地球轨道卫星定位”)中描述可用于确定用户终端的位置的系统和方法的例子，上述每个专利申请都已转让给本发明的受让人，并作为参考资料在此引入。这些专利申请讨论运用信息(诸如，发送到和来自用户终端的通信信号的特征，以及已知的卫星位置和速度)确定用户终端的位置。

在较佳实施例中，当用户开通用户终端时，从用户终端将登记请求发送到网关，上述登记请求包括用户终端的标识，有可能的话，还包括位置)。在一个实施例中，登记请求是通过接入信道从用户终端发送到网关的接入探测。当用户终端不使用话务信道时，在相关技术中已知的接入信道提供从用户终端到网关的通信。一个或多个接入信道一般与寻呼信道成对。在CDMA系统中，反向链路上的每个接入信道由不同的长PN码区分。在接入信道上发送的常规接入信道消息提供了呼叫始发(orgination)，对寻呼响应和登记。网关在接入信道的相关寻呼信道上用一消息响应于在特定接入信道上的发送。类似地，用户终端通过在相关接入信道之一上进行发送而响应于寻呼信道消息。

根据用户终端的位置和标识，网关检查列表数据库或者其它查询机制，来看用户终端请求哪个公共信息。即，网关根据用户终端位于的地理区域或其它已知根据(例如，根据组成员关系)，确定要求哪个公共信息。此外，网关可至少根据用户终端的标识，确定是否允许用户终端访问公共信息。

在一个实施例中，必须在网关将公共数据信道的标识发送到用户终端之前，鉴定用户终端。该鉴定可简单地基于用户终端的标识。当用户终端的用户的身份相对不太重要，那么该实施例是较佳的。

在另一个实施例中，网关把询问(challenge)发送到用户终端并将用户的/用户终端的响应与期望的鉴定签名相比较，从而证实用户的/用户终端的真实性(authenticity)。基本的鉴定询问包括证明一个人的身份的方法。特别是，它可包括简单的密码、共享秘密(例如，妈妈的少女名)、密码鉴定协议、生物统计测试(例如，视网膜扫描)或任何其它鉴定技术。此外，可用与在阻止克隆的传统蜂窝移动通信系统中执行的相同方法来执行鉴定。鉴定的完善度(sophistication)应与未授权用户取得访问系统相关的冒险程度直接相关。根据鉴定处理，用户终端必须足够老道地接受对询问的响应输入并将响应发送到网关。例如，如果寻呼要求视网膜扫描，那么用户终端必须包括视网膜扫描装置。如果询问要求密码，那么用户终端必须包括键盘。

此外，可对公共信息加密，从而试图获得公共数据信道的未授权的用户终端不能解密公共信息。即，如果加密公共信息，那么只有具有适当解密密钥的用户终端才能解密公共信息。可用在现有技术中已知的各种加密和解密技术。

如上所述，为了保存功率，网关可等待，直至在网关在公共数据信道上将公共信息发送到地理区域之前，在地理区域内的至少一个用户向网关登记。为了进一步保存功率，当用户终端不再要求公共信息时，可要求用户终端向网关退出登记或结束发送(sing-off)。通过使用户终端退出登记，网关可知道在特定地理区域内有多少用户，从而当在特定地理区域内没有任何登记的用户时，可不用公共数据信道或悬挂对它们的使用。另一方面，当在特定地理区域内没有任何登记用户时，网关可向一些其它用户分配这些信道。

此外，由于当用户终端登记时，网关可确定用户终端的位置，所以网关可根据用户终端的位置调整公共数据信道的强度。此外，如果在地理区域内的用户终端都是在较小的、明确的子区域内(诸如，地理区域的相同角落，那么可相应地减小发送公共信息的公共数据信道的数量。下面讨论另一种保存功率的方法。

