通信方法 本发明涉及通信方法和通信系统，特别涉及提供语音、传真、数据以及其它数字传输服务的按需分配的卫星通信系统。
图1示出对应于常规系统的通信系统的一例网络结构。图1中的标号20为通信卫星。通常卫星包括一个接受由地面站发送来的信号的接收器、一个转换频率的频率转换器以及一个向地面站发送信号的发射器。地面站包括一个网络控制站21、一个地面站22以及移动站23。
图2为示明网络控制站21的结构的方框图。图2中的天线31是由一个控制伺服回路控制着朝向卫星20的方向，该控制伺服回路包括一个轨道信号波的分配部件35、一个轨道接收器34、一个角度检测器32和一个天线驱动部件33。
在图2中，由天线31接收到的控制信号送至一个发射/接收共用器36并作为获取的控制接收信号。将控制接收信号送至一个低噪音放大器37。所产生的信号送至一个频率转换器38。频率转换器38将放大信号的频率转换成中频。将产生的信号送至一个解调器39。解调器39解调时分多路出入(TDMA)控制信号。将解调器39的一个输出信号送至一个控制电路40。控制电路40搜寻一个合适的通道并将那里的数据转换成例如一次通话请求或是一次通话应答的控制信号。将控制信号送至一个调制器41。调制器41调制控制电路40的譬如分配通道或类似地输出信号。所产生的信号送至一个频率转换器42。频率转换器42将调制器41的输出信号转换成控制射频信号。将所产生的信号送至高功率放大器43。高功率放大器43放大射频信号的功率。所产生的信号经发射/接收共用器36和轨道信号分配部件35送至天线31。所产生的信号从天线31送向通信卫星20。
在上述的常规结构中，一个按需分配的通信系统还有以下的情形。
一个按需分配的频率划分多路通道(FDMA)卫星通信系统包括一个管理和控制通信系统的网络控制站、与一个公用交换电话网络(PSTN)和/或一个非公用网络相连的地面站以及用户经由进出卫星通信网络的移动站/移动终端。
网络控制站监视着整个网络。此外，网络控制站不断将经过时间分割的多路通道控制信息送向使用正向环路(亦称正向通道或出站通道)的卫星。时间分割多路(TDM)信息包括网络状况信息、网络控制信号以及通话预告。地面站和/或移动站/终端接收由网络控制站作为时间分割多路信息发送出的通道控制信息。与通道控制信息相对应，地面站和/或移动站/终端用一个返回环路(亦称返回通道或入站通道)进行一次通话请求和/或一次通话应答。通话请求和/或通话应答是由地面站和/或移动站/终端根据与TDM网络控制信息相对应的时分多路通道(TDMA)方法按预定时间跟踪发送的。
当网络控制站接收到来自一个地面站或是一个移动站/终端的一次通话请求或是一次通话应答时，网络控制站就通过信号通道通知地面站和移动站/终端一条可用的通信通道。当地面站和移动站/终端已经接收到所分配的通信通道的通知时，就建立所分配的通道并由信号通道转换到通信通道上。按照预定的程序，经过卫星由公用的电话交换网络或非公用的服务网络将移动站/终端与地面站相连。
在移动卫星通信系统中，用安装在汽车、卡车或类似运载工具上的移动站进行通信，由于受发射路程上的建筑物和其它障碍的影响使接收信号减弱(即移动站和卫星之间的阴影)，通话请求和/或通话应答有可能未从移动站发送到地面站。为了解决这样的问题，已经提出了几种方法。作为第一种方法(称为A法)，通话请求或通话应答按照作为系统参数所规定的预定次数重复发送。作为第二种方法(称为B法)，在移动站向网络控制站发送了一次通话请求或是一次通话应答之后，若在一段预定的时间内未接收到有关的控制信息，则发送通话请求或通话应答。
在A法中，通话请求或通话应答的发送次数增加。而且，由阴影中断发射串的机率降低了，但若连续发送多个发射串，则捕捉通话请求或通话应答的机率增加。从而，增加了通话连接成功的可能性。
