Способ переключения вызова отдельного абонентского устройства с текущей ячейки на ячейку из множества ячеек- кандидатов в спутниковой сотовой системе связи

Способ переключения вызова отдельного абонентского устройства с текущей ячейки на ячейку из множества ячеек- кандидатов в спутниковой сотовой системе связи

Реферат

 

Способы переключения вызова позволяют выполнить переключение вызова от ячейки к ячейке между ячейками одного и того же спутника и между ячейками разных спутников. Переключение инициируется отдельным абонентским устройством (ISU) на основе оценки локальных условий. Если переключение необходимо, ISU выбирает ячейку-кандидата для передачи связи на основе динамического списка кандидатов на переключение, обеспечиваемого спутником. После выбора ячейки-кандидата ISU делает запрос на переключение, спутник или спутники выполняют переключение и связь начинает осуществляться через новый канал в ячейке-кандидате, что и является достигаемым техническим результатом 4 с. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Данное изобретение относится в общем случае к спутниковой сотовой связи, и, в частности, касается способов выполнения перераспределения канала связи от ячейки к ячейке одного и того же спутника и между ячейками разных спутников.

Предшествующий уровень техники Сотовая система связи проецирует несколько сотовых ячеек на поверхность Земли в разных местах. Частотный спектр распределяется по частоте, времени, кодам или их комбинации по сотовым ячейкам, так что для обмена информацией между соседними сотовыми ячейками, с целью минимизировать вероятность помех, используются разные каналы. Для обмена сообщениями между ячейками, расположенными на значительном расстоянии друг от друга, можно использовать одни и те же каналы, а большое расстояние между точками передачи сообщений в общих каналах препятствует появлению помех. Частотный спектр многократно используется по всему полю ячеек насколько это возможно путем распределения общих каналов по всему полю сотовых ячеек, таким образом, что один и тот же спектр многократно используют только удаленные друг от друга сотовые ячейки. Эффективное использование спектра позволяет избежать взаимных помех при разнообразных информационных обменах.

Одной из проблем, с которой сталкиваются при разработке системы сотовой связи, - это переключение канала связи между ячейками. Относительное перемещение конечных пользователей и сотовых ячеек приводит к тому, что конечные пользователи и направленные к ним линии связи перемещаются между ячейками. Для того, чтобы обеспечить непрерывную связь в исполняющемся вызове, система должна "переключать" ячейку, когда отдельный абонентский пункт пересекает границы сотовой ячейки. Если вызов не переключен на новую ячейку после того, как старая ячейка была оставлена, вызов, в конце концов, будет потерян либо прекращен, поскольку уровень сигналов значительно уменьшается, так что конкретный абонентский пункт не сможет принимать передачи другого пункта или наоборот.

Известные способы переключения могут адекватно использоваться, когда расстояния между отдельными абонентскими пунктами и системными приемопередатчиками относительно малы, когда скорости перемещения между сотовыми ячейками и абонентскими пунктами низкие или когда переключения распределены во времени относительно равномерно. Такие условия существуют в современных наземных сотовых системах, в которых ячейки не перемещаются относительно поверхности Земли, и в которых абонентские пункты движутся между ячейками в соответствии с установленными режимами перемещения. С другой стороны, если системное радиооборудование размещено на спутниках, обращающихся вокруг Земли с высокими скоростями, эти условия не выполняются, и известные способы переключения становятся неприемлемыми.

В некоторых современных способах переключения используется заранее определенная последовательность, или график, указывающий, какой канал какой ячейки переключить. Заранее определенный график для конкретного абонентского пункта составляется следующим образом: сначала устанавливается связь центрального контроллера с системой и определяется положение абонентского пункта на поверхности Земли; затем центральный контроллер рассчитывает орбитальное движение спутника относительно положения конкретного абонентского пункта для составления его графика переключений. В конце концов, предварительно составленный график переключений пересылается в отдельный абонентский пункт, который пытается выполнить переключение согласно этому графику.

