DE69330849T2

DE69330849T2 - Gerät und Verfahren zur Spektrumwiedergewinnung

Info

Publication number: DE69330849T2
Application number: DE69330849T
Authority: DE
Inventors: Gregory Barton Vatt
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Cdc Propriete Intellectuelle Sa Paris Fr
Priority date: 1992-05-11
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: CA2092744C; ATE206574T1; RU2137304C1; US5423084A; CA2092744A1; EP0569693A1; JP3077727B2; EP0569693B1; DE69330849D1; JPH06177815A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf zellulare Funkkommunikation. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Wiedergewinnung eines Spektrums, das andernfalls in einem zellularen Kommunikationssystem nicht verfügbar ist.
Einseitige Kommunikationssysteme, auch als Ein-Weg- oder passive Systeme bekannt, werden in Verbindung mit Funkruf verwendet. Im Allgemeinen werden von einem oder mehreren Sendern Daten ausgestrahlt. Die Datenübermittlung beinhaltet Daten, die bestimmte Personenrufempfänger identifizieren. Eine Anzahl von Personenrufempfängern empfängt kontinuierlich Senderausstrahlungen. Herkömmliche Funkrufsysteme haben mehrere Schwierigkeiten, von denen eine mit der begrenzten Reichweite zu tun hat. Ein Funkrufsystem arbeitet nur, wenn sich seine Personenrufempfänger innerhalb des Gebietes aufhalten, das von den Sendern des Systems abgedeckt ist. Wenn sich die Teilnehmer außerhalb dieses Gebietes aufhalten, können deren Personenrufempfänger keine Anrufe empfangen. Ein weiteres Problem herkömmlicher Funkrufsysteme ist mit Mehrwegausbreitung, Interferenz, Signalreflexionen und Ähnlichem verbunden. Personenrufempfänger werden von Personen getragen, die sich oft innerhalb von Automobilen, innerhalb von Häusern, nahe bei großen, geerdeten Strukturen und in anderen Räumen aufhalten, die für elektromagnetische Funkrufsignale schwierig zu durchdringen sind. Daher ist die Fähigkeit des Personenrufempfängers zum Empfang einer Datenübermittlung in städtischen Gebieten, die typischerweise viele interferierende Strukturen aufweisen, dürftig.
Um die Probleme mit geringer Reichweite und Interferenz anzugehen, verwenden manche Funkrufsysteme eine simulcast- Technik, bei der viele gleichzeitig betriebene Sender an räumlich getrennten Orten positioniert sind. Eine Steigerung der Leistung ergibt sich aus vielen Sendern und einer Vielzahl von Signalausbreitungswegen von räumlich getrennten Sendern, wodurch der Empfang verbessert wird. Die räumliche Trennung zwischen den Sendern erweitert zusätzlich das Überdeckungsgebiet um diese räumliche Entfernung. Diese Lösung ist zwar in städtischen Gebieten durchführbar, sie ist aber für eine Erweiterung der Funkrufdienste viel zu teuer, falls weniger dicht besiedelte Gebiete in den städtischen Gebieten mit einbezogen würden.
Die Benutzung von Satelliten für Funkruf ist vorgeschlagen worden. Die Benutzung von Satelliten kann das Problem begrenzter Reichweite herkömmlicher Funkrufsysteme angehen. Die Benutzung von Satelliten hat aber auch eigene Probleme zur Folge. Beispielsweise sind Satelliten typischerweise auf Sendungen mit geringer Leistung beschränkt. Daher werden Satelliten derzeit nur zum Ausstrahlen an erdgebundene Repeater benutzt, die dann Signale mit hoher Leistung zu den nahe gelegenen Personenrufempfängern weitersenden. Dies bewirkt nichts im Hinblick auf eine Erweiterung der Reichweite über diejenige hinaus, die von den erdgebundenen Repeatern erreicht wird, da die gegenwärtigen Funkrüfempfangsgeräte bzw. Personenrufempfänger die Signale des Satelliten nicht empfangen können. Zusätzlich ist eine doppelte Zuordnung des Spektrums erforderlich, um Funkrufe zu verschicken. Eine Kommunikationsverbindung verschickt Funkrufdaten von Satelliten zu den erdgebundenen Repeatern, und eine weitere Kommunikationsverbindung verschickt Funkrufdaten von den erdgebundenen. Repeatern zu den Personenrufempfängern.
Es wurde vorgeschlagen, einen Satelliten mit erdgebundenen Sendern in ein simulcast- Funkrufsystem zu integrieren. Ein solches simulcast- Funkrufsystem benötigt jedoch einen Satelliten, der in einer geostationären Umlaufbahn positioniert ist. Da geostationäre Umlaufbahnen etwa in 35000 km (22000 Meilen) Höhe über der Erde erreicht werden, sind die Signale, die von einem stationären Satelliten ausgestrahlt werden, auf der Erdoberfläche schwach. Der Empfang auf der Erdoberfläche ohne Benutzung großer Antennen zum Empfangen der Signale wäre unzuverlässig. Daher müssen die Personenrufempfänger in einem solchen System unpraktisch große und teure Geräte zum Empfang beinhalten oder auf jeglichen Vorteil durch simulcast- Satellitenübertragung verzichten.
Ein Weiterer Vorschlag war, Doppel- Standard- Personenrufempfänger zu benutzen, die sowohl von Satelliten gesendete als auch erdgebunden gesendete Funkrufe empfangen können. In diesem System werden die von Satelliten gesendeten Funkrufe als erdgebunden gesendete Funkrufe wieder ausgestrahlt. Satelliten können in niedrigen, sich bewegenden Umlaufbahnen angeordnet werden. Dementsprechend benutzen erdgebunden gesendete Funkrufe eine unterschiedliche Übertragungsverbindung als die von Satelliten gesendeten Funkrufe, um Interferenzen mit den von Satelliten gesendeten Funkrufen zu vermeiden. Darüber hinaus können Personenrufempfänger außer in den zu Interferenzen neigenden städtischen Gebieten, in denen erdgebunden gesendete Funkrufe verfügbar sind, zuverlässig von Satelliten gesendete Funkrufe empfangen, da diese Signale ihren Ursprung nur ein paar hundert Meilen über der Erde haben. Andererseits erhöht die Benutzung von Doppel- Standard- Empfängern Größe, Gewicht, Stromverbrauch und Kosten eines Personenrufempfängers. Zusätzlich ist der Teil des Spektrums, der zum Senden von Funkrufen benötigt wird, zweimal das, was für die Übertragung von Funkrufen über nur eine einzige Übermittlungsverbindung erforderlich ist.
Gemäß einem ersten Aspekt gibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Wiedergewinnung eines Teils eines Spektrums bei der Übermittlung in einem zellularen System an und schafft ein Gerät zum Steuern der Übermittlung in einem zellularen System nach den Ansprüchen 1 und 3.
Entsprechend einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Neuausstrahlungsstation und ein gibt Verfahren zum Betrieb derselben in einem zellularen Funkrufsystem an nach den Ansprüchen 8 und 6.
Dementsprechend ist die Schaffung eines verbesserten Übermittlungssystems ein Vorzug der vorliegenden Erfindung.
Ein weiterer Vorzug der vorliegenden Erfindung ist es, dass ein Anteil eines Übermittlungsspektrums geographisch einem zellularen Muster zugeordnet ist und zum erneuten Gebrauch wiedergewonnen wird. Noch ein weiterer Vorzug ist es, dass die vorliegende Erfindung Daten überträgt, wie etwa Funkrufe oder andere Arten von Nachrichten, indem sie eine Übermittlungsverbindung benutzt, die einer inaktiven Zelle des zellularen Musters zugeordnet ist, ohne in dieser inaktiven Zelle Interferenz zu verursachen.
