CN1175330A

CN1175330A - 移动通信系统中的定向分集信道分配

Info

Publication number: CN1175330A
Application number: CN95197536A
Authority: CN
Inventors: P·W·登特; M·尤尔布林
Original assignee: Ericsson Inc
Current assignee: Clastres LLC; WIRELESS PLANET LLC
Priority date: 1994-12-12
Filing date: 1995-12-04
Publication date: 1998-03-04
Anticipated expiration: 2015-12-04
Also published as: FI972475A; AU706242B2; EP0797874A1; US5841766A; FI972475A0; JPH11501468A; WO1996019049A1; CA2207399A1; AU4640896A; CN1092876C

Abstract

公开揭示了用于藉使用多个卫星发送时分复用信号而与多个地面终端进行通信的方法和装置。首先,第一卫星使用TDM帧周期的第一数目的时隙发送给第一组地面终端。而且,第一卫星和第二卫星使用所述TDM帧周期的第二数目的时隙以交替的TDM帧发送给第二组地面终端。最后,第二卫星使用TDM帧周期的第三数目的时隙发送给第三组地面终端。

Description

移动通信系统中的定向分集信道分配

发明领域

本发明涉及卫星通信，更具体地是涉及利用发送时分复用信号的多个卫星来和多个地面终端通信的方法。

发明的背景

与手持终端机进行的卫星通信可能由于建筑物、树木等形成的阴影而中断。利用不在赤道上的非地面静止卫星轨道有可能允许手持终端选择一个以上的卫星，每个卫星在天空中具有不同的位置，以尽量避免由阴影所造成的问题。

对于非地面静止卫星，信号频率受到相当大的多卜勒频移的影响。因此，对于在每个方向上的信号的频率进行“预补偿”，即把它偏移所预期的多卜勒频移的负值，这样信号以它们分配的信道到达它们各自的接收机以使它们不会进到相邻的信道。

在TDMA陆地系统中，基站是固定不动的，因而多卜勒频移不成为问题。然而，手持终端机和卫星之间的距离比起陆地系统时大得多，这样就出现时间同步问题。因此，从手持终端机发出的上行链路传输必须按照所预期的传播延时在时间上加以调整，以确保信号在它们的分配的TDMA时隙中到达卫星，而不进到相邻的时隙。

在使用卫星分集以克服阴影所造成的问题时的一个问题是，对于具有不同位置或具有不同的相对速度的两个不同的卫星，不能正确地进行所需要的对时间或对频率的预补偿，除非所考虑的手持终端机被限制为全都互相靠近在一起。在这种情况下，任何卫星对于所有的它们的信号都经受同样的多卜勒频移，因而这些信号在频率上不会重迭。此外，经受来自所有靠近的手持终端机的相同传播时延的任何卫星保持着TDMA系统中相对正确的时间关系。

例如，如果移动台A离卫星1的距离是11000公里，而移动台B离卫星1距离是11300公里，那么移动台B将相对于从卫星所接收到的信号提前2ms(毫秒)进行它的发送，以便补偿300+300公里的额外环路传播延时。

然而，移动台A可能离第二卫星2是11300公里，而移动台B离第二卫星2是11000公里。在这种情况下，移动台A必须提前2ms进行发送，以便确保从第二卫星看来与移动台B的同步。显然，不可能确保在两个不同卫星处的同步，除非移动台几乎是在同一位置的或者位于两个卫星的等距离差值的等值线上。

关于多卜勒频移，假定卫星1从移动台A移向移动台B。移动台A经受，例如，-1KHz的接收信号的多卜勒频移，而移动台B经受+1KHz的多卜勒频移。这可以由第一卫星1通过把发送到移动台A的频率增加1KHz和把发送到移动台B的频率降低1KHz而进行予补偿。移动台A也必须把它的发送频率增加1KHz和移动台B必须把它的发送频率减少1KHz，这样它们以正确的相对频率间隔返回到卫星以避免干扰。然而，第二卫星2可能沿相反方向运动，即向着移动台A和离开移动台B运动。第二卫星也可以预补偿它自己的发送频率，以使它们在两个移动台都被正确地接收。然而，移动台在用于第二卫星的反方向上，比起第一卫星来说，必须纠正它们的频率。这样，分开得很远的两个移动台予补偿它们的发送频率以使得信号在两个卫星处被正确地接收，这显然是不可能的，除非移动台几乎是在同一位置或者位于离两个卫星的相等的多卜勒差值的线上。

发明概要

本发明的一个目的是提供一种方法以确保在FDMA系统中使用相邻频率的移动台在位置上也是相邻的。另外，本发明的另一个目的是提供一种方法以确保使用在TDMA载频上的相邻时隙的移动台在位置上也是相邻的。在某些实施例至少是在把一维的时间或频率轴映射到由卫星服务的二维地球表面的限制下，这种安排是可能的。在本发明的另一个实施例中，二维的时间-频率平面被映射到二维的业务服务区域。

按照本发明的一个实施例，一种用于通过使用发送时分复用信号的多个卫星来与多个地面终端通信的方法被公开揭示。首先，第一卫星通过使用在TDM帧周期中的第一数目的时隙发送到第一组地面终端。另外，第一卫星和第二卫星通过使用在所述TDM帧周期中的第二数目的时隙以交替的TDM帧发送到第二组地面终端。最后，第二卫星通过使用在TDM帧周期中的第三数目的时隙发送到第三组地面终端。

按照本发明的另一个实施例，适用于通过多个轨道卫星进行的通信的地面终端装置被公开揭示。地面终端装置包括接收机装置，用于接收由卫星在TDM时隙中发送的信号，以及把它放大，滤波并变换成用于处理的数字形式。定时装置也被提供，用来使接收机装置适合于按照预定方式周期性地接收来自多个卫星中的每个卫星的TDM时隙。另外，数字处理装置被提供，用来以这样的一种方式处理从不同卫星接收的被变换的信号，以便减小信号衰落的影响。

按照本发明的一个方面，TDMA时隙被分配给位于沿着离两个卫星的相等的距离差值的线上的移动台，而频率被分配给位于沿着相等的多卜勒频移差值的线上的移动台。

附图简述

从结合附图所作的以下的书面描述，本发明的这些和其它特性以及优点对于本领域的普通技术人员将是很明显的，其中：

图1表示为使定时差值误差最小化的一个载频的卫星接收波束的扫描图案；

图2表示为使多卜勒频移差值误差最小化的16个上行链路载频中的每一个载频的8-时隙的组的配置；

图3表示每上行链路频率具有8时隙的5个上行链路频率组的配置，其每组具有16个上行链路频率；

图4表示按照本发明的一个实施例的另一个波束图形；

图5表示按照本发明的一个实施例的五小区复用图形；

图6表示按照本发明的一个实施例的修改的波束图形，其中相应的下行链路时隙是空间上相邻的；

图7表示8-时隙TDMA的上行链路时隙结构；

图8表示用于使两个卫星所接收的信号之间的保护时间最大化的最佳定时；

图9表示地平线方向东和西的卫星所需要的保护时间；

图10表示南-北方向的卫星星座所需要的定时；

图11表示按照本发明的一个实施例的卫星分集的地面站；以及

图12表示通过多个卫星进行接收的移动终端。

公开揭示的详细描述

美国专利申请NO.08/179,953描述了地面蜂窝系统和卫星通信系统，它们藉助于对于不同信道的空间交错照射由基站/卫星天线辐射方向图给出的服务区域而使得易于在相邻的蜂窝小区中复用相同的频谱。在卫星的情况下，典型的天线方向图可以具有1000公里的直径，从波束中心到波束边缘有-4dB的增益变化。如果分别使用信道1和2的两个手持台位于这个1000公里的圆形区内的任何地点，那么以靠近地平线的低仰角从手持台到卫星的传播时延可能有+/-3.3ms(毫秒)的差值，以及有不同的多卜勒频移，且当卫星过顶时，此频移取得它的最大值。如果在信道1和2之间的足够的保护时间或频率保护的间隙被提供来避免对于两个或多个不同卫星的时间或频率上的重迭，那么通信系统就会面临对可供使用的频谱的不经济的使用。按照在上述的美国专利申请中所描述的发明，信道1和2在天线波束的-4dB等值线以内的任何地点未被任意地使用。对于这个例子，假定对100个可供使用的信道加以分配，信道1的使用，例如，被限制为在1000公里圆形区的最西北1％内，信道2被限制在紧接着第一信道区域东部的相邻1％内，信道3被限制在信道2的东部，以及在10×10栅格中的其它信道等等，直到信道100被用于区域的东南1％内。每个1％区域近似地为100公里的圆。这样，使用相邻信道的手持台之间的位置差值被减小到十分之一。因而，为防止在两个或多个不同卫星处的相邻信道信号的重迭所必须的保护时间或频率保护频带也相应地减小。