Пример усовершенствованной методики переключения вызова приведен в европейской EP 0421698 на выдачу патента, авторов Бертигера (Bertiger) и др., в которой заявлен способ предсказания переключения вызова от ячейки к ячейке абонента спутниковой сотовой системы мобильной связи. Спутниковая сотовая система мобильной связи содержит спутники, находящиеся на орбите вокруг Земли и проецирующие множество ячеек. Каждая ячейка обеспечивает связь с абонентом системы. Способ обеспечивает определение местоположения указанного абонента системы, как находящегося внутри первой ячейки указанного спутника. В соответствии с заявленным способом выбирают вторую ячейку указанного спутника, причем указанная вторая ячейка расположена в направлении движения указанного спутника и является следующей ячейкой, в которую войдет абонент системы. Далее в соответствии с заявленным способом осуществляют переключение вызова указанного абонента от указанной первой ячейки к указанной второй ячейке, когда указанный абонент находится вблизи границы указанной второй ячейки и указанной первой ячейки.

Переключения по графику для каждого абонента зависят от его точного местоположения. Составление и реализация графиков для всех абонентских пунктов, активизированных в данный момент в сети, составляет главную нагрузку по обработке данных, приходящуюся на связные процессоры в сети. Кроме того, фиксированный график переключений чувствителен к отказам, определяемым текущими местными условиями или особыми обстоятельствами. Отказы могут быть вызваны такими факторами, как замирание сигналов или перемещение абонентов. Это приводит к необходимости проведения большого числа проверок на наличие ошибок и проведения операций восстановления.

Таким образом имеется большая потребность в системе переключения каналов связи сотовых ячеек, которая позволит каждому отдельному абонентскому пункту определить, когда переключение необходимо и выбрать ячейку-кандидата, которая примет на себя его коммуникационное обслуживание, а не навязывать единый универсальный порядок переключения для всех абонентских пунктов.

Краткое описание чертежей На фиг. 1 представлена сильно упрощенная схема спутниковой системы связи, частью которой может являться настоящее изобретение.

На фиг. 2 - типовая картина расположения сотовых ячеек, спроецированных спутником на Землю.

На фиг. 3 - процедура высокого уровня для переключения связей от одной сотовой ячейки на другую согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения.

На фиг. 4 - блок-схема способа переключения между ячейками согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения.

На фиг. 5 - небольшая часть группы спутников, соединенная линиями связи для переключения от текущей сотовой ячейки первого спутника на вторую сотовую ячейку второго спутника согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения.

На фиг. 6 - блок-схема способа переключения между спутниками согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения.

Описание предпочтительных вариантов реализации Настоящее изобретение можно использовать для переключения ячеек, или информационных обменов между ячейками одного и того же спутника и между ячейками, обслуживаемыми разными спутниками. Переключение инициируется отдельным абонентским пунктом (ISU) в зависимости от местных условий. Если переключение необходимо, ISU выбирает ячейку-кандидата из динамического списка имеющихся ячеек-кандидатов на переключение. Список кандидатов на переключение подается в ISU от спутника. После выбора ячейки-кандидата ISU подает запрос на переключение, выполняется переключение, и обмен информацией начинает производиться по новому каналу трафика ячейки-кандидата.

Под словом "спутник" подразумевается искусственный объект либо летательный аппарат, удерживаемый на орбите вокруг небесного тела, например Земли. Подразумевается, что термин "спутник" включает геостационарные, так и орбитальные спутники и/или их комбинации, включая спутники на низкой околоземной орбите (LEO). Под словом "Земля" подразумевается любое небесное тело, вокруг которого может вращаться коммуникационный спутник. Под словом "группа" подразумевается ансамбль спутников, расположенных на орбитах для обеспечения конкретного коммуникационного обслуживания (например, радиосвязи, фотограмметрии и т.п.) части(ей) либо всего небесного тела. Группа обычно включает несколько подгрупп (или уровней) спутников и может иметь равное количество спутников на каждом уровне, хотя это не существенно. Для терминов "сотовая ячейка" и "диаграмма направленности антенны" не подразумеваются какие-либо ограничения по конкретному режиму излучения; под ними подразумеваются ячейки и диаграммы направленности антенн, создаваемые наземными либо спутниковыми системами связи и/или их комбинациями.

