专利名称：使用上行帧格式按需提供卫星带宽的系统用于平滑和减缓抖动并动态地改变争用信道与 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个用于向一条卫星上行链路按需提供带宽的系统。更具体地说，本发明涉及一个按需提供带宽的系统，它使用一个动态数目的争用信道，各卫星终端可以使用这些信道来请求带宽，在星上对各项带宽请求进行排队，以及一种有助于平滑与减缓抖动的帧格式。
背景技术：
在一个卫星通信系统中，按需分配带宽(BOD)是有利的，因为它能更有效地使用卫星的上行链路资源，并相应地增加上行链路容量以及可用带宽。在确定一个卫星通信系统的效益时，带宽效率，特别是上行的带宽效率，是一个重要因素。当上行效率接近100％时，通常下行效率就成为一个问题。
已经提出了多种BOD卫星通信系统。在一个常规的BOD卫星系统中，由系统操作员配置一个预分配数目的争用信道和数据信道，并且这是一种永久性的分配，直到它们被重新配置为止。由于对各争用信道的需求可能发生变化，所以这样一种设计是不利的。由于当对各争用信道的需求降低时，各争用信道可能被用于数据业务，所以使用这样一种设计的一个卫星通信系统对上行带宽的使用是低效率的。
其他常规的BOD类型的通信系统仅支持恒定比特率的各项请求。请求一个恒定比特率的各用户终端被分配一条数据信道的各永久部分，直到该用户终端请求终结此次分配为止。一个用户终端需要上行带宽，用以发送一个文件，因此请求一个确定的比特率，发送该文件，并且随后发送一条解除分配消息，以终结此次分配。由于为了建立和解除分配各临时信道，增加了消息量，只能适用于较小突发脉冲性的通信业务，所以这种方案是不利的。
常规的按需分配带宽的通信系统响应于一项带宽请求，通常经由一次单独的分配来分配带宽。因此，若全部的带宽请求不能被满足，则用户终端必须提出各项附加的带宽请求，以便获得针对前面的各次带宽请求中未满足的部分的一次分配。
因此，需要这样一种BOD通信系统，它能有效地处理各种按高低排序的比特率请求的分配和解除分配，以及针对较大突发脉冲性的通信业务的各项容量型请求。还需要这样一种BOD通信系统，它能克服上述各常规系统的其他缺点，例如将各信道动态地用于各数据信道或各争用信道。还需要这样一种BOD通信系统，它能更有效地填充各上行数据信道，使之适应临时的比特率请求，即，针对各项突发脉冲性业务的各项容量请求以及恒定比特率的各项请求，并提供不同等级的业务质量。还需要这样一种BOD通信系统，它能产生多种带宽分配，以便在一个周期性的基础上满足一种带宽请求，而不是向一个正在请求的卫星终端提供当时可用的不管什么带宽并要求该卫星终端去重新请求该项带宽请求中已分配的部分。
本发明的概要借助于本发明的卫星通信系统，上述各种BOD通信系统的缺点得以克服，并且许多优点得以实现。一个卫星载荷与各卫星终端配合工作，以便动态地将各上行信道用作各争用信道或各数据信道。随着数据信道使用率的降低，各争用信道的数目将增加，使得对上行带宽出现峰值需求时，能有更多的数据信道可供使用。
根据本发明的一个方面，各卫星终端被编程，以便向卫星载荷发送各项速率请求或各项容量请求。卫星载荷处理各项带宽请求，并经由一次下行小区广播，向各卫星终端分配在各上行帧中的各时隙。
根据本发明的另一个方面，各卫星终端被编程，以便根据一种或多种编号方案，将经由该卫星接收的各时隙分配转换为在一帧中的其他各时隙的位置。各种编号方案被这样选择，使得各分组在时间上尽可能均匀地分布于一个上行帧中。相应地，使用一种编号方案可以限制抖动，减少切分并使去切分变得不复杂。由于卫星在每一个上行帧中的各时隙上处理各分组，所以在卫星上的处理效率也得以提高。
根据本发明的又一个方面，卫星载荷对各项带宽请求进行排队并且在一个周期性的基础上作出部分的分配，直到每一项请求都被完全地满足为止。
提供了一种从一个卫星终端向一颗卫星发送时分复用数据的方法，该方法包括下列各步骤(1)向卫星终端提供至少一项命令，当卫星终端在含有按照一种选定顺序的多个时隙的一帧进行发送时，该项命令表示至少有一个时隙符合于一种时隙重新排序方案，该时隙重新排序方案被这样选择，使得它能在一种非顺序的次序中，对在该帧中的多个时隙进行重新排序；以及(2)根据选定的顺序，将在该命令中的各时隙转换为在该帧中各自的时隙。该时隙重新排序方案被这样选择，使得它能从各自的卫星终端中将数据分布到至少一帧中的各不同时隙。
还提供了一个按需分配带宽的通信系统，包括(1)一个处理器；(2)被连接到该处理器的多个队列，该处理器可以对该队列进行写入和读出操作；(3)一个接收装置，用于从各卫星终端接收各项带宽请求；以及(4)一个发送装置，用于向各卫星终端发送经由该处理器产生的，涉及信道分配的各项命令，由各卫星终端发送对应于在各帧中的各时隙的各项信道分配，各卫星终端被配置以接收各项信道分配。该处理器被编程，以便控制由各卫星终端使用的多条信道中的每一条的使用。各信道中的每一条被用作一条争用信道和一条数据信道其中之一。各争用信道允许各卫星终端发送各项带宽请求。各数据信道允许各卫星终端发送卫星终端用户业务。该处理器使用它的各队列来存储各项带宽请求，根据各项带宽请求以及一种带宽分配算法来分配在多条信道中的各时隙，以及经由该发送装置来发送各项信道分配，以便由各卫星终端在一个后继的被指定的上行帧中使用。处理器将未被分配给任何卫星终端的各时隙用于各争用信道，使得各争用信道的数目根据各卫星终端对多条信道的需求动态地发生改变。
该处理器使用针对每一条信道的各队列来存储高和低优先等级的各项速率请求，以及高和低优先等级的各项容量请求，还有一种带宽分配算法，用于确定各队列的预清空，以及分配的各优先等级。
诸附图的简要说明从下面结合诸附图的详细说明中，本发明的各个方面，优点以及各种新颖的特征将变得更易于了解，在其中
图1表示根据本发明的一个实施例的卫星通信系统，它被构成用于按需分配带宽，使用多个高增益点波束以及星上分组路由(选择)；图2表示根据本发明的一个实施例而构成的一个卫星载荷以及各卫星终端；
图3表示根据本发明的一个实施例的一个卫星通信系统中的各上行波束以及各下行波束；图4表示根据本发明的一个实施例的上行信道划分；图5表示根据本发明的一个实施例的在系统定时中的一个上行帧；图6,7,8和9表示根据本发明的一个实施例的，用于各上行帧的时隙编号方案；图10表示根据本发明的一个实施例的，在一帧中的连续的各时隙。
在所有的附图中，相同的参考数字将被理解为针对相同的零件或部件。
