CN1633758A - 使用对分搜索模式识别干扰移动终端的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于迅速地识别多个移动射频(RF)终端中的哪一个正在引起对一个或多个非目标卫星的干扰的方法，其中，所述移动射频(RF)终端置于诸如飞行器的相应多个移动平台上用于访问目标转发卫星，所述非目标卫星在轨道上与目标卫星相邻。所述方法包括：将多个移动RF终端划分为两个组并命令一个组的终端停止发送。然后进行检查以确定哪个组的终端正在引起干扰。那个特定的组然后被系数2依序细分和交替地检查是否仍然引起干扰，直到单个移动终端被识别为干扰源。这种将所有终端依序细分为越来越小的组的对分技术可以从访问目标转发卫星的大量终端中迅速识别出引起干扰的终端。

Description

使用对分搜索模式识别干扰移动终端的方法

本申请要求2001年4月4日提交的临时申请第60/281,460号的优先权。

技术领域

本发明涉及一种经由卫星链路与基站进行双向通信所需的移动RF终端，具体涉及一种通过使用对分搜索模式来识别多个移动终端中的哪一个正在引起对于邻近目标卫星的一个或多个卫星的干扰的方法和装置。

背景技术

利用经由转发卫星与地面站通信的位于诸如飞行器、游船的移动平台和其他移动平台上的移动RF终端，虽然有可以内置在移动终端中的安全装置，仍然存在极小的可能性：所述终端以不曾预料到的方式出现故障。在这样的事件中，存在这样的可能：移动终端可能会干扰在地球弧形轨道中与移动终端正在与之通信的目标卫星相邻的其他卫星。

也可以认识到，固定业务卫星(FSS，Fixed Service Satellite)操作员可能难于定位来自包括成千上万个远端站点的简易终端的VSAT(甚小孔径终端)系统的干扰。

因此，需要一种经由转发卫星与多个移动终端通信的地面站，它能够迅速地识别对非目标卫星引起干扰的故障移动终端，并且迅速地解决干扰事故。

发明内容

本发明涉及一种系统和方法，用于从多个移动RF终端之一识别干扰RF终端。所述方法包括：使用诸如具有网络运行中心(NOC)的地面站的基站，来分析由移动终端经由转发目标卫星向地面站发送的信号。

一种对分搜索方案被用于迅速地检查指定的移动终端组，以确定干扰信号是否正在由一个组中的终端之一引起。访问目标卫星的多个移动终端首先被分为两个组。NOC然后命令所述组之一暂时停止发送以确定干扰是否已减轻。如果不是，则NOC对另一组执行相同的操作，以确定哪个组的移动终端正在引起干扰。一旦识别了那个组，则NOC再次将那个组的移动终端进一步划分为两个子组，移动终端的这两个子组之一随后被命令暂时停止发送，以便NOC可以识别干扰是否已经减轻。使用逐次越来越小的移动终端子组来重复这个处理，直到NOC识别出引起干扰的特定移动终端。可以明白，这个处理最好由与非目标卫星的操作员通信的NOC来执行，以便NOC可以迅速地验证正被检查的移动终端的子组是否包括干扰终端。一旦识别出干扰终端，则NOC可以命令它关闭或降低其数据传输速率(从而有效地降低其所发送的信号的功率电平)，以便消除对非目标卫星的干扰。

上述方法可被用于在大约5-10秒的时间间隔内检查单个移动终端的干扰。通常可以在小于5分钟内查看可供20-30架飞行器使用的转发卫星。

附图说明

通过详细的说明和附图，本发明将变得更容易明白，其中：

图1是可以实现本发明的通信系统的方框图。

图2是置于图1所示的系统的每个飞行器上的移动RF终端的方框图。

图3是一个流程图，用于图解本发明的对分搜索方案，用于确定多个RF终端中的哪一个正在引起对非目标卫星的干扰。

具体实施方式

参见图1，其中示出了用于实现本发明的优选方法的系统10。系统10向和从一个或多个不同覆盖区域14a和14b中的多个移动平台12a-12f提供数据内容。系统10通常包括地面段16、形成空间段17的多个卫星18a-18f以及被置于每个移动平台12上的移动终端20。移动平台12可以包括飞行器、游船或任何其他运动车辆。因此，这里在图中将移动平台12举例为飞行器，以及在下面的说明中将移动平台作为飞行器不应当被理解为将系统10的适用范围仅限于飞行器。

