专利名称：通信阻塞环境响应方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及无线通信领域，尤其涉及无线通信系统中的衰落和阻塞领域。
采用非同步地球卫星通信的无线通信网络的频率分配通常停留在UHF、L、S和K频带频率或更高的频率。采用这些带宽的无线通信系统要求通信网络的每个节点之间都有清晰的视距，以进行高质量的通信。通信路径上存在的对象，例如树木、工具杆架、山脉、建筑物以及天桥都会有效地衰落或阻塞通信传输，从而导致通信路径质量降低、中断或终止。
这样，需要有一个系统和方法改进衰落和阻塞环境中的通信，在无线通信系统中，衰落和阻塞环境包括实际和潜在的视距障碍。进一步需要有一个系统和方法改进采用在UHF、L、S和K频带频率或更高的频率通信的非同步地球卫星的系统中的通信。
结合附图，参看下面本发明的细节描述，本领域的技术人员将很容易明白本发明的前述目的以及其它更具体的目的和优点。
图1说明了按照本发明的一种优选实施例提供提供终端一卫星的通信链路的通信系统；图2按照本发明的一种优选实施例说明了图1通信系统的卫星的时间步进位置、一个终端以及在卫星和终端之间阻塞通信路径的结构；图3的流程图说明了按照本发明的一种优选实施例确定并响应通信系统中阻塞环境的方法；图4表示了终端视野，说明了按照本发明的一种优选实施例的潜在信号障碍；图5的流程图说明了按照本发明的一种优选实施例，根据菲涅耳(Fresnel)衍射信号创建终端阻塞轮廓的方法；图6是按照本发明的一种优选实施例得到的终端视野的根据菲涅耳衍射信号的终端阻塞轮廓(Profile)；图7的流程图说明了按照本发明的一种优选实施例，创建光终端阻塞轮廓的方法；图8是按照本发明的一种优选实施例得到的终端视野的终端阻塞轮廓；图9的流程图说明了按照本发明的一种优选实施例，创建反散射终端阻塞轮廓的方法；图10是按照本发明的一种优选实施例得到的终端视野的反散射终端阻塞轮廓；图11的流程图说明了按照本发明的一种优选实施例，创建卫星阻塞轮廓的方法；图12的流程图说明了按照本发明的一种可选实施例，创建卫星阻塞轮廓的方法；图13是按照本发明的一种可选实施例的终端的简化框图。
本发明提供了许多东西，其中主要提供了一种测量和响应通信系统中阻塞环境的方法和系统。更具体地说，工作在较高频率，例如UHF、L、S和K频带频率或更高的频率的无线通信系统要求在通信系统的节点之间无障碍的视距以维护高质量的通信路径或链路。如果一个或多个障碍部分或完全阻塞了节点间的视距(line of sight)，会导致通信路径质量降低、中断和终止。
基于非同步地球卫星的通信系统通常集成了宽带业务，它在一个或多个非同步地球卫星和靠近地表或地表上下的终端之间的通信链路上采用较高频率分配。非同步地球卫星以预定轨道连续围绕着地球来回运动。因此，在基于非同步地球卫星的通信系统中，通信路径或链路的质量必须取决于通信系统在出现可能的阻塞、衰落、干扰以及严重影响通信路径或链路的其它因素时维护通信链路的能力。这样，终端和卫星之间必须有没有障碍的直接视距，以将通信路径维护在足够良好的业务质量。
就地基或陆地终端而言，非同步卫星相对于地表的移动最终会导致下述问题当一个或多个卫星驻留在相对于终端的足够低的仰角，最终会因为树木、建筑物、山脉以及终端和卫星之间的其它类似物而导致视距阻塞。这样，为了维护通信路径或链路，必须将通信路径或链路从被阻卫星切换或越区切换到终端视距清晰的另一卫星。尽管当前的方法被设计成当卫星将要降低到最小仰角时，从该卫星切换或越区切换到相对终端的仰角大于最小仰角的新卫星，但是本发明包括了提供对终端附近本地化环境障碍的响应，从而维护一个或多个通信链路，抑制一个或多个通信链路的衰落和阻塞。
