专利名称：用于减小相对运动的卫星系统信号间干扰的通信管理方法
技术领域：
本发明涉及一种管理卫星网络业务的方法，尤其涉及减小部分共享一些公用频道或频率的卫星网络间干扰的方法。它尤其涉及一个使用地球同步卫星的卫星网络和一个使用非地球同步卫星的卫星网络间的共享频率干扰，或者是两个非地球同步卫星的卫星网络间的共享频率干扰。
许多有专利权的通信网络使用和其它的通信网络邻近的频道频率并且在一些场合中共享公用的频率波段或频道。在使用卫星连接的无线通信系统中，不同通信系统的卫星彼此间相互保持相对运动，不同系统卫星间的相对运动可能由于两个或多个无线电波束频道间的几何距离减小而造成共享的或公用的频道频率间的干扰。这种情况经常出现在当一个系统使用地球同步卫星而另一个具有共享频率的系统使用非地球同步卫星时。这样的干扰也能出现在每个系统都使用非地球同步卫星的两个系统间。两个系统间的这种干扰是一种伪随机的事件，该事件在两个系统间产生有害的干扰。
这样的干扰恶化了用户服务质量。对于这种恶化所提出的限制通常描述为干扰与噪声的比和a％的时间内可以超过该比。一套这样的限制如今正在国际电信协会ITU赞助下制定。最理想的情况是除需要满足限制这种干扰的标准以外还能避免这样的干扰以保持用户的满意。
根据本发明，在两个出现竞争的卫星系统(即一个系统使用地球同步卫星或非地球同步卫星，并且另一个系统使用非地球同步卫星)的环境中，如果这两个卫星系统拥有部分共享波段/频道频率而至少一个系统具有无干扰的专用波段/频道，这两个系统的共享波段/频道间干扰就可采用象在所附权利要求书中列举的方法加以减小。
在本发明的一个示例性的实施方式中，确定了干扰概率。基于这些概率和干扰标准(如通过管理机构如国际电信协会ITU建立的这些标准)制定了网络使用共享频道的限制。使用这些限制通过在至少一个系统中开始将频道分配为专用频道然后再分配为共享频道使得不违反干扰标准，从而使干扰最小。
在一个利用该技术领域的那些专家所共知的级联链路波段(cascadelink band)的特定应用中，只在上行链路波段中具有干扰，当上行链路/下行链路波段只是部分地增加时，下行链路有效全向发射功率EIRP(最大传输功率和天线定向)被极大化以减小上行链路干扰。
在一个级联噪声分析(即在上行和下行链路信号间没有信号再生)中在上行和下行链路中的噪声影响是可加性的。总链路性能是通过保持这些影响的总量小于一个规定常量达到的。通过增加一个用户可用的下行链路功率，我们减小了下行链路上的噪声影响。由于噪声影响的总量必须小于一个常量，对同一规定的总的性能，减小下行链路噪声影响将允许上行链路噪声影响增加。这意味着上行链路的发射(TX)功率可以降低(增力上行链路噪声影响)以减小对其它系统的干扰。根据通常将可获得的下行链路功率除以用户数(即每个用户的最大下行链路功率)，在业务高峰期之外期间的干扰被极大地减小了。上行链路u和下行链路d功率比的和等于调整功率“reg”，被描述为[[C0N0]u-1+[C0N0]d-1]-1=[C0N0]REG]]>如果需要进一步地减小，可以通过限制允许用户发起的呼叫来实现。
图1是一个两个独立通信系统的简图，每个系统都使用卫星，彼此间处于相对运动中和两个系统的频道间可能出现干扰；图2是一个用于确定干扰标准的存储程序处理器的简要方框图，；图3是一个过程的流程图，该过程用于确定由干扰标准规定的频道分配限制；图4是一个按照干扰标准所规定的限制控制频道分配的流程图。
如图1所示的两个无线通信系统的简图展示了一个具有一个地球同步连接卫星101的系统和另一个具有一个非地球同步连接卫星111的系统。地球同步卫星101互连两个地面站102和103。非地球同步卫星111连接两个地面站112和113。如箭头120所示，卫星111与卫星101保持相对运动。这一相对运动影响两个系统的空中接口(air interface)路径的几何分离情况。虽然至少一个系统具有专用空中接口频道，但一些频道被两个系统共享。由于相对运动共享频道在不同程度上彼此干扰。这样的干扰将受到国际电信协会和其它机构颁发的标准的限制。以适应所颁发的标准的方式限制共享频道的使用是必要的。虽然例图展示了一个特定的系统，但应该理解本发明的原理可以应用于任何系统，其中不同系统的卫星彼此间处于相对运动。
如图2所示的一个计算环境提供了一种装置来确定业务量分布情况(traffic pattern)和将这分布情况转换为用于控制频道分配的掩码(mask)。存储程序的存储器201被连接到总线205，用于处理频道的分配和掩码，该掩码规定了为这种分配制定的限制。总线205连接到内存202，该内存包含将分配给频道的系统的业务统计特性。处理器203对统计特性进行处理以生成定义掩码的限制和根据该掩码分配频道。分配结果通过总线传输到频道分配控制器204，频道分配控制器以明确的形式或以一种自动控制频道分配的形式输出信息。
产生限制和掩码的过程如流程图3所示。下面列举的技术术语，由国际电信协会ITU定义并被该技术领域的那些专家所知。过程从301处开始，在方框303处两个系统的干扰的几何关系被输入。由合适的管理方式定义的干扰标准在方框305处输入。两个系统的频率分配标识为专用频道和共享频道并在方框307处输入。两个系统的业务统计特性在方框309处输入。在方框311中根据业务量分布情况生成初始业务掩码。频率规划(plans)可能是随时间变化的，在这种情况下过程实时运行以不断修改业务掩码。