在B法中，在移动站已向网络控制站发送了一次通话请求或是一次通话应答之后，若是网络控制站未检测到通话请求或通话应答且地面站未由此作出识别，移动站则以预定的间隔重复发送通话请求或通话应答。因此，网络控制站检测到以及地面站由此接收到通话请求或通话应答的机率增加。
然而，在A法中，尽管通话连接的成功率增加，但因重复发送同一信息，传送效率下降。此外，移动站的功耗增加。况且，由于移动站的进出量增加，各种移动站通话请求和通话应答的冲突机率增加。因此，在A法中，未能有效地进行通话连接。
另一方面，在B法中，在移动站向卫星发送一次通话请求或是一次通话应答之后，若是网络控制站未能识别通话请求或通话应答时，移动站则以预定的间隔重复发送通话请求或通话应答。因此，在B法中，由于移动站必需要等待，为了进行网络连接，它要花费一段长时间。
本发明就是用来解决这样一个问题。本发明的一项目的在于要提供能使通话连接的成功率提高的通话系统而又不致降低传送效率、增加移动站的功耗、干扰有效的通话连接以及增加通话连接时间。
为了实现上述目的，本发明的第一种方式是建立按需分配进出的卫星通信方法，包括由移动站对从网络控制站陆续发射的TDM通道控制信号的接收功率进行检测的步骤，当检测到通道控制信号的接收功率下降时，在接收功率恢复之后，由移动站重新发射通话请求或是通话应答。
按照本发明的第一种方式，移动站检测由网络控制站陆续发射的TDM通道控制信号的接收功率。在发射一次通话请求或是一次通话应答的同时，当移动站检测到通道控制信号的接收信号功率下降时，移动站测定因一处中断在移动站和卫星之间出现屏蔽。在接收信号功率恢复之后，移动站重新发射通话请求或通话应答。
本发明的第二种方式是建立按照对网络的需求分配进出的卫星通信方法，包括由移动站对从网络控制站陆续发射的通道控制信号的接收信号功率进行检测的步骤，并且正在发射一次通话请求或是一次通话应答之前，当检测到通道控制信号的接收信号功率下降时，停止发射通话请求或通话应答，并在接收信号功率恢复之后，由移动站发射通话请求或通话应答。
按照本发明的第二种方式，移动站检测从网络控制站陆续发射的通道控制信号的接收信号功率。正在发射一次通话请求或是一次通话应答之前，当移动站检测到网络控制信号的接收信号功率下降时，移动站测定因一处中断在移动站和卫星之间出现屏蔽，并停止发射通话请求或通话应答。在恢复接收信号功率之后，移动站重新发射通话请求或通话应答。
本发明的第三种方式是建立按照对网络的需求分配进出的卫星通信方法，包括由移动站对从网络控制站陆续发射的通道控制信号的接收信号功率进行检测的步骤，在要发射一次通话请求或是一次通话应答的同时，检测到网络控制信号的接收信号功率下降，在接收信号功率恢复之后，由移动站重新发射通话请求或通话应答，以及正在发射一次通话请求或是一次通话应答之前，检测到网络控制信号的接收信号功率下降，停止发射通话请求或通话应答，并在接收信号功率恢复之后，由移动站发射通话请求或通话应答。
按照本发明的第三种方式，移动站检测从网络控制站陆续发射的通道控制信号的接收信号功率。在发射一次通话请求或是一次通话应答的同时，移动站检测到网络控制信号的接收信号功率下降，移动站测定因一处中断在移动站和卫星之间出现屏蔽。在接收信号功率恢复之后，移动站重新发射通话请求或通话应答。正当发射一次通话请求或是一次通话应答之前，移动站检测到网络控制信号的接收信号功率下降，移动站测定因一处中断在移动站和卫星之间出现屏蔽，并停止发射通话请求或通话应答。在接收信号功率恢复之后，移动站重新发射通话请求或通话应答。
本发明的第四种方式如在前面本发明第一、第二和第三种方式所述的方法，其中的移动站包括一个测量载波功率对噪音功率比(C/N)的测量装置以及一个使通道控制信号的接收信号功率平均量与测量装置测得的载波功率和噪音功率之比相对应的控制装置。
