CN1187721A - 多卫星衰落衰减控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明采用从各类信号中导出的数据来导出传播相关的衰减—产生事件的数学模型,以规划系统资源分配使闭合用户终端与卫星间的通信链路所要求的功率量最小。方法用于模型化网关到卫星链路,及模型化用户终端到卫星链路。通过提供直接测量严重路径衰减电位克服现有技术固有的问题。通过基于降雨衰减所在地点的外部测量、和实时或接近实时地跟踪在暴雨区内雨区活动计算信号路径干扰的电位,能预规划卫星和卫星资源分配。

Description

多卫星衰落衰减控制系统

本发明一般涉及卫星通信系统，特别涉及在卫星通信系统中使用的射频(RF)发送和功率控制技术。

用于固定和移动通信的卫星电话系统作为一种新的全球业务出现。这些系统使用通过一个卫星或许多卫星的星座路由选择的许多单独电路进行通信。卫星电话系统的价值在于它提供地球的大区域的普遍覆盖而无许多小的地面网孔的结构。由于卫星业务的频率分配，许多建议促进了卫星通信系统的推广应用。一般地讲，这些建议己涉及时分多址(TDMA)技术或码分多址(CDMA)技术。

这些业务的通信链路可用性是关键的因素。在3GHz以上特别是10GHz以上的高频段，重要的是避免信号强度的大富余量以便避免卫星设计过大。另外对一些系统如CDMA系统重要的是当信号到达卫星时保持它在固定电平。然后主要的考虑是选择补偿3GHz以上频段的降雨衰减以及对其它类型信号路径影响的方法。

参见图1A，示出了与用于典型的远程端口(Teleport)或移动卫星业务(MSS)站1的几个卫星2通信的安排。站1也称为网关，是具有与几个卫星2通信的天线1a的典型多卫星远程端口，每个卫星接到一个或几个网关或服务的实体。接到单个网关1的多个天线1a可提供多个卫星覆盖，诸如建议用于低地球轨道(LED)移动卫星业务(MSS)或固定卫星业务(FSS)。

图1B表示具有与主站分开距离D的另加的空间分集站1b的相同站1。在这个方法中，天线站的空间分集提供到单个卫星2的迂回信令路径。在高于10GHz的频段中，为了保持高可用性等级，常规的实践是放置冗余或分集站1b离开主站1约35km至100km。通过这样分开两个站，当例如由于降雨区靠近主站1引起在主站的大气衰减超过一定的值时，通信可转换到分集站1b。

可替代地，将主站1放置在不常降雨的沙漠地区，第二方法不需要分集站1b。

这些方法的任一个方法都不满意，而且二者都招致大的增加的费用。在第一方法中，硬件、实际财产和如果这些站是有人值守时可能的人员都应该是双份的。而且，必须安装一些机制用于链接主站1到分集站1b(例如，地下电缆、微波塔，等)。第二方法要求在一个地点中的站的结构、规定和维护，该地点或者不方便或者没有经济吸引力(例如，该站离PSTN连接太远，要求长距离迂回路程)。

通过选择具有最低衰减的通信路径，或者通过组合最低衰减路径能够实现增强通信容量，同时避免大衰减的路径。这个方法使通信信号强度最大和减小所要求的信号强度余量。即，不是在要求补偿大衰减路径的功率电平上发送，因此消耗相当大量的卫星功率，一个较好的方法是避免大衰减路径而采用较小衰减路径。为了实现这个技术，需要根据路径衰减的观察量做出决定。

在本发明人已知的先前的系统中，这样的决定是根据在网关的从一般放置在卫星上或通过该卫星的某一信源发送的信号的接收信号强度做出的。但是，这个方法的缺点是衰减信息只是瞬时知道，因此不能够执行链路分配和功率预算的短期或长期计划。

不考虑各种卫星功率控制技术，可参考以下美国专利：4991199，Saam，“保持来自卫星转发器的恒定输出功率的上行链路功率控制机制”；4752967，Bustamamte等人，“卫星通信功率控制系统”；5339330，Mallinckrodt，“综合蜂窝通信系统”；4752925，Thompson等人，“两跳共同放置的卫星通信系统”；5126748，Ames等人，“双卫星导航系统和方法”；5109390，Gilhousen等人，“在CDMA蜂窝电话系统中的分集接收机”；和5138631，Taylor，“卫星通信网络”。

还可参考在普通转让和许可的美国专利申请中公开的改善的功率管理技术：序号08/467209，申请日95年6月6日，标题“低地球轨道卫星通信系统的闭环功率控制”，发明人Robert A.Wiedeman和Michael J.Sites。

例如也可参考1993年Prentice Hall第二版第273～294页W.Pritchard等人的文章“卫星通信系统工程”，用于讨论各种噪声温度、传播系数和在RF链路设计中降雨衰减模型的应用。

本发明的第一个目的是提供实际确定由于降雨和其它天气有关的事件引起的衰减的存在和数量的改进的卫星通信系统和方法。

本发明的第二个目的是提供一个改进的卫星通信系统和方法，采用直接测量恶劣路径衰减电位，而不要求来自卫星或通过卫星发送的信号源。

本发明的教导提供的优点是能够操作卫星通信系统以便保持系统功率。

由本发明的教导提供的另一个优点是能够操作卫星通信系统以便根据网关、卫星和用户终端之间RF信号路径损伤的当前模型在本地或全球范围指定和分配资源。

根据本发明实施例的方法和设备，前述和其它问题克服了；而且目的和优点实现了。

本发明特别与使用GSO或NGSO卫星的卫星通信系统有关。本发明采用从各类信号中导出的数据导出大气相关的引起衰减事件的模型，以便计划系统资源分配使在用户终端与卫星之间闭合通信链所要求的功率量最小。所公开的方法用于模型化网关到卫星链路，以及公开用于模型化用户终端到卫星链路的方法。

本发明不需要采用分集天线站，但是不排除使用这样的站，通过测量实时地模型化大气干扰，预测要使用的“最好”路径，和定向在该站的天线以便使用最小衰落的路径和/或选择迂回路径避免显著的衰落。在分集天线站使用本发明改善了系统性能。

通过提供定向测量严重路径衰减的电位，本发明克服了现有技术中固有的问题，而不要求从卫星或通过卫星发送的信号源。使用本发明的教导可根据可能位于降雨衰减地方的外部测量和实时或接近实时地跟踪在风暴区内的降雨区活动，通过计算信号路径干扰的电位能够预计划卫星及卫星资源的分配。