现在来考虑一个在80个载频中的每个载频上具有8个时隙的混合TDMA/FDMA系统的例子。在大约等于天线波束的-4.5dB的照射区的尺寸的每个区域内总共640个信道的使用将结合图1在下面加以描述，它显示单个载波的八个时隙的空间分布。这种分布故意地把相邻的时隙放在相邻的位置，这样，从使用相邻时隙的两个手持台到两个或多个卫星的差分延时是最小的。结果，各脉冲串之间为防止干扰重迭所需要的保护时间也是最小的。

图1中所显示的图形是藉电子方法再控制每个时隙的波束中心而得到的。这最好藉地面处理由卫星的多单元天线进行中继的信号来完成，如在以上所引申请中所描述的那样。

该图形的形状不需要严格地被坚持，例如时隙1可同样地被使用于左下角位置，只要那里有移动台的话，以及有很大的自由度移动微小区的位置，这取决于可提供多少保护时间，也取决于是否在使用卫星接收分集，并取决于卫星的相对位置。当卫星不在相对的地平线时，相对延时较小，结果有更多的自由度移动微小区。也总是可能使微小区沿垂直于包含两个卫星的平面的方向移动，也即沿两个卫星之间的等相对延时的双曲线移动，同时调整手持台发射机的定时，如果必要的话，则保持与有关其它发射机的正确的相对延时。

图2显示在16个不同载波上的8-时隙组可如何构成使用16个频率的4×4的图形。这可被做成为相邻的频率被用于相邻的组，这样就能使得在最坏的情况下，即当卫星处在正当顶时对相对多卜勒误差的敏感性最小化。

在更大规模的情况中，图3显示了构成640-小区图形的8时隙×16载频的5个这样的组的配置。使用频率1，17，33，49和65的组被加以突出显示以表示这5-组的分布。总共640-小区的分布现在大约处于卫星天线波束标称-4.5dB等值线。最后，多个类似于图3的相邻区域通过使用卫星的多波束天线能力被产生，以等于天线方向图等值线的-4.5dB直径(照射区尺寸)的空间间隔复用全部的由时隙/频率组合的640个信道。典型地，这样的卫星具有产生多个照射区如19，37，61，91或127的天线装置，这些数代表可被构成为六角形图形的照射区的数目。如果照射区数目，例如，等于37，则由以上方法所提供的总的信道容量就是37×640个信道。

在以上所引用的申请中可以看到，把波束照射区安排成在它们的-4.5dB等值线处相接触连同用本发明的信号处理方法在最坏的情况的方案下提供最高的天线增益，同时给出抑制来自相邻波束的同信道干扰的良好的鉴别力。当由相邻照射区构成的图3所示的这种类型的图形被相连接时，可以看到，频率f1，f17，t33，f49，f65构成一个5-小区复用图形。当某些复用图形采用等于i²+ij+j²的数目的小区时，其中i和j是整数，同信道干扰源(Interferers)全都是互相等距离的，并且6个等距离的同信道干扰源的圆环构成六角形的顶角。

5-小区图形并不属于以上数目序列，而其同信道干扰源位于一个椭圆上，如图5所示。图5显示在不同的小区或波束中以数字1到5表示的五个频率的复用。使用频率1的小区被画上阴影线，以突出显示使用同一频率的图形。可以看到，在5-小区图形情况下使六角形图稍微扁平成椭圆形。这并不是严重的缺点，因为在任何情况下总的干扰是至少6个最靠近的干扰源的总和，且如果有些干扰源比其它源靠得最近，那么干扰总和将类似于如同所有干扰源都位于平均半径时的干扰总和。然而，更高阶复用图可藉助于把两个这样的椭圆复用图形以它们的长轴和短轴互成直角地相组合而构成，以得到具有更均匀间隔的图形。这样一个5×5小区图形(25小区图形)再次落在给出等距干扰源的数目序列中。

可以指出，图3所示的小区间隔已是不均匀的，短轴从左上方到右下方和长轴从右上方到左下方。这样，有可能把5-小区复用图形的椭圆率安排成正交于这个椭圆率，以便得到近似均匀的同信道干扰源间隔。由于641和643个小区图形出现在以i²+ij+j²描述的序列中，且640非常接近于这些理想数，因此，对于所有目的和场合，一个几乎均匀的复用间隔是可以用640个信道加以分配来达到的。

图4显示了在每16个上行链路载波中只使用其中的15个载波的修改的蜂窝区图形。在上行链路的每个第16载波上的全部8个时隙相应于在下行链路的5个载波中的每个载波上的128个时隙中的每个第16个时隙。后者中的时隙是寻呼时隙，它们被用于网络呼叫手持台。前者中的时隙成为相应的随机接入信道，用于手持台始发呼叫或用于应答网络的呼叫。随机接入信道并不特定地被包括在图形中，它可被使用在未计划的栅格上，因为呼叫建立通信无论如何是以争用方式进行的。各个不同的随机接入频率会被适当地使用的大致的区域被表示在图4上。它们在相邻频率的附近地区的使用可使相对多卜勒误差为最小。每128个时隙的用作为下行链路的寻呼信道的8个时隙相应于在上行链路上的图1所示的8个时隙。在寻呼时隙期间的定向的能量并不必符合同一个图形，因为不同的定时差值的考虑适用于下行链路分集，如将在后面所讨论的。

5个下行链路载波(每个载送128-时隙宽带TDMA)相应于图3所示的5个上行链路频率组，或相应于图4所示的15个载波的5个组。这样，5个下行链路载波就像对上行链路所描述的那样被分配在相应的5-小区复用图形中。

通过以上的方法，在相同的上行链路载频上的相邻时隙，例如图1中的时隙5和时隙6是在空间上分开一段距离，等于整个波束照射区直径除以640的平方根值。这是藉助于在呼叫建立时根据手持台的地理位置分配频率/时隙组合用于和手持台的通信(即按照图4所示的使用图形给手持台分配以最靠近于它所处地区的频率/时隙)而达到的。至于可以使用如何靠近的不同频率/时隙组合，并没有限制，目的是确保在相同载频上的时间上相邻的时隙不被使用于空间上相隔得很远，以免传播时间差会造成同步上的困难。这样，对于具体子区的呼叫密度并没有设置上限。

通过使用以上方法，在所有可看到的卫星处，非重迭的时隙可同时被达到，只要手持台在想象的位于图1的典型地区之一的垂直上方的卫星处接收时能同步它们的以不同时隙的传输。然后，当卫星实际上在东方地平线时，时隙5将以相对于时隙6大约40公里(133微秒)被延时接收，这样在时隙5和6之间的133微秒的时间保护带便会避免重迭。同样地，当卫星在西方地平线时，时隙8将以相对于时隙1即向其左方133微秒被延时接收，因此，在时隙8和重现的时隙1之间的133微秒保护时间在这种情况下也会避免重迭。时隙7和8被空间上投影为互相成为的北方和南方，这样，在这种情况下的保护时间就防止了在卫星处于南方地平线时的重迭。