诸实施例的详细说明1．卫星系统纵览参看图1，本发明的宽带多媒体卫星系统10最好使用一颗或多颗地球同步轨道(GEO)卫星20，并提供宽范围的用户数据速率，同时在一种按需分配带宽(BOD)的基础上提供服务。系统10使用最新一代大功率卫星，使用星上数字信号处理，多个高增益点波束，以及星上分组路由(选择)。宽带多媒体卫星系统10最好能够在一种点对点(PTP)的传输模式中支持至少每秒10吉比特(Gbps)的用户数据。经由廉价的超小孔径终端(USATS)，以下称为卫星终端(各ST)40，向用户提供各种服务。如图2所示，一个ST 40可以是一个终端用户ST或者一个网络ST(NST)。宽带多媒体卫星系统10最好运行于分配给Ka波段固定卫星业务(FSS)的30/20 GHz Ka波段频谱。通过在相邻的各轨道间隙中增加卫星的数目或者在相同的轨道间隙中增加运行于不同频率的卫星的数目，以保证将来的系统扩展，就能使系统的容量变为可伸缩的。
宽带多媒体卫星系统10是一种基于分组的传输系统，它能提供按需分配带宽(BOD)连接，支持语音，数据，视频，以及其他各种交互和应用，例如交互式数字通信和高速因特网/(HSI)接入。小尺寸终端和高吞吐量的组合使得宽带多媒体卫星系统对于从大中型公司和其他机构到各种小企业，以及消费者/SOHO(SOHO小型办公室或家庭办公室)用户的广大用户变为有用。每个单独载频所支持的原始数据速率最好是16.384Mbps(8E1),2.048Mbps(E1)，以及512kpbs(E1/4)。还向经受大的降雨衰落的各终端提供一个128kpbs(E1/16)的后退模式，从而向低端类型的终端提供改进了的可用性。与地面网络(例如公共交换电话网络(PSTN)，各种蜂窝网络以及各种公司数据网)的接口允许跟现有的通信系统基础设施实现无缝集成。
如图2所示，提供了一个网络运行控制中心(NOCC)，以执行多种操作，例如验证各ST是否已被授权使用系统10的资源，并支持按照时间表顺序的各种连接和BOD业务。系统10还支持不需要NOCC介入的无连接业务以建立呼叫。对于一次面向连接的呼叫来说，一个卫星终端(ST)跟NOCC进行通信，以便接收各令牌，用以向该载荷请求上行带宽。在这种连接模式中，NOCC可以确定是否有足够的带宽可用于满足ST的各项请求。对于一次无连接的呼叫来说，一个ST直接地跟载荷21进行通信，不必首先使用一项争用信道请求从NOCC那里获得授权。
介于常规的FSS系统以及宽带多媒体卫星系统10之间的基本差异在于宽带多媒体卫星系统载荷21的再生性质(图2)。在一个常规的FSS卫星系统中，一个单独的波束典型地服务于该卫星覆盖区域。从一个中央集线站发送的信息被卫星所接收，并向处于该预定目的地以内的所有用户终端广播。各用户终端通过卫星向集线站返送它们的所希望的目的地。因此，卫星简单地起着中继器的作用。各种网状连接(即，用户终端到用户终端的各种连接)通常必须通过产生附加延迟的集线器进行传送，上述附加的延迟是由于所需的双跳而产生的。
然而，如图1所示，在本发明的宽带多媒体卫星系统10中，上行(链路)使用例如大约112个点波束，它向地理上分布于该卫星覆盖区域以内的各上行小区22提供覆盖。系统10备有一个卫星载荷21，它能将波束内路由跟一种广播能力组合在一起。每一个上行小区22最好运行于一种具有4个小区重复使用图形的固定的极化方式，以便使容量密度最大化。如图3所示，各下行覆盖将每一个上行蜂窝小区22再划分为7个微蜂窝24a到24g。各下行微蜂窝24能够在任何一种极化方式下工作，但在操作中，除了在存在一个高的入呼容量需求的区域以外，它都被分配一种单独的极化方式。这就使卫星20得益于在点到点(PTP)传输中每一束下行波束中可用的峰值增益。
此外，卫星20不同于各种常规卫星之处在于，由卫星载荷21对用户数据或宽带多媒体分组进行处理并按路由传送。因此，卫星载荷21承担了交换与路由的大部分责任，而以前在常规的FSS系统中，这是委托给中央集线站的网络控制装置去做的。
宽带多媒体卫星20的主要传输功能不是向整个覆盖区域广播一个已接收的宽带多媒体分组。当运行于PTP模式下时，本发明的卫星载荷21从一个上行小区22接收一个分组，并将其按路由传送到在其中仅有一个目标卫星终端(ST)40的下行蜂窝小区24。载荷21还能够将一个分组复制和按路由传送到多达40个多下行小区24，用于点到多点(PMP)应用。卫星载荷21还能在不复制的情况下支持PMP应用。在一个下行微蜂窝小区24里面的每一个ST40从载荷21接收所有的宽带多媒体分组，并仅处理其中发往该特定的ST40的那些分组。例如，对于运行于北美的一个系统10来说，每一颗卫星20都有能力向大陆美国(CONUS)，阿拉斯加，夏威夷加拿大的预定义部分以及被选定的拉丁美洲城市发送宽带多媒体分组。最好有两个CONUS广播波束(每一个对应于一种极化方式)，以便能同时覆盖卫星覆盖区域的全部或一部分。系统10还可以被配置成向在小区22里面的所有各ST发送各分组，即，小区广播。
在卫星20上的载荷21包括接收天线，用于从各上行小区22接收各上行波束(例如波束106)，以及各下变频器(例如Ka波段下变频器120)，用以对所接收的各信号的频率进行下变频，以便通过一个交换矩阵(例如快速分组交换(FPS)14)进行处理。FPS14根据需要将可变数目的解调器(在图2中用RF/Modem单元18来表示)连接到每一个上行单元22。
继续参看图2，根据本发明，载荷21最好包括5376条E1信道，或者它的等效物，例如，用于E1/4,E1，以及8E1传输的各种多速率解调器。FPS14在各可变速率调制器(例如调制器24)中交换各解调器的输出，上述各调制器也被表示为RF/Modem单元18。FPS14最好是一种每秒10吉比特(Gbps)的异步传输模式或ATM类型的快速分组交换。提供了一部载荷控制计算机(PCC)12，以执行BOD和各项载荷管理操作。Ka波段直接输入/输出(I/O)调制器产生跳频波束(例如442Mbps跳频波束)，它跟各广播波束(例如两个147Mbps广播波束)一起进行时分复用。根据需要动态地确定每一个下行小区24的可控延迟时间。提供一种带通配置，使得卫星20作为一个弯管式应答器来使用，其覆盖区域是可调整的。还备有一组发射天线，它能产生例如24个波束，并且被连接到各调制器或带通电路的输出端。
由于本发明的宽带多媒体卫星系统10能获得高的链路可用性以及低的分组丢失率，所以它是有利的。例如，已经实现典型地高于99.7％的可用性，同时端到端分组丢失率典型地优于百万分之一。本发明的宽带多媒体卫星系统10的另一个好处是向具有较高需求的区域动态地分配资源的能力。卫星20在各上行小区22中提供在卫星载荷21中的解调器资源的灵活的分配。这种灵活性使得系统10经由NOCC28具有一种容量规划功能，以适应相对短期(例如几个小时)的以及长期的容量需求变化。