根据本发明公开一个方法，用于操作一类型的卫星通信系统，包括多个地面站、多个卫星和多个用户终端。该方法包括步骤：在多个网关，产生大气相关的引起衰减结构的模型和/或位于每个网关的复盖区内的其它传播系数；从多个网孔的每个网关发送指示所产生的模型的数据发送给一个网关控制器；和在网关控制器产生网关命令，至少根据所接收的数据优先地分配卫星通信系统资源。

当结合附图阅读对本发明的上面提出的和其它特性在随后的本发明的详细叙述中变得更清楚了，其中：

图1A和1B分别表示常规的单个地面站或网关站和常规空间分集站；

图2A-2C表示各个卫星星座和它们相应的地面覆盖区之间的关系；

图2D是适于实现本发明的用户终端的简化方框图；

图2E是适于实现本发明的卫星的简化方框图；

图2F表示在用户终端和多个非地球同步卫星之一之间的通信链路上下雨网孔的影响；

图3表示使用在用户终端与网关之间经过多个地球同步或非地球同步卫星的主路径及迂回路径；

图4表示在图3中所示的路径上降雨的影响；

图5A和5B分别表示在一个网关上远地风暴与本地风暴的影响；

图6A和6B表示从沿着相对于网关和卫星的路径移动的风暴由小雨和大雨得到的衰减量；

图7是根据本发明网关站的简化方框图，即构成包括具有天气变换系统的多个卫星衰减控制系统；

图8-11表示模型化包括结构的天气相关的衰减的各个方面，诸如根据本发明的一个方面，的降雨区和与这些结构相关的各个三维衰减等值线的偏差；

图12是根据本发明具有与地面操作控制中心互连的多个空间分开的网关的卫星通信系统简化方框图；

图13A-13D是在说明经过一个或几个卫星闭合在网关与用户终端之间的通信链路或链路所要求的功率量有用的图；

图14-17是说明本发明的实施例有用的，采用用户终端信号产生变换和模化包括结构如雨区的天气相关的衰减的数据；和

图18表示本发明的一个方面产生下雨衰减的全球模型。

参见图2A和通过介绍，根据本发明的教导叙述了在诸如低地球轨道(LEO)卫星星座的NGSO卫星星座或高轨道星座(中地球轨道(MEO)和/或GSO星座)中用于预防和补偿信号路径损伤的技术，以便改善抵抗环境衰减，如由于降雨引起的衰减。下面的美国专利教导了LEO卫星星座的各个方面及相关的通信系统：F.J.Dietrich和P.A.Monte的美国专利5552798，96年3月9日出版，名称为“多径卫星通信链路的天线”；E.Hirshfield和C.A.Tsao的美国专利5422647，95年6月6日出版，名称为“移动通信卫星有效负荷”；E.Hirshfield的美国专利5504493，96年2月4日出版，名称为“具有幅度斜度的有源发送相阵天线”；R.A.Wiedeman和P.A.Monte的美国专利5448623，和5526404，分别于95年5月9日和96年11月6日出版，名称为“使用与地面通信系统一起工作的网络协调相关的卫星通信系统”；R.A.Wiedeman的美国专利5303286，94年12月4日出版，名称为“无线电话/卫星漫游系统”；和S.A.Ames的美国专利5233626，93年3月8日出版，名称为“中继器分集扩频通信系统”。这些美国专利公开内容全部供参考。

虽然本发明在下面主要叙述降雨衰减的内容，但是应当认识到，本发明的教导也适用于其它的传播影响。这些影响可能是但不局限于气态大气吸收，电离层起伏、法拉第旋转、变化的大气折射和降雨去极化。然而一般地讲，本发明的教导应用于大气相关影响所包括的RF信号衰减和这样衰减的模型化及以实时地或基本实时地和/或以预测的模式随后使用该模型补偿这些衰减。

在本发明的目前优选实施例中，LEO(NGSO)卫星星座包括卫星2，在高度≈1400km、偏离45°的8个圆平面中、每平面有六颗卫星10a相对轨道倾斜52°(这也可称为步行者星座)。为了优化覆盖效率，采用路径分集减轻本地障物影响，如树、高楼和山。路径分离要求在地面的用户终端在水平面上的10°以上的仰角同时看见两颗或多颗卫星。上面叙述的LEO星座提供在地球表面的大部分上多颗卫星覆盖。

图2A表示根据本发明的教导的卫星通信系统10的一般结构。卫星通信系统10包括一颗非地球同步轨道(NGSO)卫星或多颗NGSO卫星2，它们集合地称为卫星星座。这个星座可类似于上面所列作为参考的美国专利中叙述的星座，虽然本发明的教导不应看成只限于这个特定类型的LEO系统。NGSO卫星2的轨道在地球上非地球同步轨道12上。不需要有一颗以上的卫星2，但是，优选的配置包含许多卫星。每个卫星2有一个相关的地面覆盖区21。图2A还表示具有一颗或多颗GSO卫星3的地球同步(GSO)卫星星座，其轨道在地球上的同步轨道11上。同步轨道是卫星3相对于地面上的多个点不具有明显的移动的轨道。给定的GSO卫星3具有一个相关的地面覆盖区22，由于相对于非GSO卫星2高度的不同，该覆盖区22比覆盖区21明显地大。

应该指出，对于卫星3不必在GSO轨道，而实际上也可是非同步的轨道。例如，卫星3可在中地球轨道(MEO)。而且，典型地有一颗以上的卫星3提供对NGSO卫星2的全球或接近全球支持。但是，在任何情况下卫星3是在比卫星2更高的高度上。取决于用于给定卫星通信系统的哪种星座，NGSO星座或GSO星座可称为卫星通信系统10的空间段。

卫星的工作功率是必须控制的宝贵资源，因为在任何给定时间有有限量的可用功率。一般地讲，对于NGSO卫星系统，卫星星座可用的功率正比于在最忙峰值小时可支持的通信电路数，由于峰值小时在地球从一个时区到一个时区前进。这样，在任何时刻，在一个地区上的轨道运行的卫星根据电源系统的状态、覆盖该区的卫星的数量和可使用的频谱的数量可提供一定数量的通信电路。如果假定频谱数量不是一个限制因素，则可用卫星数和可用功率数量是两个决定因素。

现在参见用于说明NGSO系统的两个不同实施例的图2B及2C。在星座A中(图2B)，NGSO卫星2的覆盖区或区域21基本上不重叠，覆盖区21内的任何用户终端5不从一个NGSO卫星争用资源，而且所用的功率每个用户终端一个时间从一颗卫星得到。但是，在星座B(图2C)，覆盖区21基本上互相重叠，在重叠覆盖区内的用户终端5从两颗或多颗NGSO卫星2争用资源，在一个时间功率可从一颗以上的卫星2得到以支持单个用户终端的通信链路。对于图2B及2C所示的配置，两个方向链路的功率费用是重要的。