空间段17可以包括提供对于每个区域的覆盖所需要的每个覆盖区域14a和14b中的任何数量的卫星18。卫星18a、18b、18d和18e最好是Ku或Ka波段卫星。卫星18c和18f是广播卫星业务(BSS，Broadcast Satellite Service)卫星。每个卫星18进一步位于对地静止轨道(GSO，geostationary orbit)或非对地静止轨道(NGSO，non-geostationary orbit)中。可以用于本发明的可能的NGSO轨道的示例包括低地球轨道(LEO，low earth orbit)、中地球轨道(MEO，medium earth orbit)和高椭圆轨道(HEO，high elliptical orbit)。每个卫星18包括至少一个射频(RF)转发器，最好包括多个RF转发器。例如，卫星18a被图解为具有4个转发器18a₁-18a₄。可以明白，所图解的每个其他的卫星18可以具有用于处理在覆盖区域中运行的预期数量的飞行器12所需要的更多或更少的多个RF转发器。所述转发器提供飞行器12和地面段16之间的“弯管(bent-pipe)”通信。用于这些通信链路的频带可以包括从大约10MHz到100GHz的任何射频频带。所述转发器最好包括由美国联邦通信委员会(FCC，Federal Communication Commission)和国际电联(ITU，InternationalTelecommunication Union)指定用于固定卫星业务FSS或BSS的频带中的Ku波段转发器。而且，可以使用不同类型的转发器(即，每个卫星18不必包括多个相同类型的转发器)，以及每个转发器可以工作于不同的频率。每个转发器18a₁-18a₄还包括宽的地理覆盖、高的有效全向辐射功率(EIRP，effectiveisotropic radiated power)和高的增益/噪声温度(G/T)。

进一步参照图1，地面段16包括与内容中心24和网络运行中心(NOC)26进行双向通信的地面站22。如果服务需要多个不同的覆盖区域，则可以使用位于第二覆盖区域14b中的第二地面站22a。在这个示例中，地面站22a也经由地面链路或用于与NOC 26建立通信链路的任何其他适当手段与NOC26进行双向通信。地面站22a也与内容中心24a进行双向通信。为了讨论的目的，将参照覆盖区域14a中发生的操作来描述系统10。但是，可以明白，在覆盖区域14b中发生与卫星18d-18f相关的相同操作。也可以明白，系统10可以以刚才所述方式被定标到任何数量的覆盖区域14。

地面站22包括向卫星18a和18b发送数据内容所需要的天线和相关的天线控制电路。地面站22的天线也可被用于接收源自覆盖区域14a内的每个飞行器12的每个移动终端20的由转发器18a₁-18a₄转发的数据内容。地面站22可以位于覆盖区域14a内的任何位置。类似地，地面站22a如果被包括的话可以位于第二覆盖区域14b内的任何位置。

内容中心24与多个外部数据内容提供者进行通信，并且控制由它接收的视频和数据信息向地面站22的发送。优选地，内容中心24与因特网服务提供者(ISP)30、视频内容源32和公共电话交换网(PSTN)34联系。可选地，内容中心24也可以与一个或多个虚拟专用网(VPN)36进行通信。ISP 30向每个飞行器12的每个乘员提供因特网访问。视频内容源32提供直播电视节目，例如有线新闻网络(CNN)和ESPN。NOC 26执行传统的网络管理、用户验证、帐目核算、客户服务和帐单任务。第二覆盖区域14b中与地面站22a相关的内容中心24a也最好与ISP 38、视频内容提供者40、PSTN 42和可选地与VPN 44进行通信。可选的无线电话系统28也可被包括作为卫星返回链路的替代品。

现在参见图2，将更详细地说明置于每个飞行器18上的移动终端20。每个移动终端20包括一个以路由器/服务器50(以下“服务器”)形式的数据内容管理系统，与通信子系统52、控制单元和显示系统54和以局域网(LAN)56形式的分布系统进行通信。可选地，服务器50也可以被配置用于与国家无线电话系统(NATS，National Air Telephone System)58、乘务员信息服务系统60和/或飞行娱乐系统(IFE，in-flight entertainment system)62连接运行。

通信子系统52包括发送器子系统64和接收器子系统66。发送器子系统64包括编码器68、调制器70和上变频器72，用于编码、调制和上变频从服务器50到发射天线74的数据内容信号。接收器子系统66包括解码器76、解调器78和下变频器80，用于将接收天线82收到的信号解码、解调和下变频为基带视频和音频信号以及数据信号。虽然仅仅示出了一个接收器子系统66，但是可以明白，最好通常包括多个接收器子系统66以便能够从多个RF转发器同时接收RF信号。如果示出多个接收器子系统66，则也将需要对应的多个部件76-80。

