专利名称：卫星通信系统中的多路扩展码的制作方法
技术领域：
本发明涉及分组交换通信系统，尤其涉及在卫星通信系统中使用多路码进行数据传输的装置和方法。
通信网络包括一组用于从源节点向目的节点传送用户信息的资源。资源包括交换节点和通信链路。在一个分组交换网络中，用户信息具有分组数字数据的形式。用户信息由离散的单个分组携带，并且各单个分组携带其自身的目的地址以及至少一部分的用户信息。交换节点估算目的地址从而决定怎样适当地路由分组。
操作通信网络的服务提供商和网络用户可以从提高网络效率中获益。服务提供商希望提高效率是因为他们能通过使用给定的网络资源传送更多的用户信息，从而获得更大的收益。用户希望提高效率是因为提供网络资源的费用可以被分摊到更多用户信息传送中，从而降低发送任何单项用户信息的费用。
在通信网中，尤其是在卫星通信系统中，经常需要任何单个网络节点(诸如一个卫星)只处理网络可用的全部信道的一部分信道。一个信道通常的处理过程是接收一个宽带信号，将宽带信号分解成许多窄带信号，解调传输有关信道的窄带信号，在使用TDMA通信模式的情况下从一个指定的时隙中选出有关信道，并且执行把从有关信道获得的信息传送到其最终目的地所需要的任何再分组，调制，混合，或其它功能。
不同的节点处理全部网络配置中的不同信道。所有的信道都被使用，但这种使用被分布到许多不同的节点上。节点上处理的信道组合经常变化。当节点位于在围绕地球的移动轨道中运转的卫星内时，节点上处理的信道组合可每分钟以变化一次。相应地，配置网络节点，使之能够处理的信道数量通常大于在任何指定时刻实际需要处理的信道数量。这种类型的配置会导致低效率，其中当节点位于绕地球轨道运行的卫星中时具有特别严重的影响。
在一个码分多址(CDMA)系统内，许多用户在相同频率的信道内互相重叠。这些编码与各个用户的每用户位的多重编码一起操作，并且将各个用户的能量扩展到比需要的更宽的频谱上。只要这些编码是相互正交的，它们就可以相互重叠。
不幸的是，常规的分组交换网和其它网络以一种相对低效的方式工作。当信息头必须附加于数据分组以便完成路由的时候会导致效率降低。这样会将诸如通信链路的系统资源浪费在传送路由信息而不是用户信息上。用于传送信息头的那部分链路带宽不能用于传送用户信息，这导致网络资源的低效使用。
涉及网络资源低效使用的问题困扰着许多通信网络，并且在依赖RF通信链路的网络中会产生更严重的影响。
非常需要一种能在卫星通信系统内提供更有效的用户信息路由的装置和方法。另外，还需要通过稍微修改卫星和地面设备来增加绕轨道卫星的星载资源利用率的装置和方法。
结合附图并且参照详细的描述和权利要求书可以更完整地理解本发明，其中相似的索引数字表示例图中的相似部分，并且
图1说明了一个基于本发明最优实施例的，实现编码路由方法的卫星通信系统的简化模块图；图2说明了一个基于本发明最优实施例的，使用许多中间节点的示例性路由系统的简化模块图；图3说明了一个基于本发明最优实施例的通信设备的简化模块图；图4说明了一个基于本发明最优实施例的，确定在扩展频谱通信系统中被用于扩展信号的路由编码的流程图；图5说明了一个使用源节点的流程图，其中该源节点适于使用路由编码扩展和解扩展基于本发明最优实施例的扩展频谱通信系统中的信号；图6说明了一个使用目的节点的流程图，其中该目的节点适于使用路由编码扩展和解扩展基于本发明最优实施例的扩展频谱通信系统中的信号。
本发明提供了在特定的卫星通信系统中更有效地路由用户信息的装置和方法。另外，本发明提供了通过稍微修改卫星和地面设备来增加轨道卫星星载资源利用率的装置和方法。
图1说明了一个基于本发明最优实施例的，实现编码路由方法的卫星通信系统的简化模块图。卫星通信系统100包括通信单元110，通信卫星112和地面站114。通信单元110，通信卫星112，和地面站114可被视作卫星通信系统100中的节点。通信单元110使用射频(RF)通信链路130与通信卫星112通信。地面站114使用通信链路140与通信卫星112通信。通信卫星112使用通信链路150与其他通信卫星112通信。
地面站114可以是一个信关和/或一个控制中心。通过RF通信链路把通信系统中大量的节点连接在一起。图1描述了被配置成通信单元110，通信卫星112，和地面站114的节点。通过RF通信链路，通信单元110，地面站114，和通信卫星112能与其他通信卫星，通信单元，和地面站通信。下面讨论的本发明最优实施例的特性可以实现在任何卫星通信系统100的节点或者其他通信系统的节点中。
通信卫星112定位在近地轨道上。在这种轨道上，卫星112相对地球表面的给定点高速移动。通信单元110和地面站114能定位在地球表面最近的地方，并且事实上它们相对于卫星112是静止的。由于通信卫星和通信单元110之间的相对移动，通信链路是暂时的，并且使用切换方案实现连续的通信信道。
