CN1199289A - 低地球轨道分布式信关通信系统 - Google Patents

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Abstract

一种通信系统及其操作方法。包括一个卫星通信系统部分,它由至少一个卫星组成和包括至少一个连接于至少一个卫星和地面通信系统的地面卫星信关。由投射到地面的卫星波束定义一个安置了一个无线本地环路(WLL)业务区的地区业务区。还包括一个地面通信部分,由至少一个WLL基站组成,能与WLL用户终端双向通信,和还包括连接于基站和卫星的虚信关,暂时代理卫星资源控制,向用户终端发射寻呼和广播消息中的至少一个。

Description

低地球轨道分布式信关通信系统
本发明申请涉及Robert A.Wiedeman于12/19/96提交的未决U.S.专利申请S.N.08/772,073，题为“INTERACTIVE FIXED AND MOBLIESATELLITE NETWORK”。
本发明一般涉及卫星通信系统，而且更特别地涉及结合地面用户终端使用卫星星座的卫星通信系统。
通常称为有线环路计划(WLP)的通信系统已实施或建议给地球的各个区域提供基本通信系统或扩增现有系统。但是，WLP系统必须做精确规划，在开创业务时为了得到线路和环境考虑的权利可能会拖延很长的时间，具有很高的成本/用户比，容易受到来自自然灾害、偷窃、以及政策不稳定带来的损失，而且也具有很高的前期成本。
为了避免或减少这种问题，引入了无线本地环路(WLL)地面通信系统，特别是用于发展中国家。无线本地环路系统避免了WLP系统固有的一些问题，但是由于其覆盖区域一般较小而且需要很多的“服务小区”或基站来提供足够的覆盖，实现起来仍然比较昂贵。
因此需要提供一种克服WLP系统固有问题的WLL通信系统，同时也克服现有WLL系统固有的问题。
而且，由于互连网Internet的广泛使用，商业以及其它用户越来越多地建立TCP/IP协议网络。目前，显然TCP/IP很可能不仅会继续盛行，而且需要在卫星网络上操作。ACT(先进通信技术卫星AdvancedCommunications Technology Satellite)上的几个实验已经表明TCP/IP协议限制了吞吐量，而且分析表明这是由于实现文件传输协议的TCP的窗口大小以及TCP的“Slow Start”算法所引起的。可能会开发另一种协议使用TCP/IP来有效地传输信息(特别是用于卫星)，但是使用TCP/IP地面版本正在遍布世界开发的设备安装基站预计要主宰很多年。
因此也需要提供一种基于卫星的通信系统，克服基于卫星系统中使用传统TCP/IP和其它网络协议所固有的问题。
本发明的第一个目的是提供一种增强的无线本地环路通信系统，在WLL终端和地面通信系统之间、通过卫星通信系统提供单跳连接。
本发明的第二个目的是提供一种增强的无线本地环路通信系统，在第一WLL业务区域内的WLL终端和置于第二WLL业务区域内的WLL终端之间、通过卫星通信系统提供单跳连接。
本发明的另一个目的是提供具有一个或多个WLL业务区的卫星WLL系统，这些业务区位于地区业务区内，并结合卫星通信系统，提供自动处理进出地区业务区的通信业务的虚拟信关。
本发明的另一个目的是提供基于卫星、为一个或多个本地化的网络区域服务的通信系统，例如一个或多个WLL业务区、WLP业务区、以及局域网(LAN)业务区，并且为固定和移动的终端均提供服务。
通过根据本发明实施例的方法和设备来克服前述的以及其它的问题并实现发明的目的，其特征在于卫星无线本地环路(SWLL)系统消除了WPL和WLL系统中固有的大多数问题。根据本发明的SWLL系统能够使自身适配于系统的增长而不需要一般所采取的不精确的用户市场预测研究，一旦卫星系统到位就可以很快发展起来，具有很低的成本/用户比，而且对于SWLL系统所服务的群体或社会来讲投资很低。
本发明讲述一种通信系统、以及在该通信系统中操作的方法，其特点是包括一个卫星通信系统部分，由在地球表面投下多个波束的至少一个卫星组成。卫星通信系统部分还包括至少一个地面卫星信关，双向地连接于至少一个卫星并且也连接于地面通信系统。在该通信系统中，从一个或多个卫星投射到地球表面的一个或多个重叠波束定义了一个区域，在该区域内至少安置了一个无线本地环路(WLL)业务区。这个区域这里也称之为地区业务区(RSA)。该通信系统还包括一个地面通信部分，由至少一个WLL基站组成，能够与WLL业务区内的多个WLL用户终端双向地通信。地面部分还包括双向地连接于WLL基站和至少一个卫星的虚信关。虚信关响应地面卫星信关，为了双向地连接去或自进出WLL业务区的单个WLL用户终端的通信，暂时代理卫星系统资源的控制。
虚信关还双向地连接于一个发射机，用于向一个或多个WLL用户终端发射寻呼和广播消息中的至少一个。寻呼和广播消息由虚信关通过至少一个卫星从地面卫星信关接收。
当结合所附的附图阅读随后的详细发明描述时，发明上述的以及其它的特性会变得更加清楚，其中：
图1A-1E是用于解释地区业务区概念、以及地区业务区与WLL业务区关系的图；
图2A-2C是用于解释卫星通信系统中信号所经历的各种传播延迟的图；
图3A-3C是用于解释卫星通信系统中单跳和双跳信号传播路径概念的图；
图4是传播延迟与卫星高度关系图，针对各种卫星通信系统，单和双跳的情况；
图5说明WLL业务区内、WLL业务区之间、去自地区业务区以及地区业务区之间、和到PSTN终端的各种呼叫情况(A-H)。
图6是根据本发明概念的增强WLL系统的简化框图；
图7A-14B说明在图6的增强WLL系统中进行的多种不同呼叫方法，针对图5所示的各种情况(A-H)；
图15A-15C说明各种卫星转发器结构，均适于实现构成图6的增强WLL系统一部分的卫星通信系统中的卫星；
图16A-16D说明构成图15A所示转发器一部分的频率转换、放大以及信号处理设备的各种实施例；
图17是用户接口单元的框图，这里也称为虚信关；
图18是也表明增强寻呼和广播业务系统的整体系统图；
图19是用于解释本发明的各种移动终端业务实施例的图；
图20是用于解释一个WLL业务区位于两个信关覆盖区内情况的图；以及
图21A和21B说明一个或多个地区虚信关的使用。
首先要注意的是尽管发明是在基于WLL系统的前提下描述的，但是，其它网络类型，例如专用网也可适用。一般来说，记住这点是有用的：发明是提供一种将诸如公用交换电话网这样的开放类型网络与诸如WLL、及/或单独用户终端这样的闭合类型网络互连的技术。尽管下面的描述主要是在到单个实体的单个呼叫情况下进行的，无论是否是通过WLL接口到WLL用户的用户终端，系统都可以被配置或操作为通过系统的任何部分同时对很多呼叫进行路由选择。
SWLL系统目前优选的实施例使用低地球轨道(LEO)卫星星座，它们通过一个或多个地面信关通信。单个信关每个都双向地与一个或多个地面通信系统相连，例如本地公用交换电话网(PSTN)，以及专用和公用的数据及话音网。
下面的U.S专利讲述了可用于实现本发明的LEO卫星星座以及有关的通信系统的各种方面：E.Hirshfield和C.A.Tsao于6/6/95发表的题为“Mobile Communication Satellite Payload”的U.S.专利No.：5,422,647；E.Hirshfield于4/2/96发表的题为“Active Transmit Phased ArrayAntenna with Amplitude Taper”的U.S.专利No.：5,504,493；R.A.Wiedeman和P.A.Monte的“Satellite Telecommunication SystemUsing Network Coordinating Gateways Operative with a TerrestrialCommunication System”的U.S.专利No.：5,448,623于9/5/95发表和5,526,404于6/11/96发表；S.A.Ames于8/3/93发表的题为“RepeaterDiversity Spread Spectrum Communication System”的U.S.专利No.：5,223,626；以及F.J.Dietrich和P.A.Monte于9/3/96发表的题为“Antennafor Multipath Satellite Communication Links”的U.S.专利No.：5,552,798。这些各种U.S.专利的揭示在这里全部结合作为参考。
下面将会很显然的是，本发明的教义不限于与LEO卫星系统一起使用，而是也可使用中地球轨道(MEO)和同步轨道(GEO)卫星系统来实现。卫星之间的交叉链路也可以由本发明的各种实施例用于突出其优势，而不是为了操作的需要。
图1A说明了卫星10的一般配置，该卫星产生1到N个波束1010，每个都在地球表面具有相关联的覆盖区域。根据本发明的一个方面，可以在地面上定义连续或不连续的区域，在这里称为地区业务区(RSA)1011。地区业务区1011是地球表面的一部分，全部或部分地由一个或多个虚信关来服务。因此，在给定的RSA 1011内可能是一个或多个虚信关，每个为RSA 1011的一部分服务。地区业务区1011不必与任何单个卫星10连接，而是一般可由几个卫星10来服务。一般来说，给定地区业务区1011可以由来自单个卫星10的一个或多个波束1010、或来自多个卫星的一个或多个波束来服务。地球表面上的地区业务区1011可能具有任意的形状，不必是连续的。一般地区业务区1011由地球表面上的多边形来限定，其各顶点的位置(例如纬度和经度)存储在SWLL系统中某个数据处理设备(例如，信关76、虚信关1108以及WLLBS 1105的数据库，如下所述)的存储器中。地区业务区1011因此可以认为是与固定用户终端位置的数据库对应的地面上限定的区域，而且实际上是表示这些终端位置的地图。在本发明的一个实施例中，即一个星上卫星处理实施例，这个地图在卫星计算机存储器中实现。在其它实施例中，地图存储在地面设备的数据库中。在本发明的LEO或MEO卫星实施例中，轨道卫星所投射的波束1010沿着地区业务区移动，而且为地区业务区1011服务的物理波束(以及卫星10)的标识随时间做动态的改变。但是，基于卫星星历数据可以在任何时刻计算哪个卫星以及卫星波束正在为给定的一个地区业务区1011服务。
图1B说明置于地区业务区1011中的各种通信设备和装置。处于地区业务区1011内或附近的是虚信关1108，这里也称为PSTN链路接口或卫星接口单元(SIU)。虚信关1108被分配为在建立、呼叫管理、以及呼叫拆除过程中完成任务，这些功能通常是由LEO卫星系统信关76来完成的。在本发明目前优选实施例中，虚信关1108完成这些功能，并且也根据需要管理部分时间中分配给它的卫星系统资源。即，仅在建立、呼叫、以及呼叫拆除时间段内虚信关1108作为本地信关工作，而且在这些功能完成之后释放它对系统资源的职权和控制。虚信关1108在系统信关76的控制之下，后者将系统资源管理的任务在某段受限的时间中分配给虚信关1108。在这段时间中，如果需要的话，所分配的资源可以由虚信关1108一次或多次地重新分配。当然，可能会有多个呼叫同时由虚信关1108处理，而且在一些装置中虚信关1108确实可能在100％时间中都是激活的。而且，如上所述，尽管是在到单个实体的单个呼叫前提下描述的，无论是否是通过WLL接口到WLL用户的用户终端，系统都可以配置并操作为通过系统的任何部分同时对很多呼叫路由选择。如上所述，一个或多个虚信关1108的地面覆盖区或服务区包括在地区业务区1011内。
信关76和虚信关1108都包括存储信息的数据库(分别为76a和1108a)，例如，该信息规定有关地区业务区1011的边界、以及与地区业务区1011有关的授权用户的标识。