如图4所示，上行(链路)利用一种FDMA TDMA信号格式，每一个ST都在一个已分配的频率(如50所示)以及时隙(如52所示)中进行发送。上行用户数据分组使用3种支持突发脉冲模式中的一种，例如每秒521千符号(ksps)，每秒2.08兆符号(Msps)，或者16.67Msps的各信道，分别如54,56和58所示。最好是每颗卫星20总共使用16个子频段，并且每一种极化方式具有8个子频段60，如50所示。可以向每一个上行小区22分配一个或多个子频段60。根据突发脉冲模式，一个子频段60最好能适应下列各种传输容量24个E1信道56，或者3个16.67Msps信道58或者96个E1/4信道54。分配到一个特定的上行小区22的所有子频段都具有相同的极化方式；因此，在小区22中的各ST40都被配置为相同的极化方式。根据来自该小区的各ST的预期通信量将0到8个子频段60分配到每颗卫星20的每一个上行小区22。因此，能够分配到一个给定的上行小区22的最大容量最好是8个子频段60，它对应于192条E1信道。为了避免干扰，一个给定的子频段不会分配给地理上相邻的各上行小区22。
根据本发明，支持3种下行传输模式。一种点到点(PTP)模式在各ST40之间提供网状连接。广播模式(例如一种CONUS广播模式)被用来向位于一个选定的地理区域(例如CONUS)的各ST40广播信息。信标模式被用于系统同步。PTP模式的其他用法包括多点广播或者将分组复制并发送到多达40个位置，以及小区广播(即，将分组向7个下行小区24的集团或1个上行小区22进行广播)。宽带多媒体卫星下行结构具有在PTP以及CONUS广播容量之间灵活地分配整个系统容量的能力。通过改变下行链路处于PTP模式的时间相对于处于广播模式的时间的百分比，就能调整介于PTP模式与广播模式之间的容量分配。
参看图2中的信标与定时方框32，信标模式通过在使用各下行时隙之一的下行帧中，每3ms发送一组1/3速率二进制相移键控(BPSK)伪随机噪声(PRN)序列来实现系统同步。该信标使用一种被设计用来适应系统10的整个覆盖区域的波束图形。
每一个下行帧最好将3ms划分为138个时隙，他们被PTP,CONUS，以及信标发送所共享。PTP和CONUS的传输速率分别为400Mbps和133 1/3Mbps。每一个PTP突发脉冲占用一个时隙，而1/3速率的CONUS突发脉冲则使用3个时隙。因此，介于PTP和CONUS之间的通信量的划分可以按照3个时隙的增量加以改变。
下行(链路)最好包括一组多达24个独立和同时移动的高速率(400Mbps)TDM载频。每一个TDM载频都包括一个给定地理区域的用户通信量。在每一个下行时隙时间(21.73μs)中，24个载频的集合可以被重新导向一次，以服务于一个不同的下行小区24。可供选择地，来自24个TDM载频的可用功率被用来产生2个TDM载频其中之一，后者服务于一个CONUS广播形状波束，并且工作于一种133 1/3Mbps(即，400/3Mbps)的低速率模式。
为了实现BOD接入技术，宽带多媒体卫星10使用分组化的传输。当一个宽带多媒体卫星分组通过卫星载荷从一个ST40发送到另一个ST40的过程中，经历了多次变换。在一个ST里面，用户数据首先被划分为各宽带多媒体卫星分组，连同前向纠错，接入控制安全签名，以及同步数据一起，被用来形成各上行突发脉冲。然后，在所分配的频率和时隙上，将各上行突发脉冲发送到卫星20，如同上面参照于图4所说明的那样。
在接收到一个突发脉冲时，必要时，卫星载荷21对各宽带多媒体卫星分组进行解码和纠错。随后，检查各分组有无接入控制签名，以保证它是从一个已授权的ST40发送过来的。若该突发脉冲是有效的(即，经过鉴权并且没有差错)，则各该分组被抽取并按照路由被传送到适当的目的地。在每一个分组的报头中所包含的一个卫星路由字段被载荷处理器21用来确定个该分组被传送到哪一个下行小区24。各分组经过包装进入一个下行TDM突发脉冲结构并在下行(链路)上进行发送。
目标ST40对按地址发送到它的小区24的突发脉冲中的所有下行分组进行处理，并从中抽取各宽带多媒体卫星分组。该ST检查在每一个分组里面的地址信息，并决定对该分组是否应当作进一步的处理。若该分组按地址被发送到该目标ST，则它们被重新组合为一个用户数据的分组，并且被送往该用户的应用项目。
参看信标与定时单元32，使用由航天器(即飞船)周期性地广播的卫星信标并结合一天中的时间(TOD)消息来维持系统同步。该信标使得在各ST40以及卫星载荷21之间实现时间与频率两种同步。在ST40中从已恢复的PN时钟导出介于ST40以及卫星载荷(参考)之间的频率对准。从1.56秒信标节拍产生定时信号。在卫星20上维持TOD，并且该卫星在信标节拍的前半部向所有的微蜂窝小区24发布这条消息。在节拍的边界处，每一个ST都用新的数值来更新它的一天中的时间。
宽带多媒体卫星终端(节点)利用适当类型的载频来支持该项应用的数据速率需求。通过由NOCC28发布的各项命令，卫星20可以被配置成支持在每一条上行(链路)22上的所需的突发脉冲模式。精确的配置以及资源量取决于业务环境，并且可以按照业务条件的支配进行重新配置。除了仅接收的终端以外，起码来说，所有的ST40最好都支持512ksps的突发脉冲模式。
如上所述，本发明的系统10支持无连接的和面向连接的各种呼叫。对于一次面向连接的呼叫来说，ST40跟NOCC28进行通信以接收各令牌，用以向该载荷请求上行带宽。在这种连接模式中，NOCC28可以确定是否有足够的可用带宽来满足ST的各项请求。对于一次无连接的呼叫来说，ST40直接地跟载荷21进行通信，而不必首先从NOCC28那里获得授权。ST首先向载荷发送一项争用信道请求以便获得上行带宽。载荷PCC12随即向该ST发送一个分配以及一个功率测量值，令ST调整其上行功率。载荷21从ST那里接收各分组片段，验证其中所提供的签名，排定各分组进行下行传输的顺序，并且随后将它们发送出去。
2．上行帧结构如同前面结合图4所说明的那样，针对各数据信道的3种速率的上行帧结构(即，分别各为512kbps,2Mbps，以及16Mbps的各信道54,56，和58)最好含有一个96ms的帧104，各具有32个3ms的时隙106，如图5所示。例如，前面所讨论的后退模式对128kbps信道来说，使用每帧8个时隙。各ST可以将3ms的分组的突发脉冲送进每条信道的每一个时隙，以便由卫星载荷21进行处理。在一个时隙之内的各分组的数目随速率而改变。例如，在一条512kbps的信道上，一个3ms的突发脉冲含有两个分组，在一条2Mbps的信道上含有8个分组，而在一条16Mbps的信道上则有64个分组。下面参照于512kbps(1/4E1)速率的上行(链路)对本发明进行说明。需要理解的是，针对2Mbps(E1)以及16Mbps(8E1)的上行(链路)设计也与此相同。
对各数据信道来说，根据本发明的各时隙位置的编号最好是如图6所示那样。为了说明的目的，该帧被描述为一个8行的矩阵，每一行分别具有4个时隙。在一行中的各时隙在时间上是连续的，各行都是这样。对于低于全速率的用户来说，这种编号方案允许在一帧104之内将各时隙106在时间上分布得更均匀一些。由此在各上行信道之间减轻抖动以及使通信量趋于均衡。可以使用多种不同的时隙编号模式，以便在各信道之间使通信量分布得更均匀，如图7,8和9所示。
