Система и способ для уменьшения частоты пропадания вызовов в многолучевой системе связи

Система и способ для уменьшения частоты пропадания вызовов в многолучевой системе связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к области беспроводной связи. В частности, настоящее изобретение касается способа уменьшения частоты пропадания вызовов в беспроводной системе связи, имеющей многолучевые линии связи.

Предшествующий уровень техники

Имеется множество различных беспроводных систем связи с многолучевыми линиями связи. Одним из примеров таких систем является спутниковая система связи. Другим примером является сотовая система связи. Спутниковая система связи включает в себя один или несколько спутников для трансляции сигналов связи между шлюзами (называемыми также "станциями связи" или "базовыми станциями") и терминалами пользователей. Шлюзы обеспечивают линии связи для соединения терминала пользователя с другими терминалами пользователей либо с пользователями других систем связи, такой как коммутируемая телефонная сеть общего пользования. Терминалы пользователей могут быть стационарными или мобильными, такими как мобильный телефон, и могут располагаться рядом со шлюзом либо вдали от него.

Спутник может принимать сигналы и передавать сигналы на терминал пользователя при условии, что терминал пользователя находится в зоне обслуживания спутника. Зона обслуживания спутника - это географический регион на поверхности земли, покрываемый спутниковой системой связи. В некоторых спутниковых системах зона обслуживания спутника географически разделена на "лучи" посредством использования антенн, формирующих множество лучей. Каждый луч покрывает определенный географический регион в зоне обслуживания спутника.

В некоторых спутниковых системах связи используются сигналы с расширенным спектром и множественный доступ с кодовым разделением каналов (МДКР), как описано в патенте США №4901307 на "Систему связи множественного доступа с расширенным спектром, использующего спутниковые и наземные ретрасляторы", выданном 13 февраля 1990 года, и патенте США №5691174 на "Способ и устройство для использования передаваемой мощности полного спектра в системе связи с расширенным спектром для отслеживания времени и энергии для индивидуального абонента", выданном 25 ноября 1997 года, права на которые принадлежат правопреемнику настоящего изобретения и содержание которых включено сюда по ссылке.

В системах связи, использующих МДКР, применяются отдельные линии связи для передачи сигналов связи к шлюзу или базовой станции и от шлюза или базовой станции к сотовой системе. Прямая линия связи относится к сигналам связи, передаваемым от шлюза или базовой станции к терминалу пользователя. Обратная линия связи относится к сигналам связи, которые передаются от терминала пользователя к шлюзу или базовой станции. В случаях, когда требуется спутниковое разнесение, шлюз устанавливает две или более прямые линии для данного терминала пользователя, причем каждая прямая линия связи устанавливается по лучу от отличающегося спутника. Например, в конфигурации с разнесением двух спутников первая прямая линия связи установлена по лучу, излучаемому первым спутником, а вторая прямая линия связи установлена по лучу, излучаемому вторым спутником. В вышеуказанном примере терминал пользователя принимает информацию или данные от шлюза, как по первому, так и по второму лучу. Разнесение спутников обеспечивает улучшенные системные характеристики, поскольку снижается вероятность прерывания линий связи или вызовов. Например, если луч, поддерживающий первую прямую линию связи, блокирован препятствием (к примеру, высоким зданием), связь между терминалом пользователя и шлюзом будет продолжаться без прерывания по второй прямой линии связи. Для пользователя блокирование луча останется незаметным. Следовательно, в общем случае в многолучевых системах связи разнесение источников лучей является желательным.