由接收器子系统66接收的信号随后被输入到服务器50。系统控制器84被用于控制移动系统20的所有子系统。系统控制器84具体向用于电子操纵接收天线82的天线控制器86提供信号，以保持接收天线指向特定的一个卫星18，这个卫星在下面被称为“目标”卫星。发送天线74从动于接收天线82以便它也跟踪目标卫星18。可以明白，一些类型的移动天线可以从相同的孔径发送和接收。在这种情况下，发送天线74和接收天线82被组合为单个天线。

进一步参照图2，局域网(LAN)56被用于将服务器50连接到与飞行器12a上的每个座位位置相关的多个访问台88。每个访问台88可被用于将服务器50直接连接到用户的便携式计算机、个人数字助理(PDA)或其他个人计算设备。访问台88也可以每个包括座椅背上安装的计算机/显示器。LAN 56使用户的计算设备可以和服务器50进行数据的双向通信，以便每个用户能够请求期望的电视节目频道、访问期望的网站、访问他的/她的电子邮件或执行与飞行器12上的其他用户无关的多种其他任务。

接收和发送天线82和74分别可以包括任何形式的可操纵天线。在一种优选的形式中，这些天线包括电子扫描的相控阵天线。相控阵天线特别适用于其中气动阻力是重要的考虑因素的航空应用。适用于本发明的一种特殊形式的电子扫描的相控阵天线被公开在转让给波音公司的美国专利第5,886,671号中。

进一步参见图1，在系统10的运行中，在地面站22或从每个移动终端20的发送天线发送数据内容之前，最好将数据内容格式化为互联网协议(IP)分组。为了讨论的目的，来自地面站22的IP分组形式的数据内容的传输将被称为“前向链路”传输。最好也使用IP分组复用，以便可以使用单播、组播和广播传输将数据内容同时提供到覆盖区域14a内运行的每个飞行器12。

由每个转发器18a₁-18a₄接收的IP数据内容分组然后被转发器转发到覆盖区域14a内运行的每个飞行器12。虽然多个卫星18被图解在覆盖区域14a的上方，但是可以明白当前单个卫星能够提供对于包含整个美国陆地的区域的覆盖。因此，依赖于覆盖区域的地理尺寸和在所述区域内预期的移动平台通信量，有可能仅仅需要安装单个转发器的单个卫星来提供对于整个区域的覆盖。除了美国陆地之外的其他不同覆盖区域包括欧洲、南/中美洲、东亚、中东、北大西洋等。可以预期，在大于美国陆地的服务区域内，可能需要每个安装一个或多个转发器的多个卫星18来提供对于区域的完全覆盖。

接收天线82和发送天线74每个最好被置于它们相关的飞行器12的机身顶部。每个飞行器的接收天线82接收表示来自至少一个转发器18a₁-18a₄的IP数据内容分组的被编码的RF信号的整个RF传输。接收天线82接收被输入到至少一个接收器66的水平极化(HP)和垂直极化(VP)的信号。如果并入多个接收器66，则一个可被指定用于由它所指向的目标卫星18所携带的特定转发器18a₁-18a₄。接收器66解码、解调和下变频被编码的RF信号以产生视频和音频信号以及数据信号，它们被输入到服务器50。服务器工作来过滤和丢弃未打算提供给飞行器12a上的用户的任何数据内容，然后将剩余的数据内容经由LAN 56转发给适当的访问台88。

进一步参见图1，将说明从飞行器12a到地面站22的数据内容的传输。这个传输被称为“返回链路”传输。天线控制器86使得发送天线74保持其天线波束指向目标卫星18a。用于从每个移动终端20返回地面站22的通信的信道表示由地面段16的NOC 26独立分配和动态管理的点对点链路。对于容纳几百或更多飞行器12的系统10来说，需要向给定的卫星18所带的每个转发器分配多个飞行器。用于返回链路的优选多路访问方法是码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)或其组合。因此，多个移动终端20可被分配到单个转发器18a₁-18a₄。当更多数量的并入移动终端20的飞行器12工作在覆盖区域14a内时，所需要的转发器的数量随之增加。

接收天线82可以实现闭环跟踪系统，用于根据接收信号幅度定向天线波束和调整天线的极化。发送天线74从动于接收天线82的指向和极化。一种替代的实现方式可以使用一种开环跟踪方法，其中通过使用机载惯性参考单元(IRU，inertial reference unit)知道的飞行器12a的位置和姿态以及知道的卫星18的位置来确定指向和极化。

编码的RF信号从给定飞行器12的移动终端20的发送天线74被发送到分配的一个转发器18a₁-18a₄，并且被指定的转发器转发到地面站22。地面站22与内容中心24进行通信，以确定和提供用户所请求的适当数据(例如，来自万维网的内容、来自用户的VPN的电子邮件或信息)。