需要考虑到通信终端包括那些能够连续或间断通信的移动设备，或者可能是位于某个固定位置的终端。终端可以是单个地基用户前端单元，或者主要的通信系统控制设施。还需要考虑到终端可以位于地表上下或靠近地表的任何适当的可行位置。
在这方面，任何位置的选定终端视野通常具有变化的障碍仰角，它将导致终端和一个或多个位于较小仰角的非同步地球卫星之间的通信链路质量降低、中断和/或终止。本发明增加了基于非同步地球卫星的采用较高频带频率的通信系统的效率和经济性，并最小化了可能损伤终端和卫星间视距的本地环境障碍所导致的一个或多个通信链路的质量降低、中断和终止。本发明的优点不仅在于结合了UHF、L、S和K频带频率或其它更高的频率，而且结合了因障碍或干扰而趋向衰落和阻塞的任何频带。
在特定申请中，图1说明了具有一个或多个终端-卫星通信链路的通信系统10。通信系统10的标准通信元件由卫星12和终端16表示。卫星12还被看作是一个节点，它发送并维护与终端16的通信路径或链路15，终端16具有一根天线19或其它适于维护与一个或多个卫星12的通信链路的机制。在本申请所公开的内容中，卫星12是相对于终端16的非同步通信卫星。在本发明的可选实施例中，系统节点可以是不同于卫星12的设备。例如，节点可以是地基或机载收发信机。此外，本发明的一些优点可以通过静态节点实现。
与前述讨论一致，终端16可以位于地表附近或地表上下。此外，终端16可以是从一个位置移动到另一位置的移动设备，或者位于某个固定位置。但是，为了便于讨论，终端16是地面上的地基终端，位于地表上的选定位置。通信系统10工作在较高工作频率，例如UHF、L、S和K频带频率或更高的频率。因此，一个或多个卫星12和终端16之间希望或要求有未受阻的视距，以维护一个或多个通信路径或链路15。
为了说明衰落和阻塞的异常性和环境，请注意参看图2。在图2中，说明了通信系统10的卫星13的步进位置。还示出了终端16和由卫星13维护的位于卫星13和终端16的天线19之间的通信链路18。还示出了当卫星13位于位置26时，位于终端16和卫星13中间的结构20。带箭头的线14指示了卫星13沿着预定轨道飞行的路径。示出的卫星13可以在两个不同情况下沿其飞行路径出现在两个不同位置，位置25和位置26。卫星13的位置25相对于终端16的仰角比位置26要大。在位置25时，卫星13和终端16之间的视距和通信链路18完全未受阻塞。但是，在位置26时，卫星13和终端16之间的视距和通信链路18被结构20阻塞，它导致了通信链路质量下降、中断或终止。
与前述讨论一致，象其它地基终端一样，终端16可以出现在乡村、市郊或市区。在这些位置中的任意一个时，终端16可以具有180度视野，本地化的信号障碍例如树木、灌木、工具杆架、大小的建筑物、桥以及类似物的角度是不同的，在这些障碍上用户天空不受阻碍，而在其下，用户天空部分或完全被遮。在终端16所处的任一位置，本地化信号障碍确定了本地化的衰落和阻塞环境。
衰落和阻塞都与环境障碍属性密切相关。例如，当卫星和终端之间的视距被树木或灌木阻碍时，通信路径通常会被遮蔽。在这种情况下，遮蔽或部分阻塞的程度与载波频率和树木及矮树丛和其它类似植物上出现的树叶的数量密切相关。尽管遮蔽不一定会阻塞通信路径，但它的出现大大降低了通信路径的质量，并会导致通信路径的最终终止。另一方面，当卫星和终端之间的视距被山脉和结构，例如建筑物或天桥阻塞时，通信路径通常被完全阻塞。在这些情况下，视距完全受阻，经常导致通信路径的终止。