Ein weiterer Vorzug der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Funkrufsystems, das eine Anordnung von Satelliten in niedriger Umlaufbahn benutzt, das Satellitensignale an verschiedenen Orten von erdgebundenen Sendern neu ausstrahlt, und das nur Ein- Standard- Personenrufempfänger benutzt.
Die obigen und andere Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden durch ein Verfahren zur Wiedergewinnung eines Teils eines Übermittlungsspektrums realisiert, welches geographisch Einem sich bewegenden zellularen Muster zugeordnet ist, indem für einen bestimmten Standort eine Zelle eine aktive Zelle ist und mehrere Zellen inaktive Zellen sind. Das Verfahren erfordert, dass an dem Standort ein Signal gemäß einem ersten Satz von Verbindungsparametern empfangen wird. Dieser erste Satz von Parametern ist der aktiven Zelle zugeordnet. Ein zweiter Satz von Verbindungsparametern wird aus dem ersten Satz von Parametern vorhergesagt. Der zweite Satz von Parametern ist einer der inaktiven Zellen zugeordnet. Diese eine inaktive Zelle wird so gewählt, dass Übermittlungen, die in ihr stattfinden, sehr wahrscheinlich nicht mit einer Übermittlung interferieren, die das Spektrum benutzt, das vom zweiten Satz von Parametern definiert wird. Dann erfolgt eine Übermittlung, die ein Übermittlungsspektrum benutzt, welches vom zweiten Satz von Verbindungsparametern definiert wird.
Ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung ergibt sich durch die detaillierte Beschreibung und die Ansprüche in Verbindung mit den Figuren, bei denen ähnliche Bezugsziffern sich durchwegs auf ähnliche Dinge beziehen:
Fig. 1 zeigt ein Diagramm mit dem Layout eines satellitenbasierenden, zellularen Kommunikationssystems,
Fig. 2 zeigt ein Diagramm mit dem Layout eines zellularen Musters, das sich durch Signale, die von einem Satelliten gesendet werden, auf der Erdoberfläche bildet,
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm mit einem Beispiel für ein Spektrum, das in dem zellularen Kommunikationssystem benutzt wird,
Figur. 4 zeigt ein Blockdiagramm einer sekundären Übermittlungs- Steuerungsvorrichtung,
Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm einer Hintergrundprozedur, die von der sekundären Übermittlungs- Steuerungsvorrichtung durchgeführt wird,
Fig. 6 zeigt ein Flussdiagramm einer Vorhersageprozedur, die von der sekundären Übermittlungs- Steuerungsvorrichtung durchgeführt wird,
Fig. 7 zeigt eine Pfadtabelle, die in einem Speicher der sekundären Übermittlungs- Steuerungsvorrichtung aufrechterhalten wird,
Fig. 8 zeigt die graphische Darstellung einer Karte mit der Orientierung von Zellen, die in einem Speicher der sekundären Übermittlungs- Steuerungsvorrichtung aufrechterhalten wird, und
Fig. 9 zeigt eine Tabelle mit Verbindungsparametern, die in einem Speicher der sekundären Übermittlungs- Steuerungsvorrichtung aufrechterhalten wird.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm mit dem Layout einer Umgebung 10, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschaffen ist. Eine Konstellation 12 beinhaltet mehrere Satelliten 14, die in einer relativ niedrigen Umlaufbahn um die Erde 16 angeordnet sind. Jeder der Satelliten 14 repräsentiert einen Knoten eines Kommunikationsnetzwerks, das zumindest teilweise durch die Konstellation 12 gebildet wird. Aufgrund der niedrigen Umlaufbahn bewegen sich die Satelliten 14 fortwährend relativ zur Erde. Wenn zum Beispiel die Satelliten 14 in Umlaufbahnen angeordnet sind, die etwa 765 km über der Erdoberfläche liegen, dann bewegt sich der Satellit 14 im Orbit mit einer Geschwindigkeit von etwa 25000 km/h bezüglich eines Punktes auf der Oberfläche der Erde. Dies ermöglicht es dem Satelliten 14, für eine maximale Zeitspanne von etwa neun Minuten innerhalb des Sichtbereichs eines Punktes auf der Erdoberfläche zu sein. Wegen der relativ niedrigen Umlaufbahnen der Satelliten 14 überdecken elektromagnetische Übertragungen von irgendeinem Satelliten, die im wesentlichen in direkter Sichtlinie erfolgen, zu jedem Zeitpunkt ein relativ kleines Gebiet auf der Erde. Wenn zum Beispiel die Satelliten 14 Umlaufbahnen in etwa 765 km über der Erde besetzen, werden durch solche Übertragungen Gebiete mit etwa 4075 km Durchmesser überdeckt.
Die Konstellation 12 ist vorzugsweise so beschaffen, dass zu jeder Zeit eine Übertragung zwischen jedem Punkt auf der Erde und wenigstens einem der Satelliten 14 stattfinden kann. Daher repräsentiert eine Kommunikationseinheit 18 nur eine aus einer Anzahl von Kommunikationseinheiten, und diese Anzahl kann in die Millionen gehen. Die Kommunikationseinheit 18 kann sich praktisch überall auf der Erdoberfläche bewegen oder installiert sein und immer noch Kommunikationsdienste von der Konstellation 12 empfangen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Dienst, den die Kommunikationseinheit 18 empfangen kann, ein Funkrufdienst. Daher kann die Kommunikationseinheit 18 fortwährend die Kommunikationssignale überwachen, die von einem nahen Satelliten 14 der Konstellation 12 gesendet werden, um die an sie gerichtete Funkrufübermittlung zu erfassen. Signale, die direkt von den Satelliten 14 gesendet werden, werden für die Zwecke der vorliegenden Erfindung als primäre Übermittlungen betrachtet.
Dem Fachmann ist klar, dass sich, nachdem sich die Einheit 18 irgendwo auf der Welt aufhalten kann, der Empfang durch die Einheit 18 beträchtlich verändern kann, abhängig von der Umgebung der Einheit. Wenn sich die Einheit 18 beispielsweise in Kellergeschossen, in der Nähe von Bergen, in oder in der Nähe von großen Gebäuden, in Automobilen oder Ähnlichem befindet, kann die primäre Übermittlung unzuverlässig sein. Viele dieser interferierenden Strukturen sind in städtischen Gebieten alltäglich.
Die Umgebung 10 beinhaltet zusätzlich eine sekundäre Übermittlungssteuerungsvorrichtung 20. Die Steuerungsvorrichtung 20 ist vorzugsweise nahe der Erdoberfläche an einem Standort 22 angeordnet, wo klarer und zuverlässiger Empfang der primären Übermittlung herrscht. Solche Orte befinden sich beispielsweise auf Türmen, auf hohen Gebäuden und Ähnlichem. Verglichen mit den Satelliten 14 sind solche erhabenen Standorte immer noch nahe der Erdoberfläche. Nachdem die Steuerungsvorrichtung 20 mobil sein kann, ist jede Bewegung der Steuerungsvorrichtung 20 relativ zu der Bewegung der Satelliten 14 vorzugsweise unbedeutend. Die Umgebung 10 kann eine beliebige Zahl von Steuerungsvorrichtungen 20 beinhalten.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befindet sich die Steuerungsvorrichtung 20 in städtischen Gebieten, wo sie die primären Funkrufübermittlungen überwacht, die von der Konstellation 12 gesendet werden, und die Funkrufübermittlungen erneut als sekundäre Übermittlungen ausstrahlt. Diese sekundären Übermittlungen benutzen einen Teil des Spektrums, das von der primären Übermittlung benutzt wird, ohne Interferenz mit der primären Übermittlung zu verursachen. In dieser Ausführungsform verhält sich die Steuerungsvorrichtung 20 als eine terrestrische Sendestation für Funkrufübermittlungen. Bei einer anderen Ausführungsform werden von der Steuerungsvorrichtung 20 die primären Übermittlungen überwacht, die von der Konstellation 12 gesendet werden, um zu bestimmen, wie andere, unabhängige sekundäre Übermittlungen stattfinden können, die einen Teil des Spektrums der primären Übermittlungen benutzen, ohne Interferenz mit den primären Übermittlungen zu verursachen.