根据本发明对各ST40进行编程，对根据一种编号方案而分配的各时隙号码进行转换(例如，编号方案之一示于图6-9)，以减少抖动，并对连续编号的各时隙提供均衡，如图10所示。这样的转换允许使用所分配的各时隙将各分组按照正确的顺序发送到目标ST那里。例如，若一个ST40被分配有时隙0到3，则该ST在图10所描述的每个编号方案中，在时隙0,8,16和24发送它的各分组。相应地，所发送的各时隙被分布于帧104之中。使用编号方案允许对原始的ST使用更简单的命令，如同对它所使用的那些时隙一样。换句话说，一个ST可以在图6的每个方案中使用前头4个连续的时隙，这较之在一项时隙分配命令中提供每一个时隙号码(即,0,8,16和24)是更为简单的。由于时隙编号方案避免了在一帧的所有信道中各时隙号码的不均匀使用，所以它同样是有利的，由此基本上在整个帧周期中促进了卫星对各分组的处理，不管通信的负荷和类型如何。若不使用这样一种编号方案，则每一个帧周期中的前半部分(即，时隙0-15)可能比一个帧周期中的后半部分的各时隙更频繁地被使用。
为了在一个96ms的帧中，使所有信道的通信量趋于均衡，例如，使用了4种不同的编号方案(例如，图6-9)。当该信道被配置时，由NOCC28向每一条信道分配4种模式中的一种。NOCC28可以这样来向各信道分配各种模式，使得平均来说，在上行帧的任何3ms时隙中所发送的分组数目大致上等于在该帧的任何其他3ms时隙中所发送的分组数目。因此，该NOCC将16Mbps信道的四分之一分配给每一种模式，将2Mbps信道的四分之一分配给每一种模式，其余类推。
3．上行各波束和各信道如上所述，并参照图2的RF/Modem单元18，卫星20具有多个上行解调器(例如，224个解调器)。每一个上行解调器最好支持3条16Mbps信道58的等效物。每一条16Mbps信道可以被配置为一条单独的16Mbps信道58或者8条2Mbps信道56，如图4所示。若配置为8条2Mbps信道，则其中的每一条都可以被配置为一条单独的2Mbps信道56，或者4条512kbps信道54。因此，若所有信道都被配置为512kbps信道54，则卫星的(通信)容量为21,504条信道。一根上行波束22最好需要至少一个上行解调器。为了带宽控制的目的，最好考虑在一根上行波束22中，由一个解调器来处理各信道的集合。
在系统10中，最好使用两种类型的上行信道，即，各争用信道和各数据信道。一条信道在任何一段时间内，只能被配置为一条争用信道或者一条数据信道，而不能在同一时间被配置为两种信道。换句话说，各上行信道最好运行于两种模式中的一种，即，作为一条争用信道或者一条保留信道。卫星载荷21通过多点广播向处于上行波束中的每一个ST发送各信息分组，以说明上行信道的配置，包括哪些信道是争用信道，哪些信道是保留信道。争用信道最好运行于512kbps的速率。
当一个ST使用一条争用信道时，该ST例如将一个3ms，两个分组的突发脉冲发送到该信道的一个随机时隙之中。若没有其他ST向相同的信道和时隙发送一个突发脉冲，则卫星载荷21能够处理该分组，并在该突发脉冲中提供该分组。若在相同的信道和时隙中有两个或多个ST发送分组并发生一次冲突，则载荷21仅能处理和提供一个分组，而其他突发脉冲将被丢失。载荷21还有可能无法处理和提供每一个分组。各ST不从卫星载荷21接收关于它已经处理一条争用信道突发脉冲或该突发脉冲已经丢失的直接肯定消息。各ST通过等待来自(向其发送各分组的)卫星载荷21,ST或最终用户的一个响应，来确定被发送到一条争用信道的数据已经被处理。
各ST可以将各争用信道用于控制目的，以便将各分组送往PCC12或在NOCC28处的一个系统ST(SST)，或者，若得到授权，用于通信目的，将用户数据分组送往另一个ST。某些512kbps的信道可以被分配仅用于数据分组争用，而其他512kbps信道则可以被分配用于控制或各数据争用突发脉冲。
各争用信道还被ST40用于向卫星20中的BCP14提出各项带宽分配请求。由BCP14根据在其队列中的各项请求，周期性地进行带宽分配。在进行分配之后，BCP将任何全部地未被分配的各数据信道转移为各争用信道。例如，各项分配被填入一条下行(链路)，向处于一根上行波束之中的所有ST40进行多点广播。这种多点广播或小区广播还指示在波束22中针对一个特定帧可用于ST40的任何附加的争用信道(除了已配置的各争用信道以外)。NOCC28最好在所有解调器当中将所有信道配置于所有上行波束之中，其步骤如下(1)配置上行速率；(2)配置时隙编号方案；以及(3)配置每一条信道的使用(例如，监督的争用，BOD争用，数据争用，数据，或不可用)。
假定服务于一根上行波束22的解调器被配置为512kbps速率的96条信道58，处于波束22之中的各上行信道按照下列方式被使用首先，最高编号的各信道被配置为一个已选定号码的各争用信道。各数据信道最好开始于最低编号的各信道。除了已配置的各争用信道以外，所有信道均可用于BOD分配。通过开始于第1数据信道，来进行各项带宽分配或各项分配。任何未分配的各数据信道都被转移为临时的(即，对一帧来说是临时的)各争用信道。
根据在系统10中所使用的频率再利用规则，对一种给定的大气层信号恶化来说，各ST以接近最佳的功率电平来发送数据。各ST以及卫星载荷21都使用一种上行功率控制算法(ULPC)，由此各ST从卫星接收反馈信号，以实现一种闭环类型的功率控制。当各ST首次请求带宽时，对控制环路提供一个可能是不精确的初始条件，以确定用于发送的初始功率。经由一条争用信道来发送各项带宽请求。ULPC算法在各争用信道上提供了不同于速率与容量信道的性能。为了解决上行功率的不精确性，在各争用信道上最好采用频率使用的约束条件。当一个ST在一条争用信道上以大功率发送数据时，就出现有关类型的干扰，并对以适当的功率电平发送数据的一个ST产生干扰。通过将相邻的隔离小区的各争用信道设置为共用频率，由于各争用信道不影响速率与容量通信性能，所以可能出现附加的干扰。
4．各项速率请求各项速率请求指定在每一个上行帧104中的时隙106的数目，一个ST40需要满足用于面向连接的通信的各种上行链路需求。一次速率请求导致最好是每帧恒定数目的时隙的分配，各时隙在时间上的分布应当尽可能地均匀，使得ST能够用来按照一种恒定的速率发送各分组。每一帧最好具有最多为32个时隙(图5)。一项速率请求指定每帧从1到32个时隙。一个充分的16Mbps,2Mbps，或512kbps用户请求所有的32个时隙。一个8Mbps,1Mbps,或256kbps用户请求每帧16个时隙,其余类推。正在请求的ST在每帧中得到上行链路容量的一个恒定的分配，直到由ST经由一条发往卫星的解除分配消息取消该项请求为止。每帧的发送速率分配允许PCC12在一条信道中移动速率分配各时隙，或者将上述时隙转移到另一条信道，以实现各项速率分配的去切分。一次速率请求至少具有下列信息(1)一个ST源地址(例如，ST源标识以及上行波束标识)；(2)请求的类型(即，速率请求)；(3)每帧104所需的时隙106的数目；(4)已在队列中的(任何一种)信道速率(例如，指定512kbps,2.048Mbps，或16.384Mbps，或者信道，各时隙，等等)；(5)请求的优先等级；以及(6)安全信息。