系统系统信关76连接到具有与之连接的PSTN终端75a(例如，电话机)的PSTN75。其它地面通信网络，公用及专用的，都可以与之连接，或可以从信关76到达。
在地区业务区1011内也分别有固定和移动终端1202和1106。一些这样的终端需要去自本地区域的电信业务。图1C说明了这种类型业务的一个实现。尽管存在很多可能的配置，但是举例只表示了两种，称为有线连接和无线连接，而且可与很多其它类型互连。这些连接可以通过卫星或地面互连。
首先考虑有线连接的情况，有线连接虚信关1108以中继线1207连接到PBX 1206，这里也称之为卫星接口中继线单元(见，例如，图18)。这种装置再通过常规电话线1205连接到很多电话机1204。PBX1206以常规方式按照本地环路操作，允许电话机1204之间的电话呼叫。中继线1207允许出本地区域(有线本地环路)的呼叫。希望在有线本地环路范围之外通信的用户使用通过PBX 1206到虚信关1108的中继线连接，通过卫星链路1208进行出本地区域的通信。卫星链路1208是通过虚信关1108、一个或多个卫星10、以及业务区包括有线本地环路服务区域的信关76(未表示)进行的双向链路。这个系统，尽管局限于必须在电话机1204和PBX1206之间安装电话线1205，但是确实允许足够的本地连接。
一个以更广阔的应用为特征的系统示于图1D。图1D的系统利用无线本地环路(WLL)连接用户。无线本地环路(WLL)系统具有覆盖或业务区1101，也称为WLLSA。这个WLLSA 1101一般限于几英里半径内，通常小于10英里，为其范围内的租户或用户群服务。用户可以接入WLL用户单元1102，每个用户有一个关联的手机1103。可能存在其它的WLLSA 1101之外的用户(下面称为固定虚信关用户(FVGWUs)具有FVGWU用户单元1202及有关手机1203)，需要连接到该WLL或者其它的WLL、或者到具有与之连接的终端75a(例如，电话机)的PSTN 75。在WLLSA 1101内至少有一个无线本地环路基站(WLLBS) 1105，它可以包括也可以不包括一个交换机。带WLL设备的用户通过本地射频链路1104连接到WLLBS 1105。在本地RF链路1104上使用的调制方案可以是任何类型的，而且该调制方案不必类似卫星链路1108上所使用的。WLLBS 1105通过中继线1207连接到无线连接虚信关1108。中继线1207可以是物理电缆、双绞线、无线链路、或其它任何合适的传输介质。WLLBS 1105也可以与虚信关1108在同一位置。虚信关1108连接到卫星10，并因此到PSTN 75或者公用或专用网，其中要通过卫星无线链路1208、经由信关76(未表示)。WLLBS 1105包括存储信息的数据库1105a，例如描述与WLL业务区相关联的WLL用户终端标识的信息。多个WLLBS 1105可以关联于并连接于一个虚信关1108。
参考图1E，可以看出给出的信关76具有相关的信关覆盖或业务区79。在信关业务区79内可以有多个不同的本地化网络覆盖区，包括WLL区(WLL1-WLL2)、专用网(专用网1-专用网3)、地面蜂窝系统、以及WLP区，它们中的一些可以是重叠的。固定用户1206和漫游用户1106都可以处于一个本地化网络覆盖区之外的信关业务区79内。本发明的概念可以用于对任何或所有这些各种的本地化网络覆盖区、以及固定和移动用户1206及1106提供卫星通信业务。
现在参考图18，其中表示了一个提供各种寻呼和呼叫提醒类型业务的SWLL系统的实施例。到极小业务区的单向广播(很窄的传播)包括在这种业务类型中。通过使用其它地面系统，在卫星接口单元或虚信关1108中实施的分布式信关的一个应用是传递寻呼、消息、低速数据、SCADA控制、以及移动用户的呼叫提醒。对于这种业务，虚信关1108(也称为PSTN接口单元)及其有关的卫星接口中继线单元1207，通过地面连接1110或其它合适的方式连接到各种寻呼/广播系统1112。寻呼和广播系统1112通过寻呼/广播/消息链路1113向移动终端1206和固定用户设备发送数据。作为这种系统使用的一个例子，考虑在一段时间内与该系统保持联系并在信关76注册为移动用户的一个移动用户1106。这个用户随后移动到室内。由于一般用于向移动终端1106提示接收到呼叫的信关寻呼消息可能受到建筑物的阻碍，移动终端1106就不能收到该寻呼消息。该系统在连接移动终端1106的一定次数尝试之后，在信关76形成一条消息，并将该消息发送到适当的卫星接口中继线单元1207并从此到寻呼/广播系统1112。寻呼/广播系统1112处于一个很好的位置(例如，山顶或其它一些高位置)。寻呼/广播系统1112再将该寻呼消息在可以顺利穿透建筑物的频率(一般是较低的频率)上广播。移动用户终端1106，带有能够自动或根据用户需要调谐到该较低频率的合适的接收机，因此可以被通知有呼叫在等待。这样被提示的移动用户，可以移动到可以响应该寻呼消息而且入呼叫可以连接的位置(例如，室外或靠近窗户)。使用这种技术，寻呼/广播系统1112也可以用于通过寻呼/广播/消息链路1113同时向很多用户广播数据和消息。
本发明的一个特性是去掉双跳以改善通信质量。一般，使用LEO(以及MEO)卫星的卫星通信被发射到信关76再到PSTN75。如果该通信是到地面被叫方，通过卫星的“跳”等于：
T(delay)＝T(digitization)+T(modulation)+T(uplink)+
         T(sat delay)+T(dnlink)+T(gateway)；
这里uplink和downlink延迟是卫星高度的函数。
同步系统的总延迟为：
T(GEO)＝T(digitization)+T(modulation)+
T(sat delay)+T(gateway)+250ms。
数字化、调制以及信关影响的典型值得到100ms的固定延迟，再加上传播延迟。对于同步轨道情况，产生360ms的典型值。对于双跳的通信链路这会产生一个720ms的值。如此大的延迟值得到不能接受的话音性能，而且对数据通信来说实际上也是不可能的。对于低地球轨道卫星，这个延迟较低：
T(LEO)＝T(digitization)+T(modulation)+
T(sat delay)+T(gateway)+[T(uplink)+T(dnlink)]；
这里T(uplink)＝从用户到卫星的传播延迟，T(dnlink)＝从卫星到信关(或其它设备)的传播延迟，或者这里T(dnlink)＝从用户到卫星的传播延迟，T(uplink)＝从卫星到信关(或其它设备)的传播延迟。
由于路径长度在任一情况中都是相同的，只需考虑一种。到LEO卫星的延迟是从信关76到卫星10并从此到用户的距离的函数，如图3所示。这个距离是卫星高度、它的轨道位置、以及用户和信关之间距离的函数。这个延迟也随时间变化。
例如，参考图2A，对于正处于头顶1400km高度的卫星，信关和用户之间距离为0，单向路径延迟为：
路径延迟Path Delay(min)＝1400×2/300＝9.4ms。
参考图2B和2C，对于处于轨道卫星最大倾斜范围内的用户，用户和信关都具有最小的10度仰角，路径延迟(路径＝3500km)为：
路径延迟Path Delay(max)＝3500×2/300＝23.4ms。
因此总最大LEO延迟是110ms加23.4ms＝133.4ms，得到双跳延迟值为266.8ms。尽管133ms值对于话音通信和单跳数据通信是很能接受的，双跳值可以得到能接受的话音通信，但是对于数据性能就很差了。
因此，应该理解将去自用户的数据通信减为单跳配置是很重要的，藉此可以消除与双跳情况有关的延迟。正如下面更详细描述的那样，本发明的概念可以在大多数类型的呼叫配置中消除双跳延迟。
首先考虑常规通常情况是有益的。用户终端一般连接到信关，并从此到PSTN75连接，根据：(a)单跳配置，其中根据图3A连接呼叫另一个用户的用户，(b)通过一个卫星(图3B)，或(c)通过两个不同卫星(图3C)。在常规应用中，用户到用户的延迟是不优化的，而且呼叫通过交换机建立，产生双倍的延迟。对于GEO来说，即：
双跳延迟Double Hop delay(GEO-full)＝2×单跳延迟Single Hopdelay＝
                            2×360ms＝720ms。
如果交换机足够智能地连接用户，不需要对信号解调，就可以消除一个延迟成分，得到；
双跳延迟Double Hop delay(LEO-max)＝2×单跳延迟Single Hop delay
                            2×360ms-110ms＝610ms。
对于1400km的LEO卫星该延迟为：
双跳延迟Double Hop delay(LEO＝max)＝2×单跳延迟Single Hopdelay＝
                            2×133.3ms＝266.6ms(最差情况)，或
双跳延迟Double Hop delay(LEO-min)＝2×单跳延迟Single Hop delay＝
                            2×119.4ms＝238.8ms(最好情况)，或
使用智能交换机，并消除信关76中的信号解调，可以将延迟减少到只加上另一个路径损耗：最差情况23.4ms而最好情况9.4ms，加上信关中一些处理开销大约50ms：
双跳延迟Double Hop delay(LEO-partial max)＝1×133.3ms+23.4ms
                            +50ms＝206.7ms(最差情况)；
双跳延迟Double Hop delay(LEO-partial max)＝1×133.3ms+9.4ms
                            +50ms＝178.8ms(最好情况)；
对于中地球轨道(MEO)系统(在大约10,312km)对于10度仰角的双向路径延迟为96ms，对于直接从卫星到子卫星点的路径为69ms。这些值产生358到412ms之间的双跳延迟，或最佳情况的298到352ms。
图4中所示的图表总结了LEO、MEO和GEO卫星情况的各种延迟。
本发明概念的一个重要方面是相当大地减少信号的路径延迟，得到不同数据网络使用中的改善，例如前面所提到的TCP/IP网络。根据本发明一个实施例的通信方法，通过使用星上卫星信号处理、以及去自无线本地环路系统的呼叫路由选择，有益地减少或消除了通过卫星的双跳情况。
现在参考图5，说明了多个地区业务区1011连接呼叫组合的各种情况(A-H)。下表总结了这些不同情况。
表
情况    描述
A WLLSA 1101内的一个呼叫，例如第一WLL用户单元1102通过WLLBS 1105到第二WLL用户单元1102。
B 在WLLSA 1101内去自WLL用户单元1102的一个呼叫到地区业务区1011内、但是在WLLSA 1101之外的用户单元1202。
C 去自PSTN终端75a的一个呼叫，通过信关76、卫星链路1208、虚信关1108、以及WLLBS 1105，到WLLSA 101内的一个WLL用户单元1202。
D 去自PSTN终端75a的一个呼叫，通过信关76及卫星链路1208、并旁路虚信关1108和WLLBS 1105，到地区业务区1011中、但是在WLLSA 1101之外的用户单元1202。
E 去自WLLSA 1101内用户单元1102的一个呼叫，到同一地区业务区1011内另一个WLLSA 1101′中的另一个用户单元1102。
F 去自第一地区业务区1011′中一个WLLSA 1101′中的用户单元1102的一个呼叫，使用WLLBS 1105和虚信关1108，到第二地区业务区1011内、但不在第二WLLSA 1101″中的一个用户单元1102。
G 去自第一地区业务区1011′中一个WLLSA 1101′中的用户单元1102的一个呼叫，使用WLLBS和虚信关108、并可能旁路信关76，到第二地区业务区1011、第二WLLSA 1101″中的用户单元1102。