4.向用户终端提供公共数据信道的标识

为了接收对用户终端的地理区域特定的公共信息，用户终端必须提供有发送公共信息的公共数据信道的相关标识。于是，在步骤714中，向用户终端提供公共数据信道的标识。在较佳实施例中，响应于用户终端的登记请求，将该信息(公共数据信道的标识)从网关发送到用户终端。当然，网关可限定将该信息发送到那些已被鉴定的户终端。此外，可加密该信息，从而只有那些具有适当解密密钥的用户终端才解密公共数据信道的标识。

如上所述，列表600包括与地理区域520相关并与用户终端420和424相关的公共数据信道的标识。一旦适当鉴定用户终端420，网关响应于用户终端的登记请求，向用户终端420发送在列表600中的至少一个公共数据信道的标识。在一个实施例中，网关简单地向用户终端420发送一部分列表600。即，如果用户终端420在时刻t₁(612)登记，那么网关可发送一部分列表600，它包括在唯一时刻t₁(612)与地理位置520相关的公共数据信道的标识。另一方面，一部分列表600可包括在时刻t₁(612)、t₂(614)等的公共数据信道的标识。

在一个实施例中，网关通过寻呼信道把公共数据信道的标识发送到用户终端420，其中寻呼信道与接入信道相关，而用户终端420最初在上述接入信道上发送登记请求接入探测。如上所述，用户终端420包括信号或数据存储元件(诸如，短暂或长期数字存储器)。当用户终端420接收至少一个公共数据信道的标识时，用户终端将标识存储在存储元件中。

在步骤718中，用户终端420运用公共数据信道的接收标识以及其它已知的信息获得至少一个公共数据信道。具体地说，运用公共数据信道的标识，在用户终端420中的搜索器接收机218搜索并捕获至少一个公共数据信道。

在步骤720中，一旦用户终端420捕获至少一个公共数据信道，它就开始接收公共信息。如上所述，如果加密公共信息，那么用户终端420必须还用适当的解密密钥来读取公共信息。

如上所述，由于在较佳实施例中用到的卫星相对于在地球表面上的地理区域不上静止的，所以将公共信息发送到特定地理区域的公共数据信道的标识随着时间变化。于是，关于公共数据信道的标识变化，必须更新用户终端。否则，一旦发送公共数据信道(用户终端在时刻t₁捕获)的波束不再覆盖用户终端所位于的地理区域(例如，在时刻t₂)，那么用户终端将不能接收公共信息。

在较佳实施例中，不时(不必要是定期的)将表示一部分列表600的数据从网关发送到用户终端420。网关发送一部分列表600的频率至少依赖两个因素。第一个因素是卫星和地球的相关移动。另一方面，所捕获的公共数据信道超出(go out of)用户终端420范围的速度有多快也影响将一部分列表600发送到用户终端420的频率。第二因素是在多久的将来列表600的每一部分是相关。换句话说，被发送到用户终端420的列表600部分可包括可在接下去的2小时内或者只在接下去的10分钟内获得的所有公共数据信道的标识。如果该部分列表600只在10分钟内相关，那么它比如果列表600在2小时内相关需要更频繁地被发送到用户终端420。此外，由于网关知道用户终端420的大致部分，所以网关可等待向用户终端420发送一部分列表600，直至用户终端420所要求的公共数据信道将要超出用户终端420的范围。

然而，虽然特别是一个人可以延迟发送列表更新信息直至在一区域内的第一用户看见当前波束超出范围，而且列表上不再剩下什么，实际上系统不大可能用这种方法。系统不大可能想等这么久并冒着由于缺乏波束分配而丢失信号捕获的险。应由系统或在系统内经常充分地广播列表更新，从而每个用户在列表中所剩的波束至少比当前用来防御(guard against)丢失捕获所用的波束至少要多一个或两个。

注意，如果由于卫星能够无限期地覆盖相同地理区域，所以用来发送公共数据信道的卫星是与地球的相对位置不变的，而且列表600具有不变值或内容，那么只需将列表600发送到用户终端200一次。