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm mit dem Layout eines zellularen Antennenmusters, das von den Satelliten 14 gebildet wird. Wie in Fig. 2 gezeigt, beinhaltet jeder Satellit 14 ein Feld (nicht gezeigt) von Richtantennen. Jedes Feld projiziert zahlreiche diskrete Antennenmustrer auf der Erdoberfläche, die unter zahlreichen verschiedenen Winkeln von ihren Satelliten 14 weg gerichtet sind. Fig. 2 zeigt ein Diagramm mit dem sich ergebenden Muster von Zellen 24, welches von den Satelliten 14 kollektiv auf der Erdoberfläche gebildet wird. Vereinfachend zeigt Fig. 2 die Zellen 24 in diskreter, sechseckiger Gestalt ohne Überlappung oder Lücken. Für den Fachmann ist es jedoch klar, dass in der Praxis Linien gleicher Feldstärke tatsächlich eher kreisförmig als sechseckig sind, dass Nebenkeulen der Antennen das Muster stören können und dass man einige Überlappungen zwischen angrenzenden Zellen erwarten kann.
Bei Satelliten 14, die 765 km über der Erdoberfläche angeordnet sind, haben die Zellen 24 einen Durchmesser von etwa 690 km. Bei Satelliten 14, die sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 25000 km/h relativ zur Erdoberfläche bewegen, bewegen sich die Zellen 24 ebenfalls mit annähernd dieser Geschwindigkeit über die Erde, und jeder gegebene Punkt auf der Erdoberfläche befindet sich nicht mehr als etwa eine Minute in einer einzelnen Zelle 24.
Primäre Übermittlungen innerhalb der Umgebung 10 (vergleiche Fig. 1) besetzen einen bestimmten Anteil des Spektrums, das in Fig. 3 abgebildet ist. Dieses Spektrum ist vorzugsweise in eine Anzahl, möglicherweise Tausende, von Frequenzkanälen 26 unterteilt. Daher verwendet dieses Übermittlungssystem ein Frequenzvielfachzugriffs- (frequency division multiple access (FDMA)) Verfahren, so dass zahlreiche unabhängige Übermittlungsverbindungen gleichzeitig ohne Interferenz hergestellt werden können. In den bevorzugten Ausführungsformen sind die Kanäle 26 im oder um das L- Band angeordnet, aber dem Fachmann ist klar, dass auch andere Frequenzbänder benutzt werden können.
Mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 kann das ganze Spektrum dieser zahlreichen Frequenzkanäle innerhalb jeder Zelle 24 verfügbar sein. Beispielsweise kann ein Muster mit sieben Zellen für die Wiederbenutzung von Frequenzen verwirklicht werden, welches Zeitvielfachzugriffs- (time division multiple access (TDMA)) Techniken verwendet, um Interferenz zwischen angrenzenden Zellen zu verhindern. Während mit anderen Worten in jeder Zelle das ganze Spektrum verfügbar bleibt, kann das Spektrum zeitlich so unterteilt werden, dass angrenzenden Zellen verschiedene Zeitschlitze 28 zugeordnet werden, innerhalb derer das Spektrum benutzt werden kann. Für den Zweck der vorliegenden Erfindung kann daher das Spektrum durch Benutzung von einem oder mehreren Zeit- und Frequenzparametern unterteilt und spezifiziert werden. Primäre Übermittlungen werden vorzugsweise in Rahmen 30 unterteilt, die beispielsweise wenigstens sieben verschiedene Zeitschlitze 28 beinhalten, die dem Wiederbenutzungsmuster mit sieben Zellen entsprechen. Zusätzlich können verschiedene Zeitschlitze 28 zum Senden von Signalen von den Satelliten 14 und zum Empfang von Signalen an den Satelliten 14 zugeordnet werden. In Fig. 3 sind zwei Zeitschlitze 28 für jede Zelle 24 abgebildet. Die Satelliten 14 senden Übermittlungen zu der angezeigten Zelle 24 in einem Sende- (transmit (T)) Zeitschlitz und können Übermittlungen von der angezeigten Zelle in einem anderen Empfangs- (receive (R)) Zeitschlitz 28 empfangen.
In der bevorzugten Ausführungsform wird ein Datenblock von digitalen Daten mit einer hohen Datenrate innerhalb eines einzigen Zeitschlitzes 28 gesendet. Natürlich ist dem Fachmann klar, dass die niedrigste Datenrate, die eine benötigte Kapazität unterstützt, bevorzugt wird. Wenn beispielsweise ein Frequenzkanal 26 dem Senden von Funkrufübertragungen zugeordnet ist, kann ein Datenblock mit Daten innerhalb dieses Frequenzkanals die Identifizierung der Zelle entsprechend dem Zeitschlitz, der für die Übermittlung benutzt wird, befördern, sowie Adressen von einigen Einheiten 18, die per Funkruf erreicht werden sollen, und Nachrichtendaten, die über die Funkrufübermittlung befördert werden.
Die Zellen 24, die in Fig. 2 mit dem Buchstaben "A" bezeichnet sind, sind einem Zeitschlitz 28 zugeordnet, Zellen 24, die in Fig. 2 mit dem Buchstaben "B" bezeichnet sind, sind einem weiteren Zeitschlitz 28 zugeordnet, und so weiter. Auf diese Weise sind die Zellen 24, die zur gleichen Zeit das gleiche Spektrum benutzen, geographisch räumlich voneinander getrennt. Während die Fig. 2 und 3 eine Anordnung mit sieben Zellen und sieben Zeitschlitzen zeigen, ist dem Fachmann klar, dass auch ein größeres oder kleineres Wiederverwendungsmuster benutzt werden kann, und dass nicht alle Sendezeitschlitze 28 einen entsprechenden Empfangszeitschlitz 28 benötigen, und umgekehrt.
Die Zellen 24 können als aktiv oder inaktiv angesehen werden. Eine aktive Zelle 24 ist diejenige Zelle, innerhalb deren Zuständigkeit sich eine empfangende Vorrichtung momentan aufhält. Alle übrigen Zellen 24 sind inaktive Zellen. Wenn sich beispielsweise, mit Bezug auf Fig. 2, eine Übermittlungseinheit 18 innerhalb einer Zelle "D" aufhält, dann ist die Zelle "D" aktiv und die Zellen "A" "B" "C" "E" "F" und "G" sind inaktiv. Die aktive Zelle wird nicht unbegrenzt aktiv bleiben, da sich aufgrund der Bewegung der Zellen die momentan aktive Zelle sich von der empfangenden Vorrichtung wegbewegt und so zu einer inaktiven Zelle wird. Wenn eine aktive Zelle inaktiv wird, bewegt sich eine andere Zelle über der empfangenden Vorrichtung und wird aktiv. Welche inaktive Zelle aktiv wird, hängt von der Bewegungsrichtung der Zellen 24 ab.
Fig. 2 zeigt zusätzlich als Beispiel einen Standort 22, an dem eine Zelle 24 "G" momentan aktiv ist. Der Standort 22 ist von einer Unterzelle 32 umgeben, die ein Antennenmuster repräsentiert, bei dem sekundäre Übermittlungssignale, die vom Standort 22 ausgestrahlt werden, annähernd die gleiche Stärke haben wie die primären Übermittlungen an den Grenzen der Zellen 24. Die Unterzelle 32 ist kleiner als die Zellen 24 und hat vorzugsweise einen Durchmesser, der nicht größer ist als der Radius einer Zelle 24. Diese Reduktion der Größe wird vorzugsweise dadurch verursacht, dass sich die Steuerungsvorrichtung 20 eher nahe der Erdoberfläche als in einer Umlaufbahn über der Erde befindet. Mit Funkübermittlung im wesentlichen entlang der Sichtlinie, kann der Leistungspegel, mit dem sekundäre Übermittlungen von der Steuerungsvorrichtung 20 gesendet werden, wesentlich größer sein als der von den Satelliten 20, und die Unterzelle 32 kann immer noch ihre kleine Größe beibehalten.