各项速率请求(数据)被放置在BCP存储器16里面的数据信道Q1或Q2之中。正在请求的ST40接收一种周期性分配(或分配)，后者指定信道，起始位置，以及时隙数目。在每一次分配中，一个ST40被分配相同的信道和起始位置，除非它被通知在信道和/或位置上发生了改变。当一个ST提出一项附加的请求(速率或容量)并且被移动到一个新的信道和/或位置，或者当为了去切分而重新对准时，发生改变是必要的。
各项速率请求被排队，准备送往第1数据信道，直到它的容量被填满为止，然后送往第2数据信道，其余类推。各项速率请求以这样一种方式被填充，使得它允许未进行速率分配以及未进行容量分配的各数据信道都被转移为各争用信道。
针对一种速率分配的初始带宽请求最好仅送往一条争用信道；然而，用以对一项速率请求进行解除分配的消息可以，并且最好是在被解除分配的速率请求的范围内发送。BCP16通过下列两种方式其中之一来确认各项速率请求，即，一条速率分配消息或者一条速率拒绝消息。来自ST40的速率释放(或解除分配)消息被卫星20所确认。若在一段选定的时间间隔以内，ST得不到对于一项速率请求或速率释放的响应，则它将重发该消息。若一个ST接收到对一项速率请求的请求拒绝响应，则它在经过一段选定的时间间隔之后进行重试。当不再需要速率请求时，最好由ST将其解除分配(释放)。
通过发送指定不同的每帧时隙数的另一项速率请求，就能增加或减少各项速率请求。使用来自原始速率请求的一种分配来发送这项新的请求。若该项请求可以被许可，则ST接收一条接纳消息；否则，ST接收一条拒绝消息。在BCP16成功地处理新的速率请求之前，它对原始速率请求不进行解除分配。
一个遇到降雨衰落的ST，或者没有接收到采用该分配的小区广播消息的ST，一直在进行等待，直到它接收到指定其开始发送的分配的下一次小区广播时为止。后退或前进到具有不同信道速率的一条信道的一个ST使用一项原始速率请求，即使该ST已经具有可用的速率并且正在排队等候另一个信道速率。当接收到后退速率请求时，BCP16抛弃已排队的速率。
5．各项容量请求各项容量请求指定一个ST在向另一个ST发送指定数目的分组时所需的上行时隙的数目。正在请求的ST在一个特定帧内接收一个或多个时隙的一种周期性的分配，直到所请求的全部时隙数目都已经被分配完毕为止。本发明的系统10确认在任何一段时间内，存在某些用于速率分配的的上行带宽的总和最大值，并且在一根上行波束的总的上行带宽的一部分可用于针对突发脉冲的分组型通信的容量分配。虽然在一段短的时间间隔中，可能会出现几个这样的时隙分配，可用于发送含有数百个分组(例如，各IP帧分装为各分组)的一个文件，但是一个容量分配被一个ST用来在一次单独出现的上行链路中发送一个或多个数据分组，(也是可行的)。
一项容量请求至少具有下列信息(1)一个ST源地址；(2)请求的类型(即，容量请求)；(3)请求的优先等级(即，高或低)；(4)所请求的时隙数目；(5)信道速率；以及(6)一项指示，说明这是否一项补充的请求，用以发送从上一次请求以来所接收的附加的各分组。
一个ST可以使用容量请求在上行链路上发送大量的数据，并且通过使用补充请求，在一段长时间内差不多连续地发送数据。例如，通过在上行链路上发送一条消息，提出针对上行带宽的各项初始容量请求，为了得到在一条争用信道上为发送各分组所需的多个时隙。若在初始请求已经被完全地测出之前ST接收到附加的数据，则通过使用前一项请求的一个时隙分配发送一条带内消息，来提出一项“补充的”容量请求。该补充请求是针对尚未提出请求的，为各分组所需的时隙数，包括用于被该项补充请求所置换的数据的分组。ST40备有一个补充请求定时器，其定时宽度大于也在其中安装的一个初始争用请求定时器(的定时宽度)。补充请求定时器(的定时宽度)最好等于将在下面讨论的分配定时器(的定时宽度)。当上行波束22已经被过分预定，并且有大量的时隙(即，一个大于或等于一个已配置的阈值的数目)已经处于所有数据信道的队列之中，这时，BCP16抛弃所有的补充请求。请求(消息)中的一个比特表示该请求是否一项补充请求。
响应于一项容量请求，BCP16最好在一个选定的毫秒数以内，分别在一个多点广播分配或确认分组中，向正在提出请求的ST发送一项分配或者发送一个确认信号。若在这个时间量以内没有接收到响应，则ST40可以在一条争用信道上再次请求。提供了一种附加的后退算法，根据它已经尝试去减少另一次冲突的似然度机会，来增加发送一个再次请求的随机次数。
确认信号被用来保证ST40接收到一次响应，若该请求被接纳，则在一个选定的毫秒数以内，减少在各争用信道上再次请求的数目。由于ST将分配定时器的数值用于各项补充请求，并且假定，除非定时器时间到，它都被接收，所以对各项补充请求来说，不提供确认信号。
接收一段确认信号或者一个多项分配的第1分配的一个ST40取消它的响应定时器，并设置一个分配定时器。当接收到每一项分配时，这个定时器被重新启动。若定时已到，则ST40就在一条争用信道上发送一项新的请求。
对于容量请求来说，在任何一段时间在BCP16中，每个优先等级或目的地最好只允许一项主动的请求以及一项派生的请求。例如，每个请求优先等级可以使用两个请求标识以及多达126个不同的目的地。然后，一个ST可以使用两个请求标识中的一个来发送一项初始的容量请求，使用另一个请求标识来发送一项派生的请求，并且交替地使用两个请求标识中的一个来继续发送各项派生的请求，直到它的全部数据都被发送出去为止。
在卫星20中的BCP16将各项容量请求放在低或高优先等级队列之中。各项容量请求保留在卫星20里面的一个队列之中，直到所请求的带宽已经被全部分配完毕或者在出现一次配置超时(例如，使用一个分配定时器)之后。
进入一条信道的低与高优先等级容量队列的各项容量请求的总数根据可用于容量分配的总容量，在队列中的每一项容量请求所需的时隙数目，以及各项延迟要求而改变。在队列中的各项请求数目的最大值是可配置的。
各项容量请求被均匀地分布于各可用的数据信道之中，这就是说，第1项请求被放在第1可用信道中排队，第2项请求被放在下一条可用信道中排队，依此类推。因此，若有10条可用信道，以及在同一时间帧内接收到10项容量请求，则从理论上来说，每条信道都被放进一项请求进行排队。各项请求在各信道中基本上在一个首尾相接的基础上进行排队。
处于正在尝试获得上行带宽的竞争中的各ST通过多种方法来保持公平性。例如，用于初始容量请求的一条争用信道被这样使用，使得每一个ST都具有基本上相等的成功机会。在出现适度重的通信量期间，来自各ST40的补充请求将被抛弃。这就为其他各ST成功地请求争用信道提供了一个较好的机会。其补充请求已经被抛弃的ST不在争用信道上发送另一项请求，直到它的分配定时器时间到为止。