如果在卫星可以位于的方向上有一偏移，例如，如果使用赤道卫星，从北方的纬度只能向南方看到它们，那么，当然，时隙的空间布局可以不同地被优化。在这种情况下，时隙的线性的北-南分布会使主要是位于南面方向的卫星的传播延时差值最小化。也有可能沿着到两个卫星的等差分延时的双曲线分配时延，以及沿着正交线分配载频使用。这样，一个8-时隙系统，其中在80个频率的每个频率上的20ms(毫秒)帧被分成2.5ms的时隙，可允许手持台在2.5ms时隙中的2.366ms内发送，其余时间被保留用于保护时间。稍许增加保护时间可能是有好处的，这样时隙分布可允许相隔大到80公里的移动台使用在同一个载波上的相邻时隙，以便允许该载波增补由在其它载波上的8个时隙主要服务的相邻区域中的容量。而且，也许可把保护时间与用于频谱控制目的的功率上升斜坡或下降斜坡相组合，因为如果在TDMA脉冲串的上升斜坡或下降斜坡部分出现时间重迭，则这并不重要，因为脉冲串的这一段并不载有信息。

以上的技术允许所有手持台的发送以非重迭方式由所有可看到的卫星所接收。这些信号由卫星中继送到一个或多个地面站，且在每个地面站，由两个或多个卫星接力传送的同一个手持台信号，可通过使用任何适当的分集组合技术(例如选择分集或最优比组合)而被组合。当两个卫星接收相等数量的同一个信号并中继发送它时，能得到3dB的增益。当在两个卫星处信号以非相关方式衰落时，通过这种技术可得到超过3dB的增益。

图11表示一个地面站为了得到3dB分集好处的目的与至少两个卫星进行通信。两个地面站接收机100和101包括可控的碟形天线、低噪声放大器和馈线链路下变频器，以产生被馈送到分集处理器102的合成信号S1和S2。每个合成信号S1和S2表示由卫星天线阵列的每个波束或单元所接收到的使用不同频率和时隙的许多移动台的发送的总和。这一表示可以包含由每个天线单元所接收的模拟时分复用信号，如同在美国专利申请NO.08/179,953，NO.08/225,389，和NO.08/225,399中所描述的，这些专利在此引用，以供参考。因此，分集信号处理单元102可包括用于多路分接模拟TDM信号流，把分开的TDM样本从模拟到数字的变换以及数字阵列处理的装置，以构成有效的接收波束，从而鉴别卫星从不同方向或在地球上不同位置所接收的信号。然后分集处理把两个卫星从地球上同一位置，即从同一个移动单元接收的信号进行组合，这是通过它的频率和时隙分配以及它的到达方向来进行识别的。到达方向(DOA)被用来鉴别按照以上所讨论的复用图形采用同样的频率和时隙的移动台。

用于每个移动台信号的分集组合器可以取各种不同的形式。被称为相干组合器的第一种形式藉助于对包含于传输中的已知符号格式(同步字)进行相关，估算出对于每条卫星路径从一个移动台分开地接收的TDMA脉冲串的相位和幅度。可以使同步字分布在TDMA脉冲串的中间部分。经由两个卫星所接收的相应样本然后可以按照已知技术与正确的相位偏移和幅度加权相结合，以给出最佳解调信号质量，从接近于同步字的信号样本开始。然后从同步字向外移动将样本组合、解调和译码，同时更新对信号幅度和相位的估算值，以保持最佳组合，即使当脉冲串中出现幅度和相位漂移时也是如此。理想情况下，藉助于在两个相邻脉冲串中交替放置编码比特以及也把它交替地置于同步字的左边和右边，使编码数据进行交织。这样就允许采用同时解调和译码的有利的技术，如在美国专利申请NO.08/305,787中所描述的，此处引用以供参考。

另外，经由每个卫星所接收的信号可通过使用，例如，信道-跟踪均衡器而被分开解调。能适用的解调器的细节可在美国专利申请NO.08/218,236，NO.07/965,848，NO.07/894,933和瑞典专利NO.C4838中找到，这些专利在此引用以供参考。这些先有的公开技术共同教导了用所谓的“软”判决而不是硬性1/0判决以表示数据比特的“1-性质”(one-ness)或“0-性质”(nought-ness)的程度的结果来对通过时变无线信道所接收的数字已调无线信号的解调。软判决当它们要借助附加产生组合软判决而后在差错纠正译码器中加以处理的方法进行分集组合时，是优选的。这种分集组合形式可以称为“检测后”组合。

分集组合的另一种形式是对从每个卫星所接收的信号分开进行解调和纠错译码。译码器的输出包括代表在语音编码帧周期如20ms内的语音波形的数据比特块。然后语音译码器进一步处理所译码的块，以重现语音波形。纠错编码器可包括错误检测装置，以表明如果语音帧是正确地被译码为从一个卫星所接收而不是从其它卫星所接收，那么正确译码的数据块被选择传送到语音译码器。这种形式的分集组合可称为“译码器后选择”。所有这些形式的分集组合是用于完成本发明的适合的候选形式。

分集信号处理单元102将对所有移动台信号(或许有10000个信号同时在工作)完成波束成形、解调、译码、分集组合和语音译码的任务。这些信号中的三分之一可能只经由卫星1来接收，另三分之一可能只经由卫星2来接收，因而它们不需要分集组合步骤。然而其余的三分之一可能经由两个卫星以良好的信号强度来接收，这样可以从分集组合步骤得到好处。分集信号处理单元继续监视经由每个卫星的每个信号的接收的良好程度，并通知移动交换中心(MSC)103，后者使译码的语音发至和收自公共交换网(PSTN)。MSC103可按照信号由不同卫星的接收良好程度动态地重新分配移动台使用TDMA帧的开头的、最后的或者中间部分。同时，将至移动台的传送路由安排为经过卫星1、卫星2或交替地通过每个卫星。

以上的描述适合于上行链路的卫星分集。下行链路的卫星分集可通过使用这种技术的各种变形而完成。

按照本发明，下行链路分集只被提供用于可与至少两个卫星通信得几乎同样好的第二组手持台。只与一个第一卫星以良好的信号噪声比进行通信的第一组手持台只由该第一卫星提供服务。同时，只与第二卫星以良好的信号噪声比进行通信的第三组手持台只由该第二卫星提供服务。这三个组使用被分成三个相应的组的下行链路信道。例如，在带有每帧512个时隙的纯TDMA系统中，位于TDMA帧起始段的第一数目的时隙被第一卫星使用以发送到第一组手持台。在该帧末尾段的第三组时隙被第二卫星使用以发送到第三组手持台。同时，位于第一组和第三组时隙之间的第二数目的时隙被用来交替地发送，例如，在偶数序号的帧以所述第一组时隙的前向延伸段从第一卫星发送到第二组手持台，以及在奇数序号帧以所述第三组时隙的后向延伸段由所述第二卫星发送。这样，发送格式呈现为如下：奇帧

偶帧

可以看到，在一个卫星发送的停止和另一个卫星发送的开始之间预期有两个时隙的保护时间，以便为从两个卫星到所有地点的不同传播时间作好准备。问题是这些保护时间必须有多大，以及如何使结果的容量浪费成为最小。

用于接收分集发送的移动终端的方框图被示于图12。通过使用天线200接收来自任何可看到的卫星的信号。接收信号通过使用下变频器201被下变频为适用的低频或基带频率，该下变频器可以是传统的超外差或双超外差，或者可以是零中频接收机，例如在美国专利申请NO.5,241,702中所描述的，此处引用以供参考。该专利公开揭示了把接收信号从射频直接变换为一对I，Q基带信号。公开揭示了精心改进以消除由处在接收频率的本地振荡器所带来的直流偏移或自干扰的问题。在实现了精心改进以后，接收的复数信号矢量的数字表示以对直流偏移加以补偿的采样形式来产生。改进的零中频概念包括A/D变换器202。更传统的超外差或双超外差下变频器可替换地采用对数极坐标簇的A/D变换器202，如在美国专利NO.5,048,059中所描述的，此处引用以供参考。两种方法产生代表接收信号的复数信息流。当采用TDMA下行链路发送格式时，信息流(TDMA时隙)的一部分载送用于一个特定移动台的信息。在所分配的时隙期间接收的数字信息流可被记录在A/D变换器202中的缓冲存储器中，这些信息流可由同步单元203或脉冲串解调器204从缓存器取出用于处理。