Mit Bezug auf die beispielhafte Platzierung des Standortes 22, die in Fig. 2 gezeigt ist, dürfen sekundäre Übermittlungen nicht die gleichen Sende- Verbindungsparameter wie Frequenz, Zeitschlitz und Modulationstechnik verwenden, die von den Zellen "G", "A" und "F" benutzt werden, da dies mit Sicherheit Interferenz zur Folge hätte. Zusätzlich sind Teile der Zellen "B" und "C" so nahe an Unterzelle 32 gelegen, dass möglicherweise Interferenz auftreten würde. Jedoch hat keine der Zellen "D" einen Abstand von der Unterzelle 32, der kleiner als der Radius von Zelle 24 ist, so dass Interferenz in dieser Zelle unwahrscheinlich ist. Für den Ort des Standortes 22, der in Fig. 2 gezeigt ist, ist in der Tat die Zelle "D" 24 eine von den inaktiven Zellen, bei denen es am unwahrscheinlichsten ist, dass Interferenz auftritt. Mit anderen Worten, zu dem Zeitpunkt, der in Fig. 2 gezeigt ist, können sekundäre Übermittlungen die Verbindungsparameter verwenden, die in Zellen "D" 24 benutzt werden, ohne Interferenz mit den primären Übermittlungen zu verursachen, die momentan in den Zellen "D" 24 stattfinden.
Aufgrund des Wiederverwendungsmusters mit sieben Zellen, das in Fig. 2 gezeigt ist, befindet sich wenigstens eine der inaktiven Zellen 24 wenigstens in einer Entfernung von jedem Punkt innerhalb einer aktiven Zelle 24, die gleich dem Radius einer Zelle 24 ist. Die Steuerungsvorrichtung 20 (vergleiche Fig. 1) sagt vorher, welche einzelne inaktive Zelle 24 zu jedem gegebenen Zeitpunkt diese Kriterien am besten erfüllt. Primäre Übermittlungen in diese eine inaktive Zelle sind die primären Übermittlungen, für die es am wenigsten wahrscheinlich ist, dass sie mit sekundären Übermittlungen interferieren. Auf diese eine inaktive Zelle 24 wird weiter unten als die wiedergewinnbare Zelle Bezug genommen. Die Identität der wiedergewinnbaren Zelle ändert sich, da sich die Satelliten 14 in ihrer Umlaufbahn bewegen. Die Steuerungsvorrichtung 20 steuert dynamisch die sekundären Übermittlungen, so dass diese nur stattfinden, wenn sie Verbindungsparameter benutzen, die in wiedergewinnbaren Zellen benutzt werden. Dementsprechend wird das Spektrum, das den wiedergewinnbaren Zellen zugeordnet ist, für den Gebrauch durch sekundäre Übermittlungen wiedergewonnen, die innerhalb der Unterzelle 32 stattfinden.
Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm der Steuerungsvorrichtung 20. Die Steuerungsvorrichtung 20 beinhaltet eine Antenne 34, die mit einem Teiler 36 verbunden ist. Die an der Antenne 34 empfangenen Signale werden durch den Teiler 36 zu einem Empfänger 38 geleitet. Signale, die von der Steuerungsvorrichtung 20 gesendet werden sollen, werden von einem Sender 40 durch den Teiler 36 zur Antenne 34 geleitet. Der Empfänger 38 und der Sender 40 sind so ausgelegt, dass sie Signale in einem Format senden bzw. empfangen, das mit dem primären Übermittlungsschema kompatibel ist, welches weiter oben in Verbindung mit Fig. 3 besprochen wurde. Für den Fachmann ist klar, dass der Empfänger 38 und der Sender 40 vorzugsweise gewisse Komponenten teilen können, wie etwa einen Synthesizer, Oszillator und/oder Zeitgeberschaltkreise (nicht gezeigt), um das Design der Steuerungsvorrichtung 20 zu vereinfachen. Zusätzlich können der Sender 40 und der Empfänger 38 vorzugsweise verschiedene Antennen benutzen. Die Antenne 34 definiert aber den Ort des Standorts 22 (vergleiche Fig. 1 und 2), so dass eine Kompensation in den weiter unten besprochenen Prozeduren benötigt wird, wenn sich eine von diesen Antennen nicht im wesentlichen am Standort 22 befindet.
Der Empfänger 38 und der Sender 40 sind jeder mit einem Prozessor 42 verbunden. Der Prozessor 42 ist zusätzlich mit einem Zeitgeber 44 und einem Speicher 46 verbunden. In einer Ausführungsform ist der Prozessor 42 zusätzlich mit einem Signalgenerator (nicht gezeigt) verbunden, um ein Signal zu erhalten, welches die Steuerungsvorrichtung 20 als sekundäre Übermittlungen sendet. Der Prozessor 42 benutzt den Zeitgeber 44, um die momentane Zeit aufrecht zu erhalten und um synchron mit dem TDMA- Format zu arbeiten, das weiter oben in Verbindung mit Fig. 3 besprochen wurde. Der Speicher 46 beinhaltet Daten, die als Anweisungen an den Prozessor 42 dienen und die, wenn sie vom Prozessor 42 ausgeführt werden, die Steuerungsvorrichtung 20 veranlassen, die weiter unten besprochenen Prozeduren auszuführen. Zusätzlich beinhaltet der Speicher 46 Variablen, Tabellen und Datenbanken, die aufgrund des Betriebs der Steuerungsvorrichtung 20 verändert werden.
Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm mit einer Hintergrundprozedur 48, die von der Steuerungsvorrichtung 20 ausgeführt wird. Die Steuerungsvorrichtung 20 kann vorzugsweise die Hintergrundprozedur 48 gleichzeitig mit einer Vorhersageprozedur 50 ausführen, deren Flussdiagramm in Fig. 6 gezeigt ist. In einem Task 52 der Prozedur 48 benutzt die Steuerungsvorrichtung 20 den Empfänger 38 (vergleiche Fig. 4), um die momentan aktive Zelle zu finden.
Der Task 52 kann die Signale abtasten, die er während jedes der Zeitschlitze 28 (vergleiche Fig. 3) empfängt, um das stärkste zu bestimmen. Dem stärksten Signal entspricht sehr wahrscheinlich die aktive Zelle. Der Task 52 kann zusätzlich Dopplerverschiebungen der Signale bestimmen und auswerten, um zwischen Signalen zu unterscheiden, die von verschiedenen Satelliten 14 gesendet wurden (vergleiche Fig. 1). Positive Dopplersignale ergeben sich bei sich nähernden Satelliten 14, und negative Dopplersignale ergeben sich bei sich entfernenden Satelliten 14. Darüber hinaus ergeben sich bei Satelliten 14, die eine größere Strecke vom Standort 22 (vergleiche Fig. 1) entfernt sind, größere Werte der Dopplerverschiebung. Wenn die Steuerungsvorrichtung 20 damit beschäftigt ist, sekundäre Übermittlungen während eines der Zeitschlitze zu senden, kann der Task 52 vorzugsweise die Untersuchung dieses Zeitschlitzes auslassen. Wie weiter unten erläutert wird, entspricht dieser Zeitschlitz der wiedergewinnbaren Zelle, die am wenigsten wahrscheinlich die aktive Zelle ist, und der Betrieb des Empfängers 38 kann, während der Sender 40 betrieben wird, möglicherweise ungültige Ergebnisse erzeugen.
Nachdem der Task 52 die aktive Zelle bestimmt hat, führt die Steuerungsvorrichtung 20 einen Task 54 aus, um die Steuerungsvorrichtung 20 mit den Verbindungsparametern der aktiven Zelle zu synchronisieren. In der bevorzugten Ausführungsform passt der Task 54 die interne Zeitgebung an, um mit dem Zeitschlitz der aktiven Zelle synchron zu werden. In anderen Ausführungsformen kann der Task 54 Anpassungen von Frequenzen oder eine Auswahl von Demodulationstechniken durchführen. Als Ergebnis der Ausführung von Task 54 kann die Steuerungsvorrichtung 20 zuverlässig Daten empfangen und decodieren, die von einem Satelliten 14 in der Umlaufbahn gesendet wurden, indem sie die Verbindungsparameter der momentanen aktiven Zelle benutzt.