H 去自地区业务区1011中用户单元1202的一个呼叫，可能使用信关76，到地区业务区1011或另一个地区业务区1101′中另一个用户单元1202(不是处于WLLSA 1101中的用户单元)。
在所有这些情况中，除了后一种情况：去自地区业务区1011中一个用户单元1202的呼叫到地区业务区1011或另一个地区业务区1101′中另一个用户单元1202，都可以避免使用双跳通信链路，藉此尽可能低地保持信号的传播延迟。除情况A以外(即，单个WLLSA 1101内用户到用户链路)，链路都使用卫星10、并可能也有信关76来完成该链路。重要的是链路接口(信关76及/或虚信关1108)识别呼叫类型并因此对其进行路由选择。在本发明的星上处理实施例中，可能只有卫星10识别呼叫的类型和目标并因此进行路由选择是必要的。
基本的互连方案在图1A-1D中表示，其中地区业务区1011处于卫星波束1010内。地区业务区1011的一个目的是增加地面WLL装置，构成增强的无线本地环路(EWLL)业务。图6说明了一个根据本发明的示范EWLL装置，以及到远端PSTN 75的一个连接。无线本地环路系统1100通过一些装置、或者是地面的(例如，光纤或微波)或者是卫星链路1300(一般是甚小孔径终端(VSAT)或其它卫星链路)连接到PSTN75。在这种情况中，存在包括WLL用户单元(SUs)1102的地面无线本地环路系统，1102置于连接到用户手机1103的房屋上。然后WLL Sus1102就能够通过光纤或射频链路1104与无线本地环路基站(WLLBS)1105通信。WLLBS 1105完成去自WLL Sus1102的呼叫连接到WLL业务区(WLLSA)1107内另一个WLL Sus1102的任务。WLLSA1107可以认为是地区业务区1011的子区域。有多个WLLSA1107处于给定的地区业务区1011中。在这个例子中，通过虚信关1108、也称为卫星接口单元进行出WLLSA1107(包括从1到n WLLBS1105)的连接。虚信关1108的一个目的是允许呼叫从WLLSA1107到连接到PSTN75的PSTN终端75a，该终端可能处于远端站点，例如成百上千英里以外。VSAT或其它卫星业务链路1300，例如到LEO卫星通信系统的L波段和S波段链路，将WLLSA1107连接到卫星10，并通过馈送链路1305(例如，C波段或Ka波段馈送链路)连接到信关76并从此到PSTN75。
在这方面可以参考各种上述的适合实施本发明的、描述LEO卫星星座和信关结构实施例的U.S.专利。例如，卫星业务链路1300和馈送链路1305可以使用直接序列、码分多址(DS-CDMA)协议。在其它实施例中，可以使用时分多址(TDMA)协议。因此应该认识到本发明的概念不限制于任何一个特定的卫星系统结构、轨道高度、调制或接入类型、频带等。
回到图6，在地区业务区1011中一般安置了一个或多个固定电话装置1201，由于地形困难、范围、或二种因素综合使它们不能经济地与WLLSA1107连接。所希望的是将由用户单元1202和手机1203组成的固定电话装置1201连接到地区业务区1011内的其它WLLSA用户单元1102并彼此连接。本发明提供了进行这些连接而不通过信关76对呼叫进行路由选择的设备。这种特性在信关76提供了整个的通过量优势，并降低了总系统时延。
仍然参考图6，位于地面WLLSA 1107中的用户使用电话手机进行呼叫。至少有四种类型的呼叫是可能的：
(A)去自WLLSA 1107内另一个用户的呼叫；
(B)去自WLLSA 1107外、但在地区业务区1011中的另一个用户的呼叫；
(C)由WLLSA地面系统内的一个用户去自PSTN75的呼叫；以及
(D)去自地区业务区1011内固定电话装置1201的呼叫。
现在分别而且更详细地讨论这些不同的呼叫情况(A-D)。
应该认识到当在目前优选实施例的上下文中进行如下过程的描述时，可以对这些实施例进行各种改变和修改，而且这些改变和修改仍然落入本发明概念的范畴之内。
(A)对于去自WLLSA 1107内另一个用户的呼叫情况，出站呼叫从用户手机1103路由选择到用户单元1102，在这里进行数字化、调制、并通过诸如射频(RF)链路1104送到WLLBS 1105。该呼叫通过对呼叫解调、并送到WLLBS 1105内的交换机来处理。交换机基于从用户通过RF链路1104发送来的信息(拨出的电话号码)，做呼叫路由选择的判决。在这种情况下，用户的呼叫基于路由选择信息被路由选择到WLLSA 1107内的另一个用户。然后将该呼叫调制到RF载波上并由WLLBS 1105通过链路1104发送到另一个用户单元1102。一般来说，交换机基于所拨的电话号码、而且很可能是用户ID号码，做路由选择判决。在任何情况下，在参考了该号码或号码的一部分之后，交换机都可以知道呼叫是WLLSA 1107内的本地呼叫，而且不将该呼叫连接到虚信关1108。当在所呼的用户单元1102接收到该呼叫之后，提示有关的用户终端手机1103，而且如果需要的话，被叫方应答并接续业务线路。
因为WLLBS 1105可能配置为处理100或更多的同时呼叫，因此可能会出现很多这种性质的呼叫。根据呼叫模式，这个线路数可以支持共2000-5000个用户。地面本地环路RF系统的范围可能将该区域限制在半径大约10km内，或大约315平方公里。
到用户终端手机1103的入站呼叫用同样方式完成。在这种情况下，WLLBS 1105只需识别用户是在呼叫另一个WLLSA用户单元。小型PBX装置对于这个目标是足够的。PBX装置可以使用数字交换，查询存储器中维护的数据库，以便完成呼出或呼入的寻址功能。
建立呼叫的信令，针对从一个WLLSA用户1103到另一个WLLSA用户1103的入站和出站呼叫示于图7A和7B。呼叫信令的细节对于不同的WLL系统可能不同，但是一般来说，处理类似于图7B中所示。正如所说明的，手机1103的用户拨打同一WLLSA 1107中的另一个WLLSA用户手机1103。呼叫用户单元通知WLLBS 1105，后者验证用户是在WLLBS数据库1105a中并且是授权的。WLLBS 1105然后启动呼叫建立过程。WLLBS 1105接收所拨的号码、分配信道并开始呼叫定时器。WLLBS1105对呼叫WLL用户单元以及被叫WLL用户单元发信令，通知它们可使用的分配信道对(发送和接收)。然后用户单元转到所分配的信道对并开始通信业务。通信继续到一个用户单元拆除连接。此时，WLLBS 1105接收挂机信号，停止呼叫定时器，并解除用于完成呼叫所分配的WLL系统资源，例如解除分配信道对的分配。用户单元回到待机状态，WLLBS1105也是如此(假设没有处于处理其它呼叫的过程中)。
此时，讨论呼叫计费是有益的。由两种方法用于呼叫计费。第一个是基于卫星的，第二个是基于WLL的。
首先考虑基于卫星的计费情况，在通信建立完成之后在卫星10上启动呼叫定时器，对呼叫的持续时间计时。经过的呼叫时间在呼叫结束时记录。在呼叫结束之后，呼叫时间和呼叫者1203的标识与(或可能与)其它呼叫计费连接并通过链路1305发送到信关76以供处理。或者，可以通过链路1300发送到虚信关1108并从此到WLLBS 1105以供计费。
在第二种基于WLL的计费情况中，去自地区业务区1101中用户1203的WLLSA1107内的本地呼叫可以在WLLBS 1105中计算。只剩下WLLSA 1107外的那些呼叫，即，到PSTN 75的呼叫需要，或者在卫星10上或者在信关76处的地面上计算。
(B)对于去自WLLSA 1107外、但在地区业务区1011内另一个用户的呼叫情况，该用户在下文中简称为固定虚信关用户(FVGWU)1203，从WLL SU 1102到FVGWU 1203的出站呼叫(业务)被数字化、调制并通过RF链路1104(见图1D)发送到WLLBS 1105。注意手机1103和用户单元1102可能是一个单个单元，而且可能共同地在下文中简称为WLL用户单元(SU) 1103。卫星接口单元或虚信关1108通过卫星链路1208、更特别的是链路1302(图6)将呼叫路由选择到视野中的卫星10。信号结构(例如，超帧)被充分地解调，以便确定呼叫发自哪个地区业务区1011，或者如下进行处理。
如前面所指出的，地区业务区1011是地面上的一个区域，对应于用户终端位置的数据库，实际上是一个地图。在本发明的一个实施例中，即星上卫星处理实施例，这张地图在卫星计算机存储器内存储。这个位置可能被来自不同卫星的很多波束覆盖。地面操作控制中心(Ground OperationsControl Center，GOCC)77(图6)知道卫星10、可用系统资源以及系统时间的情况。根据预定的方案，该方案被预先装入现在为包括地区业务区1011的区域服务的卫星，并根据GOCC 77通过信关76发送到卫星10的信息，共同地做出哪个卫星处理该呼叫的判决。根据该信息所选的合适的卫星10接受在地区业务区1011内发起的该呼叫。然后进行路由选择的判决。卫星10根据所拨的电话号码确定呼叫是到某个WLLSA1107内的另一个用户。卫星10将到WLLSA 1107的呼叫请求通过链路1300(图6)传输到卫星链路接口1108。该呼叫请求被接收并在解调之后发送到WLLBS 1105，1105通过链路1104完成到用户单元1102并从此到手机1103的呼叫的建立。更详细地说，该呼叫的处理是通过在虚信关1108内解调该RF信号，然后送到WLLBS 1105内的交换机。分配一条RF线路以处理该呼叫，然后将呼叫调制到RF载波上并由WLLBS 1105通过链路1104发送到WLL用户单元1102。一般来说，WLLBS交换机基于所拨的电话号码、并且也可能根据用户ID号码进行路由选择判决。在任何情况下，在参考了该号码或号码的一部分之后，交换机都可以知道呼叫是WLLSA 1107内的本地呼叫，而且不将该呼叫连接到虚信关1108。在WLL用户单元1102接收了该呼叫之后，SU 1102产生一个提示信令，如果需要的话被叫方就应答并接续业务线路。很多这种性质的呼叫可能是同时的，仅限于虚信关1108的容量。
地区业务区1011本地环路RF系统的范围一般很大，而且通常仅限于卫星10的视野范围。一般来说，卫星10上有很多波束，而且该区域比从卫星所见的范围小。正如前面所讨论的，可能存在任意数目的地区业务区1011，由很多卫星波束所覆盖。
从FVGWU 1203到用户手机1103的入站呼叫用同样方式完成。
在来自WLLSA 1107之外、但在包括WLLSA 1107的地区业务区1011之内的FVGWU 1203的出站呼叫情况下，卫星10只需识别FVGWU 1203正在呼叫WLLSA用户单元1102组的一个成员，然后将该呼叫直接路由选择到虚信关1108，而不是信关76。WLLBS 1105处的小PBX装置足以完成该呼叫。这个装置可以使用数字交换，查询存储器中存储的数据库以完成出站呼叫的寻址功能。
对于来自WLLSA 1107内的WLL SU 1102、导向地区业务区1011内的FVGWU 1203的入站呼叫情况，WLLBS 1105只需识别被叫方是地区业务区1011内终端组的成员，将呼叫建立信息传递到虚信关1108，后者与为FVGWU 1203的地区业务区1011区域服务的卫星10通信。然后卫星10将该呼叫路由选择到适当的波束并建立该呼叫。
现在参考图8A-8D，表示了一个实施例，其中卫星10的星上信号处理对于到WLLSA 1107外、但在地区业务区1011内的另一个用户的呼叫情况B是不需要的。
