TWI725316B - 用於多工混合衛星群集的方法和裝置 - Google Patents

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Abstract

一種用於操作包括可以屬於不同類型的衛星群集的不同衛星的衛星系統的方法和裝置。在一些實施方式中，衛星系統可以包括LEO衛星群集和一或多個非LEO衛星群集，一或多個非LEO衛星群集可以用於增加LEO衛星群集的前向鏈路容量，例如，經由允許LEO衛星將其至少一些前向鏈路傳輸量卸載到非LEO衛星中的一個非LEO衛星。使用者終端可以在LEO衛星和非LEO衛星之間動態地切換前向鏈路通訊，同時保持與LEO衛星的返回鏈路連接。

Description

用於多工混合衛星群集的方法和裝置
本文描述的各個態樣係關於衛星通訊，具體而言，係關於改善從地基設備發送的弱信號的接收。
習知的基於衛星的通訊系統包括閘道和一或多個衛星，用以在閘道和一或多個使用者終端之間中繼通訊信號。閘道是具有用於向通訊衛星發送信號和從通訊衛星接收信號的天線的地球站。閘道使用衛星提供通訊鏈路，用於將使用者終端連接到其他使用者終端或其他通訊系統的使用者，例如公用交換電話網絡、網際網路和各種公共及/或私人網路。衛星是軌道接收器和轉發器，用於中繼資訊。
若使用者終端在衛星的「覆蓋區」內，衛星可以從使用者終端接收信號並向使用者終端發送信號。衛星的覆蓋區是地球表面在衛星信號範圍內的地理區域。經由使用一或多個天線，覆蓋區通常在地理上劃分為「波束」。每個波束覆蓋覆蓋區內的特定地理區域。可以引導波束使得來自同一衛星的多於一個波束覆蓋相同的特定地理區域。
地球同步衛星長期以來一直用於通訊。地球同步衛星相對於地球上的給定位置是靜止的，因此在地球上的通訊收發機和地球同步衛星之間的無線電信號傳播中幾乎沒有定時偏移和頻移。但是，由於地球同步衛星僅限於地球同步軌道（GSO），因此可以設置在GSO中的衛星數量有限。作為地球同步衛星的替代方案，已經設計了利用非地球同步軌道（NGSO）（例如低地球軌道（LEO）和中地球軌道（MEO））中的衛星群集的通訊系統，以便為整個地球或至少大部分地球提供通訊覆蓋。
例如，由於NGSO衛星的軌道平面不限於地球同步軌道，因此NGSO衛星群集可以比GSO衛星群集為更大的地球部分提供覆蓋。LEO衛星通常使用地球表面上方約160 km至2,000 km之間的軌道，並且MEO衛星通常使用地球表面上方約2,000 km至35,000 km之間的軌道。地球上的觀測者可以看到MEO衛星的時間段比LEO衛星長得多，並且MEO衛星在地球上的覆蓋區域通常比LEO衛星更大（例如更廣的覆蓋區）。MEO衛星更長的可見持續時間和更廣的覆蓋區意味著MEO群集中需要的衛星少於LEO群集中用於在地球上提供類似覆蓋範圍的衛星。然而，由於MEO衛星以比LEO衛星高得多的高度繞地球運行，MEO衛星比LEO衛星具有長得多的信號傳播延遲，並且可能需要比LEO衛星更高的發射功率級。
GSO衛星通常使用比LEO衛星更大的天線，因此可以提供比LEO衛星更大的頻寬和更好的訊雜比（SNR）。MEO衛星亦可以使用比LEO衛星更大的天線，因此亦可以提供比LEO衛星更大的頻寬和SNR。然而，LEO衛星通常比MEO衛星和GSO衛星複雜度更低，成本更低，並且更容易放入軌道。
可能期望衛星系統包括多種類型的衛星群集，例如，以利用不同類型的衛星群集的優點。將多種類型的衛星群集整合到提供不間斷服務同時確保使用者滿意的單個衛星系統中具有挑戰性。當配置用於與一種類型的衛星群集通訊的使用者終端要部署在包括不同類型衛星群集的衛星系統中時，這些挑戰可能會複雜化。
本案內容的系統、方法和設備各自具有若干創新態樣，其中沒有一個態樣單獨負責本文揭示的期望屬性。
本案內容中描述的主題的一個創新態樣可以實現為用於在第一衛星和第二衛星之間切換使用者終端的前向鏈路通訊的方法。第一和第二衛星可以是不同類型的衛星，並且可以屬於不同的衛星群集。在一些態樣，第一衛星是低地球軌道（LEO）衛星，並且第二衛星是中地球軌道（MEO）衛星或地球同步軌道（GSO）衛星之一。在其他態樣，第一衛星是第一LEO衛星，並且第二衛星是第二LEO衛星。該方法可以由控制器或衛星存取網路執行，並且可以包括在第一衛星的前向鏈路上向使用者終端發送第一資料，以及在第一衛星的前向鏈路上向使用者終端發送分時多工（TDM）配置資訊，TDM配置資訊指定用於從至少第一和第二衛星到使用者終端的前向鏈路通訊的TDM傳輸模式。
該方法亦可以包括在切換操作期間將使用者終端的前向鏈路通訊從第一衛星切換到第二衛星，在切換操作之後在第二衛星的前向鏈路上向使用者終端發送第二資料，並且在切換操作之後在第一衛星的返回鏈路上從使用者終端接收一或多個控制或資料訊息。在一些實施方式中，一或多個控制或資料訊息可以包括對使用者終端接收的第二資料的確認。補充或可替換地，一或多個控制或資料訊息可以包括與從第一衛星到第二衛星的切換操作有關的資訊。
在一些實施方式中，可以經由使用第一衛星的前向鏈路發送到使用者終端的無線電控制器電路（RRC）訊息來觸發將前向鏈路通訊從第一衛星切換到第二衛星。在一些態樣，可以使用包括作為內碼的turbo碼以及包括作為外碼的Bose-Chaudhuri-Hocquenghem（BCH）碼的級聯碼來發送第二資料。
可以在控制器中實現本案內容中描述的主題的另一創新態樣，以在第一和第二衛星之間切換使用者終端的前向鏈路通訊。在一些實施方式中，控制器可以包括一或多個處理器和記憶體。記憶體可以儲存指令，當由一或多個處理器執行時，指令使得控制器在第一衛星的前向鏈路上向使用者終端發送第一資料；在第一衛星的前向鏈路上向使用者終端發送分時多工（TDM）配置資訊；在切換操作期間將使用者終端的前向鏈路通訊從第一衛星切換到第二衛星；在切換操作之後在第二衛星的前向鏈路上向使用者終端發送第二資料；及在切換操作之後在第一衛星的返回鏈路上從使用者終端接收一或多個控制或資料訊息。
本案內容中描述的主題的另一創新態樣可以在非暫時性電腦可讀取媒體中實現。非暫時性電腦可讀取媒體可以儲存指令，當由控制器的一或多個處理器執行時，該指令使得控制器經由執行多個操作來在第一和第二衛星之間切換使用者終端的前向鏈路通訊。在一些實施方式中，多個操作可以包括在第一衛星的前向鏈路上向使用者終端發送第一資料；在第一衛星的前向鏈路上向使用者終端發送分時多工（TDM）配置資訊；在切換操作期間將使用者終端的前向鏈路通訊從第一衛星切換到第二衛星；在切換操作之後在第二衛星的前向鏈路上向使用者終端發送第二資料；及在切換操作之後在第一衛星的返回鏈路上從使用者終端接收一或多個控制或資料訊息。
本案內容中描述的主題的另一創新態樣可以在裝置中實現以在第一和第二衛星之間切換使用者終端的前向鏈路通訊。在一些實施方式中，該裝置可以包括用於在第一衛星的前向鏈路上向使用者終端發送第一資料的單元；用於在第一衛星的前向鏈路上向使用者終端發送分時多工（TDM）配置資訊的單元；用於在切換操作期間將使用者終端的前向鏈路通訊從第一衛星切換到第二衛星的單元；用於在切換操作之後在第二衛星的前向鏈路上向使用者終端發送第二資料的單元；及用於在切換操作之後在第一衛星的返回鏈路上從使用者終端接收一或多個控制或資料訊息的單元。
在附圖和以下說明中闡述了本案內容中描述的主題的一或多個實施方式的詳情。根據說明書、附圖和申請專利範圍，其他特徵、態樣和優點將變得顯而易見。注意，下圖中的相對尺寸可能未按比例繪製。
本文描述的實例實施方式可以允許使用者終端使用包括可以屬於不同類型的衛星群集的不同類型的衛星的衛星系統來發送和接收資料。在一些實施方式中，衛星系統可以包括LEO衛星的群集和一或多個非LEO衛星群集。一或多個非LEO衛星群集可以用於增加LEO衛星群集的前向鏈路容量，例如，經由允許LEO衛星將其至少一些前向鏈路傳輸量卸載到非LEO衛星中的一個非LEO衛星。在一些態樣，非LEO衛星可以不為使用者終端請求資料重傳、將通道品質資訊（CQI）發送到衛星控制器、以及報告資料接收錯誤提供返回鏈路資源。因此，根據本案內容的各態樣，使用者終端可以在LEO衛星和非LEO衛星之間（或兩個不同的非LEO衛星之間）動態地切換前向鏈路通訊，同時保持與LEO衛星的返回鏈路連接。在一些態樣，使用者終端包括單個天線，並且被配置為使用基於分時多工（TDM）的傳輸模式在不同類型的衛星之間（諸如LEO衛星、MEO衛星和GSO衛星之間）動態地切換通訊。以這種方式，可以在不同衛星之間動態地切換衛星系統的前向鏈路資源，以增加衛星系統的總資料輸送量，同時允許使用者終端使用LEO衛星的返回鏈路資源來請求資料重傳、向衛星控制器發送通道品質資訊、向衛星控制器報告資料接收錯誤、並向衛星控制器發送其他資訊（例如控制資料、使用者資料、確認、HTTP獲取、混合自動重傳請求（HARQ）、通道品質資訊（CQI）報告、配置資訊等）。
在以下針對具體實例的說明和相關附圖中描述了本案內容的各態樣。在不脫離本案內容的範疇的情況下，可以設計替代實例。另外，將不詳細描述或將省略公知的元件，以免使得本案內容的相關詳情難以理解。
如本文所使用的，術語「星曆表」和「星曆表資料」是指包含一或多個衛星在多個給定的時間（例如，將來）的位置的衛星軌道資訊。可以使用諸如球面座標系的三維座標系來表示衛星的位置。例如，在球面座標系中，衛星相對於地球上固定點的位置可以表示為從地球上的固定點延伸到衛星的線。該線可以表示為包括三個數的向量：衛星與固定點的徑向距離，仰角和方位（或方位角）。仰角（亦可以稱為傾斜角或極角）是該線與平行於地球表面的參考平面之間的角度。因此，如本文所使用的，術語「仰角」、「傾斜角」和「極角」是可互換的。參考平面在本文中可稱為「方位平面」，因此術語「參考平面」和「方位平面」是可互換的。方位是參考方向與該線在方位平面上的正交投影之間的角度。出於本文論述的目的，參考方向可以對應於真實北的方向，並且在下文中可以稱為參考方位。因此，如本文所使用的，術語「參考方位」和「參考方向」是可互換的，並且對於一些實施方式，可以指代真實北的方向。
本文使用的「示例性」一詞意味著「用作實例、例證或說明」。本文中描述為「示例性」的任何態樣不一定被解釋為比其他態樣更優選或更具優勢。同樣地，術語「態樣」不要求所有態樣皆包括所論述的特徵、優點或操作模式。
本文使用的術語僅用於描述特定態樣的目的，並不意欲限制這些態樣。如本文所使用的，單數形式「一」、「一個」和「該」亦意欲包括複數形式，除非上下文另有明確說明。將進一步理解，術語「包括」、「包括」、「包含」、「包含」當在本文中使用時，指定所述特徵、整數、步驟、操作、元素或組件的存在、但並不排除存在或添加一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元素、組件或其組。此外，應理解，詞語「或」具有與布林運運算元「OR」相同的含義，亦即，它包含「任一」和「兩者」的可能性，並且不限於「異或」（「XOR」），除非另有明確說明。亦應理解，除非另有明確說明，否則兩個相鄰詞語之間的符號「/」具有與「或」相同的含義。此外，除非另有明確說明，否則諸如「連接到」、「耦合到」或「與……通訊」的短語不限於直接連接。
此外，根據要由例如計算設備的元件執行的操作序列來描述許多態樣。將認識到，本文描述的各種操作可以由特定電路執行，例如，中央處理單元（CPU）、圖形處理單元（GPU）、數位訊號處理器（DSP）、特殊應用積體電路（ASIC）、現場可程式設計閘陣列（FPGA）或各種其他類型的通用或專用處理器或電路，由一或多個處理器執行的程式指令執行，或由兩者的組合執行。另外，本文描述的這些操作序列可以被認為完全體現在任何形式的電腦可讀取儲存媒體中，其中儲存有相應的電腦指令集，這些電腦指令集在執行時將使相關的處理器執行本文所述的功能。因此，本案內容的各個態樣可以以多種不同的形式體現，所有這些形式皆被認為是在所要求保護的主題的範疇內。另外，對於本文描述的每個態樣，任何此類態樣的對應形式可以在本文中描述為例如「被配置為」執行所描述操作的「邏輯」。
在以下說明中，闡述了許多具體詳情，諸如特定組件、電路和程序的實例，以提供對本案內容的透徹理解。本文使用的術語「耦合」表示直接連接或經由一或多個居間組件或電路連接。而且，在以下說明中並且出於解釋的目的，闡述了具體的術語以提供對本案內容的透徹理解。然而，對於本發明所屬領域中具有通常知識者顯而易見的是，可能不需要這些具體詳情來實踐本案內容的各個態樣。在其他情況下，以方塊圖形式圖示公知的電路和設備以免使得本案內容難以理解。本案內容的各個態樣不應被解釋為限於本文描述的特定實例，而是在其範疇內包括由所附請求項限定的所有實施方式。
圖1圖示衛星通訊系統100的實例，其包括複數個非地球同步軌道（例如，低地球軌道（LEO）和中地球軌道（MEO））中的複數個衛星（儘管為了簡單起見僅示出一個衛星300），與衛星300通訊的衛星存取網路（SAN）150，與衛星300通訊的複數個使用者終端（UT）400和401，以及分別與UT 400和401通訊的複數個使用者設備（UE）500和501。每個UE 500或501可以是使用者設備，諸如行動設備、電話、智慧型電話、平板電腦、膝上型電腦、電腦、可穿戴設備、智慧手錶、視聽設備或包括與UT通訊的能力的任何設備。另外，UE 500及/或UE 501可以是用於與一或多個終端使用者設備通訊的設備（例如，存取點、小型細胞等）。在圖1所示的實例中，UT 400和UE 500經由雙向存取鏈路（具有前向存取鏈路和返回存取鏈路）彼此通訊，並且類似地，UT 401和UE 501經由另一個雙向存取鏈路彼此通訊。在另一種實施方式中，一或多個額外UE（未圖示）可以被配置為僅接收並且因此僅使用前向存取鏈路與UT通訊。在另一種實施方式中，一或多個額外UE（未圖示）亦可以與UT 400或UT 401通訊。可替換地，UT和相應的UE可以是單個實體設備的整合部件，例如具有用於直接與衛星通訊的整合衛星收發機和天線的行動電話。