Ein Task 56 decodiert und speichert die Identität der aktiven Zelle aus den Datenübermittlungen, die über die Übermittlungsverbindung der aktiven Zelle gesendet wurden. Die Identität kann beispielsweise von Daten übertragen werden, die eine der Zellen von den übrigen sechs Zellen aus dem oben besprochenen Frequenz- Wiederverwendungsschema mit sieben Zellen unterscheiden.
Ein Task 58 wird von einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt, der die Steuerungsvorrichtung 20 veranlasst, sich als terrestrische Neuausstrahlungsstation in einem Funkrufsystem zu verhalten. Insbesondere stellt der Task 58 die über die Übermittlungsverbindung der aktiven Zelle empfangenen Übermittlungen in eine Warteschlange zum Neuausstrahlen. In der bevorzugten Ausführungsform stellen diese Übermittlungen im wesentlichen alle Sendungen dar, die über die Übermittlungsverbindung der aktiven Zelle während einer bestimmten Zeitspanne empfangen werden, wie etwa der Rahmen 30 (vergleiche Fig. 3). Es spricht jedoch nichts dagegen, besondere Übertragungen herauszufiltern, damit sie nicht wieder ausgestrahlt werden.
Ein Task 60 sendet jede Übermittlung aus der Warteschlange, indem er die Verbindungsparameter der wiedergewinnbaren Zelle benutzt. Die Übermittlungen können diejenigen sein, die weiter oben in Verbindung mit dem Task 58 besprochen wurden. In einer anderen Ausführungsform können die Übermittlungen abgetastete Sprachdaten oder andere Daten sein, die von einer anderen Signalquelle erhalten wurden. Die Bestimmung der Verbindungsparameter der wiedergewinnbaren Zelle und die Programmierung des Senders 40, gemäß diesen Parametern zu arbeiten, sind vorzugsweise schon durch die Ausführung der Vorhersageprozedur 50 erfolgt, wie weiter unten besprochen wird.
Nach dem Task 60 kehrt die Programmsteuerung zu Task 52 zurück, um die Hintergrundprozedur zu wiederholen. Daher überwacht die Prozedur 48 andauernd die primären Übermittlungen, um die Identität der aktiven Zelle in einem momentanen Zustand zu halten, und sendet fortwährend alle Übermittlungen, die für eine Sendung in der Warteschlange stehen.
In Fig. 6 führt die Vorhersageprozedur 50 einen Task 62 aus, um die Identität der momentan aktiven Zelle zu erhalten. Die Daten zur Identität sind vorher während Task 56, wie weiter oben besprochen, abgespeichert worden und werden ununterbrochen fortgeschrieben. Ein Abfrage- Task 64 vergleicht die Identität der momentanen aktiven Zelle mit der Identität der zuletzt bekannten aktiven Zelle, um zu bestimmen, ob sich die Identität der aktiven Zelle geändert hat.
Die Steuerungsvorrichtung 20 kann vorzugsweise eine Datenstruktur im Speicher 46 aufrechterhalten, die ähnlich der Pfadtabelle 66 in Fig. 7 ist. Die Tabelle 66 ordnet die Identität einer aktiven Zelle einer Eintrittszeit und einer Zeitspanne in einer Eins- zu- Eins- Entsprechung zu. Die Tabelle 66 kann solche Daten für eine beliebige Zahl von aktiven Zellen beinhalten. Die Tabelle 66 ist vorzugsweise so angeordnet, dass die Abfolge der aktiven Zellen, so wie sie von der Steuerungsvorrichtung 20 erfahren wird, leicht bestimmt werden kann. In Fig. 6 kann der Task 64 auf Tabelle 66 zugreifen, um zu bestimmen, ob die Daten, die dort als momentan aktive Zelle aufgelistet sind, mit der Identität der aktiven Zelle aus Task 62 übereinstimmen. Dem Fachmann ist klar, dass der Task 64 einen oder mehrere Prozesse zur Glättung von Daten einbeziehen kann, um seine Entscheidung zu treffen. Daher kann der Task 64 vorzugsweise nur dann entscheiden, dass eine Änderung der aktiven Zelle aufgetreten ist, nachdem ein Zeitgeber oder andere Daten vorschlagen, dass die Änderung stabil ist.
Wenn der Task 64 entscheidet, dass sich die Identität der aktiven Zelle geändert hat, sagt die Steuerungsvorrichtung 20 die Identität der wiedergewinnbaren Zelle voraus. Insbesondere speichert ein Task 68 die Identität der neuen aktiven Zelle und die momentane Zeit in Tabelle 66 (vergleiche Fig. 7). Zusätzlich berechnet und speichert der Task 68 die Dauer, für die die vorherige Zelle aktiv war. Diese Dauer kann unter Benutzung der momentanen Zeit und der Eintrittszeit, die in Tabelle 66 mit der Identität der alten aktiven Zelle gespeichert wurde, berechnet werden.
Nach dem Task 68 bestimmt ein Abfrage- Task 70, ob durch Zeitgeber oder historische Erwägungen vorschlagen wird, dass die Steuerungsvorrichtung 20 eine Grenze zwischen zwei Zellen erfährt.
Fig. 8 zeigt eine graphische Darstellung eines Beispiels einer Karte mit der Orientierung der Zellen 72, die im Speicher 46 der Steuerungsvorrichtung 20 gespeichert ist. Die Karte 72 enthält Daten, die die vorgegebene relative Orientierung der Zellen 24 (vergleiche Fig. 2) definieren. Ein Punkt 74 in der Karte 72 befindet sich auf der Grenze zwischen zwei Zellen. Wenn die Bewegung der Zellen 24 bewirkt, dass sich der Standort 22 (vergleiche Fig. 1 und 2) entlang des Pfades 76 bewegt, der durch schraffierte Zellen in der Karte 72 identifiziert wird, kann eine Bewegung entlang der Grenze zwischen zwei Zellen auftreten. Eine Oszillation zwischen angrenzenden aktiven Zellen, wie die Zellen "B" und "A" nahe dem Punkt 74, führt zu zeitlichen Überlegungen, die eine Bewegung entlang einer Grenze nahe legen. Zusätzlich liefern die vorherigen aktiven Zellen, wie die Zellen "C", "G/F" und "A" auf dem Pfad 76 historische Daten, die eine Bewegung entlang einer Grenze nahe legen.
Wenn in Fig. 6 der Task 70 bestimmt, dass eine Bewegung entlang einer Grenze auftritt, kehrt die Programmsteuerung zu Task 62 zurück, um die momentan aktive Zelle nach einer anderen Änderung erneut zu untersuchen. In der vorhandenen Vorhersage der wiedergewinnbaren Zelle wird keine Änderung auftreten. Durch die Ausführung des Tasks 70 wird die Steuerungsvorrichtung 20 davon abgehalten, unnötig oft die Definition der wiedergewinnbaren Zelle zu ändern.
Wenn jedoch der Task 70 bestimmt, dass eine Änderung der aktiven Zelle entdeckt wurde und dass eine Bewegung entlang einer Grenze nicht vorliegt, wird ein Task 78 ausgeführt. Der Task 78 sagt zwei maximale Wege durch die neue aktive Zelle voraus. In Fig. 8 sind drei Beispiele für Pfade gezeigt. Die zwei maximalen Wege stellen die äußerst rechten und äußerst linken Wege 80 bzw. 82 dar, für die eine gerade Linie nur durch die früheren aktiven Zellen geht, die in der Tabelle 66 gelistet sind (vergleiche Fig. 7), ohne Zellen zu berühren, die nicht in Tabelle 66 gelistet sind. Die Begriffe "rechts" und "links" werden bezüglich der Bewegungsrichtung eines Satelliten in Bezug auf den Standort 22 gebraucht; dem Fachmann ist klar, dass die Unterscheidung von "rechts" und "links" lediglich zur bequemen Erläuterung dient. Fig. 8 zeigt die Wege 80 und 82 in Verbindung mit jedem der drei Pfadbeispiele. Es wurde eine gerade Linie gewählt, da sich die Satelliten 14 in einer wiederholbaren, vorbestimmten Art bezüglich des Standortes 22 bewegen und diese Art durch eine gerade Linie angenähert wird.