对于系统10必须考虑到的一个附加事项是，可能从接收天线82的小孔径尺寸导致干扰的可能。接收天线82的孔径尺寸典型地小于传统的“甚小孔径终端”(VSAT)天线。因此，来自接收天线82的波束可能包含沿对地静止轨道运行的相邻卫星。这可以导致来自除了目标卫星的卫星的干扰被特定的移动系统20接收。为了克服这个可能的问题，系统10最好使用低于正常的前向链路数据速率用于克服来自相邻卫星的干扰。例如，系统10使用典型的FSS Ku波段转发器(例如Telstar-6)和具有大约17英寸×24英寸(43.18cm×60.96cm)的有效孔径的天线，工作于至少每转发器大约5Mbps的优选前向链路数据速率。为了比较的目的，典型的Ku波段转发器通常使用传统的VSAT天线而工作于大约30Mbps的数据速率。

使用标准数字视频广播(DVB，digital video broadcast)波形，前向链路信号典型地占用整个转发器宽度27MHz的小于8MHz。但是，将转发器功率集中在小于整个转发器带宽中可以产生调节关系。FCC规则目前调节来自转发器的最大有效全向辐射功率(EIRP)谱密度以防止在间距紧密的卫星之间的干扰。因此，在系统10的一个优选实施例中，在调制器70中使用扩频调制技术，以便使用公知的信号扩频技术在转发器带宽上“扩展”前向链路信号。这降低了被转发信号的功率谱密度，因此消除了在两个或更多移动终端20之间的干扰的可能。

同样重要的是，发送天线74满足防止对与目标卫星18相邻的卫星的干扰的调整要求。在大多数移动应用中使用的发送天线也趋向于小于传统的VSAT天线(典型是直径为1米的反射器天线)。用于航空应用的移动发送天线应当具有低的气动阻力、轻重量、具有低功耗和具有相对较小的尺寸。因为所有这些原因，发送天线74的天线孔径最好小于传统的VSAT天线。VSAT天线被定尺寸以建立足够窄以辐射沿对地静止轨道运行的单个FSS卫星的天线波束。这是重要的，因为FSS卫星沿着对地静止轨道相距2°的间隔。本发明使用小于正常天线孔径的发送天线74，在一些情况下，可以产生足够宽以辐射到沿对地静止轨道与目标卫星相邻的卫星的天线波束，这会产生干扰问题。通过在返回链路传输上也使用扩频调制技术来降低这个问题的可能性。从发送天线74发送的信号被扩频以在相邻卫星产生的干扰信号低于信号将干扰的门限EIRP功率谱密度。但是，可以明白，如果在给定的覆盖区域内的卫星之间的角间距使得干扰不是问题，则可能不需要扩频调制技术。

参见图3，其中示出了一个流程图，用于图解由本发明的方法100执行的步骤，用于确定多个移动RF终端中的哪一个正在引起对非目标卫星的干扰状态。本发明利用NOC 26来监测移动终端20与目标卫星的所有通信，所述目标卫星在本讨论中是图1的卫星18b。NOC 26也控制所有移动终端20的发送功率电平。在2000年12月1日提交的美国专利第09/728,605号中公开了一种适合的功率控制系统，在此被引入本申请中作为参考。

在图3中，如在步骤102所示，非目标卫星的操作员通知NOC 26产生干扰状态，所述非目标卫星通常是固定业务卫星(FSS)。在这个示例中，被干扰的非目标卫星可以是卫星18a或18c中的任何一个。如步骤104所示，NOC 26首先将访问目标卫星18b的所有移动终端20划分为两个组(组1和2)，最好划分为两个相等的组，如果总数允许进行这样的划分。

如步骤106所示，NOC 26然后命令诸如组2的一个组中的所有移动终端20暂时停止发送。如步骤108所示，NOC 26然后与被干扰的FSS卫星的操作员交流以确定干扰状态是否仍然存在。如果是这样，如步骤110所示，则NOC 26然后检查组成组1的移动终端20的数量是否等于1。如果是，则NOC26已经识别出引起干扰的特定移动终端20，并且NOC 26然后命令那个特定的移动终端停止发送或则将其功率电平降低到足够消除干扰的程度，如步骤112所示。

如果在步骤110的检查中确定移动终端20的组1不等于仅仅一个移动终端，则NOC 26进一步细分组1为两个更小的子组(例如3和4)，如步骤114所示。

NOC 26然后命令移动终端20的两个子组3和4之一、例如子组4也暂时关闭，如步骤116所示。NOC 26然后与FSS操作员再次交流以确定干扰是否仍然存在，如果线118所示。如果是，则使用移动终端20的逐次越来越小的组来重复步骤108-116，所述移动终端20的逐次越来越小的组被NOC 26命令停止发送，每个子组最好被一分为二，直到NOC识别出引起干扰的单个移动终端。