为了适应本地环境障碍，并增加通信系统资源的经济性、效率以及可靠性，本发明的方法和装置探知终端视野中出现的阻塞环境或本地环境障碍的属性，从而确定何处用户天空清晰、何处被树木或灌木遮蔽，以及何处因为山脉和结构，例如建筑物或天桥而阻塞。除了本地阻塞环境，本发明的方法和装置还包括确定一个或多个非同步地球卫星在星座图上的瞬时位置，从而预测衰落和阻塞，并有助于通信系统中生成一个或多个适当的响应以避免因本地环境障碍而导致衰落和阻塞。
直接参看图3，说明了按照本发明的一种优选实施例确定并响应通信系统中阻塞环境的方法的流程图。本发明开始于任务41中选定终端16所处位置，然后任务42中在乡村、市郊或市区中安装终端16。
暂时参看图4，示出了终端16处的终端天线视野50，并说明了可能的信号环境障碍52。视野50说明了障碍52以较小信号角出现，它可能会导致衰落和阻塞。尽管此处示出的障碍52是树木和灌木以及类似物，但障碍52也可以包括山脉、建筑物或其它障碍物。障碍52限制了清晰和位受阻的用户天空53。视野50实际上确定了该处终端天线的阻塞轮廓。
重新参看图3，在选定位置并安装终端16之后，执行任务46以搜集终端天线视野50中出现的衰落和阻塞数据。为简明起见，衰落和阻塞数据必须包括终端天线视野50和遮蔽或阻塞用户天空53的障碍52的物理环境。在一种实施例中，衰落和阻塞数据可以简单描述成二进制形式，其中对终端视野中的特定点，例如0表示清晰情况而1表示阻塞情况。在其它实施例中，衰落和阻塞数据可以表明阻塞的相对程度。例如，1到10可以用于表示信号在特定点的遮蔽程度。例如，0可以表示在视距范围中没有遮蔽情况。3可以表示在视距范围中有轻微的障碍(例如树木)。10可以表示完全阻塞情况。二进制或阻塞环境的相对程度描述可以用于终端阻塞轮廓和卫星阻塞轮廓，这两者都将在后面详细描述。
在针对图5-10的描述中，任务46可以通过适于用户容易并有效地确定终端阻塞轮廓的不同方式完成。搜集衰落和阻塞数据的三种示例性方法是采用信号的阻塞特征标记(图5)(例如菲涅耳衍射信号测量)；采用视野(例如光)数据(图7)；以及采用反散射信号数据(图9)。下面描述这三种搜集衰落和阻塞数据的方式的优选实施例，尽管也可以采用搜集衰落和阻塞数据的其它方法。
任务46可以根据菲涅耳衍射信号创建终端阻塞轮廓来完成。图5的流程图说明了按照本发明的一种优选实施例，根据菲涅耳衍射信号创建终端阻塞轮廓的方法。在可选实施例中，可以采用根据信号测量指示阻塞的其它方法。
在采用宽带新得到终端一卫星通信系统中，当卫星和终端之间的视距未受阻碍，则通信链路的信号强度几乎是恒定的。但是，因为卫星在用户天空中相对于终端移动，其视距将会被接近的障碍遮蔽或阻塞，通过衍射信号振幅的快速变化，菲涅耳衍射信号强度明显波动。菲涅耳衍射信号振幅的变化表明了接近的障碍将会导致遮蔽或阻塞。
较大的对象，例如山脉、建筑物和类似结构导致了菲涅耳衍射信号振幅的较大变化。在任何情况下，菲涅耳衍射信号的特征标记将显示特定强度特性，它通过菲涅耳衍射信号根据卫星和终端之间的视距是否未受阻塞、将会部分或全部被阻塞、遮蔽、部分阻塞和全部阻塞而出现的振幅变化而显而易见。