同步单元203通过相关来定出在缓存的样本信息流中已知符号格式(同步字)的位置，以产生定时控制信号和相位基准或信道估值给脉冲串解调器204。到解调器的定时控制信号描述了相应于同步字的样本在缓冲存储器中的位置，它被用作为标记以定位未知的数据符号，用于译码。只要这些脉冲串是从同一个卫星接收，此位置对于不同的脉冲串并不会快速改变。在这种非分集的情况下，同步单元203只需要进行相对长的期间的慢速的定时控制信号更新，以跟踪由于在卫星系统时钟和移动终端本地时钟之间的差值，或由于卫星运动所引起的任何定时漂移。然而，当使用卫星分集从而使交替的帧例如从两个卫星被发送时，那么就希望同步单元203确定和跟踪奇帧和偶帧分开的定时估值。这就避免了对从两个卫星的发送要求非常准确的同步，这种同步在技术上是非常困难的。这样，当控制单元209通知同步单元203正在使用N-卫星分集时，同步单元203确定和保持按照预定的卫星发送时刻表被使用的N个分开的定时状态。

脉冲串解调器204处理从无论哪个卫星接收的数据，并优选地产生如先前在结合地面站处理时所提及的软判决。软判决结果被递送到去交织器205，它合并从两个连续的脉冲串和交替地从同步字的右边和左边所交替地提取的符号。这种交替格式仅仅是示例性的，且并不是限制本发明，然而希望合并通过不同卫星接收的数据，这样一条低劣路径不会造成一块连续的差错符号进到纠错译码器206，而是良好和差错符号交替，从而译码器206可使用好的符号来跨过差错的符号。这样，纠错译码器在减少由卫星路径衰落或由例如穿过的卡车暂时遮掩等造成的差错方面是更有效的。

在译码后，译码的数据块(语音帧)被传送到语音译码器207，它可结合入其它措施以便跨接由来自译码器207的差错校验所指明的坏语音帧。最后，将从语音译码器207重新构成的波形样本在变换器208中进行D/A变换，以驱动扬声器或电话耳机。

有时，由译码器206译码的数据是被称为快速随路控制信道的控制数据帧。当这种情况被检测时，被译码的消息传送到控制单元209，以采取措施，例如关断或接通分集，改变在分集时刻表中的卫星数目N，或改变由接收机或发射机所使用的频率或时隙。对工作信道的这样的改变也是通常所说的叫做切换(handover，handoff)，内部切换(internalhandoff，internal handover)。

由于在美国专利中请No.08/179,954中所描述的原因，在上行链路信道和下行链路信道之间优选地有一定联系，即使是当在两个方向上所使用的接入方法是不同的。例如，在TDMA下行链路中的时隙可以与FDMA上行链路的频道有关联以构成用于双工对话的一组信道对。在此处所考虑的情况下，上行链路和下行链路都是TDMA/FDMA混合接入方法，其中前者只有少量的其每个载频带有许多时隙的载频，而后者有许多个其每个载频只带有少量时隙的载频。对于每个下行链路频率/时隙组合，这样就优选地有一个相应的上行链路频率/时隙组合。按照图1配置的一个上行链路载波上的8个上行链路时隙对应于以五个下行链路载波的一个上的16个时隙所分隔的128个时隙中的8个时隙。这种映射对应的目的是确保在每个手持台中的同样的发送-接收定时，具体地是把上行链路的手持台发送设置在由手持台对它的相应的下行链路时隙的接收之间，这样避免了手持台的同时发送和接收。结果，对双工器的需要得以避免，而仍能允许有双向的信息流。

在下行链路载波上的16个不同组的8个下行链路时隙对应于图2的16×16图形。这样，在上行链路上使用f1的地区由下行链路上的时隙1，17，33，49，65，81，97和113服务。在上行链路上使用f2的地区由下行链路时隙2，18，34，50等服务，以及等等。这样在对下行链路的相邻时隙的使用之间的空间间隔就是图2上从f1地区的中心到f2地区的中心，即

倍的小区直径，或整个照射区尺寸的例外的是时隙16被用于以f16作为它的上行链路频率的小区，以及时隙17再次跳回到f1小区。然而，在图4上，频率f16被从小区图形中除去，被用作为随机接入信道，以及相应的时隙16被用作为下行链路上的寻呼信道，而不再是图形的一部分。时隙16将作为以更多编码的寻呼信道被发送，并以比业务信道高10dB的功率电平发送，以便能达到那些暂时不利地配置的手持台。用于以正常的或增加的功率电平发送时隙16的能量，可在再次占用该图的时隙17以前借助波束控制机制被引向到图形上的任何预期的位置。

按计划地假定128个时隙的头一半要从卫星1处被发送，而后一半要从卫星2处被发送。下行链路时隙1、17，33，49，65，81，97，和113照射图4中的使用上行链路频率1的小区。头四个时隙是接收来自卫星1的，而最后四个时隙是接收来自卫星2的。由卫星1发射的最后一个时隙是寻呼时隙64。在该时隙之前，时隙63被指向使用上行链路频率15的方块。在方块1和15对这64个时隙的接收当卫星在西方地平线时(图4的左边)分别被相对延时一个最大数量，且此延时量是

或约为照射区尺寸的一半。当照射区直径为1000公里时，此延时约为1.7ms。相对延时被描绘在下面：

时隙1-64

在方块(1)接收时

时隙1-64

在方块(15)接收时

＞＜

1.7ms

现在由卫星2接下去，但必须确定卫星2的发送在定时上是否与在小区1或15的卫星1的发送的末尾相吻合。如果是(前一种情况)，以及第二卫星是在东方地平线(图4的右边)，那么在方块15处接收到它的发送将比在方块1接收到的相对领先1.7ms，如下面所示：

在方块(1)接收时

时隙65-128

在方块(15)接收时

时隙65-128

＞＜

1.7ms

在方块15中，因此从两个卫星的发送就存在有3.4ms的重迭，影响来自卫星1的时隙42到64和来自卫星2的时隙65到87。在这些时隙中，在方块15中的手持台会使用时隙47，63和79。然而，现在由于时间重迭造成了问题。因此，8个时隙中的3个时隙会在方块15中丢失，而在方块1中不会丢失时隙，因为对于方块1的传输被选择为受到同步的。对于离小区1比离小区15近的各小区，按比例地受到较少的丢失。如果代之以对于在地区中心的方块来使卫星定时成被同步，那么在边界小区中的重迭将减小到1.7ms，即在某些边界小区中将会丢失8个时隙中的大约1到2个时隙。

为避免这种丢失，小区图形可以如图6所示的那样重新安排，这样小区15和1是相邻的。然后小区15和17是不相邻的，但这没有什么关系，因为这两个小区是由不同的下行链路载波服务的。如果卫星分别位于图的左上方和右下方，那么相对延时被减小为照射区尺寸的

，即约为370μs。由于下行链路时隙长度为156.25μs，所以重迭可通过在卫星之间转换时牺牲3个时隙来防止，在这三个时隙中一个时隙可以是寻呼时隙。这样，为了提供2-卫星分集，会遭受到的最坏情况是在120个业务信道中有4个信道的容量损失。通过沿着离两个卫星的相等的相对延时的双曲线分配时隙，这一损失甚至也可避免。这样需要进一步考虑得出对于上行链路的频率和时隙的相应的分配，这将在下面加以讨论。