首先参考图8A和8B，表示从WLL用户单元1103到FVGWU 1203的出站呼叫，WLL用户单元1103的用户拨打FVGWU 1203的号码，因此向WLLBS 1105发出业务请求的信令。WLLBS 1105检查它的本地WLLBS数据库1105a并找到所拨号码与WLLSA 1107无关。然后WLLBS1105就向虚信关1108发请求业务的信令，并将所拨号码传递到虚信关1108。虚信关1108验证被叫FVGWU 1203处于地区业务区1011内，就通过卫星10向信关76发信令，请求卫星业务，并将所拨的号码发送到信关76。信关76接收FVGWU 1203的电话号码，验证线路可用，并对用户鉴权。然后信关76通过卫星10寻呼RSA(n)中的FVGWU 1203。如果可用，FVGWU 1203就接收该寻呼，确认该寻呼(ACK)，并开始准备接续线路。信关76接收到ACK，向FVGWU 1203分配信道/RF线路对，并对FVGWU 1203发信令，后者随后转到所分配的信道并进入待机，等待连接。信关76也对虚信关1108发信令，发送信道/线路对分配，并进入待机。虚信关1108转到所分配的信道/线路并向WLLBS 1105发准备好接收的信令。当FVGWU 1203达到所分配的信道/线路时，对虚信关1108发它已上线的信令。虚信关1108接收到上线指示，开始呼叫定时器，并进入待机，等待连接。WLLBS 1105接收到准备好接收时，分配WLL信道/线路对，开始它自己的呼叫定时器，并用信道分配向WLL用户单元1103发信令。然后WLL用户单元1103转到所分配的信道/线路并开始该连接。然后连接所有单元，电话呼叫业务在所分配的信道对上开始双工操作。任一单元都可以引起呼叫终结。拆除连接的单元向虚信关1108发送挂机消息(或者向虚信关1108发送类似消息的WLLBS 1105)，并停止呼叫定时器。然后虚信关1108向WLLBS 1105和信关76发信令，释放信道/线路资源。作为响应，各自记录呼叫时间以备将来计费，所有单元进入待机，等待下一次呼叫。
对于从FVGWU 1203到WLLSA用户单元1103的入站呼叫情况，呼叫以如下方式处理(图8C和8D)。FVGWU 1203拨打WLL用户单元1103的电话号码。信关76验证线路可用，接收业务请求，对FVGWU1203鉴权，并继续处理该呼叫。信关76检验FVGWU 1203拨出的号码时，从存储的数据库76a中识别呼叫不是到PSTN75的，而是位于WLLSA#1(或者分配到信关76的另一个WLLSA 1107)中的一个号码。然后信关76向WLLSA虚信关1108发信令，请求一个入呼叫。虚信关1108接收该业务请求并向有关的WLLBS1105发信令，请求到所拨号码的业务链路。虚信关1108此时也可以与信关76建立一个临时号码用于计费。然后WLLBS 1105接收到该业务请求，验证所拨用户号码电话是可用的。如果不是这样，WLLBS 1105就向虚信关1108发信令，后者再向信关76发信令，向FVGWU 1203表示所拨号码不可用。如果所拨电话可用，WLLBS1105就向WLL用户单元1103发信令，使之振铃。如果WLL用户单元1103忙，将忙信令回报给FVGWU 1203，呼叫不能完成。如果所拨电话被提示，但未应答，该提示由FVGWU 1203进入摘机来结束或由虚信关1108超时。如果被叫WLL用户单元1103进入摘机，WLL用户单元1103发送一个ACK消息，作为前面接收的WLLBS 1105所发送的寻呼的响应。WLLBS1105然后向虚信关1108发接收到ACK的信令并建立呼叫的WLL环路一端。WLLBS 1105分配能够双工操作的频率信道对，转到所分配的信道对，并进入待机。WLL用户单元1103接收所分配的信道对，转到所分配的信道对，并进入待机。同时，虚信关1108向信关76发送寻呼响应。信关76接收该寻呼响应，验证线路可用性，分配它自己(卫星)的信道/线路对，向FVGWU 1203发使用哪个信道/线路对的信令，向虚信关1108分配(卫星)信道/线路对(可能与FVGWU 1203的信道/线路对不同)，然后进入待机，直到被通知所分配的信道/线路对不再需要。虚信关1108转到所分配的信道/线路对并进入待机。FVGWU 1203在转到所分配的信道/线路对之后，通过卫星10向虚信关1108发送一个“上线”消息，然后向所有有关的单元发从待机状态进入到连接状态的信令(这个步骤可以避免)。然后虚信关1108向WLLBS 1105发信令并启动呼叫定时器。WLLBS1105也可以启动它的呼叫定时器(如果需要的话)并进行该呼叫。哪端单元都可以引起呼叫终结。拆除连接的单元向虚信关1108(或者发送类似消息到虚信关1108的WLLBS 1105)发送挂机消息，停止所有激活的呼叫定时器，虚信关1108向WLLBS 1105和信关76发送释放信道/线路资源的信令。每个单元记录呼叫时间以备将来计费，所有单元进入待机，等待下一次呼叫。
(C)现在转到由WLLSA地面系统内的WLL用户去/自PSTN 75的呼叫情况，来自WLLSA用户的出站呼叫从手机1103路由选择到用户单元1102，在这里对业务数字化、调制并通过射频(RF)链路1104(见图1D)发送到WLLBS 1105。该呼叫通过对接收的RF信号解调、并送到WLLBS1105内的交换机来处理。交换机基于从用户通过RF链路发送来的信息做路由选择的判决。在这种情况下，通过连接到虚信关1108，用户的呼叫通过卫星RF链路1300和馈送链路1305路由选择到PSTN 75。这个过程首先通过从WLLBS 1105单元向虚信关1108发送业务请求信令来完成。虚信关1108再通过链路1300和1305向信关76发信令，请求一条业务链路。该请求由信关76接收并处理，向PSTN 75发送建立到被叫方的呼叫的信令。并行地，虚信关1108和信关76从用于进行呼叫请求并开始最终呼叫建立的接入信道转到业务信道。一旦被叫方进入摘机，就开始通信。呼叫定时和计费由信关完成，或者由WLLBS 1105完成。
在这种情况下，WLLBS1105只需识别被叫方是PSTN终端75a，而且不是另一个WLLSA单元1102或FVGWU 1203。
应该注意的是，在星上处理实施例中，一些或全部信关所执行的功能可以由卫星10星上完成。
到WLLSA用户单元1102的入站呼叫可以在世界上任何地方的任何PSTN终端75a上启动。呼叫者拨打WLLSA 1107内WLL手机1103的号码。PSTN交换系统将该呼叫路由选择到为包括被叫WLL用户单元1102所处WLLSA 1107的地区业务区1011服务的信关76。信关76的数据库76a包括规定通过与特定地区业务区1011有关的特定WLLBS 1105可以到达被叫WLL用户单元1102的信息。然后信关76搜索数据库76a，定位恰当的虚信关1108。临时电话号码的分配由信关76进行并与入呼叫关联用于计费。然后对所选择的虚信关1108发信令，向处理呼叫请求的WLLBS1105传递被叫号码(非临时号码)，然后通过RF链路1104向被叫WLL用户单元1102发信令。作为响应，有关的手机1103被提示。一旦手机1103进入摘机，或者与提示过程并行，在RF链路1104的一条空闲信道上建立一条链路，它可以是也可以不是以前用于对WLL用户单元1102发信令的同一RF链路，然后进行呼叫。WLLBS 1105和信关76都可以监视呼叫时间，从任一个中都可以进行计费。
在前面例子中，信关76的数据库76a需要存储分配到地区业务区1011和WLLSA 1107的WLLSA用户单元1102的电话号码。
如前所述，应该注意到在星上处理实施例中，一些或全部信关所执行的功能可以由卫星10星上完成。
现在参考图9A和9B的非星上卫星信号处理实施例，首先注意的是作为星上卫星信号处理的替代，利用常规的“弯管”卫星中继器与虚信关1108和信关76的结合，进行去自PSTN 75的呼叫。从WLLSA用户单元1102到PSTN终端75a的呼叫以如下方式处理。WLL用户进入摘机并拨打PSTN终端75a的电话号码。WLLBS 1105通过RF链路1104的接入信道接收业务请求，检查它的数据库1105a，并确定该呼叫不是到WLLSA 1107内另一个WLL用户单元1102的本地呼叫(见图7A和7B)。WLLBS 1105发起卫星线路请求，并将该请求沿着被叫电话号码转发到虚信关1108。虚信关1108首先做检查，看该电话是否与地区业务区1011内的一个用户终端关联(例如，一个FVGWU 1203，如图8A和8B)。因为不是这种例子的情况，虚信关1108就构成PSTN或其它WLLSA业务请求并将该业务请求和所拨的电话号码通过卫星10转发到信关76。信关76接收该业务请求和电话号码，验证处理该呼叫的线路的可用性，对请求者鉴权，并向PSTN75发起呼叫请求。呼叫建立在建立PSTN75过程之后。一旦PSTN 75成功连接，信关76就收到PSTN终端75a摘机的指示，向虚信关1108分配信道/线路对，打开信关76的呼叫定时器，进入离线状态，等待来自虚信关1108的呼叫完成的信令。虚信关1108从信关76接收PSTN终端75a摘机的指示，转到所分配的信道/线路对，并对WLLBS 1105发准备接收业务的信令。虚信关1108也启动自己的呼叫定时器。WLLBS 1105在RF链路1104上分配一个WLL频率信道对并选择性地启动它自己的呼叫定时器。WLL用户单元1102转到所分配的WLL频率信道对，所有单元开始呼叫业务。任一端单元都可以引起呼叫终结。拆除连接的单元向虚信关1108(或者发送类似消息到虚信关1108的WLLBS 1105)发送挂机消息，停止呼叫定时器，虚信关1108向WLLBS 1105和信关76发送释放所分配的信道/线路资源的信令。每个单元记录呼叫时间以备将来计费，所有单元进入待机，等待下一次呼叫。
现在讨论的是从PSTN 75到WLL用户单元1102的入站呼叫情况。参考图9C和9D，从PSTN75向WLLSA用户单元1102进行的呼叫以如下方式处理。终端75a处的PSTN 75呼叫者拨打分配给WLL用户单元1102的电话号码。PSTN 75知道这个号码与信关76相关联。通知信关76并验证存在可用线路，构成业务请求，并向与所拨的WLLSA用户单元1102关联的恰当的WLLSA虚信关1108发信令。虚信关1108接收到业务请求并向与所拨号码关联的WLLBS 1105发信令。虚信关1108向WLLBS 1105发请求业务的信令。WLLBS 1105验证SU 1102可用并寻呼WLL SU1102。WLL用户单元1102接收到该寻呼，如果用户进入摘机，就向WLLBS 1105发送寻呼的ACK。WLLBS 1105向虚信关1108发信令并对WLL用户单元1102分配WLL RF信道对。虚信关1108接收到WLLBS的信令并向信关76发送确认。WLL用户单元1102从WLLBS 1105接收所发送的信道对分配，转到所分配的频率，并进入待机。然后WLLBS 1105也转到所分配的频率。信关76从虚信关1108接收确认，验证它已准备好，向虚信关1108分配卫星信道/线路对，向PSTN 75发它已准备好的信令，然后进入离线，等待来自虚信关1108的呼叫已经结束的信令。然后PSTN75处理来自信关76的准备好指示并连接终端75a。虚信关1108转到所分配的卫星信道/线路对，向WLLBS 1105发它的准备好信令，启动它的呼叫定时器，并进入待机。WLLBS 1105接收准备好信令，选择性地启动它自己的呼叫定时器，完成呼叫连接，将业务通过WLLBS 1105传递。任一单元都可以引起呼叫终结。拆除连接的单元向虚信关1108(或者发送类似消息到虚信关1108的WLLBS 1105)发送挂机消息，停止所有呼叫定时器，虚信关1108向WLLBS1105和信关76发送释放所分配的信道/线路资源的信令。每个单元记录呼叫时间以备将来计费，所有单元进入待机，等待下一次呼叫。