在一个实施例中，在公共数据信道上多路复用一部分列表600以及公共信息。用另一种方式说，公共信息可包括一部分列表600和“合用线(partyline)”数据。合用线数据对用户终端的地理区域是特定的信息。合用线数据可以是经常改变的，而且需要经常更新的信息。合用线数据的例子包括电离层延迟信息和军队行动命令，如上所述。合用线数据的其它例子包括高速公路交通条件、天气条件、本地市场信息，等。在较佳实施例中，被发送到用户终端420的该部分列表600包括所有将被发送的公共数据信道的标识，它是在接下去的N分钟(例如，5分钟)内将要发送到用户终端420位于其中的地理区域520的上述公共数据信道。

由于在接下去的N分钟内，有时向用户终端420提供相关公共数据信道的标识，所以用户终端420可以当需要时搜索新的公共数据信道来替换在波束上发送的公共数据信道，其中上述波束移出了用户终端的范围(即，不再覆盖用户终端的地理区域)。例如，一旦产生波束覆盖405的波束不再覆盖地理区域520时，用户终端420可运用在该部分列表600中的标识捕获在其它波束上发送的其它公共数据信道，从而继续接收公共信息。从相同卫星发送其它波束，诸如波束401、404、413、414，等。此外，可从不同卫星发送其它波束。

在一个实施例中，一旦用户终端接收来自网关的至少一个公共数据信道的标识，就不再需要从用户终端到网关的通信。于是，在该实施例中，从那刻起，在没有从用户终端到网关的反馈(例如，功率控制信息)而只有从网关到用户终端的发送的意义上说，操作是“开环的(open-loop)”。

5.用户终端的接收机部分

图8示出根据较佳实施例的用户终端收发机200的体系结构的接收机部分。接收机800包括天线210、模拟接收机214、搜索器接收机218和数字数据接收机216A-216N。接收机800还包括抗扭斜缓冲器808A-808N、时间对齐控制器806和数字最大比率组合器812。接收机800在步骤718中接收公共数据信道的标识并且在步骤720中接收公共信息。

接收机800包括数字最大比率组合器812用于将由每个数字数据接收机216A-216N产生的数字信号组合起来以产生经组合的输出信号820。输出信号820是数字数据信号，可将它馈送到解码器等，用于进一步处理，这对于熟悉相关技术领域的人员而言是显而易见的。

模拟接收机214包括下变频器来将接收到的信号的频率减小到基带。模拟接收机214还包括模拟-数字变换器用于将模拟基带信号转换成数字信号。数字数据接收机216A-216N去扩展和解调数字信号，提供纠错等。数字接收机216A-216N的输出804A-804N是数字数据信号。

参照图4、5和8，用户终端422接收由卫星116在第一波束(413)的公共数据信道上发送的信号802A以及由相同卫星116但在第二波束(405)的不同公共数据信道上发送的信号802B。信号802A和802B都包含相同的公共信息，但是在分开的公共数据信道上发送。即，在分开的公共数据信道上发送的公共信息是相等的，而且对于地理区域522而言都是特定的。由于从相同卫星发送信号802A和802B，所以它们的定时基本上是对齐的。这是因为来自相同卫星的所有波束使它们的定时在卫星脚印内的所有点上基本上对齐。于是，输入到数字最大比率组合器812的解调信号804A和804B基本上时间对齐。数字最大比率组合器812将解调信号组合起来以产生有效信号820，其有效信号强度分别大于信号804A或804B。在较佳实施例中，数字最大比率组合器812在组合之前根据它的信噪比(SNR)加权每个数字信号804A和804B，从而使输出信号820的SNR最大。

在较佳实施例中，接收机800包括抗扭斜缓冲器808A-808N和时间对齐控制器806。在名为“用于用户终端时间误差测量和校正系统和方法”的美国专利申请号(已转让，律师档案号PA638)中揭示了抗扭斜缓冲器和时间对齐控制器的例子，其中上述专利申请已被转让给本发明的受让人并作为参考资料在此引入。如果分别从第一和第二卫星发送信号802A和802B，那么需要抗扭斜缓冲器802A，802B，其中在用户终端和第一卫星之间的距离与在用户终端和第二卫星之间的距离不同。这是因为信号802A达到用户终端的时间与信号802B达到用户终端的时间不同。抗扭斜缓冲器808A、808B和时间对齐控制器806将时间对齐加到分别由第一和第二卫星发送的信号802A、802B上，从而当两个信号离开它们各自的抗扭斜缓冲器时，它们在时间上对齐而且能够有数字最大比率组合器812组合。在美国专利申请号08/939,325(1997年9月29日申请，名为“用多根天线减缓镜面反射”)中已描述了数字最大比率组合器的例子，其中上述专利已转让给本发明的受让人，并作为参考资料在此引入。