参看图5，依据前述讨论，在任务64中通过滑动时间窗口监控来自一个或多个通信路径或链路的菲涅耳衍射信号数据。菲涅耳衍射信号数据可以在终端16或卫星星座的一个或多个卫星12监控。任务66中在终端16或一个或多个卫星12中记录菲涅耳衍射信号数据。然后在任务68中求菲涅耳衍射信号振幅的信号强度变化的平均或归一化，以生成菲涅耳衍射信号阈值或特征标记。在一种优选实施例中，菲涅耳阈值等于终端16的视野50中平均通信路径的菲涅耳衍射信号的平均特征标记。在可选实施例中，然后在任务70中将菲涅耳阈值映射到数据库或以图表形式绘出。任务64-70的执行导致了基于菲涅耳衍射信号的终端阻塞轮廓的生成。
图6是基于菲涅耳衍射信号的示例性终端阻塞轮廓，它示出了按照本发明的优选实施例得到的终端视野的菲涅耳阈值。图72对应于菲涅耳特征标记76(例如终端16的视野50)的两维阻塞轮廓74，它作为障碍间隙(obstruction clearance)80的函数以归一化信号密度或强度78的形式绘出。图6说明了在障碍相对整齐的情况下菲涅耳衍射信号的振幅变化。这种障碍的边缘将位于障碍间隙80等于0的点81。菲涅耳特征标记76的振幅变化对应于终端天线处的阻塞环境。
重新参看图3，任务46还可以通过创建终端天线视野的终端阻塞轮廓来完成。在一种优选实施例中，终端天线视野的终端阻塞轮廓根据光数据得到。但是，在可选实施例中，终端天线的视野可以根据沿频谱任意一处的数据测量(例如光、红外、紫外)得到。图7的流程图说明了按照本发明的一种优选实施例创建光终端阻塞轮廓的方法。在这种情况下，光终端阻塞轮廓对应于任务92中初始化的视野50，任务92中首先通过具有完整180度视野的摄影机和鱼眼透镜(fisheys lens)生成终端天线的光照片或视野50的表示。
选定视野的鱼眼光图的介绍在Akturan和Vogel的Photogrammetric Mobile Satellite Service Prediction,NAPEX 94(1994年6月17日)中描述。光图视野50的一般性表示在图4中示出，它随后通过算法或其它装置在任务94中被转换并映射或以图表96的形式绘出，如图8所示。
图8是按照本发明的一种优选实施例得到的终端视野的示例性光终端阻塞轮廓。图表96对应于作为方位角102函数以仰角100形式绘出的终端16的视野50的光表示的两维阻塞轮廓98，曲线105以上的区域104对应于未受阻的可以进行通信的用户天空53，曲线105以下的区域106对应于由视野50中出现的障碍52确定的可能无法进行通信的阻塞地区。
重新参看图7，一旦绘出，在任务110中进行图表96的校正。在一种优选实施例中，图表96校正涉及通过指南针或其它适当的机制确定方向角中0度的方向，从而确定终端16的坐标系统。任务92-110的完成导致光终端阻塞轮廓的生成。
重新参看图3，任务46还可以通过反散射技术，创建反散射终端阻塞轮廓来完成。图9的流程图说明了按照本发明的一种优选实施例，创建反散射终端阻塞轮廓的方法。在这种情况下，任务122中首先从终端16发送一个信号来实现反散射终端阻塞轮廓(例如对应于视野50)。信号可以由位于终端16处的发射机生成，并通过天线19(图2)发送，或者通过类似机制以射频信号、红外信号或可能以声外信号形式发送。
在优选实施例中，发射信号最好是高频(例如Ka或以上频带)，通过终端天线视野50中的环境障碍反射出去。在从终端16发送信号之后，信号将撞击障碍52，以反散射信号数据形式反射回终端16。然后终端16在任务126中检测反散射信号数据，则任务128中测量，非常类似于传统的雷达测量。然后在任务130中在终端16或一个或多个卫星12中记录测量结果。通过这种方式，天线19可以具备检测反散射信号数据的检测能力。视野50中记录的反散射信号数据的一般表示在图4中示出，然后在任务132中通过算法或其它装置转换并映射，或者以图10所示图表140的形式绘出。