简要地参见图2D，在移动和便携配置中，用户终端5具有电池5a，它给包括用户终端控制处理器的数字部分5b和由发射机、接收机及相关的RF信号处理部件构成的RF部分5c提供电源。这各个部分的功能是能够经过天线5d建立和保持卫星上行链路34和卫星下行链路33，用于发送和接收话音和/或数据通信。

再参见图2E，NGSO卫星2具有电池2a，它通过功率控制电路2c从一个或几个太阳能板2b进行充电。当太阳能板2b不提供功率(在漆黑期间)时，数字部分2d和RF部分2e的工作电源必须经过功率控制单元2c从电池2a提供，通过合适的天线2f建立和保持网关上行链路31、关下行链路32和用户终端链路33及34。对于采用通信链路和/或链路电源的星载信号处理的实施例，认为数字部分2d包括一个合适的数字数据处理器和任何要求的支持电路，诸如存储器，解调器，调制器等。

在图2D及2E两种情况中，重要的是小心地控制从电源系统电池5a及2a取得的电流量，还要使电池和电源系统的重量和体积最小。对于NGSO卫星2，使太阳能板2b的重量及体积最小也是重要的，因为太阳能电源发生器制作和发射是昂贵的。由于发射卫星的费用是要升起的重量的强函数，以瓦特和瓦特—小时为单位的可用功率可以合理体积的电池得到，和太阳能板在很大程度上决定卫星通信系统的财政生存能力。

为了减小用户终端5的电池5a的重量和减小卫星电源系统(2a-2c)的费用和重量，只发送闭合RF链路33和34到用户终端5所需的最小功率是有益的。由于链路33和34经受各种损害，需要不同的功率量克服这些损害。损害的具体特点取决于工作的特点、发送的系统调制类型和用户终5与卫星2之间的倾斜范围。应该指出，在NGSO卫星系统中，由于卫星2在上空移动时倾斜范围是恒定地变化的。可能经历的一些而不是全部损害包括由于叶片吸收及衍射引起的损害、由于高楼阻挡或其它障碍物在任何频段引起的损害，以及本发明最感兴趣的由于下雨衰减在约3Ghz以上频段引起的损害。

此外，如果所有用户终端传输控制在一定电平，与损害、倾斜范围及其它变化无关，则一些类型的信号调制最有效地工作。体现这个方式的一类信号调制是使用码分多址的扩频或(SS/CDMA)。在SS/CDMA中，系统目标是使在一定频道中发送上行链路信号34的所有用户终端5为接近地与在卫星2收到的一样功率流量密度。保持用户终端5在与该卫星收到的相同或最小功率电平的功率控制系统与调制方案、损害或所选的频段无关。

现在参见图3，更详细地示出用户终端5、地面站或网关6及7和具有空间段的链路单元。在NGSO卫星2或GSO卫星3的覆盖区21内至少有一个但一般有很多个用户终端5。用户终端5经过到第一NGSO卫星2或到第一GSO卫星3的RF链路双向通信，这两卫星在下面统称为卫星50a。卫星50a是在到卫星馈送链路31a和馈送链路32a的网关上面的轨道中，而且是在卫星到用户终端下行链路33a和用户终端到卫星上行链路34a的轨道中。这些信号可在到NGSO卫星2、GW-NGSO6的覆盖区21内的网关6的卫星50a发送，或者经过到GSO卫星3、GW-GSO7的覆盖区22内的网关7的GSO卫星3发送。到GWN-GSO6或GW-GSO7的下行链路选路到单个天线或多个天线，因此到网关电子设备8，它又通过外部连接给外部网络9如公共交换电话网(PSTN)和/或给专用网提供连接性。替代地，用户终端5可接到它们自己而不接到网关。

虽然下面本发明描述经过GW-NGSO6接到外部网络9(如PSTN)的NGSO卫星2系统的内容，但是应该懂得，本叙述也适用于GSO卫星3的应用，以及接到整个内部通信网而不接到外部网路9的卫星通信系统。例如，网关电子设备8可接到与政府或公司实体相关的一个限制的网络，和不提供外部接入。

现在继续叙述图3，在任何给定时间有可用于与用户终端5通信的一颗或几颗迂回卫星和迂回路径。这些路径可用于增加用户终端的抗衰落能力，衰落是由传播效应引起的，例如由在5Ghz以上频率的下雨衰减引的衰落，这种衰落在10GHz以上变得更加严重。为了避免使用天线站分集，如图1B所示的，最好采用这些迂回路径。在图3中通过例子示出两个迂回卫星50b和50c，到和来自用户终端5的下行链路信号33a及上行链路34a信号可同时地或单独地发送。因此迂回卫星50b和50c提供迂回信号路径40。取决于该路径指向哪个卫星(50a、b或c)，这些路径可指定为31(b或c)、32(b或c)、33(b或c)和34(b和c)。一般地上行链路信号31a、b或c通过操纵网关6的天线1a分别所希望的卫星50a、50b、50c。但是，用户终端5也可引导其上行链路信号34到特定的一个卫星50a、50b和/或50c。

在任何给定时间，任何一个信号路径可被大气或其它传播效应衰减，如降雨衰减。在图4中示出路径31a和31b被风暴云14引起的降雨衰减所衰减。虽然服务网关6的整个地区由于下雨被衰减，但是一般地讲，下雨衰减在一些方面最大。在图4中，示出到卫星50a、50b和50c以及到用户终端5的各个路径，在到卫星链路31(a、b和c)和32(a、b和c)的网关具有降雨衰减。可以看到，在一条路径上的衰减可能比在另一条路径上更严重(如路径31a对路径31b0，而且在又一条路径(如路径31c)可能不存在衰减。

下雨衰减是由于信号通过“雨区”引起的。一般地雨区与多云区或密云区的地区一致。应该指出，在地球表面“降雨”本身不是必要的。在任何情况下，“雨区”14a包括各种雨和湿度等级。在任何路径的衰减量是仰角、雨区大小、雨量mm/小时和其它效应如由下雨等引起的起伏的函数。

例如，如图5A和5B所示的，可参考天线站的方位视图。图5A表示包含雨区14a的风暴14远离天线站或网关6放置的情况。在这种情况下只有到卫星50a的路径被衰减，而至卫星50b和50c的路径不受风暴影响。如图所示的，到卫星50a的路径通过雨区，因此经受最大的衰减。稍后时间雨区14a可能己移开，因而到卫星50a的路径经受小的衰减，但是相对于到卫星50b和50c的路径仍受到衰减。图5B表示风暴直接在网关6上的情况。在这个情况下所有路径都被衰减。但是，由于雨区14a的移动，衰减量随时间变化。