UT 400可以包括衛星切換電路425，其可以允許UT 400動態地將通訊從第一衛星切換到第二衛星。在實例實施方式中，衛星切換電路425可以經由將與SAN 150的通訊從第一衛星切換到第二衛星來執行衛星切換操作。在一些態樣，第一和第二衛星可以是相同衛星群集（例如LEO群集）的一部分。在其他態樣，第一和第二衛星可以是不同衛星群集（諸如LEO群集和MEO群集、MEO群集和GSO群集，或LEO群集和GSO群集）的一部分。儘管為簡單起見在圖1中未圖示，但UT 401亦可以包括衛星切換電路425，其可以允許UT 401動態地將通訊從第一衛星切換到第二衛星，例如，以類似於UT 400的方式。
SAN 150可以包括閘道200和201、基礎設施106，以及用於與衛星300通訊的額外組件（為簡單起見未圖示）。閘道200可以存取網際網路108或一或多個其他類型的公共、半專用或私人網路。在圖1所示的實例中，閘道200與基礎設施106通訊，基礎設施106能夠存取網際網路108或一或多個其他類型的公共、半專用或私人網路。閘道200亦可以耦合到各種類型的通訊回載，包括例如陸線網路，例如光纖網路或公用交換電話網絡（PSTN）110。此外，在備選實施方式中，閘道200可以在不使用基礎設施106的情況下連接到網際網路108、PSTN 110或一或多個其他類型的公共、半專用或私人網路。此外，閘道200可以經由基礎設施106與其他閘道（例如閘道201）通訊，或者可以替代地被配置為在不使用基礎設施106的情況下與閘道201通訊。基礎設施106可以全部或部分地包括網路控制中心（NCC）、衛星控制中心（SCC）、有線及/或無線核心網及/或用於有利於衛星通訊系統100的操作及/或與其通訊的任何其他組件或系統。
SAN 150可以包括衛星切換控制器152，其允許SAN 150協調或以其他方式有利於從第一衛星到第二衛星切換與使用者終端（例如，UT 400及/或UT 401）的通訊。在一些實施方式中，第一衛星可以是第一衛星群集的一部分（或與之相關聯），第二衛星可以是與第一衛星群集不同的第二衛星群集的一部分（或與之相關聯）。在一些態樣，第一衛星可以是LEO衛星，並且第二衛星可以是MEO衛星。在其他態樣，第一衛星可以是LEO衛星，並且第二衛星可以是GSO衛星。在其他態樣，第一衛星可以是MEO衛星，並且第二衛星可以是GSO衛星。在其他實施方式中，第一和第二衛星可以是相同衛星群集（例如NGSO衛星群集）的一部分（或與之相關聯）。
衛星300和閘道200之間在兩個方向上的通訊稱為饋線鏈路，而衛星與每個UT 400和401之間在兩個方向上的通訊稱為服務鏈路。從衛星300到地面站（可以是閘道200或UT 400和401之一）的信號路徑可以統稱為下行鏈路。從地面站到衛星300的信號路徑可以統稱為上行鏈路。另外，如圖所示，信號可以具有一般方向性，例如前向鏈路和返回鏈路或反向鏈路。因此，在源自閘道200並且經由衛星300終止於UT 400的方向上的通訊鏈路稱為前向鏈路，而在源自UT 400並且經由衛星300終止於閘道200的方向上的通訊鏈路稱為返回鏈路或反向鏈路。這樣，從閘道200到衛星300的信號路徑標記為「前向饋線鏈路」，而從衛星300到閘道200的信號路徑在圖1中標記為「返回饋線鏈路」。以類似的方式，從每個UT 400或401到衛星300的信號路徑標記為「返回服務鏈路」，而從衛星300到每個UT 400或401的信號路徑在圖1中標記為「前向服務鏈路」。
圖2是閘道200的實例方塊圖，其亦可以應用於圖1的閘道201。閘道200被示出為包括多個天線205、RF子系統210、數位子系統220、公用交換電話網絡（PSTN）介面230、區域網路（LAN）介面240、閘道介面245和閘道控制器250。RF子系統210耦合到天線205和數位子系統220。數位子系統220耦合到PSTN介面230、LAN介面240和閘道介面245。閘道控制器250耦合到RF子系統210、數位子系統220、PSTN介面230、LAN介面240和閘道介面245。
可以包括多個RF收發機212、RF控制器214和天線控制器216的RF子系統210可以經由前向饋線鏈路301F向衛星300發送通訊信號，並且可以經由返回饋線鏈路301R從衛星300接收通訊信號。儘管為簡單起見未圖示，但是每個RF收發機212可以包括發送鏈和接收鏈。每個接收鏈可以包括低雜訊放大器（LNA）和降頻轉換器（例如，混頻器），以分別以公知的方式放大和降頻轉換接收的通訊信號。另外，每個接收鏈可以包括類比數位轉換器（ADC），以將接收的通訊信號從類比信號轉換為數位信號（例如，用於由數位子系統220處理）。每個發送鏈可以包括升頻轉換器（例如，混頻器）和功率放大器（PA），以用公知的方式分別升頻轉換和放大要發送到衛星300的通訊信號。另外，每個發送鏈可以包括數位類比轉換器（DAC），以將從數位子系統220接收的數位信號轉換為要發送到衛星300的類比信號。
RF控制器214可用於控制多個RF收發機212的各個態樣（例如，載波頻率的選擇、頻率和相位校準、增益設置等）。天線控制器216可以控制天線205的各個態樣（例如，波束成形、波束控制、增益設置、頻率調諧等）。
數位子系統220可以包括多個數位接收器模組222、多個數位發射器模組224、基頻（BB）處理器226和控制（CTRL）處理器228。數位子系統220可以處理從RF子系統210接收的通訊信號，並將處理後的通訊信號轉發到PSTN介面230及/或LAN介面240，並且可以處理從PSTN介面230及/或LAN介面240接收的通訊信號，並將處理後的通訊信號轉發到RF子系統210。
每個數位接收器模組222可以對應於用於管理閘道200和UT 400之間的通訊的信號處理元件。RF收發機212的接收鏈中的一個接收鏈可以向多個數位接收器模組222提供輸入信號。多個數位接收器模組222可用於容納在任何給定的時間處理的所有衛星波束和可能的分集模式信號。儘管為簡單起見未圖示，但每個數位接收器模組222可以包括一或多個數位資料接收器、搜尋器接收器以及分集組合器和解碼器電路。搜尋器接收器可以用於搜尋載波信號的適當分集模式，並且可以用於搜尋引導頻信號（或其他相對固定的模式強信號）。
數位發射器模組224可以處理要經由衛星300發送到UT 400的信號。儘管為了簡單起見未圖示，但是每個數位發射器模組224可以包括調制資料以進行傳輸的發送調制器。每個發送調制器的發射功率可以由相應的數位發射功率控制器（為簡單起見未圖示）控制，其可以(1)為減少干擾和資源配置的目的應用最小功率級別，以及(2)當需要補償傳輸路徑中的衰減和其他路徑傳輸特性時應用適當的功率級別。
耦合到數位接收器模組222、數位發射器模組224和基頻處理器226的控制處理器228可以提供命令和控制信號以實現諸如但不限於信號處理、定時信號產生、功率控制、切換控制、分集組合和系統介面連接的功能。
控制處理器228亦可以控制引導頻、同步和傳呼通道信號的產生和功率以及它們與發射功率控制器（為簡單起見未圖示）的耦合。引導頻通道是沒有由資料調制的信號，並且可以使用重複的不變模式或非變化的訊框結構類型（模式）或音調類型輸入。例如，用於形成引導頻信號的通道的正交函數通常具有恆定值，例如全1或0，或者公知的重複模式，例如散佈的1和0的結構化模式。
基頻處理器226是本發明所屬領域中公知的，因此本文不再詳細描述。例如，基頻處理器226可以包括各種已知元件，例如（但不限於）編碼器、資料數據機和數位資料交換和儲存組件。
PSTN介面230可以直接或經由額外基礎設施106向外部PSTN提供通訊信號並從外部PSTN接收通訊信號，如圖1所示。PSTN介面230是本發明所屬領域中公知的，因此本文不再詳細描述。對於其他實施方式，可以省略PSTN介面230，或者可以用將閘道200連接到地基網路（例如，網際網路）的任何其他合適的介面替換。
LAN介面240可以向外部LAN提供通訊信號，並從外部LAN接收通訊信號。例如，LAN介面240可以直接或經由額外基礎設施106耦合到網際網路108，如圖1所示。LAN介面240是本發明所屬領域中公知的，因此本文不再詳細描述。
閘道介面245可以向與圖1的衛星通訊系統100相關聯的一或多個其他閘道提供通訊信號，並從其接收通訊信號（及/或向與其他衛星通訊系統相關聯的閘道提供通訊信號/從與其他衛星通訊系統相關聯的閘道接收通訊信號，為簡單起見未圖示）。對於一些實施方式，閘道介面245可以經由一或多個專用通訊線路或通道（為簡單起見未圖示）與其他閘道通訊。對於其他實施方式，閘道介面245可以使用PSTN 110及/或諸如網際網路108的其他網路與其他閘道通訊（同樣參見圖1）。對於至少一種實施方式，閘道介面245可以經由基礎設施106與其他閘道通訊。
整體閘道控制可以由閘道控制器250提供。閘道控制器250可以規劃和控制閘道200對衛星300的資源的利用。例如，閘道控制器250可以分析趨勢、產生傳輸量量計畫、分配衛星資源、監視（或追蹤）衛星位置，並監視閘道200及/或衛星300的效能。閘道控制器250亦可以耦合到地基衛星控制器（為簡單起見未圖示），其維護和監視衛星300的軌道運行、將衛星使用資訊中繼到閘道200、追蹤衛星300的位置及/或調整衛星300的各種通道設置。
對於圖2中示出的實例實施方式，閘道控制器250包括本端時間、頻率和位置參考251，其可以向RF子系統210，數位子系統220及/或介面230、240和245提供本端時間和頻率資訊。時間和頻率資訊可以用於使閘道200的各個組件彼此同步及/或與衛星300同步。本端時間、頻率和位置參考251亦可以向閘道200的各個組件提供衛星300的位置資訊（例如，星曆表資料）。此外，儘管圖2中示出為包括在閘道控制器250內，對於其他實施方式，本端時間、頻率和位置參考251可以是耦合到閘道控制器250（及/或數位子系統220和RF子系統210中的一或多個）的分離子系統。
儘管圖2中為簡單起見未圖示，但閘道控制器250亦可以耦合到網路控制中心（NCC）及/或衛星控制中心（SCC）。例如，閘道控制器250可以允許SCC直接與衛星300通訊，例如，用以從衛星300取回星曆表資料。閘道控制器250亦可以接收處理後的資訊（例如，從SCC及/或NCC），其允許閘道控制器250適當地使其天線205瞄準（例如，瞄準適當的衛星300），用以排程波束傳輸、協調切換以及執行各種其他公知的功能。
圖3是僅用於說明目的的衛星300的實例方塊圖。應當理解，具體衛星配置可以變化相當大，並且可以包括或不包括機載處理。此外，儘管示出為單個衛星，但是使用衛星間通訊的兩個或多個衛星可以提供閘道200和UT 400之間的功能連接。應當理解，本案內容不限於任何具體衛星配置，並且可以提供閘道200和UT 400之間的功能連接的任何衛星或衛星組合可以認為在本案內容的範疇內。在一個實例中，衛星300被示出為包括前向應答器310、返回應答器320、振盪器330、控制器340、前向鏈路天線351-352和返回鏈路天線361-362。可以處理相應通道或頻帶內的通訊信號的前向應答器310可以包括第一帶通濾波器311(1)-311(N)中相應的一個、第一LNA 312(1)-312(N)中相應的一個、頻率轉換器313(1)-313(N)中相應的一個、第二LNA 314(1)-314(N)中相應的一個、第二帶通濾波器315(1)-315(N)中相應的一個和PA 316(1)-316(N)中相應的一個。PA 316(1)-316(N)中的每一個耦合到天線352(1)-352(N)中相應的一個，如圖3所示。
在每條相應的前向路徑FP(1)-FP(N)內，第一帶通濾波器311使具有在相應前向路徑FP的通道或頻帶內的頻率的信號分量通過，並濾波具有在相應前向路徑FP的通道或頻帶外的頻率的信號分量。因此，第一帶通濾波器311的通帶對應於與相應前向路徑FP相關聯的通道的寬度。第一LNA 312將接收的通訊信號放大到適合於由頻率轉換器313處理的級別。頻率轉換器313轉換相應前向路徑FP中的通訊信號的頻率（例如，轉換成適合於從衛星300發送到UT 400的頻率）。第二LNA 314放大經頻率轉換的通訊信號，並且第二帶通濾波器315濾波具有相關聯的通道寬度之外的頻率的信號分量。PA 316將經濾波的信號放大到適合於經由相應天線352傳輸到UT 400的功率級別。包括N條返回路徑RP(1)-RP(N)的返回應答器320經由天線361(1)-361(N) 沿返回服務鏈路302R從UT 400接收通訊信號，並且經由一或多個天線362沿返回饋線鏈路301R向閘道200發送通訊信號。可以處理相應通道或頻帶內的通訊信號的每條返回路徑RP(1)-RP(N)可以耦合到天線361(1)-361(N)中相應的一個，並且可以包括第一帶通濾波器321(1)-321(N)中相應的一個、第一LNA 322(1)-322(N)中相應的一個、頻率轉換器323(1)-323(N)中相應的一個、第二LNA 324(1)-324(N)中相應的一個和第二帶通濾波器325(1)-325(N)中相應的一個。
在每條相應的返回路徑RP(1)-RP(N)內，第一帶通濾波器321使具有在相應返回路徑RP的通道或頻帶內的頻率的信號分量通過，並且濾波具有在相應返回路徑RP的通道或頻帶外的頻率的信號分量。因此，對於一些實施方式，第一帶通濾波器321的通帶可以對應於與相應返回路徑RP相關聯的通道的寬度。第一LNA 322將所有接收的通訊信號放大到適合於由頻率轉換器323處理的級別。頻率轉換器323轉換相應返回路徑RP中的通訊信號的頻率（例如，轉換成適合於從衛星300發送到閘道200的頻率）。第二LNA 324放大經頻率轉換的通訊信號，並且第二帶通濾波器325濾波具有相關聯的通道寬度之外的頻率的信號分量。來自返回路徑RP(1)-RP(N)的信號被組合並經由PA 326提供給一或多個天線362。PA 326放大經組合的信號以傳輸到閘道200。
可以是產生振盪信號的任何合適的電路或設備的振盪器330將前向本端振盪器信號LO(F)提供給前向應答器310的頻率轉換器313(1)-313(N)，並向返回應答器320的頻率轉換器323(1)-323(N)提供返回本端振盪器信號LO(R)。例如，LO(F)信號可以由頻率轉換器313(1)-313(N)用於將通訊信號從與從閘道200到衛星300的信號傳輸相關聯的頻帶轉換到與從衛星300到UT 400的信號傳輸相關聯的頻帶。LO(R)信號可以由頻率轉換器323(1)-323(N)用於將通訊信號從與從UT 400到衛星300的信號傳輸相關聯的頻帶轉換到與從衛星300到閘道200的信號傳輸相關聯的頻帶。