按照本发明的第四种方式，测出载波功率和噪音功率之比(C/N)。与所测C/N之比相对应，通道控制信号的接收信号功率平均量受到控制。
按照以下结合附图所示对本发明最佳实施例进行的详细说明，本发明的这些以及其它的目的、特性和优点将会更为明显。
图1为示明本发明卫星通信系统结构的一个实例网络结构；
图2为示明本发明网络控制站轮廓结构的方框图；
图3为示明本发明移动站轮廓结构的方框图；
图4为示明本发明卫星通信系统移动站主要部分的方框图；
图5为示明本发明移动站检测器和平均电路的一例结构的方框图；以及
图6为用于说明移动站的特征运行的时序卡。
对本发明的一项实施例将参照附图进行说明。
图3为示明作为移动站23的移动终端结构的方框图。在图3中，由天线51从通信卫星20接收到通道控制信号和通信信号。接收信号发送至发射/接收共用器52。所形成的信号经一低噪音放大器53、一频率转换器54和一解调部分56发送至一控制部分57。当接收信号是一通道控制信号时，控制部分57将信号发送至一通信控制部分61。当接收信号是一通信信号时，控制部分57将信号发送至一用户接口58。用户接口58与话音、传真和数据相连使与通信通道交换信号。
为了向网络控制站21或是一个地面站22发射一次通话请求信号和/或通话应答信号，一个通信控制部分61寻访网络系统。此外，通信控制部分61由网络控制站分配一条通道并控制高功率放大器64和频率转换器54。由控制部分57向调制器62发送的信号信息受到调制。频率转换器63将调制器62的输出信号频率转换成分配的频率。高功率放大器64将频率转换器63的输出信号放大为射频信号。射频信号经发射/接收共用器52发送到天线51。射频信号由天线51射向通信卫星20。
图4为示明本发明卫星通信系统移动站主要部分的方框图。在图4中，标号1是一个接收数字调制信号的接收器。标号2是一个测量由接收器1接收到的信号功率的功率检测器。标号3是一个对经功率检测器2测出的接收信号功率进行平均的平均电路。标号4是一个检测与平均接收信号功率相对应的接收信号衰减的信号衰减检测电路。标号5是一个控制电路。标号6是一个通向发射/接收话音、传真和数据的接口。标号7是一个存贮要发射的数据的数据缓存器。标号8是一个发射器。
接收器1包括一个低噪音放大器、一个频率转换器、一个检测器以及一个解调器(未示出)。发射器8包括一个编码器、一个调制器、一个频率转换器以及一个高功率放大器(未示出)。编码器执行诸如纠错、微分编码程序以及量化程序之类的编码。调制器数字调制发射的数据。频率转换器将调制的发射数据频率转换成射频。高功率放大器放大发射信号的功率。
接着，将参照控制电路5的功能对移动站的运行进行描述。从网络控制站(未示出)发射的数字调制信号由接收器1接收。在接收器1中，低噪音放大器放大接收信号。频率转换器将射频转换成基带频率。此外，频率转换器为接收信号进行一次准相干检波。解调器经相干检波提取数据。当用相干检波解调诸如卫星通信中相移键控(PSK)调制的这类数字调制信号时，解调器通过功率运行法、哥斯达斯(Costas)环路法、反调制法或与其类似的方法恢复载波。通过矩形检测法、包封检测法、零交义检测法或与其类似的方法使时钟信号恢复。经过对纠错、微分编码程序以及量化程序进行过编码的解调信号数据由一译码器进行译码。在此状况下，接收器1恢复数据并向控制电路5输出再生数据。
