专利名称：基于卫星集线器的频带的自适应分配的制作方法
基于卫星集线器的频带的自适应分配相关申请的交叉参考 见申请数据页不适用对"序列表"，表格或通过光盘提交的列出了附件的计算机程序的参考 不适用 背景技术本发明涉及用于改进用于支持消费者宽带业务的通信卫星的频率分配的技术。通过引入使用Ka波段卫星的星形网络业务，在北美出现了消费者宽带 卫星业务。第一代卫星系统可以提供每个卫星多个千兆比特每秒(Gbps)的 全部容量。然而这样的系统的设计固有地限制了可以被充分地服务的消费者的 数量。此外，跨多个覆盖区域分散容量的事实进一步限制了每个用户可用的带 宽。通信和处理技术已经有巨大的进步，这种技术能够被应用到基于卫星的消 费者宽带业务中。结合选定的创新的系统和部件设计，该技术可以被用来产生 新的卫星通信系统以解决这个需求。 发明内容根据本发明，提供了 一种在宽带卫星通信系统中的用于传输带宽的自适应 分配的方法和系统，该宽带卫星通信系统具有处于分离的无线通信业务覆盖区 域之外的用户终端，该覆盖区域例如是本地多点分布式系统(LDMS)区域。 在特定实施例中，在两种类型的用户终端将要使用的中央终端(集线器)处分 配带宽用于通信回集线器终端，其中主要用户的频谱和地理覆盖区域被排除而 不供位于相应的覆盖区域内的用户终端使用。卫星通信系统的覆盖能够大于许 可的业务的频谱使用区域，例如LMDS架构。对于许可的业务区域之外的用 户终端，集线器分配LMDS频谱内的和/或LMDS频谱外的带宽。许可区域内的用户终端仅被分配LMDS频语外的带宽。在有的实施例中，终端可以是移动的，在这种情况下，监控它们的位置以基于它们的当前位置来自适应地调节 它们的频率分配。联系附图并参考下述具体实施方式
将更好地理解本发明。
图1是具有部分LMDS频谱使用的卫星通信系统的框图； 图2是根据本发明的频率规划的例子； 图3是根据本发明的方法的流程图；以及 图4是根据本发明的系统的框图。
具体实施方式
根据本发明，在卫星通信系统中，在将由用户终端(UT)使用的中央(集 线器)终端处分配带宽以通过微型上行链路频带的自适应使用来通信回集线器 终端。这样的技术的实施的一个例子允许作为次要频谱许可持有者的用户终端 灵活地使用频率信道。(次要频谱许可持有者在指定频带上传输的权利从属于 主要频谱许可持有者，从而主要频谱许可持有者无论何时选择了频带就能在该 频带上传输信号，而不用考虑其他用户如何，而次要频谱许可持有者只能在主 要频谱许可持有者没有在指定频带上传输时才能被授权在指定频带上传输)。 在本发明不同实施例中描述的卫星上行链路频带的自适应使用可以由作为次 要频谱持有者的系统使用，为了确保当主要频谱持有者的信号在用户终端的区 域中活跃时，能够执行用户终端传输频率信道的重新分配，以将卫星用户上行 链路传输移动到不同的频率从而不干扰主要频谱许可持有者。图1是在多链路卫星12的周围建造的卫星通信系统100的图，其中有的 终端位于主要频谱许可持有者的范围内(在该例子中，在LMDS区域14)。图 中示出了一个卫星终端UT 16位于LMDS区域14内，但是通常这样的区域中 可以有许多终端。图中示出在LMDS区域14外面有另一个示例用户终端UT 18，尽管通常在这样的系统中会支持更多的终端。在通常宽范围的卫星12的 范围内会发现多个LMDS区域。为了清楚的目的，仅示出一个示例LMDS区 域。基于地面的集线器20被配置以通过集线器上行链路22和集线器下行链路将处理后的信号中继到用户 终端16、 18。在通常的系统中，通过下行链路26、 28向多个终端16、 18传 输单个高速信号，该多个终端中的每个终端解调并且提取指向并且目标是自己的信息。在集线器上行链路22中发起的高速信号通常也包含控制数据流，集 线器20使用该控制数据流来引导用户终端16、 18通过用户上行链路或多个用 户上行链路30、 32在任何共享返回带宽上将信号传输到卫星12。在用户上行 链路30、 32上的用户终端发起的信号被在卫星处再次处理并发送到集线器下 行链路24上的集线器20。在图2中描述了根据本发明的用于用户上行链路28的频率规划40的例 子。这里，用户下行链路26占用由从18.3GHz至18.8GHz的频率的连续跨越 组成的范围42。在lGBps的一个高速信号能够占用该频率范围并且被引导至 在整个覆盖区域中的所有用户终端。用户上行链路30、 32通常是窄带的(例 如，它们能够被频分复用)并且当由集线器20引导时能够适合用户上行链路 带宽(28.l-28.6GHz)内的某处。