关于本发明，哪个情况应用(图5A或5B)不是重要的，虽然每个应用的性能稍微不同。一般地讲本发明应用于这两个情况。

典型风暴事件视图示于图6A。在这个例子中示出了位于大区域小雨的地区和单个大雨区14a的三个天线网关站6。在该时刻有三个卫星50a、50b、50c，它们由在站6的三个天线1a跟踪。卫星50可相对于站6的地面坐标、风暴14和雨区14a移动，或者如在同步卫星的情况下，可固定在相对位置。在网关天线1a的接收信号强度随时间作为风暴14及雨区14a的强度和位置以及在轨道上卫星运动的函数变化。在所示的例子中，也参见图6B，示出到卫星50c的路径是晴朗的并且将在一些时间仍然晴朗，取决于风暴前方的速度。由于风暴必引起这路径的衰减在这时被认为是零。在相同时间卫星50b的路径被衰减与小雨相同的量。由于卫星运动和仰角，对到卫星50b的路径的衰减值(NGSO卫星的情况)随时间变化，通过该雨、风暴14沿风暴路径移动和雨密度改变，它暴露较长(或较短)路径。到卫星50a的路径也被衰减。其路径以类似于50b路径的方式被衰减，除了该信号通过重雨区14a的期间外，在该时间遭受附加衰减(在图6B指定为ARc)。应该指出，到卫星50b和50a的路径的小雨衰减是不同的，主要是由于仰角的不同，因此RF信号必须通过风暴14传播较长距离。

如前所讨论的，通过选择具有最低衰减的路径或者组合最小衰减路径增强了通信能力，同时避免大衰减的路径。这个方法使通信信号强度最大并且减小所要求的信号强度余量。即不在要求补偿大衰减路径的功率电平发送，因此消耗相当数量的卫星功率，优选的方法是避免大衰减的路径而使用低衰减路路径。为了实现这个技术，必须根据路径衰减的观察量作出决定。

在本明人已知的已有系统中，这些决定是根据在网关6从一般位于卫星上或通过卫星的一些RF信源或信标接收的信号强度作出这些决定。但是，这个方法的缺点是衰减信息只是瞬时知道，因此消除了执行链路分配和功率预算的短期或长期计划的能力。

作为一个例子，考虑在使用具有重叠覆盖的卫星配置(如在图2c中)的SS/CDMA系统中的28GHzKa频段的卫星下行链路上的降雨衰减。应该指出，所讨论的原理也应用于其它频率、链路、损害类型和系统调制技术。

这方面参见图2F。系统10试图链接两个NGSO卫星NGSOSAT-1和NGSOSAT-2与用户终端5。如图2F中所示的，用户终端5以功率P同时向两个卫星发送信号。在用户终端5从两颗卫星接收的信号在用户终端5中相关地组合形成单个复合信号。这方面可参考上面参考的S.A.Ames美国专利5233626，93年3月8日出版，名称为“中继器分集扩频通信系统’。从用户终端5发送给两个卫星的信号的最后目的地可能是NGSO网关6，GSO网关7(经过GSO卫星3)或另一个用户终端5。在任何情况下，在NGSO卫星2必须有一定的接收信号质量，以便在最后目的地取得希望的结果。

如图2F所示的，上行链路33a之一，或许还有下行链路34a受到雨区14a的衰减。在NGSO SAT-1收到的功率P(NGSO SAT-1)小于希望的电平是因为这个衰减(可知道，NGSO SAT-1还同时从其它用户终端与接收可能受损害或者可能不受损害的上行链路)。由于知道出现这个损害和损害的程度，系统可只补偿这条链路(例如只补偿链路34a)，而不管未受影响的其它用户终端。因此能量保存了和卫星成本及重量减少了。在上行链路34a上从该用户终端来的功率可择优地对着NGSO SAT-2传送，这样保存了电池和链路功率。

下面接着叙述本发明的目前优选实施例，用于在一个网关，或者NGSO网关6或者GSO网关7的多颗卫星衰减控制。

图7表示本发明目前优选的实施例。除了天线1a和网关电子设备8之外，还提供具有三个主要单元或部件的一个多卫星衰减控制系统(MSACS)100。这三个部件的第一个部件是气象雷达系统(WRS)101，或者能够测量方向及仰角。位置、雨区和/或暴风雨的大小及形状的任何其它合适的系统。第二个部件是一个衰减电位信号处理系统(APSPS)102。第三个部件是一个网关天线控制电子(GACE)单元103。系统使用任何合适气象雷达系统101进行工作以这样的方式发送RF能量的脉冲串：从暴风雨14或暴风内的雨区14a接收的反射雷达信号可表征为位置、距离，而如果可能的话，表征来自WRS101的强度。目前己知的合适系统由在机场的交通量控制人员用于以数字方法模拟出的强度与位置和在接近机场的恶劣天气情况。WRS101的工作频率可以是但不是必须是与到和来自卫星2或3(如卫星50a)的通信信号相同频段。即，WRS101的工作频率可以是在与指定给气象雷达或其它天气预测设备不同的频段。

根据本发明的教导，WRS101和相关部件使用如下。WRS101以一个方式发送信号以便观察网关天线站6周围地区。WRS101可使用常规机械的、旋转雷达天线系统、相阵天线系统或任何其它合适的装置从包含网关6的地区得到天气相关的信息。得到的数据传送给APSPS102，它根据WRS101提供的数据构成云或暴雨和/或雨区的机械模型。图8表示由几个云、暴雨或雨区14a的合成衰减数据的APSPS102导出的机械模型的表示法。这个模型然后传送给GACE单元103，在这里计算信息并在如何最好的优化到网关6覆盖区6a内的用户终端5的通信能力基础上作出决定。例如，简要地参见图6A，可作出决定使用路径50c而不用路径50a和50b。

在6ACE单元103内，制定卫星几何图形的短暂数据的时间历史，以便进一步预测和规划到受暴雨影响的用户终端5的优化卫星传输。

再参见图8，在这个例子中，来自网关6的信号沿着路径31a、32a传向卫星50a。来自WRS101的给定降雨衰减云区或雨区的数据由APSPS102进行处理和使用矢量RCl(1)(角度1、角度2和距离d1)、矢量RCl(2)(角度1、角度2、d2)等等叙述一系列的点作为RCl(1)、RC、(2)、RCl(3)、…至RCl(n)。然后这些点使用计算机辅助设计程序或固态模型程序连接到有线帧或代表雨区14a、云或暴雨的固态模型结构。类似地，其它的下雨衰减(云)结构RC2(1…n)…至RC(m)(1…)同样地构成并且利用APSPS102绘出三维图。