如果在步骤108的初始检查中指示已经消除了干扰状态(即关闭组2终端消除了干扰状态)，则NOC 26确定移动终端20的第一组(即一半)没有引起干扰状态，并且组2包括干扰终端。在步骤120进行另一个检查以确定组2中的移动终端20的数量是否等于1。如果是，则NOC 26已经识别出干扰移动终端20，并且它然后命令那个终端关闭或降低其发送功率电平，如步骤112所示。如果不是，则重复步骤114、116和108，直到已经识别出特定的干扰终端20。

通过依序关闭移动终端20的越来越小的组，NOC 26可以迅速地识别出干扰移动终端。使用上述的处理，可以在少于5分钟的时间内迅速地检查可供多达大约30个飞行器使用的整个一个转发卫星。

本领域内的技术人员现在可以从上述的说明明白，可以用多种形式来实现本发明的宽范围的教程。也可以明白，在此的特定实施例中优选实施例的变化可以容易地被实现在其他的实施例中。因此，虽然已经结合其特定的示例描述了本发明。但是不应当如此限定本发明的真实范围，因为在学习了附图、说明书和所附的权利要求后，其他的修改对于技术人员将变得显然。

Claims (6)

1.一种迅速识别与目标RF设备通信的多个射频(RF)终端中的哪一个正在引起对一个或多个非目标RF设备的RF干扰的方法，所述非目标RF设备物理上接近目标RF设备，所述方法包括下列步骤：

a)使用监测部件来监测从所述RF终端向所述目标RF设备的发送；

b)与受到RF干扰的所述非目标RF设备相关的操作员通知所述监测部件所述RF干扰的存在；

c)使用所述监测部件将所有RF终端划分为至少第一和第二组；

d)使用所述监测部件一次一个地命令每个组停止发送操作；

e)使用所述监测部件来确定在每个所述RF终端停止发送操作后，所述RF干扰是否仍然存在；

f)在停止了RF发送后，将未能消除所述RF干扰的RF终端的组进一步细分为子组；以及

g)重复步骤d)到f)，直到识别出特定的干扰RF终端。

2.按照权利要求1的方法，还包括步骤：使用所述监测部件来命令所述特定干扰终端停止发送操作。

3.按照权利要求1的方法，其中，使用监测部件的步骤包括使用地面网络运行中心(NOC)。

4.按照权利要求1的方法，其中，步骤c)包括将所有RF终端划分为仅仅两个组。

5.一种用于迅速确定访问目标RF设备并工作于给定覆盖区域内的多个移动RF终端中的哪一个正在引起对接近所述目标设备布置的非目标RF设备的干扰的方法，所述方法包括下列步骤：

受到RF干扰的所述非目标RF设备的操作员通知监测部件已经产生了干扰状态；

使用所述监测部件将所有RF终端划分为第一和第二组；

使用所述监测部件命令第一组中的每个RF终端停止发送操作；

确定是否消除了所述干扰；

如果消除了所述干扰，则将所述第一组进一步细分为第三和第四子组；

进一步使用所述监测部件再次命令所述RF设备的第三和第四子组之一停止发送；

检查以确定所述干扰状态是否已经减轻；

继续交替地一分为二并对于干扰状态检查每个组的RF终端，直到特定一个所述RF终端被识别出引起所述干扰状态。

6.一种用于迅速地确定访问转发目标卫星的多个移动RF终端中的哪一个正在引起对目标卫星附近的非目标卫星的干扰的方法，所述方法包括下列步骤：

使用具有网络运行中心(NOC)的地面站来监测所述移动终端和所述地面站之间的所有传输；

操作员通知所述NOC何时对所述非目标卫星产生了干扰状态；

使用NOC将所述移动终端分为第一和第二组；

使用NOC来命令所述第二组内的所有移动终端关闭发送操作；

使用NOC结合所述操作员所提供的信息来确定所述干扰状态是否仍然存在；

如果所述干扰状态仍然存在，则使用所述NOC将所述第一组进一步划分为移动终端的第三和第四子组；

使用所述NOC来命令移动终端的所述第四子组关闭；

使用所述NOC来确定是否仍然存在干扰状态；以及

使用所述NOC来重复地细分正在引起所述干扰状态的所述移动终端的那个组，直到所述NOC已经识别出正在引起所述干扰状态的单个移动终端。

Images