用户上行链路带宽可以在潜在LDMS使用频 谱44和开放频谱1.6之间划分。然而,在这个例子中，有的用户终端，即UT16,被置于LDMS区域中， 在该区域中该频谱44的下半部分专用于LMDS主要许可持有者(未示出)。 假设在这个例子中的各个用户上行链路30、 32占用的带宽比所有用户终端可 用的上部谱带少的多。图3示出了根据本发明的通信协议的示例实施的流程图。当终端登录进入 卫星通信系统时，处理开始(步骤A)。假设任一用户终端都能确定其是否处 于LMDS区域14,并且因而将初始登录请求置于可用频率，或者假设终端使 用根据先验已知处于任何主要许可持有者的范围之外的频带内的频带。然后确定终端的绝对位置(步骤B)。可以用多种方式确定位置。例如， 在固定终端系统中，可以通过在系统安装时的邮政编码来识别用户。能够在用 户终端采用例如GPS坐标的其它技术，并且其它技术能够使用和用于系统开 销相同的通信技术来报告终端的位置，以及控制用户终端和集线器之间的通信。当确定了用户位置并将用户位置传送给集线器20时，集线器20能够确定 用户终端16是否处于和主要频谱许可持有者的范围相对应的区域14中(步骤 C)。可以用多种方式实现该确定。在上述通过安装时的邮政编码识別用户的 例子之后，在集线器20处能够提供列出已知受主要频谱许可使用影响的所有 的邮政编码的表。对于通过使用GPS得出的坐标而跟踪用户终端的系统，能 够确定距离度量以衡量终端是否处于专用于任何主要频语许可持有者的区域 14内。如果发现目标终端18位于任何主要频谱许可持有者的LMDS区域14之 夕卜，接下来的步骤是允许从卫星通信系统可用的可能频率的整个范围向用户终 端发放频谱分配(步骤D )。然而，如果发现终端16位于任何主要频谱许可持有者的LMDS区域14 之内，集线器20仅允许从上部频谱46向用户终端16发放频语分配，上部频 语46是不和被识别的主要频谱许可持有者重叠的频率(步骤E )。集线器20是和卫星通信系统相关的信息的中央存储库。它会知道，例如， 在受影响的区域中的终端数目和在不受影响的区域中的终端数目的比率，并且 会因而被配置以相应地向每个用户上行《连路30、 32分配频率。假设在图1和 图2中详细示出的情况作为简单的例子。在这种情况下，正好存在正好受到一 种类型的许可持有者的影响的一个频率范围(当然，尽管图1中仅示出一个这 样的区域，可以存在许多分离的区域，在这些分离的区域中频谱在本地被使用， 受影响的频率的频谱范围是总频率范围的正好一半。如果所有用户终端16、 18需要的所需频率范围的正好一半频率范围来自 位于受影响的区域14中的用户终端16，而受影响的区域外的终端18需要一 半所需频谱，集线器20可以实施这样的策略来自受影响的区域14的终端 16使用受影响的主要许可持有者的频谱之外的频率，而不受影响的终端18使 用由主要许可持有者使用的频谱44,因为在LDMS区域14之外的这些终端 18不会干扰LDMS频谱44的主要使用。值得注意的是，任何单个用户终端所 需的频谱量不需要被相等地分配，因而集线器可操作用于根据系统需要来分配 频谱。集线器20承担获知需求并分配用户终端频谱、以及用户终端传输的其它特性，例如传输时间、调制和编码、功率水平等，并且因而集线器20进一 步可操作用于根据系统范围的考虑来分配这些特征。如果不受影响的终端18所需的频i普比受影响的终端16所需的频谱更多， 集线器20也可以向不受影响的终端18分配主要许可持有者的LDMS区域14 之外的频率。最后，确定目标终端是否是移动的(步骤F)。如果是，要再次检查终端 的位置(步骤B),并且重复分配处理。参考图4,尽管一些部件可以是分布式的并且通过可用通信链路(或者通 过从卫星12(图1)至地面终端25或者通过陆地信道50)和集线器20通信， 其中部件所需的一些信息通过通信线52从终端直接接收，这里描述的处理通 常在集线器20中实施。不论何种配置，存在通过内部或外部通信链路56、 58 和集线器20通信的终端定位器54。在那里，考虑到容量，终端资源需求处理 器60确定通信需要以及每个终端的需求，并且将这些需求报告给终端特征分为自己控制的每个终端指定并且分配频谱、以及例如功率、时隙以及调制。终 端控制通信模块64得到那些分配并将该分配通过地面终端25传送到每个受影 响的终端。如上文扭克述的，终端处理器60、运动4企测器66以及TCA62通过 软件元件或等同功能来实施它们的特定功能中的每一个。已经参考特定实施例描述了本发明。对本领域普通技术人员而言，其它实 施例是明显的。因而不用于限制本发明，本发明仅由所附的权利要求指示。