通过把下行链路帧分成三个相应于时隙的区和分别由卫星1，卫星1和2以及卫星2服务的卫星站的上述方法，与下行链路帧时间有关的上行链路帧同样可分成相同的三个区。然而，上行链路帧具有一个载波上的8个时隙，相应于在128-时隙下行链路TDMA格式中以每16个时隙分隔的8个下行链路时隙。上行链路时隙结构被显示于图6。

图7简单地把20ms帧分为8个时隙，而没有表明每个时隙中的多少部分被用于在时隙之间的斜坡和保护时间。在时隙之间的保护时间对于通过单个卫星的接收并不必要，因为手持台可采用提前于它们的发送时间的适当时间提前量，以确保它们的信号以非重迭方式到达卫星。这种定时提前是由卫星系统在呼叫建立时确定的，它给予移动台一个包括定时提前信息的信道分配。此后，定时提前藉助于包括在下行链路时隙中的比特所指令的小的提前调整量而被正确地保持。

然而，不总是可能找到能确保移动台信号同步地到达两个不同的卫星的定时提前的。上述移动台信号可以准确地达到的唯一情况是，使用相同的上行链路载波上的上行链路时隙的移动台是沿离两个卫星相等的延时差值的双曲线分布。这种特定情况将在以后加以讨论。因此，一般地讲，在时隙之间必须包括保护时间以避免在接收卫星处的重迭。

参照图7，无论如何，在时隙1，2和3之间的重迭在卫星2处是不重要的，卫星2并不被用来接收这些信号。同样地，在卫星1处时隙6，7和8之间的重迭对于卫星1也是不重要的。因此，使用时隙1，2和3的移动台可被定时提前，以便同步地到达卫星1而不用在这些时隙之间设置保护时间，并且时隙6，7和8可被同步地到达卫星2。这就允许任何可供使用的保护时间被用来把时隙3和4隔开，把时隙4和5隔开，把时隙5和6隔开以及把时隙8和1隔开，如图8所示。

参照图1所显示的地面上的时隙分配，即：

t5 t6 t7

t4 t1 t8

t3 t2

例如，当两个卫星分别位于这种分布的东边和西边时，定时可被进一步最优化。然后，由于时隙3，4和5被用于离两个卫星近似等距的位置，在时隙3，4和5之间不需要保护时间。对于这种卫星星座必须要防止的唯一冲突是在时隙5和6，以及时隙8和1之间。因此，可供使用的保护时间可进一步集中在此格式的这两个位置，如图9所示。

这样，保护时间只在该帧中8个时隙位置中的两个位置上被使用，这增加了采用从移动台标称位置进行卫星分集接收的移动台的允许的分布。

对于位于北方和南方地平线的卫星出现一种等效情况。这时在时隙1和8以及在时隙5和6之间的冲突并不出现，因为这两对是离两个卫星等距离的。在卫星1处在时隙7和8之间的冲突对于卫星1并不重要。在时隙6和7之间以及在时隙2和3之间的冲突并不出现，而且在任何情况下都是不重要的，因为这些时隙只用来作为由一个卫星接收的时隙。另外，在卫星2处在时隙1和2之间的冲突对于卫星2也不重要。对于南北向卫星星座的最佳定时被示于图10。

这样，藉助于按照移动台是用来只在一个卫星还是在几个卫星处被接收以智能地命令卫星系统的移动发送的定时提前，可以使包括于TDMA上行链路格式中为避免定时冲突所需要的保护时间可被最小化，或至少被用来在允许移动台可位处于更大地区内的任何位置方面达到最好效果。

按照本发明的定时控制器的工作在稳态的情况下被最好地理解，在此稳态中，大量的不断进行的对话在每个卫星波束中发生，并且最佳地利用了在每个地区的全部可看到的卫星。

对于3分钟的平均电话通话长度和10000爱尔兰(Erlang)的负荷量，通话以每秒55的速率连续地被终止，释放了各个不同波束中的时隙/频率组合。同样地，每秒55个呼叫被始发，需要进行频率和时隙分配。在两个卫星可以被看到的情况下，本发明包括确定是卫星A，或B，或者A和B将服务于一个新的呼叫。第一步是分配最佳卫星或卫星组合。然后，考虑到避免和使用在相同上行链路频率上的相邻时隙的其它不断进行的对话的时隙重迭，分配一个上行链路时隙。这就是本发明的定时控制器的功能。

定时控制器分析每个空闲时隙和频率组合的可适用度。被用来产生该表格的准则是，相同的频率和时隙组合不能在移动台位置的0.75波束直径内被使用，在该位置处波束直径例如被定义为比波束峰值低4.5dB的波束边缘点之间的距离。这个准则被用来保证从相邻波束的相同信道的其它用户造成的同信道干扰电平将是能接受的低的电平，但此准则是示例性的，并不是对本发明的限制。为避免来自其它波束的同信道干扰的精确的准则将取决于天线波束的形状，取向和副瓣方向图。

关于波束形状和波束中心的绝对坐标的信息可通过卫星跟踪和波束成形系统获知，把此信息和请求呼叫的移动台的位置的估计值相组合，以选择满足C/I准则的信道。关于应将新呼叫与之相连接的移动台的位置的信息，可以用由每个天线单元在随机接入信道上对所接收的移动台信号测量的相关系数的形式来提供。

按照究竟是通过卫星A、B还是通过A和B二者工作已被确定为优选的，信道控制器以两种方式中的一种方式分析列表中的信道：

1.单个卫星工作；或

2.2-卫星分集工作。

第一种方法是如果只选择卫星A或B为通话服务时所使用的。

首先分析具有在列表中的空闲时隙的第一上行链路载波。对于每个载波8个时隙及每个时隙可以是结合卫星A、B，A和B二者使用或不使用，载波状态原则上可以是65536种状态中的一种状态。把状态表示为A，B，U(不使用)和D(分集)，典型的状态可被描述为

AAUDDUBB或DAAADBBB或AAADBBD

某些状态并不存在，例如ABADDBAB，因为TDMA帧将分裂成在右边的A，在左边的B和在中间的D，或相反，但对于交错的A和B不能分割。也有可能采用在上行链路和下行链路上的另一种分集格式，其中考虑把帧分成在左边和右边的分集工作，以及在中间的单个卫星工作，例如DDUAAUDD或DDBBBBUD。然而，在这种情况下，提供了只用于卫星A或用于卫星B的单个卫星工作的地区，但这不太有用，因为很可能有些移动台宁可只用卫星A，其它的移动台宁可只用卫星B，即使是在两个卫星都照射到的一个地区也是如此。

例如AUADDBUB那样的状态多半也不存在，因为定时控制器会企图把第二个A从D区中移出，以避免在同步到一个卫星A的移动台和试图同步到二个卫星(D)的移动台之间的时间冲突。这样，DAAADBBB是优选的排列，其中A，B或D时隙中的任一种时隙可交替地以U来表示，如果不使用的话。考虑到帧的重复性质，该序列实际上是

DAAADBBBDAAADBBBDAAADBBB…等

也可能不希望把例如BA那样的序列互相接在一起，因为在试图与B同步时，有可能B-移动台信号较迟地到达A，并在下面的时隙中与A-移动台信号相冲突。然而，如果卫星A比卫星B离B-移动台更近，那么B-移动台信号将更早地到达A，它没有被延时进到A-移动台时隙。不幸的是，通常很可能(虽然不总是一定)移动台将宁可通过最靠近的卫星而不是离得远的卫星进行工作。这样，B-移动台的发送在时间上应当稍微提前，以避免在下一帧的起始处与A-移动台的发送重迭。

A-移动台的发送由于同样的理由同样可以稍微被延迟，这样两者等同地分担达到定时约束的任务。然而，这将把AA向着DD移动，靠近到在这其间的不使用的时隙。可以有例外，例如室内移动台宁可试图以低仰角与通过窗户看到的卫星通信，也不和被屋顶屏蔽的当顶的卫星通信。