在方框313中引用了干扰标准中允许的干扰/噪声比，并且在方框313中计算出这些频道的预期干扰的百分比，以检查是否满足干扰标准。在判别框315中对是否需要减小干扰作出判断，如果需要，在方框317中通过修改方框311中的初始业务掩码来确定减小干扰情况下的限制。这些限制的实现是通过减小方框311中的初始业务掩码，业务掩码的减小是为了满足干扰标准，同时又使对容量(capacity)和收入(revenue)的影响为最小。一种方法是以最小的百分比来减小掩码的所有部分使得满足标准。在方框317中业务掩码被修改以减小干扰。通过方框319一个规定停用一些频道的控制业务的掩码被输出。过程在结束框321处结束。
频道分配控制的过程如流程图4所示。在开始框401后，执行方框403装入业务掩码，执行方框405装入频道分配。在方框407中几何关系干扰被评估以检查是否允许出现干扰。如果可以，在方框409中业务量被重新分配或清除以满足干扰要求。如果几何关系不会出现干扰，流程前进到方框411，方框411响应系统中用于频道分配的请求。判断框411一收到一个频道分配请求就立即作出判断，在判断框413处对一个专用频道是否可用作出判断。如果没有收到频道请求，流程返回方框407。如果一个专用频道可以获得，那么在方框423处分配。在频道分配之后流程返回方框407。在没有可用的专用频道情况下，在方框415处确定一个最少占用的共享频道，并且在方框417处用于分配的这个频道的可能使用被测试以确定它是否符合业务频道分配的掩码，如果不符合，在方框423中分配一个频道。如果这个掩码是超出的，该请求在方框417处被拒绝并且在方框419处就几何关系是否允许干扰作出判断。如果允许，在方框423处分配频道，如果不允许，频道分配请求在方框421处被拒绝。流程返回判断框407的输入。
在频道分配及时改变的场合中，通过反复运行图3中的过程，并且在图4中从方框409和415通过点线424返回到方框403，可以使该过程成为自适应的。
该过程也得利于卫星星历(ephemeris)数据和干扰几何关系。当确认干扰是不可能的，可以撤消业务掩码限制直到潜在的干扰再次存在。
权利要求
1.减小两个无线系统间业务干扰的方法，其中第一个系统包括一个地球同步卫星连接而第二个系统包括一个非地球同步卫星连接，并且两个系统彼此间处于相对运动中；第一个系统具有与第二个系统的频道间无干扰的专用频道和与第二个系统的频道间存在干扰的共享频道；方法包含如下步骤至少为第一个系统生成业务统计特性；在第一个系统中最初为频道请求分配专用频道，直至专用频道全部分配完；确定可接受的干扰标准；在专用频道全部分配完后，通过限制为频道请求分配共享频段，以达到对连接中断的最小限制，和在受干扰概率高的期间，限制接受频道请求的数量，来限制共享频段中的频道分配，以适应业务统计特性和干扰标准。
2.减小两个无线系统间业务干扰的方法，其中第一个系统包括一个地球同步卫星连接而第二个系统包括一个非地球同步卫星连接，两个系统彼此间处于相对运动中；第一个系统具有与第二个系统的频道间无干扰的专用频道和与第二个系统的频道间存在干扰的共享频道；方法包含如下步骤至少为第一个系统生成业务统计特性；确定合适的干扰标准；根据业务统计特性和干扰标准建立频道分配的限制；分配频道以遵守建立的限制；
3.权利要求2的方法，其中生成业务统计特性的步骤包括输入业务分布情况和频率规划到一个过程，并且输入干扰/噪声比到该过程。
4.权利要求3的方法，其中建立减小干扰的需求，并且创建一个业务掩码。
5.权利要求4的方法，其中分配频道，包括首先将频道分配为专用频道。
6.权利要求5的方法，其中在没有专用频道的情况下，并且仅当业务掩码没有超出时，将频道分配为共享频道。
7.减小两个无线系统间业务干扰的方法，每个系统在源端和终端间具有一个卫星连接，并且卫星彼此间处于相对运动；方法包含如下步骤为两个系统中选定的至少一个系统生成业务统计特性；在选定的一个系统中最初为频道请求分配专用频道，直至专用频道全部分配完；确定可接受的干扰标准；在专用频道全部分配完后，通过限制为频道请求分配共享频段，以达到连接中断的最小限制，和在受干扰概率高的期间，限制接受频道请求的数量，来限制共享频段中的频道分配，以适应业务统计特性和干扰标准。
8.权利要求7的方法，其中生成通信统计特性的步骤包括确定两个系统的业务分布情况；确定两个系统的频率分配规划；和确定可接受的干扰/噪声(I/N)比。
9.权利要求8的方法，其中生成用于控制频道分配的业务掩码。
全文摘要
在两个出现竞争的卫星系统的环境中,这两个系统具有部分共享波段/频道频率并且至少一个系统具有无干扰的专用波段/频道,两个系统共享波段/频道间干扰的减小方法就象在附加的权利要求书中列举的那样,确定干扰概率以及根据这些概率和需满足的干扰标准。最小化干扰的方法是初始将频道分配为专用频道然后根据制定的业务控制和限制来分配共享频道使得不违反干扰标准。
文档编号H04B7/185GK1172389SQ9711471
公开日1998年2月4日 申请日期1997年7月17日 优先权日1996年7月19日
发明者马修·J·舍尔曼 申请人:美国电报电话公司