В спутниковых системах связи, где положение спутников не стационарно относительно некоторой точки на поверхности земли, географическая область, покрываемая данным спутником, постоянно изменяется. В результате терминал пользователя, который в один момент находился в зоне действия определенного луча конкретного спутника, в следующий момент времени может оказаться в зоне действия другого луча того же спутника и/или другого луча другого спутника. Кроме того, поскольку спутниковая связь является беспроводной, терминал пользователя может свободно перемещаться с места на место. Таким образом, даже в системах, где положение спутников стационарно относительно некоторой точки на поверхности земли, удобно, чтобы терминал пользователя покрывался разными лучами. Следовательно, если линия связи между терминалом пользователя и шлюзом установлена по первому лучу и эта линия связи не установлена по другим лучам, прежде чем терминал пользователя перестанет покрываться первым лучом, то тогда в некоторой точке терминал пользователя больше не сможет осуществлять связь со шлюзом, используя установленную линию связи. В результате действующий вызов между терминалом пользователя и шлюзом будет потерян. Пропадание вызовов в системе связи представляет серьезную проблему для поставщиков услуг, которые стараются обеспечить услуги связи без прерывания. Подобная проблема пропадания вызовов может возникнуть в случае, когда мобильные пользователи перемещаются с места на место в разделенных на сектора ячейках сотовых наземных систем связи. Это имеет место там, где ячейки разбиты на две или более зон обслуживания меньшего размера, которые покрываются сигналами с отличающимися друг от друга частотами, либо в случае использования разных кодовых пространств. В этих случаях мобильные пользователи могут перемещаться вдоль границ секторов внутри ячеек или многократно пересекать эти границы в зависимости от таких факторов, как размеры ячейки и сектора, и особенностей локальной физической среды.

Следовательно, имеется потребность в системе и способе для уменьшения частоты пропадания вызовов в многолучевой системе связи. Такая система и способ должны поддерживать требуемый уровень разнесения источников лучей, дополнительно повышая надежность системы связи.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение обеспечивает систему и способ для уменьшения частоты пропадания вызовов в многолучевой системе связи, имеющей терминал пользователя, станцию связи для передачи информации на терминал пользователя и приема информации от терминала пользователя и множество источников лучей, причем каждый источник лучей излучает множество лучей и линия связи между терминалом пользователя и станцией связи устанавливается по одному или нескольким лучам. Кроме того, система и способ, соответствующие настоящему изобретению, поддерживают требуемый уровень разнесения источников лучей.

Способ согласно настоящему изобретению основан на протоколе обмена сообщениями между станцией связи и терминалом пользователя. На основе сообщений, посылаемых от терминала пользователя на станцию связи, станция связи может определить наиболее подходящий(е) луч(и) для передачи информации или данных на терминал пользователя. Сообщения, посылаемые с терминала пользователя на станцию связи, содержат значения, представляющие интенсивности лучей, измеряемые в терминале пользователя. Станция связи использует эти значения для выбора

наиболее подходящих лучей, которые следует использовать в качестве линии связи между данной станцией связи и терминалом пользователя. Лучи, которые должны использоваться, это лучи, которые при их использовании уменьшают частоту пропадания вызовов и обеспечивают требуемый уровень разнесения источников лучей.

Способ согласно одному варианту настоящего изобретения включает: (1) передачу от станции связи на терминал пользователя сообщения маски лучей (СМЛ), в котором содержится множество идентификаторов лучей, где каждый из идентификаторов лучей идентифицирует луч, доступный в данный момент для станции связи; (2) периодическое измерение в терминале пользователя интенсивности каждого луча, идентифицированного в СМЛ; (3) периодическую передачу от терминала пользователя на станцию связи контрольного сообщения об измерении интенсивности (КСИИ), содержащего множество значений интенсивности лучей, где каждое значение интенсивности луча является функцией измеренной интенсивности одного из лучей, идентифицированных в СМЛ; (4) выбор на станции связи на основе значений интенсивности лучей в КСИИ одного или нескольких лучей, которые следует использовать в качестве линии связи между станцией связи и терминалом пользователя (то есть станция связи выбирает новый набор активных лучей); (5) передачу со станции связи информации по всем лучам, входящим в новый набор активных лучей; (6) передачу от станции связи на терминал пользователя сообщения о направлении переключения каналов связи (СНПК), если один или более лучей, выбранных на шаге (4), не является тем же лучом или теми же лучами, которые входят в текущий набор активных лучей, где текущий набор активных лучей состоит из одного или нескольких лучей, по которым уже установлена линия связи между станцией связи и терминалом пользователя; и (7) прием на станции связи сообщения о завершении переключения каналов связи (СЗПК), переданного от терминала пользователя после того, как терминал пользователя принял информацию о каждом из лучей в новом наборе активных лучей.