耦合到前向應答器310、返回應答器320和振盪器330的控制器340可以控制衛星300的各種操作，包括（但不限於）通道分配。在一個態樣，控制器340可以包括耦合到處理器（為簡單起見未圖示）的記憶體。記憶體可以包括儲存指令的非暫時性電腦可讀取媒體（例如，一或多個非揮發性記憶體元件，諸如EPROM、EEPROM、快閃記憶體、硬碟等），當由處理器執行時，該等指令使得衛星300執行包括（但不限於）本文關於圖10和11描述的操作的操作。
圖4中圖示用於UT 400或401中的收發機的實例。在圖4中，提供至少一個天線410用於接收前向鏈路通訊信號（例如，從衛星300），信號被發送到類比接收器414，在此它們被降頻轉換、放大和數位化。雙工器元件412通常用於允許相同的天線用於發送和接收功能。可替換地，UT收發機可以使用單獨的天線以不同的發送和接收頻率操作。
將由類比接收器414輸出的數位通訊信號發送到至少一個數位資料接收器416A和至少一個搜尋器接收器418。到416N的額外數位資料接收器可用於獲得所需的信號分集水平，這取決於可接受的收發機複雜程度，這對於相關領域的具有通常知識者來說是顯而易見的。
至少一個使用者終端控制處理器420耦合到數位資料接收器416A-416N和搜尋器接收器418。控制處理器420提供基本信號處理、定時、功率和切換控制或協調以及用於信號載波的頻率選擇等功能。可由控制處理器420執行的另一基本控制功能是選擇或操縱將用於處理各種信號波形的功能。控制處理器420進行的信號處理可以包括決定相對信號強度和計算各種相關信號參數。諸如定時和頻率的信號參數的這種計算可以包括使用額外的或單獨的專用電路以提供增大的量測效率或速度或改進控制處理資源的分配。
UT 400可以包括衛星切換電路425，其可以允許UT 400動態地將通訊從第一衛星切換到第二衛星。在實例實施方式中，衛星切換電路425可以經由將與SAN 150的通訊從第一衛星切換到第二衛星來執行衛星切換操作。在一些態樣，第一和第二衛星可以是相同衛星群集（例如LEO群集）的一部分。在其他態樣，第一和第二衛星可以是不同衛星群集（諸如LEO群集和MEO群集、MEO群集和GSO群集、或LEO群集和GSO群集）的一部分。
數位資料接收器416A-416N的輸出耦合到使用者終端內的數位基頻電路422。例如，數位基頻電路422包括用於往來於如圖1所示的UE 500發送資訊的處理和呈現元件。參考圖4，若採用分集信號處理，則數位基頻電路422可以包括分集組合器和解碼器。這些元件中的一些元件亦可以在控制處理器420的控制下或在與控制處理器420通訊的情況下操作。
當準備語音或其他資料作為源自使用者終端的輸出訊息或通訊信號時，數位基頻電路422用於接收、儲存、處理和以其他方式準備所需的資料以進行傳輸。數位基頻電路422將資料提供給在控制處理器420的控制下操作的發送調制器426。將發送調制器426的輸出傳輸到功率控制器428，功率控制器428向發射功率放大器430提供輸出功率控制以用於輸出信號從天線410最終傳輸到衛星（例如，衛星300）。
在圖4中，UT收發機亦包括與控制處理器420相關聯的記憶體432。記憶體432可以包括用於由控制處理器420執行的指令以及用於由控制處理器420處理的資料。
在圖4中所示的實例中，UT 400亦包括可選的本端時間、頻率及/或位置參考434（例如，SPS接收器），其可以向控制處理器420提供本端時間、頻率及/或位置資訊以用於各種應用，包括，例如，UT 400的時間和頻率同步。
數位資料接收器416A-416N和搜尋器接收器418配置有信號相關元件用以解調和追蹤特定信號。搜尋器接收器418用於搜尋引導頻信號或其他相對固定的模式強信號，而數位資料接收器416A-416N用於解調與偵測到的引導頻信號相關聯的其他信號。然而，可以指定數位資料接收器416以在獲取之後追蹤引導頻信號，以精確地決定信號碼片能量與信號雜訊的比率，並且制定引導頻信號強度。因此，可以監視這些單元的輸出以決定引導頻信號或其他信號的能量或頻率。這些接收器亦採用頻率追蹤元件，可以對其進行監視以向控制處理器420提供當前頻率和定時資訊以用於被解調的信號。
當適當地縮放到相同頻帶時，控制處理器420可以使用此類資訊來決定被接收的信號與振盪器頻率的偏離程度。可以根據需要將與頻率誤差和頻移相關的該資訊和其他資訊儲存在記憶體或記憶元件432中。
控制處理器420亦可以耦合到UE介面電路450以允許UT 400與一或多個UE之間的通訊。UE介面電路450可以根據需要被配置用於與各種UE配置進行通訊，並且因此，取決於用於與所支援的各種UE通訊的各種通訊技術，可以包括各種收發機和相關組件。例如，UE介面電路450可以包括一或多個天線、廣域網（WAN）收發機、無線區域網路（WLAN）收發機、區域網路（LAN）介面、公用交換電話網絡（PSTN）介面及/或被配置為同與UT 400通訊的一或多個UE進行通訊的其他已知通訊技術。
圖5是示出UE 500的實例的方塊圖，UE 500亦可以應用於圖1的UE 501。例如，如圖5所示的UE 500可以是行動設備、掌上型電腦、平板電腦、可穿戴設備、智慧手錶或能夠與使用者互動的任何類型的設備。另外，UE可以是網路側設備，其提供到各種最終終端使用者設備及/或各種公共或私人網路的連接。在圖5所示的實例中，UE 500可以包括LAN介面502、一或多個天線504、廣域網（WAN）收發機506、無線區域網路（WLAN）收發機508和衛星定位系統（SPS）接收器510。SPS接收器510可以與全球定位系統（GPS）、全球導航衛星系統（GLONASS）及/或任何其他全球或地區基於衛星的定位系統相容。在替代態樣，例如，UE 500可以包括諸如Wi-Fi收發機的WLAN收發機508，該WLAN收發機508具有或不具有LAN介面502、WAN收發機506及/或SPS接收器510。此外，UE 500可以包括諸如藍芽、ZigBee和其他已知技術的額外收發機，UE 500具有或不具有LAN介面502、WAN收發機506、WLAN收發機508及/或SPS接收器510。因此，提供針對UE 500示出的元件僅作為示例性配置，並非意欲根據本文揭示的各個態樣來限制UE的配置。
在圖5所示的實例中，處理器512連接到LAN介面502、WAN收發機506、WLAN收發機508和SPS接收器510。可選地，運動感測器514和其他感測器亦可以耦合到處理器512。
記憶體516連接到處理器512。在一個態樣，記憶體516可以包括可以發送到UT 400及/或從UT 400接收的資料518，如圖1所示。參考圖5，記憶體516亦可以包括儲存的指令520，其將由處理器512執行以執行例如與UT 400通訊的程序步驟。此外，UE 500亦可以包括使用者介面522，其可以包括用於經由例如光、聲音或觸覺輸入或輸出將處理器512的輸入或輸出與使用者連接的硬體和軟體。在圖5所示的實例中，UE 500包括連接到使用者介面522的麥克風/揚聲器524、小鍵盤526和顯示器528。可替換地，例如使用者的觸覺輸入或輸出可以經由使用觸控式螢幕顯示器與顯示器528整合。再次，圖5中所示的元件並非意欲限制本文揭示的UE的配置，並且應當理解，UE 500中包括的元件將基於設備的最終用途和系統工程師的設計選擇而變化。
另外，例如，UE 500可以是與UT 400通訊但與UT 400分離的使用者設備，諸如行動設備或外部網路側設備，如圖1所示。可替換地，UE 500和UT 400可以是單個實體設備的整合部件。
如前述，GSO衛星部署在地球表面上方約35,000 km處的地球靜止軌道中，並且例如以地球自身的角速度在赤道軌道中繞地球旋轉，使得GSO衛星對於地球上的靜止觀察者看起來在天空中不動。相比之下，諸如LEO和MEO衛星的NGSO衛星部署在非對地靜止軌道中，並且以相對低的高度和相對快的速度（例如，與GSO衛星相比）在地球表面的各種路徑上繞地球旋轉。例如，LEO衛星通常使用地球表面上方約160 km和2,000 km之間的軌道，並且MEO衛星通常使用地球表面上方約2,000 km至35,000 km之間的軌道。地球上的觀測者可以看到MEO衛星的時間段比LEO衛星長得多，並且MEO衛星在地球上的覆蓋區域通常比LEO衛星更大（例如更廣的覆蓋區）。MEO衛星更長的可見持續時間和更廣的覆蓋區意味著MEO群集中需要的衛星少於LEO群集中用於在地球上提供類似覆蓋範圍的衛星。然而，由於MEO衛星以比LEO衛星高得多的高度繞地球運行，所以MEO衛星比LEO衛星具有長得多的信號傳播延遲。
在一些實施方式中，衛星系統可以包括多個不同的衛星群集，以在地球上為使用者終端（例如圖4的UT 400）提供覆蓋區域。在一些態樣，衛星系統可以包括LEO衛星群集和MEO衛星群集。在其他態樣，衛星系統可以包括LEO衛星群集和GSO衛星群集。在其他態樣，衛星系統可以包括LEO衛星群集、MEO衛星群集和GSO衛星群集。補充或可替換地，衛星系統可以包括多於一個LEO衛星群集、多於一個MEO衛星群集、多於一個GSO衛星群集或其任何組合。
圖6圖示在地球640周圍的軌道中部署的實例衛星系統600。實例衛星系統600被示出為包括LEO衛星群集610、MEO衛星群集620和GSO群集630。LEO衛星群集610被示出為包括在複數個LEO衛星611A-611H，MEO衛星群集620被示出為包括複數個MEO衛星621A-621C，並且GSO衛星群集630被示出為包括複數個GSO衛星631A-631D。在一些態樣，LEO衛星611A-611H中的每一個可以是圖1和3的衛星300的一個實例。補充或可替換地，MEO衛星621A-621C中的每一個可以是圖1和3的衛星300的一個實例，或者GSO衛星631A-631D中的每一個可以是圖1和3的衛星300的一個實例（或兩者）。儘管圖6中為簡單起見將LEO群集610示出為僅包括八個衛星611A-611H，但LEO群集610可以包括任何合適數量的衛星611，例如，以提供全球衛星覆蓋。類似地，儘管圖6中為簡單起見將MEO群集620示出為僅包括三個衛星621A-621C，但MEO群集620可以包括任何合適數量的衛星621，例如，以提供全球衛星覆蓋。同樣地，儘管圖6中為簡單起見將GSO群集630示出為僅包括四個衛星631A-631D，但GSO群集630可以包括任何合適數量的衛星631。如本文所用，「LEO衛星611」可以指代圖6的LEO衛星611A-611H中的任何一個（或多個），「MEO衛星621」可以指代圖6的MEO衛星621A-621C中的任何一個（或多個），並且「GSO衛星631」可以指代圖6的GSO衛星631A-631D中的任何一個（或多個）。
LEO衛星611A-611H可以在任何合適數量的非地球同步軌道平面（為簡單起見未圖示）中繞地球640運行，並且每個軌道平面可以包括複數個LEO衛星。類似地，MEO衛星621A-621C可以在任何合適數量的非地球同步軌道平面（為簡單起見未圖示）中繞地球640運行，並且每個軌道平面可以包括複數個MEO衛星。非地球同步軌道平面可以包括例如極軌道圖案及/或Walker軌道圖案。對於地球640上的靜止觀察者，LEO衛星611A-611H和MEO衛星621A-621C看起來在穿過地球表面的複數個不同路徑中快速穿過天空。相反，對於地球640上的靜止觀察者，GSO衛星631A-631D可以看起來在位於地球赤道641上方的天空中的固定位置不動。應注意，對於地球640表面上的給定點，在天空中可能存在GSO衛星631A-631D可以沿其定位的位置弧線。這個GSO衛星位置的弧線可以在本文中稱為GSO弧650。
每個LEO衛星611A-611H可以包括多個定向天線，用以提供與如圖1的UT 400的使用者終端及/或如圖1的閘道200的閘道的高速前向鏈路（例如，下行鏈路），而每個GSO衛星631A-631D可以包括多個全向天線，用以在地球表面的大部分上提供衛星覆蓋。在一些實施方式中，每個MEO衛星621A-621C可以包括多個定向天線，用以提供與如圖1的UT 400的使用者終端及/或如圖1的閘道200的閘道的高速前向鏈路（例如，下行鏈路）。經由將輻射聚焦到相對窄的波束寬度（相比於與全向天線相關聯的相對寬的波束寬度），高增益定向天線實現了比全向天線更高的資料速率並且更不易受干擾。例如，如圖6中所示，與由從GSO衛星631A發送的波束632A提供的覆蓋區域633A相比，由從LEO衛星611A發送的波束612A提供的覆蓋區域613A相對較小。因此，儘管圖6中為簡單起見未圖示，但每個LEO衛星611A-611H的覆蓋區可以顯著小於每個GSO衛星631A-631D的覆蓋區。
UT 400可以包括一或多個定向天線或者與一或多個定向天線相關聯，以向LEO衛星611A-611H、MEO衛星621A-621C及/或GSO衛星631A-631D提供高速返回鏈路（例如，上行鏈路）。例如，從UT 400發送的波束460亦可以具有相對窄的波束寬度（例如，與通常與GSO地球站（為了簡單起見未圖示）相關聯的全向天線的相對寬的波束寬度相比）。與UT 400相關聯的相對窄的波束寬度在將通訊從第一衛星切換到第二衛星時可能產生挑戰，特別是當第一和第二衛星是不同衛星群集的一部分（或屬於不同衛星群集）時（因此可以具有不同的軌道模式、不同的傳播延遲、不同的載波信號、不同的調制和編碼方案（MCS）等）。
圖7圖示實例使用者終端（UT）700的方塊圖。UT 700可以是圖4的UT 400及/或401中的任何一個的一種實施方式。UT 700包括收發機710、處理器720、記憶體730、信號處理系統740、天線750和天線切換電路760。收發機710可用於向衛星、UE及/或其他合適的無線設備發送信號和從其接收信號。在一些實施方式中，收發機710可以採用單個數據機，例如，以最小化UT 700的成本和複雜度（儘管使用單個數據機與可以屬於不同群集並且可以以不同頻率發送及/或使用不同的調制方案的衛星進行通訊可能具有挑戰性）。