На фиг. 1 показана сильно упрощенная схема спутниковой системы связи 10, рассредоточенной по поверхности и вокруг Земли посредством использования орбитальных спутников 12, занимающих орбиты 14. Настоящее изобретение применимо к системам связи, содержащим спутники, которые находятся на низких и средних околоземных орбитах. Кроме того, оно применимо к орбитам, имеющим любой угол наклона (например, полярным, экваториальным либо орбитам другого вида).

В системе связи 10 используется шесть полярных орбит 14, причем на каждой орбите 14 находится одиннадцать (из общего числа шестьдесят шесть) спутников 12. Хотя этот вариант и является предпочтительным, не существенно, больше или меньше спутников, либо больше или меньше орбит используется. Несмотря на то, что настоящее изобретение преимущественно используется, когда имеется большое количество спутников, оно также применимо даже для одного спутника. Для ясности на фиг. 1 показано только несколько спутников 12 из всей группы.

Например, каждая орбита 14 расположена на высоте 780 км от поверхности Земли, хотя можно использовать и более высокие, либо менее высокие орбиты. Благодаря относительно низким орбитам спутником 12 передача от любого спутника 12 либо прием сигналов любым спутником 12 в пределах прямой видимости электромагнитного излучения (например, радио, свет и т.п.) покрывает в любой момент времени относительно небольшую площадь на поверхности Земли. В показанном примере спутники 12 движутся относительно Земли со скоростью порядка 25000 км/час, что позволяет спутнику 12 находиться в зоне видимости наземной станции или ISU-ов 26 в течение примерно девяти минут.

Спутники 12 связаны с наземными станциями, которые могут включать несколько индивидуальных абонентских пунктов (ISU) радиосвязи 26 и наземных терминалов (ET) 24, подсоединенных к системному блоку управления (SCS) 28. ET 24 могут быть также подсоединены к станции сопряжения (процессору связи) (GW) 22, которые обеспечивают доступ к телефонной сети общего пользования (PSTN) или другими коммуникационным системам. Для ясности и легкости понимания на фиг. 1 показаны только по одному из GW-ов 22, SCS-ов 28 и ISU-ов 26. ET-ы 24 могут размещаться вместе либо отдельно от SCS 28 или GW 22. ET 24, связанные с SCS-ми 28, получают данные, описывающие траектории спутников 12, и передают пакеты управляющей информации, в то время как ET-ы 24, связанные с GW-ми 22, передают только пакеты данных (например, относящихся к находящимся на исполнении вызовам).

ISU-ы 26 могут быть размещены в любом месте на поверхности Земли либо в атмосфере над Землей. ISU 26 в предпочтительном варианте представляют собой устройства связи, способные передавать и принимать данные со спутников 12. Например, ISU-ы 26 могут быть переносными, портативными сотовыми телефонами, приспособленными для связи со спутниками 12. Обычно ISU-м 26 нет необходимости выполнять какие-либо управляющие функции для системы связи 10.

Система связи 10 может работать с любым числом, потенциально с миллионами ISU 26. В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения ISU 26 устанавливают связь с ближайшими спутниками 12 через абонентские линии связи 16. Линии связи 16 занимают ограниченную часть электромагнитного спектра, который разделен на множество каналов. Линии 16 предпочтительно представляют собой комбинации низкочастотных каналов и могут обслуживать системы связи с многостанционным доступом с частотным разделением каналов (FDMA) и/или с многостанционным доступом с кодовым разделением каналов (TDMA) или с их комбинациями. Как минимум, спутник 12 регулярно осуществляет передачу по одному или нескольким трансляционным каналам 18. ISU 26 синхронизируются по трансляционным каналам 18 и непрерывно контролируют каналы 18 с целью обнаружения сообщений, которые могут быть им адресованы. ISU 26 могут передавать сообщения на спутники 12 по одному или нескольким каналам обнаружения 19. Трансляционные каналы 18 и каналы обнаружения 19 не закреплены за каким-либо ISU 26, а используются совместно всеми ISU 26, находящимися в данный момент времени внутри зоны обзора спутника 12.