На основе СНПК терминал пользователя может определить один или несколько лучей, которые станция связи выбрала на шаге (4) и которые следует использовать в качестве линии связи между станцией связи и терминалом пользователя. В одном варианте СНПК включает идентификатор лучей, соответствующий каждому лучу, выбранному станцией связи на шаге (4). В другом варианте СНПК включает набор добавленных лучей и набор исключенных лучей. Набор добавленных лучей включает идентификатор лучей для каждого луча в новом наборе активных лучей, которого нет в текущем наборе активных лучей. Набор исключенных лучей включает идентификатор для каждого луча в текущем наборе активных лучей, которого нет в новом наборе активных лучей.

Согласно одному варианту множество значений интенсивности лучей, входящих в КСИИ, включает множество значений, соответствующих самому интенсивному лучу для каждого спутника, идентифицированному в СМЛ. В другом варианте значения интенсивности лучей в КСИИ представляют собой настроенные значения интенсивности лучей.

В одном варианте шаг выбора на станции связи одного или нескольких лучей, которые следует использовать в качестве линии связи между станцией связи и терминалом пользователя, включает: 1) выбор самого интенсивного луча в КСИИ; (2) определение самого интенсивного альтернативного луча в КСИИ, где альтернативный луч - это луч, излучаемый другим спутником, а не тем, который излучает луч, выбранный на шаге (1); и (3) выбор самого интенсивного альтернативного луча в КСИИ, если интенсивность самого интенсивного луча в КСИИ минус интенсивность самого интенсивного альтернативного луча в КСИИ меньше порогового значения.

В другом варианте шаг выбора одного или нескольких лучей, по которым устанавливается линия связи, включает: (1) выбор самого интенсивного луча в КСИИ; (2) определение самого интенсивного альтернативного луча в КСИИ; (3) выбор самого интенсивного альтернативного луча в КСИИ, если интенсивность самого интенсивного луча в КСИИ минус интенсивность самого интенсивного альтернативного луча в КСИИ меньше или равна первому пороговому значению; (4) определение самого интенсивного альтернативного луча в текущем активном наборе, где альтернативный луч в текущем активном наборе представляет собой луч в текущем активном наборе, который излучается другим спутником, а не тем, который излучает луч, выбранный на шаге (1), если интенсивность самого интенсивного луча в КСИИ минус интенсивность самого интенсивного альтернативного луча в КСИИ больше первого порогового значения; и (5) выбор самого интенсивного альтернативного луча в текущем активном наборе, если интенсивность самого интенсивного луча в КСИИ минус интенсивность самого интенсивного альтернативного луча в текущем активном наборе меньше или равна второму пороговому значению. В одном варианте настоящего изобретения второе пороговое значение больше первого порогового значения.

В другом варианте терминал пользователя непрерывно измеряет интенсивность каждого луча в текущем активном наборе. Если интенсивность луча в текущем активном наборе меньше интенсивности луча, указанного в предыдущем КСИИ, на заранее определенную величину и остается таковой в течение определенного временного интервала, то тогда терминал пользователя передаст на станцию связи новое КСИИ.

Далее со ссылками на чертежи подробно описываются дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения, а также структура и функционирование различных вариантов осуществления настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

Чертежи, включенные в описание и являющиеся его составной частью, иллюстрируют настоящее изобретение и вместе с описанием дополнительно раскрывают принципы изобретения и позволяют специалистам в данной области техники реализовать и использовать настоящее изобретение. На чертежах одинаковые ссылочные позиции указывают на одинаковые или функционально подобные элементы. При этом крайняя левая(ые) цифра(ы) ссылочной позиции идентифицирует чертеж, на котором данная ссылочная позиция появилась в первый раз.