(D)现在讨论去自地区业务区1011内没有连接到PSTN 75或在WLLSA 1107内的固定电话装置1201(例如，FVGWU 1203)的呼叫的情况。来自FVGWU 1201的出站呼叫从手机1203路由选择到用户单元1202，在这里对业务数字化、调制并通过RF链路上的接入信道(即，卫星RF链路1300和馈送链路1305)发送到信关76。该呼叫通过对RF信号解调、并将被叫号码送到地面系统PSTN75内的交换机来处理，交换机基于从FVGWU 1203通过RF链路发送来的信息做路由选择的判决。信关76分配业务信道/线路，并将要使用的业务信道/线路通知FVGWU用户单元1202，于是FVGWU 1203和信关76从接入信道转到所分配的业务信道并开始最后的呼叫建立。当被叫PSTN终端75a进入摘机时通信开始。在这种情况下的呼叫定时和计费由信关76完成。
在这种情况下，信关76只需识别呼叫是到PSTN75的，而不是另一个WLLSA用户或地区业务区1011用户。
到FVGWU1203的入站呼叫可以在世界上的任何PSTN终端75a上启动。呼叫者拨打FVGWU手机1203的电话号码，PSTN75交换系统将该呼叫路由选择到为包括FVGWU 1203的地区业务区1011服务的信关76。信关76从它的数据库中知道在特定的地区业务区1011可以到达FVGWU1203。通过接入信道将一条寻呼发送到FVGWU 1203并提示FVGWU1203。一旦进入摘机(或者与提示过程并行)，就在可用的卫星信道/线路上建立一条业务链路并进行该呼叫。在这种情况下的信关76用它的呼叫定时器监视经过的呼叫时间。
在这种情况下，信关76知道分配到地区业务区1011的FVGWU 1203的电话号码。
如前所述，应该注意到在星上处理实施例中，一些或全部信关所执行的功能可以由卫星10星上完成。
参考图10A和10B的非星上处理情况、以及从FVGWU用户单元1202到PSTN75的出站呼叫情况，FVGWU 1203拨打PSTN75的号码并发送业务请求到信关76。信关76接收该号码以及业务请求并且判断该号码是否是RSA 1011内的号码。如果不是，信关76验证卫星线路可用，对该用户鉴权，并通过发送请求信令启动与PSTN 75的呼叫会话。PSTN 75接收一个或多个呼叫建立消息，并根据它的正常过程发起一个业务请求。一旦完成，PSTN 75向信关76发信令，给FVGWU 1203分配业务信道/线路对并打开信关76的呼叫定时器。FVGWU 1203转到所分配的业务频率并通过信关76和卫星RF链路连接到PSTN终端75a。任一端单元都可以引起呼叫终结。拆除连接的单元向信关76发送挂机消息，并停止信关的呼叫定时器，信关76释放所分配的信道/线路资源的信令。记录呼叫时间以备将来计费，所有单元进入待机，等待下一次呼叫。
对于从PSTN 75到FVGWU 1203的入站呼叫情况，参考图10C和10D，从PSTN终端75a向FVGWU 1203的呼叫通过拨打FVGWU 1203的号码来进行。PSTN 75将该呼叫请求路由选择到与地区业务区1011相关的信关76(而且如果FVGWU 1203是与地区业务区1011相关的WLLSA群体中的一员)。信关76验证卫星线路和FVGWU 1203的可用性，构成业务请求，并验证所拨号码处于地区业务区1011#x(可能是分配给信关76的很多地区业务区1011中的一个)中。然后信关76在接入信道上寻呼FVGWU 1203。FVGWU 1203接收到该寻呼并且——假设FVGWU 1203进入摘机——将该寻呼的响应通过接入信道送回该信关。信关76接收该寻呼，验证它已准备好，分配业务信道/线路对并对PSTN75发它已准备好的信令(如果必要的话)。所分配的信道/线路对发送到FVGWU 1203，然后FVGWU 1203转到所分配的业务信道/线路，通知信关76，然后进入待机。然后信关76转到所分配的业务信道/线路，启动呼叫定时器，所有单元进入连接状态，呼叫业务开始。任一端单元都可以引起呼叫终结。拆除连接的单元向信关76发送挂机消息并停止呼叫定时器。信关76释放所分配的信道/线路资源，记录呼叫时间以备将来计费，所有单元进入待机，等待下一次呼叫。
至此已经描述了上面列出的四种基本呼叫情况，应该认识到各种子情况和这四种基本情况的置换是存在的。现在参考图11A、11B、12A-12D、13A、13B、14A和14B讨论几种这样的子情况。在这些图的描述中应该再次注意信关76所执行的一些或全部功能在星上处理实施例中可以由卫星10在星上完成。
第一种子情况有关从WLLSA1107到同一地区业务区1011内另一个WLLSA 1107的呼叫。来自第一WLLSA 1107中的WLLSA用户的出站呼叫从用户手机1103路由选择到用户单元1102，在那里将业务数字化、调制、并通过RF链路1104发送到WLLBS1105。然后WLLBS1105操作，通过查询它的数据库1105a来验证该呼叫不是本地呼叫。在一个实施例中，呼叫请求被传递到虚信关1108，确定该呼叫是到处于同一地区业务区1011内的第二WLLSA中的WLL用户。在第二个实施例中，虚信关1108将呼叫请求和被叫号码转发到信关76，然后信关76确定该呼叫是RSA中的一个号码，即，到另一个WLLSA 1107。信关76通知有关的虚信关1108建立到它的一个所关联的WLLBS 1105的呼叫。WLLBS 1105通过RF链路1104向被叫WLL用户单元1102发信号，藉此提示手机1103。并行地，或者可选为串行地，信关76转到它的频率，并将要使用的卫星业务信道/线路通知给与被叫和始呼WLL用户单元1102相关联的两个虚信关1108，于是虚信关1108从接入信道转到所分配的业务信道并开始最终的呼叫建立。当所有单元被连接时通信开始。定时和计费由信关76完成，而且/或者由一个或两个WLLBS1105或虚信关1108完成。
在这种情况下，信关76只需识别呼叫是到另一个WLL用户单元1102的，而且不是到PSTN终端75a或FVGWU 1203的。
入站呼叫用上面描述的同样方式处理。
现在参考图11A和11B中从一个WLLSA用户单元1102到不同WLLSA 1107中另一个WLLSA用户单元1102的出站呼叫情况，其中不出现星上卫星信号处理。WLLSA#1中的用户拨打WLLSA#N中的另一个WLLSA用户。WLLSA#1 1105接收该业务请求，并且在发现该号码不在它的WLL数据库1105a中之后，构成一个卫星业务请求并转发该业务请求消息到虚信关#1 1108，请求卫星业务。虚信关#1通过将消息通过链路1300和1305发送来从信关76请求业务。信关76接收该业务请求和所拨的号码，验证该号码在地区业务区内并且可以由信关76服务，寻呼与WLLSA#N和所拨号码有关的虚信关#N 1108。虚信关#N1108接收该寻呼，验证WLLSA#N用户是有效的，并向WLLSA#N WLLBS 1105发信令。WLLBS#N1105验证该用户是可用的，并寻呼WLL用户单元1102。WLLSA#N中的WLL用户单元接收该寻呼，并当手机1103进入摘机时，向WLLBS#N1105发送一个寻呼的ACK。WLLBS#N1105发准备好信令，响应虚信关#N 1108，后者再将准备好响应通过卫星链路转发到信关76。信关76验证准备好条件，并向虚信关#1发信令，虚信关#1再向WLLBS#1发送它准备好的信令。WLLBS 1105#1为WLL用户单元#1分配业务信道/线路对，然后WLL用户单元#1转到所分配的信道/线路对并进入待机。同时，信关76为虚信关#N 1108分配卫星业务信道/线路，虚信关#N 1108再转到所分配的信道/线路并通知WLLBS#N 1105它已准备好，启动它的呼叫定时器，并进入待机。WLLBS#N 1105为WLL用户单元#N分配业务信道/线路，启动它的呼叫定时器，并进入待机。WLL用户单元#N 1102接收所分配的信道/线路，转到所分配的信道/线路，并进入待机。然后连接所有单元并开始业务。任一端单元都可以引起呼叫终结。拆除连接的单元向与正在结束的WLL用户单元有关的WLLBS 1105发送挂机消息。然后WLLBS 1105向有关的虚信关1108发信令。虚信关1108接收该挂机消息，停止呼叫定时器，并向有关的WLLBS1105发信令。WLLBS1105解除所分配WLL资源的分配，停止它的呼叫定时器，并进入待机。最初启动该呼叫和请求业务的WLLBS#11105信关76发呼叫终结的信令，停止呼叫定时器，然后进入待机。信关76接收该呼叫结束消息，释放所分配的卫星信道/线路资源，记录呼叫时间以备将来计费，并进入待机等待下一次呼叫。
第二种子情况有关从WLLSA 1107到相同或不同地区业务区1011内的FVGWU 1203的呼叫。来自WLL手机1103的出站呼叫被路由选择到WLL用户单元1102，在那里将业务数字化、调制、并通过RF链路1104发送到本地WLLBS 1105。WLLBS 1105操作，通过查询它的数据库1105a来验证该呼叫不是本地呼叫。然后该呼叫被传递到虚信关1108，确定该呼叫是到处于相同或不同地区业务区内的用户，但不是WLLSA用户。通过允许信关76识别该呼叫是到另一个用户的，可以避免这个步骤，而且在这种情况中，虚信关1108将呼叫请求和所拨号码通过链路1300和1305传递到信关76。信关76接收该业务请求，并确定它是到相同或不同地区业务区1011中的FVGWU 1203的。信关76使用卫星链路寻呼FVGWU 1203以建立呼叫，并通知FVGWU 1203所分配的业务信道频率。并行地，或者可选为串行地，信关76将它的频率转到所分配的业务频率，而且当所有单元被连接时通信开始。呼叫定时和计费由信关76执行，或者由WLLBS 1105或虚信关1108、或所有这些单元来完成。
在这种情况下，信关76只需识别呼叫是到FVGWU 1203的，而且不是到PSTN75或WLLSA用户的。
入站呼叫用同样方式处理，FVGWU 1203请求卫星线路，信关76基于存储在它数据库76a中的信息，请求某个虚信关1108处理该呼叫，并通知恰当的WLLSA提示被叫WLL用户单元1102。
对于非星上卫星处理情况，参考图12A和12B，来自WLLSA#1中WLL用户单元1203的呼叫到RSA#N中的FVGWU 1203。应该注意的是呼叫处理可以同于图8B所示，但是使用下面的例子说明使用虚信关1108作为验证和计费工具、以及虚信关。处理的进行基本上用图8B中相同的方式，但在信关76取得控制之后有所不同。在这个过程中，可以看到，信关76查询地区业务区#N中的虚信关#N 1108，在寻呼RSA#N中所拨的FVGWU 1203之前验证它的可操作性和可用性。然后过程恢复为与以前相同，直到FVGWU 1203向信关76发“上线”信令，此时信关76就在进入脱线之前向虚信关#N 1108发启动它的呼叫定时器的信令。在通信结束之后，过程再次相同直到信关76解除卫星资源分配这一点，此时信关76通知虚信关#N 1108停止它的呼叫定时器。在这种情况中，可以看到，虚信关#N用于计算呼叫的持续时间并用于计费，但是在将业务路由选择到FVGWU 1203中并不实际参与。
参考图12C和12D，FVGWU 1203拨打WLLSA#1用户单元1102并请求卫星线路。应该注意到呼叫处理可以同于图8B所示，但是再次使用下面的例子说明使用虚信关1108作为验证和计费工具、以及虚信关。FVGWU 1203的业务请求和所拨的号码由信关76接收，确定该号码是在地区业务区中并且有卫星线路可用。然后信关76向与FVGWU 1203在其中请求业务的地区业务区#N 1011有关的虚信关#N 1108发信令。虚信关#N指示它对信关76可操作，然后进行到寻呼地区业务区#1中的虚信关#11108。呼叫过程如图8D中一样继续，直到信关76从FVGWU 1203收到“上线”信令，此时信关76就在进入脱线之前，向虚信关#N 1108发启动它的呼叫定时器的信令。在通信结束之后，过程再次相同直到信关76解除卫星资源分配这一点，此时信关76通知虚信关#N 1108停止它的呼叫定时器。在这种情况中，可以再次看到，虚信关#N用于计算呼叫的持续时间并用于计费，但是在将业务路由选择到FVGWU 1203中并不实际参与。