在业务极端拥塞(如，所有的队列都最大)的期间，BCP16通过向在争用停产以的请求发送确认信号以及随后丢弃该请求来控制在争用信道上的再次请求的数目。诸ST40在分配时间期满之前不做出再次请求。
6．ST争用信道的使用现在来说明在一条争用信道上提出一项带宽请求(速率或容量)的一个ST所执行的各项操作。若该ST没有接收到BCP16针对下一帧的小区广播分配消息(即，它不知道附加的各争用信道)，则在仅由已配置的各争用信道所指定的各时隙位置的编号上，该ST将其带宽请求随机化。若这是一条信道(即，在一根上行波束中最高编号的信道)，则该ST从该信道的32个时隙位置中检出一个时隙位置。若该ST已经接收到一段指示针对下一帧的临时的附加争用信道的BCP小区广播，则它就在已配置的以及临时的各争用信道的所有时隙上，将一项BOD请求随机化。
7．各卫星请求队列如上所述，卫星具有一组用于各项带宽请求的队列。每一条上行信道，除了已配置的争用信道以外，最好具有4个队列。一个Q1队列用于各项高优先等级速率请求。在队列中的各项Q1请求的总和不得超过信道的容量。因此，在这个队列中，可以容纳一个512kbps的用户，两个256kbps的用户，等等。这些请求在每一帧中所获得的分配等于在速率请求中每一帧的时隙数目。在这个队列中的各项请求不会被任何其他请求预先清空。
一个Q2队列用于各项低优先等级速率请求。在队列中的各项Q1和Q2请求的总和不得超过信道的容量。这些请求在每一帧中所获得的分配等于在速率请求中每一帧的时隙数目。在队列Q2中的各项请求可以被一项新的高优先等级的速率请求预先清空，并从该队列中被撤消，或者被抛弃，或者被移动到另一条信道的Q2队列之中。
一个Q3队列用于各项高优先等级分组业务的容量请求。一项请求针对N个时隙编号。在Q1和Q2各项请求被分配之后，使用为该信道留下的带宽来处理这些请求。若Q1和Q2的总和等于该信道的最大容量，则各项请求不进入Q3进行排队。
一个Q4队列用于各项低优先等级分组业务的容量请求。一项请求针对N个时隙编号。在Q1,Q2和Q3各项请求被分配之后，使用为该信道留下的带宽来处理这些请求。若Q1和Q2的总和等于该信道的最大容量，则各项请求不进入Q4进行排队。可以为Q4配置一个最小带宽，使得每隔N帧Q4就在Q3之前被处理一次。例如，若Q4需要5％的最小带宽，则每隔20帧，Q4就被首先处理一次。
8．带宽控制处理器(BCP)上行分配算法在卫星20中的BCP16在每一帧中提出选定次数(例如，每帧一次)的速率和容量请求。BCP对未来的4帧作出带宽分配，以便对ST40进行下行排队和空间延迟。各ST40被分配在队列中为各项请求所需的带宽。在一条信道的Q1和Q2队列中为速率请求所需的带宽的总和可能等于，但不超过，针对该信道的一帧的容量。
现在来说明BCP16对在Q3和Q4(其中之一)中的各项容量请求的处理。队列Q3和Q4都是首尾相接的队列，这就是说，在这些队列中的各项请求中的每一项都得到被分配带宽的一个同等的机会。BCP16每次为在队列Q3或Q4上的一项请求作出带宽分配时，BCP就转移到用于下一次分配的队列上的下一次请求，其余类推。若有可用的带宽并且没有进入队列Q3，则BCP开始于队列Q3，并且仅处理队列Q4，除非为Q4配置了一个最小带宽，在这种情况下，Q4首先被处理。BCP尝试将一帧(即，最大值为32个时隙)中的所有未分配部分都分配给在队列Q3或Q4(即，队列Q3没有被使用)中的下一个ST。若ST的请求等于，或大于，在该信道中未分配的时隙的数目，则该ST被分配所有未分配的时隙。若该ST没有被分配所有未分配的时隙，则向队列中的第2个ST分配带宽，其余类推，直到所有的时隙都被分配完毕或没有提出更多的请求为止。BCP从为该ST或被分配时隙的ST请求的数目中减少所分配的时隙数，并且当处理过程重新开始时，将其指针移到队列中的下一个ST的位置上来。若一个ST的分配用完了所请求的各时隙，则该项请求从该队列中被撤消并且被抛弃。若这个时间超出ST所使用的分配定时器的数值，则该项请求就被抛弃。
9．各下行小区和BCP小区广播的各项消息BCP16将针对一根上行波束22的所有分配都纳入到一个或多个分组并对下行小区24(它对应于上行波束22)的中心子小区使用一种小区广播，以便向在波束22里面的ST40发送各时隙分配(消息)。每一个上行波束22都有一个对应的下行小区24，包括7个子小区24a到24g。举一个例子来说，一个下行突发脉冲等于12个分组的一个时隙。在某些间隔中，下行处理过程从一个下行小区的队列中占用12个分组，若队列中没有12个分组，则占用较少的分组，指向中心子小区24，并且向在一根上行波束之中的每一个子小区发送小区广播突发脉冲。
在卫星20中的BCP16每帧都在一条小区广播消息中向在一根上行波束22中的所有ST40发送不同的消息。上述各ST也处于同一下行小区24a,24b,24c,24d,24e,24f或24g之中。例如，在每一帧中的信息最好包括(1)响应于速率请求的速率分配或拒绝消息；(2)对经由各争用信道所接收的容量请求的确认信号；(3)响应于速率与容量请求，针对未来的一个指定的帧的各项时隙分配；以及(4)可用于未来的一个指定的帧的临时的附加的各争用信道的数目和载频。上述小区广播信息被装入一个下行分组之中，或者必要时装入多个分组之中，并且经由一个小区广播地址进行发送，上述分组将被处于一个下行小区之中的所有ST40所接收。
10．BCP分配BCP将在同一下行波束24之中获得分配的ST的所有分配都装入一段或多段小区广播消息之中。该消息的公共部分包括对其实行分配的上行帧，以及为所有各ST40所使用的其他信息。该消息的分配部分最好具有3段，即，各临时争用信道，各项速率分配，以及各项容量分配。
速率分配段包括各种具体的分配，最好具有下列信息(1)上行信道；(2)在该帧中的时隙起始位置(即，时隙0-31其中之一)；(3)相邻时隙的编号小于1；(4)优先等级；以及(5)时隙编号图形。容量分配段包括各种具体的分配，最好具有下列信息(1)ST源地址；(2)上行信道；(3)突发脉冲起始位置(即，时隙0-31其中之一)；(4)相邻时隙的编号减1；(5)一项指示，表明它是否对该项请求的最后一次分配；(6)优先等级(即，高或低)；以及(7)时隙编号图形。
11．广播消息协议BOD要求ST40以及卫星20都具有一个消息交换和事件定时器以便保持同步。现在说明用于速率请求的协议。首先，ST40在一条争用信道上发出一项速率请求，并启动其响应定时器。若卫星20接收到该项请求，则发出一项接受或拒绝响应。若ST40收到一项接受响应，则该速率就放在卫星20的队列之中。若ST40从卫星20接收到一项拒绝响应，则ST启动它的750ms重新请求定时器，并当该重新请求定时器到达预定时间时，发出另一项速率请求。若ST响应定时器到达预定时间，则该ST立即发出另一项速率请求，并启动它的响应定时器。