收發機710可以採用各種類型的碼（編碼和解碼）方案，包括例如塊編碼、迴旋或turbo編碼，或其任何組合。在一些實施方式中，收發機710可以使用級聯編碼，其中一起使用外碼與內碼以解碼從衛星接收的資料並編碼要發送到衛星的資料。例如，在一些態樣，衛星可以使用Bose-Chaudhuri-Hocquenghem（BCH）碼作為外碼並且使用turbo碼作為內碼來編碼資料以便在前向鏈路上傳輸到UT 700，並且UT 700可以使用BCH碼作為外碼，並使用turbo碼作為內碼來解碼從衛星接收的資料。在其他實施方式中，收發機710可以使用交錯，其可以被認為是編碼方案的一部分。另外，可以從資料結構中的資訊位元產生循環冗餘檢查（CRC）並將它附加到其中以進行錯誤控制。
收發機710亦可以將塊的資料符號（例如，位元）轉換為通道符號。例如，可以將塊中的每B位元封包在一起，並且例如可以將每個塊映射到調制群集中的點，使得可以將包含塊的信號映射到多達2B 個群集點。UT 700和相應衛星使用的調制和編碼方案的組合可以由調制和編碼索引（MCI）值表示。
在一些實施方式中，UT 700可以採用盲偵測和錯誤控制，其中用於正在解碼的塊的MCI不與塊一起發送。無論是否發送MCI，都可以對不同的塊採用不同的調制和編碼方案。以這種方式，可以使用多種調制和編碼方案（MCS）在同一時槽內發送去往一或多個UT的多個塊。各種衛星通訊鏈路可以使用各種媒體存取方案，例如單載波TDMA。信號群集空間可以表示許多公知的調制技術中的任何一種，包括例如移相鍵控（PSK）、正交移相鍵控（QPSK）或正交幅度調制（QAM）。QAM傳輸方案可以包括16-QAM、64-QAM、128-QAM、256-QAM等。
天線750耦合到收發機710，並且可以是任何合適的高增益定向天線。在一些實施方式中，天線750可以被配置用於發送或接收（或兩者）右手極化電磁輻射或左手極化電磁輻射，並且可以包括多個元件或組件（例如用於波束控制）。在一些態樣，天線750可以包括配置用於右手或左手極化的發射天線，並且可以包括配置用於右手或左手極化的接收天線。在其他態樣，天線750可以包括配置用於右手或左手極化之一的發射天線，並且可以包括配置用於右手或左手極化中的另一個的接收天線（諸如在UT 700的FL通訊和RL通訊之間提供隔離）。在其他實施方式中，天線750可以被配置為發送和接收其他無線信號或通訊。在一些態樣，天線750可以被配置為具有適合於向LEO衛星（諸如LEO衛星611A-611H）發送信號的發送頻寬，並且被配置為具有適合於從LEO衛星611A-611H、從MEO衛星（例如MEO衛星621A-621C）和從GSO衛星（例如GSO衛星631A-631D）接收信號的接收頻寬。補充或者可替換地，天線750可以包括分離的孔徑（諸如用於傳輸的一個孔徑和用於接收的另一個孔徑）。
天線750可以使用UT 700中提供的單個收發機710以便於UT 700與屬於不同類型的衛星群集的多個衛星中的所選擇的一個（或多個）之間的衛星鏈路755。例如，亦參考圖6，天線750可以在第一時間段期間在LEO衛星611A-611H之一的FL上建立和接收資料，並且可以在第二時間段期間在MEO衛星621A-621C之一的FL上建立和接收資料，並且可以在第三時間段期間在GSO衛星631A-631D之一的FL上建立和接收資料。在一些實施方式中，MEO衛星621A-621C和GSO衛星631A-631D可以不提供返回鏈路，UT 700可以在該返回鏈路上向閘道200（例如，向SAN 150）發送控制資訊或訊息。如下所述，UT 700可以使用由LEO衛星611A-611H提供的返回鏈路來向SAN 150發送控制資訊或訊息，而不管哪個衛星或衛星群集正在向UT 700提供前向鏈路資料。
記憶體730包括發送（TX）資料記憶體731和接收（RX）資料記憶體732。TX資料記憶體731可以儲存要在衛星波束的前向鏈路上發送的輸出資料。在一些實施方式中，TX資料記憶體731可以儲存與由一或多個排程器為從網路控制器接收的前向鏈路通訊維持的正在進行的HARQ程序相關聯的FL資料。RX資料記憶體732可以儲存在衛星波束的返回鏈路上接收的輸入資料。在一些實施方式中，RX資料記憶體732可以儲存與由一或多個排程器為發送到網路控制器的返回鏈路通訊維持的正在進行的HARQ程序相關聯的RL資料。
記憶體730亦可以包括可以至少儲存以下軟體（SW）模組的非暫時性電腦可讀取媒體（例如，一或多個非揮發性記憶體元件，諸如EPROM、EEPROM、快閃記憶體、硬碟等）： ·前向鏈路（FL）通訊SW模組733，用於在衛星間切換操作期間（以及在波束間切換操作期間）保持及/或維持正在進行的前向鏈路通訊，例如，如針對圖12的一或多個操作所描述的； ·返回鏈路（RL）通訊SW模組734，用於在衛星間切換操作期間（以及在波束間切換操作期間）保持及/或維持正在進行的返回鏈路通訊，例如，如針對圖12的一或多個操作所描述的； ·衛星切換SW模組735，用於促進和控制衛星切換操作，例如，如針對圖12的一或多個操作所描述的；和 ·天線切換SW模組736，用於在不同衛星之間動態調整或切換天線750，例如，如針對圖12的一或多個操作所描述的。 每個軟體模組包括指令，當由處理器720執行時，指令使使用者終端700執行相應的功能。因此，記憶體730的非暫時性電腦可讀取媒體包括用於執行圖12的操作的全部或一部分的指令。
處理器720可以是能夠執行儲存在UT 700中（例如，在記憶體730內）的一或多個軟體程式的腳本或指令的任何合適的一或多個處理器。處理器720可以執行FL通訊SW模組733以在衛星間切換操作期間保持及/或維持正在進行的前向鏈路通訊，例如，經由將從服務衛星接收的FL回饋訊息和相關HARQ資訊發送到目標衛星。處理器720亦可以執行FL通訊SW模組733以在波束間切換操作期間保持及/或維持正在進行的前向鏈路通訊，例如，經由將由排程器接收的針對服務波束的FL回饋訊息（以及相關HARQ資訊）發送到目標波束的排程器。
例如，處理器720可以執行RL通訊SW模組734以在衛星間切換操作期間保持及/或維持正在進行的與LEO衛星的返回鏈路連接，使得UT 700可以使用LEO衛星的返回鏈路向SAN 150發送控制資訊或訊息。在一些態樣，控制資訊或訊息可以包括（但不限於）控制資料、使用者資料、確認（諸如RLC確認和TCP確認）、HTTP獲取、HARQ、CQI報告、RRC配置資訊等中的一或多個。在一些實施方式中，FL通訊SW模組733和RL通訊SW模組734的執行可以用於在相同衛星群集中的不同衛星的波束之間切換通訊（諸如將通訊從LEO衛星611A的服務波束切換到LEO衛星611B的目標波束）。補充或者可替換地，FL通訊SW模組733和RL通訊SW模組734的執行可以用於在屬於不同衛星群集的不同衛星的波束之間切換通訊（諸如將通訊從LEO衛星611A的服務波束切換到MEO衛星621B的目標波束，將通訊從LEO衛星611A的服務波束切換到GSO衛星631B的目標波束，或者將通訊從MEO衛星621A的服務波束切換到MEO衛星621B的目標波束）。
處理器720亦可以執行RL通訊SW模組734，以在波束間和衛星間切換操作期間保持及/或維持正在進行的返回鏈路通訊，例如，經由將由排程器為服務波束接收的RL資料（和相關HARQ資訊）發送到目標波束的排程器。在一些實施方式中，FL通訊SW模組733和RL通訊SW模組734的執行可以用於在相同衛星的不同波束之間切換通訊。
處理器720可以執行衛星切換SW模組735以促進和控制衛星切換操作。在一些實施方式中，處理器720可以執行衛星切換SW模組735以獲取、追蹤和鎖定目標衛星（諸如UT 700尚未具有通訊鏈路的衛星）。處理器720亦可以執行衛星切換SW模組735，以使用合適的基於分時多工（TDM）的傳輸模式與服務衛星和目標衛星同時通訊。
處理器720可以執行天線切換SW模組736以在不同衛星之間動態調整或切換天線750（例如經由將收發機710調諧並將天線750校準到目標衛星使用的傳輸頻率和定時）。在一些態樣，經由執行天線切換SW模組736而執行的一或多個功能可以由天線切換電路760執行或實施。
信號處理系統740可以實施一或多個協定堆疊。在一些實施方式中，一或多個協定堆疊可以根據開放系統互相連線（OSI）模型（或另一個合適的協定堆疊模型）來操作。OSI模型是由國際標準組織（ISO）開發的七層模型，其描述了如何按照以層級結構組織的七個功能層來互連網路設備的任何組合。OSI層的層級越高，它就越接近最終使用者；OSI層的層級越低，它就越接近實體通道。從層級結構的最高級別到層級結構的最低級別，OSI模型包括應用層、呈現層、工作階段層、傳輸層、網路層、資料連結層和實體層（為簡單起見未圖示）。資料連結層分為邏輯鏈路控制（LLC）層和媒體存取控制（MAC）層。
PHY定義了UT 700和通訊媒體（例如衛星鏈路755）之間的關係，並且負責調制要從UT 700發送的信號並且負責解調由UT 700接收的信號。MAC層可以提供分框、編碼和解碼，並負責控制對通訊媒體的存取。在一些態樣，PHY和MAC可以為UT 700接收的資料提供塊編碼、迴旋編碼、turbo編碼和外部編碼。
在一些實施方式中，混合自動重傳請求（HARQ）程序由UT 700的PHY執行並由MAC層管理。UT 700可以使用HARQ來請求重傳錯誤接收的資料。具體而言，HARQ允許UT 700緩衝和組合不正確接收的資料（諸如封包、訊框、PDU、MPDU等）以潛在地減少正確重構特定資料單元所需的重傳數量。例如，若UT 700從諸如SAN 150的網路控制器接收到不正確的資料單元，則UT 700可以請求重傳該特定資料單元。不是丟棄不正確的資料單元，UT 700可以儲存不正確的資料單元（例如，在HARQ緩衝器中），以便例如可以將其與重傳的資料組合，從而允許UT 700更快地恢復正確的資料單元。
例如，若原始資料單元和重傳資料都有錯誤，則UT 700可以組合原始資料單元的無錯誤部分和重傳資料的無錯誤部分以重構正確的資料單元。UT 700可以使用由LEO衛星611A-611H提供的返回鏈路來向網路控制器或SAN 150發送HARQ回饋資訊。HARQ回饋資訊可以包括用於指示正確接收FL資料的對應單元或組的確認（ACK），或者可以包括用於指示不正確接收（或根本沒有接收到）FL資料的對應單元或組的FL資料的否定確認（NACK）。
資料連結層負責辨識網路層協定、封裝封包、錯誤檢查和訊框同步。網路層提供傳輸可變長度資料序列（例如資料包或封包）的功能和程序單元。呈現、通信期和傳輸層可以提供用於提供VoIP、飆網和其他通訊功能的通訊平面。應用層可以與實施或促進設備之間的通訊的軟體應用程式互動。
在一些實施方案中，可以經由使用處理器720執行軟體程式或指令來執行信號處理系統740的功能中的一或多個。補充或可替換地，信號處理系統740的功能中的一或多個可以由韌體控制下的硬體執行，或者可以由專用硬體執行，例如特殊應用積體電路（ASIC）或現場可程式設計閘陣列（FPGA）。例如，在一些實施方式中，信號處理系統740的PHY的一或多個功能可以由收發機710實施或執行。
圖8圖示繪示與第一衛星810和第二衛星820通訊的使用者終端（UT）700的方塊圖800。如圖8所示，UT 700（亦參見圖7）可以使用任何合適的通訊協定與UE 500通訊，包括例如蜂巢、Wi-Fi、Wi-Max和乙太網路通訊。UT 700可以經由第一衛星810和第二衛星820中的至少一個與閘道200通訊，閘道200可以與一或多個其他網路（例如網際網路，例如，如圖1所示）通訊。
第一衛星810和第二衛星820可以屬於不同的衛星群集。在一些實施方式中，第一衛星810可以是圖6的LEO衛星611A-611H之一，第二衛星820可以是圖6的MEO衛星621A-621C之一。在其他實施方式中，第一衛星810可以是圖6的LEO衛星611A-611H之一，並且第二衛星820可以是圖6的GSO衛星631A-631D之一。在一些其他實施方式中，第一衛星810可以是圖6的MEO衛星621A-621C之一，並且第二衛星820可以是圖6的GSO衛星631A-631D之一。在一些其他實施方式中，第一衛星810可以是圖6的LEO衛星611A-611H之一，並且第二衛星820可以是屬於另一個衛星群集（例如不同於圖6中所示的LEO衛星群集610）的LEO衛星。
第一衛星810經由第一饋線鏈路811與閘道200通訊，並經由第一服務鏈路812與UT 700通訊。第二衛星820經由第二饋線鏈路821與閘道200通訊，並經由第二服務鏈路822與UT 700通訊。在一些實施方式中，與第一衛星810相關聯的第一饋線鏈路811和第一服務鏈路812各自包括前向鏈路和返回鏈路，並且與第二衛星820相關聯的第二饋線鏈路821和第二服務鏈路822各自僅包括前向鏈路。對於此類實施方式，UT 700可以經由第一衛星810或第二衛星820（或兩者）從閘道200接收前向鏈路通訊，並且可以僅使用第一衛星810將資料發送到閘道200。以這種方式，第二衛星820可以為衛星系統提供額外的前向鏈路頻寬，例如，以補充第一衛星810的前向鏈路容量。在一些態樣，第一衛星810和第二衛星820各自具有獨立的PHY細胞ID，例如，使得UT 700可以將傳輸引導到第一衛星810或第二衛星820（並且使得第一衛星810和第二衛星820各自都可以決定它是否是從UT 700發送的資料的預期接收者）。
第一衛星810為從UT 700到閘道200的傳輸提供返回鏈路，例如，UT 700可以使用該返回鏈路來向SAN 150發送控制資訊或訊息，其可以包括控制資料、使用者資料、確認（諸如RLC確認和TCP確認）、HTTP獲取、HARQ、CQI報告、RRC配置資訊中的一或多個。例如，若UT 700從第一衛星810錯誤地接收資料，則UT 700可以經由在第一衛星810提供的返回鏈路上向閘道200發送HARQ，而使用HARQ程序來請求重傳錯誤接收的資料。