接着，参见图9，每个结构(RCi)的各种衰减强度的层或壳层15可以构成，如只示出结构RCl那样。其它结构RC2至Rc(m)的其它壳层可用类型方式构成。

得到的RCl结构则变为：

RCl(“a”dB)、RCl(“b”dB)、RCl(“c”dB)、…至RCl(“x”dB)；式中“a”、“b”、“c”至“x”代表衰减的不同电平，在图9中表示为

RCl(5dB)、RCl(10dB)和RCl(15dB)。

如图10所示的，从可得到的数据构成各种dB电平的复合衰减等高线。然后这些等离线电平壳层变为到GACE单元103的输入数据用于做出有关传输策略的决定。在图10的例子中清楚地示出，对通过等高线图中“低谷”看得见的卫星传送的信号比通过严重衰减区域的信号31a、31b经受小得多的衰减，因为存在图6-9所示的一个雨区14a。

因此使用上述大气模型实时地或接近实时地选择“最好”的通信路径，以使避免单条链路的严重衰减。

进一步根据本发明，存储在APSPS102的数据序列用于制作严重衰减区或雨区14a的跟踪历史曲线图。历史曲线图不仅可用于预测未来的衰减值，而且还可用于结合其它的播效应如天空噪声、来自静止和活动太阳的噪声以及大气效应与仰角关系，提前规则哪些卫星引导通信链路通过。

例如，图11表示在具有15dB衰减的时间0(T＝0)时RCl(1)测量衰减点的雨区14a。在时间X之后，在T＝0+X，雨区点RCl(1)己移到具有新的RCl(1)矢量位置的新地点(在T＝0+X的角度1，在T＝0+X的角度2和在T＝0+X的距离d1)。另外，在第二(后者)位置的预测衰减与在第一位置(即T＝0)的衰减相同、更大或更小。如果需要的话，根据例如从时间T＝O-X的衰减等高线的观察的实际变化，可构成新的或修改的衰减等高线。例如，如果通过由WRS101进行的测量观观察到雨区14a随着时间变弱或增强，因此调节在T＝0+X的雨区14a的衰减等高线。以相类的方式，如果确定雨区14a的地面速度随时间递增或递减，因此调节在T＝O+X的雨区的预测位置。

应该指出，NGSO卫星星座的各个卫星2也在T＝O和T＝O+X之间相对网关6和用户终端5运动。因此由APSPS进行的规则指示NGSO卫星2的运动相对于下雨衰减等高线的预测运动。

衰减等高线数据及其时间历史是下一个通过GACE单元103，GACE单元103根据这个数据做出有关如何选择可用卫星使通信能力和卫星资源的利用率最大的决定。

如图11中所示的，对于多个网关6(和/或7)的典型情况，这个信息经过数据线304，305发送到中心位置，诸如地面操作控制中心(GOCC)300，进一步优化整个卫星星座功率利用率。

例如，图12表示经受来自多个暴风雨系统14和14’衰减的、存取多个卫星星座(2或3)的多个网关(指定的A-D)的配置。暴雨系统14和14’可能分开几百或几千公里，取决于网关A-D的每个网关的放置。例如，暴雨系统14可位于巴西上空，而暴雨系统14’可位于印度尼西亚上空。网关A-B利用数据线304和305接到GOCC 300。关于这方面还可参见图18。

根据本发明的教导，如图7所示的，网关A-D各包括本地多个卫星衰减控制系统(MSACS)100。每个MSACS产生衰减等高线信息，该衰减等高线信息被处理并且经过数据线304发送到GOCC300。GOCC300可包括互连到主GOCC的多个地区子GOCC，或者GOCC300的功能可在一个站集合。在任何情况下，衰减数据输入到星座资源利用规则系统(CPUPS)302，该CPUPS302编辑该衰减数据和提供一个网关一个网关的主要利用信息。从该图的例子中己清楚了，网关A经受由暴雨系统必引起的衰减，而网关B处于晴朗天气中和根本没有衰减。网关C及D经受随暴雨系统14’变化的衰减量(在这个例子中网关C小于网关D)。

在CRUPS302己得到衰减数据(可能由始发网关预处理)之后，它比较各个网关的通信需要和进行由各个网关A-D存取的整个星座利用率的优化。这个优化包括根据从每个MSACS100接收的时间历史数据接近实时地瞬时定向以便优化和未来规则。然后来自CRUPS302的决定和未来规则输入给星座控制与资源分配系统(CCRAS)301，CCRAS301组合这个信息与从其它信源导出的其它信息，其它信源诸如目前的和/或预测的通信业务需求等。然后CCRAS301经过数据线305发出命令给网关A-D。这些命令可能是实际的天线利用率命令或者更一般的指令，诸如带宽、信道数和可使用的对卫星功率的限制。如果使用这些一般命令，则每个网关A-D利用它自己的有关暴雨系统等高线的信息与来自CCRAS301来的命令组合，更好的优化星座功率可用性以满足它相关的用户终端5要求的需求。

举例来说，如图12中所示的，网关B上空的卫星没有经受任何重大的暴雨相关的衰减，而网关C和D上空的卫星经受暴雨相关的衰减。假定卫星运动在图12中是从左到右，则GOCC300知道在网关B上空的卫星将在X分钟内进入网类C的覆盖区。基于从网关D的MSACS100接收的信息，GOCC也知道暴雨14’的强度很可能增加，而且很可能在X分钟内还将移入网关C的覆盖区。然后GOCC300规则当它们进入网关C的覆盖区时对卫星的增加功率要求。这个规则可包括发送一个命令给网关B以便选择给哪些可看到的卫星加载，或者如果需要允许，只给具有通信业务量的一个特定的可看到的卫星轻加载，因而在该卫星或几个卫星进入网关C覆盖区时保留这个卫星或这几个卫星的功率。对于用户终端5可被指定多个卫星分集的情况，这个规则也可包括对由网关B服务的用户终端5降低分集电平至某个最小可接收电平，因而进一步减小卫星负荷和保存卫星功率。这各种决定最好还考虑预期的通信业务量。举例来说，减少由网关B服务的用户终端5的分集电平的决定在卫星进入网关C的覆盖区时受预期的通信需求的影响。如果在X分钟内预期需要与峰值通信需要期间一致，则可使用所有可用的措施保存卫星功率，而如果在卫星进入网关C的覆盖区时预期在X分钟内的预期需要是最小的，则可给网关B命令只是最少的或甚至没有功率保存措施。因此可以看出，使用本发明至少基于在远端地点预测的天气相关的信号衰减能够进行优先通信链路分配和控制。虽然这个例子使用以分钟的时间表示，实际上决定过程可仅由决定时间和所要求的时间限定以获得必要的数据，因此自然可以是子秒。

