预测通信良机的通信系统的制作方法

专利名称：预测通信良机的通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线电通信领域，特别涉及一种通信系统，其中，无线单元可以向用户提供信息，以通知该用户成功通信的预测良机。
无线通信系统总是试图传送最大可能的呼叫业务量。现代通信系统经常利用可以使用较宽频带的较高的频率范围，因为较宽的频带容纳较大的呼叫业务量。此外，这种通信系统经常使用蜂窝技术执行通信，这种蜂窝技术保持为最小发射功率电平，因而是通信信号仅在信号发射处周围很小的区域内引起干扰。蜂窝技术允许重复利用干扰范围之外的频谱，而且低发射功率电平允许较大的重复利用量和较大的呼叫业务量。使用高频范围和低功率电平的后果是被发射的信号容易被位于发射机和接收机之间的障碍物阻断。当信号被阻断时，发射机和接收机之间不能发生通信。
在地面基站单元与地面移动无线单元之间发生通信的蜂窝系统中，信号阻断的问题相对来说是一个较小的问题。典型的情况是，如果一个移动无线电单元从一个给定的地点与一个基站通信甚至在一个瞬间，则这个无线电单元也能无定限地从这个给定地点进行通信。此外，因基站和移动无线电单元一般处于相互间相隔几英里之内，故移动单元通常只要移动相当较小的距离便能解决信号阻断的问题。简言之，如果一个移动单元不能与它的系统通信，则它只需移动一个短的距离就能够通信，而且如果它位于能够进行通信的地点，则它可能无定限地连续通信。
信号阻断的问题在空间卫星基站与地面移动无线电单元之间发生通信的蜂窝系统中是比较严重的。空间卫星一般位于低地球轨道，以使低功率通信信号无需在卫星与无线电单元之间行进长距离，并使卫星的覆盖范围占有尽可能小的区域，以尽可能地增加频率的重复使用。
低地球轨道的后果之一是，卫星通常是以很高的速度在它们的轨道上连续地移动或行进。为此，在与一个位于给定地点的无线电单元发生通信的情况下，由于卫星在移动而无线电单元处于静止状态时这样的通信不可能无定限连续进行。
空间卫星基站的另一个后果是，与地面基站距离其无线电单元相比，空间卫星基站距离它们的无线电单元是相当远的距离，一般为数百英里。可能会有山脉、丘陵、都市区之类的信号阻断障碍物位于较远的地方，并且在任何给定的时刻，一个无线电单元可能需要行进一个不切实际的距离来躲免障碍物的影响。
据此，本发明的一个优点是对于预测移动无线电单元可以进行成功通信的良机的条件的提供了一种改进的方法和装置。
本发明的另一个优点是向无线电单元的用户提供信息，以使用户能够处理信号阻断问题。
本发明的又一个优点是能通知用户在一个使用空间卫星基站和地面移动无线电单元的通信系统中更可能进行成功通信的条件。
本发明上述的和其它的优点在一种用以操作一个无线电单元在与地球轨道上运行的卫星的一个星座相通信的方法中以一种形式体现出来。这方法需要接收从卫星之一发射的信号。向应这个信号，确定出在无线电单元与该卫星之间的一个有关位置。响应这个有关的位置，确定出在该无线电单元与卫星之一之间成功通信可能发生的一个未来时间。将该未来时间通知该无线电单元的用户。
结合以下附图参考说明书和权利要求书可以对本发明有更为全面的理解，在全部附图中相同的项目给予相同的标号。


图1示出可实施本发明的环境的示意图；图2示出一个卫星天线在地球表面形成的网孔图形的示意图；图3示出具有十一个时段的未发生阻断情况的例子的定时图，其中描述了有关卫星的可用性、位置和运动；图4示出具有与图3所示相同的十一个时段的发生阻断情况的例子的定时图；图5示出卫星基站的方框图；图6示出由卫星基站执行的卫星处理过程的流程图；图7示出移动无线电单元的方框图；图8示出由无线电单元执行的一个无线电单元的空闲处理过程的流程图；图9示出由该无线电单元执行的无线电单元用户接口处理过程的流程图。
图1显示一个基于卫星的通信网络10。网络10利用诸如轨道卫星12之类的地球上方基站的星座遍布地球的上空。在目前这个优选的实施例中，卫星12占据地极低地球轨道14。具体地说，网络10的这个优选实施例使用了六个地极轨道平面，每个轨道保持十一颗卫星12，总共有六十六颗卫星12。为清楚起见，图1仅画出了这些卫星12中的几个。