参照图4，用户终端422接近波束413和405的“边缘”。如上所述，接近波束414和405的“边缘”意味着用户终端422大约在波束413和405之间的等强度地点，通常被设计成预定值，从波束413和405的瞄准线下降3dB。换句话说，在波束413和405的边缘处的信号功率大约比波束413和405的中心处的功率小3dB。减小3dB导致一半功率。于是，如果用户终端422只通过波束413或只通过波束405接收信号，那么性能是不够的。然而，通过将信号802A和802B的功率组合起来，数字最大比率组合器812产生具有有效强度大约等于接近波束413或405的瞄准线接收到的单个信号的数字数据信号820。因此，为了当它位于接近两个波束的边缘时服务用户终端422，每个公共数据信道的功率可小于服务接近波束的瞄准线的用户终端所需的功率(它不组合信号功率)。于是，公共数据信道可具有小于传统寻呼信道的功率，上述寻呼信道通常在高于服务最佳位置所需的功率3dB下进行操作，从而服务在最差位置上(例如在波束的边缘)的用户终端.

在较佳实施例中，运用从网关接收到的该部分列表600，接收机800获得尽可能多的公共数据信道。这受到对用户终端的地理区域特定的可用公共数据信道的数量以及在用户终端的接收机800内的数字数据接收机216A-216N的数量限制。可通过相同卫星的不同波束或者不同卫星的波束，发送这些公共数据信道。如上所述，组合公共数据信道寻呼的信噪比，以增加公共信息的精确度。在较佳实施例中，只要可能(根据在列表600中信息)，接收机800选择从不同卫星发送的公共数据信道以增加分集。这样做的一个好处是它减小了用户终端受障碍物的阻挡，从而不能接收公共信息的概率。

在一个实施例中，模拟接收机214包括多于一个的下变频器，从而使得用户终端接收机800能够同步下变频从公共数据信道接收到的多个信号，其中公共数据信道在不同频率下发送上述信号。如上所述，列表600在多于一个频率下发送与特定地理区域相关的公共数据信道的情况下十分有用。

6.枯萎(wilting)

在一个实施例中，用“枯萎”处理。在美国专利号5,584,049(1996年12月10日，名为“用于从蜂窝通信系统添加和去除基站的装置和方法”)以及美国专利号5,475,870(1995年12月12日颁布，名为“用于从蜂窝通信系统添加和去除基站的装置和方法”)中描述了枯萎，其中上述两个专利已转让给本发明的受让人并作为参考资料在此引入。根据枯萎处理，随着时间，网关很慢地减小一个或多个公共数据信道功率。运用信息(诸如，包含在在列表600中那些)用户终端知道它在特定时刻应捕获哪些公共数据信道。当网关将公共数据信道的功率降低到用户终端不能再精确地再现公共信息的程度，用户终端把消息发送到网关，告诉它增加信道功率。响应于该消息，网关按预选量(例如，1dB)增加公共数据信道的功率。于是，网关再次开始慢慢地减小或“枯萎”公共数据信道的功率，直至网关接收另一个消息表明该功率太低。

来自用户终端的消息简单地通知网关，它不再精确地再现公共信息。此外，该消息可包括用户终端的标识和/或位置。运用位置信息，网关可确定哪些公共数据信道应使它们的功率增加。另一方面，来自用户终端的消息可通知网关假设用户终端通过特定信道、频率、波束和卫星接收公共信息，从而能使网关限制对特定公共数据信道的功率增加或允许快速增加对那些特定信道的功率，而不要求处理来确定应调节什么信道。