权利要求
1.一种用于传输带宽的自适应分配的方法，用于宽带卫星通信系统中，所述宽带卫星通信系统具有集线器以及处于覆盖区域内和覆盖区域外的用户终端，所述覆盖区域具有由主要用户潜在使用的频谱的至少一部分，所述方法包括a)确定每个终端的终端位置；b)向集线器报告每个终端的终端位置；c)使所述集线器分配用于返回至集线器的用户终端上行链路的频谱，其中所述频谱和所述主要用户的地理覆盖区域被排除而不供所述覆盖区域内的第一用户终端使用；以及d)使集线器向每个所述第一用户终端传送用于每个所述第一用户终端的频谱分配信息，并且向每个第二用户终端传送用于每个所述第二用户终端的频谱分配信息。
2. 才艮据权利要求1所述的方法，进一步包括e) 确定所述第一和第二用户终端是否是移动的，并且对于每个确定的移 动，重复步骤a)至d)。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤c)进一步包括cl )确定是否能够相等地分配所述主要用户地理区域内的所述第一用户终 端的频谱需求和所述主要用户地理区域外的所述第二用户终端的频谱需求；以 及c2)向所述第二用户终端分配所述主要用户的频谱。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中所述步骤c)进一步包括 c3 )向所述第一用户终端分配所述主要用户的所述频谱外的频谱。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中所述频谱分配步骤c3)包括 根据系统考虑向所有用户终端各个地分配频谱。
6. 根据权利要求4所述的方法，其中所述分配步骤c)进一步包括 向所述第一用户终端分配传输时间、功率水平、调制以及编码。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述覆盖区域是本地多点分布式系统(LDMS)区域。
8. —种宽带卫星通信系统，所述宽带卫星通信系统具有集线器以及处于 覆盖区域内和覆盖区域外的用户终端，所述覆盖区域具有由主要用户潜在使用 的频语的至少一部分，用于传输带宽的自适应分配的子系统，包括a) 终端定位器，用于确定每个终端的终端位置；b) 通信器，用于向集线器报告每个终端的终端位置；c) 特征分配器，用于使所述集线器分配用于返回至集线器的用户终端上 行链路的频谱，其中所述频语和所述主要用户的地理覆盖区域被排除而不供所 述覆盖区域内的第一用户终端使用；以及d) 终端命令控制器，用于使集线器向每个所述第一用户终端传送用于每 个所述第一用户终端的频谱分配信息，并且向每个第二用户终端传送用于每个 所述第二用户终端的频谱分配信息。
9. 根据权利要求8所述的系统，进一步包括e) 运动检测器，用于确定所述第一和第二用户终端是否是移动的。
10. 根据权利要求8所述的系统，其中所述特征分配器c)进一步包括 cl )用于确定是否能够相等地分配所述主要用户地理区域内的所述第一用户终端的频i普需求和所述主要用户地理区域外的所述第二用户终端的频谱需 求的软件元件；以及c2)向所述第二用户终端分配所述主要用户的频谱的软件元件。
11. 根据权利要求IO所述的系统，其中所述特征分配器c)进一步包括 c3 )向所述第一用户终端分配所述主要用户的所述频谱外的频语的软件元件。
12. 根据权利要求11所述的系铳，其中所述频谱分配元件c3 )包括 根据系统考虑向所有用户终端各个地分配频-潜的软件元件。
13. 根据权利要求11所述的系统，其中所述特征分配器c)进一步包括 向所述第一用户终端分配传输时间、功率水平、调制以及编码的软件元件。
14. 根据权利要求8所述的系统，其中所述覆盖区域是本地多点分布式系 统(LDMS)区域。
全文摘要
一种用于在宽带卫星通信系统中的传输带宽的自适应分配的方法和系统，该宽带卫星通信系统具有处于覆盖区域内和覆盖区域外的用户终端，该覆盖区域例如是LDMS区域。在特定实施例中，在两种类型的用户终端将要使用的中央终端(集线器)处分配带宽用于通信回集线器终端，其中主要用户的频谱和地理覆盖区域被排除而不供位于覆盖区域内的用户终端使用。
文档编号H04B7/185GK101617484SQ200880005971
公开日2009年12月30日 申请日期2008年2月6日 优先权日2007年2月23日
发明者马克·D.·丹克伯格 申请人:维尔塞特公司