第三种子情况包括从第一地区业务区中的WLLSA用户单元1102对第二地区业务区1011中的WLLSA用户单元1102呼叫。整个过程类似上面关于第一种子情况的描述，并在图13A和13B中说明。
第四种子情况包括从FVGWU 1203对相同或另一个地区业务区1011中的另一个FVGWU 1203呼叫。两个地区业务区实施例在图14A和14B中说明。
来自用户的出站呼叫从手机1203路由选择到用户单元1202，在那里对业务数字化、调制、并通过RF链路发送到卫星10。然后卫星系统操作，通过查询数据库验证该呼叫不是PSTN 75呼叫(这可以在星上处理实施例中在卫星10星上完成，或者在非星上处理实施例中在信关76中完成)。然后虚信关1108验证呼叫者，确定该呼叫者是有效的地区业务区#N用户。通过允许信关76识别呼叫者是有效的并且呼叫是指向另一个用户的，可以避免这个步骤，在这种情况下，信关76在信关76交换机中处理该请求和所拨的号码。然后由信关76处理该呼叫并形成业务请求，从信关76通过链路1300和1305发送。信关76寻呼所拨WLLSA1107中的FVGWU1203以建立呼叫，并且可以将使用情况通知那个WLLSA的虚信关1108。并行地，或者可选为串行地，信关76分配频率和线路，寻呼用户，并准备通信通道。定时和计费由信关76、或者由虚信关1108完成，如上面针对图12B和12D的描述。
在这种情况下，信关76只需识别该呼叫是到另一个FVGWU1203的，并且不是到PSTN75或WLLSA用户。
入站呼叫用同样方式处理。
更详细地，并参考图14A和14B的非星上处理情况，来自地区业务区#N中FVGWU#N1203的呼叫到地区业务区#1中的FVGWU#11203。应该注意的是如下步骤也适用于从地区业务区#1中FVGWU#1到地区业务区#N中FVGWU#N1203的呼叫。也要注意对于在另一个地区业务区中的用户是不必要的。信关76接收业务请求和所拨的号码。然后信关76识别被叫方是地区业务区#1(或一些其它的地区业务区)中的地区业务区1011用户。然后信关76验证卫星线路可用，从它的数据库76a确定使用哪个地区业务区，然后寻呼与呼叫FVGWU#N1203有关的虚信关#N1108。虚信关#N验证FVGWU#N并向信关76发信令。然后信关76向虚信关#11108发信令接收寻呼，验证FVGWU#1用户，并向信关76发信令。信关76，接收到该验证时，寻呼有关地区业务区#1中的FVGWU#11203。FVGWU#1 1203接收该寻呼，如果需要的话，向信关76提供一个ACK，藉此发同意建立呼叫的信令。信关76接收该ACK并进行到为通信分配卫星线路和信道。FVGWU#11203转到它分配的信道/线路并进入待机。FVGWU#N1203也接收分配的信道/线路，转到所分配的信道/线路，确认它准备好继续，并进入待机。信关76从FVGUW#N1203接收准备好的验证，向虚信关#1和#N发已准备好开始通信的信令，启动它的呼叫定时器，并进入脱线等待呼叫结束的通知。虚信关1108#N和#1接收开始信号，启动它们各自的呼叫定时器，并将它们的接收机转到监视频率以便监视(并为Sat-IU#N1108控制)通话过程并检测通话的结束。监视频率可以与业务信道频率相同，而且可以使用带内信令。然后通话开始。在通话过程中FVGWU#1和FVGWU#N可以周期性地发送“摘机”消息，例如使用带内信令发送，与它们彼此有关的虚信关1108可以监视该消息。这个信令保证进行中的通话继续到一个FVGWU1203结束该通话。任一FVGWU单元都可以通过向有关的虚信关1108发送“挂机”消息来结束通话。接收到“挂机”消息的虚信关1108停止它的呼叫定时器并向信关76发呼叫完成的信令。然后信关76解除所分配的卫星资源的分配，并向另一个虚信关1108发呼叫已经结束的信令。作为响应，另一个虚信关1108停止它的呼叫定时器，而且所有单元都进入待机。
应该指出的是在前面的讨论中，呼叫定时器以及类似物的使用在进行或完成呼叫中是不要求的，但是提供它们是为了进行正确的呼叫计帐，有利于收费过程。
为了通过卫星10传递信号并以足够的电平中继它们以实现通信，需要接收信号、通常要改变频率、放大信号并发送到地面。参考图1SA，说明了作为卫星星座一部分的卫星10。卫星10具有支持设备，通常称为总线，提供遥感和命令控制、功率和功率调整、指示、高度和轨道控制、推进、结构、以及其它功能。卫星有效负荷一般简称为有效负荷或转发器。一个示范的卫星转发器1400包括接收天线1401、发射天线1402、以及频率转换、信号处理、以及放大设备部分1403。图16A-16D中所示的是最常见的转发器类型。天线1401和1402可以是全向的、直接辐射类型、反射/馈源类型、相控阵类型、或者实际上可以是任何类型的天线。天线可以合并为一个单一的发射和接收天线，接收和发射信号由诸如双工器之类的其它设备分隔。
最简单的是转发器类型I-A(图16A)，是一种准线性变换中继器。这种中继器接收、分隔、并放大它所分配的上行链路载波，将其频率转换到下行链路频段，并放大该信号以便在下行链路上重发。这个转发器有时称为单转换类型，因为从上行链路到下行链路频段的转换一步完成。中继器的最前级一般由放大接收频段的低噪声放大器、消除工作频段之外能量的滤波器、以及将整个工作频段从上行链路转到下行链路频率的宽带频率变换器组成。频率转换器一般包括混频器和本地振荡器(LO)。这种中继器类型的另一个版本、转发器类型1-B(图16B)，使用两个本地振荡器，将去自最终下行链路频率的频率用一个在两个本振之间使用的中频(IF)转换。这类转发器一般允许在较低的频率操纵信号，例如UHF或更低。这种操纵可以使用声表面波(SAW)滤波器，以便进一步地允许交换、频率转换、以及其它操作，以便实现各种下行链路信号功能。
第二种转发器示于图16C，是双转换类型，在某些应用中很有用。所说明的实施例表示了两个频段操作，频段A在一组频率上发射，而频段B在第二频率段上发射。两个频段的频率彼此可以转换，在所示实施例中为转换到频段A。所转换的频率可以复接、交换或处理，或者交叉连接。处理之后目标为频段A下行链路的频率发送到频段A下行链路放大器并且再到频段A的天线。目标为频段B下行链路的信号再转换为频段B下行链路频率并发送。这个系统基本上是图16A和16B中类型1-A和类型1-B转发器配置的合成。
另一种转发器类型，示于图16D，称为再生中继器。数字传输应用可以由更复杂的转发器，在某些情况下可以提高性能。再生中继器用与类型1或2转发器相同的方式执行接收和发射功能，但是再生器在每个传输链路中包括一个解调器，将上行链路信号解调为数字基带信号，以及一个调制器，将信号重新调制到下行链路载波上。解调的数字信号被重定时并恢复为标准形式，将上行链路性能与下行链路性能隔离，以防止噪声的累积。任何所需的信号处理功能都可以在数字基带信号上进行，例如提取信号路由选择信息，将比特重组为另一种分组格式，等。
一种以上的这些基本转发器类型都可以在单个卫星上合成，以便执行不同的功能并允许不同的操作模式。特别是，本发明使用了再生、以及准线性转发器进行信号路由选择。图15B表示了卫星10的一种优选的转发器结构。优选的转发器结构具有互连馈线链路和业务链路的信号通道，并且可以使用各种频段。有两种转发器结构。图15B中所示类型不使用星际链路(ISLs)，而图15C中所示的类型使用ISLs。
首先参考图15B的转发器，信关76包括给卫星转发器1400提供上行链路1305a的发射机。信号由馈线上行链路设备接收，或者可以将频率转换为业务下行链路频率1302a以便发送到用户，或者到馈线下行链路频率1305b以便发送到其它信关76或其本身。FVGWU1203、虚信关1108(或移动用户1106和其它用户设备)具有给卫星转发器1400提供上行链路1302b的发射机。这个信号由业务上行链路设备接收，或者可以将频率转换到馈线链路频率以便在链路1305b上发送到信关76，或者可以转换到其它业务链路1302a的频率以便发送到其它用户，或其本身。
参考图15C，除了前面的功能，ISL使用来自馈线链路设备的第三个输出，路由选择到ISL上行链路设备以便发送到另一个卫星。类似地，存在来自业务上行链路设备的第三个输出，路由选择到ISL上行链路设备以便发送到另一个卫星。来自其它卫星的传输可以路由选择到业务或馈线下行链路设备。
在本发明目前优选的实施例中，信关76可以按照例如上面参考的U.S专利No.：5,552,798中所揭示的构造，该专利由F.J.Dietrich和P.A.Monte发于9/3/96，题为“Antenna for Multipath Satellite CommunicationLinks”，增加了完成与虚信关1108的各种相互作用的功能，上面已做了详细描述。将信息传递到虚信关1108的功能使之可以自动地在各种时间段中操作。在呼叫过程中，信关76可以再指示虚信关1108改变它的操作特性或操作模式，或频率、或其它参数。信关76除了分配频率(可以在连接过程中改变)以外，也可以向虚信关1108传递其它连接参数，包括功率限制、用户终端及虚信关功率控制参数、寻呼指示、用户终端定位参数、卫星跟踪信息、卫星切换指示、用于连接地面交换设备的信令、要使用的Walsh(扩频)码或其它线路码信息、用户设备类型、以及诸如定时和频率参考这样的其它信息。信关76也可以传递某些地面操作控制中心(GOCC)信息到虚信关1108，可能对于提供系统使用的监控是必要的，藉此提供GOCC和虚信关1108之间的接口。信关76也收集呼叫过程中以及之后的信息，以便用于系统管理、计费、和其它监控功能。假设信关76包括数据库和计算机设备，以便如上所述提供与虚信关1108和用户终端(包括固定的和移动的)的连接。信关76也将GOCC提供的基于业务要求和限制等制订的长期计划——例如可用频率、容量、业务区等——转换成虚信关1108可用的短期计划。这些短期计划传递到虚信关1108，以便为其它虚信关会话完成规划。这对于多频率、多会话虚信关终端是特别重要的。信关76也提供鉴权中心，为虚信关和用户终端鉴权，并提供整个系统的安全。
参考图17，虚信关1108在某些方面类似于用户终端，但是被修改为管理远端信关会话。尽管虚信关1108一般处于固定位置，但是在本发明范围内也可使用移动和便携式虚信关，而且是急救和其它目的所需要的。虚信关1108在有关信关76的通信范围内配置。在大多数情况下，该范围是提供给服务信关76的单个卫星覆盖区，但是，在星际链路连接情况下，虚信关1108的位置可以是任意的。
正如上面所讨论的，在通话过程中，信关76可以指示虚信关1108改变它的操作特性或操作模式，或者会话的频率或其它参数。
虚信关1108的天线优选为跟踪天线，能够同时跟踪一个或多个卫星，但是全向或伪全向天线也是可以的。
更特别地参考图17的框图，信号从卫星10到达天线1500并在低噪声放大器(LNA)1502中接收，在模块1504中下变频为中频1506，在模块1508中从模拟转换为数字，并在模块1510中做多普勒纠正以便补偿卫星的移动。然后将多普勒纠正后的信号提供给解调器1512(或为单个解调器或为多个(在RAKE接收机情况下))，然后到解交织器1514将信号合成。合成的信号输入到解码器1516并最终到声码器1518和编解码器1520，重构语音信号。在声码器1518之前，业务信令和控制信号从解码器1516取得并提供给中继线接口单元1207。这种连接为其它应用既提供语音也提供数据信号，例如WLLBS1105、其它地面系统、及/或上面描述的图18中的寻呼/广播系统1112。来自信关76的其它数据输入也提供给控制单元1522。包括计算机、软件、数据库和其它功能的的控制单元1522，提供虚信关1108和中继线接口单元1207的本地控制。这些控制用于提供下变频器1504、A/D转换器1508、解调器1512以及接收机链其它部分的参数的可变性。此外，控制单元1522在返回链路(发射机)链上进行控制，该链包括编码器1524、交织器1526、CDMA调制器1528、多普勒预纠正器1530、D/A变换器1532、中频单元1534、上变频器1536、功率放大器1538、以及发射天线1540。可以提供电源、控制以及数据输入等其它子系统。分别为语音输入和输出的1542和1544可以使用也可以不使用。