第二衛星820可以不為從UT 700到閘道200的傳輸提供返回鏈路，因此可能不便於UT 700的HARQ程序或其他糾錯技術。第二衛星820的返回鏈路能力的欠缺在UT 700錯誤地接收資料時，特別是從第二衛星820接收時，可能提出挑戰。此外，因為在從第一衛星810到第二衛星810的衛星切換操作期間可以重置與第一衛星810的任何正在進行的HARQ程序（其可能不期望地導致重傳次數的增加並由此降低衛星系統中的通訊的總輸送量），UT 700從第一衛星810到第二衛星820的切換通訊亦可能提出挑戰。例如，第二衛星820的返回鏈路能力的欠缺可能無法為UT 700提供經由第二衛星820 向SAN 150發送控制資訊和訊息（諸如控制資料、使用者資料、確認、HTTP獲取等）的機會。
根據本案內容的各態樣，第一衛星810（其可以是LEO衛星611A-611H之一）可以為衛星系統提供錨載波信號，並且第二衛星820（其可以是MEO衛星621A-621C之一或GSO衛星631A-631D之一）可以為衛星系統提供輔助載波信號。在一些實施方式中，由第一衛星810提供的錨載波信號可以支援去往和來自UT 700的FL和RL傳輸，而由第二衛星820提供的輔載波信號可以僅支援去往UT 700的FL傳輸。UT 700使用第一衛星810的RL錨載波信號將控制資訊或訊息發送到SAN 150。在一些態樣，控制資訊或訊息可以包括（但不限於）控制資料、使用者資料、確認（諸如RLC確認和TCP確認）、HTTP獲取、HARQ、CQI報告、RRC配置資訊等中的一或多個。
在一些實施方式中，UT 700使用錨載波信號執行與第一衛星810的獲取、存取、註冊和傳呼操作。一旦UT 700經由第一衛星810的一或多個服務波束與SAN 150建立連接，SAN 150就可以向UT 700提供用於第二衛星820的星曆表資料和PHY細胞ID。在一些態樣，SAN 150亦可以向UT 700提供用於LEO衛星611A-611H、MEO衛星621A-621C和GSO衛星631A-631D中的一或多個的星曆表資料和PHY細胞ID。
在一些實施方式中，UT 700包括用於與第一衛星810和第二衛星820兩者通訊的單個天線750，並且天線750的頻寬可以包括第一衛星810和第二衛星820兩者使用的傳輸頻率。在一些態樣，UT 700可以被配置為在不同類型的衛星之間或屬於不同衛星群集的衛星之間的切換操作期間快速地重定位、重定向及/或調諧其天線750。在UT 700僅包括一個收發機710的實施方式中，收發機710可以被配置為解碼從第一衛星810或第二衛星820接收的經過調制的資料。
在一些實施方式中，衛星系統可以經由指定在第二衛星820的前向鏈路上發送到UT 700的傳輸量具有大於或等於至少第一傳輸的閥值錯誤率（THerror）的目標塊錯誤率（BLER）來確保UT 700可以接收和解碼在前向鏈路上從第二衛星820接收的資料。經由最初使用大於或等於THerror的BLER向UT 700發送前向鏈路傳輸量，第二衛星820可以最小化或消除UT 700處的資料接收錯誤，這又可以降低UT 700使用第一衛星810的RL資源向SAN 150發送資料接收錯誤訊息（諸如HARQ訊息、無線電鏈路控制器（RLC）確認、HTTP獲取訊息等）的頻率。在一些態樣，可以使用小於THerror的目標BLER從第二衛星820向UT 700發送後續前向鏈路傳輸量。在一些態樣，THerror的值可以近似等於10-6。在其他態樣，其他合適的值可以用於THerror。
在一些實施方式中，本文揭示的衛星系統可以在MEO衛星621A-621C和GSO衛星631A-631D的前向鏈路上發送資料時使用外碼，以避免turbo碼的誤碼平臺。在一些態樣，外碼可以在turbo碼之上使用，用於從MEO衛星621A-621C和GSO衛星631A-631D到UT 700的前向鏈路資料傳輸。例如，具有10-6量級的目標BLER的資料傳輸可以具有小於turbo碼的誤碼平臺的目標BLER，這是不希望有的。為了緩解這個問題，諸如MEO衛星621A-621C之一或GSO衛星631A-631D之一的衛星可以使用級聯編碼，其中turbo碼用作內碼，並且BCH碼用作外碼，例如，使得得到的級聯碼具有小於THerror的值（例如小於約10-6）的誤碼平臺。
UT 700最初可以經由首先獲取第一衛星810（其可以是圖6的LEO衛星611A-611H之一）來存取衛星系統。UT 700可以以任何合適的方式獲得第一衛星810的星曆表資料。在一些實施方式中，UT 700可以將第一衛星810的星曆表資料儲存在記憶體（諸如圖7的記憶體730）中。在其他實施方式中，UT 700可以從另一個UT、從另一個衛星、從SAN 150或從其組合獲得第一衛星810的星曆表資料。在一些態樣，UT 700可以偵測來自第一衛星810的衛星波束，搜尋參考信號，執行頻率追蹤迴路，以及解碼從第一衛星810接收的衛星資訊區塊（SIB）。SIB可以包括用於多個第一衛星810（例如LEO衛星611A-611H中的一或多個）的星曆表資料。
補充或可替換地，從第一衛星810發送的SIB可以包括用於多個第二衛星820（諸如圖6的MEO衛星621A-621C中的一或多個及/或GSO衛星631A-631D的一或多個）的星曆表資料。在一些實施方式中，SAN 150可以決定用於多個第二衛星820的星曆表資料的部分（諸如基於UT 700的位置，UT 700和第二衛星820之間的仰角，UT 700和第二衛星820之間的方位值等），並且經由第一衛星810的前向鏈路將所決定的星曆表資料部分發送到UT 700。在一些態樣，SAN 150可以使用第一衛星810的前向鏈路向UT 700發送在UT的視場中的多個第二衛星820的星曆表資料。
一旦UT 700與第一衛星810建立衛星鏈路，UT 700就可以常駐在第一衛星810上，可以在第一衛星810上執行閒置模式細胞選擇和重新選擇，並且可以解碼第一衛星810上的傳呼。UT 700可以決定它是否能夠從第二衛星820接收資料，並且可以例如使用第一衛星810的返回鏈路向SAN 150報告該能力。在一些態樣，UT 700亦可以向SAN 150指示其外碼能力（例如經由使用第一衛星810的返回鏈路）。
一旦UT 700已經獲得或決定了第二衛星820的星曆表資料，UT 700就可以將其前向鏈路通訊從第一衛星810切換到第二衛星820。以這種方式，第一衛星810可以為UT 700的初始獲取、存取、登記和傳呼操作提供錨載波信號，並且第二衛星820可以提供輔助載波信號以增加可用於將資料發送到UT 700（以及其他UT）的衛星系統的前向鏈路容量。在一些實施方式中，SAN 150可以決定是否（或何時）將UT 700的前向鏈路通訊從第一衛星810的服務波束切換到第二衛星820的目標波束。
在一些實施方式中，SAN 150亦可以從UT 700請求通道資訊及/或可以請求UT 700量測由第二衛星820中的一或多個提供的前向鏈路的通道品質資訊（CQI）。SAN 150可以使用單播訊息、多播訊息或廣播訊息來發送通道資訊請求或CQI量測請求（或兩者）。在一些態樣，SAN 150可以辨識請求UT 700量測CQI的第二衛星820。回應於該請求，UT 700可以量測所辨識的第二衛星820的前向鏈路（例如，目標波束）的CQI，並且可以使用第一衛星810的返回鏈路將CQI報告發送到SAN 150。SAN 150可以經由第一衛星810中的一或多個的返回鏈路從多個UT接收CQI報告，並且可以基於多個參數（例如從接收的CQI報告解碼的頻寬和容量資訊、發送到UT 700的資料的延時要求或容差、發送到UT 700的資料的類型或分類、與衛星中的一或多個衛星相關聯的傳播延遲等）選擇性地指示UT 700將其前向鏈路通訊從第一衛星810切換到選擇的第二衛星820中的一個。在一些態樣，SAN 150可以經由使用第一衛星810的前向鏈路向UT 700發送RRC訊息來指示UT 700切換其前向鏈路通訊，例如，以與用於向UT 700提供粗略獲取代碼的方式類似的方式。
在一些實施方式中，UT 700可以使用基於分時多工（TDM）的傳輸模式同時與第一衛星810和第二衛星820通訊。為了支援SAN 150與特定UT之間的半雙工通訊，前向服務鏈路302F（例如從SAN 150到UT）上的傳輸可以與返回服務鏈路301F（例如從UT到SAN 150）上的傳輸協調。在一些態樣，可以將給定的通訊週期（例如~10ms）細分為多個前向鏈路傳輸和多個返回鏈路傳輸。例如，每個前向鏈路傳輸可以與從SAN 150發送到特定UT的資料及/或控制資訊的單個子訊框（例如，FL子訊框）對應。類似地，每個返回鏈路傳輸可以與從特定UT發送到SAN 150的資料及/或控制資訊的單個子訊框（例如，RL子訊框）對應。給定通訊週期的FL子訊框和RL子訊框可以共同形成通訊訊框（或「無線電」訊框）。在其他實施方式中，SAN 150可以選擇一或多個基於TDM的傳輸模式，其允許UT 700從第一衛星810、第二衛星820和第三衛星（例如，諸如從LEO衛星611、MEO衛星621和GSO衛星631）接收前向鏈路資料。
圖9圖示繪示用於兩個通訊訊框910(1)和910(2)的FL子訊框和RL子訊框的不對稱分佈的實例時序圖900。具體而言，時序圖900圖示在保持與LEO衛星611的返回鏈路通訊的同時的LEO衛星611和MEO衛星621的前向鏈路之間的UT0切換。對於圖9所示的實例，通訊訊框910(1)和910(2)中的每一個具有10毫秒（ms）的持續時間，並且可以被細分為十個子訊框時槽SF0-SF9（使得每個子訊框時槽SF0-SF9的持續時間為1毫秒）。每個子訊框時槽SF0-SF9可以由FL子訊框、RL子訊框佔用或留下未分配。在一些態樣，兩個通訊訊框910(1)和910(2)可以對應於具有20ms週期的TDM傳輸模式。
可以在第一通訊訊框910(1)和第二通訊訊框910(2)之間插入保護時段（GP）。在一些態樣，保護時段可以在第二通訊訊框910(2)的傳輸期間發生。當在屬於不同衛星群集的衛星之間切換UT通訊時（例如，當將UT的前向鏈路通訊從LEO衛星611切換到MEO衛星621時，當將UT的前向鏈路通訊從從LEO衛星611切換到GSO衛星631時，當將UT的前向鏈路通訊從MEO衛星621切換到GSO衛星631時等），可以使用保護時段。因此，對於至少一些實施方式，在保護時段期間沒有資料傳輸，例如，以允許UT有時間在接收前向鏈路傳輸量和發送返回鏈路傳輸量之間切換。注意，圖9中所示的2個服務鏈路延遲是獨立的和非同步的。
在與第一通訊訊框910(1)的傳輸相關聯的時間段期間，LEO衛星611發送或接收資料，而MEO衛星621不發送資料（例如，LEO衛星611「開啟」而MEO衛星621「關閉」）。對於圖9的實例，LEO衛星611在時間t1 和t2 之間經由子訊框SF0-SF3在其前向鏈路上向UT發送資料，在時間t2 和t3 之間從發送模式切換到接收模式，並且在時間t3 和t4 之間經由子訊框SF6-SF9在其返回鏈路上從UT接收資料。第一通訊訊框910(1)的傳輸時段在時間t5 結束，其後是在時間t5 和t6 之間的保護時段。SAN 150可以使用保護時段來將前向鏈路通訊從LEO衛星611切換到MEO衛星621。在一些態樣，MEO衛星621可以準備在保護時段期間的傳輸操作。
在時間t6 ，與第二通訊訊框910(2)的傳輸相關聯的時間段開始，並且MEO衛星621經由在時間t6 和t7 之間的第二通訊訊框910(2)的子訊框SF7-SF9和子訊框SF0-SF4在其前向鏈路上向UT發送資料。在時間t6 和t7 之間，LEO衛星611可以是不活動的（或者至少不向UT發送資料）。在時間t7 和t8 之間的第二保護時段期間，SAN 150將前向鏈路通訊從MEO衛星621切換到LEO衛星611。此後，在時間t8 ，LEO衛星611在與第三通訊訊框的傳輸（為簡單起見未圖示）相關聯的時間段期間經由子訊框SF0-SF3開始在其前向鏈路上的UT發送資料。
一些實例的基於TDM的傳輸模式在下文的表1中示出，其中「S1」表示第一衛星810（諸如LEO衛星611），「S2」表示第二衛星820（諸如MEO衛星621），並且「S3」表示第三衛星（諸如GSO衛星631）：
Figure 107121091-A0304-0001
 表1
以上實例可以使用10ms長的通訊訊框（例如，傳輸時槽）來向UT 700發送資料，並且可以用於全雙工UT或半雙工UT。此外，10ms長的通訊訊框亦可以允許UT 700在第一衛星810的返回鏈路上週期性地發送資訊（諸如控制資料、使用者資料、RLC確認、TCP確認、HTTP 獲取等），這又可以確保由SAN 150接收由UT 700提供的資訊。
如表1所示，傳輸模式P1具有10ms的週期，並且僅被分配給LEO衛星611。在UT 700作為半雙工設備操作的一些實施方式中，可以為從LEO衛星611到UT 700的前向鏈路傳輸分配傳輸模式P1的每個週期的第一部分，並且可以為從UT 700到LEO衛星611的返回鏈路傳輸分配傳輸模式P1的週期的第二部分。在UT 700作為全雙工設備操作的其他實施方式中，分配給LEO衛星611的10ms可以用於UT 700和LEO衛星611之間的前向鏈路傳輸和返回鏈路傳輸。返回鏈路傳輸可以包括資訊，例如控制資料、使用者資料、RLC確認、TCP確認、HTTP獲取等。
傳輸模式P2具有20ms的週期，並且將LEO衛星611和MEO衛星621的前向鏈路資源配置給UT 700。具體而言，將傳輸模式P2的每個週期的前10ms分配給LEO衛星611，並且將每個傳輸模式P2的每個週期的的後10ms分配給MEO衛星621。在UT 700作為半雙工設備操作的一些實施方式中，分配給LEO衛星611的10ms的第一部分可以用於從LEO衛星611到UT 700的前向鏈路傳輸，並且分配給LEO衛星611的10ms的第二部分可以用於從UT 700到LEO衛星611的返回鏈路傳輸。在UT 700作為全雙工設備操作的其他實施方式中，分配給LEO衛星611的10ms可以用於UT 700和LEO衛星611之間的前向鏈路傳輸和返回鏈路傳輸。返回鏈路傳輸可以包括與LEO衛星611、MEO衛星621或兩者有關的資訊（諸如控制資料、使用者資料、RLC確認、TCP確認、HTTP獲取等）。在一些態樣，傳輸模式P2可以對應於圖9的實例時序圖900。