现在来说明速率解除分配协议。ST40使用为该速率而接收的最新分配来发送一条速率解除分配消息，并启动其响应定时器。若卫星20接收到该消息，则发出一条解除分配响应(消息)。若ST40没有接收到一条速率解除分配消息，则它的响应定时器时间到，并且它使用为该速率而接收的最新分配来向该卫星发送另一条速率解除分配消息。该ST还启动它的响应定时器。
现在说明用于各项容量请求的协议。ST在一条争用信道上发出一项容量请求，并启动其响应定时器。若卫星20接收并接纳该项请求，则它向ST发出一段确认信号，或者一项分配。若ST40接收到该确认信号或分配，并且该分配不是针对所请求的全部时隙，则ST启动它的分配定时器。若ST在其响应定时器时间到之前没有接收到一段确认信号或一项分配，则它发送另一项容量请求并启动它的分配定时器。ST每次接收到针对其请求的一项分配，并且它不是针对该项请求的最后一次分配，则它将重新启动它的分配定时器。若分配定时器时间到，并且ST没有更多的分组待发送，则ST在一条争用信道上发出另一项容量请求，并启动其响应定时器。当ST接收到针对一项请求的最后一次分配并且它有更多的分组待发送时，它使用在该分配中的一个时隙去发送一项要求各附加时隙的补充请求，并启动它的分配定时器。
12．上行帧切分BCP16将一帧看作32个连续的时隙。如前所述，一个时隙编号方案最好如同前面参照于图6-9所说明的那样被使用。因此，当为一条信道分配各项速率请求时，BCP向在队列中的第1项请求给出在一帧中的开始于时隙0的第1组连续时隙。向在队列中的第2项速率请求分配开始于第1项请求的最后一个时隙的各连续时隙，并依此类推，直到所有的速率请求都被分配完毕为止。BCP执行类似于各项容量请求的处理过程。向在队列中的第1项容量请求给出在被分配的帧中多达32个连续的时隙，作为可用的和能用的时隙，接着，向在队列中的第2项容量请求分配下一组连续的时隙，并依此类推。这就差不多完全地消除了在一帧上进行解除切分的需求。当任何请求被释放(即，解除分配)时，一条具有4个128K速率分配的信道被自动地解除切分，并且当为下一帧进行分配时，对剩下的各项速率请求进行分配。
13．各项带宽分配带宽控制(BC)算法为上行帧进行每帧一次的分配，它大约相当于未来的2.5帧。它按照下列顺序来处理每一根上行波束，并对在队列中的各项请求进行分配(1)各项速率分配；(2)高优先等级的各项容量分配；以及(3)低优先等级的各项容量分配。
BCP16所等待的容量分配是一帧，而不是依次分配若干帧，比方说，10帧。在一条过分预定的上行链路中，不管使用多少个依次的帧，其结果都是在任何一段时间内最多只有一个可用的未分配的帧。已接收的第1项请求在预览中获得已分配的所有10帧。若在下一帧中接收到另一项请求，则在前面的帧中，10个待分配的帧已经被分配了9个。因此，只能向第2项请求给出第10帧，其余类推。在一个满负荷的系统中，除了在未来的预览中最远的帧以外，在一个每帧的基础上什么也分配不到。因此，具有小的预览是有利的。在各项好处中，一个小的预览间隔易于管理，并能较好地处理各种优先等级。在这个系统10中，取代一种最佳的一帧预览，可以使用一种两帧的预览，以限制在下行链路上的各项分配。
BCP16最好对各项容量请求进行排队并送出若干分配，以取代向正在请求的ST40给出当时可用的时隙，并允许该ST重新请求该项请求中的未分配部分。假定在一条过分预定的上行链路中有一帧准备在任何时间点上进行分配，由于在每一项请求中仅有一小部分可以在该项请求到达的瞬间被分配，所以不进行排队将导致各项请求的显著增加。这将使各争用信道过载(即，如果没有各项补充请求)，或者通过用各项补充请求取代数据来减少数据带宽。使用一种首尾相接的分配方案测出在队列中的每一个的分配，对各项容量请求连同若干其他请求一起进行排队将是更为有效的，由此以大约每400-500ms分配一次来满足所有的ST，直到所有的请求都得到满足为止。
本发明的另一个好处就是，当由于重的分组负荷使得各争用信道的数目趋于减少时，对作出各项aloha请求的ST的补充请求的公平性。在一条过分预定的上行链路中，BCP16尝试去填充该上行链路，并且对在同一时间进行竞争的ST表现出公平性。若在队列中已经有多于一个选定数目的请求，则BCP16将忽略各项补充请求。补充请求的发送者将进行等待，直到分配定时器时间到，以便发送一项新的aloha请求。
虽然以上参照于其中的一个优选实施例已经对本发明作了说明，但是人们应当理解，本发明并不局限于其中的各项细节。在前面的说明中，已经提出各种修改和替换的建议，并且专业人士将会遇到其他的类似情形。作者打算将所有这样的替换都纳入如所附的权利要求书所规定的本发明的范围之内。
权利要求
1．一种从一个卫星终端(40)向一颗卫星(20)发送时分复用数据的方法，所述方法包括下列各步骤向所述卫星终端(40)提供至少一项命令，向所述卫星终端(40)提供处于至少在每一帧(104)之中的多个时隙(106)，用于数据传输，并且所述命令根据一种时隙重新排序方案识别在一个第1顺序中的已分配的各时隙(106)的所述编号；以及根据所述时隙重新排序方案，将由所述命令所识别的所述各时隙(106)转换为在一个第2顺序中的每一帧(104)之中的对应的各时隙位置，以便在每一帧(104)之中分布所述已分配的各时隙(106)。
2．如权利要求1所述的一种方法还包括选择所述时隙排序方案的步骤，以便将来自各自的卫星终端(40)的数据分布到每一帧(104)的不同的各时隙(106)之中。
3．如权利要求1所述的一种方法，其中，由所述卫星终端(40)来执行所述转换步骤。
4．如权利要求1所述的一种方法，其中，所述提供步骤包括下列各步骤在所述卫星(20)从所述卫星终端(40)接收一项带宽请求；处理所述请求，以确定在每一帧(104)之中各时隙(106)的一种分配，上述时隙用于所述卫星终端(40)发送所述数据；产生所述命令，以表示根据所述时隙重新排序方案，在所述第1顺序中分配给所述卫星终端(40)的所述各时隙(106)；以及向所述卫星终端(40)发送所述命令。
5．在一个通信系统(10)中的一个按需分配带宽的装置包括一个处理器(16)，通过操作以产生各项命令，在各终端(40)中分配多条信道，所述终端(40)通过操作去处理所述各项命令，并根据所述各项分配来使用所述各信道；一部接收机(18)，用于从所述终端(40)接收各项带宽请求，上述终端(40)请求使用各信道，用以发送包括音频，视频和数据至少其中之一的终端业务；以及一个发射机(18)，用于向所述终端(40)发送所述各项命令；其中，所述处理器(16)将所述各信道中的每一条分配为一条争用信道以及一条数据信道其中之一，所述各争用信道允许所述各终端发送所述带宽请求，所述各数据信道允许所述各终端发送所述终端业务，所述处理器根据在任何给定时间内未决的一个带宽请求量动态地改变所述各信道的分配。