期望把通信卫星112配置成扩展频谱通信基站并且在下面被称作节点。期望在这个通信系统中的通信单元能在一个特定的时间与其可见的通信卫星进行通信。例如，通信单元可以进行功率监视以便确定哪个通信卫星112是建立连接的最佳候选。
配置卫星112上的天线120，使之具有多个射束并且把各单元(未示出)朝地球表面突出。在任何给定时刻根据在射束中分配使用的信道进行与通信单元110的通信。因为卫星112的高速移动，信道分配可以每分钟都在改变。
在通信卫星112上通过通信链路130接收在通信单元之间交换的用户信息。如果信息目的地是一个远程用户，则使用链路150在通信卫星网内向最终目的地传递该信息。地面站114可以接收这种用户信息和其它信息，例如信令和中继信息。
通常，天线120提供宽带信号，每个信号都可以传送大量的信道信息。在最优实施例中，使用扩展频谱技术传送信息。使用码分多址(CDMA)技术把信道信息混合到宽带信号内。
通信卫星112在作为链路(130,140)输入部分的输入端口接收扩展频谱(宽带)信号。然后，通信卫星112可以把宽带信号解码成传送较少信息的窄带信号，或者把未解码的信号发送到系统内的其它节点。
经过解码将被广播到系统内另一个本地节点的信号把卫星作为一个重定向器。解码上行链路信道所接收的信号。解码过程把信号中的信息路由到正确的下行链路信道，卫星在下行链路发送该信息。链路130,140和150支持两个方向上的通信和信令传输。
经过解码将被发送到一个非本地目的节点的信号被路由到通信卫星112中的不同子系统。这些信号通常被路由到适当的交叉链路150。例如，适当的交叉链路150是那些使信息进一步朝最终目的节点移动的链路。
通信单元110解码来自不同信道并已用各信道的特定扩展码编码的信息。解调由一个特定的通信单元解码的单个信道从而获得通信信息。通信单元110使用一个目的节点码和路由编码对其要发送的信息进行编码。
与通信单元110和通信卫星112类似，地面站114可以调制和解调所接收和解码的信息。与通信单元110和通信卫星112类似，地面站114产生扩展频谱信号。地面站114和一些通信单元可以把来自不同用户的信息混合成一个宽带信号。然后通过一个上行链路发送该宽带信号。地面站114和一些通信单元能把宽带信号内与其它调制数据一起发送的信息分离出来。宽带信号是在链路的输入部分接收的信号。
根据本发明的一个最优实施例，地面站114，通信单元110，和通信卫星112提供了扩展的接收和解码功能，以便兼容卫星通信系统100所使用的多种信道和所接收的宽带信号。地面站114和通信卫星112也可以包括有限的交换功能以及一些解调和调制功能。交换功能提供了可选的装置，该装置提供节点间需要的路由(互联性)功能。解码功能提供了基本路由机构，而交换功能被用于辅助和备份返回路由。因而，由于在任意给定时刻，在任意单个节点上只有一小部分信道需要可选的路由，所以各个节点不需要引入能够兼容系统100中使用的所有信道的交换功能。
图2说明了一个基于本发明最优实施例的，使用许多中间节点的示例性路由系统的简化模块图。路由系统200包括至少一个源节点210，中间节点220，求和节点，和目的节点250。各个中间节点一般包括至少一个解码器和至少一个处理器。
在本发明的一个最优实施例中，源节点210和目的节点250间的路由包括两个中间节点220。在一个最优实施例中，需要两个路由编码和目的编码把消息信息从源节点发送到目的节点。应当把术语“消息信息”和“消息”理解成包括任何种类的信息。使用一个目的编码标识各目的节点。
通信系统被用于建立一个从源节点到目的节点的第一路由。通信系统确定路由的一组路由编码。由一个路由编码标识各个中间节点，并且该路由编码组包括完成路由所需的所有路由编码。通信系统把目的编码和路由编码组发送给源节点。
源节点使用目的编码和路由编码组把消息信息的第一模块编码成一个编码消息。源节点把编码消息发送给至少一个中间节点。
在可选的实施例中，源节点210和一个目的节点250之间的路由可以只包括一个中间节点220。在这种情况下，只需要一个路由编码和目的编码把来自源节点的消息信息发送给目的节点。在其他情况下，源节点210和一个目的节点250之间的路由包括两个或更多中间节点。在这种情况下，需要目的节点编码和一个或多个路由编码。
用于中间节点220的解码器可以是一个本领域技术人员已知的常规电路。解码器把宽带信号转换成多个窄带信号。解码器可以对基带数字信号进行操作。例如，一个宽带信号可以携带使用不同频带和不同扩展频谱编码，或者是两种技术的结合的不同信道。那些本领域的技术人员已知的大量解码结构可以被用于实现解码器。解码器的精确结构部分依赖于在其输入口提供的信号的性质。