在本发明的另外实施例中，使用由WRS101产生的天气雷达数据的替代方案是使用来自与地球保持固定不动的轨道的环境卫星(GOES)的NASA下行链路数据和/或来自国家海洋与大气所(NOAA)来的其它卫星数据。这些卫星产生严格的天气观测，以及云结构，和可用于建立在特定网关站周围的天气相关的模型的大气探测数据，这是以与上述气象雷达数据非常相似的方式，还可使用气象雷达与卫星数据的组合。

现在参见说明控制网关功率方法的图13A-13D，在逐条链路的基础上或者作为各链路的和或者在单条链路基础上又驱动到每颗卫星2的各个链路输入。从网关6发送给用户终端5的功率P经过两颗不同的NGSO卫星(SAT-1和SAT-2)在两条路径上接收。所前所指出的，由于损害在每条路径上的信号可为不同的强度。在图13A中，示出了到卫星通网关6链路的一个典型的用户终端5。现在考虑一个简单的中继卫星或弯管(bent pipe)转发器(非星载卫星处理)作为一个例子，网关6以功率P发送馈送链路给卫星(SAT-1)，网关6己确定必须在该用户终端5以一定的Eb/No闭合该链路。这个功率P可包括用于克服链路损害的一些余量。馈送链路的接收又使SAT-1产生到用户终端5的功率P’，该功率P’是以一定的Eb/No和具有或不具有某个附加余量闭合该链路所必须的。

应该指出，对于一个星载处理实施例，对一个或两个链路方向，P’需要的功率可在该卫星本身计算或者确定，而且在网关6不必知道。

如果使用两颗卫星发送信号，然后在用户终端5相干地组合这些信号，根据图13B，功率P和P’可在两颗卫星之间分离如下：

卫星1的P(馈送)＝P(馈送)/X

卫星2的P(馈送)＝P(馈送)/Y和

卫星1的P’(用户)＝P’(用户)/A

卫星2的P’(用户)＝P’(用户)/B在这里，P(馈送)是将该链路只与没有损害的一颗卫星闭合的功率，

P’(用户)是将该链路只与没有损害的一颗卫星闭合的功率，

X＝从网关6到SAT-1的链路上的功率减小因素，

Y＝从网关6到SAT-2的链路上的功率减小因素，

A＝从SAT-1到用户终端5的链路上的功率减小因素，和

B＝从SAT-2到用户终端5的链路上的功率减小因素。

用户终端5从这两个(或多个)卫星接收信号和相干地结合这些信号，减小每条链路要求的功率至所需的最小值。X、Y、A和B的值不必相同。如上所述，当由MSACS100观察到链路损害时，卫星使用的策略和用于功率减小因素的值定义为：调节发射机功率以便继续闭合该链路与最小要求的功率。

作为一个例子，参见图13C，从网关6到SAT-1的链路降低“n”dB。在这种情况下，给网关6几个选择。在第一选择中，网关6可增加到SAT-1的馈送链路的功率P，因此根据下式保持整个链路质量：

P(馈送SAT-1_新)＝P(馈送SAT-1)/[X-(Z)]式中Z＝减小X的增量功率因素，因而增加P(馈送)补偿视在降雨衰落。这个方法可在网关6中用于发射机功率限制。

在第二选择中，网关6可使SAT-1增加卫星至用户链路的功率补偿来补偿的并且由降雨衰落减小的P(馈送)的减少。但是这不是由于SAT-1上卫星功率使用率增加要求的最佳解决方案。这些信号的卫载处理的使用给出附加的选择，并且引入本发明供参考。

在第三选择中，网关6根据上述第一选择增加P(馈送)链路的功率，直到达到网关发射机极限：

P(馈送SAT-1_断)＝P(馈送SAT-1)/[X-(Z)]，式中Z＝减小X的增量功率因素，因而增加P(馈送)补偿视在下雨衰落。然后网关6命令天线服务SAT-2增加功率：

P(馈送SAT-2_新)＝P(馈送SAT-2)/[Y-(Z’)]，式中Z’＝减少Y的增量功率因素，因而增加P(馈送SAT-2)补偿到SAT-1的链路上的降雨衰落。这个方法也可用于网关6中的发射机功率限制。来自两颗卫星的信号在用户终端5组合，例如以便满足规定的每比特能量噪声比，帧差错率或者码元差错率要求。

在第四选择中，根据图3D，由于在该链路上降雨衰落的严重性，网关6可能完全地放弃到SAT-1的链路，因而使该频率空闲并且允许使用这频率用于其它目的，诸如由不经受下雨衰落的另一个网关6’使用。

可以认识到，根据本发明的教导预测、规划和避免大雨衰减的能力能够优化卫星星座的使用和进一步用于保存卫星功率。

本发明的教导至少可以两个方式实现。第一方法假定衰落在用户终端5的发送和接收频段中是彼此相反的，因此只要求单条链路规则以避免大衰减。第二方法单独地控制每个相应频段中分开的上行链路和下行链路，因此不要求对上行链路34和下行链路33的衰落深度作任何假定。

可以给从用户终端5到该卫星的上行链路34模型化的另一个方法提供增强功率的性能和精度。这个方法一般假定对于从网关6至该卫星的上行链路31和对于从用户终端5至该卫星的上行链路34的链路衰落是不相同的。这个假定一般是正确的，在于由于上行链路31和上行链路34之间的频率分开、几何形状和雨区位置的不同，衰落深度将不相同。此外，网关上行链路31的衰落同时影响连接到同一卫星的所有用户终端5。另一方面，由于到该卫星的用户终端上行链路34的衰落只影响那个用户终端，通常不影响任何其它用户终端或到卫星链路31、32的网孔。

关于这方面可参考图14，假定在网关6的覆盖区6a中分布着很多用户终端5。用户终端5在相同时间经过许多卫星接入卫星通信系统10，或者可经过一颗或几颗卫星传送它们的信号。在图14中可看到一些用户终端信号被降雨衰减衰落3而其它的信号没有衰落。例如，用户终端5’受到雨区14的影响，用户终端5”受到雨区14a’的影响，而其余的用户终端5链路33、34不受这些大气衰减源的影响。而且在这个例子中，网关链路31、32不受下雨衰减的影响。

根据本发明的一个方面，当用户终端5要求业务时由在用户终端5的网关6进行位置定位。这样，在业务区6中各用户终端5的位置的纬度和经度是己知的。对于在业务区内便携的用户在一个呼叫一个呼叫的基础上可知道该位置。还知道卫星短暂的信息以及网关6的位置。因此，根据从这些卫星来的单个接收信号变换得到的衰落深度和位置，能够变换由于在用户一卫星一网关链路上观察到的衰减得到的云的格式和雨区。由于卫星和衰减相对于相对固定的用户终端5及网关6运动，所以类似于上面相对于图8-11所述的那样可产生几何形状的图。同样地，可以用相同的方式进行用户终端天线5d的控制。