如前所述，为解决时间冲突，在帧中可提供的保护时间有一极限量，定时控制器的任务就是确定如何通过把它放置在最需要它的地方而有效地使用这一点。在全部负荷的帧中保护时间的位置由以下的帧结构中的数值t1，t2，t3指明，这只是用作为例子而不是指优选的安排：

t3 A1 A2 A3 t1 D1 D2 t2 B1 B2 B3 t3 A1 A2 A3 t1 D1 D2 t2 B1 B2B3 t3…

在只希望由一个卫星(A)接收的移动台例如A1，A2，A3之间不必有保护时间；这样一些移动台使它们的发送定时为在卫星A的相邻时隙中被接收，这样如果卫星B处的接收出现重迭就并不重要。事实上，在卫星B处对移动台A1，A2，A3的重迭接收还是希望的，因为这缩短了这些移动台在卫星B处所占有的TDMA的百分比，这样允许有更大的保护时间(t1，t3)，以确保在卫星B处不与移动台B3或D1的重迭。高级的现代信号处理技术，例如联合解调可在地面站实施，以成功地对甚至部分重迭的时隙进行译码，这种处理可藉在脉冲串中合适地放置已知的同步符号而得到帮助。也可采用如美国专利No.5,151,919中所描述的在解调最强的重迭信号后接着在解调位于下面的较弱的信号以前进行相减的方法，此处引用以供参考。因此，时隙的部分重迭不一定是十分有害的，不过，定时控制器的目的是要避免出现重迭。

因此，本发明的定时控制器寻求把原则上只由卫星A接收的移动台例如A1，A2，A3这样地组织在一起，以使它们占用最小的时间又不在卫星A处重迭，以及占用最小的时间间隔而不管在卫星B处重迭。这是原则上在呼叫建立时当控制器为连接新呼叫而估测可供使用的空闲时隙时被进行的，且这可能需要重新打乱已分配的时隙，如果这是有利的话。此后，时间安排通过动态时间定位机制被保持，藉此在通话期间移动台接收来自卫星网络的命令，以使其发送时间相对于接收时间提前或滞后。

考虑到定时控制器对于以当前的时隙分配的上行链路频率的估值：

t1 A1 A2 U D1 D2 t2 B1 B2 B3 t1 A1 A2 U D1 D2…

定时控制器把A1和A2安排成使得在A1和B3之间的保护时间t1正好适合于确保A1在卫星B处不与B3重迭，这样就使不用的时隙U的宽度达到最大值。在卫星B处，A1和A2将重迭，因此占用不到两个时隙。如果它们不曾重迭，则控制器先前会或现在会颠倒移动台往时隙A1和A2的分配，以达到这一点。这些工作是由控制器使用对于分别到卫星A和B的移动台信号的传播时间的差值判定而完成的。

例如，如果移动台信号A1到卫星A的传播时间是35ms，到卫星B的传播时间是38ms，那么到卫星B就有+3ms的延时差值。现假定，从A2到卫星A的传播时间是35.1ms，从A2到卫星B的传播时间是38.2ms，由移动台A2的延时差值为3.1ms。这样在相同的时间标度上，在两个卫星处接收到的信号将是：在A处：t1 A1 A2 U D1 D2 t2 B1 B2 B3 t1.....

<-><---><---><---><-..-><-..-><--><---><---><---><->在B处：A1 A2 U D1 D2 B1 B2 B3 …

<---><---><--><-..-><-..-><---><---><--->

<-> <->

3mS 0.1mS

可以看到，A1+A2是卫星B处占用的帧的部分比2个时隙大，这是由于在A1和A2之间现出0.1ms的缝隙。这在B处靠紧不同的时隙U，这样从卫星B处看来，第三信号A3就不能被容纳而不重迭A2或D1。重迭D1是要避免的，因为D(分集)移动台应在两个卫星处被正确接收。然而，在B处A移动台信号的重迭是不重要的，因为它们只是用来在A处被接收的。

这样，控制器寻求交换A1和A2的分配，以便具有较高的延时差值的移动台被分配以较早的时隙，其结果为：在A处：t1 A2 A1 U D1 D2 t2 B1 B2 B3 t1.....

<-><---><---><---><-..-><-..-><--><---><---><---><->在B处：A2 A1 U D1 D2 B1 B2 B3 …

<---！---><----><-..-><-..-><---><---><--->

<-> <->

3.1mS 3mS

其中，！表示在A2和A1脉冲串之间的0.1ms的重迭。因此，在B处不用的时隙U被展宽0.1ms，而不是靠紧0.1ms。

假定第三移动台到卫星A的传播延时是34.9ms，而到卫星B的传播延时是38.3ms，则差值为3.4ms。如果A3被安置在不同的时隙U中，并被定时控制成在卫星A处靠近A2 A1；那么在B处在A1和A3之间就有0.4ms的缝隙。这就是在A处：t1 A2 A1 A3 D1 D2 t2 B1 B2 B3 t1.....

<-><---><---><---><-..-><-..-><--><---><---><---><->在B处： A2 A1 A3 D1 D2 B1 B2 B3…

<---！---><----！-..-><-..-><---><---><--->

<-> <-->

3.1mS 3.4mS其中，！现在表示在B处的在A3和D1之间可能的冲突。因此，对于次序A3 A2 A1，更优选的情况为如下：在A处：t1 A3 A2 A1 D1 D2 t2 B1 B2 B3 t1.....

<-><---><---><---><-..-><-..-><--><---！---！---><->在B处：A3 A2 A1 D1 D2 B1 B2 B3 …

<---！--！---><-..-><-..-><---><---><--->

<--> <->

3.4mS 3mS

其中，！表示在卫星B处在A3，A2和A1之间的重迭，且也已预期到，定时控制器会类似地把B移动台安排成在卫星B处紧靠在一起及在卫星A处重迭，以便展宽保护时间t1和t2的间隔。

这样，其信号不需要在卫星B处被接收的移动台A1，A2，A3故意地在卫星B处被重迭，以便占用TDMA帧中最小的时间总量。同样地，移动台B1，B2，B3被分配这样的时隙，以使它们的脉冲串在卫星A处重迭而在卫星B处不重迭。

可以看到，为达到这一点，本发明的定时控制器所采用的系统策略是：以与到优选的卫星的传播延时相比的、到非优选卫星的传播延时差值的降序来分配移动台给时隙。这就是，到卫星B比起到卫星A有更大的传播延时增加量的A-移动台首先被放置在帧的A部分。

同样地，对于仅仅由卫星B接收的移动台以到达卫星A比起卫星B的传播时间差值增加的降序而被安排在帧中的B部分。由于在帧中完全填充的A部分中的移动台在B处的占用量比其时隙宽度小，这就为在B处的帧的A和D部分之间以及在帧的B部分与以下的A部分之间的保护时间提供了余量。同样地，在帧的完全填充的B部分中的B移动台将在A处被接收时其占用量比其时隙宽度小，这样允许为在A处的帧的B和D部分之间以及在A处的帧的B和A部分之间的保护时间给出余量。

不是采取重新打乱现有的对于对话的时隙分配来以上面所述的最佳方式容纳新呼叫，而是定时控制器首先可估算在不打乱情况下新移动台是否适合于按照正确的降低时间差值次序的、可供使用的时隙。因此，在允许的列表中的每个上行链路载频被加以测试，以弄清是否有空闲时隙满足时间差值的准则。如果没有的话，在某些载波上的现有的“A”呼叫将或者由时隙改变命令、或者由定时提前控制信号、或者由这二者来发出，以便打乱时隙分配从而为新呼叫作出可供使用的最佳位置。为新呼叫所选择的载波是具有来自使用相同载波的其它小区的最低的同信道干扰的载波。另外，可使用一种基于成本功能的自适应信道分配方案，如在瑞典专利申请NO.9301695-4中所描述的，以便根据同信道干扰和所需要的重新打乱的定时量作出加权判决。此瑞典专利在此完整地被引用，以供参考。