提供较佳实施例的上述描述来使得熟悉本技术领域的任何人员进行或运用本发明。虽然参照其较佳实施例特别示出和描述本发明，但是熟悉本技术领域的人员应理解，可对形式和细节进行各种变化，而不偏离本发明的构思和范围。

Claims (41)

1.在具有网关和多个卫星的卫星通信系统中，一种用于向在预定地理区域内的多个用户终端提供公共信息的方法，其中所述多个卫星绕轨道而行从而它们相对于在地球表面上的点不静止，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

产生标识多个公共数据信道的列表，其中在所述公共数据信道上将所述公共信息从网关发送到所述地理区域，由于所述卫星绕轨道而行所以所述列表随着时间而变化；

在所述多个公共数据信道上发送所述公共信息，所述公共信息包括可在预定时间内用于所述用户终端并由于所述卫星绕轨道运行，随着时间而变化的一部分所述列表；和

在用户终端处，在所述多个公共数据信道中的至少一个上接收所述公共信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于所述多个公共数据信道中的每一个信道，所述列表包括识别预定卫星、波束、频率和信道的信息。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括向所述网关登记所述用户终端的步骤。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述登记步骤还包括在接入信道上，从所述用户终端向所述网关发送接入探测，从而向所述网关登记所述用户终端并向所述网关提供所述用户终端的位置的步骤。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括从所述网关向所述用户终端发送所述多个公共数据信道的一个或多个公共数据信道的标识的步骤。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在寻呼信道上发送一个或多个公共数据信道的所述标识。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括在所述用户终端处，用一个或多个公共数据信道的所述标识捕获所述多个公共数据信道中的至少一个信道的步骤。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述网关处将一部分所述列表与合用线数据多路复用从而产生所述公共信息的步骤，所述列表的所述部分可在预定时间内用于所述用户终端并由于卫星绕轨道运行而随着时间而变化。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括当所述附加公共数据信道进入所述用户终端的范围时，通过使用所述列表部分，在所述用户终端处捕获所述多个公共数据信道中的一个或多个附加公共数据信道的步骤。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括当它们的信号超出所述用户终端的范围时，放弃公共数据信道的步骤。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括在所述用户终端处接收来自所述一个或多个附加公共数据信道的公共信息的步骤。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括组合在所述捕获的公共数据信道上接收到的信号，从而更加精确地再现所述公共信息的步骤。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述组合步骤包括最大比率组合。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在卫星波束上发送所述捕获的公共数据信道中的第一公共数据信道，而且在所述卫星的不同波束上发送所述捕获的公共数据信道的第二公共数据信道。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在卫星的波束上发送所述捕获到的公共数据信道的第一公共数据信道，并在不同卫星的不同波束上发送所述捕获到的公共数据信道的第二公共数据信道，而且还包括在所述组合步骤之前，在所述用户终端处，将在所述第一公共时间信道上接收到的信号与在所述第二公共时间信道上接收到的信号时间对齐的步骤。

16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述捕获到的公共时间信道的波束强度不足以精确地再现公共数据信息。

17.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在卫星波束上发送第一公共数据信道，而且捕获附加公共数据信道的所述步骤包括从不同卫星的波束选择至少一个所述附加公共数据信道，从而提供分集。

18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述列表对所述地理区域是特定的，而且所述公共信息与所述地理区域相关，其中所述地理区域小于由波束覆盖的区域。

19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括随着时间变化，减小所述多个公共时间信道中的至少一个信道的功率的步骤。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括当所述网关接收到功率太低的指示时，增加所述多个公共数据信道中的所述至少一个信道的功率的步骤。

21.在具有网关和多个卫星的卫星通信系统中，一种用于向在预定地理区域内的多个用户终端提供公共信息的装置，其中所述多个卫星绕轨道而行从而它们相对于在地球表面上的点不静止，其特征在于，所述装置包括：