С другой стороны, каналы трафика 17 представляют собой дуплексные каналы, которые время от времени закрепляются спутниками 12 за конкретными ISU 26. В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения в каналах 17 - 19 для обмена данными используется цифровой формат, а в каналах трафика 17 связь поддерживается в реальном времени. Для каждого вызова назначается по крайней мере один канал трафика 17 и каждый канал трафика 17 имеет достаточную полосу пропускания для поддержки, как минимум, двухсторонней речевого обмена. Для поддержки связи в реальном масштабе времени желательно использовать схему многостанционного доступа с временным разделением каналом (TDMA) с целью разделения каналов на фреймы, предпочтительно в диапазоне 10-90 мс. Конкретные каналы трафика 17 закрепляются за конкретными временными интервалами для передачи и приема (слотами), предпочтительно имеющими диапазон длительности 3-10 мс внутри каждого фрейма. Аналоговые аудиосигналы оцифровываются, так что сигнал всего фрейма передается или принимается в одном коротком высокоскоростном пакете во время выделенного временного слота. Предпочтительно, чтобы каждый спутник 12 поддерживал до тысячи или больше каналов трафика 17, так что каждый спутник 12 мог одновременно обслуживать несколько независимых вызовов. Однако специалисты могут заметить, что каналы трафика могут быть построены и без использования структуры с временными слотами и что могут быть применены способы, не требующие оцифровывания аналоговых речевых сигналов. Для этого изобретения не имеет значения конкретный способ, используемый для формирования каналов и обработки речевой связи.

Спутники 12 осуществляют связь с другими ближайшими спутниками 12 через линии кросс-связи 23. Таким образом вызов или сообщение от ISU 26, расположенного в любой точке на или рядом с поверхностью Земли, может быть направлен через группу спутников 12 в окрестности любой точки на поверхности Земли. Сообщение может быть направлено со спутника 12 вниз к ISU 26 располагаемому на земной поверхности либо вблизи нее, с использованием абонентской линии 16. В качестве варианта, сообщение может быть направлено вниз либо вверх от какого-либо ET 24 (из которых на фиг.1 показано только два) через наземные линии связи 15. ET 24 обычно распределяются по поверхности Земли в соответствии с геополитическими границами. В предпочтительных вариантах реализации каждый спутник 12 может осуществлять связь и до четырех ET 24 и свыше тысячи ISU 26 в любой момент времени.

SCS 28 непрерывно контролирует исправность и состояние узлов системы связи (например, GW 22, ET 24 и спутников 12) и в предпочтительном варианте управляет работой системы связи 10. Один или более ET 24 обеспечивают главный коммуникационный интерфейс между SCS 28 и спутниками 12. ET 24 включают антенны и радиопередатчики и предпочтительно выполняют функции телеметрии, слежения и управления для группы спутников 12.

GW 22 могут выполнять функции обработки вызовов вместе со спутниками 12 либо GW 22 могут только распределять вызовы и оперативно размещать мощности для обработки вызовов внутри системы связи 10. Различные наземные системы связи, такие как PSTN, могут осуществлять доступ к системе связи 10 через GW 22.

В примере с группой из шестидесяти спутников 12 по меньшей мере один из спутников 12 находится внутри зоны обзора каждой точки на поверхности Земли в любой момент времени, в результате чего обеспечивается полное покрытие поверхности Земли. Любой спутник 12 может находиться в состоянии прямого или непрямого информационного обмена с любым ISU 26 либо ET 24 в любой момент времени, направляя информацию через группу спутников 12. Соответственно система связи 10 может установить путь для обмена данными через группу спутников 12 между любыми двумя ISU 26, между SCS 28 и GW 22, между любыми двумя GW 22 или между ISU 26 и GW 22.

Настоящее изобретение применимо также к группам спутников, не обеспечивающих полного покрытия Земли (то есть, когда имеются "дырки" в зоне коммуникационного обслуживания, обеспечиваемой группой спутников), и группам спутников, где имеет место перекрытие в некоторых районах Земли (то есть, больше одного спутника находится в зоне обзоре точки на поверхности Земли).

В общем случае система связи 10 может рассматриваться как сеть узлов. Каждый спутник 12, GW 22 и ISU 26 представляют собой узлы системы связи 10. Все узлы системы связи 10 находятся или могут находиться в состоянии обмена информацией с другими узлами системы связи 10 через линии связи 15, 16 и/или 23. Кроме того, все узлы системы связи находятся или могут находиться в состоянии информационного обмена с другими телефонными устройствами, разбросанными по всему миру, через PSTNы и/или известные наземные сотовые телефонные устройства, подсоединенные к PSTN через известные наземные базовые станции.