为了确定在给定载波上空闲时隙中的同信道干扰，信道分配算法可通知地面波束成形计算机处理从卫星天线单元(通过馈线下行链路)接收的信号，以便产生在所考虑的移动台的方向上的接收波束。

然后计算波束中的干扰电平。在此上下文中，“同信道信号”是指被分配在不同物理位置上使用的相同的上行链路频率和时隙的信号。

理想情况下，由新信号引起的对其它信号的同信道干扰的增加也应当被估算出以确定最佳信道。用于估算加上新信号的影响的系统程序在美国专利申请NO.08/179,953中被公开揭示，此处引用以供参考。这种计算可以不用处理从卫星接收的实时信号便可完成。此计算可在任何适合的计算机中通过使用在不同位置采用相同频率的正在进行的对话的天线阵列系数加上在原先接入信道上的起始呼叫建立过程期间对新的移动台所确定的系数，而被脱机进行。由于这个程序特别考虑了同信道信号的靠近或同信道信号的波束间隔，所以，为选择信道短清单(shortlist)用的原先准则(即同样的信道不应在0.75波束直径内被使用)并不是严格地必须的，除非这样的简单的最初筛选过程可减小必须使用在前述专利申请中所描述的程序来计算的更复杂的矩阵变换的数目。该矩阵变换给出了在加上新信号时重新最优化信号处理(波束成形)系数以后对于系统中所有同信道信号将达到的信号与噪声加干扰的比值的理论估算值。其中的最坏的结果被作为试验性的信道分配的“质量”，且候选的分配被排上名次，以便使这个“最坏”值或最坏值被变换成与在前述的瑞典专利申请中公开揭示的该发明的自适应信道分配方案结合使用的理论上的成本。以上程序的一个优点是，它可确定同信道干扰和噪声的潜在电平，即使当某些同信道信号暂时静寂的情况下，只要已存储有静寂信号的一组波束成形系数。替换的处理实时信号方法的缺点是，不希望改变正在进行的对话的系数以测试在容纳新信号时需承受多少SNR损失，而且由于在一个方向因没有话音工作(即采用断续发送(DTX)以节省电池功耗)而使某些同信道信号暂时静寂，所以实时状况只是瞬时的状况，它可随话音工作而改变。然而，假定所有同信道信号都是有效的，只使用它们的阵列系数而不需要它们的实际信号，就可完成脱机信道估算程序。

以上的描述讨论了对通过单个卫星以移动台互相不干扰或也不与通过另外的卫星工作的移动台相干扰的方式工作的移动台信道分配。现在将描述对于希望被两个卫星接收以便得到分集增益的移动台的信道分配的情况。

可以假定，定时控制器已控制了只在卫星A处被接收的移动台的定时，以使它们的脉冲串在卫星A处紧靠着而在卫星B处重迭，因此在卫星B处占用比它们的时隙长度的总和少的帧周期。例如，如果有三个只在卫星A处被接收的信号(A1，A2和A3)以及它们的传播时间差的相互差值以d12和d23表示，那么它们将在卫星B处占用3T-d12-d23，其中T是一个上行链路TDMA时隙的标称持续时间。

同样地，可以假定，定时控制器已控制了只在卫星B处被接收的移动台的定时，以使它们的脉冲串在卫星B处紧靠着而在卫星A处重迭。如果它们的传播时间差的相互差值(假定三个移动台B1，B2，B3)以d12′和d23′表示，那么三个B-移动台将在卫星A处占用3T-d12′-d23′的时间。

为使分集工作便于进行的优选的帧结构实际上是DAAADBBB，这在下面加以展开以便更详细地显示在卫星A和B处接收时的时序：

<----><----><----><-----><----><----><----><----->

在卫星A处的8个时隙

A1 A2 A3 B1 B2 B3

<----><----><----> <---！---！--->

在卫星A处接收到的信号

<----><----><----><-----><----><----><----><----->

在卫星B处的8个时隙

A1 A2 A3 B1 B2 B3

<---！---！---> <----><----><---->

在卫星B处接收到的信号

上面显示了A-移动台信号在卫星A处以由！表示的时间重迭被接收，这样它们占用的时间少于三个时隙。同样地，在卫星A处的B-信号重迭占用的时间少于三个时隙。然而，以上的图表明，移动台A3在卫星B处比在卫星A处被接收得早，表明卫星B对A3来说是更靠近的卫星。

尽管由于视角阻挡可能存在宁可取更远的低仰角的信号，但多半是A-信号在卫星B处呈现一平均延时或反过来，从而导致下面的图：

<----><----><----><-----><----><----><----><----->

在卫星A处的8个时隙

A1 A2 A3 B1 B2 B3

<----><----><----> <---！---！--->

在卫星A处接收到的信号

<-----><----><----><-----><----><----><----><----->

在卫星B处的8个时隙

A1 A2 A3 B1 B2 B3

<---！---！---> <----><----><---->

在卫星B处接收到的信号

这样，定时控制器努力找出在卫星B处以不迟于比B领先的一个时隙被接收的为A3的移动台，反之亦然，B3在A处以不迟于比A1领先的一个时隙被接收。这就确保了：在卫星A处在B3和A1之间有至少一个时隙宽的间隔，同时在卫星B处在A3和B1之间有至少一个时隙的宽度是空闲的，在卫星B处的那个间隙会更宽。现在间隙可提供来分配给适合的分集移动台。应当注意，到卫星A和B的绝对延时差是互相无关的，因为我们具有在一个特定波束中的特定频率上的移动整个定时基准的自由度，而不致和其它波束中的相同频率上的用户相干扰。我们也可假定，平均地，将有与希望要被两个卫星接收的一样多的移动台会在卫星B处比起对于卫星A来说相对较迟地被接收，并且反之亦然，在此已除去了从两个卫星到给定频率可供使用的地区的中心的绝对延时差。这两组移动台分别适合于分配在例如卫星A处的B3-A1间隙，其在卫星B处的那个间隙为更宽和更迟，或在卫星B处的A3-B1间隙，它在卫星A处变得更宽和移得更迟。被分配以B3-A1间隙的分集移动台被命令在时间上和在卫星B处所接收到的其它信号(即B-移动台)对准，而被分配以A3-B1间隙的分集移动台被命令在时间上和在卫星A处所接收到的其它信号(即A-信号)对准。这些时间对准命令是由卫星/地面站系统在监视分集移动台信号的相对时序后产生的，以及提前/滞后命令被发送到分集移动台作为与语音或业务数据多路复用的慢速随路控制信道(SACCH)的一部分。

这样，在上面已描述了智能定时控制器可根据要求移动台只由第一卫星或第二卫星或这两个卫星来接收，有利地给移动台分配频率和时隙，这样可避免对于在TDMA格式中的浪费的保护时间的需要。而且，这种分配考虑到由于来自其它波束中使用相同的频率和时隙组合的其它信号的有限的副瓣电平引起的同信道干扰。

将会看到，允许相同的移动台信号由一个以上的卫星中继到地面站的发明显示了通信链路预算的至少3dB的增益，因为两倍的信号功率被两个卫星获取及地面站可执行分集组合，以有效地把两部分功率加在一起。在对于到一个或另一个卫星的移动台信号被衰落或遮挡的情况下，分集卫星接收的增益比起允许这样的衰落或遮挡的另外的办法所得到的增益性能高3dB。

本领域的普通技术人员将会看到，本发明可以以其它具体形式来体现而不背离本发明的精神或基本特征。因此，目前所公开揭示的实施例在所有方面被看作为是说明性的而不是限制性的。本发明的范围由附加的权利要求来指明，而不是前面的描述，在本发明的等价物的意义和范围内引出的所有变化打算被包括在其中。