Die Gebiete zwischen den Sätzen Von Wegen 80 und 82 stellen die Anteile der neuen aktiven Zellen dar, wo sich der Standort 22 in der unmittelbaren Zukunft aufhalten kann. In den in Fig. 8 abgebildeten Beispielen kann der Standort 22 jeden Punkt innerhalb eines sehr schmalen Streifens einnehmen, der sich über die Mitte der Zelle "G" erstreckt, wenn man Pfad 76 folgt. Der Standort 22 kann jeden Punkt der rechten Seite, bezüglich der Bewegungsrichtung, der Zelle "E" einnehmen, wenn man Pfad 84 folgt. Der Standort 22 kann jeden Punkt innerhalb eines weiten Gebiets durch die Mitte der Zelle "C" einnehmen, wenn man Pfad 86 folgt. Natürlich ist dem Fachmann klar, dass der Standort 22 jedem beliebigen Weg durch eine Zelle 24 folgen kann, nicht nur den in Fig. 8 gezeigten Beispielen. Darüber hinaus ist dem Fachmann klar, dass im allgemeinen die Gebiete, die möglicherweise von Standort 22 eingenommen werden können, umso genauer bestimmt werden können, je mehr Daten verfügbar werden, die die früheren aktiven Zellen beschreiben. Es kann jedoch eine vorbestimmte Grenze für die Menge an Daten für die zur Vorhersage der maximalen Wege durch alle Zellen festgelegt werden, um die Verarbeitungszeit zu vermindern.
In Fig. 6 berechnet ein Task 88, nachdem der Task 78 die maximalen Wege 80 und 82 vorhergesagt hat, die Entfernungen zwischen den Eintrittspunkten und Austrittspunkten für die Wege 80 und 82 einerseits in der neuen aktiven Zelle und andererseits in allen unmittelbar umgebenden inaktiven Zellen. Es können vierundzwanzig Entfernungsberechnungen ausgeführt werden. Die vier Berechnungen, die für jede der sechs inaktiven Zellen ausgeführt werden, können addiert werden und erzeugen sechs Entfernungssummen. Ein Abfrage- Task 90 wertet dann die Entfernungssummen aus und bestimmt, welche Art von Weg der Standort 22 möglicherweise durch die neue Zelle nimmt.
Wenn der Task 90 bestimmt, dass der Standort 22 einen Weg durch die rechte Seite der aktiven Zelle nimmt, ohne im wesentlichen die linke Seite zu betreten, wie es in Verbindung mit Pfad 84 in Fig. 8 gezeigt ist, dann wird ein Task 92 ausgeführt. Task 92 wählt die Zelle links von der aktiven Zelle als die zu benutzende wiedergewinnbare Zelle. Für Pfad 84 ist das eine Zelle "C" für die in Fig. 8 abgebildete Situation. Alle Zellen "C" werden während die Zelle "E" 94 des Pfades 84 aktiv bleibt wenigstens in einer Entfernung vom Standort 22 entfernt bleiben, die mindestens gleich dem Radius einer Zelle 24 ist. Wenn der Task 90 bestimmt, dass der Standort 22 einen Weg durch die linke Seite der aktiven Zelle nimmt, ohne im wesentlichen die rechte Seite zu betreten, dann wird ein Task 96 ausgeführt. Task 96 wählt die Zelle rechts von der aktiven Zelle als die zu benutzende wiedergewinnbare Zelle. Diese Situation ist nicht in Fig. 8 gezeigt, sie stellt aber das Spiegelbild der Situation dar, wie es in Verbindung mit Zelle 94 gezeigt ist.
Der Task 90 kann folgern, dass der Weg des Standorts 22 durch die linke oder die rechte Seite einer Zelle geht, wenn eine der Entfernungssummen wesentlich größer als die anderen ist. Natürlich kann sich der Fachmann andere geeignete Algorithmen ausdenken, die zu diesen Schlussfolgerungen führen.
Der Task 90 kann vorzugsweise bestimmen, dass der schmale Weg, der in Zelle 98 in Fig. 8 abgebildet ist, entweder ein linker oder ein rechter Weg ist, und die Programmsteuerung entsprechend lenken. In dieser Situation kann entweder die linke Zelle "F" oder die rechte Zelle "D" als die wiedergewinnbare Zelle gewählt werden, während der Standort 22 dem schmalen Weg durch die Mitte von Zelle 98 folgt.
Andererseits kann der Task 90 die Entfernungsberechnungen auswerten und einen breiten Weg durch die Mitte einer aktiven Zelle voraussagen, wie in Zelle 100 in Fig. 8 gezeigt. Der breite Weg durch die Mitte der Zelle 100 bedeutet, dass die Steuerungsvorrichtung 20 nicht mit akzeptabler Sicherheit sagen kann, ob die Zellen rechts oder links von der aktiven Zelle die beste Wahl für die wiedergewinnbare Zelle sind. Folglich sagt ein Task 102 voraus, welche Zelle die vorhergehende aktive Zelle ist oder welche die nächste aktive Zelle ist, und wählt die eine oder die andere als die wiedergewinnbare Zelle aus. Mit Bezug auf Fig. 8 kann der Task 102 bestimmen, dass die Zelle "F" 112 die bevorzugte aktive Zelle ist, und voraussagen, dass eine Zelle "B" 104 die bevorstehende Zelle ist, indem sie den Mittelwert der maximalen Wege 80 und 82 von der momentanen aktiven Zelle 100 im Pfad 86 verlängert. Dem Fachmann ist klar, dass sich diese Vorhersage gelegentlich als Irrtum herausstellen wird. Trotzdem, wenn der Standort 22 eine neue aktive Zelle unter den Bedingungen betritt, die einen Weg ähnlich dem in Zelle 100 vorschlagen, wird die vorhergehende Zelle oder die bevorstehende Zelle immer noch in einer Entfernung von wenigstens dem Radius einer Zelle 24 vom momentanen Ort weg sein.
In Fig. 6 schätzt, nachdem ein Task 102 die bevorstehende Zelle vorhergesagt und als die wiedergewinnbare Zelle ausgewählt hat, ein Task 106 die Dauer, für die die momentane aktive Zelle aktiv bleiben wird und setzt einen Zeitgeber derart, dass ein Alarm ungefähr im Zentrum der momentanen aktiven Zelle ablaufen wird. Die Schätzung dieser Zeitdauer kann aus der Kenntnis über die vorbestimmte Geschwindigkeit der Satelliten 14 (vergleiche Fig. 1) und aus dem mittleren vorhergesagten Weg durch die momentan aktive Zelle ermittelt werden. Dieser mittlere vorhergesagte Weg verläuft in der halben Entfernung zwischen dem linken und rechten maximalen Weg 80 und 82 (vergleiche Fig. 8). Der Task 106 kann vorzugsweise den Alarm so setzen, dass er etwa nach der Hälfte dieser Zeitdauer, gerechnet ab der momentanen Zeit, abläuft, abzüglich einer kleinen vorbestimmten, konstanten Zeitspanne, welche die Tatsache berücksichtigt, dass der Task 106 nicht ausgeführt werden darf, solange der Standort 22 nicht tatsächlich über der Grenze und innerhalb der neuen momentanen Zelle ist.
Mit Bezug zurück auf den Task 64, wenn die Steuerungsvorrichtung 20 bestimmt, dass sie keine neue aktive Zelle betreten hat, bestimmt ein Abfrage- Task 108, ob ein Alarm abgelaufen ist, der möglicherweise in Task 106 gesetzt wurde. Solange kein Alarm abgelaufen ist, kehrt die Programmsteuerung zu Task 62 zurück, um die Daten der momentanen aktiven Zelle erneut auszuwerten. Wenn der Task 108 entscheidet, dass der Alarm abgelaufen ist, wird ein Task 110 durchgeführt, der die letzte aktive Zelle als die wiedergewinnbare Zelle auswählt. Wenn in Fig. 8 die Zelle "C" 100 in dem Beispiel, das durch Pfad 86 gezeigt wird, die momentan aktive Zelle ist, dann ist die Zelle "F" 112 die letzte aktive Zelle. Wenn daher der Standort 22 das angenäherte Zentrum der Zelle "C" 100 erreicht, ändert sich die Identität der wiedergewinnbaren Zelle von Zelle "B" 104 zu Zelle "F" 112. Dies bewirkt, dass die Entfernung der wiedergewinnbaren Zelle ungefähr bei einer Entfernung von wenigstens ungefähr dem Radius einer Zelle 24 von der momentanen Position des Standorts 22 innerhalb der aktiven Zelle entfernt bleibt.