Фиг.1 - пример беспроводной системы связи, построенной и функционирующей согласно одному варианту настоящего изобретения;

Фиг.2А - пример спутниковой зоны обслуживания согласно одному варианту настоящего изобретения;

Фиг.2В - перспективное изображение диаграммы направленности сигнального луча между базовой станцией по фиг.1 и поверхностью земли;

Фиг.2С - пример диаграммы направленности сигнала для базовой станции по фиг.1 с типовыми теоретическими границами секторов и их отклонениями;

Фиг.3А и 3В - положение спутника относительно пользователя в первый и второй моменты времени соответственно;

Фиг.3С и 3D - положение пользователя на фиг.3А и 3В в спутниковой зоне обслуживания в первый и второй моменты времени соответственно;

Фиг.4А и 4В - положение первого спутника и второго спутника относительно пользователя в первый и второй моменты времени соответственно;

Фиг.4С и 4D - положение пользователя на фиг.4А и 4В в первой и второй спутниковой зоне обслуживания в первый и второй моменты времени соответственно;

Фиг.5А и 5В - процедура переключения каналов связи лучей согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения;

Фиг.6А - пример сообщения лучей;

Фиг.6В - примеры измеренных значений интенсивности лучей;

Фиг.6С - пример контрольного сообщения о настройке;

Фиг.6D - пример настроенных значений интенсивности лучей;

Фиг.6Е - пример контрольного сообщения об измерении интенсивности (КСИИ);

Фиг.7 - пример, процедуры, используемой терминалом пользователя для установления содержимого КСИИ;

Фиг.8 - процедура, используемая шлюзом при выборе лучей для нового активного набора согласно первому варианту;

Фиг.9 - процедура, используемая шлюзом при выборе лучей для нового активного набора согласно второму варианту;

Фиг.10 - пример потока сообщений между шлюзом и терминалом пользователя;

Фиг.11 - пример приемопередатчика для терминала пользователя;

Фиг.12 - пример блока управления для терминала пользователя;

Фиг.13 - примеры компонентов шлюза, используемого при реализации алгоритма переключения каналов связи на лучах;

Фиг.14 - пример селектора шлюза.

Подробное описание предпочтительных вариантов изобретения

I. Введение

Настоящее изобретение подходит для использования в многолучевых системах связи. Такие системы связи включают системы, где используются орбитальные спутники Земли или сотовые ячейки, разбитые на большое количество секторов. Однако специалистам в данной области техники очевидно, что концепция настоящего изобретения может быть использована в самых разных спутниковых системах, даже если они используются не для связи. Настоящее изобретение может также быть применено в ячейках, где используются самые разные схемы разбиения ячеек на секторы, даже если их использование не имеет отношения к связи.

Ниже подробно обсуждается предпочтительный вариант осуществления изобретения. Хотя здесь рассматриваются конкретные шаги, конфигурации и схемы, следует иметь в виду, что это делается лишь для иллюстрации. Специалистам в данной области техники ясно, что могут быть использованы и другие шаги, конфигурации и схемы, не выходящие за рамки сущности и объема настоящего изобретения. Настоящее изобретение может найти применение в самых разных информационных системах и системах связи, в том числе в системах для определения местоположения, а также спутниковых и наземных сотовых системах телефонной связи. Данное изобретение предпочтительно применять в беспроводных системах связи с расширенным спектром и МДКР для обеспечения услуг мобильной или портативной телефонной связи.

II. Типовая система связи

Пример беспроводной системы связи, в которой может найти применение настоящее изобретение, показан на фиг.1. Предполагается, что в этой системе связи используются сигналы связи типа МДКР, но для настоящего изобретения это не является обязательным требованием. В части системы связи 100, продемонстрированной на фиг.1, показаны одна базовая станция 112, два спутника 116 и 118 и два соответствующих шлюза или концентратора 120 и 122, которые обеспечивают связь с удаленными терминалами 124, 126, 128 пользователей. Обычно базовые станции и спутники/шлюзы являются компонентами отдельных систем связи, определяемых как наземная система связи и спутниковая система связи, хотя это не обязательно. Общее количество базовых станций, шлюзов или спутников в таких системах зависит от требуемой пропускной способности системы и других факторов, известных специалистам в данной области техники.

Термины "базовая станция" и "шлюз" иногда используются как взаимозаменяемые, каждый из которых представляет собой стационарную центральную станцию связи, причем шлюзы, как принято в данной области техники, являются узко специализированными базовыми станциями, которые направляют сообщения через спутниковые ретрансляторы, в то время как базовые станции (которые также иногда называют сотовыми узлами) используют наземные антенны для направления сообщений в прилегающих географических регионах. Шлюзы с помощью соответствующего оборудования решают ряд служебных задач, поддерживая спутниковые линии связи, а узловые центры управления также обычно имеют ряд функций, выполняемых при взаимодействии со шлюзами и движущимися спутниками. Однако настоящее изобретение может найти применение в системах, где в качестве станций связи используются либо шлюзы, либо базовые станции.