图10时按照本发明的一种优选实施例得到的终端视野的示例性反散射终端阻塞轮廓。图表140与前面讨论的图表96(图8)具有类似特性，它对应于终端16视野50的反散射表示的两维阻塞轮廓142，以仰角144的形式作为方位角146的函数绘出。曲线150以上的区域148对应于未受阻的可以进行通信的用户天空53，曲线150以下的区域152对应于由视野50中出现的障碍52确定的可能无法进行通信的阻塞地区。
重新参看图3，在任务46中搜集衰落和阻塞数据之后，和/或在其同时，执行任务158，利用衰落和阻塞数据创建终端天线视野的终端阻塞轮廓(例如图表72、96、140)，从而确定终端16附近何处用户天空清晰、遮蔽或阻塞。
在生成了终端天线视野50的终端阻塞轮廓之后(例如利用菲涅耳衍射信号测量、视野测量或反散射测量)，在任务160中存储终端阻塞轮廓。终端阻塞轮廓可以存储在终端1、一个独立的控制设备或者星座的一个或多个卫星12。
因为在终端16所处现场的本地环境障碍会有所变化，所以需要周期更新终端阻塞轮廓。此外，如果终端时连续发送或者间歇发送的移动终端，则终端阻塞轮廓可以要求连续或经常更新。更新终端阻塞轮廓必须涉及在相关部件中，选择性和周期性或者非周期性重复进行涉及创建终端阻塞轮廓的前述方法步骤。在本发明的一种优选实施例的辅助下，可以有利地确定卫星阻塞轮廓，在进行越区切换判定和其它系统操作判定中采用。卫星阻塞轮廓从卫星角度映射终端和卫星之间的阻塞情况，而终端阻塞轮廓从终端角度映射。卫星阻塞轮廓的格式可以通过若干方式生成，在任务163中进行。图11描述了按照一种优选实施例的卫星阻塞轮廓的格式，图12描述了按照一种可选实施例的卫星阻塞轮廓的格式。
图11的流程图说明了按照本发明的一种优选实施例创建卫星阻塞轮廓的方法。非同步地球卫星的地面跟踪并不是从一个轨道到另一个轨道重复进行。这样，仅覆盖通过终端的第一次通信的卫星阻塞轮廓并不会对通过终端的下一次通信有效。必须为通过终端的每次通信确定卫星阻塞轮廓数据。
该方法开始于步骤164，由卫星、控制设备或终端预测卫星轨道路径。卫星轨道路径的预测例如可以如下完成根据按照卫星轨道参数的已知卫星位置，将卫星路径前向延伸到未来。在其它实施例中，可以通过本领域中技术人员所熟知的其它方法预测卫星轨道路径。
针对图11描述的方法采用了按照图3的步骤46-160得到的终端阻塞轮廓数据。在本发明的一种优选实施例中，卫星阻塞轮廓创建处理中可以得到该终端阻塞轮廓数据。在步骤166中，确定至少卫星轨道路径中卫星位于终端天线视野范围内的那些部分。在步骤168中，在终端阻塞轮廓的内容中分析这些轨道路径部分。
基于该分析，步骤170中确定卫星到终端通信链路被阻塞、遮蔽或清晰的这些部分的段。希望这能够导出卫星和终端之间可以进行高质量通信的一组时间和/或卫星位置。在步骤172中，描述阻塞、遮蔽或清晰情况的信息被转换成该次通信的卫星阻塞轮廓。这样，步骤164-172的执行导致了卫星阻塞轮廓的生成。卫星阻塞轮廓也可以从终端角度进行转换，例如采用本领域中技术人员所熟知的数学技术将卫星位置转换成终端定向天线的定点角。