傳輸模式P3具有30ms的週期，並且將LEO衛星611和GSO衛星631的前向鏈路資源配置給UT 700。具體而言，將傳輸模式P3的每個週期的前10ms分配給LEO衛星611，並且將傳輸模式P3的每個週期的的後20ms分配給GSO衛星631。在UT 700作為半雙工設備操作的一些實施方式中，分配給LEO衛星611的10ms的第一部分可以用於從LEO衛星611到UT 700的前向鏈路傳輸，並且分配給LEO衛星611的10ms的第二部分可以用於從UT 700到LEO衛星611的返回鏈路傳輸。在UT 700作為全雙工設備操作的其他實施方式中，分配給LEO衛星611的10ms可以用於UT 700和LEO衛星611之間的前向鏈路傳輸和返回鏈路傳輸。返回鏈路傳輸可以包括與LEO衛星611、GSO衛星631或兩者有關的資訊（諸如控制資料、使用者資料、RLC確認、TCP確認、HTTP獲取等）。
傳輸模式P4具有60ms的週期，並且將LEO衛星611、MEO衛星621和GSO衛星631的前向鏈路資源配置給UT 700。具體而言，將傳輸模式P4的每個週期的前10ms分配給LEO衛星611，將傳輸模式P4的每個週期的下一個20ms分配給MEO衛星621，並且將傳輸模式P4的每個週期的最後30ms分配給GSO衛星631。在UT 700作為半雙工設備操作的一些實施方式中，分配給LEO衛星611的10ms的第一部分可以用於從LEO衛星611到UT 700的前向鏈路傳輸，並且分配給LEO衛星611的10ms的第二部分可以用於從UT 700到LEO衛星611的返回鏈路傳輸。在UT 700作為全雙工設備操作的其他實施方式中，分配給LEO衛星611的10ms可以用於UT 700和LEO衛星611之間的前向鏈路傳輸和返回鏈路傳輸。返回鏈路傳輸可以包括與LEO衛星611、MEO衛星621、GSO衛星631或其任何組合有關的資訊（例如控制資料、使用者資料、RLC確認、TCP確認、HTTP獲取等）。
SAN 150（或其他合適的網路控制器）可以使用任何數量的基於TDM的傳輸模式（諸如上面指出的四個實例基於TDM的傳輸模式P1-P4）來動態地將本文所揭示的衛星系統的前向鏈路資源配置給UT 700。在一些實施方式中，SAN 150可以至少部分地基於與UT 700相關聯的前向鏈路傳輸量的延時要求或容限、LEO衛星611、MEO衛星621和GSO衛星631的相對傳播延遲、或其任何組合來為UT 700選擇特定TDM傳輸模式。如前述，MEO衛星621以比LEO衛星611高得多的高度繞地球軌道運行，並且可以具有比LEO衛星611長得多的信號傳播延遲。GSO衛星631可以提供比LEO衛星611或MEO衛星621更大的頻寬和更好的訊雜比（SNR），然而，具有比LEO衛星611和MEO衛星621長得多的信號傳播延遲。因此，在一些態樣，LEO衛星611的前向鏈路資源可以用於低延時傳輸量，MEO衛星612的前向鏈路資源可以用於可以容許更長延時的傳輸量，並且GSO衛星631的前向鏈路資源可以用於可以容許甚至更長延時的傳輸量。
例如，若與UT 700相關聯的第一使用者正在接收低延時語音通訊，與UT 700相關聯的第二使用者正在瀏覽網際網路，並且與UT 700相關聯的第三使用者正在接收流視訊，則SAN 150可以將LEO衛星611的10ms前向鏈路傳輸時槽分配給第一使用者，可以將MEO衛星621的20ms前向鏈路傳輸時槽分配給第二使用者，並且可以將GSO衛星631的30ms前向鏈路傳輸時槽分配給第三使用者。在一些態樣，SAN 150可以將LEO衛星611的前向鏈路傳輸時槽分配給第一使用者，因為LEO衛星611具有最低的傳播延遲，並且因此可能最適合於低延時傳輸量（和其他高優先級資料）；SAN 150可以將MEO衛星621的前向鏈路傳輸時槽分配給第二使用者，因為網際網路瀏覽可以容許比即時語音傳輸量更長的傳播延遲；並且SAN 150可以將GSO衛星631的前向鏈路傳輸時槽分配給第三使用者，因為流視訊可以容許與GSO衛星631相關聯的較長傳播延遲。
LEO衛星611A-611H、MEO衛星621A-621C及/或GSO衛星631A-631D的等時線可以相對於彼此隨時間漂移。SAN 150可以儲存衛星系統中所有衛星的星曆表資料和地球上UT的位置，並且可以決定給定UT與所選LEO衛星、MEO衛星和GSO衛星中的每一個之間的服務鏈路延遲。在一些態樣，SAN 150可以保持追蹤服務鏈路延遲（以及它們之間的相對變化），例如，使得UT 700在LEO衛星611的「關閉時間」期間將前向鏈路通訊從LEO衛星611切換到MEO衛星或者GSO衛星。SAN 150可以動態地追蹤所選LEO衛星、所選MEO衛星和所選GSO衛星的相對定時轉換，並且可以使用在LEO衛星的關閉時間期間出現的MEO和GSO衛星的子訊框（減去保護時段和分別在保護時段之前和之後的定時偏移toff1 和toff2 ）來排程前向鏈路傳輸量。以這種方式，SAN 150（或與SAN 150或另一個合適的網路控制器相關聯的排程器）可以在LEO衛星的「關閉時段」期間的子訊框中排程來自非LEO衛星的前向鏈路資料的傳輸。
在一些態樣，UT 700可以報告能力參數（本文表示為timeToRepointAndReacquire ），其指示與重新定位其天線750並重新獲取實體層迴路以將其通訊從一個衛星切換到另一個衛星相關聯的時間量。SAN 150（或與SAN 150相關聯的排程器）可以確保toff1 和toff2 的持續時間大於timeToRepointAndReacquire 的持續時間。若UT配置有混合通訊模式，則UT的功率控制系統在使用LEO衛星的前向鏈路傳輸期間被啟用，並且在使用MEO衛星或GEO衛星的前向鏈路傳輸期間被禁用。
可以由LEO衛星611、MEO衛星621和GSO衛星631基於TDM傳輸模式來服務UT 700，該TDM傳輸模式在LEO衛星611、MEO衛星621和GSO衛星631之間動態地分配可用於UT 700的前向鏈路資源。在MEO衛星621和GSO衛星631不提供返回鏈路資源的實施方式中，UT 700可以保持與LEO衛星611的返回鏈路連接，即使在其前向鏈路由MEO衛星621及/或GSO衛星631服務時。以此方式，SAN 150可以使用LEO衛星611的返回鏈路來完成非LEO衛星之間的切換操作。補充或可替換地，SAN 150可以使用LEO衛星611的前向鏈路資源來發起或觸發非LEO衛星之間的切換操作。
亦參考圖6，LEO衛星611A-611H以比MEO衛星621A-621C低得多的高度繞地球軌道運行，並且對於UT 700可見的時間段比MEO衛星621A-621C（或GSO衛星631A-631D）短得多。這樣，LEO衛星611A-611H之間的切換操作可以比MEO衛星621A-621C之間（或GSO衛星631A-631D之間）的切換操作頻繁得多地發生。在一些實施方式中，UT 700可以在MEO衛星621A-621C之一的服務時段期間多次在LEO衛星611A-611H之間切換其服務鏈路連接。例如，在一種實施方式中，UT 700可以每3分鐘在LEO衛星611A-611H之間切換其服務鏈路連接，並且可以每35-40分鐘在MEO衛星621A-621C之間切換其前向鏈路連接。
在一些實施方式中，在LEO衛星611A-611H之間的切換操作期間使用的切換訊息可以包括新欄位，該新欄位包含關於MEO衛星621A-621C和GSO衛星631A-631D的前向鏈路卸載能力的資訊。該新欄位可用於確保在LEO衛星之間的切換操作的同時在MEO衛星及/或GSO衛星之間切換前向鏈路通訊。在一些態樣，該新欄位包括例如MEO和GSO衛星的實體細胞ID和載波頻率，使得給定UT可以量測MEO和GSO衛星的前向鏈路通道狀況，隨後使用LEO衛星的返回鏈路向SAN提供CQI報告。補充或可替換地，給定UT可以量測MEO和GSO衛星的前向鏈路的信號強度及/或SNR，隨後使用LEO衛星的返回鏈路向SAN 150發送包含被量測的信號強度及/或SNR的量測報告。
圖10A圖示繪示從第一LEO衛星到第二LEO衛星而不在非LEO衛星之間切換前向鏈路通訊的實例切換操作的時序圖1000A。對於圖10A的實例，第一和第二LEO衛星可以是LEO衛星611A-611H中的兩個，並且非LEO衛星可以是MEO衛星621A-621C中的一個或GSO衛星631A-631D中的一個。在時間t0之前，SAN 150在第一LEO衛星的FL上發送切換命令。在時間t0由第一LEO衛星接收並且在時間t1 由UT接收的切換命令可以指示非LEO和LEO衛星停止傳輸和接收操作。在一些實施方式中，切換命令可以包含將前向鏈路通訊從LEO衛星卸載到的非LEO衛星的資訊。該資訊可以包括（但不限於）非LEO衛星的星曆表資料、非LEO衛星的實體細胞ID，以及非LEO衛星的載波頻率。
在時間t2 ，在第一LEO衛星處啟動切換操作，並且在時間t3 在UT處啟動切換操作。回應於此，非LEO和LEO衛星在與UT的服務鏈路上停止傳輸和接收操作。在時間t3 之後，UT可以開始將其收發機調諧並將其天線校準到第二LEO衛星使用的傳輸頻率和定時（例如，使UT與第二LEO衛星同步）。切換操作在時間t4 完成，此後SAN 150允許非LEO和LEO衛星恢復傳輸和接收操作。在時間t2 和t4 之間的衛星切換操作期間，UT和衛星之間的服務鏈路可能中斷（使得UT在衛星切換中斷時段期間不發送或接收資料）。UT在時間t5 完成其RRC重新配置，並且第二LEO衛星在時間t6 完成其RRC重新配置。非LEO衛星在時間t7 在其前向鏈路上向UT發送資料，並且UT在時間t8 接收被發送的前向鏈路資料。補充或可替換地，第二LEO衛星可以在時間t7 開始在其前向鏈路上向UT發送資料。
在一些實施方式中，MEO衛星（或GSO衛星）之間的切換操作可以與LEO衛星之間的切換操作對準，這可以消除對用於MEO和GSO衛星的波束釋放的獨立RRC重新配置訊息的需要。圖10B圖示繪示與非LEO衛星之間的切換操作對準的從第一LEO衛星到第二LEO衛星的實例切換操作的時序圖1000B。對於圖10B的實例，第一和第二LEO衛星可以是LEO衛星611A-611H中的兩個，並且非LEO衛星可以是MEO衛星621A-621C中的兩個或GSO衛星631A-631D中的兩個。
在時間t0 由第一LEO衛星接收並且在時間t1 由UT接收的切換命令可以指示非LEO和LEO衛星停止傳輸和接收操作。在一些實施方式中，切換命令可以包含與LEO切換操作和非LEO切換操作有關的資訊。該資訊可以包括（但不限於）目標非LEO衛星的星曆表資料、目標非LEO衛星的實體細胞ID，以及目標非LEO衛星的載波頻率。
在時間t2 ，在LEO衛星和非LEO衛星處啟動切換操作，並且在時間t3 在UT處啟動切換操作。回應於此，LEO衛星和非LEO衛星在與UT的服務鏈路上停止傳輸和接收操作。在時間t3 之後，UT可以開始將其收發機調諧並將其天線校準到第二LEO衛星使用的傳輸頻率和定時（例如，使UT與第二LEO衛星同步）。切換操作在時間t4 完成，此後SAN 150允許衛星恢復傳輸和接收操作。在時間t2 和t4 之間的衛星切換操作期間，UT和衛星之間的服務鏈路可能中斷（使得UT在衛星切換中斷時段期間不發送或接收資料）。
UT在時間t5 完成其RRC重新配置，並且第二LEO衛星在時間t6 完成其RRC重新配置。在時間t6 之後，UT可以量測第二非LEO衛星的目標波束的信號強度。在時間tA ，UT發送包含被量測的信號強度的量測報告（在第二LEO衛星的RL上），其在時間tB 由SAN 150接收。在一些實施方式中，SAN 150可以使用被量測的信號強度資訊來決定是否（或何時）切換非LEO衛星的前向鏈路通訊。此後，SAN 150在時間t7發送啟動第二非LEO衛星的目標波束的RRC訊息。UT可以在時間t8 接收RRC訊息。在一些實施方式中，SAN 150可以使用第二LEO衛星的前向鏈路來發送RRC訊息。
經由將非LEO衛星之間的切換操作與LEO衛星之間的切換操作對準，SAN 150可以使用服務LEO衛星的返回鏈路來從UT接收完成非LEO切換操作所需的控制訊息。在一些實施方式中，可以調整（例如，延遲）非LEO衛星之間的切換操作的定時以與LEO衛星之間的切換操作對準。
圖11圖示根據實例實施方式的實例網路控制器1100的方塊圖。可以是圖1的SAN 150的一種實施方式的網路控制器1100，可以包括至少一個天線（為簡單起見未圖示）、收發機1115、處理器1120、記憶體1130、排程器1140和無線電資源控制（RRC）1150。收發機1115可以用於經由一或多個衛星（例如LEO衛星611A-611H中的一或多個，MEO衛星621A-621C中的一或多個，GSO衛星631A-631D中的一或多個，或其任何組合）向多個UT（例如UT 400或UT 700）發送信號並從多個UT接收信號。儘管為簡單起見在圖1中未圖示，但收發機1115可以包括任何合適數量的發送鏈及/或可以包括任何合適數量的接收鏈。
排程器1140可以針對多個UT排程衛星、衛星群集或衛星系統的FL資源和RL資源。在一些實施方式中，排程器1140可以排程、控制或以其他方式管理多個UT的衛星切換操作。在一些態樣，排程器1140可以決定UT何時將其FL通訊從服務衛星切換到目標衛星，並且可以控制服務衛星和目標衛星的FL傳輸。排程器1140亦可以經由向UT發送一個或RL授權來向UT排程RL資源的授權，並且可以基於從UT接收的緩衝器狀態報告（BSR）來選擇被授權的RL資源的大小。在一些態樣，排程器1140可以在波束間切換操作期間控制或管理衛星的每個波束。
RRC 1150可以在波束間切換期間、在衛星間切換期間或兩者期間向UT發送RRC配置訊息。在一些實施方式中，RRC配置訊息可以包括與將UT的前向鏈路通訊從服務衛星切換到目標衛星（例如從LEO衛星611到MEO衛星621，或從MEO衛星621到LEO衛星611）相關聯的定時資訊。RRC配置訊息亦可以用於重新配置及/或重新建立從衛星間切換（以及來自波束間切換）產生的SAN 150和UT之間的通訊。