功率检测器2用由接收器1的准相干检测测得的I通道信号和Q通道信号的平方和计算接收信号的功率(接收信号功率)。由功率检测器2计算出的接收信号功率由平均电路3进行平均。平均电路3平均接收信号功率。平均次数(平均取样数)用运行载波功率对噪音功率之比(C/N)和响应速度进行最佳化。因此，带有C/N测量功能就能用C/N测量值控制平均次数(平均量)。图5为示明功率检测器2和平均电路3的结构的方框图。在图5中，标号11和12是乘法器件。标号13是一个加法器件。标号14是一个移位寄存器。标号15是一个累加器件。标号16是一个除法器件。标号17是一个C/N测量电路。
在图5中，由准相干检测进行的I通道信号和Q通道信号分别由乘法器件11和12进行平方运算。通过加法器件13得到所形成信号的平方和。将所形成的平方和信号发送至移位寄存器14。移位寄存器14贮存着已往平方和的取样。贮存在移位寄存器14中的取样从最新取样到已往经C/N测量电路17确定的取样在累加器件15中使每次取样相加。除法器件16用数值N除总和。累加器件15中的相加取样数和除法器件16的N由C/N测量电路17进行最佳化。
信号衰减检测器4相对于平均电路3的平均值检测接收信号功率。在此情况下，由于在移动站和卫星之间的屏蔽，发射功率以与接收信号功率相同的衰减量受到衰减。因此，在该实施例中，用返回环路的运行极限衰减量设置为信号衰减检测器4的阈值。当接收信号功率的平均值变成低于阈值时，所测得的平均值是由于屏蔽而造成接收信号的衰减。
换一句话说，在建立接收帧同步的条件下根据平均接收信号功率可以把阈值设置成所测的信号衰减超过了通道的极限衰减。
信号衰减检测器4测得的结果发送至控制电路5。当用户设置电话、传真或数据的通话时，接口6检测到一个脱挂状态，并向控制电路5发送检测信号。
控制电路5对由接收器1经正向回路接收到的来自网络控制站21的通道控制信号进行分析。当传来一个地面站的通话通知时，控制电路5在数据缓存器7中准备一个与通话通知对应的应答信号。当控制电路5测得一个从接口6发送来的发射请求时，控制电路5在数据缓存器7中准备一次通话请求，并用信号通道从发射器8发射贮存在数据缓存器7中的数据。
另一方面，在控制电路5通过正向环路接收信号的同时，控制电路5经常监视着信号衰减检测器4的检测情况。
如图6所示，当发送一次通话请求或是一次通话应答的同时检测到接收信号的衰减，也就是，当检测到由网络控制站21陆续发送的通道控制信号的接收信号功率下降时，在功率恢复之后，控制电路5通过如图6中所示向下信号通道处的正向环路在由控制信息分配的时间内重新发射通话请求或通话应答。
当正在发送一次通话请求或是一次通话应答之前检测到接收信号的衰减时，也就是，当检测到由网络控制站21陆续发送的通道控制信号的接收信号功率下降时，控制电路5停止发射通话请求或通话应答。在功率恢复之后，控制电路5通过如图6中所示向下信号通道处的正向环路在由控制信息分配的时间内发射通话请求或通话应答。
因此，在该实施例中，与A法不一样，由于发射一次通话请求或是一次通话应答是受卫星和移动站之间的发射环境控制，它不必要经常重复发射同一信息。此外，由于减少了发射，也能降低移动站的功耗。况且，移动站的运输量并未增加。因此，移动站通话请求和通话应答的冲突和干扰的机率减少。从而能够进行有效的通话连接。
此外，与B法也不一样，它不必要确定在预定的间隔内是否重新发射一次通话请求或是一次通话应答。这样就能减少通话的连接时间。
如上所述，按照本发明，当在发送一次通话请求或是一次通话应答的同时检测到通道控制信号的接收信号功率下降，在功率恢复之后，移动站重新发射通话请求或通话应答。
此外，正当检测到一次通话请求或是一次通话应答之前检测到通道控制信号的接收信号功率下降时，停止通话请求或通话应答的发射。在功率恢复之后，移动站发射通话请求或通话应答。
尽管本发明已经就其最佳模式的实施例进行了表述，但专业的技术人员们会了解到在不超脱本发明的精神和范围的情况下是能在形式和细节上作出先前的和各式各样其它的改变、省略和补充的。