Каждый терминал 124, 126 и 128 пользователя включает в себя устройство беспроводной связи, например, сотовый телефон, приемопередатчик данных или пейджер либо приемник для определения местоположения, причем такое устройство по желанию может быть переносным, монтируемым на автомобиле, либо стационарным. Здесь терминалы пользователей показаны в виде переносного телефонного аппарата 124, аппарата, смонтированного на автомобиле, 126 и стационарного аппарата 128. Иногда в некоторых системах связи в зависимости от предпочтений терминалы пользователей называют также абонентскими блоками, мобильными станциями либо просто "пользователями" или "мобильными телефонами".

В общем случае лучи от источника лучей (такого как базовая станция 112 или спутники 116 и 118) покрывают разные географические области в заранее определенных диаграммах направленности. Лучи на разных частотах, которые также называют каналами МДКР или "сублучами", могут быть направлены таким образом, чтобы перекрывать один и тот же регион. Специалистам в данной области техники также очевидно, что образуемые лучами области покрытия, или обслуживания, для множества спутников или диаграммы направленности антенн для множества базовых станций могут быть рассчитаны таким образом, чтобы они в зависимости от конфигурации системы связи и типа предлагаемых услуг, а также в зависимости от того, достигается ли пространственное разнесение, полностью или частично перекрывались в заданном регионе.

Хотя на чертеже для ясности показаны только два спутника, в настоящее время предложены многоспутниковые системы связи, где, например, используется порядка 48 или более спутников, вращающихся в восьми разных орбитальных плоскостях на низкой околоземной орбите (НОО) для обслуживания большого количества терминалов пользователей. Однако специалистам в данной области техники должно быть очевидно, каким образом можно применить принципы настоящего изобретения к самым разным конфигурациям спутниковой системы и шлюзов. Речь идет о других параметрах орбит и конфигурациях спутников, например, тех, где используются спутники на геостационарных орбитах, когда коммутация лучей обычно происходит в результате перемещения терминалов пользователей. Можно также использовать множество различных конфигураций базовых станций.

На фиг.1 показаны несколько возможных траекторий сигналов для установления связи между терминалами 124, 126 и 128 пользователей и базовой станцией 112 либо через спутники 116 и 118 с помощью шлюзов 120 и 122. Линии связи "базовая станция - терминал пользователя" показаны линиями 130, 132 и 134. Линии связи "спутник - терминал пользователя" между спутниками 116 и 118 и терминалами пользователей 124, 126 и 128 показаны линиями 138, 140, 142 и 144. Линии связи "шлюз - спутник" между шлюзами 120 и 122 и спутниками 116 и 118 показаны линиями 146, 148, 150 и 152. Шлюзы 120 и 122 и базовая станция 112 могут быть использованы как часть симплексной либо дуплексной системы связи либо просто для передачи сообщений/информации или данных на терминалы 124, 126 и 128 пользователей.

На фиг.2А показан пример диаграммы направленности 202 спутниковых лучей, известной также как зона обслуживания. Как показано на фиг.2А, приведенная в качестве примера зона обслуживания 202 спутника включает шестнадцать лучей. Каждый луч покрывает определенную географическую область, хотя обычно имеет место некоторое перекрытие лучей. Показанная на фиг.2 зона обслуживания спутника включает внутренний луч (луч 1), промежуточные лучи (лучи 2-7) и внешние лучи (лучи 8-16). Данная диаграмма направленности лучей представляет собой конкретную заранее определенную диаграмму, которая используется для обслуживания пользователей, находящихся во внутренних участках зоны обслуживания, где интенсивность сигнала ниже из-за естественного эффекта "спадания", создаваемого поверхностью Земли, без возникновения дополнительных помех. Лучи показаны в виде неперекрывающихся геометрических фигур лишь в целях иллюстрации. Однако специалистам в данной области техники очевидно, что в различных проектах систем связи могут быть использованы другие диаграммы направленности и другие геометрические фигуры.