Claims

1.一种通过使用发送时分复用信号的多个卫星与多个地面终端进行通信的方法，包括以下步骤：

通过使用TDM帧周期中的第一数目的时隙，从第一卫星发送到第一组地面终端；

通过使用所述TDM帧周期中的第二数目的时隙，从所述第一卫星和第二卫星以交替的TDM帧发送到第二组地面终端；以及

通过使用所述TDM帧周期中的第三数目的时隙，从所述第二卫星发送到第三组地面终端。

2.一种通过使用时分多址传输到多个轨道卫星来中继来自多个地面终端的信号的方法，包括以下步骤：

通过使用打算被第一卫星中继的第一数目的TDMA时隙，从第一组地面终端进行发送；

通过使用打算被一个以上的卫星中继的第二数目的TDMA时隙，从第二组地面终端进行发送；以及

从第三组地面终端以打算被第二卫星中继的第三数目的TDMA时隙进行发送。

3.按照权利要求2的方法，其特征在于，进一步包括：

把在至少所述第一和第二卫星处接收的接收信号中继到地面站用于进行处理；

在所述地面站处理由所述第一卫星中继的、来自所述第一组的地面终端的信号；以及

在所述地面站处理由所述第二卫星中继的、来自所述第三组的地面终端的信号。

4.按照权利要求2的方法，其特征在于，进一步包括：

把从一个以上的卫星接收的接收信号中继到地面站用于进行处理；以及

在所述地面站联合处理由所述一个以上的卫星中继的、来自所述第二组的地面终端的信号，以便改善信号质量。

5.按照权利要求1的方法，其特征在于，进一步包括：

至少一个地面站适合于交替地接收以由所述第一卫星发送的TDM时隙和由所述第二卫星发送的时隙的信号。

6.权利要求1的方法，其特征在于，其中所述卫星采用以电子方式控制的定向的发送。

7.权利要求6的方法，其特征在于，所述以电子方式控制的定向的发送藉使用相控阵列天线完成。

8.权利要求6的方法，其特征在于，其中所述定向的发送基于每个时隙地进行控制。

9.权利要求2的方法，其特征在于，其中所述卫星藉助于定向天线接收所述地面终端信号以用于中继。

10.权利要求9的方法，其特征在于，其中所述定向天线是被以电子方式控制的。

11.权利要求10的方法，其特征在于，其中所述以电子方式控制是通过中继由所述定向天线接收的信号和在地面站处理这些信号而完成的。

12.权利要求10的方法，其特征在于，其中所述以电子方式控制是借助于相控阵列天线而完成的。

13.按照权利要求10的方法，其特征在于，其中所述定向天线是按每个时隙方式被重新控制的。

14.权利要求13的方法，其特征在于，其中对于打算由两个或多个卫星中继的时隙的定向接收方向在相同的载波频率上被安置成紧靠在一起，而对于其它载波频率的接收方向被进一步隔开。

15.一种适合于通过多个轨道卫星进行通信的地面终端装置，包括：

接收机装置，用于接收从卫星以TDM时隙发送的信号以及对它进行放大、滤波、并把它变换成用于处理的数字形式；

定时装置，用于使所述接收机装置自适应于按照预定方向图周期性地接收来自每个所述的多个卫星的所述TDM时隙；以及

数字处理装置，用于以减小信号衰落的影响的方式处理从不同卫星接收的所述的变换信号。

16.按照权利要求15的地面终端，其特征在于，其中所述地面终端从两个卫星交替地接收信号。

17.按照权利要求15的地面终端，其特征在于，其中所述数字处理装置包括去交织装置和纠错译码装置。

18.一种适合于通过使用多卫星中继网络而与地面站进行通信的地面终端，包括：

时分多址(TDMA)发射机装置，用于在分配的频率上在分配的时隙以规则的时间间隔发送信号脉冲串；以及

定时装置，用于根据所述脉冲串打算由第一卫星还是第二卫星还是由一个以上的卫星进行中继，来调整所述脉冲串发送时间。

19.按照权利要求18的地面终端，其特征在于，其中所述定时装置由通过所述卫星网络接收的命令进行控制。

20.一种定时控制器装置，用于根据所述发送是打算由第一轨道卫星还是第二轨道卫星还是由一个以上的轨道卫星进行中继，来控制多个卫星地面终端的发送时间。

21.按照权利要求20的定时控制器，其特征在于，其中所述控制是通过使用一个或多个所述轨道卫星作为对所述命令的中继以便发送定时调整命令给所述地面终端而实行的。

22.按照权利要求20的定时控制器，其特征在于，进一步包括：

比较装置，用于比较由至少所述第一卫星和所述第二卫星所中继的信号的接收质量以及作出判决：是应当处理由所述第一卫星，还是由所述第二卫星中继的所述信号，或者是应当联合处理由所述第一卫星和第二卫星中继的信号；以及

确定装置，用于根据所述判决，确定对于至少一个所述地面终端的所述发送定时的优选值。

23.权利要求22的定时控制器，其特征在于，进一步包括：

用于发送命令给所述至少一个地面终端以使它适应于所述优选的定时的装置。

24.权利要求23的定时控制器，其特征在于，其中所述命令发送装置发送命令，以便在几乎相同的时间修改几个所述地面终端的时序。

25.权利要求24的定时控制器，其特征在于，其中所述命令的发送使所述几个地面站修改它们的发送时序，其中包括使时隙互相交换。

26.权利要求22的定时控制器，其特征在于，其中所述确定装置确定所述优选的时序，以便避免在一个以上的卫星在由两个所述地面终端发送的和打算由所述一个以上的卫星中继的两个信号之间的重迭。

27.一种通过使用至少两个中继站的工作来提供路径分集以改善在无线通信网络和用户站之间的无线通信服务质量的方法，包括以下步骤：

通过交替使用所述至少两个中继站中的第一中继站的可用通信信道和所述中继站的第二中继站的可用通信信道，发送包含信息的信号脉冲串给一已知用户站；以及

在所述第一中继站正在发送信号脉冲串给所述已知站的同时，在所述第二中继站使用所述可用的信道发送脉冲串给不同的用户站，或者反过来也一样。

28.按照权利要求27的方法，其特征在于，其中所述可用通信信道中的每个是以在与射频频道分配相组合的重复TDMA帧周期中的一个时隙为特征的。

29.权利要求27的方法，其特征在于，其中所述中继站是轨道卫星。

30.一种用于通过使用路径分集提供与无线通信网进行话音或数据通信的用户终端，包括：

接收装置，用于交替地在第一通信信道上从第一发送站和在第二通信信道上从第二发送站接收信号脉冲串；以及

处理装置，用于联合处理在包含有由所述第一站发送的信息和由所述第二站发送的信息的连续脉冲串中所收到的信息，以便通过路径分集给出信号质量的改善。

31.按照权利要求30的用户终端，其特征在于，其中所述第一和第二通信信道藉助于指配在重复的TDMA帧周期中的一个时隙及第一和第二射频频道而被规定。

32.按照权利要求31的用户终端，其特征在于，进一步包括灵活的信道选择装置，它能够使所述终端适应于交替地工作在所述第一和第二通信信道，以便接收交替的TDMA脉冲串。

33.按照权利要求32的用户终端，其特征在于，其中所述灵活的信道选择装置包括跳频合成器。

34.按照权利要求30的用户终端，其特征在于，其中所述路径分集工作在不需要时可被关断，这时，所述处理装置处理从单个中继站接收到的信息。

35.按照权利要求30的用户终端，其特征在于，其中所述中继站包括地面蜂窝基站、轨道卫星或机载中继站。

36.按照权利要求34的用户终端，其特征在于，其中路径分集工作当所述用户终端可以以足够信号强度接收至少两个中继站时被启动；而当从任何单个站接收的信号质量已足够好时就被关断。

37.按照权利要求34的用户站，其特征在于，其中分集工作在所述终端位于两个中继站之间的边界区域时被选用，否则就被关断，藉此在由不同站服务的区域之间过渡时实行“软”越区切换。