重新参看图3，任务163中卫星阻塞轮廓的创建也可以采用图12所描述的方法完成。图12的流程图说明了按照本发明的一种可选实施例创建卫星阻塞轮廓的方法。结合图12描述的方法不需要使用按照图3步骤46-160得到的终端阻塞轮廓数据。按照给可选实施例，终端16配备有信标(例如红外发射机)，发射的信标信号可以被卫星12接收。在卫星通信期间(例如当卫星12相对于终端16的仰角大于最小仰角时)，卫星12在步骤180中监控该信标信号，确定信标的相对接收强度。当接收的信标信号较弱或不存在，则卫星和终端之间可能有部分或完全阻塞的障碍。在另一可选实施例中，卫星12可以配备有信标(而不是终端16或在终端16上添加)，卫星所发射的信标信号可以在地面进行测量以确定障碍。
在任务182中将特定终端的接收信标信号测量的相对强度存储在位于终端16、控制设施或星座的一个或多个卫星12的数据库中。在步骤183中，通过终端进行的许多通信的数据可以组合以生成终端阻塞轮廓。以后可以处理该轮廓以从卫星角度计算一个图表，描述终端轨迹以及其阻塞环境随时间的演变。
当需要即将到来的卫星通信相对于特定终端的阻塞信息时，在步骤184中，卫星、控制设施或终端预测该卫星的轨道路径。在步骤186中，确定至少卫星轨道路径中卫星位于终端天线视野范围内的那些部分。在步骤188中，在通过信标信号测量得到的终端阻塞轮廓数据的上下文中分析这些轨道路径部分。
基于该分析，步骤190中确定卫星到终端通信链路被阻塞、遮蔽或清晰的这些部分的段。希望这能够导出卫星和终端之间可以进行高质量通信的一组时间和/或卫星位置。在步骤192中，描述阻塞、遮蔽或清晰情况的信息被转换成该次通信的卫星阻塞轮廓。这样，步骤180-192的执行导致了卫星阻塞轮廓的生成。
在一种优选实施例中，每次系统卫星相对于终端的仰角达到最小仰角时都重复步骤180-182，尽管可以选择性地完成较少的重复。步骤180-182的重复执行导致了阻塞信息累积数据库的创建。每次需要特定卫星通信的阻塞轮廓时都执行步骤184-192。
如前所述，为了按照图12创建卫星阻塞轮廓，通过终端所进行的测量得到的终端阻塞轮廓数据不是必要的。因此，为了实现本发明的优点，不一定要执行图3的步骤46-160。
重新参看图3，步骤198中存储卫星阻塞轮廓。希望卫星阻塞轮廓存储在一个或多个卫星12中，尽管该轮廓可以存储在终端或控制设施中。
利用终端16、星座的一个或多个卫星12或控制设施中的算法或其它机制，任务200中可以在一个或多个通信路径或链路的衰落或阻塞之前，生成对终端阻塞轮廓和/或卫星阻塞轮廓的响应。该响应可以由位于终端16、控制设施或可能在星座的一个或多个卫星12的算法生成并控制。在一种实施例中，终端16和/或卫星12唯一地生成该响应。在另一实施例中，终端16和和/或卫星12可以向控制设施发送描述阻塞轮廓的信息。然后，控制设施可以利用该信息控制终端16和卫星12之间的通信。控制设施可以例如根据该信息发送指令该终端16和卫星12中的一个，或者两者。这些指令，例如可以引发越区切换。
在一种优选实施例中，这种响应基于终端阻塞轮廓和卫星阻塞轮廓。但是，在不同的可选实施例中，该响应可以单独基于其中的一个阻塞轮廓。当响应单独基于终端阻塞轮廓或卫星阻塞轮廓时，创建另一类型阻塞轮廓必须的步骤是必不可少的。
在一种优选实施例的一个特定例子中，终端阻塞轮廓用于确定何时进行从一颗卫星到另一卫星的越区切换。图8说明了位置202的第一卫星12沿带箭头的线203所示方向运动，位置204的第二卫星12沿带箭头的线205所示方向运动，示出这两颗卫星是因为它们将出现并映射到图表96。位置202的卫星12在区域104中运动，即将进入阻塞区域106，而位置204的卫星12在对应于位受阻用户天空53的区域104中运动，不进入阻塞区域106。