虚信关1108的主输入和输出是中继线接口单元1207，为各种WLL互连、各种到PBX类型的有线系统的互连，提供通信业务(例如，话音及/或数据)和信令，以及到上述寻呼/广播系统1112及或其它类似地面系统的信令和业务，完成呼叫提示、寻呼、发消息、数据的存储和转发、本地销售的单向广播数据、以及其它类似业务。
虚信关1108优选地能够处理多个呼叫，而且正因为如此，接收和发射链的某些部件根据需要的是加倍的。通过发射和接收(收发机)部件的正确选择，并提供能够与卫星系统空中接口一起操作的终端控制器，藉此使地面系统将其覆盖区延伸到卫星系统中，这样任何地面终端(WLL、蜂窝、或PCS)也可以与卫星系统一起操作(即，双模式的)。例如，WLL用户可以移动到WLL地域或服务信关覆盖区内的任何其它地方。用户终端的这种双模式能力允许全世界范围的漫游。
现在参考图19，说明了移动终端操作的各种情况。在图19中，表示了两个信关76(即GW1和GW2)，各有一个相关的信关业务区79。在所说明的例子中，业务区79在标为79a的区域中是重叠的，尽管不一定总是这种情况。在GW1的业务区79中有两个本地化的网络业务区，例如由虚信关VG1和VG2服务的WLP或WLL业务区。在GW2的业务区79中有一个本地化的网络业务区，例如虚信关VG3所服务的WLL业务区。GW1包括数据库76a，它被表示为包括一个非VG数据库(DB)，以及VG1和VG2的数据库。数据库76a存储有效系统和VG用户的描述信息。此外，VG数据库存储描述每个VG业务区边界的信息，例如包围每个VG业务区的多边形的顶点位置。图19中也说明了一个能够移动到GW1和GW2业务区内各个地方的移动用户终端1106。将各种位置描述成位置1-5，其中每一个代表移动终端使用的一个特殊例子或情况。这五种情况如下：
情况1：移动终端1106在VG1业务区内的“家”中。
情况2：移动终端1106漫游到VG2的业务区，但是仍然处于GW1业务区79中。
情况3：移动终端1106漫游到VG3的业务区，并处于GW2业务区79中。
情况4：移动终端1106漫游到任何VG的业务区之外，但是仍然处于GW1业务区79中。
情况5：移动终端1106漫游到任何VG的业务区之外，并处于GW2业务区79内。
现在提供这几种情况下系统操作的描述。
情况1：当移动终端1106处于它的本地VG覆盖区之内时，操作与上面描述的相同。基本上，移动终端1106启动一个呼叫，通过至少一个卫星10中继到GW1。GW1执行移动终端1106的定位，并基于存储在VG1数据库中的信息找到移动终端1106处于本地VG的业务区之内。然后GW1将呼叫指定给VG1的VG1108，呼叫根据被叫方的位置如前所述进行。
情况2：当移动终端1106处于VG2的覆盖区之内时，例如，移动终端1106已经从VG1漫游到VG2，移动终端1106启动一个呼叫，通过至少一个卫星10中继到GW1。GW1执行移动终端1106的定位，并基于存储在VG1和VG2数据库76a中的信息找到移动终端1106处于VG2的业务区之内。然后GW1确定VG1和VG2之间是否存在漫游的约定。如果漫游约定存在，那么使用VG2、或使用VG1的数据库1105a、或使用GW1数据库76a对移动终端鉴权。数据库1105a包移动终端1106的标识，以及移动终端所允许服务的列表。在任何情况下，GW1都通知VG1移动终端1106的当前位置，存储在VG1的数据库1105a中。即，VG1将移动终端1106标为漫游，并且还在移动终端当前所处的位置注明该VG的标识。已经对移动终端1106鉴权之后，GW1将呼叫指定给VG2的VG1108，而且呼叫根据被叫方的位置如前所述地进行。在通话结束时，VG2将呼叫结果或计费信息发送到GW1。然后GW1将呼叫结果、或者立即或者某个预定间隔之后中继到VG1。用这种方式可以在用户的本地VG1正确地计算移动终端对系统资源的使用。
情况3：当移动终端1106处于VG3的覆盖区之内时，例如，移动终端1106已经从VG1漫游到VG3，移动终端1106启动一个呼叫，通过至少一个卫星10中继到GW2。GW2执行移动终端1106的定位，并基于存储在非VG和VG3数据库中的信息找到移动终端1106处于VG3的业务区之内，而且移动终端1106也不是本地用户(即，是GW1的用户)。如果GW1和GW2之间不存在漫游的约定，那么GW2就简单地拒绝为移动终端1106服务。假设漫游约定确实存在，那么GW2使用VG1数据库1105a对移动终端鉴权，这是从VG1或者通过相同或不同星座的卫星、或者通过回转的卫星转发器、或者通过PSTN或地面数据链路经由GW1得到的。在任何情况下，GW2都通过GW1通知VG1移动终端1106的当前位置，而且VG1将移动终端1106标为漫游，并且还在移动终端当前所处的位置注明该VG的标识以及服务GW(即，GW2)的标识。已经对移动终端1106鉴权之后，GW2将呼叫指定给VG3的VG1108，而且呼叫根据被叫方的位置如前所述地进行。在通话结束时，VG2将呼叫结果或计费信息发送到GW2。然后GW2将呼叫结果、或者立即或者某个预定间隔之后通过GW1中继到VG1。
情况4：情况4的呼叫处理类似于上面对情况2的描述。当移动终端1106处于GW1业务区内任何VG的覆盖区之外时，例如移动终端1106已经漫游出VG1，移动终端1106启动一个呼叫，通过至少一个卫星10中继到GW1。GW1执行移动终端1106的定位，并基于存储在VG1和VG2数据库76a中的信息找到移动终端1106没有处于任何VG的业务区之内。然后使用VG1的数据库1105a对移动终端鉴权，或使用GW1数据库76a对其鉴权。GW1通知VG1移动终端1106的当前位置，存储在VG1的数据库1105a中。即，VG1将移动终端1106标为漫游。已经对移动终端1106鉴权之后，GW1自己处理该呼叫，而且呼叫根据被叫方的位置如前所述地进行。在通话结束时，GW1可以将呼叫结果、或者立即或者某个预定间隔之后发送到VG1。
情况5：情况5的呼叫处理类似于上面对情况3的描述。当移动终端1106处于GW2业务区内任何VG的覆盖区之外时，例如，移动终端1106已经漫游在VG1之外和GW1的覆盖区之外，移动终端1106启动一个呼叫，通过至少一个卫星10中继到GW2。GW2执行移动终端1106的定位，并基于存储在非VG和VG3数据库中的信息找到移动终端1106不是处于VG3的业务区之内，而且移动终端1106也不是本地用户(即，是GW1的用户)。如果GW1和GW2之间不存在漫游的约定，那么GW2就简单地拒绝为移动终端1106服务。假设漫游约定确实存在，那么GW2使用VG1数据库1105a对移动终端鉴权，这是从VG1经由GW1得到的，如前面对情况3的描述。GW2通过GW1通知VG1移动终端1106的当前位置，而且VG1将移动终端1106标为GW2业务区中的漫游。已经对移动终端1106鉴权之后，GW2自己处理该呼叫，而且呼叫根据被叫方的位置如前所述地进行。在通话结束时，GW2将呼叫结果、或者立即或者某个预定间隔之后通过GW1发送到VG1。
现在参考图20，说明了一种情况，其中：与GW1关联的虚信关x(VGx)业务区部分处于GW1的100％可用边界之外。在所说明的例子中，VGx业务区的一部分处于GW2业务区79之内，尽管不会总是这种情况。如所示，对于每个信关76存在一个区域，在其中可以保证用户终端通过至少一个卫星得到100％的信关可用性。在这个区域之外，用户终端仍然能够由GW1服务，但是可用性降至95％的可用性，然后是90％的可用性，等等。
对于图20的情况，假设终端1106处于GW1的90％可用性圆周之外，而且处于GW2的100％可用性圆周内。还假设终端1106与GW1的VGx相关联，并且正在进行到VGx业务区内固定或移动用户的呼叫。当终端1106启动该呼叫时，假设呼叫请求通过SAT2中继到GW2。GW2从呼叫请求信息(例如，终端ID)中、从对终端1106进行的定位中、而且从所拨的号码中识别终端1106正在呼叫VGx业务区内的另一个用户，而且该终端与GW1相关联。然后GW2通过相同或不同星座的卫星、或者通过回转的卫星转发器、或者通过PSTN或地面数据链路联系GW1。作为响应，GW1分配与VGx一起使用的信道对，并将信道对信息和任何其它的呼叫建立参数发送回GW2，通过SAT2将呼叫建立信息通知终端1106。GW1也通过SAT1通知VGx1108所分配的信道对以及其它呼叫建立信息。然后呼叫如前面针对本地VG业务区内终端呼叫情况所做的描述那样进行。任何返回的链路ACK或其它信令都可以从终端1106通过SAT2和GW2中继到GW1。
图21A和21B说明了根据本发明的一个方面，对地区虚信关(RVGW)1108′的使用。如图21A所示，RVGW1108′可以与多个VGs相关联，例如VG1和VG2。每个RVGW1108′连接到一个或多个VGs1108以及正服务的GW76。RVGW1108′从VGs1108向GW76转发呼叫请求，而且也以一种通过方式从GW76向VGs1108转发系统资源的分配。在这个分层实施例中，RVGW1108′也处理来自那些不处于VG业务区之内的终端1106的呼叫请求，如上面针对图19的情况4和5所做的描述。信关76对在信关业务区79内做呼叫请求(并接收呼叫)的非WLL用户终端负责。
服务信关76在通话过程中向虚信关1108发送消息是在本发明的范围之内的，例如带由新系统资源分配的开销消息。然后虚信关1108通知终端1106、1206有关新资源的分配，例如新信道对分配。然后新信关和终端在通话过程中切换到新信道分配。用这种方式，新信道对分配可以在通话过程中进行，使一个或多个用户通信可以在所分配的频谱内转换。当需要减轻当前的或预期的来自另一个卫星系统、来自固定的基于空间或基于地面的干扰源的干扰影响，以及/或自身干扰的影响时，这可能会特别有用。
当本发明针对其优选实施例进行特别地表示和描述时，本领域的技术人员应该理解形式和细节的改变可以在不背离本发明范围和精神的前提下进行。

Claims (35)

1.一种通信系统，包括：
一个卫星通信系统部分，由在地球表面投下多个波束的至少一个卫星、和至少一个卫星系统地面站组成，该地面站双向地连接于至少一个卫星并且也连接于地面通信系统；以及
一个地面通信部分，由至少一个本地化网络(LN)基站组成，能够与LN业务区内的多个LN用户终端双向地通信，所述地面部分还包括LN地面站，双向地连接到所述LN基站和所述至少一个卫星，以便双向地连接去自进出所述LN业务区的单个所述LN用户终端的通信，其特征在于：
来自一个或多个所述卫星的地球表面上的一个或多个波束覆盖一个地区业务区(RSA)，所述LN业务区处于其中，而且其特征在于所述通信系统还包括至少一个数据库，存储将单个所述LN用户终端与所述RSA相关联的信息。
2.根据权利要求1的通信系统，还包括处于所述RSA内、但不在所述LN业务区内的多个其它的用户终端，而且其特征在于所述数据库还存储将单个所述的其它用户终端与所述RSA相关联的信息。
3.根据权利要求1的通信系统，其特征在于单个所述LN用户终端包括用于将呼叫发送到与所述地面通信网络连接的终端并从该终端接收呼叫的收发机，收发通过所述LN基站、所述LN地面站、所述至少一个卫星、以及所述至少一个卫星系统地面站。
4.根据权利要求2的通信系统，其特征在于单个所述其它用户终端包括用于将呼叫发送到与所述地面通信网络连接的终端并从该终端接收呼叫的收发机，收发通过所述至少一个卫星以及所述至少一个卫星系统地面站。