6．如权利要求5所述的一个按需分配带宽的装置(10)还包括被连接到所述处理器的多个队列，其中所述处理器(16)对所述各队列进行写入和读出，将所述各项带宽请求存储到所述各队列之中，并且根据存储在所述各队列之中的所述各项带宽请求将所述各信道分配为各数据信道。
7．如权利要求5所述的一个按需分配带宽的装置(10)，其中所述各信道均对应于在各帧(104)中的各时隙(106)，所述处理器(16)通过操作根据所述各项带宽请求以及一种带宽分配算法去分配所述各时隙(106)，并相应地产生所述各项命令，以及所述终端(40)通过操作来处理所述各项命令，并据此来使用所述各时隙(106)。
8．如权利要求5所述的一个按需分配带宽的装置(10)，其中所述多条信道中至少一个被选定的最小数目被配置为所述各争用信道。
9．如权利要求5所述的一个按需分配带宽的装置(10)，其中所述处理器(16)还通过操作来产生一组信号，并经由所述发射机(18)向所述各终端(40)其中之一发送该组信号，所述各信道中被选定的那些已经被分配到上述终端，表示来自所述一个终端(40)的一项用以释放所述已选定的信道分配的信道释放请求已经被处理，所述一个终端(40)备有一个定时器，并且在发送另一项所述项带宽请求之前，可以通过编程进行等待，直到所述定时器时间到为止。
10．如权利要求5所述的一个按需分配带宽的装置(10)，其中所述一个终端(40)经由一条所述争用信道发送一项所述带宽请求，并且在接收各项信道请求之后，响应于所述一项带宽请求，作为经由已分配的各数据信道的带内消息，发送其他各项带宽请求。
11．一个按需分配带宽的通信系统(10)，其中，对应于在各帧(104)中的各时隙(106)连同某些所述信道被指定为各项带宽请求，至少包括各项速率请求，所述各项速率请求是在所述每一帧(104)中针对一个被选定数目的所述各时隙(106)的一项请求，所述每一项速率请求被表征为高与低优先等级其中之一，并且其中所述通信系统(10)包括各终端(40)，后者通过操作来发送所述各项带宽请求，一个用于提供各项信道分配的处理装置(16)包括一个第1队列以及一个第2队列，所述处理装置将所述高优先等级速率请求存储到所述第1队列之中，并向存储在所述第1队列之中的每一项高优先等级速率请求分配在所述每一帧(104)中的一个选定数目的时隙(106)，并且将所述低优先等级速率请求存储到所述第2队列之中，并向存储在所述第2队列之中的每一项低优先等级速率请求分配在所述每一帧(104)中的一个选定数目的时隙(106)，向存储在所述第1和第2队列中的所述各项速率请求分配的在所述每一帧(104)中的所述各时隙的数目的总和不超过在所述每一帧(104)中的各时隙(106)的一个总数，通过将所述各时隙(106)分配到存储在所述第1队列(至少一帧(104))之中的所述各项速率请求，来将所述各时隙(106)分配到存储在所述第2队列(该队列被预先清空至少一帧(104))之中的所述各项速率请求。
12．如权利要求11所述的一个处理装置(16)，其中所述各项带宽请求还包括各项容量请求，所述各项容量请求对应于针对一个选定数目的所述时隙(106)的一项请求，以便发送一个选定数量的终端业务，所述终端业务包括数据，音频和视频其中之一，所述每一项速率请求被表征为高与低优先等级其中之一，并且其中所述处理装置(16)还包括，一个第3队列和一个第4队列，所述处理装置将所述高优先等级容量请求存储到所述第3队列之中，并将所述低优先等级容量请求存储到所述第4队列之中，通过将所述各时隙(106)分配到存储在所述第1队列之中的至少一项所述速率请求，以及存储在所述第2队列之中的所述各项速率请求，使所述各项容量请求被清空至少一帧。
13．如权利要求12所述的一个处理装置(16)，其中，通过将所述各时隙分配到存储在所述第1队列之中的至少一项所述速率请求，存储在所述第2队列之中的所述各项速率请求，以及存储在所述第3队列之中的所述各项容量请求。
14．如权利要求12所述的一个处理装置(16)，其中，所述处理装置通过编程，在一种首尾相接的基础上，将在所述每一帧(104)中的所述各时隙(106)分配到存储在所述第3队列以及存储在所述第4队列之中的所述各项容量请求，使得所述各项容量请求都有一个基本上均等的被分配带宽的机会。
15．如权利要求12所述的一个处理装置(16)，其中，所述处理装置通过操作将所述各时隙(106)分配到存储在所述第3队列之中以及所述第4队列之中的尽可能多的所述各项容量请求，用以取代向正在请求所述带宽的所述终端(40)提供当时可用的全部所述各信道，并继续将所述各项容量请求存储在所述第3队列以及所述第4队列其中之一，直到所述各项带宽请求都已经被分配完毕为止。
16．在一个按需分配带宽的通信系统(10)中用于发送各信道的一种方法，其中，各信道对应于在各帧(104)中的各时隙(106)，并且该系统包括多个上行小区(22)，各终端(40)在上述各小区中使用至少一条所述信道来发送各信号。所述方法包括下列各步骤通过所述各终端来控制每一条所述信道的使用，所述各终端通过操作来发送各项带宽请求，用以发送包括数据，音频，视频其中之一的终端业务，所述多条信道中的每一条被用来作为一条争用信道和一条数据信道其中之一，所述争用信道允许所述各终端发出所述各项带宽请求，所述各数据信道允许所述各终端发送所述终端业务，根据所述各项带宽请求来分配所述各信道，并且在所述各帧的一个后继的帧中发送到所述各终端，所述各终端通过操作去调整用于发送所述各项带宽请求的功率，并且所述终端业务使用一种初始功率状态；以及发送所述相邻的各争用信道，并且对作为共用频率信道的所述各上行小区(22)实施隔离，以减少所述各争用信道对所述各数据信道的干扰。
全文摘要
一种从一个卫星终端向一颗卫星发送时分复用数据的方法,其中,该卫星终端接收一项命令,指示它在含有多个时隙的一帧中,按照一种时隙重新排序方案来发送数据。该时隙重新排序方案被这样选择,使得它能从各自的卫星终端中将数据分布到该帧中的各不同时隙。一个处理器监视各卫星终端对各信道的使用,使用队列来存储各项带宽请求,根据各项带宽请求以及一种带宽分配算法来分配各信道,并在一帧中发送各项信道分配。没有被分配到任何卫星终端的各时隙属于各争用信道。各争用信道的数目根据各卫星终端对多条信道的需求而动态地发生改变。为每一条信道提供各队列,用以存储高和低优先等级的各项速率请求以及高和低优先等级的各项容量请求。带宽分配算法确定各队列是否进行预清空,以及各项分配的优先等级。
文档编号H04B7/185GK1300480SQ00800499
公开日2001年6月20日 申请日期2000年3月3日 优先权日1999年3月4日
发明者罗伯特·J·西思 申请人:休斯电子公司