轨道平面14和卫星12环绕地球分布。在当前这个优选实施例描述的例子中，每个轨道14在大约765km的高度环绕地球。由于卫星12的相当低的轨道，来自任何一颗卫星的基本上视线电磁发射在任何时刻覆盖地球的一个相当小的区域。例如，当卫星12占据地球上空大约765km处的轨道时，这种发射可能覆盖直径大约为5000km的“脚印”区域。
由于轨道14的低地球特点，卫星相对于地球以大约25000km/hr的速度运行。这使得从地球表面上的一点可以看见卫星12的最长时间为九至十分钟。
卫星12除了两种运行方式之外，相互之间保持一个相当恒定的距离。在第一种运行方式下，当卫星12趋近于两极区域时相互靠拢，当趋近于赤道时，相互分离。
第二种运行方式发生在星座的接缝(seam)处16。接缝处16把地球相对于卫星12的星座分为两个半球。在一个半球中，卫星12从南向北运行，如图1中方向箭头18所示。在另一个半球中，卫星12从北向南运行，如图1中方向箭头20所示。接缝处16位于地球的相对的两侧上，在一个南北轨道14和一个北南轨道14之间。邻近和位于接缝处16相对两侧上的卫星12以相反的方向运行，并且以大约50000km/hr的速度相互接近和通过。
卫星12借助许多中央交换局(CSO)22(图1中仅示出了其中的一个)、几个地面控制站(GCS)24(图1中仅示出了其中的一个)和任意数量的无线电单元26(图1中仅示出了其中的一个)，与地面上的设备通信。CSO22、GCS24和无线电单元26可以位于地球表面，或地球上方大气层中的任何地方。
CSO22的功能与GCS24的不同。GCS24最好执行对卫星12的星座遥测、跟踪和控制(TT&C)的功能。CSO22最好在网络10中起通信结点的作用。各种不同的陆地通信系统例如环球公用电信网(未示出)，可以通过CSO22访问网络10。鉴于卫星12星座的这种配置，在所有时间都至少有一颗卫星12在地球表面的每一点的视界之内。据此，网络10可以在任何两个无线电单元26之间、任何无线电单元26与一个CSO22之间、或任何两个CSO22之间利用卫星12的星座建立起一个通信线路。
图2示出由单一卫星12在地球表面上形成的蜂窝“脚印”的图形28。每颗卫星12含有一个多波束定向天线30。每个天线30从它的卫星以多个不同的角度向地球表面投射大量离散的天线波束或图形32。图2示出由波束32在地球表面形成的网孔34的由此得到的图形示意图。每个波束32与一个网孔34形成一对一的对应关系，并且每个网孔34代表由一个波束32与地球表面交汇而确定的区域。在“脚印”28中的每个网孔34在“脚印”28中占有一个独特的位置。这些位置利用网孔ID相互区分，在图2中列为1至48。在本发明的这个优选实施例中，所有卫星12都被配置得如图2所示的那样。为此，其它卫星12(未示出)形成其它类似的“脚印”(未示出)。理想的结果是，由网孔34组成的一个连续的“地毯”基本上覆盖了地球的整个表面。
为叙述方便起见，图2的示意图把网孔34和“脚印”28画为无重叠或间隙的分立的、大致为六边形的形状。但是，本领域的技术人员懂得在实际的应用中，从卫星12的天线30的波束32投射的相等强度的射线事实上可以具有与六边形截然不同的形状，天线的边缘波瓣可能会使图形变形，一些网孔34可能会比其它网孔34覆盖面积大些，以及相邻的风孔之间的某种重叠，可能是期望的。
网络10(见图1)通过卫星12利用电磁频谱与无线电单元26(见图1)通信。这种通信是经由天线30和波束32进行的。本领域的技术人员理解，由天线30形成的多个波束限定了一种几何形状，并且不表示特定的通信方向。换句话说，可以通过由天线30投射到地球表面的波束32来发射和/或接收通信信号。