图2所示的示例性路由系统200图解了几个不同的路由。其中示出了源节点210和目的节点250之间的，只需要一个中间节点220的路由。在这种情况下，中间节点220中的解码器只使用一个一级路由编码把来自源节点的输入信号解码成发送到目的节点的输出信号。各个单个目的节点使用其特定的目的编码把信号解码成消息信息。
其中示出了用于最优实施例，使用两个中间节点220的路由。在这种情况下，在第一个中间节点中的解码器使用一个一级路由编码建立穿过第一个中间节点的信号路径。在第二个中间节点中，解码器使用一个二级路由编码把已解码的信号发送到正确的目的节点。各个单个目的节点使用其特定的目的编码进一步把已解码的信号解码成消息信息。
其中示出了另一个包括三个中间节点220的路由例子。在这种情况下，在第一个中间节点中的解码器使用一个一级路由编码建立穿过第一个中间节点的信号路径。另外，在第二个中间节点中的解码器使用一个二级路由编码建立穿过第二个中间节点的信号路径。在第三个中间节点中，解码器使用一个三级路由编码把已解码的信号发送到正确的目的节点。各个单个目的节点使用其特定的目的编码进一步把已解码的信号解码成消息信息。
本领域技术人员会理解许多不同的结构可以被用于这种路由系统。可以用多于三个的中间节点建立路由。另外，不排除一个中间节点在一个公共通信路径为多于一个的其它中间节点并行提供输出信号。在其他实施例中，使用一个数字信号处理器可以至少部分实现中间节点220。
在可选实施例中，求和节点230可被用于混合解码信号。这些混合信号可以被发送给其他子系统以便进一步加以处理。图2说明了求和节点230中的一个附加信号输入端口。其中示出该端口和相关信号以便图解路由系统200固有灵活性。一个典型的路由系统通常包括许多求和节点230，并且本发明既不限定合计节点的数量，也不限定中间节点的数量。
路由系统200包括任意数量的，在图2中被描述成源节点210和目的节点250的用户节点，和任意数量的中间节点220。本发明不需要用户节点完全被用作单一的源节点210或目的节点250。用户节点既可作为源节点210又可作为目的节点250。提供源节点和目的节点的设计以便图解下述例子。
通常，可以在源节点210和目的节点250上产生用户信息。把用户信息数字化并且引入到一个包括编码结构的，用于路由的模块结构中。把模块传送给路由系统200以便传输到一个或多个期望的目的节点250。已编码的模块包括消息(用户)信息和路由信息。路由信息包括一个网络路由编码或编码组，其中编码组包括一个指定期望目的节点地址的编码。中间节点220使用该路由编码把用户信息发送到一个或多个期望的目的节点。如图2所示，可以根据路由的不同类别从源节点210发送用户信息到目的节点250。在到达进行最终处理的期望目的节点250之前，最初在源节点210处编码成一个模块的用户信息可以穿过任意数量的中间节点220。
本领域技术人员会认识到，根据路由系统的需求和结构，不同解码阶段所使用的编码可以相同或不同。以一种本领域的技术人员所熟知的方式进行解码。
编码选择允许各中间节点220动态地路由用户信息。中间节点通常只执行路由功能。换句话说，中间节点220期望避免修改在信号中传输的用户信息。用于中间节点220的处理器可以执行编码选择功能，或者系统能提供编码选择功能。中间节点220执行的精确处理功能取决于系统需求。不同的中间节点220可以执行相同或不同的功能，而任何单个中间节点可以执行不止一个功能。
多址系统扩展频谱技术系统以便允许多个用户在任一时间接入。如果为各个用户分配使用一个特定的信号，则扩展频谱技术允许同时发送覆盖相同RF带宽的多个信号并且互不干扰。
如果由不同的编码定义各个用户的信号，则可以允许多达N个用户接入使用N个正交编码的系统。如果编码是正交编码，则两个不同编码的互相关值等于零。
所接收的信号是许多根据一个初始目的地和一个最终目的地进行编码的单个信号的总和。在一个例子中，初始目的地可以是一个卫星发送天线中的射束，而最终目的地可以是一个特定用户。初始处理过程涉及利用一个初始目的编码解码所接收的信号。接收信号中那部分成功利用第一个初始目的编码加以解码的信号只是由天线多射束模式中的第一射束发送的信息。在这种情况下，不需要交换。如果数据通过解码器，则通过该射束进行发送。
系统知道当前正在一个特定的射束中的用户。系统知道一个特定用户的系统标识。系统为系统中的各个单个用户分配一个特定的扩展码。
图3说明了一个基于本发明最优实施例的通信设备的简化模块图。通信设备300期望包括天线子系统310，收发器320，解码器330，编码器340，处理器350，和存储器360。其中示出了一个天线子系统，一个收发器，一个解码器，一个编码器，一个处理器，和一个存储器以便简化图3。
本领域技术人员会认识到，尽管只示出了一个天线子系统，但天线子系统310可包括多个用于不同目的的不同天线。例如，需要支持到达和来自通信单元的链路，到达和来自地面站和控制中心的链路，以及到达和来自通信卫星的链路的天线。最好是至少有一个天线支持连接到其它通信设备的CDMA链路。