На фиг. 2 показана типовая картина расположения диаграммы направленности сотовой антенны, спроецированной на поверхность Земли. Каждый спутник 12 имеет решетку (не показана) направленных антенн. Каждая решетка проецирует многочисленные дискретные антенные лучи 35, или диаграммы направленности каналов трансляции, на поверхность Земли под самыми различными углами. На фиг. 2 показана результирующая картина сотовых ячеек 34, образуемых спутником 12 на поверхности Земли. Зона 36 в контуре диаграммы направленности, ограниченная на фиг. 2 двойной линией, образуется антенными лучами 35, формируемыми антенной решеткой одного спутника 12. Сотовые ячейки 34, находящиеся вне зоны 36, образованы антенными лучами от других спутников 12.

Диаграммы направленности антенн 35 показы в виде шестиугольников только для удобства. Для специалиста в данной области техники представляется очевидным, что диаграммы направленности антенн 35 могут иметь и другие формы. Например, в случае, когда диаграммы направленности передаются со спутников, они по форме могут быть более эллиптичными, в зависимости от угла падения к поверхности Земли. Конкретная форма диаграммы направленности не имеет значения для настоящего изобретения.

Хотя это на фиг. 2 и не показано, диаграммы направленности антенн 35 могут перекрываться. Для специалистов должно быть понятно, что диаграммы направленности обычно представляют районы, где уровень сигнала (например, канала трансляции), связанного с сотовой ячейкой, выше заранее определенного уровня, и находятся вне региона, где уровень сигнала ниже заранее определенного уровня.

Как было рассмотрено выше, спутник 12 непрерывно осуществляет передачу по одному или более каналам трансляции 18. ISU26 синхронизируется по каналам трансляции 18 и непрерывно контролируют каналы трансляции 18. Предпочтительно, чтобы ISU непрерывно контролировал канал трансляции сотовой ячейки, в которой он расположен. Каналы трансляции 18 не закреплены за каким-либо одним ISU, а используются совместно всеми ISU, находящимися в данный момент внутри зоны обзора спутника.

В предпочтительном варианте реализации диаграмма направленности антенны канала трансляции движется по поверхности Земли, в то время как ISU остается относительно неподвижным. В предпочтительном варианте реализации это перемещение вызывается движением спутников, ведущих передачу по трансляционным каналам. Каждая диаграмма направленности антенны 35, или ячейка 34, имеет примерно 500-600 миль в диаметре и движется по поверхности Земли со скоростью порядка 110 миль за 30 секунд. Перемещение диаграммы направленности антенн каналов трансляции от экватора к полюсам создает перекрытие диаграмм направленности антенн между соседними спутниками. Когда появляется перекрытие, желательно выключить каналы трансляции, чтобы предотвратить взаимные помехи между перекрывающимися диаграммами направленности антенн.

Назначения каналов трафиков 17 (фиг. 1) действительно только до тех пор, пока ISU остается внутри сотовой ячейки. В общем случае в зависимости от перемещения спутников этот период составляет примерно 30 секунд. На каждом периоде должны устанавливаться новые назначения каналов трафиков. Благодаря быстрому перемещению диаграмм направленности антенн желательно, чтобы ISU непрерывно контролировали каналы трансляции соседних ячеек, которые являются кандидатами для переключения.

На фиг. 2 показано закрепление каналов по ячейкам 34 в соответствии с разделением спектра на семь дискретных каналов. Для настоящего изобретения не имеет значения точное число канальных наборов, на которое разделен спектр, используемый спутниками 12. На фиг. 2 имеется ссылка на семь дискретных канальных наборов, для которых использованы символы "A", "B", "C", "D", "E", "F" и "G". Для специалистов представляется очевидным, что может быть использовано и другое количество канальных наборов, например двенадцать, и что, если используется другое количество, результирующее распределение канальных наборов по ячейкам 34 будет отличаться от картины распределения, изображенной на фиг. 2. Подобным же образом для специалиста должно быть очевидно, что каждый канальный набор может включать один канал либо любое число находящихся в нем ортогональных каналов. Как показано на фиг. 2, распределение канальных наборов по ячейкам 34 позволяет многократно использовать ограниченный спектр в географически разделенных ячейках 34. Другими словами, неортогональные канальные наборы несут сообщения одновременно без взаимных помех, поскольку сотовые ячейки 34, в которых используются неортогональные канальные наборы, отделены друг от друга и не перекрываются. Кроме того, каждый ISU 26 способен работать с любым дискретным канальным набором и конкретный канальный набор, используемый любым отдельным ISU 26 в любой конкретный момент времени, находится под управлением системы связи 10.