用于产生识别多个公共数据信道的列表的装置，其中在所述公共数据信道上将所述公共信息从网关发送到所述地理区域，由于所述卫星绕轨道而行，所述列表随着时间而变化；

在所述多个公共数据信道上发送所述公共信息的装置，其中所述公共信息包括可在预定时间内用于所述用户终端并由于所述卫星绕轨道行而随着时间而变化的一部分所述列表；和

在用户终端处，在所述多个公共数据信道中的至少一个上接收所述公共信息的装置。

22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，对于所述多个公共数据信道中的每一个信道，所述列表包括识别预定卫星、波束、频率和信道的信息。

23.如权利要求21所述的装置，其特征在于，还包括向所述网关登记所述用户终端的装置。

24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述登记装置还包括在接入信道上，从所述用户终端向所述网关发送接入探测，从而向所述网关登记所述用户终端并向所述网关提供所述用户终端的位置的装置。

25.如权利要求23所述的装置，其特征在于，还包括从所述网关向所述用户终端发送所述多个公共数据信道的一个或多个公共数据信道的标识的装置。

26.如权利要求25所述的装置，其特征在于，在寻呼信道上发送一个或多个公共数据信道的所述标识。

27.如权利要求25所述的装置，其特征在于，还包括在所述用户终端处，用一个或多个公共数据信道的所述标识捕获所述多个公共数据信道中的至少一个信道的装置。

28.如权利要求21所述的装置，其特征在于，还包括在所述网关处将一部分所述列表与合用线数据多路复用从而产生所述公共信息的装置，所述列表部分可在预定时间内用于所述用户终端并由于卫星绕轨道运行而随着时间而变化。

29.如权利要求21所述的装置，其特征在于，还包括当所述附加公共数据信道进入所述用户终端的范围时，通过使用所述列表部分，在所述用户终端处捕获所述多个公共数据信道中的一个或多个附加公共数据信道的装置。

30.如权利要求29所述的装置，其特征在于，还包括当它们的信号超出所述用户终端的范围时，放弃公共数据信道的装置。

31.如权利要求29所述的装置，其特征在于，还包括在所述用户终端处接收来自所述一个或多个附加公共数据信道的公共信息的装置。

32.如权利要求31所述的装置，其特征在于，还包括组合在所述捕获的公共数据信道上接收到的信号，从而更加精确地再现所述公共信息的装置。

33.如权利要求32所述的装置，其特征在于，所述组合装置包括最大比率组合器。

34.如权利要求32所述的装置，其特征在于，在卫星波束上发送所述捕获的公共数据信道中的第一公共数据信道，而且在所述卫星的不同波束上发送所述捕获的公共数据信道的第二公共数据信道。

35.如权利要求32所述的装置，其特征在于，在卫星的波束上发送所述捕获到的公共数据信道的第一公共数据信道，并在不同卫星的不同波束上发送所述捕获到的公共数据信道的第二公共数据信道，而且还包括在所述组合步骤之前，在所述用户终端处，将在所述第一公共数据信道上接收到的信号与在所述第二公共数据信道上接收到的信号时间对齐的装置。

36.如权利要求32所述的装置，其特征在于，所述时间对齐装置包括抗扭斜缓冲器。

37.如权利要求32所述的装置，其特征在于，所述捕获到的公共数据信道之一的波束强度不足以精确地再现公共数据信息。

38.如权利要求29所述的装置，其特征在于，在卫星波束上发送第一公共数据信道，而且捕获附加公共数据信道的所述装置从不同卫星的波束选择至少一个所述附加公共数据信道，从而提供分集。

39.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述列表对所述地理区域是特定的，而且所述公共信息与所述地理区域相关，其中所述地理区域小于由波束覆盖的区域。

40.如权利要求21所述的装置，其特征在于，还包括随着时间变化，减小所述多个公共数据信道中的至少一个信道的功率的装置。

41.如权利要求40所述的装置，其特征在于，还包括当所述网关接收功率太低的指示时，增加所述多个公共数据信道中的所述至少一个信道的功率的装置。

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