本领域技术人员会认识到，尽管只示出了一个收发器，但是在各个通信设备最好有多个收发器。并且需要支持到达和来自通信单元的链路，到达和来自地面站和控制中心的链路，以及到达和来自通信卫星的链路的收发器。最好是至少有一个支持连接到其它通信设备的CDMA链路的收发器。
解码器330被连接到收发器320和处理器350。解码器330被用于解码由通信设备接收的扩展频谱信号。编码器340被连接到收发器320和处理器350。编码器340被用于编码由通信设备发送的扩展频谱信号。
处理器350被连接到收发器320，解码器330，编码器340，和存储器360。可以通过使用一个或多个处理器来实现处理器350。
存储器360存储被用作处理器350的指令的数据，并且当处理器350执行该指令时，导致通信设备300执行下述过程。另外，存储器360包括在通信设备300操作期间使用的变量，表格，和数据库。
处理器350可以提供管理和控制功能。处理器350最好为通信设备300之间的链路提供频率分配和时隙分配。
在一个最优实施例中，一个扩展频谱解码器位于通信系统中的各个近地轨道(LEO)卫星中。但是本发明可以应用于包括近地轨道卫星，中地轨道卫星和远地轨道卫星的系统。另外，本发明可应用于具有任意倾斜角度(比如极地，赤道，或其它轨道模式)的轨道。
通信卫星与地面站通信，其中地面站包括一些射频(RF)通信单元(CU)，信关(Gw)和控制中心。可以建立一些使用FDMA,TDMA和/或CDMA通信技术进行操作的通信卫星。一些通信卫星可以是多模式的，即这些通信卫星可以使用一种或多种通信技术进行操作。
通信设备300可以是一个地面站114(图1)，其中地面站可以是一个信关或一个控制中心。通信设备300可以是一个通信单元110(图1)。通信设备300还可以是一个通信卫星112(图1)。
还可以建立使用频分多址(FDMA)，时分多址(TDMA)，和/或CDMA通信技术进行操作的通信单元和地面站。另外，一些通信单元和地面站也可以是多模式的，即这些通信单元和地面站可以使用一种或多种通信技术进行操作。通信单元和地面站可以在同一时间与多于一个的通信卫星通信。
通信单元和地面站可以定位在地球表面的任何地方，或者定位在地球上方的大气层中。通信单元和地面站最好是能够使用扩展频谱技术向通信卫星发送数据并且接收来自通信卫星的数据的通信设备。例如，通信单元可以是适于和通信卫星进行通信的数据终端。通信单元还可以是传真设备，寻呼机，图象系统终端，或任何其他类型的，适于向通信卫星发送扩展频谱数据和/或接收来自通信卫星的扩展频谱数据的通信设备。
图4说明了一个基于本发明最优实施例的，确定在扩展频谱通信系统中被用于扩展信号的路由编码的流程图。过程400从步骤402开始。过程400的开始可以是一个扩展频谱用户试图与另一个扩展频谱用户联系的结果。两个用户是全球通信系统的一部分，其中全球通信系统向自己的一些客户提供扩展频谱通信服务。
在步骤404，接收到一个在源节点和目的节点间建立扩展频谱通信链路的请求。在一个最优实施例中，使用双向消息传递。在这种情况下，根据消息的流向，源节点可以变成目的节点，而目的节点可以变成源节点。在这种情况下，一个标识特定用户的编码可以同时用作一个源编码或一个目的编码。
例如，在呼叫建立过程中，首先把主叫方标识为一个源节点，而把被叫方标识为目的节点。当被叫方响应主叫方时，把被叫方标识为一个源节点，而把主叫方标识为目的节点。
在步骤406，确定主叫方的用户编码和位置。使用本领域技术人员已知的各种协议来确定主叫方的用户编码和位置。例如，源节点(主叫方)既知道其用户编码又可以在一个或多个消息中被发送用户编码。根据地理定位设备，或存储器设备，或接入射束算法可以确定位置，或者可以通过一个或多个消息把位置发送到主叫方。
在步骤408，确定被叫方用户编码和位置。在这种情况下，被叫方的用户编码是目的编码。在此例中，源节点使用目的编码扩展消息信息，其中源节点可以是一个用户单元或一个地面站。使用本领域技术人员已知各种协议确定被叫方的用户编码和位置。例如，主叫方可以通过一个或多个接入消息发送一组拨号数字，并且该信息可以被用来确定被叫方的用户编码和/或位置。
同样地，目的节点(被叫方)不仅知道其用户编码，并且可以通过一个或多个消息向其发送用户编码。另外，可以通过地理定位设备，或接入射束算法确定目的节点的位置，或者可以通过一个或多个消息将位置发送到被叫方。在某些情况下，可以通过一个存储器设备来确定被叫方的位置。