Nachdem durch einen der Tasks 92, 96, 102/106 oder 110 eine wiedergewinnbare Zelle ausgewählt worden ist, fährt die Programmsteuerung mit einem Task 114 fort. Der Task 114 verarbeitet den Wechsel der wiedergewinnbaren Zelle. Diese Verarbeitung kann beispielsweise die Einbeziehung von Steuerungsdaten beinhalten, mit Übermittlungen, die im Task 60 der Hintergrundprozedur 48 (vergleiche Fig. 5) in eine Warteschlange zum Senden gestellt wurden. Solche Steuerungsdaten können die Empfänger, die solche Übermittlungen überwachen, von den neuen Verbindungsparametern informieren, die für zukünftige Übermittlungen benutzt werden sollen, sowie den zukünftigen Zeitpunkt, ab dem sich die Verbindungsparameter ändern werden. Diese Steuerungsdaten können beispielsweise die Steuerungsdaten simulieren, die dann von den Satelliten 14 erzeugt und zu den Empfängern der primären Übermittlung gesendet werden, wenn solche Übermittlungen von Zelle zu Zelle weitergereicht werden sollen. Daher können Empfänger von primären Übermittlungen ohne Änderungen als Empfänger von sekundären Übermittlungen dienen.
Die neuen Verbindungsparameter können durch Abfrage einer im Speicher 46 (vergleiche Fig. 4) gespeicherten Tabelle erhalten werden, die vorzugsweise eine ähnliche Struktur wie die in Fig. 9 gezeigte Tabelle der Verbindungsparameter besitzt. Die Tabelle 116 ordnet Verbindungsparameter der Identität jeder Zelle zu, die als die wiedergewinnbare Zelle ausgewählt werden kann. Diese Parameter können eine Definition des Zeitschlitzes 28 (vergleiche Fig. 3) beinhalten, der dem Sendeanteil jeder Zelle zugeordnet ist, und alle anderen Verbindungsparameter für die Übermittlung, die benötigt werden, um die Übermittlungsverbindungen, die in jeder Zelle benutzt werden, vollständig voneinander zu unterscheiden. In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können solche anderen Parameter eine Spezifizierung der zu benutzenden Frequenzkanäle und/oder zu benutzenden Modulationstechniken beinhalten. Der Task 114 kann die Identität der neu ausgewählten wiedergewinnbaren Zelle als Schlüssel für Tabelle 116 benutzen.
In der bevorzugten Ausführungsform werden nur Sendekanäle aus der Perspektive der Satelliten 14 (vergleiche Fig. 1 und 3) für sekundäre Übermittlungen benutzt. Die Erdkrümmung verhindert Interferenz zwischen einem Empfänger von sekundären Übermittlungen nahe der Erdoberfläche, die nahe der Erdoberfläche ausgesendet wurden, und einem Empfänger von primären Übermittlungen nahe der Erdoberfläche, die von Satelliten 14 an einen Ort gesendet wurden, der wenigstens den Radius einer Zelle 24 vom Standort 22 entfernt ist. Auf der anderen Seite können Empfangskanäle aus der Perspektive von den Satelliten 14 unter Interferenzen zwischen primären und sekundären Übermittlungen leiden, da zwischen dem Standort 22 und einem Satelliten 14 genauso eine direkte Sichtlinie existiert, wie zwischen einer sendenden Vorrichtung, die sich in der wiedergewinnbaren Zelle befindet, und dem Satelliten 14. Aus diesem Grund kann die Tabelle 116 nur Zeitschlitze identifizieren, denen Sendungen von Satelliten 14 zugeordnet sind.
Nachdem er die Vorrichtungen, die sekundäre Übermittlungen empfangen, davon informiert hat, dass ein bevorstehender Wechsel der Verbindung demnächst stattfinden wird, kann der Task 114 dann den Sender 40 (vergleiche Fig. 4) zur passenden Zeit mit den geeigneten Verbindungsparametern aus Tabelle 116 programmieren, um den Wechsel der Übermittlungsverbindung zu bewirken. Nach dem Task 114 kehrt die Programmsteuerung zu Task 62 zurück, um die Identität der momentan aktiven Zelle erneut auszuwerten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung muss eine Kommunikationseinheit 18 (vergleiche Fig. 1), die in der Lage ist, primäre zellulare Funkübermittlungen zu empfangen, die von Satelliten 14 gesendet werden, nicht modifiziert, verbessert oder anderweitig abgeändert werden, um sekundäre Übermittlungen zu empfangen, die von der Steuerungsvorrichtung 20 gesendet werden. Vielmehr finden die sekundären Übermittlungen über dieselben Verbindungsparametern statt, die für die primären Übermittlungen benutzt werden. Die Einheiten 18 können vorzugsweise die stärkste der für sie verfügbaren Ü- bermittlungsverbindungen wählen. Wenn die Steuerungsvorrichtung 20 in der Nähe gelegen ist, können die Einheiten 18 folgern, dass die sekundären Übermittlungen von der Steuerungsvorrichtung 20 stärker sind als die primären Übermittlungen von einem Satelliten 14 über ihnen. Die Einheiten 18 werden sich dann eher mit den sekundären Übermittlungen als mit den primären Übertragungen synchronisieren. Die Anordnung von Steuerungsvorrichtungen 20 in städtischen Gebieten kann vorzugsweise zur Verbesserung des Empfangs von Funkrufübermittlungen dienen, die von Satelliten 14 gesendet wurden.
Alles in allem schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Kommunikationssystem, das ein Spektrum benutzt, das geographisch gemäß einem zellularen Muster mit Wiederholung angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung schafft eine Steuerungsvorrichtung, die einen Teil des Spektrums für die Wiederholung für die Weiterleitung sekundärer Übermittlungen wiedergewinnt. Die Steuerungsvorrichtung sendet Funkruf- oder andere Arten von Übermittlungen, indem sie einen Teil des Spektrums benutzt, der einer inaktiven Zelle zugeordnet ist, ohne in dieser inaktiven Zelle Interferenz zu verursachen. Ein Funkrufsystem kann unter Benutzung dieser Steuerungsvorrichtungen aufgebaut werden, das Signale, die von einem Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn erhalten wurden, empfängt und erneut ausstrahlt. Funkrufe empfangende Geräte können in einem solchen System nach nur einem Standard betrieben werden, ohne zwischen primären und sekundären Übermittlungen unterscheiden zu müssen.
Die vorliegende Erfindung wurde weiter oben mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass in diesen bevorzugten Ausführungsformen Änderungen oder Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise ist dem Fachmann klar, dass die hierin diskutierten besonderen Algorithmen zur Vorhersage zukünftiger aktiver Zellen und Pfaden durch aktive Zellen nur Beispiele aus einer Reihe von Algorithmen darstellen, die zu Vorhersagezwecken benutzt werden können. Dem Fachmann ist klar, dass beispielsweise die Information über die Dauer der letzten aktiven Zelle mit der Information über die Identität der letzten aktiven Zelle kombiniert werden kann, um die möglichen Wege durch eine aktive Zelle genauer vorherzusagen. Ähnlich können Verbesserungen in der Genauigkeit erzielt werden, indem die möglichen Wege durch die letzten aktiven Zellen als Bögen statt als gerade Linien beschrieben werden. Diese und andere Änderungen und Modifikationen, die für den Fachmann offensichtlich sind, sind in den Umfang der vorliegenden Erfindung einbezogen.