Обычно сотовая система связи использует различные способы распределения ограниченного электромагнитного спектра, имеющегося в наличии для каждой ячейки. В системах с частотным уплотнением (FDM) или в системах с многостанционным доступом с частотным разделением каналов (FDMA) отдельные подзоны частот распределяются из общего ресурсов связи (то есть ограниченного электромагнитного спектра, подлежащего распределению). В сотовой системе связи FDM/FDMA каждая ячейка закрепляется за одной из этих частотных групп, так чтобы не было взаимных помех между соседними или близко расположенными ячейками. Например, в схеме многократного использования семи частот, показанной на фиг. 2, закрепление частот зафиксировано для семи дискретных канальных наборов, отмеченных символами "A", "B", "C", "D", "E", "F" и "G", как было описано выше. Расположение ячеек с многократным использованием семи частот помогает избежать взаимных помех между ячейками с одной и той же назначенной частотой (то есть, ячейками, использующими один канал) посредством отделения этих ячеек друг от друга, по крайней мере двумя ячейками, с другими назначенными частотами, хотя предпочтительней иметь только одну ячейку, отделяющую ячейки, использующие один канал.

Сотовые системы связи используют также временное уплотнение (TDM) или многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA), где имеет место периодическое появление временных слотов, в течение которых передается/принимается информационное сообщение конкретного пользователя. Пользователи закрепляются за конкретными временными слотами под управлением главного контроллера, синхронизируемого генератором тактовых импульсов. Как показано на фиг. 2, каждый дискретный канальный набор, помеченный символами "A", "B", "C","D", "E", "F" и "G", может быть закреплен за одним временным слотом. Каждая сотовая ячейка может использовать один и тот же частотный канал или канальный набор без взаимных помех, поскольку пользователи каждой ячейки принимают или передают информацию только в течение закрепленного за ней временного слота. Каждый временной слот может содержать один пакет сообщений (то есть, временные слоты одного сообщения) либо может содержать несколько пакетов сообщений (то есть, несколько субслотов, содержащих каждый одно сообщение).

В некоторых системах желательно использовать сочетание FDMA и TDMA. Например, вместо того, чтобы использовать одни и те же частотные каналы или канальные наборы для сети и распределять различные временные слоты для различных ячеек, можно периодически повторять распределение частот по ячейкам и закреплять за ячейкой один и тот же или разные временные слоты. При использовании FDMA и TDMA некоторые частоты или временные слоты обычно резервируются для сигнализации доступа и/или управления, и они как правило не используются для обычных переговоров и/или передачи данных пользователя (то есть, для протокола доступа). Некоторые каналы и/или временные слоты комбинированной системы FDMA/TDMA предпочтительного варианта реализации настоящего изобретения также желательно зарезервировать для аналогичной цели. Техника связи FDMA и TDMA и их сочетания хорошо известна специалистам.

Ресурс связи (то есть, ограниченный электромагнитный спектр) может быть также разделен посредством кодового уплотнения (CDM) или многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA). CDMA - это техника растягивания спектра, при которой распределяются отдельные элементы набора ортогональных либо близких к ортогональным кодов растянутого спектра, причем каждый элемент использует всю полосу пропускания канала. Двумя известными методами растягивания спектра являются использование последовательности для непосредственной модуляции несущей и скачкообразное изменение частоты. Эти методы связи хорошо известны специалистам.

Другие способы распределения ресурсов связи включают пространственное разнесение (SD) и поляризационное разнесение (PD). В системе SD можно использовать антенны с иглообразной диаграммой, направленной для выделения радиосигналов путем их наведения по различным направлениям. Это дает также возможность многократного использования одной и той же полосы частот. В системах связи PD для разделения сигналов используется ортогональная поляризация, что также позволяет многократно использовать одну и ту же полосу частот. Эти способы связи также хорошо известны специалистам.