5.根据权利要求2的通信系统，其特征在于单个所述LN用户终端包括用于将呼叫发送到一个所述其它用户终端并从该终端接收呼叫的收发机，收发通过所述LN基站、所述LN地面站、以及所述至少一个卫星。
6.根据权利要求2的通信系统，其特征在于单个所述LN用户终端包括用于将呼叫发送到一个所述其它用户终端并从该终端接收呼叫的收发机，收发通过所述LN基站、所述LN地面站、所述至少一个卫星、以及所述至少一个卫星系统地面站。
7.根据权利要求1的通信系统，还包括处于含在所述RSA内的第二LN业务区的第二多个LN终端，而且其特征在于所述数据库还存储将单个所述第二多个LN用户终端与所述RSA关联的信息。
8.根据权利要求1的通信系统，还包括处于含在第二RSA内的第二LN业务区的第二多个LN终端，而且其特征在于所述数据库还存储将单个所述第二多个LN用户终端与所述第二RSA关联的信息。
9.根据权利要求1的通信系统，还包括处于第二RSA内、但不在LN业务区内的多个其它终端，而且其特征在于所述数据库还存储将单个所述其它用户终端与所述第二RSA关联的信息。
10.根据权利要求7的通信系统，其特征在于单个所述LN用户终端包括用于将呼叫发送到所述第二多个LN用户终端中的一个并从该终端接收呼叫的收发机，收发通过所述LN基站、所述LN地面站、所述至少一个卫星、所述至少一个卫星系统地面站、以及与所述第二LN业务区关联的第二LN地面站和第二LN基站。
11.根据权利要求7的通信系统，其特征在于单个所述LN用户终端包括用于将呼叫发送到所述第二多个LN用户终端中的一个并从该终端接收呼叫的收发机，收发通过所述LN基站、所述LN地面站、所述至少一个卫星、以及与所述第二LN业务区关联的第二LN地面站和第二LN基站。
12.根据权利要求8的通信系统，其特征在于单个所述LN用户终端包括用于将呼叫发送到所述第二多个LN用户终端中的一个并从该终端接收呼叫的收发机，收发通过所述LN基站、所述LN地面站、所述至少一个卫星、所述至少一个卫星系统地面站、以及与所述第二LN业务区关联的第二LN地面站和第二LN基站。
13.根据权利要求8的通信系统，其特征在于单个所述LN用户终端包括用于将呼叫发送到所述第二多个LN用户终端中的一个并从该终端接收呼叫的收发机，收发通过所述LN基站、所述LN地面站、所述至少一个卫星、以及与所述第二LN业务区关联的第二LN地面站和第二LN基站。
14.根据权利要求9的通信系统，其特征在于单个所述LN用户终端包括用于将呼叫发送到所述其它用户终端中的一个并从该终端接收呼叫的收发机，收发通过所述LN基站、所述LN地面站、以及所述至少一个卫星。
15.根据权利要求9的通信系统，其特征在于单个所述LN用户终端包括用于将呼叫发送到所述其它用户终端中的一个并  从该终端接收呼叫的收发机，收发通过所述LN基站、所述LN地面站、所述至少一个卫星、以及所述至少一个卫星系统地面站。
16.根据权利要求2的通信系统，还包括处于第二RSA内、但不在LN业务区内的第二多个其它终端，而且其特征在于所述数据库还存储将单个所述其它用户终端与所述第二RSA关联的信息。
17.根据权利要求16的通信系统，其特征在于单个所述其它用户终端包括用于将呼叫发送到所述第二多个其它用户终端中的一个并从该终端接收呼叫的收发机，收发通过所述至少一个卫星以及所述至少一个卫星系统地面站。
18.根据权利要求16的通信系统，其特征在于单个所述其它用户终端包括用于将呼叫发送到所述第二多个其它用户终端中的一个并从该终端接收呼叫的收发机，收发通过所述至少一个卫星。
19.一种通信系统，包括：
一个卫星通信系统部分，由在地球表面投下多个波束的至少一个卫星、和至少一个地面卫星信关组成，该信关双向地连接于至少一个卫星并且也连接于地面通信系统；
其特征在于，来自一个或多个卫星的地球表面上的一个或多个波束覆盖一个地区业务区(RSA)，至少一个无线本地环路(WLL)业务区处于其中；而且
一个地面通信部分，由至少一个WLL基站组成，能够与所述WLL业务区内的多个WLL用户终端双向地通信，所述地面部分还包括为所述RSA服务并双向地连接于所述WLL基站和所述至少一个卫星的虚信关，其特征在于所述虚信关响应从所述地面卫星信关接收的信息，为了双向地连接去或自进出所述WLL业务区的单个所述WLL用户终端的通信，暂时代理卫星系统资源的控制。
20.一种通信系统，包括：
一个卫星通信系统部分，由在地球表面投下多个波束的至少一个卫星、和至少一个卫星信关组成，该信关双向地连接于至少一个卫星并且也连接于地面通信系统；
其特征在于，来自一个或多个卫星的地球表面上的一个或多个波束覆盖一个地区业务区，至少一个无线本地环路(WLL)业务区处于其中；而且
一个地面通信部分，由至少一个WLL基站组成，能够与所述WLL业务区内的多个WLL用户终端双向地通信，所述地面部分还包括关联于所述地区业务区并双向地连接于所述WLL基站和所述至少一个卫星的虚信关，其特征在于所述虚信关响应从所述地面卫星信关接收的信息，为了双向地连接去或自进出所述WLL业务区的单个所述WLL用户终端的通信，代理卫星系统资源的本地控制；其特征在于
所述虚信关还双向地连接于一个发射机，用于向一个或多个所述WLL用户终端发射寻呼和广播消息中的至少一个，所述寻呼和广播消息由所述虚信关通过所述至少一个卫星从所述地面卫星信关接收。
21.一种通信系统，包括：
一个卫星通信系统部分，由在地球表面投下多个波束的至少一个卫星、和至少一个卫星系统地面站组成，该地面站双向地连接于至少一个卫星并且也连接于地面通信系统；以及
一个地面通信部分，由多个本地化网络(LN)基站组成，每个都能够与有关LN业务区内的多个LN用户终端双向地通信，所述地面部分还包括双向地连接于每个所述LN基站和所述至少一个卫星的LN地面站，以便双向地连接去或自进出所述LN业务区的单个所述LN用户终端的通信，其特征在于
来自一个或多个所述卫星的地球表面上的一个或多个波束覆盖一个地区业务区，至少一个所述LN业务区处于其中，其特征在于所述通信系统还包括一个连接到所述卫星系统地面站的系统数据库和一个连接到所述多个LN基站中每一个的LN数据库，存储将单个所述LN用户终端关联于本地LN业务区的信息；而且其特征在于
从一个LN业务区漫游到另一个LN业务区、或者从一个LN业务区漫游到任何LN业务区之外地方的LN用户终端，被基于存储在本地LN业务区的所述数据库中的信息鉴权并提供服务。
22.一种通信系统，包括：
一个卫星通信系统部分，由在地球表面投下多个波束的至少一个卫星、和至少一个卫星系统地面站组成，该地面站双向地连接于至少一个卫星并且也连接于地面通信系统；以及
一个地面通信部分，由多个虚信关组成，每个都包括能够与有关虚信关业务区内的多个LN用户终端双向通信的本地化网络(LN)基站，每个所述虚信关还包括双向地连接于每个所述LN基站和所述至少一个卫星的LN地面站，以便双向地连接去或自进出所述LN业务区的单个所述LN用户终端的通信，所述地面通信部分还包括一个地区虚信关，通过至少一个卫星双向地连接到每个所述虚信关和所述卫星系统地面站，所述地区虚信关基于从所述卫星系统地面站接收的资源配置在所述虚信关之间分配系统资源。
23.一种通信系统，由至少一个虚信关组成，该虚信关包括能够与有关虚信关业务区——由与一个或多个卫星相关联的一个或多个波束所覆盖——内的多个LN用户终端进行双向无线通信的本地化网络(LN)基站，所述至少一个虚信关还包括双向地连接于所述LN基站和所述至少一个卫星的LN卫星地面站，以便双向地连接去或自进出所述LN业务区的单个所述LN用户终端的通信，所述虚信关基于从卫星系统地面站接收的卫星系统资源配置在所述LN用户终端之间分配卫星系统资源。
24.根据权利要求23的通信系统，其特征在于所述卫星系统资源包括频率信道。
25.根据权利要求23的通信系统，其特征在于所述卫星系统资源包括扩频码。
26.根据权利要求23的通信系统，其特征在于所述LN用户终端中的至少一些是移动终端。
27.根据权利要求23的通信系统，其特征在于所述LN用户终端中的至少一些是固定终端。
28.根据权利要求23的通信系统，其特征在于所述LN基站连接到一个存储信息的数据库，以便识别单个所述多个LN用户终端并将单个所述LN用户终端关联于所述地区业务区。
29.根据权利要求23的通信系统，其特征在于所述数据库可以通过所述至少一个卫星来查询，以便对已经漫游到本地LN业务区之外并请求业务的LN用户终端鉴权。
30.根据权利要求23的通信系统，其特征在于所述一个或多个卫星是低地球轨道卫星星座的一部分。
31.操作一种通信系统的方法，包括如下步骤：
提供一个卫星通信系统部分，由在地球表面投下多个波束的至少一个卫星、和至少一个卫星系统地面站组成，该地面站双向地连接于至少一个卫星并且也连接于地面通信系统；
提供一个地面通信部分，由多个本地化网络(LN)基站组成，每个都能够与有关LN业务区内的多个LN用户终端双向地通信，还对地面部分提供使之包括LN地面站，双向地连接到每个LN基站和所述至少一个卫星，以便双向地连接去自进出LN业务区的单个LN用户终端的通信；
定义一个地区业务区(RSA)，至少一个LN业务区处于其中，RSA被定义为包括一个含有多个LN用户终端位置的区域；
在连接到多个LN基站中每一个的LN数据库中存储信息，所存储的信息将单个LN用户终端与本地LN业务区相关联；并且
对于漫游到本地LN业务区之外的LN用户终端，查询一个LN数据库，基于存储在本地LN业务区数据库中的信息，对漫游LN用户终端鉴权并提供业务。
32.操作一种通信系统的方法，包括如下步骤：
提供一个卫星通信系统部分，由在地球表面投下多个波束的至少一个卫星、和至少一个卫星系统地面站组成，该地面站双向地连接于至少一个卫星并且也连接于地面通信系统；
提供一个地面通信部分，由多个本地化网络(LN)基站组成，每个都能够与有关LN业务区内的多个LN用户终端双向地通信，还对地面部分提供使之包括LN地面站，双向地连接到每个LN基站和所述至少一个卫星，以便双向地连接去自进出LN业务区的单个LN用户终端的通信；
定义一个地区业务区(RSA)，至少一个LN业务区处于其中，RSA被定义为包括一个含有多个LN用户终端位置的区域；
在LN地面站从卫星系统地面站接收卫星系统资源的分配，LN地面站处于卫星系统地面站的覆盖区域中；以及
对请求业务的LN用户终端重新分配所分配的卫星系统资源的一部分。
33.根据权利要求32的一种方法，还包括如下步骤：
正当对LN用户终端提供业务时，操作一个定时器并记录业务的持续时间；并且
随后向卫星系统地面站发送信息，所发送的信息包括所记录的业务持续时间。
34.操作一种通信系统的方法，包括如下步骤：
在卫星系统信关接收到一个用户终端的呼叫；
检查一个数据库，确定用户终端是否关联于卫星系统信关覆盖区内的一个本地化业务区；
如果是，组成一条消息并将该消息发送到为地区业务区服务的虚信关，该消息通过至少一个卫星发送；
在虚信关接收该消息并寻呼用户终端；并且
当用户终端响应该寻呼时，使用从卫星系统信关分配给虚信关的卫星系统资源建立该呼叫。
35.操作一种通信系统的方法，包括如下步骤：
在为卫星系统信关覆盖区内一个本地化业务区服务的虚信关接收到一个用户终端的呼叫；
检查一个数据库，确定被叫用户终端是否关联于虚信关所服务的本地化业务区；
如果是，建立该呼叫；
如果不是，组成一条消息并将该消息发送到卫星系统信关，该消息通过至少一个卫星发送；
在卫星系统信关接收该消息并检查一个数据库，确定被叫用户终端是否关联于卫星系统信关覆盖区内的第二本地化业务区；
如果是，组成一条消息并将该消息发送到为第二本地化业务区服务的第二虚信关，该消息通过至少一个卫星发送；
在第二虚信关接收该消息并寻呼用户终端；而且
当用户终端响应该寻呼时，使用从卫星系统信关分配给第二虚信关的卫星系统资源建立该呼叫。
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