在本发明的这个实施例中，从卫星12通过每个波束32连续地或重复地发射一个波束广播信号。每个波束的广播信号具有与其它的波束的广播信号不同的参数，并且每个波束的广播信号携带有用以识别发送广播信号的卫星12的信息，识别与广播信号相关的网孔34和/或波束32的信息，以及识别几乎是在发射时刻波束32与地球表面交汇处地理位置的信息。希望的是，这个地理位置几乎处于相应网孔34的中心。这些广播信号的识别符频率、时间和/或编码参数对于无线电单元26是已知的。
虽然图1-2和上文的讨论说明了一种用于网络10的优选轨道几何形状，但本领域的技术人员理解卫星12提供的基站不需要按上述那样精确地定位。例如，在某些实施例中，本发明可以利用位于地球表面的或是位于与上述不同的轨道中的基站来实践。同样地，基站的精确数量从一个网络到另一个网络可以变化。
图3和4示出了从靠近地球表面的无线电单元26观察卫星12在上空运动的情况。图3示出“未阻断”情况的例子的定时图，图4示出“阻断”情况的例子的定时图。
参看图3和4，每种情况是利用标有T＝1至T＝11的十一个顺序时段描述的。这十一个时段大致地记录了一个轨道平面14(见图1)处于一个无线电单元26视线内的持续时间，在优选实施例中大约为两个小时。对每个时段，图3和4示出水平环绕无线电单元26的360°。此外，对于每个时段，图3和4示出一个或多个轨迹14′。轨迹14′的长度对应于无线电单元26可以与一个卫星12进行通信的持续时间，轨迹14′的位置和方向对应于卫星12在其轨道平面14中行进(见图1-2)的这个持续时间中的无线电单元26与一个卫星12之间的相对位置。当一个卫星12正好在头顶上越过时，如在时段T＝6期间所示的，卫星12可以处于视线内的时间约为10分钟。在其它时段期间，卫星12可以处于视线内较短的持续时间。
图3示出在时段T＝1时无线电单元26直接在接缝处16(见图1)下方的情况。第一卫星飞行器12(SV＝1)在第一轨道平面(PL＝1)内在南北方向上行进，和第二卫星(SV＝11)在第六轨道平面(PL＝6)内在北南方向行进。
在时段T＝1，第一卫星(SV＝1)弧线行进越过远离无线电单元26的东面天空的很小的一部分，决不会形成一个相对于无线电单元26的高的仰角。但是，当第一卫星(SV＝1)跨越在无线电单元26处在东西方向伸展的虚线36时，第一卫星(SV＝1)在时段T＝1期间形成最高仰角。不必在同一时刻，但仍是在时段T＝1内，第二卫星弧线行进越过远离无线电单元26西面天空的很小一部分，决不会形成一个高的仰角。
在整个时段T＝1，无卫星(SV＝11或SV＝1)在视线范围内的时间会超过数分钟。其结果是，在卫星行进到地平线上方之前，在无线电单元26与两个卫星中任何一个之间的发生的通信仅能持续很短的时间。
除了包括诸如山脉、都市区或其它类似的障碍物(未示出)之外，图4示出的被阻断的情况与图3所示的未阻断的情况相同。障物出现在无线电单元26的南面，沿东西方向伸展。如图4中在时段T＝1时不存在轨迹14′所表明的那样，由于障碍物和卫星的低仰角造成信号阻断使通信不能进行。
对于图3和4中示出的两种情况，无线电单元26在时段T＝1至T＝11中是静止不动的。时段T＝2紧跟在时段T＝1之后，时段T＝3紧跟在时段T＝2之后，等等。为此，如图3中在时段T＝2所示的那样，在第一颗卫星(SV＝1)刚一离去之后，行进在轨道平面(PL＝1)内的另一颗卫星(SV＝2)紧跟着出现在地平线上方。
由于地球在卫星12的星座内旋转，轨道平面(PL＝1)现在稍微靠近无线电单元26。其结果是，下一个卫星(SV＝2)在视线中停留的时间比前一个卫星(SV＝1)稍长些。当前的卫星(SV＝2)虽然它在虚线36处形成的最高仰角，但是在这时仍然不能形成一个很高的仰角。如图4所示，障物仍然阻断通信。
在时段T＝3至T＝6期间，后继卫星12的轨迹14′向西移动，直到如时段T＝6所示轨迹14′位于无线电单元26的正上方。在时段T＝3至T＝6的整个时间内，卫星形成了较高的仰角，并在视线内停留较长的时段。如图4所示，障物不能完全地阻断信号，当轨迹14′逼近在无线电单元26处在北南方向伸展的虚线38时，取得了较长的未阻断的通信时段。在时段T＝6，当一颗卫星(SV＝6)在正上方沿虚线38行进时，可获得任何一颗卫星的最大仰角。