Claims

1. Verfahren zum Wiedergewinnen eines Teils eines Kommunikationsspektrums, das geographisch einem zellularen Muster zugeordnet ist, welches mehrere Zellen (24) umfasst, wobei sich ein Standort (22) in einer ersten Zelle und außerhalb mehrerer sekundärer Zellen befindet, wobei sich der Standort (22) und die mehreren Zellen (24) relativ zueinander in einer vorbestimmten Weise bewegen, und bei welchem Kommunikationssignale in jeder der mehreren Zellen (24) durch einen Satz von Übertragungsparametern gekennzeichnet sind, die jeder Zelle zugeordnet sind, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

a) Bestimmen eines momentanen Ortes des Standorts (22) bezüglich der mehreren Zellen (24) und dadurch Identifizieren der ersten Zelle,

b) Empfangen (52) eines ersten Kommunikationssignals am Standort (22) mit einem ersten Satz von Übertragungsparametern, die der ersten Zelle zugeordnet sind,

c) erneutes Senden (60) des ersten Kommunikationssignals vom Standort (22) mit einem neuen Satz von Übertragungsparametern, die identisch sind zu denen von einer der sekundären Zellen,

wobei der neue Satz von Übertragungsparametern als derjenige gewählt wird, der einer der sekundären Zellen zugeordnet ist, für die es am unwahrscheinlichsten ist, als Ergebnis des erneuten Sendens Interferenz zu erleiden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren zusätzlich den Schritt beinhaltet, kontinuierlich die Schritte a, b und c auszuführen, so dass der neue Satz von Übertragungsparametern als Antwort auf die Bewegung der mehreren Zellen (24) in Bezug auf den Standort (22) gewählt wird.

3. Vorrichtung (20) zur Steuerung von Übertragungen in einem zellularen Kommunikationssystem, bei dem ein Teil eines Kommunikationsspektrums geographisch einem zellularen Muster zugeordnet ist, welches aus mehreren Zellen (24) besteht und in dem sich ein sendender und empfangender Standort (22) und mehrere Zellen (24) relativ zueinander in einer vorbestimmten Weise bewegen und in welchem Kommunikationssignale in jeder der mehreren Zellen (24) durch einen Satz von Übertragungsparametern gekennzeichnet sind, die jeder Zelle zugeordnet sind, wobei der Standort in einer ersten Zelle und außerhalb mehrerer sekundärer Zellen liegt, die an die erste Zelle angrenzen, und bei der die Vorrichtung umfasst:

Vorrichtungen (42) zum Bestimmen eines momentanen Ortes des Standorts (22) bezüglich der mehreren Zellen (24) und dadurch Identifizieren der ersten Zelle,

Vorrichtungen (34, 38) zum Empfangen eines ersten Kommunikationssignals am Standort (22) mit einem ersten Satz von Übertragungsparametern, die der ersten Zelle zugeordnet sind,

Vorrichtungen (40) zum erneuten Senden des ersten Kommunikationssignals vom Standort (22) mit einem neuen Satz von Übertragungsparametern, die identisch sind zu denen von einer der sekundären Zellen, und

Steuerungsvorrichtungen (42) zum Auswählen desjenigen neuen Satzes von Übertragungsparametern, der einer der sekundären Zellen zugeordnet ist, für die es am unwahrscheinlichsten ist, als Ergebnis des erneuten Sendens Interferenz zu erleiden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, die weiterhin einen Zeitgeber (44) umfasst, der mit der Steuerungsvorrichtung verbunden ist, um die Länge der Zeitspanne zu überwachen, für die der Standort (22) in einer bestimmten der mehreren Zellen (24) liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Vorrichtung erdgebunden ist.

6. Verfahren zum Betrieb einer Neuausstrahlungsstation, die in einem zellularen Funkrufsystem benutzt wird, bei dem ein Teil eines Kommunikationsspektrums geographisch einem zellularen Muster zugeordnet ist, welches aus mehreren Zellen besteht, und bei dem Funkrufübermittlungen von mindestens einem Satelliten (14) in einer sich bewegenden Umlaufbahn ausgehen und von der am Standort (22) liegenden Station empfangen werden, der in einer ersten Zelle und der außerhalb mehrerer sekundärer Zellen liegt, die an die erste Zelle angrenzen, und bei der Funkrufübermittlungen erneut ausgestrahlt werden, um in den Gebieten nahe der Station die Signalstärke der Funkrufe zu erhöhen, und bei dem sich der Standort (22) und die Zellen (24) relativ zueinander in einer vorbestimmten Weise bewegen, und bei dem Funkruf- Kommunikationssignale in jeder der mehreren Zellen (24) durch einen Satz von Übertragungsparametern gekennzeichnet sind, die jeder Zelle zugeordnet sind, und bei dem das Verfahren die Schritte umfasst:

b) Empfangen (52) eines ersten Funkruf- Kommunikationssignals an der Neuausstrahlungsstation mit einem ersten Satz von Übertragungsparametern, die der ersten Zelle zugeordnet sind,

c) Neuausstrahlen (60) des ersten Funkruf- Kommunikationssignals von der Neuausstrahlungsstation mit einem neuen Satz von Übertragungsparametern, die identisch sind zu denen von einer der sekundären Zellen, wobei der neue Satz von Übertragungsparametern als derjenige gewählt wird, der einer der sekundären Zellen zugeordnet ist, wofür der am nächsten gelegene Teil in einer Entfernung von mehr als einem Zellenradius von dem Standort entfernt liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren zusätzlich den Schritt beinhaltet, kontinuierlich die Schritte a, b und c auszuführen, so dass der neue Satz von Übertragungsparametern als Antwort auf die Bewegung der mehreren Zellen (24) in Bezug auf den Standort (22) gewählt wird.

8. Neuausstrahlungsstation (20) für ein zellulares Funkruf- Kommunikationssystem, bei dem ein Teil eines Kommunikationsspektrums geographisch einem zellularen Muster zugeordnet ist, welches aus mehreren Zellen besteht, und bei dem Funkrufübermittlungen von mindestens einem Satelliten (14) in einer sich bewegenden Umlaufbahn ausgehen und von der am Standort (22) liegenden Station empfangen werden, der in einer ersten Zelle und der außerhalb mehrerer sekundärer Zellen liegt, die an die erste Zelle angrenzen, und bei der von der Neuausstrahlungsstation die Funkrufübermittlungen wieder ausgestrahlt werden, um in den Gebieten nahe der Station die Signalstärke der Funkrufe zu erhöhen, und bei der sich der Standort (22) und die mehreren Zellen (24) relativ zueinander in einer vorbestimmten Weise bewegen und bei der Funkruf- Kommunikationssignale in jeder der mehreren Zellen (24) durch einen Satz von Übertragungsparametern gekennzeichnet sind, die jeder Zelle zugeordnet sind, und bei der die Station (20) umfasst:

Vorrichtungen zum Bestimmen eines momentanen Ortes des Standorts (22) bezüglich der mehreren Zellen (24) und dadurch Identifizieren der ersten Zelle, Vorrichtungen zum Empfangen(52) eines ersten Funkruf-- Kommunikationssignals mit einem ersten Satz von Übertragungsparametern, die der ersten Zelle zugeordnet sind,

Vorrichtungen zum Neuausstrahlen (60) des ersten Funkruf- Kommunikationssignals mit einem neuen Satz von Übertragungsparametern, die identisch sind zu denen von einer der sekundären Zellen, und

Vorrichtungen zum Auswählen desjenigen neuen Satzes von Übertragungsparametern, der einer der sekundären Zellen zugeordnet ist, für die der am nächsten gelegene Teil in einer Entfernung von mehr als einem Zellenradius von dem Standort (22) entfernt liegt.

9. Neuausstrahlungsstation (20) nach Anspruch 8, bei der die Station (20) erdgebunden ist.