此外，可使用卫星星座增强衰落等高线数据。例如，参见图15A和15B，示出了扩展图14的几何形状的两个卫星系统。由于各个用户终端5同时清楚看到(或较少衰落的看到)一些卫星，和对于其它卫星严重地衰落，从用户终端5的整体观察整个衰落图提供了当前衰落现象整个性质的增强视图。

例如，参见图15B，考虑接入网关6的两个用户终端A和B。用户终端A处于一个位置：其链路33、34对SAT-1是清楚的(无衰减)，而对SAT-2被阻挡了(大衰减)。用户终端B处在一个位置：其链路33、34对SAT-1被阻挡了，而对SAT-2是清楚的。当然，也可能是这样的情况：到“清楚”卫星的链路可能不是完全清楚的，而是在较小程度上被阻挡了。由于所有的位置和整个几何形状，以及从用户终端A及B到这些卫星的仰角该网关6是知道的，网关6可计算雨区14a’位置的确定或一些其它深度落区。

此外，如在图16A-16D中已知道的，通过观察在时间(T1-T4)的这个衰落现象，以与上面对图7的MSACS100所进行的本发明的叙述非常相同的方式制定一个历史。在图16A-16D中，图14雨区14a’运动的历史记录做成雨区14a’进入和通过网关6的覆盖区6a。不仅是以这个方式可确定雨区14a’的方向、速度、大小和仰角，而且也可确定图10中所示类型的衰落分布或等高线图。雨区14a’等高线图和整个雨区模型的精度及分辨率随在覆盖区6a中工作的用户终端5的数量的函数增强。

仅仅根据雨区14a’的这个模型可做出系统的资源分配规划，或者这个模型可结合使用和/或用作对从WRS101接收的数据和/或基于卫星的天气信息的精确校验。使用这个雨区数据，网关6可发给用户终端5有关发射机功率和/或优选链路的指令，或者在星载处理的情况下可利用在卫星上计算的信息给用户终端5发指令。

图17表示本发明的一个实施例，其中有多个网关在工作，因此用户终端每次经过多个卫星可连接一个以上的网关。这种安排提供在用户至卫星和网关至卫星链路上有关下雨衰落位置的更进步的信息。

更具体地讲，图17表示一个方法，其中网关至卫星链路可用于接收附加的信息并发送这些信息到其它网关。例如，网关B通过SAT-3和SAT-4为在网关A的服务区6a中的用户终端A和B提供辅助路径。在这个例子中，网关A总是知道用户终端A与SAT-2之间的主路径是清楚的，用户终端B与SAT-2之间的主路径是衰落的，和网关6与两个用户终端A及B至SAT-1之间的路径是清楚的。网关B经过数据网络304发送有关辅助路径的信号强度的附加信息给网关A(和任选地给GOCC300)。例如，网关B将报告该辅助路径在用户终端A与SAT-3之间是衰落的，和在用户终端B与SAT-3之间的辅助路径是清楚的，但是到SAT-4的辅助路径是衰落的。因此，网关A从网关B得到关于雨区14a的大小、仰角和衰落等高线的附加信息。还可确定在一个时间期间的雨区运动的速度和方向。例如，假定雨区14a一般向着SAT-2的方向运动并且增强。在这种情况下网关A可观察它到SAT-2的链路以及用户终端B与SAT-2之间的主链路的相对恒定链路衰减。但是，在若干分钟之后网关B将报告由于雨区14a清除了用户终端B与SAT-4之间的视线，用户终端B与SAT-4之间的辅助链路的衰落减小了。很明显，这个附加信息对网关A和/或对GOCC300在确定雨区14a的特征和预测这个雨区对该网关覆盖区通信的未来影响是有价值的。

应该指出，图14-17所示的本发明的实施例采用该用户终端信号直接用于产生变换及模型化天气相关的衰减一包括结构如雨区14a的数据。即，这个实施例不使用分开的发射机或波束，如位于地面或在卫星上的常规波束。

在本发明的另一个应用中，能够分开地计数通常通过组合两个效果如被下雨衰减的信号而模糊不清的信号传播效果。考虑在相同信道上工作的两个用户，他们的信号线性地正交极化。也就是说，第一信道是垂直极化而第二信道是水平极化。重要的是保持正交，以使从第二信道进入第一信道的噪声最小。在晴朗的空中，这是通过天线设计保持的，它具有一定的规定的极化“纯度”。但是，如果在下雨，信号被衰减。通常这个衰减是由雨点直接吸收的组合，和在该信道中增加了噪声，这是在相同频率的第二信道中极化信号的去极化产生的。根据本发明的一个方面，能够在该网关测量由下雨引起的信号去极化并且比较这些测量与前面晴朗天空的测量或者在晴朗时到卫星的瞬时测量。以这个方式可对包含雨水的去极化进行补偿，诸如调节天线馈送机构的旋转或调节接收或发送天线的相位和幅度，以便补偿由信号的去极化引起的衰耗。传播效应的各种组合可用本发明的方法分开和单独地补偿。

检测一个信道中噪声的增加，例如由于从正交(去极化的)信道泄漏入信号能量的信道引起的码元、字或帧差错率的增加，这也在本发明的范围内。噪声的这个增加则可与由于下雨引起的去极化的数量相关并进行合适的补偿。虽然以线性地极化的信号的内容进行叙述，采用园极化的RF信号也在本发明的范围内。

如上所指出的，所叙述的并引用在这里供参考的所有频率、带宽等等只是一个特定系统的代表。其它频率和频段可以无需改变所讨论的原理地应用。此外，本发明的教导不是只限于所讨论的卫星数量、仰角、高度、网关天线等。例如，在LEO星座10中相应减小的覆盖区可使用小于48颗卫星。

此外，参见图7，WRS101不必与网关6一起放置，而可放置在遥远地点。在这种情况下在WRS101的位置与该网关位置之间进行适当的变换得到相对于网关6的雨区等的位置。此外，对于服务大地理区域的网关，从位于该网关的覆盖区内的多个WRS101来的天气相关的数据可由网关6输入和处理。

还应该指出，本发明的教导不限于只与基于雷达或类似的系统一起使用以获得天气相关的数据。例如，来自基于空间的闪电传感器系统和/或基于地面的风剪切传感器系统的数据可用于补充其它天气相关的数据，假定发现存在闪电和/或风剪切与衰减—包括天气结构如雨区相关。