随着位置202的卫星12进入阻塞区域106，位置202的卫星12和终端16之间的通信链路或路径将被部分或完全阻塞。但是，在这种情况下，本发明可以在任务200(图3)中预测该事件并对阻塞环境和卫星阻塞轮廓作出响应，防止通信链路被阻塞。由本发明提供的这种情况下的一种适当反应是在任务200中，在位置202的卫星12进入阻塞区域106之前，从位置202的卫星12越区切换到位置204的卫星12。
按照任务200，为了对终端阻塞轮廓和/或卫星阻塞轮廓作出适当的反应，可能需要监控一个或多个卫星12和终端16之间的一个或多个通信链路。例如，与基于菲涅耳衍射信号的终端阻塞轮廓(图6)一致，随着位置202的卫星12到达阻塞区域106，该通信路径的菲涅耳衍射信号将出现快速变化。当通信路径的菲涅耳衍射信号的变化超出了图表70中确定的菲涅耳阈值76，表明到达阻塞区域106(图8)时，越区切换到未受阻的卫星，例如位置204的卫星12是合适的。在这种情况下，任务200还可以包括监控星座的一个或多个卫星12之间的一个或多个通信链路，在一个或多个通信链路的菲涅耳衍射信号的变化超出了按照图6的菲涅耳阈值时，启动越区切换。在步骤200中对阻塞轮廓作出响应之后，该方法结束。
尽管本申请中没有特别加以讨论，但应当理解，系统响应的生成可以使用图5、7和9所示的任一方法创建的终端阻塞轮廓(或其它方法)，使用图11和12所示的方法中的一种创建的卫星阻塞轮廓(或其它方法)，或者同时使用终端和卫星阻塞轮廓。此外，系统响应不局限于确定何时应当进行越区切换。其它系统功能可以利用终端和卫星阻塞轮廓中的一种或两者所包含的信息。例如，系统可能希望知道何时多颗卫星与特定终端具有清晰的通信路径，以构成三角形来确定精确的终端位置。另一个例子是系统可以利用多个阻塞轮廓所包含的信息来控制通信。例如，来自一个或多个报告终端和/或卫星的阻塞轮廓信息可以由控制设施接收。控制设施随后可以利用这些信息生成特定地理区域的障碍图表。障碍图表，例如指明了半永久障碍，例如建筑物、山脉以及天桥的存在，它们会影响与障碍附近任一终端的通信。
图表的维度可以由向控制设施报告阻塞信息的终端和/或卫星数量确定。一旦控制设施已生成了障碍图表，控制设施就能够利用该图表控制与报告终端，以及该地理区域中的其它非报告终端的通信。可以构想许多其它应用，这些应用将被并入本发明的范围中。
图13是按照本发明一种优选实施例的终端的简化框图。终端220包括处理器222和存储器存储设备226。存储器存储设备226能够存储终端阻塞轮廓。如同针对本发明不同实施例所描述的那样，终端阻塞轮廓可以包括，例如终端天线所处环境的地图，它可以是根据信号测量(例如菲涅耳衍射信号测量)、视野或反散射数据图得到的地图。在可选实施例中，终端阻塞轮廓可以存储在控制设施、卫星或同时存储在这两者中。
处理器222用于在必要时对终端阻塞轮廓作出响应。这种响应可以例如由处理器222启动，或者可以因为接收到命令处理器222对终端阻塞轮廓作出响应的指令而引发。对终端阻塞轮廓作出响应，例如可以涉及处理器222执行一个算法以启动到一颗或多颗卫星的一个或多个越区切换。在一种优选实施例中，处理器222还用于周期性更新终端阻塞轮廓。
在一种优选实施例中，终端220还包括测量设备224。测量设备224在终端220不为其阻塞轮廓搜集数据的那些实施例中是不需要的。但是，在终端220为终端阻塞轮廓搜集数据的那些实施例中，测量设备224可以是，例如检测菲涅耳衍射信号的设备、光鱼眼透镜，或者反散射信号检测设备。