處理器1120耦合到收發機1115、記憶體1130、排程器1140和RRC 1150。處理器1120可以是能夠執行儲存在網路控制器1100中（例如在記憶體1130內）的一或多個軟體程式的腳本或指令的任何合適的一或多個處理器。
記憶體1130可以包括UT簡檔資料記憶體1131和星曆表資料記憶體1132。UT簡檔資料記憶體1131可以儲存複數個UT的簡檔資訊。特定UT的簡檔資訊可以包括，例如，UT的外碼能力，UT從非LEO衛星（例如MEO衛星和GSO衛星）發送和接收資料的能力，UT的傳輸歷史，UT的位置資訊，以及描述或關於UT的操作的任何其他合適的資訊。
星曆表資料記憶體1132可以儲存屬於任何數量的不同衛星群集的任何數量的衛星的星曆表資料。在一些實施方式中，星曆表資料記憶體1132可以儲存圖6的LEO衛星611A-611H、MEO衛星621A-621C和GSO衛星631A-631D的星曆表資料。
記憶體1130亦可以包括可以儲存以下軟體模組（SW）的非暫時性電腦可讀取儲存媒體（諸如一或多個非揮發性記憶體元件，諸如EPROM、EEPROM、快閃記憶體、硬碟等）： •衛星切換SW模組1133，以便於和控制衛星切換操作，例如，如針對圖12的一或多個操作所描述的；和 •衛星鏈路通訊SW模組1134，用於在衛星切換操作期間保持及/或維持正在進行的RL通訊，例如，如針對圖12的一或多個操作所描述的。
每個軟體模組包括指令，當由處理器1120執行時，該等指令使得網路控制器1100執行相應的功能。因此，記憶體1130的非暫時性電腦可讀取媒體包括用於執行圖12的操作的全部或一部分的指令。
處理器1120可以執行衛星切換SW模組1133以便於和控制衛星切換操作。在一些實施方式中，衛星切換SW模組1133的執行可以用於在不同衛星之間切換UT的前向鏈路通訊（諸如從LEO衛星611A到LEO衛星611B切換通訊）。衛星切換SW模組1133的執行亦可以用於在衛星的不同波束之間切換UT的前向鏈路通訊。
處理器1120可以執行衛星鏈路通訊SW模組1134以在衛星間切換操作期間保持及/或維持正在進行的前向鏈路通訊，例如，經由在一或多個LEO衛星的返回鏈路上從UT接收控制訊息（諸如HARQ訊息）和回饋訊息（諸如CQI報告）。衛星鏈路通訊SW模組1134的執行亦可以在衛星切換操作期間保持及/或維持正在進行的返回鏈路通訊，例如，使得UT可以當從非LEO衛星接收前向鏈路資料時或當在不同衛星之間切換其前向鏈路通訊時使用LEO衛星的返回鏈路向SAN發送控制訊息和回饋訊息。以這種方式，UT的前向鏈路通訊可以在不同衛星之間動態地切換，同時保持經由LEO衛星與SAN 150的返回鏈路連接。
圖12圖示繪示實例衛星切換操作1200的說明性流程圖。實例操作1200可以由圖1的SAN 150執行，並相關於圖7-9和10A-10B進行說明。然而，應該理解，操作1200可以由SAN 150的合適組件或另一合適的網路控制器執行。相關於在圖8的第一衛星810和第二衛星820之間切換UT 700的前向鏈路通訊來說明可以用於在可以屬於不同衛星群集的不同衛星之間切換使用者終端的前向鏈路通訊的實例操作1200。為了本文論述的目的，第一衛星810是LEO衛星（例如圖6的LEO衛星611A-611H之一），並且第二衛星820是非LEO衛星（例如圖6的MEO衛星621A-621C之一或GSO衛星631A-631D之一）。本發明所屬領域中具有通常知識者將容易理解，實例操作1200可用於在任何數量的不同衛星之間切換任何合適的使用者終端的前向鏈路通訊。
SAN 150在第一衛星810的前向鏈路上向使用者終端發送第一資料（1201）。在一些實施方式中，LEO衛星可以使用第一通訊訊框的第一部分（例如，使用圖9的第一通訊訊框910(1)的子訊框SF0-SF3）向使用者終端發送資料。在一些態樣，LEO衛星的返回鏈路在LEO衛星向使用者終端傳輸前向鏈路資料期間可以是不活動的。補充或可替換地，第二衛星820可以不為使用者終端提供返回鏈路。
SAN 150在第一衛星的前向鏈路上向使用者終端發送分時多工（TDM）配置資訊，TDM配置資訊指定用於從至少第一和第二衛星到使用者終端的前向鏈路通訊的TDM傳輸模式（1202）。在一些實施方式中，被指定的TDM傳輸模式基於發送到使用者終端的資料的延時要求、發送到使用者終端的資料的類型或分類，以及第一和第二衛星的傳播延遲中的一或多個。補充或可替換地，被指定的TDM傳輸模式可以配置使用者終端在TDM傳輸時段的第一部分期間從低地球軌道（LEO）衛星接收前向鏈路通訊，在TDM傳輸時段的第二部分期間從中地球軌道（MEO）衛星接收前向鏈路通訊，以及在TDM傳輸時段的第三部分期間從地球同步軌道（GSO）衛星接收前向鏈路通訊。
在切換操作期間，SAN 150將使用者終端的前向鏈路通訊從第一衛星切換到第二衛星（1203）。在一些實施方式中，SAN 150可以經由使用第一衛星的前向鏈路向使用者終端發送無線電控制器電路（RRC）訊息，使得使用者終端將其前向鏈路通訊從第一衛星切換到第二衛星。
在切換操作之後，SAN 150在第二衛星820的前向鏈路上向使用者終端發送第二資料（1204）。在一些實施方式中，非LEO衛星可以使用第二通訊訊框的多個子訊框（例如，使用圖9的第二通訊訊框910(2)的子訊框SF7-SF9和子訊框SF0-SF4）向使用者終端發送資料。在第二衛星820的前向鏈路上傳輸第二通訊訊框期間，可以禁用第一衛星810的前向鏈路。在一些態樣，非LEO衛星可以使用包括作為內碼的turbo碼並包括作為外碼的Bose-Chaudhuri-Hocquenghem（BCH）碼的級聯碼來發送第二資料。補充或可替換地，第二資料可以以大於或等於值的BLER發送，例如，以減少使用者終端處的第二資料的資料接收錯誤。
在切換操作之後，SAN 150在第一衛星810的返回鏈路上從使用者終端接收一或多個控制訊息（1205）。在一些實施方式中，使用者終端可以量測第二衛星（例如，非LEO衛星）的目標波束的信號強度，並且可以將量測的信號強度嵌入使用第一衛星（例如，LEO衛星）的返回鏈路發送到SAN 150的一或多個控制或資料訊息中。補充或可替換地，使用者終端可以使用LEO衛星的返回鏈路將HARQ訊息發送到SAN 150。
SAN 150在切換操作之前和之後維持第一衛星810與使用者終端之間的返回鏈路（1206）。以這種方式，使用者終端可以使用LEO衛星的返回鏈路將控制訊息和資料發送到SAN 150，同時使用者終端具有與非LEO衛星的前向鏈路連接。
圖13圖示繪示另一實例衛星切換操作1300的說明性流程圖。實例操作1300可以由圖7的使用者終端（UT）700執行，並相關於圖7-9和10A-10B進行說明。然而，應該理解，操作1300可以由另一個合適的使用者終端執行。實例操作1300可以用於在可以屬於不同衛星群集的第一衛星和第二衛星之間切換使用者終端的前向鏈路通訊。為了本文論述的目的，第一衛星810是LEO衛星（例如圖6的LEO衛星611A-611H之一），並且第二衛星820是非LEO衛星（例如圖6的MEO衛星621A-621C之一或GSO衛星631A-631D之一）。本發明所屬領域中具有通常知識者將容易理解，實例操作1300可用於在任何數量的不同衛星之間切換任何合適的使用者終端的前向鏈路通訊。
使用者終端700在第一衛星的前向鏈路上接收資料（1301）。在一些實施方式中，LEO衛星可以使用第一通訊訊框的第一部分（例如，使用圖9的第一通訊訊框910(1)的子訊框SF0-SF3）向使用者終端發送資料。在一些態樣，LEO衛星的返回鏈路在LEO衛星向使用者終端傳輸前向鏈路資料期間可以是不活動的。補充或可替換地，第二衛星不為使用者終端提供返回鏈路。
使用者終端700在第一衛星的前向鏈路上接收分時多工（TDM）配置資訊，TDM配置資訊指定用於從至少第一和第二衛星到使用者終端的前向鏈路通訊的TDM傳輸模式（1302）。在一些實施方式中，被指定的TDM傳輸模式基於被發送到使用者終端的資料的延時要求、發送到使用者終端的資料的類型或分類，以及第一和第二衛星的傳播延遲中的一或多個。補充或可替換地，被指定的TDM傳輸模式可以配置使用者終端在TDM傳輸時段的第一部分期間從低地球軌道（LEO）衛星接收前向鏈路通訊，在TDM傳輸時段的第二部分期間從中地球軌道（MEO）衛星接收前向鏈路通訊，以及在TDM傳輸時段的第三部分期間從地球同步軌道（GSO）衛星接收前向鏈路通訊。
在切換操作期間，使用者終端700將前向鏈路通訊從第一衛星切換到第二衛星（1303）。在一些實施方式中，SAN 150可以經由使用第一衛星的前向鏈路向使用者終端發送無線電控制器電路（RRC）訊息，使得使用者終端將其前向鏈路通訊從第一衛星切換到第二衛星。
在切換操作之後，使用者終端700在第二衛星的前向鏈路上接收第二資料（1304）。在一些實施方式中，非LEO衛星可以使用第二通訊訊框的多個子訊框（例如，使用圖9的第二通訊訊框910(2)的子訊框SF7-SF9和子訊框SF0-SF4）向使用者終端發送資料。在第二衛星的前向鏈路上傳輸第二通訊訊框期間，可以禁用第一衛星的前向鏈路。在一些態樣，非LEO衛星可以使用包括作為內碼的turbo碼並包括作為外碼的Bose-Chaudhuri-Hocquenghem（BCH）碼的級聯碼來發送第二資料。補充或可替換地，第二資料可以以大於或等於值的BLER發送，例如，以減少使用者終端處的第二資料的資料接收錯誤。
在切換操作之後，使用者終端700在第一衛星的返回鏈路上向網路控制器發送一或多個控制或資料訊息（1305）。在一些實施方式中，使用者終端可以量測第二衛星（例如，非LEO衛星）的目標波束的信號強度，並且可以將被量測的信號強度嵌入使用第一衛星（例如，LEO衛星）的返回鏈路發送到SAN 150的一或多個控制或資料訊息中。補充或可替換地，使用者終端可以使用LEO衛星的返回鏈路將HARQ訊息發送到SAN 150。
使用者終端700在切換操作之前和之後維持與第一衛星的返回鏈路（1306）。以這種方式，使用者終端可以使用LEO衛星的返回鏈路將控制訊息和資料發送到SAN 150，同時使用者終端具有與非LEO衛星的前向鏈路連接。
本發明所屬領域中具有通常知識者應當理解，可以使用多種不同的技術和方法來表示資訊和信號。例如，在以上全部描述中提及的資料、指令、命令、資訊、信號、位元、符號和碼片可以用電壓、電流、電磁波、磁場或磁性粒子、光場或光學粒子或者其任意組合來表示。
此外，本發明所屬領域中具有通常知識者應當理解，結合本文揭示的態樣描述的各種示例性的邏輯方塊、模組、電路和演算法步驟均可以實現成電子硬體、電腦軟體或二者組合。為了清楚地表示硬體和軟體之間的這種可互換性，上面在功能態樣對各種示例性的組件、方塊、模組、電路和步驟進行了整體描述。至於這種功能是實現成硬體還是實現成軟體，取決於特定的應用和施加在整個系統上的設計約束條件。本發明所屬領域中具有通常知識者可以針對每個特定應用，以變通的方式實現所描述的功能，但是，不應將這種實施方式決策解釋為脫離本案內容的範疇。
結合本文揭示的態樣所描述的方法、序列或者演算法可直接體現為硬體、由處理器執行的軟體模組或二者組合。軟體模組可以位於RAM記憶體、快閃記憶體、ROM記憶體、EPROM記憶體、EEPROM記憶體、暫存器、硬碟、可移除磁碟、CD-ROM或者本領域已知的任何其他形式的儲存媒體中。一種示例性儲存媒體可耦合至處理器，使得處理器能夠從該儲存媒體讀取資訊且可向該儲存媒體寫入資訊。可替換地，儲存媒體可以整合到處理器中。
因此，本案內容的一個態樣可以包括非暫時性電腦可讀取媒體，其包含用於非地球同步衛星通訊系統中的時間和頻率同步的方法。術語「非暫時性」不排除任何實體儲存媒體或記憶體，並且尤其不排除動態儲存裝置器（例如，傳統的隨機存取記憶體（RAM）），而是僅排除媒體可被解釋為暫時傳播信號的解釋。
儘管前述揭示內容展示了說明性態樣，但應注意，在不脫離所附請求項的範疇的情況下，可在本文中進行各種改變和修改。除非另有明確說明，否則根據本文描述的各態樣的方法請求項的功能、步驟或操作不需要以任何特定循序執行。此外，儘管可以單數形式描述或要求保護元件，但是除非明確說明限於單數形式，否則可以預期到複數形式。因此，本案內容不限於所示實例，且用於執行本文中所描述的功能的任何單元包括在本發明的各態樣中。