在时段T＝7至T＝11期间，在这个轨道平面(PL＝1)内行进的卫星经过逐渐向无线电单元26的更西面的方向移动的轨迹14′。在每个时段期间，最大仰角减小，并且卫星在视线中的存在时间逐渐缩短。如图4中时段T＝10和T＝11所示，障碍物最终将阻断全部通信。
图4示出对于在一个障碍物附近的无线电单元26的用户可能得到通信服务的特性。即使无线电单元26保持静止，服务也是在可得到服务时段与不可得到服务时段之间变换的。对于无线电单元26的用户来说，这些可得到服务时段和不可得到服务时段的持续时间是很难预测的。
有时，服务可得到较长的时段，其中只有相当短的非服务中断，例如在时段T＝5至T＝7期间。在这些时段期间，通信是最可能成功地传递。在其它时段，服务一般是不能得到的，但这种不可得到性被一些短时段的可得到性而中断，例如在时段T＝1至T＝3和T＝9至T＝11期间发生的那样。在这些时间段期间，通信不怎么可能会成功地进行。
据此，网络10(见图1)(内含网络10的无线电单元26)被配置得能够预测何时可以成功地进行通信和把预测提供给该无线电单元26的用户。该用户就能够规划他或她的时间表以通过网络10实现通信服务的可得到性。
具体地说，无线电单元26预测出一个或多个未来最有可能获得的通信服务的时间。这些未来时间是通过计算一个表征无线电单元26与卫星12之间成功通信可能性的参数来预测的。在优选实施例中，这个参数是卫星12相对于无线电单元26当前位置的仰角。
如图4所示，当卫星12达到它相对于无线电单元26的最大仰角时最有可能通信，因为障碍物阻断通信信号的可能性很小。在短时段的期间，对于轨迹14′的最大仰角就是容纳一些通信服务时段通过一颗特定卫星12提供的最有可能的点。当卫星的轨迹14′跨越虚线36时产生了这个短期的最大仰角。在长期中，在T＝6时段期间得到的绝对最大仰角是最有可能容纳通信服务的最长时段。这个长期的最大仰角是在一些卫星的轨迹14′跨越虚线38时得到的。
图5-9示出允许无线电单元26预测通信最有可能成功的未来时间的网络10的优选特性。图5示出包含在一个卫星基站12上的硬件的方框图，图6示出由卫星12执行的卫星处理过程的流程图。希望的是，所有卫星12基本上都包含同样的硬件和执行基本上相同的处理过程。
参考图5，定向多波束天线30耦合在发射机40的射频输出端上。控制器42耦合到发射机40、定时器44和存储器46。控制器42可以利用一个或多个微处理器或其它可编程序组件来实施。存储器46存储由控制器42执行的以实施图6中所示的卫星处理过程的指令数据。此外，存储器46还存储控制器在执行卫星处理过程中使用的其它变量、表格、数据库等类似的数据。定时器44由控制器42按照常规的方式来使用以助于跟踪经历的时间。在卫星处理过程的影响下，控制器42产生出由天线30以波束广播信号发射的数据。尽管5未示出，但卫星12可以包括附加的设备，例如附加的发射机、接收机、控制器、蓄电池、太阳能电池板等类似物。
参考图6，由卫星12执行的卫星处理过程48执行步骤50。步骤50识别出与随后步骤有关的下一个波束32(见图2)。在步骤50之后，步骤52确定出在步骤50中识别出的波束32的当前地理位置。这个位置最好在波束的网孔34的中央，波束网孔34相应于波束32与地球表面交汇处限定的区域。该位置并不局限于使用经度和纬度数据来表示，而是可以使用任何现有的坐标体系来表示。
在优选实施例中，步骤52利用当前时间作为索引在存储器46(见图5)中通过执行查表操作获得当前地理位置。在先前的处理过程中(未示出)，一个地面控制站24(见图1)计算出每个卫星的每个波束和对每个时段的这些位置，并通过网络10把数据向下装入相应的卫星。这个处理过程随时重复进行，以使卫星12连续地拥有当前数据。
在步骤52之后，步骤54发射经过调制的波束广播信号，以传递在步骤52中确定的地理数据、卫星ID和波束ID。当然，也可以包括例如天时的其它数据。步骤52之后，卫星处理过程48可以执行如省略号指出的任何次数附加步骤，然后返回到步骤50，以发射另一个广播波束信号。