Как показано на фиг.2В, базовые станции или сотовые узлы в указанной системе связи (100), включающей базовую станцию 112, излучают лучи или сигналы в ячейке 220, покрывающей заранее определенную область обслуживания на поверхности Земли в соответствии с интенсивностью сигнала и особенностями местности. Ячейка 220 состоит из одной общей области покрытия, формируемой рядом отдельных лучей или сигналов, которые создают секторы 222, обычно имеющие клиновидную форму. Здесь ячейка 220 сформирована с использованием набора из шести секторов 222, не все из которых имеют одинаковую площадь или размеры. Однако, как известно специалистам в данной области техники, могут быть использованы самые разные диаграммы, секторы и размеры секторов. Как обсуждается ниже, пользователь может перемещаться из положения Х в одном секторе 222 в положение Y в соседнем секторе 222 вдоль траектории, показанной линией 224. Это является либо результатом перемещения терминала пользователя или изменения покрытия сектора, либо результатом обеих причин.

Пример диаграммы с секторами подробно показан на фиг.2С. На этом чертеже показан ряд секторов S1-S6, образующих круговую диаграмму или ячейку 220. Здесь показано, что ячейка имеет края нерегулярной формы, вид которых зависит от особенностей излучения сигналов ретрансляторами или антенными системами, а также особенностей конкретной местности или сооружений (на местности), что известно специалистам в данной области техники. Показанные на чертеже секторы не обязательно должны иметь одинаковые размеры и могут иметь соответствующие области покрытия, настраиваемые во время работы системы связи. Лучи или сигналы секторов создают также перекрывающиеся границы секторов или регионы покрытия между соседними секторами, причем энергия лучей при передаче обычно подбирается таким образом, чтобы она быстрее уменьшалась у краев или границ, для уменьшения покрытия перекрывающимися сигналами. Перекрывающиеся границы для границ соседних секторов показаны непрерывной и пунктирной линиями. Каждый соседний сектор в этом примере использует разные ПШ (псевдошумовые) коды или кодовые смещения подобно спутниковым сублучам. Специалистам в данной области техники известны указанные типы диаграмм направленности и способы распределения частот и ПШ кодов, используемые для формирования указанных диаграмм.

Фиг.3А - 4D иллюстрируют сформулированную авторами изобретения проблему, для решения которой предложено настоящее изобретение. На фиг.3А показано положение спутника 118 относительно пользователя 302 в первый момент времени, а на фиг.3В показано положение спутника 118 относительно пользователя 302 во второй момент времени. Фиг.3С представляет собой вид сверху пользователя 302 и диаграммы направленности спутниковых лучей в первый момент времени, а на фиг.3D показаны вид сверху пользователя 302 и диаграммы направленности спутниковых лучей во второй момент времени. Как показано на фиг.3С и 3D, в первый момент времени пользователь 302 в основном перекрывается шестым лучом спутника 118, а во второй момент времени пользователь 302 в основном перекрывается третьим лучом спутника 118. В первый момент времени терминал 124 пользователя обнаруживает третий луч как имеющий самый интенсивный сигнал. Следовательно, если ко второму моменту времени для активного вызова, установленного по шестому лучу, не будет выполнено "переключение каналов связи" (передача на третий луч), то вызов может пропасть.

На фиг.4А-4D показано разнесение источников лучей. На фиг.4А показаны положения спутников 118 и 116 относительно пользователя 302 в первый момент времени, а на фиг.4В показаны положения спутников 118 и 116 относительно пользователя 302 во второй момент времени. На фиг.4С показаны вид сверху пользователя 302 и диаграммы направленности спутниковых лучей в первый момент времени, а на фиг.4D показаны вид сверху пользователя 302 и диаграммы направленности спутниковых лучей во второй момент времени. Как показано на фиг.4С и 4D, в первый момент времени пользователь 302 в основном перекрывается первым лучом спутника 118, а во второй момент времени пользователь 302 в основном перекрывается пятнадцатым лучом спутника 116 и четырнадцатым лучом спутника 118.