在步骤410，确定从源节点到目的节点的第一路由。从源节点到目的节点的第一路由也可以包括一些中间节点。例如，一个路由可以包括一个源节点，一个中间节点，和一个目的节点。另一个示例性路由可以包括一个源节点，两个中间节点，和一个目的节点。附加的示例性路由可以包括一个源节点，三个或多个中间节点，和一个目的节点。在一个最优实施例中，路由包括一个源节点，一个第一中间节点(即卫星)，一个第二中间节点(即卫星上的天线射束解码器)，和一个目的节点。
在步骤412，确定从目的节点到源节点的第二路由。从目的节点到源节点的第二路由也可以包括一些中间节点。例如，一个路由可以包括一个源节点，一个中间节点，和一个目的节点。另一个示例性路由可以包括一个源节点，两个中间节点，和一个目的节点。附加的示例性路由可以包括一个源节点，三个或多个中间节点，和一个目的节点。在一个最优实施例中，路由包括一个源节点，一个第一中间节点(即卫星)，一个第二中间节点(即卫星上的天线射束解码器)，和一个目的节点。本领域技术人员会认识到，第二路由可以但不必包括与第一路由数量相同的节点。
在步骤414-420，确定用于第一路由的中间节点的编码。在步骤414，初始化计数变量“N”。
在步骤416，确定用于第一路由的第N个中间节点的编码。在最优实施例中，第一个中间节点的编码标识一个特定的卫星子系统。在这种情况下，可以是一个用户单元或一个地面站的源节点使用第一中间节点的编码扩展消息信息。源节点可以分别进行目的节点编码和中间节点编码的扩展操作，或者源节点可以进行混合编码操作。
在步骤418，计数变量N加1。在步骤420，进行一次查询以确定是否需要附加的中间节点来完成第一路由。当不需要附加的中间节点时，过程400执行到步骤422。当需要附加的中间节点时，过程400执行到步骤416，而过程400迭代如图4所示。
在一个最优实施例中，第一路由需要一个第二中间节点。确定第一路由中第二中间节点的编码。在一个最优实施例中，第二中间节点的编码被用来确定目的节点所定位的天线射束。在一个最优实施例中，卫星的接收和发送天线是多射束天线，并且可以使用用户群在一个特定时间所定位的射束来标识该用户群。
在步骤422-428，确定用于第二路由的中间节点的编码。在步骤422，初始化计数变量“N”。
在步骤424，确定用于第二路由的第N个中间节点的编码。在最优实施例中，第二路由中的第一中间节点的编码标识一个特定的卫星子系统。在这种情况下，第一路由的目的节点成为第二路由的源节点，并且在第二路由中使用第一中间节点的编码扩展消息信息。源节点可分别进行目的节点编码和中间节点编码的扩展操作，或者源节点可以进行混合编码操作。
在步骤426，计数变量N加1。在步骤428，进行一次查询以确定是否需要附加的中间节点来完成第二路由。当不需要附加的中间节点时，过程400执行到步骤430。当需要附加的中间节点时，过程400执行到步骤424，而过程400迭代如图4所示。
在一个最优实施例中，第二路由还需要一个第二中间节点。确定第二路由中第二中间节点的编码。在一个最优实施例中，第二中间节点的编码被用来确定第二路由中目的节点所定位的天线射束。在一个最优实施例中，卫星的接收和发送天线是多射束天线，并且可以使用用户群在一个特定时间所定位的射束来标识该用户群。在某些情况下，可以用相同的射束定位源节点和目的节点，并且因此可以使用相同的射束编码。
在步骤430，向源节点发送第一路由的编码。这些编码包括目的节点编码，天线射束编码，以及用于第一路由的卫星编码。
在步骤432，向源节点发送第二路由的编码。这些编码包括目的节点编码，天线射束编码，以及用于第一路由的卫星编码。过程400在步骤434结束。当过程400完成时，源节点和目的节点都具有使用扩展频谱路彼此进行通信所需要的编码信息。
图5说明了一个使用源节点的流程图，其中该源节点适于使用路由编码扩展和解扩展基于本发明最优实施例的扩展频谱通信系统中的信号。过程500从步骤502开始。过程500的开始可以是源节点用户试图进行一次呼叫的结果。
在步骤504，源节点发送一个建立到目的节点的通信链路的请求。这表示源节点有一些消息信息要发送到目的节点。
在步骤506，源节点接收一个对请求的响应。在步骤508，源节点处理响应。例如，响应可能是对服务消息的拒绝。在一个最优实施例中，响应包括一个目的编码和一个路由编码。
在步骤510，确定路由信息。路由编码可以包括在源节点和目的节点之间的一个或多个中间节点的路由编码。在一个最优实施例中，目的编码是一个标识特定用户的编码。还有，用一个天线射束标识一个中间节点并且用一个卫星子系统编码标识另一个中间节点。
在步骤512，源节点首先用目的编码把消息信息扩展为一个扩展频谱信号。其次，源节点用天线射束编码进一步扩展信号的频谱。最后，源节点使用卫星编码进行信号扩展的最后部分。本领域技术人员会认识到，使用编码的顺序可以不同于上面讨论中使用的顺序。在可选实施例中，可以混合编码并且通过使用混合编码进行扩展操作。