本发明可用于研制实时的或基本上实时的RF信号衰减的全球模型，如图18所示的，因为可使各个网关(GW)信息经过包括数据线304及305的地面数据网络可供GOCC300使用。本文中的全球模型意味着该模型至少包括在大部分地球的人口居住内的地球的那些地区。

因此，虽然本发明己具体地示出了并且对其优选实施例进行了叙述，但是本领域的技术人员懂得，在不脱离本发明的范围和精神的情况下可在形成和细节进行改变。

Claims (24)

1、操作一种类型的卫星通信系统的方法，该类型卫星通信系统包括至少一个地面站、至少一颗卫星和多个用户终端，该方法包括步骤：

产生位于该地面站的覆盖区内的大气相关的、RF信号衰减一产生结构的一个模型；和

根据所产生的模型至少分配地面站、卫星和用户终端资源之一。

2、根据权利要求1的方法，其特卫在于产生一个模型的步骤包括从雷达系统输入大气相关数据的起始步骤。

3、根据权利要求1的方法，其特征在于产生一个模型的步骤包括从卫星观察系统输入大气相关数据的起始步骤。

4、根据权利要求1的方法，其特征在于产生一个模型的步骤包括从由该地面站和另一个地面站的至少一个地面站接收的用户终端信号产生大气相关数据的起始步骤。

5、根据权利要求1的方法，其特征在于产生一个模型的步骤包括：产生该结构的三维衰减等高线图的步骤，和更新该等高线图以便反映该结构随时间演变的步骤。

6、根据权利要求1的方法，其特征在于还包括发送指示所产生模型的数据给地面站控制器的步骤，其中该地面站控制器从多个地面站接收指示所产生模型的数据，和其中该地面站控制器至少根据所接收的数据分配卫星通信系统资源。

7、根据权利要求1的方法，其特征在于还包括发送指示大气相关衰减一包括结构的数据给地面站控制器的步聚，其中该地面控制器从多个地面站接收这样的数据和其中该地面站控制器产生由于大气效应引起的RF信号衰减的全球模型。

8、用于管理在一种类型的卫星通信系统中的功率消耗的方法，该类型的卫星通信系统包括至少一个地面站、至少一个卫星和多个用户终端，该方法包括步骤。

从雷达系统和卫星观察系统的至少一个系统输入大气相关的数据；

从该大气相关的数据产生位于该地面站的覆盖区内的RF信号衰减一产生结构的一个模型；和

根据所产生的模型分配通信链路和链路功率的至少一个。

9、根据权利要求8的方法，其特征在于产生一个模型的步骤包括从由该地面站和个地面站的至少一个地面站接收的用户终端信号产生大气相关数据的起始步骤。

10、根据权利要求8的方法，其特征在于产生一个模型的步骤包括：产生该结构的三维衰减等高线圈的步骤，和更新该等高线图以便反映该结构随时间演变的步骤。

11、根据权利要求8的方法，其特征在于还包括发送指示所产生模型的数据给地面站控制器的步骤，其中该地面站控制器从多个地面站接收指示所产生模型的数据，和其中该地面站控制器至少根据所接收的数据分配卫星通信系统资源。

12、根据权利要求8的方法，其特征在于还包括发送指示RF信号衰减一包括结构的数据到地面站控制器的步骤，其中该地面站控制器从多个地面站接收这样的数据，和其中该地面站控制器产生由于大气效应引起的RF信号衰减的全球模型。

13、操作一种类型的卫星通信系统的方法，该类型卫星通信系统包括多个地面、多颗卫星和多个用户终端，该方法包括步骤；

在多个网关，产生位于每个网关覆盖区内的大气相关的衰减一产生结构的一个模型；

从多个网关的每个网关给网关控制器发送指示所产生模型的数据；和

至少根据所接收的数据在该网关控制器产生网关命令，用于优先地分配卫星通信系统资源。

14、根据权利要求13的方法，还包括在该网关控制器产生由于大气效应引起的RF信号衰减的全球模型的步骤。

15、一种卫星通信系统，具有至少一个地面站，至少一个卫星和多个用户终端，所述系统还包括在所述地面站中的一个数据处理器，用于产生位于该地面站覆盖区内的大气相关的RF信号衰减一产生结构的一个模型；所述数据处理器还能够根据所产生的模型分配地面站、卫星和用户终端的至少一个。

16、根据权利要求15的系统，其特征在于该地面站具有接到产生大气相关数据的装置输出端的一个输入端。

17、根据权利要求16的系统，其特征在于所述产生装置从由该地面站和另一个地面站的至少一个地面站接收的用户终端信号中产生大气相关的数据。

18、根据权利要求15的系统，其特征在于所述处理器产生该结构的三维衰减等高线图。

19、根据权利要求15的系统，其特征在于还包括一个地面站控制器，双向地连接到所述地面站，用于接收指示所产生模型的数据，其中所述地面站控制器从多个所述地面站接收指示所产生模型的数据，和其中该地面站控制器包括给所述多个地面站产生命令的控制装置，至少根据所接收的数据分配卫星通信系统资源。

20、根据权利要求15的系统，其特征在于还包括一个地面站控制器，它双向地接到所述地面站，用于接收指示大气相关的RF信号衰减一包括结构的数据，其中所述地面站控制器从多个所述地面站接收这样的数据，和其中该南面站控制器包括一个数据处理器，用于产生由于大气效应引起的RF信号衰减的全球模型。

21、操作一种类型的卫星通信系统的方法，该类型卫星通信系统包括至少一个地面站、至少一颗卫星和多个用户终端，该方法包括步骤；

产生位于该地面站的覆盖区内的大气相关的、RF信号衰减一产生结构的一个模型；

从在该地面站接收的用户终端衰减的RF信号中并根据所产生的模型确定由于至少两个信号传输效应引起的衰减的贡献；和

分开地补偿该至少两个效应。

22、根据权利要求21的方法，其特征在于该至少两个效应的第一效应是由于RF信号降雨衰减，和其中该至少两个效应的第二效应是由于RF信号去极化引起的。

23、操作一种类型的卫星通信系统的方法，该类型卫星通信系统包括至少一个地面站、多颗卫星和多个用户终端，该方法包括步骤；

产生位于该地面站的覆盖区内的大气相关的、RF信号损害的当前模型；和

根据所产生的模型分配地面站、卫星和用户终端资源的至少一个，以便以最少量的功耗闭合该地面站与给定的一个用户终端之间的通信链路。

24、根据权利要求23的方法，其特征在于该地面站与多颗卫星的至少一颗卫星之间、和该至少一颗卫星与给定的一个用户终端之间的发送功率电平由该地面站确定。

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