最后，在全部所有的波束32中(见图2)发射出广播波束信号，并继续地重复该处理过程，使每个波束广播信号跟随卫星12在其轨道中行进而改变的地理位置。尽管图6为清楚起见仅示出一个顺序处理过程，但这并不是说不可以由一个单一的卫星12同时发射多个广播波束信号。
图7示出包括在无线电单元26中的硬件的方框图，图8和9示出由无线电单元26执行的处理过程的流程图。希望的是，任何数量的无线电单元26可以基本上包括相同的硬件，和执行基本上相同的处理过程。
参考图7，天线56耦合到接收机58的射频输入端。控制器60耦合到接收机58、显示器62和存储器64。控制器60可以使用一个或数个微处理器或其它可编程序组件来实施。存储器64存储由控制器60执行的以实施图8和9中的处理过程的指令数据。此外，存储器64还存储控制器60在进行这些处理过程中使用的其它变量、表格、数据库和类似物。显示器62把控制器60提供给它的数据显示给无线电单元26的用户。在以下将结合附图8和9加以讨论的处理过程的影响下，控制器60获得由一个广播波束信号传递的数据，预测更有可能与卫星进行成功通信的未来时间，并使显示器62把未来时间数据显示给用户。尽管没有示出，无线电单元26可以包括附加设备，例如发射机、声码器、话筒、扬声器、键盘和其它类似物。
参考图8，图中示出由无线电单元26执行的一个无线电单元空闲处理过程66，其中包括步骤68。在步骤68，无线电单元26接收一个广播波束信号，并检测其中传递的数据。如上文讨论的，广播波束信号最好在每颗卫星12发射的每个波束32(见图2)中。步骤68接收到的特定广播波束信号对应于无线电单元26所在的那个特定的网孔34。
在步骤68之后，在步骤70识别和存储在步骤68所接收的正发射信号的那个卫星12的行进方向。步骤70分辨出行进方向是北南方向，还是南北方向。这个确定可以通过把刚在步骤68获得的位置数据与在前面的重复的步骤68中接收到类似位置数据相比较而完成。
接下来，步骤72将卫星ID、波束ID和地理位置数据与行进方向数据一同存储在存储器64中(见图7)。步骤72之后，一个可选的步骤74是通过把来自在步骤68接收到的最新广播波束信号的数据与来自同一颗或可能是其它卫星的先前信号相组合，确定出无线电单元26的地理位置。
步骤74是可选的，因为在步骤68接收到的并在步骤72中存储的地理位置数据已经粗略地指明了无线电单元的位置。该无线电单元位于这个所指明的位置附近的某个地方。这个粗略指明的位置基本上适用于本发明的用途。然而，对于可能与本发明有关也可能无关的一些应用中，无线电单元26可以更准确地确定其自身的位置，这个更精地确定的位置可以由无线电单元26用于本发明的应用中，以获得更精确的结果。
在步骤74后，处理过程66可以执行其它的任务，如省略号所指明的那样。最终，程序控制返回到步骤68，以便超时地跟踪广播波束信号。再则，处理过程66在一个编程循环中连续执行，以使从广播波束信号中接收到的最新数据(见图7)在存储器64中可以得到。
本领域的技术人员理解，以环路连续执行的处理过程66并不妨其它的处理过程与处理过程66同时执行。实际上，图9所示的无线电单元用户接口处理过程76就是与处理过程66同时执行的。
参考图9，图中示出处理过程76，响应无线电单元26的用户接口执行该过程。用户接口可以包括一个键盘(未示出)，执行处理过程76以响应键盘操作。具体地说，查询步骤78确定是否从用户接口收到了一个“良机”请求。良机请求表示来自用户的关于何时是可以使用该系统的良机的询问。当用户按下键盘上的一个特定的键或一系列的键时，可以检测良机请求。然而，如果未检测到请求，处理过程76可以执行任意数量的附加步骤，如省略号所示，然后返回到步骤78，再次检测是否有用户发出了良机请求。