100‧‧‧衛星通訊系統106‧‧‧基礎設施108‧‧‧網際網路110‧‧‧公用交換電話網絡（PSTN）150‧‧‧衛星存取網路（SAN）152‧‧‧衛星切換控制器200‧‧‧閘道201‧‧‧閘道205‧‧‧天線210‧‧‧RF子系統212‧‧‧RF收發機214‧‧‧RF控制器216‧‧‧天線控制器220‧‧‧數位子系統222‧‧‧數位接收器模組224‧‧‧數位發射器模組226‧‧‧基頻（BB）處理器228‧‧‧控制（CTRL）處理器230‧‧‧公用交換電話網絡（PSTN）介面240‧‧‧區域網路（LAN）介面245‧‧‧閘道介面250‧‧‧閘道控制器251‧‧‧本端時間、頻率和位置參考300‧‧‧衛星301F‧‧‧前向饋線鏈路301R‧‧‧返回饋線鏈路310‧‧‧前向應答器311(1)‧‧‧第一帶通濾波器311(N)‧‧‧第一帶通濾波器312(1)‧‧‧第一LNA312(N)‧‧‧第一LNA313(1)‧‧‧頻率轉換器313(N)‧‧‧頻率轉換器314(1)‧‧‧第二LNA314(N)‧‧‧第二LNA315(1)‧‧‧第二帶通濾波器315(N)‧‧‧第二帶通濾波器316(1)‧‧‧PA316(N)‧‧‧PA320‧‧‧返回應答器321(1)‧‧‧第一帶通濾波器321(N)‧‧‧第一帶通濾波器322(1)‧‧‧第一LNA322(N)‧‧‧第一LNA323(1)‧‧‧頻率轉換器323(N)‧‧‧頻率轉換器324(1)‧‧‧第二LNA324(N)‧‧‧第二LNA325(1)‧‧‧第二帶通濾波器325(N)‧‧‧第二帶通濾波器326‧‧‧PA330‧‧‧振盪器340‧‧‧控制器351‧‧‧前向鏈路天線352(1)‧‧‧前向鏈路天線352(N)‧‧‧前向鏈路天線361(1)‧‧‧返回鏈路天線361(N)‧‧‧返回鏈路天線362‧‧‧返回鏈路天線400‧‧‧UT401‧‧‧UT410‧‧‧天線412‧‧‧雙工器元件414‧‧‧類比接收器416A‧‧‧數位資料接收器416N‧‧‧數位資料接收器418‧‧‧搜尋器接收器420‧‧‧使用者終端控制處理器422‧‧‧數位基頻電路425‧‧‧衛星切換電路426‧‧‧發送調制器428‧‧‧功率控制器430‧‧‧發射功率放大器432‧‧‧記憶體434‧‧‧本端時間、頻率及/或位置參考450‧‧‧UE介面電路460‧‧‧波束500‧‧‧使用者設備（UE）501‧‧‧使用者設備（UE）502‧‧‧LAN介面504‧‧‧天線506‧‧‧廣域網（WAN）收發機508‧‧‧無線區域網路（WLAN）收發機510‧‧‧衛星定位系統（SPS）接收器512‧‧‧處理器514‧‧‧運動感測器516‧‧‧記憶體518‧‧‧資料520‧‧‧指令522‧‧‧使用者介面524‧‧‧麥克風/揚聲器526‧‧‧小鍵盤528‧‧‧顯示器600‧‧‧實例衛星系統610‧‧‧LEO衛星群集611‧‧‧LEO衛星611A‧‧‧LEO衛星611B‧‧‧LEO衛星611C‧‧‧LEO衛星611D‧‧‧LEO衛星611E‧‧‧LEO衛星611F‧‧‧LEO衛星611G‧‧‧LEO衛星611H‧‧‧LEO衛星612A‧‧‧波束613A‧‧‧覆蓋區域620‧‧‧MEO衛星群集621‧‧‧MEO衛星621A‧‧‧MEO衛星621B‧‧‧MEO衛星621C‧‧‧MEO衛星630‧‧‧GSO群集631A‧‧‧GSO衛星631B‧‧‧GSO衛星631C‧‧‧GSO衛星631D‧‧‧GSO衛星632A‧‧‧波束633A‧‧‧覆蓋區域641‧‧‧地球赤道650‧‧‧GSO弧700‧‧‧使用者終端（UT）710‧‧‧收發機720‧‧‧處理器730‧‧‧記憶體731‧‧‧發送（TX）資料記憶體732‧‧‧接收（RX）資料記憶體733‧‧‧前向鏈路（FL）通訊SW模組734‧‧‧返回鏈路（RL）通訊SW模組735‧‧‧衛星切換SW模組736‧‧‧天線切換SW模組740‧‧‧信號處理系統750‧‧‧天線755‧‧‧衛星鏈路760‧‧‧天線切換電路800‧‧‧方塊圖810‧‧‧第一衛星811‧‧‧第一饋線鏈路812‧‧‧第一服務鏈路820‧‧‧第二衛星821‧‧‧第二饋線鏈路822‧‧‧第二服務鏈路900‧‧‧時序圖910(1)‧‧‧通訊訊框910(2)‧‧‧通訊訊框1000A‧‧‧時序圖1000B‧‧‧時序圖1100‧‧‧網路控制器1115‧‧‧收發機1120‧‧‧處理器1130‧‧‧記憶體1131‧‧‧UT簡檔資料記憶體1132‧‧‧星曆表資料記憶體1133‧‧‧衛星切換SW模組1134‧‧‧衛星鏈路通訊SW模組1140‧‧‧排程器1150‧‧‧無線電資源控制（RRC）1200‧‧‧實例操作1201‧‧‧方塊1202‧‧‧方塊1203‧‧‧方塊1204‧‧‧方塊1205‧‧‧方塊1206‧‧‧方塊1300‧‧‧衛星切換操作1301‧‧‧方塊1302‧‧‧方塊1303‧‧‧方塊1304‧‧‧方塊1305‧‧‧方塊1306‧‧‧方塊
經由實例的方式說明了本案內容的各態樣，並非意欲受限於附圖中的圖。
圖1圖示實例通訊系統的方塊圖。
圖2圖示圖1的閘道的一個實例的方塊圖。
圖3圖示圖1的衛星的一個實例的方塊圖。
圖4圖示圖1的使用者終端（UT）的一個實例的方塊圖。
圖5圖示圖1的使用者設備（UE）的一個實例的方塊圖。
圖6圖示繪示實例衛星系統的圖。
圖7圖示實例使用者終端的方塊圖。
圖8圖示繪示與可以屬於不同衛星群集的第一衛星和第二衛星通訊的UT的方塊圖。
圖9圖示繪示給定通訊訊框的前向鏈路和返回鏈路子訊框的不對稱分佈的實例時序圖。
圖10A圖示繪示從第一LEO衛星到第二LEO衛星而不在非LEO衛星之間切換前向鏈路通訊的實例切換操作的時序圖。
圖10B圖示繪示與非LEO衛星之間的切換操作對準的從第一LEO衛星到第二LEO衛星的實例切換操作的時序圖。
圖11圖示實例控制器的方塊圖。
圖12圖示繪示實例衛星切換操作的說明性流程圖。
圖13圖示繪示另一實例衛星切換操作的說明性流程圖。
在整個附圖中，相似的元件符號指代對應的部分。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
600‧‧‧實例衛星系統
610‧‧‧LEO衛星群集
611‧‧‧LEO衛星
611A‧‧‧LEO衛星
611B‧‧‧LEO衛星
611C‧‧‧LEO衛星
611D‧‧‧LEO衛星
611E‧‧‧LEO衛星
611F‧‧‧LEO衛星
611G‧‧‧LEO衛星
611H‧‧‧LEO衛星
612A‧‧‧波束
613A‧‧‧覆蓋區域
620‧‧‧MEO衛星群集
621‧‧‧MEO衛星
621A‧‧‧MEO衛星
621B‧‧‧MEO衛星
621C‧‧‧MEO衛星
630‧‧‧GSO群集
631A‧‧‧GSO衛星
631B‧‧‧GSO衛星
631C‧‧‧GSO衛星
631D‧‧‧GSO衛星
632A‧‧‧波束
633A‧‧‧覆蓋區域
641‧‧‧地球赤道
650‧‧‧GSO弧

Claims (30)

  1. 一種用於在第一衛星和第二衛星之間切換一使用者終端的前向鏈路通訊的方法，該方法包括以下步驟：在該第一衛星的一前向鏈路上向該使用者終端發送第一資料；在該第一衛星的該前向鏈路上向該使用者終端發送分時多工(TDM)配置資訊，該TDM配置資訊指定用於從至少該第一衛星和該第二衛星到該使用者終端的前向鏈路通訊的一TDM傳輸模式；在一切換操作期間將該使用者終端的前向鏈路通訊從該第一衛星切換到該第二衛星；在該切換操作之後在該第二衛星的一前向鏈路上向該使用者終端發送第二資料；及在該切換操作之後在該第一衛星的一返回鏈路上從該使用者終端接收一或多個控制或資料訊息。
  2. 根據請求項1之方法，其中該一或多個控制或資料訊息包括對該使用者終端接收的該第二資料的一確認。
  3. 根據請求項1之方法，其中該第一衛星包括一低地球軌道(LEO)衛星，該第二衛星是一中地球軌道(MEO)衛星或一地球同步軌道(GSO)衛星中的 一者，以及該一或多個控制或資料訊息包括與從該第一衛星到該第二衛星的該切換操作有關的資訊。
  4. 根據請求項1之方法，其中該第一衛星包括一低地球軌道(LEO)衛星，該第二衛星是一中地球軌道(MEO)衛星或一地球同步軌道(GSO)衛星中的一者，以及該第二衛星不為該使用者終端提供一返回鏈路。
  5. 根據請求項1之方法，其中該被指定的TDM傳輸模式配置該使用者終端使用一第一通訊訊框與該第一衛星交換資料，並使用一第二通訊訊框從該第二衛星接收資料。
  6. 根據請求項1之方法，其中該被指定的TDM傳輸模式基於以下各項中的一項或多項：被發送到該使用者終端的資料的延時要求、被發送到該使用者終端的資料的一類型或一分類、以及該第一衛星和該第二衛星的傳播延遲。
  7. 根據請求項1之方法，其中該被指定的TDM傳輸模式配置該使用者終端在一TDM傳輸時段的一第一部分期間從一低地球軌道(LEO)衛星接收前向鏈路通訊，在一TDM傳輸時段的一第二部分期間從一中地球軌道(MEO)衛星接收前向鏈路通訊，以及在 一TDM傳輸時段的一第三部分期間從一地球同步軌道(GSO)衛星接收前向鏈路通訊。
  8. 根據請求項1之方法，其中該第二資料是使用包括作為一內碼的turbo碼以及包括作為一外碼的一Bose-Chaudhuri-Hocquenghem(BCH)碼的一級聯碼來從該第二衛星發送的。
  9. 根據請求項1之方法，其中該切換操作是經由使用該第一衛星的該前向鏈路發送到該使用者終端的一無線電控制器電路(RRC)訊息來觸發的。
  10. 根據請求項9之方法，其中該第一衛星包括一第一低地球軌道(LEO)衛星，該第二衛星是一中地球軌道(MEO)衛星或一地球同步軌道(GSO)衛星中的一者，以及該RRC訊息觸發該第一衛星和一第二LEO衛星之間的一切換操作。
  11. 根據請求項1之方法，亦包括以下步驟：在該切換操作之前和之後維持該第一衛星和該使用者終端之間的該返回鏈路。
  12. 一種被配置為在第一衛星和第二衛星之間切換一使用者終端的前向鏈路通訊的控制器，該控制器包括：一或多個處理器；及 一記憶體，該記憶體儲存指令，當由該一或多個處理器執行時，該等指令使得該控制器執行以下操作：在該第一衛星的一前向鏈路上向該使用者終端發送第一資料；在該第一衛星的該前向鏈路上向該使用者終端發送分時多工(TDM)配置資訊，該TDM配置資訊指定用於從至少該第一衛星和該第二衛星到該使用者終端的前向鏈路通訊的一TDM傳輸模式；在一切換操作期間將該使用者終端的前向鏈路通訊從該第一衛星切換到該第二衛星；在該第二衛星的一前向鏈路上向該使用者終端發送第二資料；及在該切換操作之後在該第一衛星的一返回鏈路上從該使用者終端接收一或多個控制或資料訊息。
  13. 根據請求項12之控制器，其中該一或多個控制或資料訊息包括對該使用者終端接收的該第二資料的一確認。
  14. 根據請求項12之控制器，其中該第一衛星包括一低地球軌道(LEO)衛星，該第二衛星是一中地球軌道(MEO)衛星或一地球同步軌道(GSO)衛星中的一者，以及該一或多個控制或資料訊息包括與 從該第一衛星到該第二衛星的該切換操作有關的資訊。
  15. 根據請求項12之控制器，其中該第一衛星包括一低地球軌道(LEO)衛星，該第二衛星是一中地球軌道(MEO)衛星或一地球同步軌道(GSO)衛星中的一者，以及該第二衛星不為該使用者終端提供一返回鏈路。
  16. 根據請求項12之控制器，其中該被指定的TDM傳輸模式配置該使用者終端使用一第一通訊訊框與該第一衛星交換資料，並使用一第二通訊訊框從該第二衛星接收資料。
  17. 根據請求項12之控制器，其中該被指定的TDM傳輸模式基於以下各項中的一項或多項：被發送到該使用者終端的資料的延時要求、被發送到該使用者終端的資料的一類型或一分類、以及該第一衛星和該第二衛星的傳播延遲。
  18. 根據請求項12之控制器，其中該被指定的TDM傳輸模式配置該使用者終端在一TDM傳輸時段的一第一部分期間從一低地球軌道(LEO)衛星接收前向鏈路通訊，在一TDM傳輸時段的一第二部分期間從一中地球軌道(MEO)衛星接收前向鏈路通訊，以 及在一TDM傳輸時段的一第三部分期間從一地球同步軌道(GSO)衛星接收前向鏈路通訊。
  19. 根據請求項12之控制器，其中該第二資料是使用包括作為一內碼的一turbo碼以及包括作為一外碼的一Bose-Chaudhuri-Hocquenghem(BCH)碼的級聯碼來從該第二衛星發送的。
  20. 根據請求項12之控制器，其中該切換操作是經由使用該第一衛星的該前向鏈路發送到該使用者終端的一無線電控制器電路(RRC)訊息來觸發的。
  21. 根據請求項12之控制器，其中該第一衛星包括一第一低地球軌道(LEO)衛星，該第二衛星是一中地球軌道(MEO)衛星或一地球同步軌道(GSO)衛星中的一者，以及該RRC訊息觸發該第一衛星和一第二LEO衛星之間的一切換操作。
  22. 根據請求項12之控制器，其中該等指令的執行使得該控制器進行以下操作：在該切換操作之前和之後維持該第一衛星和該使用者終端之間的該返回鏈路。
  23. 一種包括指令的非暫時性電腦可讀取媒體，當由一控制器的一或多個處理器執行時，該等指令使得該控制器經由執行包括以下各項的操作來在第一 衛星和第二衛星之間切換一使用者終端的前向鏈路通訊：在該第一衛星的一前向鏈路上向該使用者終端發送第一資料；在該第一衛星的該前向鏈路上向該使用者終端發送分時多工(TDM)配置資訊，該TDM配置資訊指定用於從至少該第一衛星和該第二衛星到該使用者終端的前向鏈路通訊的一TDM傳輸模式；在一切換操作期間將該使用者終端的前向鏈路通訊從該第一衛星切換到該第二衛星；在該切換操作之後在該第二衛星的一前向鏈路上向該使用者終端發送第二資料；及在該切換操作之後在該第一衛星的一返回鏈路上從該使用者終端接收一或多個控制或資料訊息。
  24. 根據請求項23之非暫時性電腦可讀取媒體，其中該被指定的TDM傳輸模式配置該使用者終端使用一第一通訊訊框與該第一衛星交換資料，並使用一第二通訊訊框從該第二衛星接收資料。
  25. 根據請求項23之非暫時性電腦可讀取媒體，其中該被指定的TDM傳輸模式基於以下各項中的一項或多項：被發送到該使用者終端的資料的延時要求 、被發送到該使用者終端的資料的一類型或一分類、以及該第一衛星和該第二衛星的傳播延遲。
  26. 根據請求項23之非暫時性電腦可讀取媒體，其中該被指定的TDM傳輸模式配置該使用者終端在一TDM傳輸時段的一第一部分期間從一低地球軌道(LEO)衛星接收前向鏈路通訊，在一TDM傳輸時段的一第二部分期間從一中地球軌道(MEO)衛星接收前向鏈路通訊，以及在一TDM傳輸時段的一第三部分期間從一地球同步軌道(GSO)衛星接收前向鏈路通訊。
  27. 根據請求項23之非暫時性電腦可讀取媒體，其中該切換操作是經由使用該第一衛星的該前向鏈路發送到該使用者終端的一無線電控制器電路(RRC)訊息來觸發。
  28. 根據請求項27之非暫時性電腦可讀取媒體，其中該第一衛星包括一第一低地球軌道(LEO)衛星，該第二衛星是一中地球軌道(MEO)衛星或一地球同步軌道(GSO)衛星中的一者，以及該RRC訊息觸發該第一衛星和一第二LEO衛星之間的一切換操作。
  29. 根據請求項23之非暫時性電腦可讀取媒體，其中該等指令的執行使得該控制器執行亦包括以下各項的操作：在該切換操作之前和之後維持該第一衛星和該使用者終端之間的該返回鏈路。
  30. 一種被配置為在第一衛星和第二衛星之間切換一使用者終端的前向鏈路通訊的裝置，該裝置包括：用於在該第一衛星的一前向鏈路上向該使用者終端發送第一資料的單元；用於在該第一衛星的該前向鏈路上向該使用者終端發送分時多工(TDM)配置資訊的單元，該TDM配置資訊指定用於從至少該第一衛星和該第二衛星到該使用者終端的前向鏈路通訊的一TDM傳輸模式；用於在一切換操作期間將該使用者終端的前向鏈路通訊從該第一衛星切換到該第二衛星的單元；用於在該切換操作之後在該第二衛星的一前向鏈路上向該使用者終端發送第二資料的單元；及用於在該切換操作之後在該第一衛星的一返回鏈路上從該使用者終端接收一或多個控制或資料訊息的單元。
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