Хотя конкретный способ связи (то есть, способ распределения ресурса связи) не имеет значения для настоящего изобретения, специалистам должно быть ясно, что в настоящем изобретении может быть использован любой из вышеописанных методов в отдельности либо в сочетании друг с другом.

ISU сначала определяют, с какой ячейкой осуществляется связь, основываясь на уровне сигнала или качества сигнала трансляционного канала, принимаемого на ISU. Например, ISU, размещенный в центральной зоне ячейки, скорее всего выберет связь с ячейкой, связанной с данной ячейкой, поскольку уровень сигнала трансляционного канала диаграммы направленности антенны обычно максимален в центральной зоне. Если абонентский пункт находится внутри зоны, где диаграммы направленности антенны, или сотовые ячейки, перекрываются, ISU может выбрать для связи любую ячейку, поскольку уровни сигналов трансляционных каналов обычно одинаковы.

На фиг. 3 показана блок-схема процедуры переключения для переключения вызовов или информационных обменов от одной сотовой ячейки к другой в соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения. Процедура переключения на фиг. 3 используется для переключения вызовов или информационных обменов от одной ячейки одного спутника к другой ячейке того же самого спутника (переключение между ячейками) и для переключения информационных обменов от одной ячейки одного спутника к другой ячейке второго спутника (переключение между спутниками).

Согласно фиг. 3 ISU (отдельный абонентский пункт) и спутник, обслуживающий ISU, на этапе 100 готовятся к переключению. Этап 100 может включать другие подэтапы, такие как определение необходимости переключения, и выбор ячейки-кандидата для переключения канала связи. Система связи позволяет использовать ISU различных классов, в которых применяются разные способы определения необходимости переключения. Базовым критерием для ISU, передающего речь, является различная мощность. В других способах может использоваться расположение ISU на поверхности Земли и комбинированная мощность и допплеровский сдвиг. В общем случае может быть использован любой способ, который самостоятельно реализуется ISU.

На этапе 102 фиг. 3 ISU делает запрос на переключение связи для спутника, обслуживающего в настоящее время ISU, с текущей ячейки на ячейку-кандидата. Если переключение между двумя ячейками, обслуживаемыми одним и тем же спутником, состоялось, между ISU и спутником проходит управляющая информация без прерывания основного трафика; при этом не требуется привлечение сети. Переключение между ячейками разных спутников может потребовать короткого прерывания основного трафика. Если условия допускают, возможность обнаружения речи позволяет выполнять переключения этого типа в периоды, когда отсутствует передача речи.

После того как на этапе 102 спутником принят запрос на переключение, спутник на шаге 104 определяет, воспринят ли запрос на переключение. Если переключение разрешено, то на этапе 106 спутник выполняет переключение между ячейками или между спутниками. Переключение обычно включает изменение в назначении радиоканала абонента. Это требует, чтобы ISU был повторно синхронизирован согласно новому назначению канала трафика.

Если запрос на этапе 104 получил отказ, то спутник информирует об этом ISU, который на этапе 108 определяет, доступен ли пока старый канал. Если предшествующий канал трафика все еще доступен, то ISU выбирает альтернативную ячейку-кандидата на этапе 110 и возвращается к этапу 104 для определения того, разрешает ли спутник переключение на альтернативную ячейку-кандидата. Это продолжается до тех пор, пока запрос на переключение принимается и переключение выполняется или пока канал в исходной ячейке не может больше поддерживаться, и на этапе 112 вызов теряется. Если спутник не переключает связь на ячейку-кандидата, прежде чем ISU покидает текущую ячейку, связь ISU будет прекращена и вызов потерян. Потеря вызова на этапе 112 может быть либо преднамеренной (вызов отсоединяется до того, как спутник вышел из зоны) либо непреднамеренный (вызов отсоединяется из-за того, что спутник вышел из зоны ISU).