当用户发出一个良机请求，步骤80确定发射最新收到的广播波束信号的卫星12的两个潜在的位置。这个卫星代表一个初始卫星，因为它是那颗以其为根据进行预测的卫星。利用处理过程66确定的无线电单元26的最新位置(见图8)、波束或网孔ID和存储在存储器64(见图7)中的网络常数值计算出卫星的两个位置。这些常量值限定了从“脚印”28的各网格34中的点到一个卫星的距离和角度(见图2)。据此，相对于无线电单元26的假定位置确定了所计算出的卫星12的位置。
步骤80确定两个可能的位置，因为一个可能位于两个相对于在一个给定网孔34中的一个无线电单元26的两个遥远位置中的任一个。换言之，根据卫星的行进的方向，网孔34可能在相对于卫星的两个遥远的位置上。因此，在步骤80之后，或与步骤80同时(未示出)，步骤82利用在处理过程66(见图8)的步骤70中辨认出的行进方向分辨这个双位置的含混性。处理过程76在这一步骤上，无线电单元26确定了初始卫星12相对于无线单元26的位置。
在步骤82之后，执行一个包括步骤84、86、88和90的编程循环。步骤84识别下一颗需要进行预测的目标卫星，步骤86预测出一个最大仰角和达到最大仰角的未来时间。目标卫星就是对其进行预测的卫星。预测是根据先前确定的初始卫星的位置作出的。初始卫星可能是对其作出预测的第一颗目标卫星。
根据当前时间、初始卫星的位置和存储在存储器64(见图7)中的网络10的星座常数作出预测。在一个共同轨道平面14(见图1)中的卫星12保持着相当恒定的相互间距、离地距离和速度。此外，轨道平面14以相当恒定的速度由东向西移动。最好对卫星ID数据进行编码，以识别卫星12占据的轨道平面14，并且通过识别这个轨道平面14，无线电单元26确定接缝处16(见图1)是否需要被分解成为其预测结果(to be factored into its predictions)。
在一个已知轨道平面14中初始卫星12的位置给定的情况下，步骤86计算出当前目标卫星12的位置和目标卫星12相对于无线电单元26是处于最大仰角时的未来时间。希望的是，在步骤86计算出的最大仰角发生在卫星轨迹14′跨越虚线36(见图3-4)的时候。这些计算是依照已知的轨道几何学进行的。
步骤86之后，在步骤88，把在步骤86中计算出的未来时间和最大仰角格式化，以在显示器62(见图7)上显示。在一个实施例中，计算出的天时刻和仰角在显示器62上显示。但是，其它实施例可能显示从当前时间的偏差、省略仰角数据或把仰角数据解释为获得具有通信良机的可能性。如上文讨论过的，这种可能性随卫星掠过头顶时达到的最大仰角的增大而增大。
在本发明的优选实施例中，在步骤86计算的未来时间存入无线电单元，并且在那时鸣响一个可闻警报，以提醒用户存在一个通信的良机。按照这种方式，用户无需记住在步骤86显示的信息。
在步骤88之后，一个查询步骤90确定是否需要附加的预测。如果“需要”，则程序控制返回到步骤84，识别下一个目标卫星以对其进行预测。这下一个目标卫星希望是出现在无线电单元26所在处的水平线之上的那个下一颗卫星。步骤90可以根据用户的请求作出决定以提供附加的预测。一种可替代的方案是，步骤90可以自动地使预测进行预定的次数，或可以自动地使处理过程76进行附加的预测，直到预测出具有正上方的仰角的那颗卫星为止。
当步骤90最后决定不需要附加的预测时，处理过程76可以执行附加步骤(如省略号所示)，然后返回到步骤78，查询是否有用户提出了另一个良机请求。
总之，本发明提供了一种改进了的用于预测移动无线电单元有进行成功通信良机的条件的方法和装置。向移动无线电单元的用户提供信息，使用户能够处理信号阻断的问题。用户获得了在一个使用空间卫星基站和地面移动无线电单元的通信系统中可能进行成功的通信的条件的信息。
以上参照优选的实施例对本发明进行了说明。但是，本领域的技术人员懂得，可以对这些优选实施例进行改变和改进而不脱离本发明的范围。例如，这里描述的各步骤的顺序和特性可以进行大的改变而仍能获得相同的结果。此外，提供给用户的数据的性质可以格式化并在各种等效的例子中提供。本领域的技术人员显而易见的是这些和其它的改变和改进将包括在本发明的范围内。
权利要求