Проблема, выявленная авторами изобретения, заключается в том, что легко определить наиболее подходящий луч(и) для установления линии связи, если имеется точная информация о том, где находится терминал пользователя в зоне обслуживания спутника. Но шлюз, который выбирает луч(и) для установления на нем линии связи, не имеет информации о местонахождении терминала пользователя. Кроме того, даже если местоположение пользователя известно, наличие создающих преграды физических объектов, таких как деревья, здания и т.п., может привести к невозможности использования "лучшего луча(лучей)". В этой связи авторы изобретения разработали процедуру переключения каналов связи с одного луча на другой для выбора наиболее подходящего луча(лучей) для приема графика в терминале пользователя, при условии, что положение терминала пользователя неизвестно и существует вероятность блокирования луча.

Данная процедура имеет своей целью уменьшение частоты переключений каналов связи и частоты пропадания вызовов при сохранении требуемого уровня разнесения источников лучей. Процедура основана на протоколе обмена сообщениями между шлюзом и терминалом пользователя. На основе сообщений, посылаемых терминалом пользователя в шлюз, шлюз может определить наиболее подходящий луч(лучи) для передачи информации в терминал пользователя. Сообщения, посылаемые от терминала пользователя в шлюз, содержат значения, представляющие интенсивности лучей, измеренные в терминале пользователя.

III. Описание процедуры переключения каналов связи с одного луча на другой

Процедура переключения каналов связи с одного луча на другой описывается со ссылками на блок-схему 500, показанную на фиг.5А и 5В. Данная процедура предполагает, что посредством луча изначально осуществляется по меньшей мере одна линия связи между терминалом пользователя (ТП) и шлюзом (ШЛ). Иными словами, шлюз выбрал луч для передачи по нему данных или информации в терминал пользователя.

Процедура переключения каналов связи с одного луча на другой начинается с шага 504. На шаге 504 шлюз передает сообщение маски лучей (СМЛ) в терминал пользователя по установленной линии(линиям) связи. СМЛ содержит список идентификаторов лучей. Каждый идентификатор луча в списке определяет луч, по которому шлюз может передавать данные или информацию. Кроме того, для посылки СМЛ в терминал пользователя шлюз может послать в терминал пользователя контрольное сообщение о настройке (КСН). КСН содержит одно или несколько контрольных значений настройки. Контрольные значения настройки используются для выравнивания нагрузки и подробно обсуждаются ниже в связи с шагом 508.

Шлюз периодически выполняет шаг 504. Например, шлюз может посылать обновленное СМЛ каждую минуту. Интервал в одну минуту был выбран потому, что примерно в течение каждой минуты шлюзу становится доступным один или несколько новых лучей.

На фиг.6А показан пример СМЛ 600. Как показано на фиг.6А, СМЛ 600 состоит из списка идентификаторов лучей 602-614. Каждый из идентификаторов 602-614 определяет пару "спутник - луч". Например, первый идентификатор луча 602 в СМЛ 600 определяет первый луч от первого спутника, а второй идентификатор луча 604 определяет третий луч от первого спутника.

Терминал пользователя измеряет интенсивность каждого луча, идентифицированного в самом последнем СМЛ, полученном от шлюза (шаг 506). На фиг.6В показаны примеры измеренных значений интенсивности лучей для лучей, определенных в СМЛ 600. В одном варианте в терминале пользователя измеряется интенсивность луча путем измерения величины энергии в контрольном сигнале, связанном с этим лучом. Для обеспечения начальной синхронизации системы и слежения за временем, частотой и фазой других сигналов, передаваемых шлюзом, терминалы пользователей используют пилот-сигналы. Обычно каждый шлюз передает один пилот-сигнал для каждой используемой частоты, определенный здесь как канал МДКР или сублуч, который используется всеми терминалами пользователей, принимающими сигналы от данного шлюза на этой частоте. Интенсивность пилот-сигнала может быть измерена одним из ряда известных способов. Например, один такой способ раскрыт в патентной заявке США №08/722330 на "Способ и устройство для передачи обслуживания в соседней зоне обслуживания системы связи" от 27 сентября 1996 года.