在步骤514，源节点发送扩展频谱信号。在一个最优实施例中，源节点向当前使用的卫星发送扩展频谱信号。在步骤516-522，中间节点的编码被用于向目的节点发送消息信息。在步骤516，初始化计数变量“N”。N是一个特定路由中的中间节点的数量。
在步骤518，第N个中间节点的编码被用于解码扩展频谱信号。在一个最优实施例中，第一个中间节点的编码标识一个特定的卫星子系统。在这种情况下，可以是一个用户单元或一个地面站的源节点使用第一个中间节点的编码扩展消息信息。中间节点可以使用中间节点编码进行解码。
在步骤520，计数变量N加1。计数变量被用来概括处理过程并且指示在源节点和目的节点之间可以出现一个或多个中间节点。在步骤522，进行一次查询以确定是否在这个路由中出现附加的中间节点。并且，所示的查询被用来说明从一个源节点到一个目的节点的路由的可变长度。在一个最优实施例中，中间节点的数量是两个。可选实施例可以被认为具有一个中间节点和三个中间节点。处理增益限制了可以有效使用的中间节点的数量。当最后一个中间节点已经接收并且解码扩展频谱信号时，过程500执行到步骤524。当附加的中间节点出现在一个路由中时，过程500执行到步骤518，而过程500的迭代如图5所示。
在步骤524，目的节点使用特定节点的目的编码接收扩展频谱信号并且把扩展频谱信号解码为消息信息。过程500在步骤530结束。
图6说明了一个使用目的节点的流程图，其中该目的节点适于使用路由编码扩展和解扩展基于本发明最优实施例的扩展频谱通信系统中的信号。过程600从步骤602开始。过程600的开始可以是源节点的一个用户呼叫目的节点的另一个用户的结果。
在步骤604，目的节点接收一个扩展频谱信号。在步骤606，目的节点使用其目的编码把扩展频谱信号解码成所接收的数据。在一个最优实施例中，目的节点是一个扩展频谱设备。例如，扩展频谱设备可以是一个诸如卫星的空基(space-based)节点，或者是一个诸如地面站或通信单元的地基节点。
在步骤608，根据接收数据确定路由信息。路由信息包括一个源节点的目的编码和一从目的节点到源节点的路由的路由编码。该路由是一个必须使用目的节点想发送到源节点的消息信息的路由。使用该路由信息对消息信息进行编码。
在步骤610，目的节点使用源节点的编码和路由编码把希望发送到源节点的数据扩展成一个扩展频谱信号。
在步骤612，目的节点发送该扩展频谱信号。在一个最优实施例中，目的节点把扩展频谱信号发送给其当前使用的卫星。
在步骤614-620，中间节点的编码被用于向源节点发送消息信息。在步骤614，初始化计数变量“N”。N是一个从目的节点到源节点的特定路由的中间节点的数量。
在步骤616，第N个中间节点的编码被用于解码扩展频谱信号。在一个最优实施例中，第一个中间节点的编码标识一个特定的卫星子系统。在这种情况下，可以是一个用户单元或一个地面站的源节点使用第一中间节点的编码扩展消息信息。中间节点使用其中间节点编码进行解码。
在步骤618，计数变量N加1。计数变量被用于概括处理过程并且指示在目的节点和源节点之间可以出现一个或多个中间节点。
在步骤620，进行一次查询以确定是否在这个路由中出现附加的中间节点。如前所述，所示的查询被用来说明从一个目的节点到一个源节点的路由的可变长度。在一个最优实施例中，中间节点的数量是两个。可选实施例可以被认为具有一个中间节点和三个中间节点。处理增益限制了可以有效使用的中间节点的数量。
在一个最优实施例中，第一个中间节点是一个卫星子系统解码器。所接收的扩展频谱信号由卫星子系统解码器解码。该解码器使用卫星子系统编码作为第一解扩展编码。把未通过该卫星的编码解扩展的信号发送到卫星中其他子系统以便进行进一步处理。例如，其他卫星编码可以被用来把信息发送到在相同轨道平面或其他轨道平面中的卫星上。
在一个最优实施例中，第二中间节点解码器再次对在卫星子系统解码器处解扩展的信号进行解码。例如，此第二中间节点解码器可以是一个天线射束解码器。在这种情况下，解码器的输出被连接到多射束天线中的指定射束。该射束只发送通过该解码器的信息。各个解码器输出是当前使用的天线射束编码的函数。可以随时改变编码以便保持高度安全性，并且对系统的衰减裕量提供某些灵活性。
在一个最优实施例中，在正确的天线射束中发送解扩展信号和在此相同射束内的其他用户的信号。这些信号仍然是扩展频谱信号，但是不再出现用于路由的编码。频谱扩展的数量现在依赖于目的编码。
当最后一个中间节点已经接收并且解码扩展频谱信号时，过程600执行到步骤622。当附加的中间节点出现在一个路由中时，过程600执行到步骤616，而过程600迭代如图6所示。
在步骤622，源节点使用特定节点的目的编码接收扩展频谱信号并且把扩展频谱信号解码为消息信息。过程600在步骤630结束。
在本发明的一个最优实施例中，一个地面站既可以作为一个源节点又可以作为一个目的节点。由一个地面站接收和发送扩展频谱信号。