总之，本发明提供了防止非同步地球卫星通信系统中通信路径或链路的衰落和阻塞的一种系统和方法。本发明确定相对于终端天线的终端阻塞轮廓和/或卫星阻塞轮廓。知道终端天线的阻塞环境和非同步地球卫星星座中一颗或多颗卫星的瞬时位置之后，本发明包括对该信息作出响应，例如从已被或即将阻塞的卫星越区切换到不受接近障碍阻塞的另一卫星。
以上结合优选实施例描述了本发明。但是，本领域中技术人员应当认识到，在不偏离本发明的特性和范围的前提下，可以改变或改进所描述的实施例。本领域中的技术人员很容易对本申请中为了说明起见选择的实施例作出的不同的改变和改进。如果这种改进和改变不偏离本发明的精神，它们将被包含在本发明的范围中，本发明的范围仅由后附权利要求书的公正解释评定。
权利要求
1．一种对终端天线附近的阻塞环境作出响应的方法，该终端能够与通信系统中的多个节点进行通信，该方法包括下述步骤在终端天线处创建终端阻塞轮廓；以及基于终端阻塞轮廓控制终端和至少一个节点之间的通信。
2．根据权利要求1的方法，其中创建终端阻塞轮廓的步骤还包括下述步骤终端在终端天线处搜集阻塞数据；以及将阻塞数据映射到阻塞轮廓数据库。
3．根据权利要求2的方法，其中搜集阻塞数据的步骤还包括搜集来自一个或多个视距通信链路信号的菲涅耳区域信号数据的步骤。
4．根据权利要求2的方法，其中搜集阻塞数据的步骤还包括测量描述终端天线视野的数据的步骤，其中测量可以在沿频谱的任意处进行。
5．根据权利要求2的方法，其中搜集阻塞数据的步骤还包括生成终端天线视野的反散射表示的步骤。
6．根据权利要求1的方法，其中对终端阻塞轮廓作出响应的步骤还包括启动终端到一颗或多颗卫星的一个或多个越区切换。
7．一种控制通信系统中节点和终端之间的通信的方法，该方法包括下述步骤接收描述一个或多个阻塞轮廓的信息，阻塞轮廓描述了一个或多个终端天线处的通信障碍；利用该信息生成地理区域的阻塞图；以及基于该阻塞图控制该地理区域中的终端和至少一个节点之间的通信。
8．一种对终端天线附近的阻塞环境作出响应的方法，该终端能够与通信系统中的多个节点进行通信，该方法包括下述步骤通过测量设备在终端天线处创建终端阻塞轮廓，该测量设备能够测量描述阻塞环境的数据；在存储设备中存储终端阻塞轮廓；将描述终端阻塞轮廓的数据发送给控制设施，其中控制设施接收来自一个或多个终端天线的描述一个或多个阻塞轮廓的信息；控制设施利用该信息生成地理区域的阻塞图；以及控制设施基于该阻塞图控制该地理区域中的终端和至少一个节点之间的通信；以及基于终端阻塞轮廓，通过控制终端和至少一个节点之间的通信，终端对终端阻塞轮廓作出响应，其中控制步骤由终端的处理器执行。
9．一种对通信系统的阻塞环境作出响应的系统，该系统包括一个存储设备，能够存储终端天线环境的终端阻塞轮廓；以及一个耦合到存储设备的处理器，能够对终端阻塞轮廓作出响应。
10．一种对通信系统的阻塞环境作出响应的系统，该系统包括存储终端天线环境的终端阻塞轮廓的装置；以及耦合到存储装置，对终端阻塞轮廓作出响应的装置。
全文摘要
一种对通信系统中阻塞环境(50)作出响应的方法和装置,包括创建(158,163)终端天线(19)的终端阻塞轮廓和/或卫星阻塞轮廓,并对终端阻塞轮廓和/或卫星阻塞轮廓作出响应(200),以防止一颗或多颗卫星(12)和终端(16)之间的通信路径(15,18)的衰落和/或阻塞。
文档编号H04B7/185GK1224550SQ98800543
公开日1999年7月28日 申请日期1998年4月8日 优先权日1997年4月25日
发明者罗德里格·伊班尼兹－迈耶, 兰迪·李·特科特, 理查德·劳伦斯·阿斯特罗姆, 瑟吉奥·阿格鲁伊里 申请人:摩托罗拉公司