После измерения интенсивности лучей терминал пользователя может на выбор настроить одно или несколько измеренных значений интенсивности лучей, используя одно или несколько контрольных значений настройки, которые могут на выбор быть посланы от шлюза в КСН (шаг 508). Контрольные значения настройки используются для выравнивания нагрузки. Контрольные значения настройки компенсируют различие в интенсивности лучей, излучаемых конкретным спутником. Например, бывают случаи, когда внешние лучи получаются более интенсивными, чем внутренние или промежуточные лучи. Следовательно, без контрольных значений настройки шлюз для установления линии связи будет выбирать внешние лучи гораздо чаще, чем другие лучи. Это может создать проблему с выравниванием нагрузки. Поэтому для выравнивания нагрузки по лучам шлюз посылает на терминал пользователя КСН для настройки значения интенсивности используемого луча.

На фиг.6С показан пример КСН. Как показано на фиг.6С, КСН 650 содержит одно или несколько значений настройки, соответствующих одному или нескольким лучам, перечисленным в СМЛ 600. Например, КСН 650 содержит значение настройки для одиннадцатого луча первого спутника и значение настройки для шестнадцатого луча второго спутника. КСН может передаваться шлюзом в любое время. В большинстве случаев КСН посылается как часть СМЛ. Терминал пользователя добавляет значения настройки к соответствующим измеренным значениям интенсивности лучей. На фиг.6D показаны настроенные значения интенсивности лучей для лучей, идентифицированных в СМЛ 600 на основе КСН 650.

После шага 508 процесс переходит к шагу 510, на котором терминал пользователя передает в шлюз контрольное сообщение об измерении интенсивности (КСИИ). Следует отметить, что шаги 506-510 выполняются терминалом пользователя периодически. Выбор подходящего периода весьма важен. Если терминал пользователя выполняет измерения и выдает сообщения слишком часто, то он все время будет находиться в зоне действия одного и того же луча(лучей) и, следовательно, выдавать сообщения о том же самом уровне сигнала. Это приводит к непроизводительной загрузке каналов графика, по которым происходит передача сообщений об измерениях, поскольку терминал пользователя передает информацию, которая не изменилась. Кроме того, без всякой необходимости расходуются ресурсы для обработки данных в терминале пользователя и шлюзе. С другой стороны, если терминал пользователя выдает сообщения на слишком большом интервале или со слишком длинным периодом, то тогда терминал пользователя может упустить "хороший" луч.

В одном варианте выбор периода выполняется путем установки параметров для определенной системы и имитации получаемых в результате лучей и перемещений. Таким образом, на основе заданной конфигурации (количества) спутников и "эфемерид" (перемещения и местоположения) можно предсказать перемещение и частоту изменения для лучей. Исходя из этого, можно получить обоснованное предсказание подходящего периода. Для настройки этого периода, если это требуется, можно также использовать данные об использовании системы в прошлом. В одном варианте указанный период составляет десять секунд. То есть каждые десять секунд терминал пользователя передает в шлюз КСИИ.

КСИИ, передаваемый с терминала пользователя в шлюз, содержит один или несколько идентификаторов лучей из СМЛ 600 и соответствующие значения интенсивности лучей. Соответствующие значения интенсивности лучей могут представлять собой настроенные либо ненастроенные значения интенсивности. В одном варианте изобретения КСИИ содержит до шести идентификаторов лучей вместе с соответствующими значениями интенсивности лучей. Однако можно использовать другое число лучей в зависимости от таких известных факторов, как сложность системы, вычислительная мощность, емкость памяти и т.п. Содержимое приведенного в качестве примера КСИИ 660 показано на фиг.6Е.

В блок-схеме на фиг.7 показана предпочтительная процедура, используемая в терминале пользователя для выбора одного или нескольких лучей (одного или нескольких идентификаторов лучей из СМЛ 600 и соответствующих значений интенсивности лучей) для включения в КСИИ. Процедура 700 предназначена для достижения требуемого уровня разнесения спутников. Следовательно, к КСИИ добавляется по меньшей мере один луч от каждого спутника, идентифицированного в СМЛ, который находится в зоне видимости терминала пользователя. Например, если СМЛ идентифицирует три разных спутника, каждый из которых находится в зоне видимости терминала пользователя, то тогда КСИИ будет со