当在一个地面站上接收到扩展频谱信号时，把所接收的扩展频谱信号发送给至少一个地面站子系统解码器。该解码器把地面站子系统编码作为解扩展码。把所接收的扩展频谱信号发送给在此地面站中所有的地面站子系统解码器。把未经此地面站子系统解码器解扩展的信号发送给此地面站中其他的子系统进行进一步的处理。例如，其他地面站子系统编码被用于向卫星通信系统中的几个附近地面站中的一个发送信息。其他地面站编码被用于向控制中心发送信息。
在一个最优实施例中，地面服务器解码器把第一个解码器分级解扩展的信号再次解码。该解码器的输出被连接到此特定地面站所提供的指定服务上。只有通过解码器的信息才可被用于其他服务。解码器的一个或多个输出可被用于向PSTN提供信息。可以随时改变与通信系统中使用的其他编码类似的地面站编码，以便保持高度的安全性并且提供某些系统灵活性。
解扩展信号和针对这个相同服务系统的其他用户信号一起被发送给正确的服务系统。这些信号仍然是扩展频谱信号，但是不再出现用于路由的编码。频谱扩展数量现在依赖于目的编码。在PSTN信息的情况下，目的编码可以被用作识别PSTN用户的标识号。
通常，解码过程从扩展频谱信号的接收开始，而编码过程从需要发送扩展频谱信号开始。
可以从PSTN用户接收数据和通信信息。在这种情况下，地面站确定信息的卫星编码，天线射束编码和目的编码。如果地面站能够建立所需的扩展频谱链路，则地面站用路由编码扩展技术编码消息信息，并且向合适的目的节点发送该消息信息。
在可选实施例中，在地面站通过卫星网利用卫星网固有的传输能力向一个终端卫星发送消息信息和编码信息。在这个终端卫星中，编码信息被用来扩展消息信息以便可以向目的节点发送消息信息。
当一个诸如地面站的节点要发送信息时，该节点向通信卫星发送一个请求。这也可以是一个来自系统控制中心或在线处理过程的命令的结果。通信卫星和地面站共同建立它们之间的扩展频谱通信信道。
当通信卫星从地面站接收到建立一个扩展频谱通信信道的请求时，通信卫星或一个控制中心确定是否能够建立通信信道。当没有可用资源或过载时，不会建立通信信道。如果用户没有接入权限，则也不能建立通信信道。卫星与地面站进行通信以便设置通信参数和接入权限。卫星和地面站必须了解用于建立通信信道的数据格式化规则。建立消息队列和缓冲区以确保在链路严重过载时信息消息不会丢失。
可以使用一个通信卫星在卫星通信系统中提供附加资源，其中该通信卫星适于使用路由编码扩展和解扩展扩展频谱通信系统中的信号。在卫星之间不需要提供专门的链路。为了支持全球互连，经过修改的卫星可以取代现有位置上的卫星。
本发明的方法和装置通过使用编码路由允许增强扩展频谱通信系统的能力。针对各种任务可以优化使用扩展编码携带路由信息的方式，并且通过使用本发明提供的方法和装置的系统可以增加额外费用收益。
在上面参照最优实施例描述了本发明。然而，本领域技术人员会认识到，在不偏离本发明的范围的情况下可以对此实施例进行变化和修改。例如，虽然描述了一个使用指定数量的用于路由消息的编码的最优实施例，但是可以预想使用不同数量编码的其他系统。相应地，对本领域的技术人员来说是显而易见的其它变化和修改应当被包含在本发明的范围内的。
权利要求
1．在一个包括多个源节点和多个目的节点的通信系统中，在上述多个源节点和多个目的节点之间路由信息的方法，上述方法包括的步骤有用第一目的编码标识一个目的节点；建立从一个源节点到上述目的节点的第一路由，其中上述第一路由包括多个中间节点；确定用于上述第一路由的第一组路由编码，其中分别用一个路由编码标识多个中间节点的每一个中间节点，而上述第一组路由编码包括多个上述路由编码；用上述第一目的编码和上述第一组路由编码把上述消息信息的第一块编码成一个编码消息；以及发送来自上述源节点的编码消息。
2．如权利要求1所述的方法，该方法还包括的步骤有通过第一中间节点接收上述编码消息，上述第一中间节点位于上述源节点和上述目的节点之间；通过使用上述第一中间节点的路由编码把上述编码消息解码成第一解码消息；以及从上述第一中间节点发送上述第一解码消息。
3．如权利要求2所述的方法，该方法还包括的步骤有通过第二中间节点接收上述第一解码消息，上述第二中间节点位于上述第一中间节点和上述目的节点之间；通过使用上述第二中间节点的路由编码把上述第一解码消息解码成第二解码消息；以及从上述第二中间节点发送上述第二解码消息；由上述目的节点接收上述第二解码消息，上述目的节点是上述第一路由的一个终节点；以及用上述第一目的编码把上述第二解码消息解码成上述消息信息的上述第一个模块。
4．如权利要求1所述的方法，该方法还包括的步骤有用第二目的编码标识上述源节点；建立从上述目的节点到上述源节点的第二路由，其中上述第二路由包括多个第二中间节点；确定用于上述第二路由的第二组路由编码，其中分别用一个路由编码标识多个第二中间节点的每一个中间节点，而上述第二组路由编码包括多个上述第二路由编码；用上述第二目的编码和上述第二组路由编码把上述消息信息的第二个模块编码成一个第二编码消息；以及从上述源节点发送第二编码消息。