Каждый раз, когда назначается новый канал трафика, спутник обеспечивает ISU приоритетным списком ячеек-кандидатов для следующего переключения. Выбор ячеек-кандидатов зависит от текущей ячейки, в которой находится ISU, и текущей динамики отключения ячеек. Хотя этот способ и совместим с определением географического положения на основе процесса переключения, он не требует определения географического положения; ему нужна лишь информация о том, какая ячейка ISU используется. Таким образом данный способ пригоден при любой точности определения местоположения, которую система собирается формировать.

На фиг. 4 показана блок-схема способа переключения между ячейками согласно предпочтительному варианту реализации изобретения. Переключение между ячейками происходит, когда ISU переходит от текущего канала трафика в одной ячейке к новому каналу трафика в другой ячейке, когда пройдены спутник и его соответствующие ячейки. В предпочтительном варианте реализации переключение между ячейками происходит примерно каждые 60 секунд в течение телефонного вызова. Кроме того, проходит примерно шесть секунд с момента, когда ISU занимает канал трафика в одной ячейке до момента, когда он должен быть готов закончить переключение связи на другой канал трафика в другой ячейке.

На этапе 120 фиг. 4 ISU и спутник, его обслуживающий, готовятся к переключению от одной ячейки к другой ячейке того же спутника. В этом случае сотовые ячейки проецируются одним спутником. Как показано на фиг. 4, список кандидатов на переключение передается на этапе 120 от спутника в ISU. Список кандидатов на переключение характеризуется идентификаторами каналов (время и частота) для трансляционных каналов двух или трех ячеек, которые являются наиболее вероятными кандидатами, на которые будет переведен ISU вовремя следующего переключения. Список кандидатов на переключение составляется по приоритету на основе длительности временного интервала, в течение которого ячейка доступна для переключения.

Список кандидатов на переключение включает только ячейки, которые подходят в качестве кандидатов для переключения. В частности, ячейки не будут включены в список, если они скоро должны быть выведены из работы, даже если кажется, что текущее расположение делает их хорошим кандидатом на переключение от текущей ячейки. Когда спутники достигают любого из полюсов, ячейки-кандидаты спутников могут начать перекрываться. Это означает, что один из спутников должен будет отключить свои ячейки и соответствующие каналы, так чтобы не вызвать взаимные помехи между двумя активированными перекрывающимися ячейками. Кроме того, вызовы будут передаваться от спутников, чьи ячейки выключаются, на спутники, чьи ячейки остаются включенными.

Список кандидатов на переключение составляется заранее спутниковой станцией управления (SCS) 28, показанной на фиг. 1. SCS 28, зная текущее взаимное расположение ячеек и план отключения ячеек, прогнозирует, на какие ячейки-кандидаты ISU, находящиеся в настоящее время в конкретной ячейке, смогут передать свою связь. SCS 28 передает упорядоченный по времени список кандидатов на переключение для каждой ячейки, обслуживаемой спутником, каждому спутнику, который, в свою очередь, передает соответствующий список в ISU-ы в каждой из своих ячеек. ISU обновляют свои списки кандидатов, отслеживая различия между трансляционными каналами, идентифицированными в сообщениях обновления кандидатов на переключение, и трансляционными каналами, переданными в поступивших ранее списках кандидатов. Остается или нет в качестве действующего канал в текущем списке, определяется текущим спутником в сообщениях обновления кандидатов.

Список кандидатов на переключение для ячеек, находящихся рядом с центром зоны, ограниченной контуром диаграммы направленности спутника, остается относительно постоянным. Для ячеек, находящихся на краю этой зоны, список кандидатов на переключение может быть относительно динамичным. Для ячеек, находящихся рядом со стыком (район, где спутники, движущихся в двух различных направлениях, проходят навстречу друг другу) список кандидатов на переключение очень динамичен.

Вернемся к блок-схеме, показанной на фиг. 4, где ISU на шаге 122 определяет, произошло ли переключение от текущей ячейки на одну из ячеек-кандидатов. Переключение может быть инициировано ISU, когда происходит одно из двух действий. Во-первых, переключение может быть инициировано ISU, когда ISU определяет, что одна из ячеек-кандидатов, по-видимому, может предложить более высокое качество обслуживания, чем текущая ячейка. Процесс выборки, посредством которого ISU оценивает качество текущей ячейки и ячеек-кандидатов, и процесс принятия определенного решения остается за разработчиком ISU. Однако одной из подходящих процедур явл