1.一种操作无线电单元(26)与绕地球轨道行进的卫星(12)的星座进行通信的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤接收从所述卫星之一发射的信号；响应述信号，确定出所述无线电单元和所述卫星之间的相对位置；响应所述相对位置，预测所述无线电单元和所述卫星之一之间可以进行成功通信的未来时间；和把所述未来时间提供给所述无线电单元的用户。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的预测步骤附加地确定一个表征在所述无线电单元和所述卫星之一之间在所述未来时间成功通信的可能性的参数；和所述提供步骤把所述参数提供给所述无线电单元的所述用户。
3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述的预测步骤被配置得可使所述参数对应于一个预测到的在所述未来时间的一颗所述卫星的仰角。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收步骤包括检测来自所述信号的数据的步骤，所述数据描述了地理位置。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述信号是从所述卫星上的一个定向中天线发射的，所述定向天线向地球投射一束天线波束；和所述地理位置大约在所述波束与地球表面交汇区域的中央。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述卫星向地球投射多个天线波束；和在所述检测步骤中检测的所述数据包括波束ID数据，所述波束ID标识所述多个波束中的一个；和所述确定步骤确定出响应所述波束ID数据的相对位置。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定步骤包括超时地跟踪所述信号以确定所述卫星行进方向的步骤。
8.一种操作蜂窝通信系统(10)的方法，在该系统中，位于地球表面附近的无线电单元(26)与在移动地球轨道中行进的卫星(12)的星座进行通信，其特征在于，所述方法包括以下步骤从所述卫星上发射识别信号；在所述无线电单元接收所述识别信号之一；在所述无一电单元响应所述接收到的识别信号，确定出所述无线电单元和所述卫星中的一颗初始卫星之间的相对位置；响应所述相对位置在所述无线电单元，预测出所述无线电单元与所述卫星中的一颗目标卫星之间可以进行成功通信的未来时间；和将所述未来时间提供给所述无线电单元的用户。
9.一种无线电单元(26)，它与在移动地球轨道中行进的卫星(12)的星座进行通信，所述无线电单元的特征在于一个接收机(58)，用于接收从所述卫星(12)之一发射的信号；一个控制器(60)，连接到所述接收机，该控制器被设置用来响应所述信号和预测，响应所述的相对位置、和所述无线电单元与所述卫星之一之间可以进行成功通信的未来时间；确定所述无线电单元与该卫星之间的相对位置；和一个显示器(62)，连接到所述控制器，用于将所述未来时间提供给所述无线电单元的用户。
10.如权利要求9所述的无线单元，其特征在于，所述控制器还被设置得预测所述卫星之一将达到相对于所述无线电单元的近似最大仰角的时间；超时地跟踪所述信号和确定所述卫星的行进的方向，和其中所述接收机被设置得用来检测来自所述描述地理位置的信号的数据。
全文摘要
通信网络(10)含有多个行进在低地球轨道(14)中的卫星(12)。卫星(12)广播标识可能通信的特定网孔(34)及其地理位置数据。位于地球表面附近的无线电单元(26)接收这些广播的数据和计算卫星相对于该无线电单元的位置。根据该位置，该无线电单元预测目标卫星(12)相对于该无线电单元将达到其最大仰角和达到这些最大仰角的未来时间。将这些预测提供给该无线电单元的用户。
文档编号H04B7/185GK1137201SQ9610544
公开日1996年12月4日 申请日期1996年4月23日 优先权日1995年4月24日
发明者丹尼尔·理查德·塔耶罗 申请人:摩托罗拉公司