5．如权利要求4所述的方法，该方法还包括的步骤有通过第一中间节点接收上述第二编码消息，上述第一中间节点位于上述源节点和上述目的节点之间，是上述多个第二中间节点之一；通过使用上述第一中间节点的路由编码把上述第二编码消息解码成第一解码消息；从上述第一中间节点发送上述第一解码消息；通过第二中间节点接收上述第一解码消息，上述第二中间节点位于上述目的节点和上述源节点之间，是上述多个第二中间节点之一；通过使用上述第二中间节点的路由编码把上述第一解码消息解码成第二解码消息；以及从上述第二中间节点发送上述第二解码消息。
6．一个在包括多个源节点和多个目的节点的通信系统中，对地面站进行操作的方法，其中一个上述地面站适于确定在上述多个源节点和上述多个目的节点之间路由消息信息的路由编码，上述方法包括的步骤有接收一个在源节点和一个目的节点之间建立一个扩展频谱通信链路的请求；用第一目的编码标识上述目的节点；建立从上述源节点到上述目的节点的第一路由，其中上述第一路由包括多个第一中间节点；确定用于上述第一路由的第一组路由编码，其中分别用一个路由编码标识一个中间节点，而上述第一组路由编码包括多个上述第一路由编码；向上述源节点发送上述第一目的节点编码和上述第一组路由编码。
7．一种对一个通信设备进行操作的方法，其中上述通信设备适于使用路由编码解扩展一个扩展频谱通信系统中的信号，上述方法包括的步骤有在上述通信设备中接收使用一组路由编码编码的至少一个扩展频谱信号；向至少一个一级解码器发送上述至少一个扩展频谱信号；用上述至少一个一级解码器把上述至少一个扩展频谱信号解扩展成至少一个一级解码信号，上述至少一个一级解码器使用一个一级路由编码；向至少一个目的节点发送上述至少一个一级解码信号，上述至少一个目的节点把一个目的编码作为一个解扩展编码；向多个二级解码器发送上述至少一个一级解码信号；以及用上述多个二级解码器把上述至少一个一级解码信号解扩展为多个二级解码信号，上述多个二级解码器使用多个二级路由编码。
8．一种对一个通信设备进行操作的方法，其中上述通信设备适于使用路由编码解扩展一个扩展频谱通信系统中的信号，上述方法包括的步骤有确定一个目的节点的目的编码；确定从一个源节点到上述目的节点的一个路由；由上述源节点接收至少一个消息信号，向上述目的节点发送上述至少一个消息信号；用一个一级编码器把上述至少一个消息信号扩展为至少一个一级编码信号，上述一级编码器把上述目的编码作为一个扩展编码；确定从上述源节点到上述目的节点的一个一级路径编码，上述一级路径编码是上述路由的第一部分；以及用一个二级编码器把上述至少一个一级编码信号扩展成至少一个二级编码信号，上述二级编码器使用上述一级路径编码。
9．一个扩展频谱卫星通信系统，其中包括多个通信卫星，其中上述通信卫星适于使用路由编码扩展和解扩展上述扩展频谱卫星通信系统中的信号；至少一个地面站，其中上述地面站适于使用路由编码扩展和解扩展上述扩展频谱卫星通信系统中的信号；多个通信单元，其中上述通信单元适于使用路由编码扩展和解扩展上述扩展频谱卫星通信系统中的信号；以及至少一个控制上述扩展频谱卫星通信系统的控制中心。
10．一个用于扩展频谱卫星通信系统的通信设备，其中上述通信设备包括至少一个用于建立到通信单元的连接，到地面站的连接，和到通信卫星的连接的天线子系统；多个连接到上述至少一个天线子系统的收发器，上述多个收发器用于支持上述到通信单元的连接，上述到地面站的连接，和上述到通信卫星的连接；多个连接到上述多个收发器的解码器，解码器用于解码上述通信设备接收的扩展频谱信号；至少一个连接到上述多个收发器和上述多个解码器的处理器，上述至少一个处理器用于控制上述多个收发器和上述多个解码器，以及至少一个连接到上述至少一个处理器的存储器，上述至少一个存储器用于存储包含指令的数据。
全文摘要
在一个扩展频谱通信系统(100)中,使用扩展频谱路由编码提供从源节点(210)到目的节点(250)的信号路由。用指定编码标识源节点(210)和目的节点(250)。根据多级路径确定从源节点(210)到目的节点(250)的信号路由。不同的编码用于标识不同的路径级别。首先使用目的节点的目的编码扩展将被发送到一个定位在该目的节点上的特定用户的数据。用一个一级路径编码再次扩展该扩展频谱信号。另外,用一个二级路径编码第三次扩展该数据。在扩展数据传输期间,进行解码处理并且根据这些解码过程的结果路由解码数据。
文档编号H04L12/56GK1234928SQ98801043
公开日1999年11月10日 申请日期1998年4月28日 优先权日1997年7月23日
发明者詹姆斯·威廉姆·斯塔徒特, 威廉姆·乔·哈伯 申请人:摩托罗拉公司